印制线路用金属箔标准的技术要求

  
    摘要 本文简要介绍了国内外印制线路用金属箔标准的发展及技术要求。
前言 随着电子装置向轻、薄、小、多功能化方向发展,对印制线路用金属箔不断提出新的要求，从而不断推动印制线路用金属箔的发展。近年来IPC标准的发展得到国际社会广泛使用及认可，在国际享有很高的声誉。本文简单介绍国内外印制线路用金属箔标准的发展及其型号对照，并以最新版本IPC—4562
  《印制线路用金属箔》为依据介绍印制线路用金属箔的技术要求。
1．国内外印制线路用金属箔标准的发展状况
    随着电子技术的发展，对印制线路用金属箔不断提出新的要求，也促进了印制线路用金属箔的发展。1992年日本工业标准颁布了JISC 6512《印制电路板用电解铜箔》和JIS6511《印制电路板用铜箔试验方法》，1996年颁布了JIS C6513《印制电路板用压延铜箔》。JIS印制电路用金属箔标准共涉及6种金属箔，三种电解铜箔(标准电解铜箔，室温高延展性电解铜箔，180℃高延伸性电解铜箔)，型号分别为ECF1、ECF2、ECF3。三种压延铜箔(即冷压延铜箔，轻冷压延铜箔，退火压延铜箔)，型号分别为RCF1、RCF2、RCF3。JISC 6512和JIS C6513对电解箔和压延箔的主要技术要求包括：光面和粗糙面的外观、针孔、尺寸 (长度、宽度、质量厚度及偏差)，铜纯度、质量电阻率、铜箔光面的粗糙度、拉伸强度及延伸率。JIS6511《印制电路板用铜箔试验方法》标准包含了JISC 6512和JIS C6513涉及的试验方法。
    1995年国际电工委员会颁布了IEC1249—5—1《内连结构材料——第五部分 无镀敷层和有涂镀层导电箔和导电膜规范——第一部分：制造覆铜基材用铜箔》，该标准共涉及六种金属箔品种，三种电解铜箔(即标准电解铜箔，室温高延展性电解铜箔，高延伸性电解铜箔)，其代号为E1、E2、E3。三种压延铜箔(即压延锻造铜箔，轻冷压延锻造铜箔，退火压延铜箔)，其代号为W1、W2、W3。该标准对印制线路用电解铜箔和压延铜箔的主要技术要求包括：单位面积质量、厚度、纯度、电性能(试样的最小电导和试样的最大电阻)、拉伸强度、剥离强度、光面和处理面的表面粗糙度、同时对卷状和片状铜箔的长度和宽度及偏差提出要求。
    1992年IPC颁布IPC—MF—150《印制线路用金属箔》标准，该标准共涉及8种金属箔。1999年对IPC—MF—150《印制线路用金属箔》标准进行修订形成IPC-MF—150G《印制线路用金属箔》，该标准未正式出版。其共涉及10种金属箔。2000年又制订了IPC—4562《印制线路用金属箔》，该标准代替了IPC—MF—150G。IPC—4562共涉及11种金属箔。该标准不仅涉及金属箔的产品品种多于IEC标准和JIS标准，而且也较IEC和JIS标准技术要求更多、更严格。
我国现行的国家标准GB／T5230-1995共涉及两种电解铜箔即标准电解铜箔和高延展性电解铜箔。该标准对铜箔的技术要求包括：单位面积质量偏差、长度宽度允许偏差、拉伸强度、延伸率、质量电阻率、纯度、可焊性、针孔和渗透点、铜箔的光面，粗糙面及处理面的表现质量。正在修订的国家标准GB／T5230以IPC4562为依据，该标准共涉及9种铜箔。国内外金属箔品种及型号对照见表1。
表1
金属箔品种  标准电解铜箔  高延展性电解铜箔  高温高延伸性电解铜箔  退火电解铜箔  低温退火电解铜箔  压延锻造铜箔  轻冷压延锻造制造  退火锻造铜箔  压延锻造可低温退火铜箔  标准电解镍箱  退火电解铜箔
IPC4562型号 2000  STD  HD  THE  ANN  LTA  AR  LCR  ANN  LTA  NI  A
GB/T5230型号  1995  STD  HD   2000  E-01  E-02  E-03  E-04  E-05  W-01  W-02  W-03  W-04
JIS C 6512-1992和JIS C 6513-1996型号  ECF1  ECF2  ECF3  RCF1  RCF2  RCF3
IEC1249-5-1型号 1995  E1  E2  E3  R1  R2  R3
2．IPC—4562涉及的金属箔的品种及型号
    最新IPC4562-2000类标准涉及的金属箔共11种，其型号及详细规范编号如下：
    金属箔种类  IPC4562金属箔型号  IPC4562详细规范编号
    ①标准电解铜箔  STD  IPC4562／1：
    ②高延展性电解铜箔  HD  IPC4562／2
    ③高温高延展性电解铜箔  THE  IPC4562／3
    ④退火电解铜箔  ANN  IPC4562／4
    ⑤压延锻造铜箔  AR  IPC4562／5
    ⑥轻冷压延锻造铜箔  LCR  IPC4562／6
    ⑦退火锻造铜箔 ANN  IPC4562／7
    ⑧可低温退火压延锻造铜箔 LTA  IPC4562／8
    ⑨电解镍箔  NI  IPC4562／9
    ⑩电解低温退火铜箔 LTA  IPC4562／10
    (11)电解退火铜箔  A  IPC4562／11
  3．印制线路用金属箔的质量分级
    印制线路用金属箔按照特性的质量保证水平差异分为三级：1级：适用于要求电路功能完整，机械性能和外观缺陷不重要的应用场合。2极：适用于电路设计、工艺及规范一致性要求允许局部区域不一致的应用场合。3级：适用于要求保证等级最高的应用场合。在这三个等级中，3级的质量保证水平最高，2级的质量保证水平适中，1级的质量保证水平最低。
  4 印制线路用金属箔的技术要求
    IPC4562印制线路对金属箔的主要技术要求包括：外观要求(清洁度，针孔和气隙度，麻点和压痕，缺口和撕裂，皱折，划痕，)、尺寸要求(长度，宽度，面积质量，厚度及允许偏差，箔轮廓)、物理性能要求(拉伸强度，疲劳延展性，延伸率，剥离强度，载体分离强度，金属箔表面粗糙度)、工艺要求(可蚀刻性，可焊性，处理完善性，)、加工质量、金属箔纯度、质量电阻率。以下详细介绍各项技术要求及所采用的试验方法。
  4．1 清洁度 用正常视力或校准为1．5／1．5的视力检查，金属箔不应有污物、腐蚀物、盐类、油脂、指印、外来物、其它影响箔使用寿命、加工性能及外观的缺陷。
  4．2 针孔和气隙度 按IPC—TM—650 2．1．2试验，对于17μm金属箔，每300mm×300mm区域，染色浸透点不应超过5个；对于大于17μm金属箔，每300mm×300mm区域，染色浸透点不应超过3个；对于小于17m的金属箔，针孔和气隙度的数目由供需双方商定。
  4．3 缺口和撕裂 用正常视力或校准为1．5／1．5的视力检查时，金属箔不应有缺口和撕裂。
4．4 划痕 划痕深度不应超过金属箔标称厚度的20％；划痕深度为金属箔标称厚度的5％20％时，每300mm×300mm区域，划痕数不应超过3条；深度小于金属箔标称厚度的5％的划痕可以忽略不计．
  4．5麻点和压痕 按IPC—TM—650 2．1．5试验，金属箔不应有直径超过1．0mm的压痕及麻点；每300mm×300mm区域，直径小于1．0mm的压痕及麻点不应超过2个；对直径小于标称厚度5％的压痕和麻点可以忽略不计。
  4．6片状箔的长度和宽度 长度和宽度由供需双方商定，其偏差为±3．20mm或由供需双方商定。
4．7卷状箔的宽度 金属箔的宽度由供需双方商定，其偏差为±1．60mm或由供需双方商定。
4．8厚度 包括任何处理在内金属箔的总厚度，按IPC—TM—6502．2．12．1试验时，应符合表1规定。
4．8．1 电解铜箔的最小厚度不应超过表2规定标称厚度的90％，最大厚度不应超过最大箔轮廓加表2标称厚度的110％；对于标准轮廓箔，没有最大厚度要求。
4．8．2 压延铜箔 压延箔的最小厚度不应小于表2中标称值的95%，最大厚度不应超过最大箔轮廓加 表1中标称厚度的110％。对于标准轮廓箔，没有规定最大厚度要求。
4．8．3 其它金属箔 当按IPC—TM—650 2．2．12．1试验时，包括任何处理在内箔的总厚度应符合相应箔代号的规定值。对电解箔和压延箔的厚度公差分别为±10％和±5％。
表2
箔代号  E  Q  T  H  M  1  2  3  4  5  6  7  10  14
单位面积质量g/m2  45.1  75.9  106.8  152.5  228.8  305.0  610.0  915.0  1220.0  1525.0  1830.0  2135.0  3050.0  4270.0
标准厚度μm  5.1  8.5  12.0  17.1  25.7  34.3  68.6  102.9  137.2  171.5  205.7  240.0  342.9  480.1
  4．9单位面积质量
4．9．1 铜箔 除非另有规定，包括任何处理在内，铜箔的单位面积质量应符合表2。电解箔和压延箔的单位面积质量偏差分别应符合表2规定标称值的±10％和±5％。
4．9．2 其它金属箔 当用户规定时，单位面积质量按IPC—TM—650 2．2．12测定。
4．10 箔轮廓 金属箔的轮廓应按IPC—TM—650 2．2.17方法，用Rz(DIN或RTM参数测定，低轮廓箔和甚低轮廓箔的轮廓参数最大值分别应为10．2μm和5．1μm。
  4．11 金属箔表面粗糙度 金属箔表面粗糙度要求适用于未经处理的电解箔的双面及未经处理的压延箔。按IPC—TM—650 2．2．17测定，金属箔的表面粗糙度算术平均值应不大于0．43m。
4．12 可蚀刻性 按IPC—TM—650 2．3.6，2.3．7，2．3．7．1蚀刻，表面处理的金属箔包括箔能用正常的蚀刻工艺除去。在一卷内，处理基本均匀。
4．13可化学清洗性 按IPC—TM—650 2．3．1．1评定，金属箔应显示外观均匀。
4．14可焊性 铜箔按IPC—TM—650 2．4．12试验，不应有焊剂不润湿迹象。此要求不适用于带载体箔。
4．15 处理完善性 按IPC—TM—650 2．4．1．5试验，处理完善性的实际要求应按订货文件规定或由供需双方商定。
4．16 加工质量 金属箔加工工艺方法应使其质量保持一致，不应有不轨则瘤状物、皱折、污物、油蚀、腐蚀物、盐类、油脂、指印、外来物及其它影响金属箔寿命、使用性或金属箔外观的缺陷。
  4．17 铜箔的纯度 按IPC-TM—650 2．3．15试验，未经处理的铜箔应符合以下最低纯度要求(银含量按铜计)：
    压延箔 99．9％
    电解箔 99．8％
  4．18 质量电阻率 按IPC—TM—650 2．5．14试验，未经处理的铜箔在20℃时的最大质量电阻率应符合表4规定。在20℃时压延箔的最大质量电阻率应符合表5规定，镍箔的性能在发展中。
表4 电解铜箔的质量质量电阻率（所有型号）
质量代号  E  Q  T  H  M  305g/m2或以上
最大质量电阻率 Ω·g/m2  0.181  0.171  0.170  0.166  0.164  0.162
表5 压延铜箔的质量电阻率（所有质量）
ANN型  AR型和LTA型  LCR型
最大质量电阻率 Ω·g/m2  0.155  0.160  0.155-0.160（按回火）
4．19 拉伸强度 延伸率 疲劳延展性  分别按IPC—TM—650 2．4.18和2．4．2．1测定，指标应符合表6规定．
4．20 剥离强度 金属箔的剥离强度按IPC—TM—650 2．4．8进行试验，剥离强度指标由供需双方商定。
表6
箔名称与型号  标准电解铜箔STD  高延伸性电解铜箔HD  高温高延伸性  电解铜箔THE  退火电解铜箔ANN  压延锻造铜箔AR  轻冷压延锻造铜箔LCR  退火锻造铜箔ANN  标准电解镍箔NI  压延锻造可低温退火箔LTA  可低温退火电解箔LTA  电解退火铜箔A
标称厚度mm  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.068  0.017  0.034  0.034  0.017  0.034  0.034   0.017  0.034  0.068
拉伸强度2 N/mm  23℃  207  276  276  103  207  207  207  276  276  103  138  172  345  345  345  177-345  177-345  103  138  172  550  480  103  138  138  103  138  138  276  276  276
180℃  103  138  138  97  152  138  276  97  152  138  138  138
延伸率2 %  23℃  2  3  3  5  10  15  2  3  3  5  10  20  0.5  0.5  1.0  10-0.5  20-1  5  10  20  4  7  5  10  10  5  10  10  5  10  10
180℃  2  2  3  6  11  2  2  6  11  15  20  20
疲劳展延性2 %  23℃    65  65  65  30  30  30  65-30  65-30  65  65  65  25  25  25  25  25  25    180℃
5 讨论
    随着电子技术的发展，印制线路用金属箔向多品种、多功能、高性能化发展已成为必然趋势。从金属箔品种来看，国外已从只有铜箔一种品种向包括铜箔、镍箔、铝箔及各种合金箔的多种金属箔品种发展。从金属箔功能来看，国外已开发满足以下多种使用功能的金属箔。
    a 满足挠性印制电路用耐弯折性箔(如IPC4562／7退火压延铜箔，ANN，IPC4562／4退火电解铜箔ANN)，这两种金属箔其厚度为H，1，2时，疲劳延展性为65％。
    b 满足高可靠性电路用室温高延伸率铜箔(如IPC4562／2高延展性电解铜箔，HD，IPC4562／10可低温退火电解铜箔，LTA，IPC4562／8可低温退火压延铜箔，LTA)。以上铜箔其厚度为H时，延伸率为5％，厚度为1，2时，延伸率为10％。
    c．满足高可靠性电路用高温高延伸率铜箔(IPC4562／11退火电解铜箔，A，)，在180℃下厚度为H，1，2时，延伸率分别为15%，20％，20％。
    d．满足特种电路使用的金属箔(如IPC4562／9电解镍箔，NI)
愿国外印制线路用金属箔标准的发展，对我国印制电路用铜箔及其他金属箔品种的发展和提高起到积极作用。
参考资料
1） IPC-4562《印制线路用金属箔》（2000）