CN117305741A - 一种高导电低表面轮廓铜箔及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种高导电低表面轮廓铜箔及其制备方法和应用。所述高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，将厚度为12‑35μm、表面粗糙度≤1.6μm的压延铜箔置于退火设备中，通入保护气体，升温至900‑1050℃退火3‑10h，然后降温冷却，得到高导电低表面轮廓铜箔。本发明采用的大尺寸铜箔的高温退火工艺，在不施加任何化学或电化学表面处理的情况下实现了铜箔电导率和表面质量的同步提升，具有工艺简单、避免增加污染物质的优点，采用本发明公开的方法制备得到的高导电低表面轮廓铜箔的电导率为101~105％IACS、表面粗糙度Rz≤1.2μm。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种高导电低表面轮廓铜箔及其制备方法和应用。
背景技术
随着5G时代（第五代移动通信技术）的来临，信号传输要求高频率短波长，这对基站及5G终端设备提出全新的要求，高频高速、散热、电磁屏蔽、滤波等电路功能材料迎来新的挑战。铜箔作为线路板中电子与信号传导通道的载体， 信号频率从过去的2.5GHz以下逐渐上升为5GHz甚至24～30GHz，由于集肤效应，高频下信号传输深度变浅，导致电流截面积变小。这就对电路铜箔材料提出了更高的要求，铜箔需要具有更高的电导率和较低的表面粗糙度，以减小信号传输损耗。
目前为满足5G对高性能铜箔的需求，往往是对铜箔表面施加表面处理，通过在铜箔表面施加粗化、固化等电沉积处理来改善铜箔表面质量。但是利用处理工艺需要对其电流、电解液浓度、添加剂等参数进行仔细调配，来保证降低表面粗糙度同时改善电沉积表面处理所产生的铜瘤、铜粉脱落等额外缺陷，影响下游应用。专利CN102618902A公开了一种挠性覆铜板用铜箔的表面处理工艺，但该工艺需要在电解液中添加砷的氧化物，额外增加了环保负担。专利CN106011965A公开了一种电解铜箔表面的微细粗化处理工艺，该工艺不涉及砷等污染物的添加，但其公开的处理方法包括三级粗化和两级固化，处理流程复杂，会明显降低生产效率。专利CN 116516432 A公开了一种电解铜箔表面微细粗化处理方法。通过对电解铜箔表面顺次进行预处理、粗化、固化、弱粗化、镀锌镍合金处理、抗氧化处理、偶联剂处理、干燥等操作，同样增加了表面处理的工序，不利于生产效率的提高。此外，对铜箔施加表面处理仅仅改善了铜箔的表面，未优化其组织，不能提高铜箔的电导率。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高导电低表面轮廓铜箔及其制备方法和应用，本发明具体包括以下内容：
一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，将厚度为12-35μm、表面粗糙度≤1.6μm的压延铜箔置于退火设备中，通入保护气体，升温至900-1050℃退火3-10h，然后降温冷却，得到高导电低表面轮廓铜箔。
优选的，所述退火设备为化学气相沉积设备。
优选的，所述保护气体为Ar和H2的混合气体，所述保护气体中Ar可以防止退火过程中铜箔发生氧化，H2可以将少量氧化的铜箔还原。
优选的，所述Ar的流量为200~500sccm、H2流量为20~50sccm。
优选的，所述升温速率为5~10℃/min。
优选的，所述降温速率为5~10℃/min。
优选的，所述压延铜箔的尺寸为(15-25cm)×(25-35cm)；所述高导电低表面轮廓铜箔中晶粒个数为1~5个。
一种采用所述的高导电低表面轮廓铜箔的制备方法制备得到的高导电低表面轮廓铜箔，其电导率为101~105％IACS，表面粗糙度Rz≤1.2μm。
一种所述的高导电低表面轮廓铜箔在电路板中的应用。
本发明的原理：本发明通过对压延铜箔施加高温退火处理，利用惰性气体保护防止铜箔发生氧化，防止影响后期铜箔使用效果。铜箔在高温退火过程中由于高温发生晶粒长大，并且由于铜箔尺寸较大，在炉体内不同区域内存在温差，温差进一步驱动铜箔内晶界迁移，进一步促进晶粒长大。铜箔内降低至仅有1~5个晶粒时，明显减少了晶界等缺陷，减小了对电子的散射，从而提升了铜箔电导率。由于高温导致表面轧制纹路和晶界的减少，明显提高铜箔表面质量，降低其表面粗糙度，从而实现了电导率低表面轮廓铜箔的制备。
本发明的有益效果：本发明采用的大尺寸铜箔的高温退火工艺，在不施加任何化学或电化学表面处理的情况下实现了铜箔电导率和表面质量的同步提升，具有工艺简单、避免污染物质的添加的优点，采用本发明公开的方法制备得到的高导电低表面轮廓铜箔的电导率为101~105％IACS、表面粗糙度Rz≤1.2μm。
附图说明
图1为本发明实施例制备的高导电低表面轮廓铜箔的电导率与表面粗糙度变化图；
图2为本发明实施例1制备的高导电低表面轮廓铜箔的表面SEM图；
图3为本发明实施例1制备的高导电低表面轮廓铜箔的显微组织EBSD图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，将尺寸为(15-25cm)×(25-35cm)、厚度为12-35μm、表面粗糙度≤1.6μm的压延铜箔置于化学气相沉积设备中，通入Ar和H2的混合气体，控制Ar的流量为200~500sccm、H2流量为20~50sccm，以5~10℃/min的升温速率升温至900-1050℃退火3-10h，然后再以5~10℃/min的降温速率降温冷却至室温，得到高导电低表面轮廓铜箔，所述高导电低表面轮廓铜箔中晶粒个数为1~5个，其电导率为101~105％IACS、表面粗糙度Rz≤1.2μm。本发明所制备的高导电低表面轮廓铜箔可以用于制备电路板。
具体地，所述压延铜箔的尺寸可以是15×25cm、20×30cm、23×32cm、25×28cm、18×35cm等，厚度可以为13μm、15μm、18μm、20μm、22μm、25μm、28μm、30μm、32μm、34μm等，表面粗糙度可以为0.7μm、0.9μm、1.0μm、12μm、1.4μm、1.5μm等；Ar的流量可以为220sccm、250sccm、280sccm、300sccm、350sccm、400sccm、450sccm、480sccm等，H2流量可以为20sccm、25sccm、30sccm、35sccm、40sccm、45sccm、50sccm等，升温速率和降温速率可以为5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min、10℃/min等，退火温度可以为900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1000℃、1020℃、1040℃、1050℃等，退火时间可以为3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h等，所述高导电低表面轮廓铜箔中晶粒个数为1~5个（例如1个、2个、3个、4个、5个），其电导率为101~105％IACS、表面粗糙度Rz≤1.2μm。
实施例1
一种高导电低表面轮廓铜箔及制备方法，所用铜箔的厚度为25μm，尺寸为20cm×30cm，表面粗糙度为Rz=1.51μm，电导率为99%IACS。
高导电低表面粗糙度制备方法包括以下步骤：
(一)、将所述裁剪好的压延铜箔置于化学气相沉积设备中，通入Ar与H2的混合惰性气体，流量为Ar 250sccm，H2为20sccm，然后开始以10℃/min的速度升温；
(二)、温度升至1020℃时，压延铜箔在化学气相沉积设备中进行8小时的退火过程；
(三)、退火结束后，以5℃/min的速率冷却至室温并关闭惰性气体，即得到高导电低表面轮廓铜箔。
所获得铜箔中晶粒个数为2个，电导率为105％IACS，表面粗糙度Rz为0.93μm。
实施例2
一种高导电低表面轮廓铜箔及制备方法，所用铜箔的厚度为35μm，尺寸为20cm×30cm，表面粗糙度为Rz=1.3μm，电导率为98%IACS。
高导电低表面粗糙度制备方法包括以下步骤：
(一)、将所述裁剪好的压延铜箔置于化学气相沉积设备中，通入Ar与H2的混合惰性气体，流量为Ar 500sccm，H2为50sccm，然后开始以8℃/min的速度升温；
(二)、温度升至980℃时，压延铜箔在化学气相沉积设备中进行10小时的退火过程；
(三)、退火结束后，以8℃/min的速率冷却至室温并关闭惰性气体，即得到高导电低表面轮廓铜箔。
所获得铜箔中晶粒个数为5个，电导率为101％IACS，表面粗糙度Rz为1.13μm。
实施例3
一种高导电低表面轮廓铜箔及制备方法，所用铜箔的厚度为12μm，尺寸为20cm×30cm，表面粗糙度为Rz=1.5μm，电导率为98%IACS。
高导电低表面粗糙度制备方法包括以下步骤：
(一)、将所述裁剪好的压延铜箔置于化学气相沉积设备中，通入Ar与H2的混合惰性气体，流量为Ar 300sccm，H2为40sccm，然后开始以5℃/min的速度升温；
(二)、温度升至1000℃时，压延铜箔在化学气相沉积设备中进行5小时的退火过程；
(三)、退火结束后，以5℃/min的速率冷却至室温并关闭惰性气体，即得到高导电低表面轮廓铜箔。
所获得铜箔中晶粒个数为3个，电导率为102％IACS，表面粗糙度Rz为1.0μm。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，其特征在于，将厚度为12-35μm、表面粗糙度≤1.6μm的压延铜箔置于退火设备中，通入保护气体，升温至900-1050℃退火3-10h，然后降温冷却，得到高导电低表面轮廓铜箔。
2.根据权利要求1所述的一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，其特征在于，所述退火设备为化学气相沉积设备。
3.根据权利要求1所述的一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，其特征在于，所述保护气体为Ar和H2的混合气体。
4.根据权利要求3所述的一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，其特征在于，所述Ar的流量为200~500sccm、H2流量为20~50sccm。
5.根据权利要求1所述的一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，其特征在于，所述升温速率为5~10℃/min。
6.根据权利要求5所述的一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，其特征在于，所述降温速率为5~10℃/min。
7.根据权利要求1所述的一种高导电低表面轮廓铜箔的制备方法，其特征在于，所述压延铜箔的尺寸为(15-25cm)×(25-35cm)；所述高导电低表面轮廓铜箔中晶粒个数为1~5个。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的高导电低表面轮廓铜箔的制备方法制备得到的高导电低表面轮廓铜箔，其特征在于，其电导率为101~105％IACS，表面粗糙度Rz≤1.2μm。
9.一种权利要求8所述的高导电低表面轮廓铜箔在电路板中的应用。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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