CN116190021B - 一种复合金属箔、印刷线路板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合金属箔、印刷线路板，复合金属箔包括：层叠的导电层和电阻层；所述导电层包括本体层和若干个堆积瘤，本体层靠近电阻层的一侧表面具有若干个晶粒，堆积瘤位于晶粒的部分表面，本体层和堆积瘤与电阻层接触，本体层的晶粒粒径为0.5μm~15μm，电阻层背离导电层一侧的表面粗糙度Ra为0.1μm~5μm。本发明的复合金属箔，能够改善电阻层的电阻均匀性且能够实现与电路板之间稳定地电连接。

Description

一种复合金属箔、印刷线路板

技术领域

本发明涉及薄膜器件领域，具体涉及一种复合金属箔、印刷线路板。

背景技术

随着电子元器件的发展，小型化和集成化的电子元器件得到广泛的应用。薄膜类的复合金属箔具有方块电阻高且精确可调，是替代柱状带引线电阻元件的理想产品，进而实现电子元器件的小型化和集成化，也是近几年研究的热点。

在现有技术中，复合金属箔的结构为导电层以及设置在导电层的表面上的电阻层。然而，现有技术中的复合金属箔的方阻均匀性较差，精度较低，不利于制备具有较高精度的埋入式电阻，导致产品良品率降低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的薄膜类电阻的电阻层电阻不均匀的技术缺陷，从而提供一种复合金属箔、印刷线路板。

本发明的第一方面提供一种复合金属箔，包括：层叠的导电层和电阻层；导电层包括本体层和若干个堆积瘤，本体层靠近电阻层的一侧表面具有若干个晶粒，堆积瘤位于晶粒的部分表面，本体层和堆积瘤与电阻层接触，电阻层设置在本体层和堆积瘤的表面。

可选的，所述电阻层远离所述导电层一侧的表面粗糙度Ra为0.1μm~5μm。

可选的，所述本体层的晶粒粒径的范围为0.5μm~15μm。

可选的，所述本体层中晶粒粒径大于或等于0.5μm且小于5μm的晶粒数量占比为50%~100%。

可选的，所述本体层中晶粒粒径大于或等于5μm且小于7μm的晶粒数量占比为0%~50%。

可选的，本体层中晶粒粒径大于或等于0.5μm且小于5μm的晶粒数量占比为65%~100%，本体层中晶粒粒径大于或等于5μm且小于7μm的晶粒数量占比为0%~30%，本体层中晶粒粒径大于或等于7μm的晶粒数量占比为0%~5%，其中，处于上述四种晶体粒径的百分比总和小于等于100%。

可选的，电阻层的厚度为5nm~3μm。

可选的，电阻层的厚度为10nm~200nm。

可选的，复合金属箔包括位于所述电阻层远离所述导电层的一侧表面的膜层。

可选的，膜层的厚度为0.5μm~100µm。

可选的，所述膜层远离所述电阻层的一侧设置有导电层。

可选的，所述导电层可以是单层或多层。

可选的，所述膜层与所述导电层之间设有电阻层。

可选的，所述电阻层的材料包括Ni、Cr、Si、P、N、Ti、Pt、Ta、Mo、Sn、O中的至少一种元素。

可选的，电阻层的材料包括NiCrSi、NiCrAlSi、NiP、AlN、TiN、Pt、Cr、Cr-SiO、NiCr、Cr-Si、Ti-Si、Ti-W、TaN、Mo和Ni-Sn材料中的至少一种。

可选的，导电层的材料包括铜、铝、钛、锌、铁、镍、铬、钴、银和金中的至少一种。

本发明的第二方面提供一种印刷线路板，包括线路板基板以及前述复合金属箔，复合金属箔的电阻层与线路板基板相压合。

本发明的复合金属箔具有以下有益效果：

本发明提供的复合金属箔，通过对复合金属箔中导电层的晶粒和堆积瘤的控制，实现对电阻层性能的调整，进而在满足复合金属箔在电路板中应用的同时，还能够进一步提高复合金属箔的方块电阻的均匀性，提高产品的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1为本发明实施例的复合金属箔的结构示意图；

图2为本发明实施例的复合金属箔的扫描电镜图；

图3为本发明实施例的复合金属箔的电阻层测试方阻时测试测试小方格的示意图。

附图标记说明：

100-导电层；110-本体层；120-堆积瘤；200-电阻层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参见图1，并结合图2，本发明的实施例提供一种复合金属箔，包括：层叠的导电层100和电阻层200；导电层100包括本体层110和若干个堆积瘤120，本体层110靠近电阻层200的一侧表面具有若干个晶粒，堆积瘤120设置在所述晶粒的表面，本体层110和堆积瘤120与电阻层200接触，本体层110的晶粒粒径为0.5μm~15μm，电阻层200背离导电层100一侧的表面粗糙度Ra为0.5μm~5μm。示例性的，本体层110的晶粒粒径为0.5μm、 1μm 、2μm、3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm或由上述任意两个数值所组成的范围。示例性的，电阻层200背离导电层100一侧的表面粗糙度为0.5μm、0.7μm、0.9μm、1.1μm、1.5μm、2μm、4μm、5μm或由上述任意两个数值所组成的范围。

本发明的复合金属箔，通过将电阻层200的粗糙度Ra控制在0.5~5μm，一方面可以避免由于电阻层的粗糙度过大导致电阻层的阻值不均匀，另一方面能够保证在复合金属箔被压接至电路板上时，电阻层200与电路板之间能够产生足够的剥离力，实现复合金属箔与电路板之间稳定的电连接。因而本发明的复合金属箔不仅能够与电路板稳定地电连接，并且复合金属箔的电阻层200的阻值更加均匀。

具体的，本体层110可以是直接得到或间接制备的金属材料或非金属材料制备的。此外，本体层110可以是单层结构或多层结构层叠而成。其中，本体层110单层结构或多层结构的金属材料包括铜、铝、钛、锌、铁、镍、铬、钴、银和金中的至少一种，即，本体层110可以为铜箔、铝箔、钛箔、锌箔、铁箔、镍箔、铬箔、钴箔、银箔或金箔，也可以为含有铜、铝、钛、锌、铁、镍、铬、钴、银和金中的至少两种的合金箔材，也可以为由铜箔、铝箔、钛箔、锌箔、铁箔、镍箔、铬箔、钴箔、银箔和金箔中的至少两种复合而成的复合箔材。此外，本体层110的多层结构之间所使用的材料可以是相同的材料也可以是不相同的材料，材料的选择是本领域技术人员根据需要做出的选择。所述的非金属材料可以是石墨、石墨烯、树脂类等。只要能够对电阻层200起到支撑并可以在后续工艺中去除的材料均可，这里不再进行详举。

在本发明的实施例中，本体层110的厚度为2µm~100µm，优选8μm~35μm。示例性的，所述本体层110的厚度可以为2µm、4µm、6µm、8µm、10µm、20µm、30µm、35µm、50µm、60µm、80µm或100µm或由上述任意两个数值所组成的范围。

部分的堆积瘤120设置在本体层110的表面；电阻层200设置在本体层110和堆积瘤120的表面。上述的形成方法可以是电镀、化学镀、物理气相沉积、化学气相沉积等一种或多种方式。在本发明的一个具体示例中，本体层110为铜箔，堆积瘤120通过电解工艺形成，电阻层200通过真空溅射工艺形成。电解的工艺的步骤为：（1）以本体层110为阳极电极片、钛片为阴极电极片；以硫酸铜溶液为电解液，进行直流电解获得初始堆积瘤。所述硫酸铜溶液中硫酸铜的浓度为50g/L～128g/L。电解时的电流密度为500A/m²～6000A/m²。电解时硫酸铜溶液温度为40℃～80℃。电解持续时间为1min～5min。（2）生成的初始堆积瘤经过Zn和Cr的钝化处理，形成具有均匀细致的堆积瘤120。可以理解的是，堆积瘤120材料与本体层110的材料可以相同也可以不同。之后，在其表面生成进行真空溅射，形成一层薄薄的电阻层200。

具体的，堆积瘤120实际为两个或两个以上的细小晶粒在生长过程中产生堆叠、粘结或团聚而成的，本发明的复合金属箔通过控制细小晶粒的堆叠层数以及堆叠方向，使得导电层100的堆积瘤120的尺寸和数量的分布更加合理，进而控制导电层100的粗糙度。使得导电层100靠近电阻层200一侧表面的粗糙度更加合理，复合金属箔的剥离力满足应用的性能要求。

需要进一步说明的是，导电层100靠近电阻层200一侧的表面粗糙度Ra为0.1μm~5μm。示例性的，导电层100靠近电阻层200一侧的表面粗糙度Ra为0.5μm、0.7μm、0.9μm、1.1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、5μm或由上述任意两个数值所组成的范围。

在本发明的实施例中，控制复合金属箔的参数Ra之外，满足基本的应用的同时，为更好的实现复合金属箔的方阻均匀性，控制本体层中晶粒粒径大于或等于0.5μm且小于5μm的晶粒数量占比为50%~100%，使得复合金属箔的方阻得到优化。

需要说明的是，本方案中的晶粒粒径是指晶粒的一侧晶界至同一晶粒的另一侧晶界两者之间的距离的最大值。以下所述的晶粒粒径也均是指晶粒的一侧晶界至同一晶粒的另一侧晶界两者之间的距离的最大值。

可选地，在上述基础上，进一步控制所述本体层中晶粒粒径大于或等于5μm且小于7μm的晶粒数量占比为0%~50%，使得复合金属箔的方阻得到进一步优化。

可选地，本体层中晶粒粒径大于或等于0.5μm且小于5μm的晶粒数量占比为65%~100%，示例性的，本体层中晶粒粒径大于或等于0.5μm且小于5μm的晶粒数量占比为65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、100%或由上述任意两个数值所组成的范围；本体层中晶粒粒径大于或等于5μm且小于7μm的晶粒数量占比为0%~30%，本体层中晶粒粒径大于或等于5μm且小于7μm的晶粒数量占比为0%、5%、15%、20%、25%、30%或由上述任意两个数值所组成的范围；本体层中晶粒粒径大于或等于7μm的晶粒数量占比为0%~5%，示例性的，本体层中晶粒粒径大于或等于7μm的晶粒数量占比为0%、1%、2%、3%、4%、5%或由上述任意两个数值所组成的范围。其中，处于上述四种晶体粒径的百分比总和小于等于100%。

在本实施例中，本体层110的晶粒分布有利于堆积瘤120生长为合适的尺寸，进而有助于使得导电层100的表面粗糙度能够满足前述实施例的要求。

需要说明的是，本体层110的晶粒是在生箔过程中，通过晶核生成并成长的晶粒，每个晶粒又有若干个位向稍有差异的亚晶粒所组成。由于在生长过程中相邻晶粒互相抵触，因而获得不规则的外形(具体的看附图2实线标出的晶粒)。

需要进一步说明的是，电阻层200的厚度相对与本体层110的厚度薄很多，电阻层200的粗糙度和导电层100的粗糙度保持高度的一致。因此，导电层100的表面粗擦度可以通过直接测量复合金属箔获得。此外，本体层110的晶粒大小也可以通过扫描电镜直接测量复合金属箔获得。图2为扫描电镜在放大倍数为20000时得到的复合金属箔的表面形貌图。晶粒尺寸和晶粒数目是基于扫描电镜对复合金属箔的表面的形貌的拍照结合测量、统计、分析软件的统计而得。具体方法包括：（1）制样。在整张复合金属箔上任意切割一定尺寸的样品，按照扫描电镜的检测需求进行制样，并在扫描电镜下，选择合适的倍数观察复合金属箔样品的切面及表面形貌，拍摄形貌图。（2）重复上一步骤多次，获得多个形貌图，借助统计、分析软件进行统计和分析。

在本发明的一个实施例中，电阻层200的厚度5nm~3μm，电阻层200的厚度优选为10nm~200nm。示例性的，电阻层200的厚度为10nm、1µm、1.5µm、2µm、2.5µm、3µm，优选为10nm、25nm、50nm、75nm、100nm、125nm、150nm、175nm、200nm或由上述任意两个数值所组成的范围。

可以理解的是，电阻层200的厚度与实际所需的阻值相关，根据具体阻值的需求合理设置电阻层200的厚度，电阻层200的厚度越厚，阻值越小，电阻层的厚度小，阻值越大。

在本发明的一个实施例中，电阻层200的材料可以根据不同功能的需要而选用不同的材料，进而具有不同的电阻特性。具体的，所述电阻层200的材料包括Ni、Cr、Si、P、N、Ti、Pt、Ta、Mo、Sn、O中的至少一种元素。具体的，材料可以为NiCrSi、NiCrAlSi、NiP、NiCr、AlN、TiN、Pt、Cr、Cr-SiO、Cr-Si、Ti-Si、Ti-W、TaN、Mo和Ni-Sn材料中的至少一种。此外，电阻层是单层结构或层结构，所述多层结构中层与层之间使用的材料可以相同或不相同，材料或层结构之间的选用是本领域技术人员根据实际需要做出选择。

作为一种可选的实施方式，所述复合金属箔还包括位于所述电阻层200远离所述导电层100的一侧表面的膜层。一方面，膜层能够保护电阻层200，避免电阻层200被外力损伤；另一方面，在将复合金属箔粘附在电路板上时，膜层能够黏贴电阻层200和电路板，从而进一步提高复合金属箔与电路板之间的剥离强度，使复合金属箔不易从电路板上剥离，提高了电子设备的结构稳定性。此外，设置膜层后可以制备成覆箔板直接应用到PCB硬板或软板中。

需要说明的是，所述膜层的厚度为0.5µm~100µm。示例性的，所述膜层的厚度可以为2µm、5µm、7µm、10µm、12µm、15µm、20µm、30µm、40µm、55µm、60µm、70µm、80µm、90µm或100µm。需要进一步说明的是，膜层选自聚苯乙烯系、乙酸乙烯酯类、聚酯类、聚乙烯类、聚酰胺类、橡胶类或丙烯酸酯类热塑性树脂，酚醛类、环氧类、热塑性聚酰亚胺、氨基甲酸酯类、三聚氰胺类或醇酸类热固性树脂，ABF树脂中的至少一种。示例性的，膜层选自改性环氧树脂、改性丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯烯、聚氯乙烯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚苯醚、聚四氟乙烯、液晶聚合物、聚乙二酰脲、环氧玻璃布、BT树脂中的至少一种。膜层具体的厚度以及材料是本领域技术人员根据实际需要进行选择设置。

在复合金属箔的表面进一步设置了膜层的基础上，在膜层远离电阻层的一侧设置另一导电层，进而形成含有电阻层结构的覆箔板，该结构覆箔板为四层结构，直接应用到硬板或软板中。其中，新设置导电层可以是单层或多层结构，导电层的材料跟复合金属箔中的导电层100所使用的材料可以相同也可以不同，这是本本领域技术人员根据实际需要进行设置。更进一步的，上述的膜层和新设置的导电层之间设置另一个电阻层，进而形成非对称结构。其中，新设置电阻层的材料跟复合金属箔中的电阻层200所使用的材料可以相同也可以不同，这是本本领域技术人员根据实际需要进行设置。

为了进一步说明本方案的技术效果，申请人对复合金属箔的电阻层的阻值进行了统计和分析。本方案中不同的本体层的晶粒分布和电阻层的表面粗糙度的条件下测得的电阻层的方阻数据参考下方表1。

表中实施例1-实施例3是为了体现当相同粒径分布的晶粒占比相同时，表面粗糙度Ra不同对方阻均值的影响。实施例4与实施例2是为了体现当表面粗糙度Ra相同，且具有0.5μm≤D≤5μm粒径的晶粒占比在80%的前提下，额外20%的晶粒均为5μm≤D≤7μm的粒径时对方阻均值的影响。实施例5、实施例6、实施例7则是表面粗糙度Ra相同的情况下，0.5μm≤D≤5μm、5μm≤D≤7μm和D≥7μm三种粒径分布的晶粒在不同占比下对方阻均值的影响。此外，对比例3与实施例3作为对比，说明表面粗糙度相同的情况下，粒径在0.5μm≤D≤5μm的晶粒不同占比对方阻均值的影响。对比例4与实施例4做对比，体现具有0.5μm≤D≤5μm粒径的晶粒和具有5μm≤D≤7μm粒径的晶粒不同占比对方阻均值的影响。对比例5与实施例5或实施例6做对比，体现在三种粒径分布中，当5μm≤D≤7μm粒径的晶粒作为最多占比时对方阻均值的影响。此外，对比例1和对比例2分别用于说明，当表面粗糙度Ra极大或极小时，对方阻均值的影响。根据表中显示，表面粗糙度Ra过小会导致复合金属箔无法在电路板中使用，不具有应用价值；而粗糙度过大则会造成方阻均匀性变差。

表1 不同粒径晶粒占比和不同表面粗糙度的复合金属箔的方阻均值

根据表中显示，本实施例中的技术方案在满足应用的同时，均匀性越好，复合金属箔的方阻均值越小，复合金属箔的性能更加稳定。

其中，方阻均匀性的计算为：

上限值=(M_max-M_ave)/ M_ave×100%；

下限值=( M_min-M_ave)/ M_ave×100%；

其中M_max为最大值，M_min为最小值，M_ave为平均值。

其中，在导电层本体层的晶粒的平均粒径计算方法：在扫描电子显微镜放大2000~30000倍的情况下，将待测点晶粒周围的十个晶粒的平均值作为晶体的平均粒径。

此外，方阻的测试方式为采用方阻仪对复合金属箔的电阻层进行测试，该测试条件为：采用四探针测试头，将ST-21型方阻测试仪与测试头进行连接，给测试头施加DC1V电压，然后将四探针测试头对2cm×2cm的区域进行测试。

具体的，将复合金属箔185℃×10min压合于覆P片上；用碱性蚀刻液去铜，清洗后放进105℃烘箱中烘烤10min去除水分；在碱性蚀刻去铜后的电阻层样品表面标注2cm×2cm的小格子，用方阻仪测试每个格子的方阻。

具体的，参见图3，电阻层样品沿着仪器测试方向（下文中简称MD方向）的长度为48cm，沿着仪器运动方向的法线方向TD（下文中简称TD方向）的长度为20cm，测试小方格的尺寸为2cm×2cm，每个小方格测试1个方阻值，MD方向24列数据，TD方向10行数据。MD方向24列数据，去除左边前两列，右边最后两列，TD方向10行数据，去除第1和第10行，排除边缘影响。

本发明的实施例还提供了一种印刷线路板，包括线路板基板以及前述复合金属箔，复合金属箔的电阻层与线路板基板相压合。

在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种复合金属箔，其特征在于，用于制造埋入式电阻，所述复合金属箔包括：

导电层和电阻层，所述电阻层层叠设置在所述导电层的至少一个面上；所述导电层包括本体层和若干个堆积瘤，所述本体层靠近所述电阻层一侧的表面具有若干个晶粒，所述堆积瘤设置在所述晶粒的表面，所述电阻层设置在所述本体层和所述堆积瘤的表面；

所述电阻层远离所述导电层一侧的表面粗糙度Ra为0.1μm~5μm；

所述本体层的晶粒粒径的范围为0.5μm~15μm；

所述本体层中晶粒粒径大于或等于0.5μm且小于5μm的晶粒数量占比为50%~95%。

2.根据权利要求1所述的复合金属箔，其特征在于，所述本体层中晶粒粒径大于或等于5μm且小于7μm的晶粒数量占比为0%~50%。

3.根据权利要求1所述的复合金属箔，其特征在于，所述本体层中晶粒粒径大于或等于0.5μm且小于5μm的晶粒数量占比为65%~95%，所述本体层中晶粒粒径大于或等于5μm且小于7μm的晶粒数量占比为0%~30%，所述本体层中晶粒粒径大于或等于7μm的晶粒数量占比为0%~5%，其中，处于上述三种晶体粒径的百分比总和小于等于100%。

4.根据权利要求2所述的复合金属箔，其特征在于，所述电阻层的厚度为5nm~3μm。

5.根据权利要求1所述的复合金属箔，其特征在于，所述复合金属箔包括位于所述电阻层远离所述导电层的一侧表面的膜层。

6.根据权利要求5所述的复合金属箔，其特征在于，所述膜层的厚度为0.5μm~100µm。

7.根据权利要求6所述的复合金属箔，其特征在于，所述膜层远离所述电阻层的一侧设置有导电层。

8.根据权利要求7所述的复合金属箔，其特征在于，所述导电层为单层或多层。

9.根据权利要求7所述的复合金属箔，其特征在于，所述膜层与所述导电层之间设有电阻层。

10.一种印刷线路板，其特征在于，所述印刷线路板包括：线路板基板以及如权利要求1-9中任一项所述的复合金属箔，所述复合金属箔的电阻层与所述线路板基板相压合。