世界PCB板用銅箔生產(chǎn)的發(fā)展情況分析

(一)世界銅箔生產(chǎn)的發(fā)展簡況

1937 年美國的Anaconda公司煉銅廠開始建立了銅箔生產(chǎn)業(yè)。當(dāng)時的銅箔只是用于木層房頂?shù)姆浪矫妗?0 世紀(jì)50 年代初，由于印制電路板業(yè)的出現(xiàn)，銅箔業(yè)才成為重要的與電子信息產(chǎn)業(yè)相關(guān)聯(lián)的尖端精密工業(yè)。

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(chǎn)PCB 用電解銅箔的公司。1957 年美國Gould 公司也投入此工業(yè)，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(jìn)美國銅箔制造技術(shù)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(yè)有了大發(fā)展。

1972 年美國Yates 公司的電解銅箔生產(chǎn)的專利(U.S.Pat 3674656) 發(fā)表，標(biāo)志世界電解銅箔制造及表面處理技術(shù)跨入了新的階段。

據(jù)統(tǒng)計， 1999 年全世界PCB用電解銅箔的生產(chǎn)達(dá)到18 萬t 左右。其中日本為5 萬t ，***地區(qū)為4.3 萬t ，中國大陸為1.9 萬t ，韓國約為1 萬t 。預(yù)測2001 年全世界電解銅箔的產(chǎn)量將增加到25.3 萬t 。其中增長速度最快的是日本(預(yù)測2001 年為7.3 萬t) 、***地區(qū)(預(yù)測為6.5 萬1)。

占據(jù)世界銅箔生產(chǎn)、技術(shù)首位的日本，近年由于印制電路板及覆銅板的發(fā)展，使銅箔生產(chǎn)與技術(shù)也有了迅速的發(fā)展。并且近年還在北美、中國大陸、***地區(qū)、東南亞、歐洲等國家、地區(qū)建立了日方投資的海外生產(chǎn)廠家。日本主要電解銅箔生產(chǎn)廠家有：三井金屬礦業(yè)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(yè)公司、日本電解公司等。日本電解銅箔生產(chǎn)特點是：近年向著更加高技術(shù)、尖端產(chǎn)品發(fā)展。

***地區(qū)電解銅箔產(chǎn)量目前已在全世界列居第二位。主要大型生產(chǎn)廠家有：長春石化公司、***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(yè)中，一些高性能的電解銅箔制造技術(shù)得到不斷創(chuàng)新、不斷發(fā)展。一位海外的銅箔市場研究專家近期認(rèn)為：由于未來在高密度細(xì)線化( LIS = 0.10 mm/0 .10 mm以上)、多層化(6 層以上)、薄型化(0.8 mm) 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(dá)到40% 以上。這些高性能的銅箔的主要類型及特性如下。

1.優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度及延伸率銅箔優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度及延伸率電解銅箔，包括在常態(tài)下和高溫下兩方面。常態(tài)下高抗拉強(qiáng)度及高延伸率，可以提高電解銅箔的加工處理性，增強(qiáng)剛性避免榴皺以提高生產(chǎn)合格率。高溫延伸性(HTE) 銅箔和高溫下高抗拉強(qiáng)度銅箔，可以提高PCB熱穩(wěn)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(nèi)層中，制作通孔內(nèi)環(huán)，在進(jìn)行浸焊時易出現(xiàn)裂環(huán)現(xiàn)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(shù)進(jìn)步，使得繼續(xù)再采用一般傳統(tǒng)型的電解銅箔，已不適應(yīng)制造高精細(xì)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(xiàn)。低輪廓銅箔是在20 世紀(jì)90 年代初(1 992-1994 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(yè)公司)成功地開發(fā)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(jié)晶非常粗糙，呈粗大的柱狀結(jié)晶。其切片橫斷層的“棱線”，起伏較大。而LP 銅箔的結(jié)晶很細(xì)膩(2μm 以下) ,為等軸晶粒，不含柱狀晶體，是呈成片層結(jié)晶，且棱線平坦。表面粗化度低。VLP 銅箔經(jīng)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( R m?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(shù)據(jù)以日本三井金屬公司的各類銅箔產(chǎn)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(jié)晶層，其結(jié)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(jié)晶結(jié)構(gòu)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(qiáng)度、延伸率(常態(tài)、熱態(tài))優(yōu)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(xì)膩。在銅箔與基板的交接界面上，不會在蝕刻后發(fā)生殘留的銅粉(銅粉轉(zhuǎn)移現(xiàn)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(wěn)定性，不會在薄型基板上由于多次層壓，而產(chǎn)生銅的再結(jié)晶。

④蝕刻圖形電路的時間，比一般電解銅箔減少。減少了側(cè)蝕現(xiàn)象。蝕刻后的白斑減少。適于精細(xì)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(jìn)和提高。也較適于激光鉆孔。

⑤ 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(yōu)良，不會產(chǎn)生線與線間、層與層間的雜訊等。

低輪廓銅箔在微細(xì)結(jié)構(gòu)，如晶粒大小、分布、結(jié)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(shù)是在原傳統(tǒng)的一般電解銅箔生產(chǎn)中電解液配方、添加劑、電鍍條件等基礎(chǔ)上，進(jìn)行了很大的改進(jìn)和技術(shù)上的進(jìn)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(chǎn)品用含微細(xì)埋、盲通孔的多層板以及BGA 、CSP 等有機(jī)樹脂類封裝基板，所用的銅箔向采用薄箔型、超薄箔型推進(jìn)。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(jìn)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(jīng)在應(yīng)用上走向一般化。9μm 、5μm 、3μm 的電解銅循已可以工業(yè)化生產(chǎn)。當(dāng)前，超薄銅箔的生產(chǎn)技術(shù)難點或關(guān)鍵點，主要表現(xiàn)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(chǎn)，并保持高的產(chǎn)品合格率。其二是開發(fā)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(qiáng)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(chǎn)廠家，開發(fā)出一種薄膜型載體，它具有質(zhì)量輕、取拿方便，板成型壓制后剝離性良好的優(yōu)點。