电沉积参数对电解铜箔性能影响研究

徐建平

（江西省江铜耶兹铜箔有限公司，江西 南昌 330096）

随着近些年来我国电子制造业不断的发展的同时，也大大的促进了印制电路业的发展，这也很大程度的带动了铜箔制造的发展。目前来说，电路板整体氛围FPC与PCB两种，但电路板所用的铜箔则分为电解铜箔与压延铜箔[1]。在生产工艺上，压延铜箔主要是用工涂布方式进行生产，原料采用铜锭，经过多道工艺最后经过脱脂干燥等工序制成，压延铜箔的延展性与抗弯曲性都大大优于电解铜箔，其主要用于FPC制作，但是压延铜箔在制作过程中由于受到制造方式与制造成本的约束，难以满足市场需求，因此，电解铜箔成为市场的主要发展方向。为满足今后的发展需求，对电沉积参数对电解铜箔性能影响进行研究，为工业生产铜箔和新型铜箔的研发提供理论和实验依据[2]。

1 实验准备与过程

在对电沉积参数对电解铜箔性能影响研究过程中，其实验需要准备的材料主要包括CuSO4、体积为10%的稀硫酸、盐酸、无水酒精、浓硫酸、环氧树脂、氯化铁、去离子水、硫酸铅等。在实验中，主要用到的设备为生箔电沉积仪器，其仪器主要包括电源、循环泵、电解槽、阴极、阳极、烘干器以及超声波清洗器等几个部分组成。其中电源为HMFB-200A/20V高频开关电源；循环泵为Y-100L-2三相异步电动机；电解槽为聚氯乙烯电解槽；阴极为工业纯钛板，其有效尺寸为16×12cm；阳极为尺寸稳定的铅板，其有效尺寸为16×12cm；超声波清洗器为KQ-500E型超声波清洗器；烘干器为摩登卡伦特自动烘干机。在电解制样过程中，主要采取直流电击技术，对尺寸稳定的DSA与工业纯钛阴极，在CuSO4的电解液体系中，通过对电解铜箔材料在仪器中的作用，电解液体的温度保持在60℃，流速保持在0.7m/s。其中，PEG浓度、电流密度以及铜离子为变量，通过控制电沉积时间得对铜箔厚度进行控制。

2 实验结果与分析

在实验过程中，随着电流密度的增加，若一味的增加电位，则会出现Cu点结晶速度增大的情况出现，同时也有利于晶核的形成。在电解液中无添加且浓度为90g/L的情况下，分别记录电流密度在0.5A/cm2、0.60.5A/cm2、0.70.5A/cm2的情况下电沉积18μm铜箔时的力学性。铜箔抗拉强度、铜箔延伸度与电流密度关系，如图1所示：

图1 铜箔抗拉强度与电流密度关系

根据上图可以看出，通过对铜箔抗拉强度、铜箔延伸度变化曲线的分析，铜箔的抗拉强度变化趋势与延伸度变化趋势完全不相同。分析上图可以看出铜箔抗拉强度会随着电流密度的增加而减小，但铜箔延伸度主要出现先增加后减少的现象，铜箔延伸度在电流密度为0.6A/cm2时出现转折点。在实验过程中，通过观察铜箔毛面晶粒大小可以看出，其主要通过电流密度的增加，导致晶界比例减少，从而使铜箔抗拉强度减小，增加其延伸度。但在其电流0.7A/cm2密度时，铜箔的生长方式开始发生改变，其均匀性下降，容易出现应力集中的情况，导致铜箔抗拉强度与延伸率下降，因此，铜箔延伸率会随着电流的增加先增加后减小。而在实验过程中，铜箔的电沉积随着铜离子的迁移，Cu2+的数量会影响铜离子的迁移速度与扩散速度，因此，在相同的电位下，低浓度CU2+的还原速度也很慢，也证明了CU2+浓度是影响电解铜箔的重要参数之一。实验中，在电流密度为0.65A/cm2时，电解液无添加的情况下，电解液中铜离子的升高会导致铜箔抗拉强度与延伸率的降低，如表1所示：

表1 铜箔抗拉强度与铜离子浓度关系

根据上表可以看出，虽然电解液中铜离子浓度的增加可以提高电流密度上线，但是却在很大程度上降低了电解液的分散能力。因此，电解液中铜离子浓度对铜箔抗拉强度影响较大。

3 结语

随着近些年来我国电子制造业不断的发展的同时，也大大的促进了印制电路业的发展，这也很大程度的带动了铜箔制造的发展。铜箔作为目前电子制造行业中一个非常重要的基础性能材料，其主要作用于印制线路板与覆铜板制作。为满足我国印刷电路板PCB向着“平、密、薄”的方向发展的需求，对电解铜箔进行研究。通过对电沉积参数对电解铜箔性能影响进行研究，在实验过程中通过对铜箔抗拉强度、铜箔延伸度变化曲线的分析，铜箔的抗拉强度变化趋势与延伸度变化趋势完全不相同。因此，铜箔延伸率会随着电流的增加先增加后减小。而电解液中铜离子浓度的增加可以提高电流密度上线，但是却在很大程度上降低了电解液的分散能力，这一实验结果为工业生产铜箔和新型铜箔的研发提供理论和实验依据。