复合集流体镀膜工艺的演进,本质上是四种底层工艺——磁控溅射、真空蒸镀、水电镀、化学沉积——的排列组合不断被重新优化。早期主流是磁控溅射加水电镀的两步法,代表厂商有宝明科技、双星新材;随后重庆金美、万顺新材为提升效率,用真空蒸镀替代部分磁控溅射,形成三步法;近期一步法受到市场广泛关注,代表路线为三孚新科的全湿法(化学沉积)与道森股份的全干法(磁控溅射)。 路线演进的驱动力,始终是效率与良率之间的权衡。
两步法为何成为早期主流
复合铜箔的核心难点在于高分子材料表面镀膜。高分子呈长链结构、通过范德华力结合,而铜晶体为面心立方结构、通过金属键结合,两者界面结合力直接决定复合铜箔的力学与热学性能。
两步法由磁控溅射与水电镀组成。磁控溅射属于物理气相沉积,溅射原子能量高,沉积金属层附着力强,但铜膜沉积速率较慢、生产效率偏低。水电镀技术成熟稳定、生产效率更高,可直接一步成型,对设备和环境要求相对不高。两者组合,兼顾了结合力与效率,因而成为当时大多数厂商的选择。
三步法与一步法的拐点
三步法的出现,源于对磁控溅射效率瓶颈的应对。重庆金美和万顺新材尝试用真空蒸镀替代部分磁控溅射。真空蒸镀同样属于物理气相沉积,工艺较简单、操作容易,对铜的沉积效率更高,能加快生产节拍;但其在高温环境下进行,容易造成高分子材料损伤,从而降低复合铜箔良率,这一问题在产业上仍需时间解决。
近期一步法受到市场关注,代表路线有两条:三孚新科的全湿法(化学沉积)与道森股份的全干法(磁控溅射)。化学沉积法通过自身催化性氧化还原反应,使铜离子还原并沉积在高分子材料表面,一般包括除油、粗化、敏化、活化、化学沉铜五个步骤。其优势在于可解决电化学沉积的边缘效应,提升镀铜层均匀性,做出更大幅宽,且工序简单、良率高,三孚新科的目标良率即达到95%;不足在于金属在基膜表面的附着力相对不强烈,存在脱铜风险,污水处理等成本也较高。全干法一步法采用双面磁控溅射,结合力强、步骤简单,但效率相对较低。
| 路线 | 底层工艺组合 | 代表厂商 | 主要特点 |
|---|---|---|---|
| 两步法 | 磁控溅射+水电镀 | 宝明科技、双星新材等 | 成熟度最高,结合力强,效率受磁控溅射限制 |
| 三步法 | 磁控溅射+真空蒸镀+水电镀 | 重庆金美、万顺新材 | 真空蒸镀替代部分磁控溅射,提升效率,复杂度增加 |
| 一步法(全湿法) | 化学沉积 | 三孚新科、智动力 | 解决边缘效应、良率高,附着力相对较弱 |
| 一步法(全干法) | 磁控溅射 | 道森股份 | 结合力强、步骤简单,效率相对较低 |
常见问题
复合集流体一步法是否已经取代两步法?
目前尚未取代。两步法成熟度最高,仍是当下主流路线;一步法近期受到市场广泛关注,但各类工艺对下游客户而言都还在测试阶段,客户对方案持比较开放的态度。
三步法相比两步法的核心变化是什么?
核心变化是用真空蒸镀替代部分磁控溅射。真空蒸镀对铜的沉积效率更高,可加快生产节拍,但高温环境易损伤高分子材料、降低良率,因此复杂度相应增加。
一步法两条代表路线各自的主要短板是什么?
全湿法(化学沉积)的短板在于金属与基膜附着力相对不强烈、存在脱铜风险,污水处理成本也较高;全干法(磁控溅射)的短板则是效率相对较低。两者后续都需通过配方调整、设备工艺改进等方式持续完善。
随着产业逐渐成熟,任何一种工艺路线都有可能成为发展趋势。