关于电解铜箔表面处理工艺相关内容的探讨

黄芳恩

（江西省江铜耶兹铜箔有限公司，江西 南昌 330000）

1 电解铜箔发展概述

众所周知，电解铜箔在电子工业中是基础材料之一，广泛的应用于电子行业中，对整个电子行业的发展起着非常重要的作用。电解铜箔可分为三个发展期：发展起步期（1955－1970年），该时期中，印刷电路板用铜箔开始生产，厚度是70～100μm。快速发展期（1970－2000年），该时期中，18～35μm的铜箔在市场出现，且被日本的铜箔企业垄断。发展成熟期（2000年至今），主要是在电池上应用生产3～5μm的铜箔，世界各个国家对此都有着不同程度的研究进展。

电解铜箔的生产品质主要决定于生箔基体品质，但在实际生产当中，作为必须经过的一道工序，表面处理工艺对最终产品品质也有着直接的影响，电解铜箔表面处理工艺中不同成分溶液的使用、不同电流密度的设定都会使镀层结构以及铜箔性能发生不同的变化，如何达到最佳状态，实现高品质的产品质量；还需要通过实验正确总结其关系进行工艺优化。

2 电解铜箔表面处理工艺及其价值

2.1 处理工艺

目前，在铜箔生产中，国内外各铜箔生产厂家所应用的工艺参数和表面处理工艺各不相同，但一般都包括抗氧化、耐热和粗化三种处理工艺。在我国的铜箔生产中，比较常见的电解铜箔表面处理工艺可分为：原箔（生箔）——预处理——粗化——固化——电镀异种金属（合金镀）——抗氧化——硅烷处理——干燥处理。

其中，原箔是指企业生产的未经任何处理的箔材，我们也称生箔。预处理是指用特定的溶液清洗原箔表面，蚀刻表面，去除表面氧化层的过程。原箔经制箔机生产后，储存过程相对较短，其表面很容易产生氧化层，粗化前应将其去除。粗化指的是在特定电解液中通过电解的作用，在铜箔毛面（阴极）发生铜沉积的过程，我们能提高铜箔的表面积，从而使电解铜箔的抗剥离强度提高。固化指的是基于粗化的基础上，稳固粗化效果，使铜箔的抗剥离强度进一步提高。合金镀指的是在铜箔粗化层面上再镀一层其他金属或者合金，使铜箔不和树脂基材发生直接接触，从而提高多层板后的耐热性及铜箔压制覆铜板及高温抗剥离强度。抗氧化处理通常是使铜箔作为阴极，通直流电，在铜箔表面沉积一层结构复杂的抗氧化膜，使铜箔表面与空气不会直接发生接触，从而达到抗氧化的目的。硅烷处理指的是在铜箔表面涂敷上一层硅烷有机膜，使其在提高抗氧化能力的同时还能进一步提高铜箔与基材结合力。

2.2 工艺价值

从成品箔的生产过程来看，在最初利用生箔机制造的生箔，其只有延伸率以及抗拉强度两项物理性能满足成品箔的标准，因此，还需要通过后续的工艺提升其侧蚀性能、抗剥离强度、耐贮藏性能、抗氧化性能等，而提升这些性能，就需要采用表面处理工艺来实现。该工艺以生箔作为处理对象，通过处理槽利用烧焦镀与包覆镀使生箔粗糙的表面得到处理，形成均匀的结瘤状铜粗化层，此粗化层能有效地提升铜箔的比表面积，较大程度提高树脂渗透时的粘合力，增加铜箔毛面与树脂之间的结合力，即：提高铜箔与基板的物理结合力。再通过电沉积铜-锑-锌使生箔表面形成隔离层，因铜箔基板在焊接时，高温产生的冲击将导致铜箔与基材的分离，而该处理工艺可以在铜箔表面形成保护层，避免铜箔和基材直接接触，以此来提升铜箔的耐热性能。再次经过电镀铬锌镍使生箔表面形成致密的高复杂性的抗氧化膜，使得铜箔不能直接与空气进行接触，这一操作针对生箔毛面与光面。最终将硅烷耦合剂涂抹于生箔的毛面，形成硅烷处理层，此工艺处理目的是提升抗氧化能力和铜箔与基材的化学结合力。经过这一系列的处理，生箔的剥离强度、侧蚀性能、常温耐贮藏、高温防氧化和化学粘合力等性能都得到了有效提升[1]。

3 实验分析电解铜箔表面处理工艺对铜箔性能及镀层结构影响

基于上述原理展开实验，分为5次实验：第一次实验：1.原料箔（生箔）进行预处理，使用18m电解铜箔，其毛面粗糙度将达到RZ3.0m，再用浓度为10%的硫酸溶液酸洗铜箔20s，再进行水洗；2.形成粗化层；3.形成复合层；4.形成常规硅烷耦合处理层；5.查看镀层结构；6.高温抗氧化后观察颜色变化；7.展开耐湿实验；8.检测剥离强度；9.计算蚀刻因子。第二次实验与第一次试验在第二步骤存在差异，处理条件进行调整，降低铜、温度、电流密度以及处理时间。第三次实验第二步骤处理条件提高了铜含量。第四次实验第三步骤在第一次实验基础上调整处理条件，降低铜、锌、镍、锑的含量。第五次实验第三步骤提高锑的含量。具体信息如表1、表2所示。

表2 复合层实验处理条件

表1 粗化层实验处理条件

实验最终结果如表3所示。

表3 电解铜箔表面处理工艺条件与镀层结构、铜箔性能变化

3 结语

综上所述，文章基于电解铜箔表面处理工艺原理，分5次实验设定不同处理条件，分析工艺条件变化与镀层结构、铜箔性能之间的变化，发现在铜箔处理过程中，Cu2+浓度处于20%～30%、电流密度处于25A/dm2～35A/dm2时，能够使剥离强度处于最佳状态；锌含量过高会影响蚀刻因子、铬含量过高影响棕化。因此，在电解铜箔表面处理工艺过程中，应合理调整处理的工艺条件，才能很好地保证铜箔产品质量。