复合集流体赛道目前尚未形成统一的技术路线,主要玩家按工序数量分化为一步法、两步法和三步法三大阵营。宝明科技、双星新材等大多数厂商选择磁控溅射+水电镀的两步法;重庆金美与万顺新材在两步法基础上引入真空蒸镀,形成磁控溅射+真空蒸镀+水电镀的三步法;三孚新科、智动力则押注化学沉积的全湿法一步法,道森股份走全干法一步法路线。由于下游客户仍处于测试阶段,对各种工艺方案持开放态度,产业尚未成熟,任何一种方法都有可能成为未来的发展趋势。
两步法:当前主流,成熟度最高
两步法是磁控溅射与水电镀的组合。磁控溅射属于物理气相沉积,基本原理是电子在电场作用下与氩气碰撞,电离产生氩正离子,氩离子以高能量轰击铜合金靶表面,使中性铜靶原子或部分铜离子沉积在基膜上形成薄膜。其优势在于溅射原子能量高,沉积的金属层附着力往往较强,且膜层致密、均匀、膜厚可控;劣势是铜膜沉积速率较慢,生产效率较低。
水电镀则利用离子交换原理,将基材表面的金属层浸在硫酸铜溶液中作为阴极,接入直流电源后,溶液中的铜离子在阴极被还原并沉积形成金属镀层。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,因此被广泛应用。宝明科技、双星新材等大多数厂商采用这一路线,以磁控溅射打底提供结合力,再用水电镀提升效率。
三步法:真空蒸镀替代部分磁控溅射
针对磁控溅射效率偏低的问题,重庆金美和万顺新材尝试用真空蒸镀替代部分磁控溅射工艺,形成三步法路线。真空蒸镀同样属于物理气相沉积,在真空条件下加热蒸发金属,使材料粒子逸出形成蒸气流,入射到基片表面凝结成固态薄膜。相较磁控溅射,真空蒸镀工艺较简单、操作容易,对铜的沉积效率更高,可加快生产节拍。
但真空蒸镀的短板同样明显:高温环境容易造成高分子材料损伤,导致复合铜箔良率降低,这一问题在产业上仍需时间解决。因此三步法在提升效率的同时,工艺复杂度也相应增加。
一步法:全湿法与全干法两条分支
近期受到市场关注的一步法,主要分为全湿法和全干法两个方向。
全湿法以三孚新科、智动力为代表,采用化学沉积法。其原理是通过自身催化性氧化还原反应,使铜离子被还原成铜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。该路线可解决电化学沉积的边缘效应,提升镀铜层均匀性,支持更大幅宽,且工序简单、良率较高。三孚新科的目标良率达到了95%。不过,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,未来仍需通过配方调整、设备工艺改进等方式改善。
全干法以道森股份为代表,采用双面磁控溅射一步成型。该路线结合力强、步骤简单,但效率相对较低。
常见问题
复合集流体哪种工艺路线会成为主流?
目前尚无定论。两步法成熟度最高,是当下的主流路线;三步法试图以真空蒸镀提升效率;一步法中的化学沉积因工序简单、理想良率高而受到关注。但真空蒸镀和化学沉积两种工艺目前都还存在需要技术进一步完善的问题。
宝明科技和双星新材采用的是什么工艺?
两家公司均选择磁控溅射+水电镀的两步法路线。该路线以磁控溅射打底提供结合力,再通过水电镀完成后续铜层沉积,是当前业内大多数厂商的选择。
重庆金美的三步法与两步法有何区别?
重庆金美在两步法基础上引入真空蒸镀,用其替代部分磁控溅射工艺,形成磁控溅射+真空蒸镀+水电镀的三步法。真空蒸镀对铜的沉积效率更高,可提升生产效率,但高温环境可能损伤高分子材料,影响良率,工艺复杂度也相应增加。