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                          世界PCB用銅箔技術發展趨勢

                          發布時間:2016-07-28 16:20:04 已瀏覽:5636次

                          一、世界銅箔生產的發展簡況

                          1937年美國的Anaconda公司煉銅廠開始建立了銅箔生產業。當時的銅箔只是用于木層房頂的防水方面。20世紀50年代初,由于印制電路板業的出現,銅箔業才成為重要的與電子信息產業相關聯的尖端精密工業。

                          1955 年美國Yates公司脫離Anaconda公司而自組建成為世界首家專門生產PCB用電解銅箔的公司。1957年美國Gould公司也投入此工業,平分了 Yates公司在全世界PCB用銅箔的獨占市場。自1968年日本的三井金屬公司(Mitsui)開始引進美國銅箔制造技術后,日本的古河電氣公司 (Frukawa)、日礦公司(Nippon Mining) 分別與Yates公司、Gould公司合作,使日本銅箔工業有了大發展。

                          1972年美國Yates公司的電解銅箔生產的專利 發表,標志世界電解銅箔制造及表面處理技術跨入了新的階段。

                          據 統計,1999年全世界PCB用電解銅箔的生產達到18 萬t左右。其中日本為5萬t,臺灣地區為4.3萬t,中國大陸為1.9萬t,韓國約為1萬t 。預測2001年全世界電解銅箔的產量將增加到25.3萬t。其中增長速度最快的是日本(預測2001年為7.3萬t) 、臺灣地區(預測為6.5萬1)。

                          占 據世界銅箔生產、技術首位的日本,近年由于印制電路板及覆銅板的發展,使銅箔生產與技術也有了迅速的發展。并且近年還在北美、中國大陸、臺灣地區、東南 亞、歐洲等國家、地區建立了日方投資的海外生產廠家。日本主要電解銅箔生產廠家有:三井金屬礦業公司、日本能源公司(原日礦公司)、古河電氣公司、福田金 屬箔粉工業公司、日本電解公司等。日本電解銅箔生產特點是:近年向著更加高技術、尖端產品發展。

                          臺灣地區電解銅箔產量目前已在全世界列居第二位。主要大型生產廠家有:長春石化公司、臺灣銅箔公司、南亞塑膠公司等。

                           

                          二、高性能電解銅箔

                          近 年世界銅箔行業中,一些高性能的電解銅箔制造技術得到不斷創新、不斷發展。一位海外的銅箔市場研究專家近期認為:由于未來在高密度細線化 (LIS=0.10mm/0.10mm以上)、多層化(6層以上)、薄型化(0.8mm) 及高頻化的PCB將會大量的采用高性能銅箔,這種銅箔的市場占有比例在不久將來會達到40%以上。這些高性能的銅箔的主要類型及特性如下。

                          1. 優異的抗拉強度及延伸率銅箔優異的抗拉強度及延伸率電解銅箔,包括在常態下和高溫下兩方面。常態下高抗拉強度及高延伸率,可以提高電解銅箔的加工處理性, 增強剛性避免榴皺以提高生產合格率。高溫延伸性(HTE)銅箔和高溫下高抗拉強度銅箔,可以提高PCB熱穩定性,避免變形及翹曲。同時銅箔高溫斷裂(一般 銅宿使用在多層板內層中,制作通孔內環,在進行浸焊時易出現裂環現象)問題,采用HTE 銅箔可以得到改善。

                          2. 低輪廓銅箔

                          多 層板的高密度布線的技術進步,使得繼續再采用一般傳統型的電解銅箔,已不適應制造高精細化PCB圖形電路的需要。在這種情況下,一種新一代銅箔一一低輪廓 (Low Profile,LP)或超低輪廓(VLP)的電解銅箔相繼出現。低輪廓銅箔是在20世紀90年代初(1992-1994年),幾乎同期在美國 (Gould公司的Arizona工廠)及日本(三井金屬公司、古河電氣公司、福田金屬工業公司)成功地開發出來。

                          一 般原箔由電鍍法制成,所用的電流密度很高,所以原箔的微結晶非常粗糙,呈粗大的柱狀結晶。其切片橫斷層的“棱線”,起伏較大。而LP銅箔的結晶很細膩 (2μm以下) ,為等軸晶粒,不含柱狀晶體,是呈成片層結晶,且棱線平坦。表面粗化度低。VLP銅箔經實際測定,平均粗化度(R.)為0.55μm(一般銅箔為 1.40μm)。最大粗化度(Rm?x)為5.04μm(一般銅箔為12.50μm) 由各類銅箔特性對比見表5-1-8 (本表數據以日本三井金屬公司的各類銅箔產品為例)。

                          VLP,LP銅箔除能保證普通銅筒一般性能外,還具有以下幾個特性。

                          ① VLP、LP銅箔初期析出的是保持一定距離的結晶層,其結晶并不成縱向連接疊積向上狀,而是形成略凹凸的平面片狀。這種結晶結構可阻止金屬晶粒間的滑動,有較大的力可去抵抗外界條件影響造成的變形。因而銅箔抗張強度、延伸率(常態、熱態)優于一般電解銅箔。

                          ② LP銅箔比一般銅箔在粗化面上較平滑、細膩。在銅箔與基板的交接界面上,不會在蝕刻后發生殘留的銅粉(銅粉轉移現象) ,提高了PCB的表面電阻和層間電阻特性,提高了介電性能的可靠性。

                          ③具有高的熱穩定性,不會在薄型基板上由于多次層壓,而產生銅的再結晶。

                          ④蝕刻圖形電路的時間,比一般電解銅箔減少。減少了側蝕現象。蝕刻后的白斑減少。適于精細線路的制作。

                          ⑤ LP銅箔具有高硬度,對多層板的鉆孔性有所改進和提高。也較適于激光鉆孔。

                          ⑥ LP銅箔表面,在多層板壓制成形后,較為平坦,適用于精線線路制作。

                          ⑦ LP銅箔厚度均勻,制成PCB后信號傳輸延遲性小,特性阻抗控制優良,不會產生線與線間、層與層間的雜訊等。

                          低輪廓銅箔在微細結構,如晶粒大小、分布、結晶位向及分布等方面與一般電解銅箔有很大的差別。低輪廓銅箔制造技術是在原傳統的一般電解銅箔生產中電解液配方、添加劑、電鍍條件等基礎上,進行了很大的改進和技術上的進步。

                          3. 超薄銅箔

                          以移動電話、筆記本電腦為代表的攜帶型電子產品用含微細埋、盲通孔的多層板以及BGA 、CSP等有機樹脂類封裝基板,所用的銅箔向采用薄箔型、超薄箔型推進。同時CO2激光蝕孔加工,也需求基板材料采用極薄銅箔,以便可以對銅箔層進行直接的微線孔加工。

                          在日本、美國等近幾年來12μm厚的薄型銅箔已經在應用上走向一般化。9μm、5μm、3μm的電解銅循已可以工業化生產。

                          當 前,超薄銅箔的生產技術難點或關鍵點,主要表現在兩方面:其一是9μm 厚超薄銅箔脫離載體(支持體)而直接生產,并保持高的產品合格率。其二是開發新型超薄銅箔的載體。在采用載體種類上,目前有銅、鋁、薄膜等。鋁載體使用量 較大,但在去除鋁載體時需要強堿的蝕刻加工,因而面臨著廢液處理問題。用銅載體在去除時是采用剝離方法,但它的剝離性以及剝離銅層的處理也是存在問題。日 本有的銅箔生產廠家,開發出一種薄膜型載體,它具有質量輕、取拿方便,板成型壓制后剝離性良好的優點。


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