專利名稱:電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，屬于電解銅箔表面處理工藝技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
電解銅箔是覆銅板及印制電路板行業(yè)的重要材料。在電子信息產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的今天，電解銅箔被稱為電子產(chǎn)品信號與電力傳輸、溝通的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”。近年來，中國的電子行業(yè)迅猛發(fā)展，國內(nèi)部分電子線路板廠家現(xiàn)已實現(xiàn)了70um線條寬度的生產(chǎn)工藝，它對傳統(tǒng)的PCB技術(shù)以及基板材料技術(shù)、電解銅箔制造技術(shù)提出了嚴峻挑戰(zhàn)，特別是對電解銅箔的耐鹽酸腐蝕性提出了嚴格要求。它要求表面處理鍍層在壓制成覆銅板后，用正常的電子線路蝕刻工藝恰好能蝕刻干凈，耐腐蝕性不能過強，也不能過弱。鍍層的耐腐蝕性過強，在蝕刻電子線路時可能出現(xiàn)蝕刻不完全，制成電子線路會出現(xiàn)短路(如圖1所示)。鍍層的耐腐蝕性過弱，蝕刻電子線路的寬度在0.1mm以內(nèi)時會出現(xiàn)側(cè)面腐蝕(如圖2所示)，可能出現(xiàn)掉線條現(xiàn)象。本發(fā)明能很好的解決這個問題。
2006年7月1日，中國出口的電子電氣產(chǎn)品開始按《電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令》(簡稱ROHS指令)進行檢測，這對國內(nèi)電子產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)提出了嚴峻挑戰(zhàn)。國內(nèi)傳統(tǒng)的電解銅箔含砷表面處理工藝，已不能適應(yīng)當(dāng)今科技發(fā)展的步伐和環(huán)保的時代要求。在環(huán)保性能方面，國內(nèi)高檔電解銅箔表面處理技術(shù)與美國、日本、歐洲銅箔生產(chǎn)技術(shù)存在一定的差距，造成國內(nèi)形成所需的具有環(huán)保性能的高檔電解銅箔要依賴進口的局面。作為電子基礎(chǔ)材料的電解銅箔，特別是高檔電解銅箔，其制造技術(shù)的環(huán)保將是國內(nèi)電子產(chǎn)品在環(huán)?；缆飞系囊粋€關(guān)鍵步驟。
在高檔電解銅箔表面處理這一技術(shù)領(lǐng)域：
，目前國內(nèi)的生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)的鍍鋅銅箔毛面都存在常溫條件下存放隨時間增長而發(fā)生鋅擴散的問題。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，該工藝方法能夠解決現(xiàn)有銅箔表面處理工藝帶來的砷污染問題，現(xiàn)有表面處理銅箔耐酸腐蝕性不能令人滿意的現(xiàn)狀，常溫下表面處理電解銅箔隨時間產(chǎn)生鋅擴散的問題。
本發(fā)明的電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，是在電解銅箔的表面進行分形電沉積銅，電鍍納米級厚度的褐色鎳，再電鍍一層納米級的鋅，再經(jīng)過鉻酸鹽鈍化處理并涂敷一層黏合劑。
電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，對電解銅箔表面處理步驟如下(一)在高電流密度下毛面的分形電沉積銅將陰極銅、濃硫酸、軟水、蒸汽混合溶解，生成電解銅溶液，硫酸銅溶液中加入添加劑A，混合充分后進入電鍍槽進行分形電鍍；溶液組成為H2SO450-150g/L，Cu2+6-60g/L，添加劑A 1.5-50ppm，溫度為20-60℃；最佳H2SO470-120g/L，Cu2+10-50g/L，添加劑A 3-40ppm，溫度為25-50℃；其中的添加劑A為明膠、阿拉伯樹膠中的一種；分形電沉積銅后表面出現(xiàn)細小的“瘤”狀結(jié)構(gòu)，厚度增加1-3um；電流密度25-35A/dm2；(二)鍍一層褐色鎳將焦磷酸鹽、鎳鹽、輔助絡(luò)合劑C分別溶解，將輔助絡(luò)合劑C加入焦磷酸鹽溶液中，再加入鎳鹽，調(diào)整工藝指標(biāo)達到結(jié)果，再將添加劑B加入混合溶液中，混合充分后進入電鍍槽進行電鍍；溶液組成為鎳鹽10-70g/L，焦磷酸鹽90-350g/L，輔助絡(luò)合劑C 10-50g/L，添加劑B 10-25ppm，溫度為20-45℃，PH值為8-12；最佳鎳鹽25-55g/L，焦磷酸鹽140-250g/L，輔助絡(luò)合劑C 20-45g/L，添加劑B 10-20ppm，溫度為30-45℃，PH值為8.5-11.5；其中的輔助絡(luò)合劑C為檸檬酸、檸檬酸鹽、酒石酸、酒石酸鹽、酒石酸鉀鈉、檸檬酸銨、蔗糖、檸檬酸鈉中的一種；添加劑B為一種或兩種以下金屬離子化合物Cu2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Sn2+、Co2+；電流密度0.8-5.0 A/dm2；(三)鍍一層鋅將焦磷酸鹽、硫酸鋅分別溶解，再將硫酸鋅溶液加入焦磷酸鹽溶液中，調(diào)整工藝達到要求結(jié)果，混合充分后進入電鍍槽進行電鍍；溶液組成為鋅鹽7-50g/L，焦磷酸鹽90-350g/L，溫度為20-45℃，PH值為8-12；最佳鋅鹽15-40g/L，焦磷酸鹽140-250g/L，溫度為30-45℃，PH值為8.5-11.5；電流密度0.8-2A/dm2；
(四)電鍍一層鉻將鉻酸鹽溶于軟水中，調(diào)整PH、工藝結(jié)果，混合充分后進入鉻酸鹽鈍化槽中進行電鍍；溶液組成為鉻酸鹽2-6g/L，PH值為11-12，溫度為20-45℃，電流密度1-8A/dm2；(五)經(jīng)過鉻酸鹽鈍化處理后涂敷一層黏合劑，將黏合劑按工藝要求溶于水中，通過循環(huán)泵涂在銅箔表面；黏合劑為一種硅烷偶聯(lián)劑，選擇于氨基，硫基，環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑。
處理12um、18um、35um、70um電解銅箔時銅箔以25.0m/min的速度運行，分形、鍍鎳、鍍鋅、鍍鉻、噴涂黏合劑，每一步處理時間均小于3s。
噴涂一層黏合劑后壓制FR-4、CEM-1的抗剝離強度高于國家標(biāo)準，用本發(fā)明高檔電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝處理的銅箔，有優(yōu)良的耐鹽酸腐蝕的性能，其耐鹽酸腐蝕性能的測試方法是表面處理高檔電解銅箔樣品壓制成FR-4型覆銅板，蝕刻1.0mm寬的電子線路，在15％鹽酸中浸泡30min后，計算抗剝強度的損失百分率在4％以內(nèi)，在100倍電子顯微鏡下觀察無腐蝕。
公式表示為B(%)=A1-A2A1×100%]]>A1浸15％鹽酸前抗剝強度A2浸15％鹽酸后抗剝強度B鹽酸劣化率本發(fā)明一種電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝不含有傳統(tǒng)的電解表面處理技術(shù)帶來的砷污染，處理的電解銅箔的顏色為灰褐色，不含有對人體有嚴重危害的砷、鉛、鎘、汞等元素；鍍鋅銅箔毛面不存在常溫條件下存放隨時間增長而發(fā)生鋅擴散的問題；處理的電解銅箔具有優(yōu)異的耐鹽酸腐蝕性能，保證了較低的耐酸劣化率且無側(cè)腐蝕，又能被電子線路蝕刻工藝蝕刻干凈。
圖1為鍍層的耐鹽酸腐蝕性能過強時，蝕刻成電子線路后的切面示意圖，出現(xiàn)蝕刻不完全現(xiàn)象，當(dāng)蝕刻的電子線路密集時銅箔與銅箔間可能連接形成短路；圖2示意鍍層的耐鹽酸腐蝕性過弱，蝕刻電子線路時會出現(xiàn)銅箔與基材結(jié)合處腐蝕現(xiàn)象，當(dāng)電子線路的線條很窄時，如國內(nèi)目前出現(xiàn)的70um寬度的線條，銅箔與板材的結(jié)合處被腐蝕，就會出現(xiàn)線條脫落現(xiàn)象；
圖3本發(fā)明的高檔電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝流程圖；圖4未經(jīng)本發(fā)明的工藝處理的18um高檔電解銅箔2000倍下的SEM照片；圖5是經(jīng)本發(fā)明電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝的分形電沉積銅后的18um高檔電解銅箔在2000倍下的SEM照片；圖6是經(jīng)本發(fā)明電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝完全處理的18um高檔電解銅箔10,000倍SEM照片。
具體實施方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明具體實施方案，進一步說明本發(fā)明技術(shù)解決方案，但本發(fā)明的實施方式并不限于以下具體實施方案。
實施例1電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，參見圖3，具體工序如下(一)在高電流密度下毛面的分形電沉積銅將陰極銅、濃硫酸、軟水、蒸汽混合溶解，生成硫酸銅溶液，向硫酸銅溶液中加入添加劑A，混合充分后進入電鍍槽進行分形電鍍；溶液組成為H2SO4150g/L，Gu2+10g/L，添加劑A 40ppm，溫度為20℃；添加劑A為明膠，分形電沉積銅后表面出現(xiàn)細小的“瘤”狀結(jié)構(gòu)，厚度增加1-3um，電流密度25-50A/dm2；(二)鍍一層褐色鎳將焦磷酸鹽、鎳鹽、輔助絡(luò)合劑C分別溶解，將輔助絡(luò)合劑C加入焦磷酸鹽溶液中，再加入鎳鹽，調(diào)整工藝指標(biāo)達到結(jié)果，再將添加劑B加入混合溶液中，溶解充分后進入電鍍槽進行電鍍；溶液組成為鎳鹽10g/L，焦磷酸鹽90g/L，輔助絡(luò)合劑C 10g/L，添加劑B 10ppm，溫度為20℃，PH值為8；輔助絡(luò)合劑C為檸檬酸或檸檬酸鹽；添加劑B為一種以下金屬離子化合物Co2+，電流密度0.8-5.0A/dm2；(三)鍍一層鋅將焦磷酸鹽、硫酸鋅分別溶解，再將硫酸鋅溶液加入焦磷酸鹽溶液中，調(diào)整工藝達到要求結(jié)果，混合充分后進入電鍍槽進行電鍍；溶液組成為鋅鹽7g/L，焦磷酸鹽90g/L，溫度為20℃，PH值為8，電流密度0.8-2.0A/dm2；(四)電鍍一層鉻將鉻酸鹽溶于軟水中，調(diào)整PH、工藝結(jié)果，混合充分后進入鉻酸鹽鈍化槽中進行電鍍；溶液組成為鉻酸鹽2g/L，PH值為11，溫度為20℃，電流密度1-8A/dm2；(五)經(jīng)過鉻酸鹽鈍化處理后涂敷一層黏合劑，將黏合劑按工藝要求溶于水中，通過循環(huán)泵涂在銅箔表面；黏合劑為一種硅烷偶聯(lián)劑，選擇于氨基，硫基，環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑；
處理12um、18um、35um、70um電解銅箔時銅箔以25.0m/min的速度運行，分形、鍍鎳、鍍鋅、鍍鉻、噴涂黏合劑，每一步處理時間均小于3s。
實施例2本實施方式與實施例1的區(qū)別在于(一)溶液組成為H2SO470g/L，Cu2+50g/L，添加劑A 3ppm，溫度為50℃；添加劑A為阿拉伯樹膠；(二)溶液組成為鎳鹽25g/L，焦磷酸鹽140g/L，輔助絡(luò)合劑C 20g/L，添加劑B 10ppm，溫度為30℃，PH值為8.5；輔助絡(luò)合劑C為酒石酸或酒石酸鹽；添加劑B為一種以下金屬離子化合物Zn2+；(三)溶液組成為鋅鹽50g/L，焦磷酸鹽350g/L，溫度為45℃，PH值為12；(四)溶液組成為鉻酸鹽6g/L，PH值為12，溫度為45℃。
實施例3本實施方式與實施例1的區(qū)別在于(一)溶液組成為H2SO4120g/L，Cu2+60g/L，添加劑A 40ppm，溫度為60℃；添加劑A為明膠；(二)溶液組成為鎳鹽55g/L，焦磷酸鹽250g/L，輔助絡(luò)合劑C 45g/L，添加劑B 20ppm，溫度為45℃，PH值為11.5；輔助絡(luò)合劑C為酒石酸鉀鈉；添加劑B為一種以下金屬離子化合物Cu2+；(三)溶液組成為鋅鹽15g/L，焦磷酸鹽140g/L，溫度為30℃，PH值為8.5；(四)溶液組成為鉻酸鹽3g/L，PH值為11.5，溫度為40℃。
實施例4本實施方式與實施例1的區(qū)別在于(一)溶液組成為H2SO450g/L，Cu2+6g/L，添加劑A 5ppm，溫度為20℃；添加劑A為阿拉伯樹膠；(二)溶液組成為鎳鹽70g/L，焦磷酸鹽350g/L，輔助絡(luò)合劑C 50g/L，添加劑B 0ppm，溫度為45℃，PH值為12；輔助絡(luò)合劑C為檸檬酸銨；添加劑B為兩種以下金屬離子化合物Zn2+、Al3+；(三)溶液組成為鋅鹽40g/L，焦磷酸鹽250g/L，溫度為45℃，PH值為11.5；(四)溶液組成為鉻酸鹽4g/L，PH值為11，溫度為35℃。
實施例5本實施方式與實施例1的區(qū)別在于(一)溶液組成為H2SO4100g/L，Cu2+30g/L，添加劑A 20ppm，溫度為40℃；添加劑A為明膠；(二)溶液組成為鎳鹽40g/L，焦磷酸鹽200g/L，輔助絡(luò)合劑C 30g/L，添加劑B 20ppm，溫度為25℃，PH值為10；輔助絡(luò)合劑C為庶糖；添加劑B為一種以下金屬離子化合物Fe3+；(三)溶液組成為鋅鹽25g/L，焦磷酸鹽180g/L，溫度為40℃，PH值為10；(四)溶液組成為鉻酸鹽5g/L，PH值為12，溫度為35℃。
實施例6本實施方式與實施例1的區(qū)別在于(一)溶液組成為H2SO480g/L，Cu2+40g/L，添加劑A 30ppm，溫度為30℃；添加劑A為明膠；(二)溶液組成為鎳鹽45g/L，焦磷酸鹽300g/L，輔助絡(luò)合劑C 35g/L，添加劑B 15ppm，溫度為35℃，PH值為11；輔助絡(luò)合劑C為檸檬酸鈉；添加劑B為兩種以下金屬離子化合物Sn2+、Co2+；(三)溶液組成為鋅鹽35g/L，焦磷酸鹽200g/L，溫度為35℃，PH值為10.5；(四)溶液組成為鉻酸鹽3.5g/L，PH值為11，溫度為44℃。
本實施方式的電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，有以下特點1、本發(fā)明工藝不含有傳統(tǒng)表面處理工藝中的砷危害，傳統(tǒng)的表面處理工藝通過添加砷的化合物，來提高銅箔的性能，這樣就不可避免生產(chǎn)出的電解銅箔中含有砷元素，本工藝在保證銅箔各種性能的前提下，取消了使用砷的化合物，使生產(chǎn)出的電解銅箔中不含砷元素。
2、本發(fā)明工藝處理的高檔電解銅箔，其六價鉻含量小于25mg/kg，遠遠低于《ROHS指令》小于1000mg/kg的要求；3、本發(fā)明工藝處理的高檔電解銅箔，在20-35℃、濕度＜50％時，正常貯存1年無氧化；在溫度為85℃、濕度為90％的條件下，48小時無氧化；在200℃循環(huán)烘箱中，放置2小時無氧化；4、本發(fā)明工藝處理的高檔電解銅箔，在常溫存放過程中，鍍層可半年以上不發(fā)生鋅擴散，從而保證銅箔性能長時間穩(wěn)定；5、本發(fā)明工藝處理的高檔電解銅箔，具有優(yōu)異的耐鹽酸腐蝕性能，保證了較低的耐酸劣化率且無側(cè)腐蝕，又能被電子線路蝕刻工藝蝕刻干凈。
本實施方式涉及的一種電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝不含有傳統(tǒng)的電解表面處理技術(shù)帶來的砷污染，尤其適合于12um、18um、35um、70um等規(guī)格的印制電子線路板用電解銅箔的表面處理，填補這一技術(shù)領(lǐng)域：
的空白。
本發(fā)明工藝處理的電解銅箔的顏色為灰褐色，不含有對人體有嚴重危害的砷、鉛、鎘、汞等元素。
權(quán)利要求
1.電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，其特征在于對電解銅箔表面處理步驟如下(一)在高電流密度下毛面的分形電沉積銅將陰極銅、濃硫酸、軟水、蒸汽混合溶解，生成電解銅溶液，硫酸銅溶液中加入添加劑A，混合充分后進入電鍍槽進行分形電鍍；其中的添加劑A為明膠、阿拉伯樹膠中的一種；(二)鍍一層褐色鎳將焦磷酸鹽、鎳鹽、輔助絡(luò)合劑C分別溶解，將輔助絡(luò)合劑C加入焦磷酸鹽溶液中，再加入鎳鹽，再將添加劑B加入混合溶液中，混合充分后進入電鍍槽進行電鍍；其中的輔助絡(luò)合劑C為檸檬酸、檸檬酸鹽、酒石酸、酒石酸鹽、酒石酸鉀鈉、檸檬酸銨、蔗糖、檸檬酸鈉中的一種；添加劑B為一種或兩種以下金屬離子化合物Cu2+、Zn2+、Al3+、Fe3+、Sn2+、Co2+；(三)鍍一層鋅將焦磷酸鹽、硫酸鋅分別溶解，再將硫酸鋅溶液加入焦磷酸鹽溶液中，調(diào)整工藝達到要求結(jié)果，混合充分后進入電鍍槽進行電鍍；(四)電鍍一層鉻將鉻酸鹽溶于軟水中，調(diào)整PH、工藝結(jié)果，混合充分后進入鉻酸鹽鈍化槽中進行電鍍；(五)經(jīng)過鉻酸鹽鈍化處理后涂敷一層黏合劑，將黏合劑按工藝要求溶于水中，通過循環(huán)泵涂在銅箔表面；黏合劑為一種硅烷偶聯(lián)劑，選擇于氨基，硫基，環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑。
2.電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，其特征在于對電解銅箔表面處理步驟如下(一)在高電流密度下毛面的分形電沉積銅溶液組成為H2SO450-150g/L，Cu2+6-60g/L，添加劑A 1.5-50ppm，溫度為20-60℃，電流密度25-50A/dm2；(二)鍍一層褐色鎳溶液組成為鎳鹽10-70g/L，焦磷酸鹽90-350g/L，輔助絡(luò)合劑C 10-50g/L，添加劑B 10-25ppm，溫度為20-45℃，PH值為8-12，電流密度0.8-5.0A/dm2；(三)鍍一層鋅溶液組成為鋅鹽7-50g/L，焦磷酸鹽90-350g/L，溫度為20-45℃，PH值為8-12，電流密度0.8-2.0A/dm2；(四)電鍍一層鉻溶液組成為鉻酸鹽2-6g/L，PH值為11-12，溫度為20-45℃，電流密度1-8A/dm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，其特征在于處理電解銅箔時銅箔以25.0m/min的速度運行，分形、鍍鎳、鍍鋅、鍍鉻、噴涂黏合劑，每一步處理時間均小于3s。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，其特征在于，在高電流密度下毛面的分形電沉積銅溶液組成為H2SO470-120g/L，Cu2+10-50g/L，添加劑A 3-40ppm，溫度為25-50℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，其特征在于，鍍一層褐色鎳溶液組成為鎳鹽25-55g/L，焦磷酸鹽140-250g/L，輔助絡(luò)合劑C 20-45g/L，添加劑B 10-20ppm，溫度為30-45℃，PH值為8.5-11.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，其特征在于，鍍一層鋅溶液組成為鋅鹽15-40g/L，焦磷酸鹽140-250g/L，溫度為30-45℃，PH值為8.5-11.5。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種電解銅箔的環(huán)保型表面處理工藝，屬于電解銅箔表面處理工藝技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明處理工藝，是在電解銅箔的表面進行分形電沉積銅，電鍍納米級厚度的褐色鎳，再電鍍一層納米級的鋅，再經(jīng)過鉻酸鹽鈍化處理并涂敷一層黏合劑。本發(fā)明不含有傳統(tǒng)的電解表面處理技術(shù)帶來的砷污染，處理的電解銅箔的顏色為灰褐色，不含有對人體有嚴重危害的砷、鉛、鎘、汞等元素；鍍鋅銅箔毛面不存在常溫條件下存放隨時間增長而發(fā)生鋅擴散的問題；處理的電解銅箔具有優(yōu)異的耐鹽酸腐蝕性能，保證了較低的耐酸劣化率且無側(cè)腐蝕，又能被電子線路蝕刻工藝蝕刻干凈。
文檔編號H05K3/38GK1995473SQ200610070548
公開日2007年7月11日 申請日期2006年11月28日
發(fā)明者胡旭日, 楊祥魁, 徐樹民, 劉建廣, 王維河, 鄭小偉 申請人:招遠金寶電子有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan