CN108267870B

CN108267870B - 铜箔复材

Info

Publication number: CN108267870B
Application number: CN201611257153.XA
Authority: CN
Inventors: 张仕欣; 陈丽如; 陈振榕; 唐瑞祥
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2021-03-30
Anticipated expiration: 2036-12-30
Also published as: CN108267870A

Abstract

本发明公开一种铜箔复材包括具有第一与第二表面的液晶高分子层、位于液晶高分子层的第一表面上的钯粒子、电镀铜层以及介于电镀铜层与液晶高分子层的第一表面或钯粒子之间的第一化镀铜层。所述电镀铜层的表面粗糙度(Rz)小于2μm。而第一化镀铜层是由晶粒大小在1nm～50nm之间的纯铜晶粒组成，且第一化镀铜层与钯粒子的重量比(Cu/Pd)为8～200。本发明的铜箔复材具有低信号损失与高剥离强度的特性。

Description

铜箔复材

技术领域

本发明涉及一种金属箔复材，且特别是涉及一种铜箔复材。

背景技术

液晶高分子膜(Liquid Crystal Polymer,LCP)是微毫米波的重要材料之一，具有低损耗、使用频率范围大、高强度、重量轻、可挠曲、耐燃、耐化、吸湿率低等优点。目前LCP铜箔复材是将铜箔与LCP膜在高温(360℃～380℃)压合下制成。由于LCP熔融温度为335℃，因此这种方法会使LCP熔融之后再结晶，如此会影响LCP介电层的粗糙度、电性及尺寸稳定性。

此外，虽然一般是使用超低粗糙度的铜箔，其粗糙度Rz＝0.45μm(Rq<0.2μm)，但其抗剥强度弱，在后续进行FPCB加工制作工艺时容易发生失效。因此，如要达到良好的抗剥强度的测试要求，会选用较高粗糙度Rz＝0.9μm(Rq>0.3um)的铜箔进行压合，因此会增加介电层与导电层的粗糙度，反而增加了信号的损失。

因此，亟需寻求能同时兼顾剥离强度与降低信号损失的铜箔复材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜箔复材，具有低信号损失与高剥离强度的特性。

为达上述目的，本发明的铜箔复材包括液晶高分子层、电镀铜层、第一化镀铜层与多个钯(Pd)粒子。所述液晶高分子层具有第一表面与第二表面。钯粒子位于液晶高分子层的第一表面上，且电镀铜层的表面粗糙度(Rz)小于2μm。第一化镀铜层介于电镀铜层与液晶高分子层的第一表面或钯(Pd)粒子之间，其中第一化镀铜层是由晶粒大小在1nm～50nm之间的纯铜晶粒组成。第一化镀铜层与钯粒子的重量比(Cu/Pd)为8～200。

基于上述，本发明的铜箔复材通过在液晶高分子层表面先注入钯粒子，再以钯粒子催化成长化镀铜层，因此可避免高温压合所导致的LCP尺寸稳定性不佳以及粗糙度变大的影响。因此本发明的铜箔复材除了具有尺寸稳定性以外可兼顾抗剥强度(peelstrength)与降低传输损失(Transmission loss)的功效。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的一实施例的铜箔复材的剖面示意图；

图2是依照本发明的另一实施例的铜箔复材的剖面示意图；

图3是制备例8的铜箔复材的TEM图；

图4是制备例10的铜箔复材的750,000倍的TEM图；

图5是制备例10的铜箔复材的150,000倍的TEM图。

符号说明

100、200：铜箔复材

102：液晶高分子层

102a：第一表面

102b：第二表面

104：电镀铜层

106：第一化镀铜层

108、204：Pd粒子

202：第二化镀铜层

t：厚度

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的铜箔复材的剖面示意图。

请参照图1，本实施例的铜箔复材100包括具有第一表面102a与第二表面102b的液晶高分子层102、位于液晶高分子层102的第一表面102a上的钯(Pd)粒子108、电镀铜层104以及介于电镀铜层104与液晶高分子层102的第一表面102a或钯(Pd)粒子108之间的第一化镀铜层106。在本实施例中，电镀铜层104的表面粗糙度(Rz)小于2μm，例如1μm以下。而第一化镀铜层106可由晶粒大小在1nm～50nm之间的纯铜晶粒组成，例如5nm～20nm之间。第一化镀铜层106与钯粒子108的重量比(Cu/Pd)则为8～200，如150～200。在本实施例中，第一化镀铜层106的厚度t例如150nm以下，如介于1nm～150nm之间。另外，可利用高能光子改变液晶高分子层102表面，使液晶高分子层102的第一表面102a含C＝O官能团且含量例如在0.01％以上，如0.01％～20％。

由于本实施例在液晶高分子层102的第一表面102a注入钯粒子108，通过钯粒子108的催化使液晶高分子层102的第一表面102a能均匀形成第一层化镀铜层106，再进行电镀铜增厚，因此本实施例的铜箔复材100相对现行热压技术可以有效降低导电层与介电层接触面的粗糙度，可兼顾抗剥强度(peel strength)与降低传输损失(Transmission loss)的功效。

图2是依照本发明的另一实施例的铜箔复材的剖面示意图，其中使用与图1相同的元件符号来代表相同的膜层或元件。

请参照图2，本实施例的铜箔复材200除了包括图1中的液晶高分子层102、电镀铜层104、第一化镀铜层106以及钯粒子108，还具有第二化镀铜层202与钯粒子204，其中钯粒子204位于液晶高分子层102的第二表面102b，第二化镀铜层202则设置于液晶高分子层102的第二表面102b或钯粒子204上。第二化镀铜层202与钯粒子204的重量比(Cu/Pd)约为8～200，如150～200。液晶高分子层102的第二表面102b可含C＝O官能团且含量例如在0.01％以上，如0.01％～20％。第二化镀铜层202的厚度t则可在150nm以下，如介于1nm～150nm之间，其晶粒大小例如在1nm～50nm之间。

由于可于液晶高分子层102的双面(含第一表面102a与第二表面102b)同时注入Pd金属粒子并进行化镀，所以本实施例中的第二化镀铜层202与钯粒子204可与第一表面102a上的第一化镀铜层106以及钯粒子108具有完全相同的物理性质，但本发明并不限于此。第二化镀铜层202与钯粒子204也可采用与第一表面102a上的第一化镀铜层106以及钯粒子108不同的制作工艺而得到不同物理性质的膜层。

以下列举数个实验用以验证本发明的功效，但本发明的范围并不局限于以下实验例。

〈制备方法〉依照以下步骤顺序进行。

1.紫外光照射(UV-Irradiation)：使用254nm的UV光以距离为20mm的条件下分别照射LCP板1分钟、3分钟、5分钟以及10分钟。

2.碱处理(Alkaline treatment)：使用50g/L NaOH(aq)在60℃下，分别进行碱处理1分钟与3分钟。

3.清洁整孔(Condition)：以10％的cc-233在50℃下处理1分钟，pH＝11。

4.催化(Pd²⁺)：使用PdCl₂ 0.4g/L和NH₄Cl 0.4g/L，于室温下进行1分钟。

5.还原Pd(NaH₂PO₂)：浓度30.2g/L、室温下进行1分钟。

6.化镀铜(无电镀铜)：使用硫酸铜或氯化铜与37％甲醛(1/6)。于室温下平躺化镀4分钟。

7.热处理：分别以180℃、250℃、300℃进行1小时的热处理。

8.电镀铜：使用含有铜(Cu²⁺)60g/L、硫酸(H₂SO₄)90g/L、氯(Cl^-)30ppm、羟乙基纤维素(HEC)6ppm与3-巯基-1-丙烷磺酸钠(MPS)4ppm的铜电镀浴，分别以Dk＝0.5A/dm²电镀形成0.5μm厚的电镀铜层、以Dk＝2A/dm²电镀8μm厚的电镀铜层、以Dk＝4A/dm²电镀9.5μm厚的电镀铜层。MD方向电镀、TD蚀刻。

〈实验例1〉

根据上述条件进行制备，并将制备条件列于下表1。然后分别测量这些制备例的剥离强度，结果也显示于表1。所述剥离强度是在第一化镀层上电镀约18μm厚的电镀铜层，再进行测量。

表1

从表1可得到按照以上步骤形成的铜箔复材具有较佳的剥离强度。

〈实验例2〉

根据下表2的条件进行上述紫外光照射与上述碱处理，并对处理后的LCP板表面进行X射线光电子能谱(XPS)分析其化学键结状态，其XPS能谱图的峰值面积比(peak arearatio)也显示于表2。

表2(单位:％)

从表2可得到有使用UV光照射过的LCP板表面，才会有C＝O存在，以利Pd粒子吸附。

〈实验例3〉

对制备例8的铜箔复材进行TEM EDS检测，可得到如图3所示的铜箔复材的TEM图。并且针对图3中的4个不同部位测其重量百分比(weight％)，结果显示于下表3。

表3

频谱标签	光谱6	光谱7	光谱8	光谱9
					Cu	95.72	99.09	100.00	100.00
Pd	4.28	0.91	-	-
					总计	100.00	100.00	100.00	100.00

根据图3并对照表3的结果可观察到接近LCP板有Pd且愈往上含铜愈多。

〈实验例4〉

根据制备例8的条件形成化镀层，再以硝酸溶解化镀层，并经ICP分析得到化镀铜层与钯粒子的重量比(Cu/Pd)约200。

〈实验例5〉

对制备例10的铜箔复材进行TEM EDS检测，可得到如图4和图5的TEM图。

图4是制备例10的铜箔复材的750,000倍的TEM图，所以能清楚观测出化镀铜层中的晶粒(图中深黑色颗粒即为晶粒)。

图5是制备例10的铜箔复材的150,000倍的TEM图，其中显示5处化镀铜层的厚度，约在70nm～100nm左右。

综上所述，本发明在经过处理的液晶高分子层表面注入钯粒子，并通过钯粒子的催化，使液晶高分子层表面能均匀形成化镀铜层，再进行电镀铜增厚，而得到本发明的铜箔复材。因此相对于现行热压技术，本发明的铜箔复材不需热压，所以可以有效降低导电层与介电层接触面的粗糙度，以降低传输损失，还能在粗糙度变小的情况下兼顾抗剥强度。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims

1.一种铜箔复材，其特征在于包括：

液晶高分子层，具有第一表面与第二表面；

多个钯粒子，设置于所述液晶高分子层的所述第一表面上；

电镀铜层，具有表面粗糙度小于2μm；以及

第一化镀铜层，设置于所述电镀铜层与所述液晶高分子层的所述第一表面和所述多个钯粒子之间，其中所述第一化镀铜层是由晶粒大小在1nm～50nm之间的纯铜晶粒组成，且所述第一化镀铜层与所述多个钯粒子的重量比为8～200，

其中所述液晶高分子层的所述第一表面含C＝O官能团且所述C＝O官能团的含量在0.01％以上。

2.如权利要求1所述的铜箔复材，其中所述第一化镀铜层的厚度介于1nm～150nm之间。

3.如权利要求1所述的铜箔复材，还包括多个钯粒子，设置于所述液晶高分子层的所述第二表面。

4.如权利要求3所述的铜箔复材，还包括第二化镀铜层，设置于所述液晶高分子层的所述第二表面或所述多个钯粒子上，其中所述第二化镀铜层与所述多个钯粒子的重量比为8～200。

5.如权利要求4所述的铜箔复材，其中所述液晶高分子层的所述第二表面含C＝O官能团且所述C＝O官能团的含量在0.01％以上。

6.如权利要求4所述的铜箔复材，其中所述第二化镀铜层的厚度介于1nm～150nm之间。

7.如权利要求4所述的铜箔复材，其中所述第二化镀铜层的晶粒大小在1nm～50nm之间。