线路板用电解铜箔电镀阻挡层的论述.doc

线路板用电解铜箔电镀阻挡层的论述常规的线路板用电解铜箔在表面处理工序中，经过粗化和固化处理后，都要进行电镀阻挡层处理，即在铜箔固化层上再电镀一层异种单金属或两元甚至三元合金。其目的是防止铜箔粗化面氧化变色及铜离子迁移，提高铜箔的耐腐蚀性及耐热性，避免在线路板生产过程中产生锈迹和斑点等缺陷，并且能保证铜箔与基材间的粘结力在高温条件下仍能保持一定强度，而不会大幅度下降。目前，各个厂家的电镀阻挡层的金属有多种，常见的有电镀锌、镍、钴等单金属，镀合金一般有锌-镍、镍-钴、锌-锑、锌-铜（黄铜）、锌-钴、锌-锡-镍、锌-锑-镍合金。国内电解铜箔由于受到技术的限制，阻挡层一般以电镀锌、镍单金属和锌-镍合金为主。早期有部分厂家以电镀黄铜为阻挡层，但该种阻挡层是采用含有剧毒的氰化物电镀工艺，对环境及操作人员健康危害较大，已基本被淘汰。也有少部分厂家能电镀三元合金，如锌-锡-镍合金、锌-镍-锑合金等。以镀锌为阻挡层，抗热老化性好，铜箔与基材树脂间的抗剥离强度高，并且工艺稳定，操作简单，成本低，是国内非常成熟的电镀工艺，常见的电镀工艺有碱性镀锌、硫酸盐镀锌。但相对镀镍或锌-镍合金为阻挡层的铜箔，其耐腐蚀性能较差，容易变色。在线路板生产过程中容易发生线路底蚀现象，造成线路脱落，这是由于锌金属的化学性质活泼，遇酸遇碱即能发生反应，并且锌镀层厚度越厚，发生此种缺陷的几率就越大。因为厚度越厚，受浸蚀的空间越大，浸蚀的速度越快，线路受到底蚀的速度随之加快。以镀镍为阻挡层，抗高温变色性好，常见的工艺是酸性硫酸盐镀镍。与镀锌为阻挡层的铜箔比较，有较好的耐热性及耐腐蚀性，而且因为镍的扩散速度慢，能更有效的防止铜离子迁移。随着镀镍层厚度越厚，耐热性及耐腐蚀性增强，但在蚀刻工序中，镀层就越不易被蚀刻干净，容易在线路板上有残留，使基板表面变黑，这种现象在碱性蚀刻工艺中最为明显；反之，则耐热性及耐腐蚀性减弱，不能达到预想效果。以镀锌镍合金为阻挡层的铜箔，是国内大部分铜箔生产厂家使用的工艺。常见的电镀工艺有焦磷酸盐镀锌-镍及硫酸盐-柠檬酸体系电镀锌-镍。电镀后在锌镍比例合适的情况下，相对镀锌、镀镍单金属的铜箔，不但具有较好的耐腐蚀性，而且还有良好耐热性。但镀层较厚，尤其是锌比例较高的情况下，在线路板生产过程依然容易发生底蚀现象。现我们以电镀锌镍为阻挡层的线路板用电解铜箔为实验样品，通过以下实验步骤检验不同锌镍含量的抗底蚀能力。一、用单位面积质量为145g/m2的原箔为试验样品，在表面处理过程中，酸洗、粗化、固化、须晶、防氧化处理的电镀槽工艺不变，只通过改变电镀阻挡层电镀槽的工艺，电镀出不同锌镍含量的铜箔样品。二、分别取适量不同锌镍含量的铜箔样品，测量出面积，用混合酸溶解后，用原子吸收光谱仪测出每平方分米铜箔中锌镍的实际含量。三、分别取适量不同锌镍含量的铜箔样品，用FR4 PP片压制成覆铜板，贴上3mm宽的精密胶带，放到蚀刻机上蚀刻成3mm宽的线路。四、用纯水及AR级盐酸配制出15%（V/V%）的HCl溶液，在常温下，将蚀刻好的线路板放入溶液中浸泡15min后，拿出用清水冲洗干净，烘干。五、用刀将每条线路剥起一段，在光学显微镜下测量每条线路两边的浸蚀宽度，结果见“表一”。表一：编号锌（g/dm2）镍（g/dm2）颜色线宽两边浸蚀宽度之和盐酸劣化率（%）120.2138.3红 色3mm0.03257mm1.09226.1170.1红灰色3mm0.04630mm1.5437725717.5深灰色3mm0.3119mm10.40从实验结果上看，当镍含量在一定范围内时，随着锌含量的升高，盐酸劣化率随之增大，说明锌含量越高，铜箔抗腐蚀能力越差，线路板在生产出现底蚀的机率也随之增大。而锌含量在一定范围内时，随着镍含量的升高，盐酸劣化率随之降低，说明镍在铜箔阻挡层中能起到较好的抗腐蚀作用。虽然试验结果显示出，适当增加镍含量可以增加镍的抗腐蚀能力，但并不是越高越好，应控制在一个合理的范围，过高的镍含量会导致线路板在碱性蚀刻条件下容易出现蚀刻不尽的缺陷。同样，当锌含量过低的情况下，铜箔的抗热老化性能会降低；过高又容易导致铜箔耐腐蚀性减弱。所以要得到一种好的铜箔阻挡层，首先要控制好电镀阻挡层的厚度，如果是合金阻挡层，还要把各异种金属比例控制在适当范围内，才能达到好的效果。从电解铜箔生产工艺流程我们可以看出，影响铜箔粗化面颜色主要是在“电镀阻挡层”的工艺步骤中，因为电镀了异种金属才会导致颜色的改变，而其它的工艺步骤中，基本对铜箔的颜色不会发生改变。但也并不是电镀了异种金属就一定会改变颜色，这里还要涉及一个阻挡层厚度问题（各个厂家的电镀工艺所决定），厚度越厚，其异种金属颜色越深。当厚度达到一定是，就可以覆盖铜的红色，完全显现出异种金属的颜色；反之，铜箔就会显现出铜的红色越来越明显。这种现象在电镀锌或锌合金作为阻挡层层时比较明显。所以，要使铜箔具有良好的抗热老化层的同时，还要保证铜箔的抗底蚀能力，就要控制好抗热老化层的厚度。大部分厂家通过试验证明，当抗热老化层的厚度以刚好不覆盖铜颜色的厚度为最佳效果，