铜箔前沿技术分享(六)| 可剥离超薄铜箔
2024年03月01日 来源:龙电华鑫控股
可剥离超薄铜箔是用于电子和柔性电子产品的专用材料,是芯片封装基板(IC载板、类载板)、HDI(High Density Interconnector,高密度互连)板的基材,将受益于芯片制程先进化进程。半导体芯片技术快速发展、制程日益先进,客观上带动芯片封装领域的IC载板、类载板的细线化成为必然趋势。目前IC载板、类载板的线宽线距已细至10/10 μm—40/40 μm,用传统的减成法制程工艺无法制备,必须使用mSAP(Modified Semi-Additive Process,改良半加成工艺),而mSAP使用可剥离型超薄载体铜箔。超薄载体铜箔的使用可大幅降低PCB及IC载板的厚度和重量,满足终端电子产品轻薄化的需求。
▲图1 加工工艺可实现线宽
一、什么是可剥离超薄铜箔?
可剥离超薄铜箔(Peelable Ultra-Thin Copper Foil),简称可剥离铜,是指厚度在9 μm以下的铜箔,由载体支撑,在使用过程中可剥离。可剥离铜具有抗拉强度高、热稳定性好、剥离力稳定可控、表面轮廓低等特点,可用于生产芯片封装基板。可剥离超薄铜箔主要由载体层、剥离层、超薄铜箔层组成,载体层通常使用18或35μm电解铜箔,其中导电剥离层和超薄铜层的开发方法为重点内容。
▲图2 可剥离超薄铜箔产品结构
二、可剥离超薄铜箔的技术难点
目前行业主流工艺方案是电解铜载体法,即在电解铜箔光亮面上引入剥离层,在剥离层表面使用磁控溅射或电沉积的工艺制备超薄铜箔,使基板与超薄铜箔压合以后,机械剥离除去用作载体的电解铜箔以及剥离层。mSAP用可剥离铜箔主要技术难点在于:
(1)厚度≤3 μm,以便在“闪蚀”工艺中稳定去除,避免侧蚀现象;
(2)表面轮廓Rz≤1.5 μm,同样是为了便于充分“闪蚀”,同时也有利于实现高频高速性能;
(3)剥离力稳定可控,便于使用薄铜时从剥离层上剥离,剥离力过高或过低,都将导致实际加工失败。
整体看,可剥离铜箔属于电子铜箔中壁垒最高的产品之一。
三、可剥离超薄铜箔的特点
(1)超薄性质:这种铜箔的厚度极薄,通常远低于传统铜箔,这使得它适用于精密电子产品中,例如高密度互连(HDI)板。
(2)可剥离性:它可以轻松地从基材上剥离,而不会破坏铜箔本身或基材。这种特性对于制造多层电路板和复杂的电子组件尤为重要。
(3)高柔韧性:超薄铜箔具有较高的柔韧性,这使得它能够在不断裂的情况下弯曲,适用于那些需要灵活布线的应用。
(4)良好的导电性:尽管铜箔超薄,但它仍然保持了良好的导电性能,这对于确保电子设备的高效运行至关重要。
四、超薄可剥离铜箔的应用
可剥离型超薄载体铜箔,主要应用于IC封装载板、高密度互连技术板、Coreless基板、IC封装制程材料、HDI领域等用途,适用于PCB制程中mSAP半加成法及Coreless制程,可大幅降低PCB及IC载板的厚度和重量,满足终端电子产品轻薄化的需求。近年来,随着高性能计算及存储芯片行业关注度提高,IC载板市场需求也显得日益旺盛。
▲图3 IC封装载板示意图
五、全球市场竞争格局分析
从可剥离超薄铜箔的市场竞争格局来看,目前仍然是国外垄断的局面,日本企业占据了全球约90%的份额,对于我国高端芯片封装领域密切相关的5G通讯、人工智能、大数据中心、汽车电子等关键行业造成较大制约,实现带载体可剥离超薄铜箔的供应链本土化需求较为迫切。