| |
| |
第五章 覆铜板用主要原材料
第一节 铜箔(二） |
| |
|
| |
三.载体铜箔的生产
载体电解铜箔是指在铜箔、铝箔或有机薄膜的表面电镀一层极薄的铜箔，这些铜箔的厚度通常在0-5μm,属于极薄的特殊铜箔，由于厚度在8μm以下的铜箔在操作时十分困难（很容易褶皱），所以必须使用载体。载体电解铜箔的结构如图5-1-11所示：
图5-1-11 载体铜箔的结构
生产步骤为：预处理→载体表面光滑处理→防扩散层和剥离层→电解原箔→粗化层→耐热层→防氧化，如图5-1-12所示。其中，载体表面光滑处理一般指采用18-35μm STD铜箔（或其他表面粗糙度很低的铜箔）做载体，在其光面光亮镀铜，是载体的光面粗糙度（Rz）降低到0.5μm以下，近似于平面状态。防扩散层一般是电镀一层很薄的镍、钴等金属。剥离层是电镀一层钴、钼、钨、镍的合金。而电解原箔包括两个步骤，先是在碱性溶液中，较低铜浓度和较低电流密度下，电镀一层厚度在0.2μm以内的粒状晶体结构的铜箔；再在酸性溶液中，较高铜浓度和较高电流密度下，电镀1-5μm的柱状结晶结构的铜箔。最后经过粗化层、耐热层和防氧化处理，并涂覆一层硅烷偶联剂。
图5-1-12 载体铜箔的生产流程
四、铜箔检测技术
铜箔检测，主要包括铜箔的厚度、单位面积质量、抗高温氧化性、质量电阻率、抗拉强度、伸长率、可焊性、剥离强度、纯度的检测，现分述如下：
（一）．厚度检测方法
测箔的厚度（毛箔或粗化箔）应使用分度值为0.001mm的读数干分尺或其它适当的仪器；使用千分尺测量时，一定要将千分尺先调零，并且旋转力要适度。
（二）．单位面积质量检测方法
采用量程为0～200g，最小分度值为0.1mg的天平，切取边长为100±0.2mm的正方形，厚度为铜箔厚度的（毛箔或粗化箔）试样3个﹙横向左、中、右、﹚。取样位置在铜箔宽度方向的中心及两侧 各取1个试样，然后在天平上称重（精确到0.1mg），记录其质量。测定结果取三个试样的质量算术平均值。
（三）．抗高温氧化性检测方法
切取三块﹙横向左、中、右、﹚100mm×100mm的铜箔（粗化箔）试样，在200℃烘箱中烘30min，然后取出观察铜箔有无氧化变色。
（四）．质量电阻率检测方法
采用精度不低于0.05级直流双臂电桥或等精度的其它设备，还需用量程为0 ～200g，最小分度值为0.1mg的天平。
切取长度为330mm、宽为﹙25±0.2﹚mm、厚度为铜箔（粗化箔）厚度的试样4个。取样位置为铜箔宽度方向中间部位及两侧各取1个纵向试样，再于中间部位取1个横向试样。将4个试样分别放在天平上称重（精确到0.1mg），记录其质量。再测出室内温度并记录。
试样的光面应与夹具的4端相接触，电位端与试样的接触应为线接触或点接触，电流端应为带状接触。线及带的方向应与试样的长度方向垂直，两电位端之间的距离为﹙150±1.0﹚mm。两电流端之间的距离为300mm，两边的电流端与电位端之间的距离应相等。标准电阻的电流端与试样电流端之间的电阻，应小于单标准电阻及试样的电阻。
将试样平直的夹在夹具上，在测试过程中，应尽量采用小电流，以免使试样变热引起额外误差。判断电流是否过大的方法，是将测试电流增加40%，若增加电流后，测得的电阻值大于原电流测出值的0.06%，则认为电流过大。这时必须降低测试电流，再重复以上试验，直到小于0.06%时为止。正反方向电流各测一次，取其算术平均值。计算公式如下：
式中：ρ（t0）—温度为20℃时试样的质量电阻率，Ω.g/m2；
R（t）—室温为t℃时测得的试样电阻值，Ω；
t — 室内温度，℃；
m — 试样质量，g；
L0 — 试样长度，m；
L — 两电位端之间的距离，m。
计算出的质量电阻率值中最大值为试验结果。
（五）．抗拉强度及伸长率的检测方法
1. 准备工作
（1）采用量程为0～1000N，具有高温﹙180℃﹚装置，示值误差为±1%的拉力试验机；量程为1～1000g，最小分度值为20mg的天平；量程为0～300mm，最小分度值为0.02mm的游标卡尺或相应精度的量具。
（2）常态下抗拉强度、伸长率的试样制备及测试注意事项：切取长度为﹙200±0.5﹚mm、宽度为﹙15±0.25﹚mm、厚度为铜箔厚度（粗化箔）的试样4个。取样位置在铜箔宽度方向上沿纵、横方向各取2个试样。用软铅笔在试样上划出两条标线，两标线之间的距离为50mm。所划标线距夹头的距离不得小于3mm。试样机夹头距离为﹙125±0.1﹚mm。试验机夹头速度为50mm/min。试验温度为﹙20±10﹚℃，否则应在记录和试验报告中注明。
（3）高温下抗拉强度、伸长率的试样制备及测试注意事项：切取长度为﹙150±0.5﹚mm、宽度为﹙13±0.25﹚mm、厚度为铜箔厚度（粗化箔）的试样4个。取样位置在铜箔宽度方上沿纵、横方向各取2个试样。用软铅笔在试样上划出两条标线，两标线之间的距离为50mm。所划标线距夹头的距离不得小于3mm。试样机夹头距离为﹙75±0.1﹚mm。试验机夹头速度为1.5mm/min。试验温度为﹙180±10﹚℃。测试时，允许试样在180℃停留5min，该温度下停留时间最长不超过10min。
（4）计算试样截面积：将4个试样分别放在天平上称重（精确到20mg）并记录质量。用量具测量试样长度l0并记录。按下式计算试样截面积S0。
S0=m/ρl0
式中 S0— 试样截面积（cm2）；
m — 试样质量（g）；
l0 — 试样长度（cm）；
ρ— 密度，取8.9（g/cm3）。
2. 抗拉强度的测定 按以上要求调整完毕后，对试样进行连续施荷直至拉断，由测力度盘或拉伸曲线上读出最大负荷Fb，并按下式计算出常态下及高温下抗拉强度ρb 。
ρb = Fb /S0
式中 ρb —抗拉强度，MPa；
Fb—最大负荷，N；
S0—试样截面积，mm2。
3. 伸长率的测定 试样拉断后的两线间的距离为L1 ，在试样上量得或由拉伸曲线上读得。可用直线法或移位法（仲裁时用移位法）测出 L1 。按下式计算出常态下及高温下伸长率δ。
δ=（L1 — L0 ）/ L0 ×100%
式中 δ— 伸长率，%；
L0 — 两标线间的距离，mm；
L1 — 拉断后两标线间的距离，mm。
四个试样试验结果的算术平均值，为该项试验的结果。
（六）．可焊性检测方法
采用助焊剂的基本组成为：松香25%，异丙醇（或乙醇）75%。试验仪器采用可焊性测试仪及8～12倍放大镜。
切取边长为﹙30±1﹚mm的正方形，厚度为铜箔厚度（粗化箔）的10个试样。
试样在室温下浸泡在中性有机溶剂中5min以去油污。取出干燥，再浸入盐酸溶液（体积比为1份密度为1.18g/cm3的盐酸和4份水）中，15s后取出，用去离子水或蒸馏水漂洗，用热空气干燥。
将试样浸入助焊剂中，至少保持1min取出垂直放置，排除多余助焊剂，在涂助焊剂后2h内测试。
将焊料升温并保持在温度﹙235+5﹚℃，将已涂助焊剂的试样装入测试夹具中，安装到可焊性测试仪上。浸焊时间选用2s，据此调整可焊性测试仪。启动可焊性测试仪，对试样进行自动浸焊。浸焊后用适当有机溶剂清除试样表面的残余助焊剂。在合适的光线下，用放大镜观察试样的润湿状态。
铜箔的可焊性应合格。即：铜箔润湿良好，焊料覆盖良好。浸焊面应覆盖一层平滑光亮的焊料层，但允许在大约5%的面积有分散的缺陷。10个试样中至少有6个通过为合格。
（七）．剥离强度的检测方法
采用示值误差不超过1%的带记录仪的剥离试验机，试样的破坏负荷应在试验机示值范围的15%～85%之间。剥离试验机应带有合适的油浴，其温度范围在室温到300℃之间可调，控温精度为±2%。
将粗化铜箔压制成覆铜箔板，在被试覆箔板上切取长度为﹙75±1﹚mm，宽度为﹙50±1﹚mm，厚度为原板厚，边缘整齐的试样5块。印制出标准图形，使铜箔的抗剥强度试条宽为﹙3±0.2﹚mm两试条之间的距离为10 mm，每块试样共4条用于做抗剥强度试验。
当铜箔标称厚度小于35μm时，在蚀刻标准试验图形前，可采用沉积铜的方法增加铜箔厚度，以免剥离时铜箔拉断，但沉积后铜箔的厚度不得超过38μm。同时在试验报告中应说明原来铜箔的标称厚度。
将试样一端的铜箔从基材上剥开约10mm，然后把试样放在剥离试验机的试样架上，用试样夹夹住剥开的铜箔。注意夹样品时铜箔应与基材垂直，并把剥开的铜箔整个宽度夹住。启动剥离试验机均匀施加拉力。拉力方向与基材平面保持垂直。允许偏差为±5度，使铜箔以﹙50±5﹚mm/min的恒定速度进行剥离。记录剥离长度不小于25mm过程中的最小剥离力，单位宽度所需的最小的负荷为剥离强度，以牛顿每毫米表示。
注：对薄的容易弯曲的板材在进行试验前，可在其背面粘上一层刚性的板，以免试验期间试样产生弯曲。
下面介绍几种剥离强度试验方法，怎样检测供需双方可以商定。
（1）热冲击后剥离强度试验 采用焊锡浴，浴深度不小于40mm，浴口面积不小于100mm×100mm，并附有调温装置其温度范围0～300℃，控温精确度±2℃。焊锡浴应保证不受通风的影响，焊料应符合GB2423. 28附录B的规定。
将焊锡浴加热至温度﹙260±5﹚℃，并在整个试验过程中保持温度稳定，测温点位于液面下﹙25±2.5﹚mm处。把试样有图形的一面朝下投放到清洁的熔融的焊料表面上，放置时间按产品标准规定。试样达到规定的浸焊时间后取出，检查是否起泡或分层，如无起泡分层，则冷至15～35℃，再剥离试验机上测定其剥离强度。
（2）干热后的剥离强度试验 采用可控制温度±2℃的电热鼓风恒温箱。把试样挂在恒温箱内，使试样的表面与鼓风的气流平行。升温至供需商定的处理温度，处理时间为﹙500±5﹚h。在整个加热过程中箱内空气循环。干热处理后取出试样，冷却后检查是否起泡或分层，如不起泡或分层再在剥离试验机上测其剥离强度。
（3）暴露于溶剂蒸汽的剥离强度 溶剂采用三氯乙烷或由供需双方协商确定的其他溶剂。
先用合适的溶剂蒸汽发生装置，将试样置于常压下煮沸的三氯乙烷蒸汽中，经120±5s取出，立即检查有无起泡或分层，然后在室内放置24h后，再检查一次如无起泡或分层，再在剥离试验机上测定其剥离强度。
（4）模拟电镀条件下暴露后的剥离强度 采用搅拌均匀的无水硫酸钠蒸馏水溶液作为电解液，其浓度为10g/dm3，模拟电镀槽及碳棒（阳极），约5V的直流电源，总阻值约30Ω，电流为0.2A的可变电阻，能测量0.2A的直流电流表。
在装有搅拌模拟电镀槽中，一边插入碳棒作为阳极，另一边插入一根带夹子的硬铜线，以作夹持试样用，再插入温度计。将配制好的硫酸钠溶液放入槽中，搅拌均匀，并加热至﹙70±2﹚℃，先将试样上四根铜箔条用适当方法连接起来，然后夹到试样夹上作为阴极，使试样的铜箔条保持垂直，并刚好浸入液体中。在试样与碳棒间加约5V的直流电压，并调节至铜箔上的电流密度为215A/m2，经20±2min，使之冷却至室温，如无起泡或分层以及铜箔脱落，则在剥离试验机上测定剥离强度。
（5）高温下的剥离强度 将剥离试验机的油浴加热到产品标准规定的温度，温度允差为±2℃，在整个试验过程中保持温度稳定，测温点于液面下﹙25±2.5﹚mm处。
从试样的一端将铜箔从基材上剥开不小于10mm，然后把试样夹在剥离试验机的试样架上，用试样夹夹住剥开的铜箔，注意夹试样时铜箔应与基材垂直，并把剥开的铜箔整个宽度夹住。按供需双方协定的浸没温度与时间调节设备，然后启动试验机，使试样自动下降到油浴面下﹙25±2.5﹚mm处，经受规定时间后，试验机自动进行热态下剥离试验。记录剥离长度不小于25mm过程中的最小剥离力。高温剥离试验时，用1个试样，将试样裁成4条样条分别进行测试。对低于温度160 ℃的剥离试验，也可以在空气循环加热箱中进行，试样达到要求的温度后，保持﹙60±6﹚min，然后进行剥离试验，并在15min之内完成。如因铜箔断裂或测定装置读数范围有困难时，高温剥离强度的测试可用宽度大于3mm的印制导体。
剥离强度结果计算与评定，以4个试样的最小剥离力作为试验结果，把单位宽度所需要的最小剥离力作为剥离强度，以牛顿每毫米表示。
（八）、纯度的检测方法
将毛箔溶解成溶液，采用电解法测出溶液中的铜含量后，再用化学法把电解后液体中的少量铜测出，电解法和化学法测出的铜含量总和，即为铜箔的纯度﹙铜含量中也含微量的银﹚。
|
| |
|
| |
| |
|
|
 热点新闻 |
|
|
|
