高性能電解銅箔表面處理工藝研究進展分析

孫德旺

摘 要：文章以高性能電解銅箔表面處理工研究進展為研究對象，首先簡單介紹了傳統電解銅箔表面處理工藝流程，分析了其中的缺陷，隨后圍繞如何實現缺陷問題解決，提出了一種新的工藝方法，并對該高性能電解銅箔表面處理工藝進行了研究分析，以供參考。

關鍵詞：電解銅箔;表面處理工藝;研究進展

前言：在印制電路板生產制造過程中，電解銅箔是一種不可或缺的重要材料，在實際進行高性能電解銅箔生產制造過程中，做好表面處理工藝實施對于整體質量有著非常重要的影響。因此文章通過對高性能電解銅箔表面處理工藝研究進展進行探討分析，提出一些先進的處理工藝方法，這對于推動電解銅箔制造產業發展具有重要的意義。

一、傳統電解銅箔表面處理工藝流程簡析

電解銅箔在完成生產后，需要對其表面進行適當的處理，才能充分發揮出銅箔的耐熱、抗氧化性等性能。常見的電解銅箔表面處理工藝流程如下，電解銅箔在完成生產后，尚未經過任何處理，并在需要經過一個短暫的存放過程，因此在其表面，會出現一種氧化層，需要經過預處理將這層氧化層去掉，然后對電解銅箔進行粗化處理，需要將電解銅箔置于電解液中進行電解，在電解銅箔的毛面也就是銅箔的陰極產生銅沉積，使得銅箔表面產生一層均勻的銅瘤，提升電解銅箔比表面積，主要目的是增強銅箔表明的抗剝離強度。然后進入到固化流程，將粗化后電解銅箔置于硫酸銅液中再次進行電沉積，使得粗化后產生的銅瘤得到進一步穩固，防止出現掉粉。隨后需要進行銅砷合金─鍍鋅工藝流程，主要目的是提升電解銅箔的抗氧化能力，最后進行鈍化、涂有機膜及烘干操作，其中鈍化是為了提升了銅箔與基材結合能力，涂有機膜是為了提升銅箔抗氧化能力，烘干是為了將銅箔表面殘留水分去除[1]。

上述工藝流程涉及到砷的氧化物使用，容易對環境造成一定的污染，且鍍鋅后電解銅箔在常溫下存放也會出現顏色變化問題。因此文章提出了一種電鍍Zn-Sn-Ni 合金方法，使得上述問題得到妥善解決。以下是對該方法的具體分析：

二、高性能電解銅箔表面處理工藝研究分析

（一）實驗方法

在本次實驗中，陰極采用了連續轉動鼓狀鈦，陽極采用了弧形涂銥層鈦，控制電解液的電流密度為80A/dm2 ，采用了JB-IC 型表面粗糙度測試儀進行了銅箔毛面的粗糙度檢測，該儀器由上海泰明光學儀器有限公司生產。檢測結果為3至4μm ，在靠近陰極面，檢測到光面粗糙度為0.2至0.3μm。在實際進行電解箔處理時，選擇了在恒溫、恒濕、十萬級中央空調凈化的生產車間內完成。

（二）鍍層成分分析方法

采用 型電子天平進行電解箔樣品稱重，該儀器由上海精密科學儀器有限公司生產，最高精度可達1×10-4 g，然后應用硝酸進行溶解，隨后進行加熱，并將其稀釋至指定范圍。然后運用TAS-990 型火焰原子吸收光譜表標準，并配合氘燈扣背景方式進行鋅與鎳的測定，在測定鋅時，選擇條件為λ=213.9mm ;在測定鎳時，選擇條件為λ=232.0mm ，并選擇10cm×10cm18cm表面處理電解銅箔品樣品運用天平進行稱量，并將其置于硫酸銅溶液中進行震蕩，在2h后，樣品完全溶解，其中硫酸銅溶液是由5g硫酸銅與10ml濃鹽酸支撐，并采用了流動注射氫化物發生器–原子吸收光譜標準加入法，在λ=284.0mm條件下，完成向了對錫元素的測量，最終完成上述元素的質量百分比含量的計算。

三、實驗結果討論分析

（一）電沉積銅分析

電沉積銅工藝條件如下：50至150g/L的H2SO4 ，6至60g/L 的Cu2+ ，10至200mg/L 添加劑A，溫度為20至60℃，電流密度為20至50A/dm2 。從實驗結果分析來看，在工藝范圍內，Cu2+ 的濃度不會對鍍層變化有著較大的影響，但當硫酸有著比較低的質量濃度時，會導致電解液溶液的導電性能下降，反之則會提升電解液導電性，但硫酸銅的溶解度也會降低，并且很容易從溶液中析出結晶[2]。而對于添加劑A而言，這是一種表面活性物質，且是非離子類型，因此更有利于降低反應產生的活化性能，從而更加順利的推動反應活動進行。在工藝要求的溫度范圍內，伴隨著溫度的提升，電解反應速度會越來越快，在短時間內，不會對鍍層形態有著明顯的影響，并且會消耗更多能力，導致工藝成本增加，但能夠更好的避免溶液析出晶體，推動反應順利進行。從電流密度方面來看，其數值變化往往會對銅分形有著較大的影響，如果密度較低，會導致銅分形不足，影響銅箔剝離強度增加，但電流密度過高對于反應也會造成不利影響，容易導致銅分形過度，出現掉粉現象。

（二）電鍍 Zn-Sn-Ni 合金工藝結果分析

該工藝條件如下：5至15g/L 的2n2+ ，15至60g的SnO2-3 ，3至8g/L 的Ni2+ ，150至300g/L 的絡合劑A，10至46g/L 的絡合劑B，PH條件為8.5至11，工藝溫度條件為20至45℃，陽極是不銹鋼板。從實驗結果分析來看，在Zn2+ 濃度控制方面，隨著Zn2+ 的濃度不斷增加，鍍層顏色也在隨之變化，從原本的灰褐色開始逐漸轉變為深灰色。究其原因在于，Zn2+質量濃度增加，會導致鍍層中心質量分數增大，從而對鍍層的顏色帶來一定變化。在合金鍍層中，為確保Sn、Ni在制度工藝范圍內，應將Zn2+的濃度控制在10g/L 為宜。

在SnO3 2-濃度控制方面，SnO3 2- 濃度增加，鍍層從原本的灰褐色逐漸轉向青灰色，鍍層耐化學腐蝕性也得到有效的增強，但對鍍層抗氧化性能影響不大，反之會導致出現側腐蝕現象，因此需要將SnO3 2-濃度控制在20g/L左右，不宜過低。

在Ni2+質量分數控制方面，隨著Ni2+質量分數增加，電解銅箔耐化學腐蝕性、高溫變色性、耐熱性增加，反之則會降低。

針對于絡合劑A而言，該絡合劑作用是增加電沉積銅效果，并且自身在出現質量濃度變化是，不會對鍍層的質量分數造成明顯的影響。但也不宜過小，否則會導致銅箔外觀質量下降，具體需要控制在200g/L 。

針對于絡合物B來說，這是一種多羥基化合物，能夠促使溶液的穩定性和分散能力得到顯著增強，促進鍍層順利進行，該物質質量濃度控制在40g/L 左右為宜，質量濃度過過高，會導致鍍層耐鹽酸腐蝕性下降，過低會導致溶液出現白色沉淀，影響反應進行。

針對于PH數值影響。PH數值宜控制子9左右，過高過低都會對金屬離子在溶液中的組成和穩定性造成不利的影響。

針對于溫度來說，一般溫度越高，Zn2+ 會逐漸減少，同時也越有利于錫鎳的共沉積。

針對于電流密度而言。宜控制在2至4.5A/dm2 ，過高過低都會影響鍍層的刻蝕，出現側蝕或發黑問題。

總結：綜上所述，傳統的電解銅箔表面處理工藝具有一定的缺陷性，比如容易造成環境污染，電解銅箔處理質量也存在一定的問題，因此文章提出了一種新的處理工藝方法，有效實現了上述問題的改善，對于推動電解銅箔處理工藝發展具有重要意義。

參考文獻：

[1]陳程. 電解銅箔高溫耐熱鍍層表面處理工藝及性能研究[D]. 江西理工大學， 2015.

[2]簡志超， 彭永忠. 用于PCB基板的高耐熱性電解銅箔的表面處理[J]. 有色金屬工程， 2015， 5（2）：20-22.