CN110004467A - 用于包括铜箔的高速印刷电路板产品的表面处理铜箔及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于100MHz或更高量级的高速电路的表面处理铜箔，指的是将电解铜箔进行反转处理，即在辊筒面上形成铜粗化粒子以形成层压面，进而贴合至介电材料上形成铜箔基板。本发明还描述形成表面处理铜箔的方法以及由铜箔基板制成的印刷电路板(PCB)。表面处理铜箔、铜箔基板及PCB可结合至各种使用高速信号的电子装置中，包括个人电脑、包含手机及穿戴式设备的移动通信装置、包含汽车及卡车的自动驾驶汽车、包含载人或无人的载具的航空装置、及载具，其中载人或无人的载具包括飞机、无人机、导弹、以及包含人造卫星、宇宙飞船、空间站和外星生存环境的太空设施。

Description

用于包括铜箔的高速印刷电路板产品的表面处理铜箔及制造 方法

技术领域

本公开涉及能够立即传输100MHz或更高量级的高频电子信号的铜箔，其可使电流仅通过导体的表面，以降低集肤效应。还揭露结合铜箔和电子电路的印刷电路板(PCB)以及结合铜箔的装置。还揭露铜箔的制备方法及结合该铜箔的产品。

背景技术

较高频的电子信号已成为新的电子设备的需求，诸如个人电脑、包含手机及穿戴式设备的移动通信装置、包含汽车及卡车的自动驾驶汽车、包含载人或无人载具的航空装置、及载具，其中载人或无人载具包括飞机、无人机、导弹、以及包含人造卫星、宇宙飞船、空间站和外星生存环境的太空设施。当电子信号以100MHz量级通过传统的铜箔时，信号路径通常如图1所示地通过铜箔本体。电流能够在表面轮廓下隧穿(tunnel)，并通过导体整体。然而，如图2所示，当电信号的频率增加至100MHz或更大时，电流仅通过导体的表面的集肤效应变得显著。此处，电流被迫沿着表面轮廓的各波峰部和波谷部行进，从而增加路径长度及电阻。

在制备电解铜箔时，辊筒以辊筒下方部分地浸泡于液体电解槽的方式围绕着水平轴旋转。该电解槽包括含有铜的溶液。当电流施加于该镀槽时，使用不溶性金属阳极且以该辊筒作为阴极，如图3所示，溶液中的铜会镀于辊筒的外表面上，且该铜会以铜箔的形式与辊筒分离。传统的电解铜箔描述为具有“辊筒面”(即，在形成箔的过程中，铜箔的该部分与辊筒相邻)。此“辊筒面”在本领域偶尔会称为“光泽面”。电解铜箔相对于辊筒面的一侧被称为“沉积面”(由于不似铜箔辊筒面反映的辊筒表面，在形成铜箔的过程中，“沉积面”没有固体表面，而是在电解槽内形成，因此有时候本领域人员亦称之为“粗糙面”)。因此，如图4示意说明，沉积面的表面形貌相较于辊筒面通常较为不规则。此不规则性被称为“表面粗糙度”且可测量。虽然有其它系统可测量的表面粗糙度，但如本说明书全文及权利要求书中所使用，表面粗糙度经测量并以Rz标准提供。并非所有表面粗糙度的测量系统都是相同的。依据本标准，结果以10点的平均值呈现。

用于并入铜箔基板(copper clad laminate)(PCB的前身)的经正常处理的铜箔具有添加于沉积面的粗化粒子，以协助铜箔粘合聚合物组分上，其中铜箔贴合于铜箔基板的聚合物材料上。如图5A示意说明，铜箔与聚合物材料接合的沉积面被称为“层压面(lamination side)”。如图5A示意说明，该粗化粒子将倾向于沉积在铜箔的沉积面的表面不规则的升高部分(“波峰”)。铜箔的相对侧(即，相对于层压面的铜箔辊筒面)被称为“阻剂面”，这是因为将形成为图案的阻剂放置在铜箔的阻剂面上，其中该阻剂面经由酸性或碱性溶液蚀刻来去除铜箔暴露部分的一部分(即，铜箔未经阻剂覆盖的部分)以形成PCB的印刷电路。然而，如图5B所示，在先前技术中，当量级为100MHz或更大的高频信号的集肤效应企图流过具有经粗化粒子处理的沉积面的铜箔以及任何包含该铜箔的印刷电路板时，电子信号路径会因为集肤效应而大为衰减。

因此，先前技术欠缺将100MHz或更大量级的高频信号传递通过铜箔、包含该铜箔的PCB及包含该PCB的电子产品的有效方法。

本文中所述的实施例为先前技术的长期需求提供解决方案。

发明内容

本发明的实施例所述的“反转处理”铜箔(“RTF”)，其中粗化粒子沉积在铜箔的辊筒面。铜箔的粗化粒子处理辊筒面之后成为“层压面”或是与铜箔基板的聚合物组分相接合的一面。铜箔的相对的沉积面之后成为施予阻剂的一面，因此称为如图6所示的阻剂面。

经多次研究后，本发明的发明人发现辊筒面上具有粗化粒子处理的铜箔在粗化粒子处理辊筒面具有1.5至3.1μm的表面粗糙度(Rz)以及15％至30％的于570nm的反射率与于610nm的反射率之差，能够解决信号损失的问题。在特定的实施例中，于570nm的反射率与于610nm的反射率之差为20％至30％。为了生产此种特定类型的铜箔，不仅该铜箔的粗化粒子处理辊筒面必须具有低表面粗糙度(Rz)，且依据反转处理铜箔，在铜箔的辊筒面上所形成的粗化粒子的分布必须是随机的。用于生产铜箔的辊筒面的辊筒表面的表面形态是一个重要的因素。由于非随机或定向的粗化粒子将导致信号损失显著提升，因此粗化粒子的分布必须是随机的。是以，与形成铜箔辊筒面的辊筒表面的表面形态相连接的铜箔辊筒面上的粗化粒子的非随机分布可能有助于且造成信号损失。本发明的实施例解决了导致信号损失的两个因素。

通常，辊筒由纯钛制造。然而，在含酸的镀槽内使用期间，辊筒表面会累积杂质，诸如经氧化形成的氧化钛(TiO)、二氧化钛(TiO₂)及其组合，进而降低辊筒表面的平滑度。在制造不定长度的铜箔的过程中，为了维持辊筒表面的平滑度，申请人设计一种借由将抛光轮以控制的方式间歇地应用于辊筒表面而以系统的方式去除杂质的方法。该抛光轮可以在形成铜箔的过程中被使用，不过在辊筒离线时，例如当关闭工厂以进行例行性维护时或是当抛光轮停止制造铜箔时，利用抛光轮去除杂质的控制方式亦可行。不仅抛光轮必须以控制方式应用于辊筒上来有效地去除表面杂质，而且抛光轮的应用也必须不能在辊筒或辊筒表面上产生沟槽或其它类型的杂质取向，其可应用于铜箔的辊筒面且最终应用于铜箔的辊筒面上所形成的粗化粒子。当应用抛光轮于辊筒以去除辊筒表面的杂质时，抛光轮优选在辊筒上形成非均向性或无规则的表面。

本文中所揭露的铜箔的制造方法，包括如实施例所揭露的铜箔的其它表面处理。

本文亦揭露形成铜箔基板的方法、以及结合该铜箔基板的PCB与结合该PCB的电子产品。

附图说明

图1示意说明依据现有技术的通过铜箔的10MHz信号的信号途径；

图2示意说明依据现有技术的通过铜箔的100MHz信号的信号途径；

图3示意说明用于电解形成铜箔的传统装置；

图4示意说明相较于铜箔的辊筒面，铜箔的沉积面的相对粗糙度；

图5A示意说明具有粗化粒子施加在基于先前技术制造的铜箔的层压面(沉积面)的铜箔的层压面及阻剂面；

图5B示意说明以100MHz量级的频率通过图5A的铜箔的信号路径；

图6示意说明依据本发明的反转处理铜箔(“RTF”)；

图7A示意说明铜箔的辊筒面上均匀分布的铜粗化粒子；

图7B是如图7A所示的均匀分布的铜粗化粒子的显微照片；

图8A示意说明铜箔的辊筒面上非均匀分布的铜粗化粒子；

图8B是如图8A所示的非均匀分布的铜粗化粒子的显微照片；

图9A是自辊筒的光滑表面所形成的电解铜箔的显微照片；

图9B是在如图9A所示的电解铜箔上所形成的粗化粒子的显微照片；

图10A是自辊筒的不规则表面所形成的电解铜箔的显微照片；

图10B是在如图10A所示的电解铜箔上所形成的粗化粒子的显微照片；

图11示意说明在形成铜箔的过程中，在阴极辊筒上使用抛光轮；

图12图解说明针对银、金和铜的金属的反射波长；

图13A示意说明用于区别抛光特征的单向照明系统；

图13B是用于区别抛光特征的漫射照明积分球系统；

图14示意说明利用在一实施例中，放置电极以初步处理铜箔的辊筒面而制备表面处理铜箔的方法。

符号说明

10,11,19,20,21,B,C,D 箭头

12,22,30,204 铜箔 24,39 沉积面

26,38,90,100 辊筒面 31,33 滚筒

32,110 辊筒 34 电解液

36,186,187,190,191,193,194,195,196,199 阳极

35,119,181,205 卷轴

40,42,70,71,72,73,80,81,82,83,92,102 粗化粒子

41,43,45 波峰 46,47,48 波谷

50,60 层压面 55,75,85 传导路径

62 粗化粒子层 111 外表面

112,185 电解液 114 抛光轮

116 壳体 118 未处理铜箔

150 单向照明系统 151 漫射照明积分球系统

152 照射光 153 积分球

154 照明光源 155 内表面

156 样本 157 漫散光

158 反射光 159 光接收器

183 清洁槽 184 粗化槽

188 覆盖槽 189 硫酸铜溶液

192 合金槽 197 铬酸溶液

198 防锈槽 200 槽

201,202 硅烷 203 烘箱。

具体实施方式

全部各图式里，在其它图式中相似的元件可采用相同的标号。如本文中所用，术语“电解铜箔”指未处理的铜箔，其是将通过在电流的作用下从含铜溶液电解沉积至辊筒上所形成的铜箔分离而形成。该未处理的铜箔之后可如下所述进行各种表面处理。

如图1所示，箭头11是指通过铜箔12的信号路径的方向，电流如箭头10所示，能够隧穿至铜箔12的本体内且通常在信号频率为10MHz量级时，穿过铜箔12的本体。然而，如图2所示，当在铜箔22内，信号频率达到100MHz或更高时，电流不再穿过铜箔22的本体。如图2所示，箭头19是指信号路径的方向。此处，电流倾向于流过铜箔22的表层。图2的铜箔的表层描述辊筒面26的表面以及沉积面24的表面。因此，如图2所示，电流将如箭头20所描绘，沿着辊筒面26的表面且亦如箭头21所描绘地沿着沉积面24的表面流动。当与辊筒面26的粗糙度相比较时，沉积面24相对较大的粗糙度会增加箭头21所示的电流流过的距离，造成信号损失。

图3示意说明电解形成(未经处理的)铜箔30的传统装置，其中作为阴极的旋转辊筒32(依箭头B的方向旋转)部分地浸于含有铜的液态电解液34溶液内。可使用不溶性阳极36以施加通过电解液34的电流，以沉积铜箔于阴极辊筒32上。铜箔30具有两个主要的表面，其中“辊筒面”38为相对于辊筒32所形成的铜箔30的表面，而“沉积面”为在借由朝向液态电解液34的形成过程中并未经固体表面支撑的铜箔表面。提起滚筒31,33可协助从辊筒32剥离铜箔30，并传送至卷轴35。

如图4所示的放大示意图，具有辊筒面38的铜箔30较包含波峰41、43、45等及波谷46、47、48等的沉积面39具有较低的表面粗糙度，在图5A例示说明的先前技术中，在正常处理的铜箔中，粗化粒子40、42等沉积于沉积面39上，以作为当铜箔30的沉积面39(亦称为“层压面50”)层压至聚合物组分(未显示于图5A)时的协助。然而，由于事实上在电流的影响下，粗化粒子亦会从含铜溶液沉积(未显示于图5A)，因此粗化粒子40、42等会倾向于沉积于铜箔30的沉积面39的高部分或“波峰”41、43等上。如图5B所示，当100MHz或更高量级的高频信号通过铜箔或包含该铜箔的印刷电路板(“PCB”)时，会更加增加对传导路径55的集肤效应。较长的路径会导致信号损失。借由相同的电镀方法，粗化粒子的尺寸差异并不会太大。为了较低的信号损失，粗化粒子的直径为小于3μm，优选为小于2μm。作为超低信号损失基材的典型材料包括但不限于液晶聚合物(LCP)、聚氧化二甲苯(PPO)、聚苯醚(PPE)、烃材料、聚四氟乙烯(PTFE)。对于中等信号损失基材，适合的材料包括但不限于双官能或多官能的双酚A或双酚F树脂、环氧-酚醛树脂、溴化环氧树脂、经聚芳酰胺增强的环氧树脂、经玻璃纤维增强的环氧树脂或经纸材增强的环氧树脂(例如FR4)等环氧树脂或改性环氧树脂；经玻璃纤维增强的塑料、聚苯硫(PPS)、聚缩醛(POM)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰亚胺树脂、氰酸酯、双马来亚酰胺-三嗪树脂、尼龙、乙烯基酯树脂、聚酯、聚酯树脂、聚酰胺、聚苯胺、酚树脂、聚吡咯、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯二氧噻吩、涂布酚树脂的酰胺纸、聚四氟乙烯(PTFE)、三聚氰胺树脂、聚硅氧树脂、氟树脂、烯丙基化的聚苯醚(APPE)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚芳酰胺(PAA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、苯乙烯丙烯腈(SAN)及两种或更多种的上述聚合物的混合物(掺合物)，其可以各种不同的形式存在。

为了提升铜箔的层压面与基材之间的粘合，可使用合适的偶合剂。这样的偶合剂可包括硅烷。这些偶合剂可直接施于铜箔的层压面。在某些情况下，可在铜箔的层压面提供另一层，而该偶合剂可施于此层上。此层可为，但不限于钝化层。用于形成钝化层的适合的材料包括锌、铬、镍及包含不同金属的多层的组合。偶合剂包括但不限于乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三甲氧基硅烷、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、3-三乙氧基硅基-N-(1,3-二甲基亚丁基)丙胺的部分水解产物、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(乙烯基芐基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、N-(乙烯基芐基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、三(三甲氧基硅基丙基)异氰脲酸酯、3-脲基丙基三烷氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷，及3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。

依据说明于图6的本发明实施例的反转处理铜箔(“RTF”)，具有辊筒面38及沉积面39的铜箔30具有随机沉积在辊筒面38上的粗化粒子以形成粗化粒子层62。由于辊筒面38的表面粗糙度(Rz)小于沉积面39的表面粗糙度(Rz)，因此如图5A所示，粗化粒子层62内的粗化粒子并不展现波峰与波谷的结构。粗化粒子层62内的粗化粒子亦不会在波峰处聚集而在层压面形成非均匀分布的粗化粒子。在图6中，“层压面”60(与PCB(未显示于图6中)的聚合物材料相贴合的具有粗化粒子的铜箔辊筒面)相较于对应的图5A的层压面50具有更低的表面粗糙度(Rz)。不管铜箔的厚度如何，铜箔的辊筒面的表面粗糙度差并不大。因此，具有约9μm至约105μm的厚度的铜箔能够依据本发明来制造。

影响100MHz或更高量级频率的高频信号损失的另一个因素为在铜箔30上的粗化粒子的分布均匀性。相较于如图8A所示的铜箔30的辊筒面38上非均匀分布的粗化粒子80,81,82,83等所产生的传导路径85，图7A所示的铜箔30的辊筒面38上均匀分布的粗化粒子70,71,72,73等会产生较短的传导路径75。图7B的显微照片描绘了图7A的均匀分布的粗化粒子，而图8B的显微照片描绘了图8A的粗化粒子的各向异性、非定向和非顺向(以下称为“粗化粒子的非均匀分布”)。其真实性已经证实，即使在图7A及图7B中所使用的铜箔30的辊筒面38的表面与图8A及图8B中所使用的铜箔30的辊筒面38的表面具有相同的表面粗糙度(Rz)。

本案申请人还发现，铜箔辊筒面的表面上的粗化粒子的分布的均匀性或缺乏不仅影响信号损失，相较于粗化粒子的顺向性，粗化粒子的随机分布亦会影响100MHz或更高量级的高频信号穿过铜箔或包含铜箔的PCB时的损失。

如图9A的显微照片所示，由辊筒所形成的未处理铜箔的辊筒面90具有均匀调控的光滑表面。图9B的显微照片中显示图9A的未处理铜箔的辊筒面的表面的粗化粒子92所造成的随机分布。

相较之下，图10A是由过度调控的辊筒所形成的未处理铜箔的辊筒面100的显微照片，在未处理铜箔的辊筒面的表面上留下清晰的凹痕及波峰。当图10A的未处理铜箔的辊筒面随后处理以在其上形成粗化粒子102时，在图10B的显微照片中粗化粒子清楚的顺向是明显的。从视觉上来比较，图9B的显微照片相较于图10B中的粗化粒子102的顺向分布更加清楚地描绘了粗化粒子92的分布的随机性。相较于图9B中较低的信号损失，粗化粒子102的顺向会对信号路径的长度产生有害的影响，而造成图10B的铜箔更大的信号损失。

为了在制造不定长度的铜箔的期间内使旋转阴极辊筒110保持于连续状态，申请人设计了图11所例示说明的设备和方法。通常由纯钛制备的旋转阴极辊筒110部分地浸泡于含有铜的液体电解液112的溶液中。部分由壳体116所围绕的抛光轮114定位成周期性地移动到与阴极辊筒110的外表面111接合的位置。在通过液体电解液112的电流(未显示于图11)的作用下，铜沉积在阴极辊筒110的外表面111上，并借助于卷轴119自阴极辊筒110分离，而得到未处理铜箔118。抛光轮114沿箭头D所示的方向旋转，且阴极辊筒110的旋转方向由箭头C所表示。尽管阴极辊筒110由纯钛制成，但在制造铜箔的过程中，阴极辊筒110的外表面111受在形成未处理铜箔118的电解过程的影响所产生的杂质而变脏。该杂质可以包括TiO、TiO₂及其混合物等钛的氧化物、以及来自电解浴的污染物。定期地在生产未处理铜箔118的过程中，使抛光轮114与外表面111接触以便以控制的方式去除这些杂质及污染物。周期性的时间可取决于阴极辊筒110的旋转速度，其亦可取决于所生产的未处理铜箔118的厚度。申请人通常发现，当制造8,000至10,000公尺的铜箔时，可以使抛光轮114与外表面111接触。其它时间的设定并非取决于正在生产的铜箔的长度，而是取决于阴极辊筒110的旋转次数或阴极辊筒110的外表面111在液体电解液112中的停留时间。仅将抛光轮114与外表面111接触可能无法使外表面111产生良好抛光。因此，若干相互关联的参数对于抛光轮114和外表面111之间的接触结果会有影响。首先，抛光轮114在抛光过程中不得挖伤或毁损外表面111。经挖伤或毁损的外表面111会导致在其上电沉积的铜箔具有高的表面粗糙度(Rz)。其次，外表面111在通过抛光轮114抛光的过程中不能形成形态或取向。在抛光过程中，外表面111的取向会造成在外表面111上电沉积的铜箔中具有相对应的形态和取向。第三，太轻度的抛光并无法从外表面111去除表面杂质，导致抛光无效。此为这些产生有效抛光处理的不同参数相互作用的结果。

D_max值是抛光轮提供给阴极辊筒110的经污染的外表面111的抛光程度，其必须满足下式关系：

为了使抛光有效率，在特定的作为负载电流的压力下，将抛光轮与阴极辊筒110的外表面111接触。然而，仅看其中一个参数并无法确认良好的抛光效果。所有的三个参数皆需被视为一个整体，而因此可以借由控制本发明请求保护范围内的D_max来达到良好的抛光。即使表面形态并未经破坏，倘若低数值的D_max意味着较低程度的抛光且无法完全去除杂质，即杂质仍然残留在阴极辊筒110的外表面111上，则辊筒仍然无法运转，导致纯电导率并影响铜箔的粗糙度和形态。

由于抛光线很小并且由抛光的方向所定向，所以未经辅助的肉眼并无法确定抛光特征。因此，必须使用线性光检测系统来确定抛光特征。如图12所示，光可以从诸如银、金和铜的金属反射。在低反射率和高反射率之间反射的光的波长似乎使金属具有其特有的颜色。对于铜，这些波长从570nm转换到610nm。这些波长可以借由各种分光光度计测得。

两种类型的光检测系统可用于确定抛光特性。如图13A所示的第一系统是单向照明系统150。如图13A所示，来自照明光源154的照射光152以从垂直于样本156的轴线测量的角度β入射在样本156上。角度β为45°±2°，且反射光158借由位于法线方向(0°)或偏移角度θ的光接收器159接收。角度θ为0±10°。单向照明系统因此仅从一个方向提供照明。

第二系统描述于图13B中且为漫射照明积分球系统151。此系统151使用积分球153以从各个方向均匀地照亮或观察样本156。积分球153是球形装置，其内表面涂布有诸如硫酸钡的白色材料，从而使光均匀地漫射。照明光源154发射照射在积分球153的内表面155上的照射光152。漫散光157照射在样本156上，且经光接收器159反射和捕获。光接收器159可从样本156的法线方向(0±10°)捕获反射光158。利用系统的SCE/SCI功能可以包含或排除来自镜面角±5°的反射光。然而，捕获的光是混合光，并无法区分表面形态的特征。使用线性光源来识别铜箔表面的取向，即，将粗化粒子的取向区分为线性或非线性。因此，此为本发明人采用单向照明系统150来区分表面形态，而非漫射照明积分球系统151的原因。

不同的材料会反射不同的光，而因此提供物体不同的颜色。例如，金属银、金和铜各显示不同的颜色。这种不同颜色的外观是来自于光反射的结果，参见图12，银几乎反射了所有可见光，因此所有可见光的波长混合在一起。另一方面，金在可见光谱中从绿色反射至黄色区域。铜反射可见光谱中的黄色至红色区域。尽管每个金属很明显都反射不同的光，但是铜在约570nm至610nm的可见光范围内反射光。申请人已经发现，在570nm和610nm的波长的反射光差给出了样本的表面形态的指示。

申请人已经利用此种现象借由将不同的光波长应用至经处理而含粗化粒子的铜箔的辊筒面，以区分辊筒上抛光良好及抛光不良的表面。借由在同一样品上以两个不同的波长(570nm和610nm)测量铜箔的辊筒面上的粗化粒子处理面的反射率差，以确定辊筒表面的抛光线的水平。

实施例1

借由抛光轮进行辊筒抛光

辊筒速度：1.0-5.0m/min

抛光轮速度：150-550rpm(#1500,Nippon Tokushu Kento Co.,Ltd.)

负载电流：0.5-1.5A

制备电解铜箔(未处理铜箔)

将铜线溶解于50重量％的硫酸水溶液中以制备含有320g/L硫酸铜五水合物(CuSO₄·5H₂O)及100g/L硫酸的硫酸铜电解液。对于每升硫酸铜电解液，加入20mg氯离子、0.35mg明胶(DV,NippiCompany)。随后，在50℃的液体温度和70A/dm²的电流密度下制备厚度为18μm的电解铜箔(未处理铜箔)。

用于制备电解铜箔的典型装置包括金属阴极辊筒和不溶性金属阳极，一般如图3所示，金属阴极辊筒围绕中心纵轴旋转且具有镜面抛光的表面。不溶性金属阳极大致上放置于金属阴极辊筒的下半部分，且围绕金属阴极辊筒。利用该装置使铜电解液在阴极辊筒和阳极之间流动，并在它们之间施加电流，以使铜电沉积于阴极辊筒上，直到获得预定的厚度，以连续制造铜箔。

如此制备的电解铜箔具有辊筒面(形成于阴极辊筒上的铜箔表面)及沉积面(与液态铜电解液接触的铜箔表面)，其中沉积面为与辊筒面相对的铜箔表面。

表面处理

[酸洗处理]

首先，将电解铜箔(由于尚未经处理，故亦称为未处理铜箔)导入酸洗处理。在酸洗处理中，酸洗槽内充满具有130g/L硫酸铜及50g/L硫酸的电解液，且电解液的温度维持在27℃。将未处理铜箔浸入电解液内30秒以除去未处理铜箔表面上的油、油脂和氧化物，然后用水清洗未处理铜箔。

[粗化处理]

铜粗化粒子层借由电镀而形成于铜箔的辊筒面的表面上。为了形成铜粗化粒子层，使用硫酸铜和硫酸的浓度分别为70g/L及100g/L且溶液温度为25℃的硫酸铜溶液，且在10A/dm²的电流密度下进行电解10秒。在粗化处理后，经粗化粒子处理的铜箔包含粗化粒子处理辊筒面，并将相对侧定义为阻剂面。

[覆盖处理]

此外，借由进行覆盖处理来形成铜镀层以防止铜粗化粒子层剥落。在覆盖处理中，使用硫酸铜及硫酸的浓度分别为320g/L和100g/L的硫酸铜溶液，而电解液的温度保持在40℃且电流密度为15A/dm²。[锌钝化处理]

之后，在完成覆盖处理时，进行第一钝化层的形成。在此钝化处理中，使用锌作为钝化元素，不仅使铜粗化粒子层的表面钝化，而且亦使电解铜箔的阻剂面同时钝化，以在各侧形成第一钝化层。使用硫酸锌溶液作为电解液，其中硫酸锌浓度维持在100g/L、溶液pH值为3.4、溶液温度设定为50℃，且电流密度设定为4A/dm²。

[镍钝化处理]

在完成锌钝化处理时，利用水进行清洗。第二钝化处理选择使用除了第一钝化处理中所使用的元素以外的元素，以形成第二钝化层。为了防酸，仅在粗化粒子处理辊筒面上的锌钝化层上进行电解镍钝化。在锌钝化层(亦称为锌层)上电解形成镍钝化层(亦称为镍层)。电解条件如下：七水合硫酸镍(NiSO₄·7H₂O)：180g/L、硼酸(H₃BO₃)：30g/L、次磷酸钠(NaH₂PO₂)：3.6g/L、温度20℃、电流密度0.2A/dm²、时间：3秒、pH：3.5。因此，表面处理铜箔具有在铜箔的层压及阻剂面上皆形成的第一锌钝化层，而表面处理铜箔仅在铜的层压面上具有第二镍钝化层以形成铜箔的粗化粒子处理钝化面。

[铬酸盐钝化处理]

完成第二次钝化处理后，利用水进行清洗。此外，为了防锈，在锌及镍钝化层上进行电解铬酸盐钝化。在镍及锌钝化层上电解形成铬酸盐层。电解条件如下：铬酸：5g/L、pH：11.5、溶液温度：35℃、电流密度：10A/dm²。电解铬酸盐钝化不仅在铜粗化粒子层的镍钝化的表面上进行，而且同时在包括第一钝化元素或锌层的铜箔的阻剂面(沉积面/粗面)上进行。镍钝化处理后，铜箔两侧皆出现铬酸盐钝化。

[硅烷偶合剂处理]

在完成铬酸盐钝化处理后，用水清洗，并立即在不干燥铜箔表面的情况下，在硅烷耦合处理槽中，仅在铜粗化粒子层的Zn/Ni/Cr钝化层上进行硅烷偶合剂的吸附，以形成铜箔的经粗化粒子处理的钝化面，以协助将铜箔的经钝化的粗化粒子处理辊筒面(现称为层压面)偶合至聚合物介电材料的基板。在此处理中，溶液的浓度为0.25wt％3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。借由仅将溶液喷洒在粗化粒子处理铜箔的表面上以进行吸附处理。

测量

[表面粗糙度]

使用α型表面粗糙度和轮廓测量仪器(由Kosaka Laboratory Ltd.制造，型号SE1700)并利用JIS B 0601-1994测量表面粗糙度且以Rz标准提供。

[光泽]

依据JIS Z8741，使用光泽度计(由BYK Company制造，型号为微光泽60°型)，即，借由以60°光入射且在横向(TD)下，测量在粗化粒子处理辊筒面的光泽度。

[反射率]

利用手持式分光光度计(由Konica Minolta制造，型号CM-2500c)测量反射率，即，借由分别在波长570nm及波长610nm下测量粗化粒子处理辊筒面的反射率。

[信号损失(传输损耗)]

将表面处理铜箔层压至介电基板(由ITEQ公司制造的IT-150GS，在IPC-TM-6502.5.5.13标准规定的条件下测试，于10GHz下具有Dk<3.9且Df<0.012)上，并形成微带型结构。借由安捷伦PNA N5230C网络分析仪，在测试方法：Cisco S3方法下，以10GHz的频率、扫描数量：6401点、校准：TRL、IF：30kHz、温度：25℃测量信号损失。微带型结构具有厚度为210μm、导体长度为102mm、导体厚度为18μm、导体电路宽度为200μm、特性阻抗为50Ω，且无覆盖膜。在测量值当中，当假定光抛光箔的传输损耗值(比较例1中列出的最低D_max值)为100时，描述了对应于10GHz频率的传输损耗(dB/m)。

下表1及表2列出了辊筒的抛光条件的结果及实施例1-13和比较例1-14的表面处理铜箔的所得特性。

光泽度是评估铜箔的粗化粒子处理辊筒面表面的另一个重要数值。虽然由许多粗化粒子所引起的分散会导致不高的光泽度，但是倘若未处理铜箔的表面来自于经良好抛光的辊筒，则如上表1中所载，光泽度仍相对高于来自于抛光不良的辊筒的光泽度。

制造适合并入铜箔基板、PCB及包含铜箔基板的电子装置的铜箔的制备方法将描述于图14。如图14所示，将从卷轴181取出的具有沉积面39和辊筒面38的未处理铜箔30通过清洁槽183内的清洁溶液，清洁槽183清洁在铜箔30表面上的辊筒面38和沉积面39的任何油、油脂和氧化物。然后，将清洁过的铜箔送入粗化槽184中，该粗化槽184含有在硫酸中的硫酸铜溶液的电解液185。两个阳极186,187仅作用在铜箔30的辊筒面38上，其中铜箔30作为阴极且在其上形成铜粗化粒子(未显示于图14)。同样在阳极190,191之间产生电流的影响下，含有另一种硫酸铜溶液189的覆盖槽188，铜箔再次作为阴极，并仅在经粗化粒子处理的铜箔的辊筒面38上的粗化粒子上电镀铜覆盖层。覆盖层会防止铜粗化粒子的剥落。接下来，将铜箔30通过含有硫酸锌溶液的合金槽192以钝化铜箔。在合金槽192内放置两个阳极193,194，以铜箔30作为阴极，在电流的作用下钝化铜箔30的粗化粒子处理辊筒面。同时，阳极195使铜箔30的沉积面39钝化。借由在阳极196之间传送电流，且铜箔30作为阴极并通过包含于铬防锈槽198中的铬酸溶液197，以在铜箔30的经钝化的粗化粒子处理辊筒面38上形成铬的防锈层。同时作为通过流经阳极199的电流效应的阳极199会与作为阴极的铜箔30，在沉积面39上的锌钝化层上产生铬层。最后，粗化粒子处理辊筒面38通过硅烷处理槽200，其中喷洒的硅烷201,202仅作用在铜箔30的粗化粒子处理辊筒面38上。在通过烘箱203之后，将表面处理铜箔204缠绕于卷轴205上。

表面处理铜箔可用于许多类型的印刷电路板，但当高频信号(100MHz或更高)穿过铜箔或由其制成的电路时特别有用。

为了利用表面处理铜箔的特征，必须将其贴合在一起，通常借由压力辊的辊隙层压至通常为介电材料的基材上，以形成铜箔基板。然而，PCB中的信号损失大致可以分为两个部分。一种是传导损失，其意味着铜箔引起的损失。另一种是介电损失，其意味着基材引起的损失。通常期望Dk(介电常数)及Df(耗损正切)皆尽可能减低以减少信号损失。因此，优选为具有Df<0.001及Dk<3.9的聚合物材料。表面处理铜箔与基材间的层压总是发生在铜箔的层压面上，在此种情况下，辊筒面是在铜箔的辊筒面上具有粗化粒子层。铜箔的另一侧称为阻剂面。可在表面处理铜箔的阻剂面(沉积面)就地(in situ)形成图案的阻剂(可区分为正型或负型)可为各种不同的材料。许多这样的阻剂在本领域中是周知的，且具有本发明的表面处理铜箔的特定阻剂的使用并不在本发明的范围之外。合适的阻剂包括含有低百分比的光敏分子(活化剂或敏化剂)的线性聚合物。活化剂吸收入射辐射并促进聚合物的交联，从而增加其分子量，导致该部分阻剂的不溶性。显影剂是用以应用于未曝露部分的溶剂，并洗去未曝露的区域。正型阻剂是含有高达25％的抑制剂的聚合物，其可防止显影剂润湿和腐蚀。在光学照射下，抑制剂会被破坏，且曝露区域变得可溶于显影剂中，所述显影剂是碱性水系溶剂的聚合物。述及聚(乙烯基肉桂酸酯)(负型阻剂)或诸如依赖于醌二迭氮化物或四芳基硼酸盐的解离的正型阻剂。其它皆为本领域中所周知。合适地，将光罩(适当地由受电脑控制的光点或电子束所生产)放置在光阻剂上，并将光罩及曝露的光阻剂曝露于光线下，以在阻剂中形成图案，并移除光罩。如此移除的阻剂部分(负型或正型)会暴露铜箔的阻剂面。然后施予通常为酸性溶液的蚀刻剂以预期的方式蚀刻(去除)铜箔以形成电路。各种电介质材料可以产生超低损耗值(Df量级约为0.005)，但与具有0.010<Df<0.015的中损耗电介质相比较，此种材料的成本增加。

如此制造的印刷电路板之后可与其它元件(例如导线、通孔和其它元件)组合，以利用至少100MHz的高速信号来形成各种电装置。该设置可包括个人电脑、包括手机及穿戴式装置的移动通信、包括汽车及卡车的自动驾驶交通工具，以及包括载人和无人驾驶航空运输、及载具，其中载人或无人载具包括飞机、无人机、导弹的航空装置、以及包括卫星、宇宙飞船、空间站和外星生存环境及交通工具的航空设备。

虽然我们已结合本说明书、图式及实施例描述了某些优选的实施方式，但是我们的公开并不意图仅经例示性的实施例叙述所限制。组件或步骤的顺序并不是通过所公开的优选的实施例而推断的，亦非由所附权利要求中列出的顺序推断的。阅读本公开内容的本领域技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，那些明确公开的材料、步骤及产品皆可经各种替代材料、步骤及产品所代替。

Claims (20)

1.一种用于高速印刷电路板的表面处理铜箔，包括：

具有辊筒面及沉积面的电解铜箔、以及

仅沉积于该辊筒面上以形成该表面处理铜箔的粗化粒子处理辊筒面的粗化粒子层，

其特征在于，该表面处理铜箔的粗化粒子处理辊筒面具有1.5至3.1μm的表面粗糙度(Rz)，且

该表面处理铜箔的粗化粒子处理辊筒面的570nm与610nm的反射率差在15％至30％的范围内。

2.如权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，该粗化粒子处理辊筒面在570nm的反射率为20％至30％。

3.如权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，该粗化粒子处理辊筒面在610nm的反射率为44％至51％。

4.如权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，该粗化粒子处理辊筒面在60°的光泽度为0.5至5.1。

5.如权利要求1所述的表面处理铜箔，其进一步包括在该粗化粒子层上的镀铜层。

6.如权利要求5所述的表面处理铜箔，其进一步包括在该镀铜层及该电解铜箔的沉积面上的锌层。

7.如权利要求6所述的表面处理铜箔，其进一步包括在该镀铜层上的该锌层上的镍层。

8.如权利要求1所述的表面处理铜箔，其进一步包括经硅烷偶合剂处理形成的硅烷偶合处理层。

9.如权利要求8所述的表面处理铜箔，其特征在于，该硅烷偶合剂包括3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

10.如权利要求8所述的表面处理铜箔，其特征在于，该硅烷偶合剂包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷。

11.一种铜箔基板，其包括如权利要求1所述的铜箔以及介电树脂，且依据IPC-TM-6502.5.5.13标准进行测量，该介电树脂的Dk<3.9及Df<0.012。

12.一种印刷电路板，其包括如权利要求11所述的铜箔基板。

13.一种电子组件，其包括如权利要求12所述的印刷电路板。

14.一种电子装置，其包括如权利要求13所述的电子组件。

15.一种调控用于金属电沉积的辊筒表面的方法，该辊筒具有外表面，该方法包括：

在压力下相对地转动该辊筒及抛光轮，以使该抛光轮掘入该辊筒的该外表面；

由负载电流指示的该压力迫使该抛光轮朝向该辊筒；

该抛光轮掘入该辊筒的该外表面的最大距离与该负载电流满足以下关系式：

式中，D_max为0.0061至0.0175。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该辊筒及该抛光轮朝向彼此转动。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，该辊筒由纯钛制造，且该辊筒的表面包括选自氧化钛、二氧化钛及其组合所组成的组中的一种。

18.如权利要求15所述的方法，其进一步包括以间歇方式调控该辊筒。

19.一种制备表面处理铜箔的方法，其包括下列步骤：

将铜箔电解沉积在转动的辊筒上，该辊筒部分地浸入含铜的电解溶液内；

将该电解铜箔与该辊筒分开，以得到具有辊筒面及沉积面的未处理铜箔；

藉由仅在该未处理铜箔的该辊筒面上电镀粗化粒子来对该未处理铜箔进行表面处理，使仅在该未处理铜箔的该辊筒面形成粗化粒子层，以形成粗化粒子处理辊筒面，而该铜箔的相对侧称为阻剂面；

藉由在该粗化粒子处理辊筒面镀铜，以覆盖该粗化粒子层；

利用第一钝化元素钝化该铜箔的该镀铜及阻剂面，以形成第一钝化层；

之后，利用与该第一钝化元素不同的第二钝化元素进行第二钝化步骤，以仅在该粗化粒子处理辊筒面上形成第二钝化层；

在该第一及第二钝化层上进行电解铬酸盐钝化；以及，

仅在该铜箔的粗化粒子处理钝化面吸收硅烷偶合剂。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，该钝化元素选自由锌、镍及铬所组成的组中的至少一种。