第46卷第2期2018年1月广　州　化　工Guangzhou Chemical Industry Vol.46No.2 Jan.2018超低轮廓压延铜箔表面处理生产工艺研究陈　宾,王海军,张春阳(中色奥博特铜铝业有限公司,山东　临清　252600)摘　要:低轮廓铜箔具有直流电阻小㊁介电常数小特点,尤其是在高频高速信号传输中,存在趋肤效应的现象,导体内部的电流的不均匀,电流趋向在导体表面富集,频率越高趋肤效应越强,导致损耗越大㊂重点从压延铜箔表面处理粗化的工艺(电流密度㊁铜离子浓度㊁溶液温度㊁添加剂)等方面进行研究,以实现铜箔毛面粗糙度降低(Rz≤1.5),同时保证铜箔抗剥离强度(≥0.8N/mm)满足基板的需求,从而保证终端电子产品的可靠性㊂关键词:电流强度;温度;粗糙度;抗剥离强度　中图分类号:TG178 文献标志码:A 文章编号:1001-9677(2018)02-0026-03 Study on Production Process of Surface Treatmentof Ultra Low Profile Rolled Copper FoilCHEN Bin,WANG Hai-jun,ZHANG Chun-yang(CNMC Albetter Albronze Co.,Ltd.,Shandong Linqing252600,China)Abstract:Low profile copper foil has the characteristics of small direct current resistance and small dielectric constant.Especially in the high-frequency and high-speed signal transmission,there exists the phenomenon of skin effect,the uneven current in the conductor,the current tends will be concentrated on the conductor surface.The higher the frequency,the stronger the skin effect,results in greater loss.The roughening process(current density,copper ion concentration,solution temperature,additives)of rolled copper foil surface were focused on in order to reduce the roughness of copper foil matte surface(Rz≤1.5)Peel strength(≥0.8N/mm)to meet the needs of the substrate,so as to ensure the reliability of the terminal electronic products.Key words:current strength;temperature;roughness;peel strength近年全球信息技术向数字化㊁网络化的迅速发展,超大容量的信息传输,超快速度及超高密度的信息处理,且终端电子产品向超薄㊁超轻发展,成为信息及通讯设备技术发展所追求的目标㊂这些目标的实现对系统设计㊁终端产品加工㊁PCB(FPC)㊁CCL(FCCL)㊁铜箔的制造等,等都提出了较大的挑战[1]㊂实现基板的信号高传输㊁低损失从基板材料角度上讲,它需要的成分构成主要为:树脂㊁玻纤布(木浆纸)㊁填料㊁铜箔㊂考虑到高频电路会产生 趋肤效应”影响,为减少信号传输损失,低粗糙度铜箔应用于越来越广泛㊂低轮廓铜箔具有直流电阻小㊁介电常数小特点,尤其是在高频高速信号传输中,传输线受到变频场的作用,存在趋肤效应的现象,导体内部的电流的不均匀,电流趋向在导体表面富集,频率越高趋肤效应越强,导致损耗越大㊂所以,发展低轮廓铜箔也是一种趋势,高速覆铜板普遍采用低轮廓铜箔或超低轮廓铜箔甚至是平滑铜箔㊂铜箔表面的粗糙度(Rz)越小所构成基板的传输损失就越小,越是高频这种对应关系就越凸显㊂但采用这种铜箔所带来的负面效应也特别明显如:抗剥离强度的减低㊁PCB加工性能变差㊁可靠性降低㊂所以兼顾铜箔低粗糙度㊁高抗剥性能成为铜箔制造技术的关键㊂1　粗化面沉积过程电镀结晶过程实际上是金属的电结晶过程,在形成金属晶体的同时进行着晶核生成及生长的过程,这两个过程的速度决定了金属结晶的粗细程度㊂在电镀过程中当晶核的生成速度大于晶核的成长速度就能获得结晶细致㊁排列紧密的镀层,晶核生成的速度大于晶核成长速度的程度越大,镀层结晶越细致紧密,相反晶核的成长速度大于晶核的生成速度结晶就会粗大[1-2]㊂实践证明:提高金属电结晶时的阴极极化作用可提高晶核的生成速度,使铜箔毛面结晶细致紧密㊂但阴极极化作用不是越大越好,当超过一定范围时,会导致氢气的大量析出,从而使镀层变得多空㊁粗糙㊁疏松㊁甚至呈现粉末状(铜箔生产表面处理的粗化过程就是此现象)质量反而下降[3-4]㊂因此如何把控电镀过程中阴极极化在合适的范围之内,从而得到较为细致紧密的镀层,就需要对影响阴极极化的条件做出研究㊂在已知的影响阴极极化的主要条件为:溶液的成分浓度㊁溶液的温度㊁电流密度㊁溶液的添加剂[5]㊂通过实验分别固定其中的三项数据(实际经验值)改变其中的一项数据进行试验,对实验数据(抗剥离强度㊁粗糙度)进行比对,以得出兼顾两者性能的最优化结果(保证抗剥离强度的前提下粗糙度最低)㊂第46卷第2期陈宾,等:超低轮廓压延铜箔表面处理生产工艺研究27　2　实　验2.1　材料和仪器材料:铜箔;半固化片㊂仪器:粗糙度仪;万能电子拉伸试验机;自动电位滴定仪㊂2.2　检测方法(测试标准)粗糙度:IPC-TM-6502.2.17;抗剥离强度:IPC-TM-6502.4.8;铜离子浓度:碘量滴定法;硫酸浓度:中和滴定法;温度:热电偶在线检测;电流:直接由整流器输出㊂3　结果与讨论铜箔厚度20μm,车速:22m /min,粗化液H 2SO 4浓度:190g /L;研究粗化液络合添加剂㊁铜离子浓度㊁电流密度及温度对粗糙度及抗剥离的影响㊂3.1　络合添加剂对粗糙度及抗剥离强度的影响实验条件:固定粗化溶液温度23℃;离子浓度:Cu 2+:13g /L;电流密度:4000A /m 2㊁1200A /m 2㊂粗化溶液加入络合添加剂 A”铜箔性能:粗糙度Rz:1.923μm,抗剥离强度(FR4半固化片):0.87N /mm㊂粗化溶液未加络合添加剂铜箔性能:粗糙度Rz:2.312μm,抗剥离强度(FR4半固化片):0.95N /mm㊂加入络合添加剂,在电镀生产线上,能够络合主盐中的金属离子的物质称为络合剂㊂由于络合离子较简单离子难以在阴极上还原,从而提高阴极极化㊂当然络合剂的含量会对阴极极化程度造成一定的影响,在这就不做更多的研究㊂所以通过上述实验可以得出:加入络合添加剂可以降低铜箔粗糙度抗剥离强度随之减低,但抗剥离强度0.87N /mm 可以满足基板性能的需求㊂3.2　铜离子浓度对粗糙度及抗剥离强度的影响表1　不同铜离子浓度下的性能参数Table 1　Performance parameters at different copper ionconcentrations粗化铜离子浓度/(g /L)粗糙度Rz /μm 抗剥离强度/(N /mm)82.9250.4592.9420.44102.7620.50112.6740.53122.6440.55132.4130.62142.4450.67152.3540.83162.1550.86172.0850.82182.4540.78191.8540.70201.7720.68实验条件:固定粗化溶液温度23℃,电流密度:4000A/m 2,1200A /m 2;加入添加剂 A”㊂铜离子浓度对粗糙度及抗剥离强度的影响见表1㊂其他条件(如阴极电流密度和温度)不变的情况下,随着主盐(铜离子)浓度的增大,阴极极化下降,晶核生成速度变慢,生长速度变快,所得的镀层结晶晶粒变粗㊂较稀溶液阴极极化作用虽然比较浓溶液大,但主盐浓度增加会造成电阻增大,导电性变差,电力效率变低,所以不能过分利用这个因素来改善镀层结晶的细致程度㊂通过上述实验可以得出粗化溶液铜离子浓度在16g /L 时粗糙度及抗剥离强度离目标值较为接近,同时兼顾两方面性能较为合适㊂3.3　电流密度对粗糙度及抗剥离强度的影响实验条件:固定粗化溶液温度23℃;离子浓度:Cu 2+:16g /L㊁粗化溶液加入添加剂 A”㊂不同电流密度下的性能参数见表2㊂表2　不同电流密度下的性能参数Table 2　Performance parameters at different current densities粗化电流密度/(A /m 2)下降段上升段粗糙度Rz /μm抗剥离强度/(N /mm)500015002.5040.83480014002.5120.84460013002.3320.82440012002.2050.85420011002.1040.82400010002.1050.853*******.8050.8136008001.7870.8434007001.7550.7532006001.6030.7430005001.6210.7128004001.6550.6526003001.6420.65结果表明采用增加电流密度的方法可以增加阴极极化作用,但不能超过所允许的上限,电流密度过大会造成阴极贫铜,结晶反而粗大㊂所以粗化电流密度上升段在3600A /m 2,下降段在800A /m 2抗剥离强度及粗糙度更为接近理想目标㊂3.4　温度对粗糙度及抗剥离强度的影响实验条件:固定粗化溶液铜离子浓度:Cu 2+:16g /L㊁电流密度:3600A /m 2,800A /m 2;粗化溶液加入添加剂 A”㊂不同温度对粗糙度及抗剥离强度的影响见表3㊂表3　不同温度下的性能参数Table 3　Performance parameters at different temperatures粗化溶液温度/℃粗糙度Rz /μm抗剥离强度/(N /mm)191.5340.64201.5430.65211.5220.60221.6040.68231.7870.63(下转第34页)34　广　州　化　工2018年1月[2]　张燕,杨艳,贾士芳,等.三个单核钌配合物的合成㊁表征及抗肿瘤活性[J].无机化学学报,2017,33(6):1035-1042.[3]　Fetzer L,Boff B,Ali M,et al.Library of second-generationcycloruthenated 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