一、前言

厚銅箔通常指的是厚度超過105μm（單位面積質量915g/m²或3oz/ft²）的銅箔，而超厚銅箔則是指厚度在300μm及以上的銅箔。

隨著科技的快速發展，電子設備的性能和功能不斷提升，對電力傳輸、散熱和可靠性的要求也日益嚴格，這為厚銅箔的應用提供了廣闊的空間。電力電子技術的進步，使得大功率電源等設備需要厚銅箔來承載更大的電流；新能源汽車的快速發展，使得電池管理和充電樁系統需要厚銅箔做到更好的導電和散熱；通信技術的革新，使得基站設備更加依賴于厚銅箔的性能；在工業4.0的背景下，工業控制系統也因厚銅箔的優越性能而得到廣泛應用。厚銅箔以其在電力傳輸、散熱和可靠性方面的優勢，在智能電網、數據中心等多個領域獲得了應用契機。隨著對厚銅箔需求的增長，這一趨勢也促進了覆銅板（CCL）和印刷電路（PCB）工藝的持續發展。為了適應厚銅箔的特性，這些工藝領域需要進行針對性的改進，以應對和解決傳統銅箔加工中未曾遇到的挑戰。

本文，我們將重點介紹厚銅箔在PCB行業的優勢與制造流程，并探討這一材料在PCB加工中出現的側蝕問題及其解決方法。

二、厚銅箔在PCB中的性能優勢

超厚銅箔是指厚度超過常規銅箔的一種銅箔產品。一般來說，常規銅箔的厚度為18μm、35μm和70μm，而超厚銅箔的厚度通常可以達到150μm及以上。超厚銅箔通常用于需要更高導電性能和散熱性能的應用，主要應用于大功率、大電流、高電壓的PCB。相較于常規銅箔，厚銅箔在PCB領域中具有以下性能優勢：

（1）大電流：銅層的增厚使得相同線寬的電路板能夠在過熱或產生顯著電阻的情況下，承載更大的電流。

（2）強散熱：銅箔厚度的增加，能夠有效地散發熱量，降低PCB的運行溫度，實現大功率電器高密度互聯，并提升整個系統的穩定性和使用壽命。

（3）高機械強度：厚銅層的加入，顯著提升了PCB的機械強度，使其在極端環境條件下也能保持耐用性。

（4）優良的可設計性：采用厚銅PCB，設計者能夠設計出更寬廣的導電路徑和更緊密的導電間距，厚銅大電流基板可以替代原來的電纜配線、金屬板排條等輸電形式，這為實現更為復雜和密集的電路布局提供了可能，滿足了多樣化的設計需求。

圖1  厚銅箔PCB板

三、厚銅箔PCB的制作流程

傳統的PCB工藝在長期的發展和應用中，通常情況下適用于105μm及以下厚度的銅箔。然而，當面臨加工應用厚度超過這一標準的銅箔時，現有的PCB工藝便顯現出了局限性，無法滿足相應的需求，故而需要進一步加以改進和完善。目前，業內研發人員已經通過工藝優化，采用厚銅分步控深蝕刻技術和增層壓合技術，有效實現了12oz（420μm）超厚銅多層印制板的加工生產，具體的實驗流程如圖2所示。

圖2  厚銅PCB板加工流程

四、厚銅箔制作PCB的蝕刻性質要求

厚銅箔由于其較高的厚度，在PCB加工制造過程中有特殊的工藝與之相對應。同時，還需要解決不同于用常規厚度銅箔制成的PCB所出現的一些特殊質量問題。由此，PCB廠家在原先標準銅箔性能要求的基礎上，還提出了許多特殊性的要求，如粗糙度、傳熱性能、蝕刻性和剝離強度。其中，蝕刻是影響厚銅箔印制板導電圖形精度的主要因素之一。蝕刻精度不但受導電圖形的均勻性、蝕刻液流量的均勻性、蝕刻設備噴淋系統設計的合理性等因素的影響，而且還受銅箔結晶形態與表面粗化處理方式等的影響。鑒于這些影響因素的存在，印制板上下兩面以及板面上各個部位的蝕刻并不均勻，通常印制板下面比上面蝕刻速率快、板邊緣比板中間蝕刻速率快。普通印制板由于蝕刻時間相對較短，這種差別并不明顯，而厚銅箔印制板的蝕刻時間很長，這種不均勻性就非常明顯。如圖3所示，印制板在蝕刻液中停留的時間越長，產生的側蝕會越嚴重。

圖3  側蝕值與銅箔厚度的關系

厚銅層PCB制造的工藝中普遍遇到的難點之一是：如何減少側蝕，實現銅層斷面輪廓的較好直線性。這主要需要從PCB制造工藝和超厚銅箔的生產工藝著手。

對于PCB工藝，刻蝕藥水交換難度大，側蝕量大，上線寬和下線寬的差值越來越大。為了盡可能地減少因藥水交換造成的側蝕量偏大，需進行多次快速蝕刻。隨著側蝕量的增加，需要采用增加蝕刻補償系數的方式對側蝕進行彌補。

對于銅箔生產工藝，目的是使厚銅箔的結晶構造致密、均一化，使其在刻蝕過程中保持速度的均一性。須晶工藝（毛面平坦、均勻、高密度、粗化晶粒上長“胡須”，故稱須晶工藝），能降低粗化度，其粗化的高度只有傳統粗化高度的一半左右，從而減少蝕刻時間。生箔復合添加劑工藝使超厚銅箔的晶粒結構由原有的柱狀長形晶粒結構變為等軸、球形細晶結構，同時使生產出的生箔產品M面、S面的粗糙度Rz值均小于2μm。等軸、球形細晶結構可以充分保證超厚銅箔蝕刻時的“各向均一性”，不僅使側蝕減輕而且使柱狀結晶引發的“晶隙殘留夾液”的現象消失。該兩項工藝創造，不僅改善了蝕刻“各向異性”的問題，同時縮短了超厚PCB制造的時線路蝕刻的時間，改善了線路側蝕問題，并且解決了在壓制雙面板時因“狼牙”刺穿半固化片而形成短路的技術難題。

五、小結：厚銅PCB工藝應用前景廣闊

厚銅箔通常應用于對電流承載能力、散熱性能和可靠性有著較高要求標準的領域，如在電力電子領域的大功率電源和變頻器中、新能源領域的電動汽車電池管理系統及充電樁、通信領域大型基站的功率放大器等設備內、工業控制領域的各類自動化設備控制系統里。但是，厚銅箔CCL/PCB在壓合、加工蝕刻、鉆孔、阻焊的等工序中均存在諸多難點，是一種有一定難度的特種板材，只有關注各個環節的細節，才能制造出品質優良的厚銅PCB。