對未來五年我國電子銅箔業產品技術攻關課題的討論
日期：2024-11-25 07:16:22 作者：宏力精密鋼管 閱讀數：562對未來五年我國電子銅箔業產品技術攻關課題的討論
中電材協電子銅箔分會顧問 祝大同
1.前言
近兩、三年，5G通信技術、人工智能應用技術、物聯網及互聯網技術得到廣泛應用與發展。驅動了PCB朝著高速高頻化、高耐熱、薄型及高密度化等方向快速發展。一個新時代的技術發展，需要一代新的材料作為支撐。這一新時代的技術上的變革、發展，更加需要電子銅箔在PCB的高頻信號完整性(SI)、散熱性、可靠性、多功能性等各方面發揮更重要的、不可替代的作用。電子銅箔的上下游產業鏈在技術、市場上的新發展，也驅使我國電子銅箔制造業要急切需要解決的擔負重任，在產品品種上升級換代，在產品技術上向著高端、特殊化方面的轉型。
我國作為全球電子銅箔生產和消費第一大國，但在當前，電子銅箔產業上仍存在著電子銅箔業技術研究與產品開發存在著嚴重的不足。國內電子信息產品用的許多高、新、特的電子銅箔仍然依賴大量進口。解決高端、特殊的電子銅箔的全面國產化的配套，成為當務之急。
在未來幾年中，在高頻高速銅箔、IC封裝載體基板用銅箔、高密度互連(HDI)多層板用銅箔、高端撓性PCB用銅箔、具有特殊的規格及功能的銅箔等，市場需要將有顯著增長。
同時，隨著在新能源汽車動力電池(鋰電池)、儲能設備用鋰電池、3C電子產品用鋰電池等領域的高速發展，對作為鋰電池負極集電體的電子銅箔(含電解銅箔、壓延銅箔)的需求量迅速增加，對它的薄形化、高強度、高可靠性的性能需求也得到迅速的提升。我國電子銅箔產業在發展鋰電池銅箔的技術、品種方面，肩負重任，需努力創新踐行!
未來3～5年，是我國電解銅箔業產品技術攻關，不僅表現在產品形式、性能及功能等特點的多樣化方面，還需在精確對位需求市場、實現有我國自有創新特點的發展。
筆者認為,在選定我國電子銅箔業產品技術攻關課題項目中，應該遵照以下三點原則：
(1)它的自有知識產權的技術先進性，與位于全球業界的創新前沿性。創新產品，在性能及市場對位上，具有較鮮明的個性化的特點。
(2)同時也考慮到，新產品需有一定規模的需求市場，具有較強的市場生命力。
(3)特別重注了那些緊迫需要國產化配套的項目.而它們需具備有與海外同行同類產品的競爭力，以此來補國內下游需求的“短板”。
2.剛性電子電路用電解銅箔項目
2.1高頻高速性剛性PCB用低輪廓反轉型(Ⅱ)電解銅箔(Rz≤2.5型RTF2銅箔)
應用領域：低損耗(Low Loss)等級高頻高速電路用覆銅板(Df：0.005～0.008 @10GHz)及對應的多層板制造用市場[也少量使用于極低損耗(Very Low Loss)等級高頻高速電路用覆銅板]。
Rz≤2.5型RTF2銅箔主要性能： Rz ≤2.5～>2.0 μm(≈Rq 0.9～0.5μm)(壓合面,18um);Rz≤3.5um(非壓合面,18um)。延伸率(18um)：at180℃ ≥5%;抗拉強度(18um) ≥400N/mm2。
Rz≤2.5型RTF2銅箔主要對標產品牌號：三井金屬MLS-G2 ≤2.3(產品指標值);MLS-G ≤3.0(產品指標值)，抗拉強度(18um)370N/mm2;蘇州福田 TGFB-DSTF(L) Rz=2.5μm(典型值)。
市場上同類同檔次的其它牌號：海外企業中已形成批量生產，并有一定市場占有率的牌號還有：蘇州福田T9LA-DSTF(L) 、金居開發RG311、長春化工 RTF-25、臺灣南亞 TLC-H1。
2.2高頻高速性撓性PCB用低輪廓反轉型(Ⅲ)電解銅箔(Rz≤2.0型RTF3銅箔)
應用領域：主要為高頻高速特性的FPC。也可應用于極低損耗(Very Low Loss)等級高頻高速電路用覆銅板(Df：0.002～0.005 @10GHz)及對應的多層板制造用。RTF3銅箔是一種在近一、兩年中問世的更新型的、市場需求的反轉型電解銅箔。
Rz≤2.0型RTF3銅箔主要性能：Rz ≤2.0um;抗拉強度：≥500N/mm2;厚度規格：7、9、12um。
Rz≤2.0型RTF3銅箔主要對標產品：三井金屬3EC-MLS-VLP Rz=1.8um(典型值)。具有高抗張強度(≥500N/mm2)，薄形化(最低厚度規格7um)。三井金屬MLS-G2(Ⅱ)，Rz≤2.0um(典型值，環保型).
市場上同類同檔次的其它牌號：無。
2.3高頻高速性剛性PCB用HVLP1型低輪廓電解銅箔(Rz≤2.0型HVLP1銅箔)
應用領域：在低損耗(Low Loss)、極低損耗(Very Low Loss)等級的高頻高速電路用覆銅板，及對應的多層板制造中有的廣泛應用。并在光模塊基板、功率放大器、射頻天線、高端服務器等應用。已在高頻特性的IC封裝載板中得到應用。
Rz≤2.0型HVLP1型銅箔主要性能： Rz ≤2.0～>1.5um (≈Rq 0.7～0.5um)。抗拉強度(18um) ≥350N/mm2。剝離強度(PS)(18um)≥1.2 N/mm(6.7Lb/in)(以PTFE樹脂基材壓合測試表征，板材厚度≥0.6mm)，或PS(18um)≥0.9kg/cm(以非PTFE樹脂基材壓合測試表征，板材厚度≥0.6mm)。
Rz≤2.0型HVLP1型銅箔主要對標產品牌號：三井金屬HS-VSP Rz≤2.0um(產品指標)、Rz=1.8um(產品典型指標),PS(18um)≥0.9kg/cm ;盧森堡電路BF-HFA，Rz≤ 2.5um(產品指標)，PS值(PS)≥1.2 N/mm(6.7Lb/in)(PTFE基材)。
市場上同類同檔次的其它牌號：
① 應用于剛性PCB品種牌號：古河電工FT2-UP ，Rz≤1.7um(產品指標);臺灣南亞 TLC-V1;金居開發VL410(HVLP)。
②應用于模塊基板、封裝載板品種牌號：三井金屬3EC-M2S-VLP，Rz≤1.8um(典型值);210℃/1h后的抗拉強度51kgf/mm2;延伸率4.6%。日進LPF，Rz≤1.72um(典型值)，210℃/1h后的抗拉強度52.3kgf/mm2;延伸率3.7%。
2.4高頻高速性剛性PCB用HVLP2型低輪廓電解銅箔(Rz≤1.5型HVLP2銅箔)
應用領域：在極低損耗(Very Low Loss)、超低損耗(Ultra Low Loss)
等級的高頻高速電路用覆銅板，以及對應的多層板制造中應用。在PCB及CCL的信號完整性(Signal Integrity，SI)有更高要求的高端、高可靠性的射頻-微波基板，高速數字信號基板中采用。也已在高頻特性的IC封裝載板中得到應用。
此類型銅箔，還在進一步在壓合面涂布膠膜，或進行表面化學處理方面的應用(例：Rogers的“CU4000 LoPro”銅箔，松下的“CuTAP”銅箔)。
Rz≤1.5型HVLP2型銅箔主要性能： 壓合面Rz ≤1.5～>1.0um (≈Rq 0.3um～)， 非壓合面Rz ≤2.5um。抗拉強度(18um) ≥350N/mm2。剝離強度(PS)(18um)≥0.8kg/cm(以非PTFE樹脂基材壓合測試表征，板材厚度≥0.6mm)。
射頻-微波電路基板用銅箔，其表面處理需采用純銅處理工藝，以支持減少無源互調(Passive Inter-modulation，簡稱PIM)，實現覆銅板的低PIM性，參考指標：達到-158dBc～-160dBc以下。銅箔處理層實現無砷化。
Rz≤1.5型HVLP2型銅箔主要對標產品牌號：三井金屬HS1-VSP Rz≤1.5um(產品指標)、Rz=1.2um(產品典型指標)，延伸率(常態)≥8%,抗拉強度(18um)≥350N/mm2,PS(18um)≥0.8kg/cm。古河電工FT1-UP ，Rz≤1.4um(產品指標),延伸率(常態)≥15%,抗拉強度(18um) ≥320MPa。
市場上同類同檔次的其它牌號：
① 應用于剛性PCB的品種牌號：福田金屬FLEQ-VR(專供PTFE型CCL);福田金屬T49A-DS-HD2 ;長春化工 VFP-111。
② 應用于模塊基板、封裝載板品種牌號：日進VLP，Rz≤1.4um(典型值)，Rz≤2.0um(產品指標值)。
2.5高頻高速性剛性PCB用HVLP3型低輪廓電解銅箔(Rz≤1.0型HVLP3銅箔)
應用領域：在超低損耗(Ultra Low Loss)等級的高頻高速電路用覆銅板，以及對應的多層板制造中應用。在PCB及CCL的信號完整性(Signal Integrity，SI)有更高要求的高端、高可靠性的射頻-微波基板，高速數字信號基板中采用。
產品類型含有平滑銅箔或稱無輪廓銅箔。
Rz≤1.0型HVLP3型銅箔主要性能： Rz ≤1.0um(典型值)。抗拉強度(18um)≥310 MPa, 延伸率(18um)≥9%, PS(18um)≥0.4N/mm(PPE樹脂基材)。
銅箔表面處理需采用純銅處理工藝，以支持減少無源互調(Passive Inter-modulation，簡稱PIM)，實現覆銅板的低PIM性(達到-158dBc～-160dBc以下)。
Rz≤1.0型HVLP3型銅箔主要對標產品牌號：三井金屬NP-VSP Rz≤1.0(產品指標),WA-VSP Rz≤1.0(產品指標);古河電工FZ-WS ≤1.1um(產品指標)。盧森堡電路BF-ANP Rz≤ 1.1um(產品指標)(適用于PTFE樹脂CCL)
市場上同類同檔次的其它牌號：
盧森堡電路BF-NN/BF-NN-HT: Rz≤1.1um(產品指標)，延伸率(常態)7%～25%,抗拉強度(18um)≥276MPa,PS(18um)≥0.4N/mm(PPE樹脂基材)。
福田金屬CF-T9DA-SV/CF-T9FB-SV/ CF-T4X-SV /CF-T9DA-SV ;日進ISP/IVP;長春化工 VFP-101.
2.6大電流PCB用低輪廓電解銅箔(≥105um低輪廓度厚銅箔)
應用領域：主要用于大電流、電源基板、高散熱電路板的制造。制出的厚銅PCB主要應用于汽車電子、電源供應器、大功率工業控制設備、太陽能設備等。
≥105um低輪廓厚銅箔主要性能：銅箔厚度在≥105um(3oz)的低輪廓度厚電解銅箔(含RTF銅箔)。常用規格：105、140、175、210um。銅箔抗拉強度：300N/mm2;延伸率：15%。低表面粗糙度(175um)：壓合面Rz≤2.5 um，非壓合面Rz≤4.3um (參考指標)。低線膨脹系數CTE ≤ 22.0μm/m℃(參考指標)。
≥105um低輪廓厚銅箔主要對標產品牌號：三井金屬MW-G(抗張強度：300N/mm2;延伸率：15%，低表面粗糙度)。三井金屬MLS-G(Ⅱ型)，Rz=2.5(典型值)(RTF型)。
市場上同類同檔次的其它牌號：
① 傳統品種牌號：長春化工PKS(HTE);古河電工GTS-STD;盧森堡電路銅箔TZA;南亞(Nan Ya)的NPME。
② 低輪廓品種牌號：三井金屬MLS-G(Ⅱ型)，Rz=2.5(典型值)【RTF型】;盧森堡電路銅箔 TW-B， Rz≤ 4.2(產品指標).
蘇州福田CF-TGFB-SV/CF-TBFB-SV，Rz=1.0 um。
2.7大電流PCB用常規輪廓度超厚電解銅箔(300～400um)
應用領域：主要用于大電流、電源基板、高散熱電路板的制造。制出的厚銅PCB主要應用于汽車電子、電源供應器、大功率工業控制設備、太陽能設備等。更主要用于更大電流。
常規輪廓度超厚銅箔(300～400um)主要性能：
厚度規格：350um(10oz )、400um(11.5oz);
主要技術指標：壓合面( M面)粗糙度：Ra≤4um，15um≤Rz≤20um;非壓合面糙度( M面)：Ra≤0.4um，Rz≤3um。抗拉強度(室溫)：≥300n/mm2;延伸率(室溫)：≥17%;剝離強度：≥1.5Kg/cm。
常規輪廓度超厚銅箔(300～400um)對標產品牌號：GOULD公司JTC400、盧森堡公司TO(300～400um);
3.撓性電子電路用電子銅箔項目
3.1高頻高速性FPC用低輪廓電解銅箔(Rz≤1.5型FPC用銅箔)
應用領域：應用于高頻高速撓性電路板制造。終端電子產品：智能手機、平板電腦、高端攜帶型電子產品、穿戴型電子產品等。
高頻高速性FPC用低輪廓電解銅箔主要性能：①低粗糙度：Rz≤1.5um(6um厚Cu);Rz≤1.1um(9um厚Cu);②銅箔薄型化厚度極薄形化。產品規格：6um、9um、12um;18um。③優異的機械性能：抗張強度(180℃)≥210(N/mm2)，延伸率(180℃)：10%(6um厚Cu)/13%(9um厚Cu);剝離強度：0.45kN/m(6um厚Cu)/0.55kN/m(9um厚Cu)。
高頻高速性FPC用低輪廓電解銅箔主要對標產品牌號：
福田金屬CF-T4X-SV6/ CF-T4X-SV7/CF-T4X-SV12/CF-T4X-SV18.三井金屬TQ-M4-VSP Rz≤0.6(典型值);
市場上同類同檔次的其它牌號：福田金屬CF-T49A-DS-HD2,Rz=1.0 um(典型值)(規格6/9/12/18);三井金屬3EC-MLS-VLP Rz=1.8(典型值，高抗力，薄形化：厚度最低7um);日進ISP，Rz≤0.55(典型值)。
3.2 FPC用高撓曲性、低彈性模量壓延銅箔
應用領域：應用于撓性電路板(FPC)，以及剛-撓性PCB(軟硬結合板)制造。所制的FPC的終端產品主要是：液晶模塊、HDD、光學讀取、車載電子、攜帶型電子產品、穿戴型電子產品等。
高撓曲性、低彈性模量壓延銅箔主要性能：實現高的彎折特性(靜態彎曲性能)、高的滑動屈曲特性(動態彎曲性能)、低彈性模量(即低回彈性、優異的柔軟性)、高耐振動性。具體達標參照JX日礦金屬HA-V2箔。
高撓曲性、低彈性模量壓延銅箔主要對標產品牌號：JX日礦金屬HA、HA-V2箔。
市場上同類同檔次的其它牌號：幾乎無。
4.封裝載板用基板材料項目
4.1 IC封裝載板用極薄電解銅箔市場需求及其新變化
近期一篇來自海外PCB專家撰寫的論文[(臺)林定皓.呂洪杰等.景碩&大族：皮秒激光能否適配HDI技術的進步需求.PCB007線上雜志.2020.7]，對超薄、低輪廓銅箔的應用市場及應用性能要求作了較精辟的闡述。文中提出：“自2017年后，HDI板開始大量采用在IC載板產品上已經是普遍應用的線路電鍍工藝。這種工藝被稱為半加成法工藝(SAP)，是利用線路電鍍技術，以滿足IC載板小于15 μm的線路結構需求，這種工藝在一般HDI板尚未采用，不過利用超薄銅皮做半加成技術(mSAP)的調整后，已經成為HDI制造的主流工藝。”
“IC載板運用的半加成法(SAP)與類載板(SLP)的帶銅箔半加成法(mSAP)的差異在于加工的板材是否是預壓超薄銅箔。目前市場通常情況下，成熟的SAP工藝加工的都是ABF薄膜材料，采用全板沉銅工藝，這并不適合現存多數生產設備的設置;因此就催生了改良型方案，即帶超薄銅箔的半加成工藝技術。”
文中給出了帶超薄銅箔的半加成法(mSAP)的工藝路線對比圖(見圖1)，筆者在此上標出了“預壓超薄銅箔”的位置，以便讀者有明晰的了解。
圖1 SAP與mSAP的工藝流程比較
該文提出：“帶銅箔半加成法工藝的關鍵就是使用了載體銅，這有助于銅箔的抗剝離強度穩定且加強纖維的支撐。”但是，文中也同時提到了采用壓合法覆在基材上的超薄銅箔，在微細電路、微孔激光加工中所應達到的幾項重要性能。它主要包括：較高的并穩定的銅箔抗剝離強度、超薄銅箔的厚度均勻性、低表面粗糙度、銅箔光面上適宜的抗氧化涂層、微細線路的蝕刻性等。其中，銅箔抗剝離強度是最重要的性能項目。
4.2 IC封裝載板用無載體極薄電解銅箔(銅箔厚度≤6.0um銅箔)
應用領域及其市場需求的新變化：適用于微細線路多層PCB、微細線路類載板(SLP)及半加成法(mSAP)基板的制造的基板。所制基板類型為高端微細線路基板，以及IC封裝載板、光模塊基板等。國內PCB業對此類銅箔有著很強烈的需求。
IC封裝載板用無載體極薄電解銅箔主要性能： 無載體厚度最低在6um的電解銅箔。具有高彈性模量、高抗張強度。
IC封裝載板用無載體極薄電解銅箔主要對標產品牌號：屬自主創新的品種，無完全對標產品。
4.3 IC封裝載板用附載體極薄電解銅箔
應用領域：適用于多層PCB、軟硬結合板介質層形成的微細線路(L/S 30～60/30～60μm)類載板(SLP)及采用化學鍍的半加成工藝方法(SAP、mSAP)制造的半導體封裝載板、光模塊基板等。國內PCB業對此類銅箔有著很強烈的需求。
國內內資銅箔企業無此類銅箔。甚至研發工作尚在初級階段。
IC封裝載板附載體極薄電解銅箔主要性能： 無載體厚度在2～9um的電解銅箔。具有高彈性模量、高抗張強度。
IC封裝載板用無載體極薄電解銅箔主要對標產品牌號：日本三井金屬MT18SD-H、MT18EX。
市場上同類同檔次的其它牌號：三井金屬的MT18FL(有載體),Rz≤1.3um ,形成電路銅箔的規格1.5、2、3um。
日本電解的YSNAP(2μm)、古河電工的F-DP和F-HP(1.5～5μm)、日礦金屬的JXUT-I(1.5、2.0、3.0μm)/Ⅱ(5μm)/Ⅲ(1.5、3.0μm)。日進材料(ILJIN Materials)LPF。
5.鋰電池用電解銅箔項目
5.1極薄/高抗力型鋰電池用電解銅箔
應用領域：適用于高容量、高可靠性要求的鋰電池負極集電體所用。
極薄/高抗力型鋰電池用電解銅箔主要性能：銅箔厚度達到 ≤6.0um。雙面光型電解銅箔。具有高抗拉強度、高延伸率及抗高溫耐氧化性等性能。其中抗拉強度達到550MPa以上，且在110℃條件下烘烤6小時后抗拉強度≥500MPa，延伸率(%)≥5.0(6.0um)。表面粗糙度Rz≤2.0μm。 抗高溫耐氧化性：140℃/15分鐘不氧化不變色。并且產品品質穩定性，產品性能的一致性。
極薄/高抗力型鋰電池用電解銅箔主要對標產品牌號：古河電工NC-WC雙面光型鋰電池用電解銅箔(6um規格)。日本電解株式會社SEED。
5.2鋰電池用網狀電解銅箔
應用領域：適用于高端大容量電容、高密度鋰離子電池新型負極集電體所用。
鋰電池用網狀電解銅箔主要性能：銅箔厚度≤15.0um，孔隙度≥20%，孔徑≥0.3mm,幅寬≥600mm。具有高抗拉強度(拉張強度)、高延伸率及抗高溫耐氧化性等性能。其孔徑均勻、孔間距相等，微孔邊緣平整，不易變形。
鋰電池用網狀電解銅箔主要對標產品牌號：福田金屬箔粉株式會社：“鋰電池用開孔金屬箔”。