埋阻铜箔综述
随着电子信息行业的飞速发展，以及轻薄短小、高性能便携式电子类产品的不断更新，作为电子元器件支撑的印刷电路板（PCB）也越来越向着高密度、多层化、易封装、小型化方向发展。这就要求占有PCB大量表面积的无源器件电阻埋置到PCB内部。无源器件埋置技术主要有埋置电阻、电容及电感，尤以埋置电阻为主。本文将从埋阻铜箔的定义、发展现状、市场需求等进行介绍。传统的PCB板表面散布着大量的电阻元器件,使大量的板面空间被占用。同时，这些用于匹配电阻的导通孔和导线会影响信号传输阻抗的去耦效果，产生传输线信号的完整性问题。所以，从PCB组装的可靠性、电阻器件的稳定性和电气性能方面考虑，电阻器件的埋置是非常有必要。埋入式电阻技术能够很好地解决上述问题,该技术是实现电阻器件集成化的关键技术之一。因此，把大量可埋入的无源元件电阻埋入到高速材料的印刷电路板内部，可以缩短元件相互之间的线路长度，改善电气特性，提高有效的印刷电路板封装面积，减少大量的印刷电路板板面的焊接点，从而提高封装的可靠性，并降低成本。所以埋置电阻元件是一种非常理想的安装形式和技术。埋阻铜箔是由纯铜制成的薄片或箔片，在其表面经过特殊处理后形成一层具有一定电阻性质的涂层。这种涂层通常是由其他合金材料组成的，并且被均匀地分布在铜箔表面上。如图1，埋阻铜箔在PCB中优势明显，广泛用于电子元件、电脑、通讯设备、航空航天等领域。
埋阻铜箔的组成为：从下到上由介质层、电阻材料和铜箔构成，其结构如图2所示：
电阻层为合金材料，通常情况下，常见的电阻材料阻值均在十欧至数百欧之间，厚度为0.1 μm-0.4 μm。其实，不管采用何种电阻材料，电阻值大小都遵循公式: R=ρL/A (R为电阻值，ρ为电阻材料的电阻率，L为电阻长度，A为电阻的横截面积）。当电阻材料的厚度确定以后，电阻材料的电阻值只跟电阻材料的长度和宽度有关。因此提出了方阻的概念。方阻就是在电阻材料厚度一定的前提下，以正方形面积大小为测量标准的电阻材料的阻值，用R'表示。因此，公式 R=ρL/A可以换算成:R=R'L/W (R为膜电阻的电阻值，L为电阻在电流方向的长度，W为电阻在垂直于电流方向的长度(如图3所示 )。当电阻材料和厚度确定后，即方阻R'确定后，我们只需调节膜电阻L和W的比例就能控制膜电阻阻值R的大小。
（1）技术创新：随着科技的不断进步，埋阻铜箔的制造技术得到了改进和提升。新材料、新工艺的引入，使得埋阻铜箔的性能更加稳定和可靠，在高温、高频等极端环境下有更好的表现。（2）市场需求：随着电子行业的快速发展，对高品质电子器件的需求也在增加。电阻铜箔作为关键材料之一，其市场需求也在扩大。尤其是在汽车电子、通信设备、新能源等领域，对埋阻铜箔的需求量持续增长。（3）国际形势：纳米埋阻复合铜箔已被美国列入了出口管制清单，技术与全球市场均被Ohmega、Ticer等美国公司所垄断，我国长期以来严重依赖进口，目前尚无国产化量产能力，随着国际地缘政治形势和产业链环境的恶化，被断供风险急剧升高。总体来说，埋阻铜箔的市场前景广阔，尤其是在电子行业快速发展的背景下。随着技术创新的推动和市场需求的增加，预计埋阻铜箔产业将继续保持良好的发展势头。目前业内常用的埋阻铜箔多数为美国Ohmega公司产品，其电阻铜箔按照粗糙度不同，可分为三个等级，分别为PT铜箔、TOC铜箔和VSP铜箔。三种铜箔对应各项性能指标有较明显的等级区分，如表1所示：
需要注意的是，不同类型的埋阻铜箔具有不同的性能特点，具体选择应根据实际应用进行合理选择。VSP主要应用于高端高频材料，TOC它主要用于高频、高密度应用和其中电阻器尺寸小于150 μm，PT电阻层电沉积在增强型铜瘤的铜箔上，以提高附着力。（1）高电阻率：埋阻铜箔具有较高的电阻率，能够提供较大的电阻值，满足电路设计的需求。（2）优良导电性能：尽管是电阻材料，但埋阻铜箔仍保持了良好的导电性能，确保了电流的顺利传输。（3）良好的机械性能：埋阻铜箔具有较好的抗拉强度和韧性，能够在电子器件中承受一定的机械应力。（4）耐高温性能：一些埋阻铜箔可以在高温环境下保持较好的稳定性能，不易因温度变化而导致电阻值偏差。（5）耐腐蚀性能：埋阻铜箔通常具有较好的耐腐蚀性能，可以抵抗氧化、酸碱等介质的侵蚀。目前，埋阻铜箔在PCB上制造技术主要四种方法：磁控溅射金属法、丝网印刷导电碳浆法、蚀刻金属法、化学镀Ni-P层法等。表2比较各种埋入电阻工艺的优点和缺点。
磁控溅射金属制作埋置电阻是稀有气体会产生等离子轰击电场中靶的阴极表面，中性的靶原子或分子具有一定的动能沿一定方向朝衬底的表面溅射，然后沉积在基片形成薄膜金属，其选择性溅射沉积到铜箔表面形成埋置电阻，并且选择性掩盖不需要形成电阻的部分。丝网印刷导电碳浆法是指将导电碳浆、印刷到PCB特定位置，然后在某一固定温度下固化使导电碳浆达到一定电阻值。目前工艺市场中导电浆料大多为添加了银浆、铜浆以及碳浆的导电相填充型导电油墨等，丝网印刷产品已经应用到薄膜开关或者厚膜电阻。蚀刻金属制作埋置电阻技术指将平面电阻材料按照预先设计的线路图形蚀刻出埋置电阻。蚀刻工艺过程分两步骤：第一蚀刻步骤定义埋置电阻的宽度，采用酸性或者碱性蚀刻液蚀刻镍磷和铜层形成导体图案，蚀刻时间决定侧蚀量；第二蚀刻步骤定义埋嵌电阻的长度，采用抗蚀剂液体 仅蚀刻铜避免蚀刻镍磷电阻材料，蚀刻时间过短电阻器顶部残留铜会导致电阻阻值降低，蚀刻时间过长会导致电阻尺寸变小，阻值变大。化学镀Ni-P方法是在具有活化中心的基板上化学沉积反应 Ni-P 合金，通常采用敏化-活化方法在基板表面生长金属钯，与光致抗蚀剂干膜结合在基板表面形成电阻材料。其方法缺点是镀层的厚度控制难，但是其优点是化学镀成本低，操作简便，化学镀镍磷电阻层受温度的影响小，电阻阻值范围宽，电阻均匀性好。然而，由于化学镀对镀液温度、镀液中溶液离子传质、添加剂浓度变化等条件敏感， 因此化学镀制作埋嵌电阻方法中很难控制埋嵌电阻的阻值。
图4 化学沉积法直接制作Ni-P埋嵌电阻器技术流程示意图为了满足不同领域对埋阻铜箔的需求，花园新能源研发人员通过合理的材料选择和工艺优化，努力实现对电阻值的精确控制和调节。研发思路从材料选择、添加剂控制、工艺优化、性能测试和应用验证等方面进行探究。通过全面了解埋阻铜箔的研发过程和相关技术，我们可以更好地理解其在现代科技中的重要作用，并为未来的研究和应用提供参考和指导。以下是花园新能源埋阻铜箔的研发思路：（1）确定需求：首先需要明确埋阻铜箔的使用场景和要求，例如所需的电阻值范围、尺寸规格、工作温度等。这些需求将指导后续的研发过程。（2）材料选择：根据需求，选择合适的铜基材料以及添加剂。常用的铜基材料包括纯铜、铜合金等，而添加剂可以通过改变材料组分来实现对电阻值的调节。（3）添加剂控制：根据要求，通过添加不同的元素或化合物来调节铜箔的电阻值。常见的添加剂包括锰(Mn)、镍(Ni)、铬(Cr)、锑(Sb)、磷(P)等，添加剂的类型和含量决定了电阻铜箔的电阻特性。（4）工艺优化：在材料配方确定后，需要进行多次试验和优化，以找到最佳的加工工艺和参数，获得理想的埋阻铜箔性能并保证质量稳定。（5）性能测试：对研发的埋阻铜箔进行全面测试和评估。例如电阻铜箔抗剥离强度、粗糙度、表面积、阻值、电着量、防氧化各项数据。（6）应用验证：将研发出的样品应用实际场景中，验证其在下游电子、通信或电器等领域的应用效果。根据反馈结果，做出必要的改进和调整。目前公司已开发出50 Ω/sq的电阻铜箔产品, 该埋阻铜箔产品已能小批量生产。图5 花园新能源50 Ω/sq埋阻铜箔2 k SEM埋阻铜箔产品的成功研发，并实现稳定可控生产，为埋阻铜箔国产化替代提供了可能。主要突破的技术如下：（1）开发了合金电阻层的电解液配方和电沉积工艺，改善镍磷埋阻层电沉积不均匀的问题；（2）建立了阻值调控的方法，可满足客户对不同阻值的需求；（3）开发了电阻铜箔方阻值量测技术，可作为生产品质稳定性的保障；（4）开发了电阻铜箔量产技术，保证了埋阻铜箔产品的一致性和稳定性。未来，花园新能源将在已有的埋阻铜箔产品中持续挖潜增效，积极做好市场对接，对客户进行定制化产品设计，满足客户的多元化需求，增加埋阻铜箔产品的可应用性。 综上所述，PCB板多层化、薄型化、高密度化的发展趋势与 5G通信技术的普及、6G技术的研发，推动标准铜箔技术和产品升级。从PCB应用设计角度埋阻铜箔优势明显，但阻值精度难控导致在大规模制造应用中难度较大。为此，花园新能源不断加大对埋阻铜箔的研发，优化了埋阻铜箔的生产工艺，研发出高性能的埋阻铜箔并实现量产，增强了企业的核心竞争力。
