金层压铜膜及其制造方法与流程

本发明是有关金层压铜膜及其制造方法的发明。

背景技术：

通常，诸如电镀方法、热沉积法或溅射法的金属表面处理技术是在提高金属的耐蚀性与耐磨性等同时改善金属表面的色彩与光泽，以提高金属价值的技术。

尤其是，在金属表面处理物质中，属于贵金属的金，不仅提高产品价值，而且由于金所具有的优秀的热学及电学特性，在电子产品或半导体产品等中，多用作元件端子或配线等材料。

因此，在诸如铜等的金属上电镀金的镀金法不仅用于诸如装饰品的生活小饰品，而且用于诸如电子产品和半导体部分的各种产业领域中。

而且，在印刷电路板(pcb,printedcircuitboard)的制造工艺中最后一个实施的工序就是表面处理工序。

这个表面处理工序作为在完成最后的焊接(soldering)工序之前用于防止焊盘(solderpad)表面氧化的最后工序，是极为重要的工序。

表面处理技术有热风焊料整平(hasl，hotairsolderleveling)、化学镀金(au)、通常称为预焊剂(pre-flux)的有机保焊剂(osp，organicsolderabilitypreservative)、化学镀锡(sn)、化学镀银(ag)、电镀钯(pd)等。

镀金一般是在铜上电镀金，在铜上电镀金之前，首先上铜上电镀镍(ni)，将用于防止金渗透到铜箔组织内的镍层用作金属保护层(barrierlayer)。

但是，这种在镀金之前，将利用了镍(ni)的镍层用作保护金属层时，在焊接工序后，由于镍层氧化而发生镍层脱落现象。

但是，在完成焊接工序之前，无法检查出这种镍层脱落现象，导致产品的不良率增加。

现有技术文献

专利文献

韩国公开专利公开号10-2014-0075843(公开日:2014年6月20日，发明名称:利用传导性纳米聚合物的化学镀金方法)

技术实现要素：

所要解决的技术问题

因此，本发明所要解决的技术问题是防止金属上层压的层的脱离现象，以减少相应产品的不良率。

解决技术问题的方案

本发明的一特征涉及的金层压铜膜包括：金属层，由含铜物质形成；金属保护层，位于所述金属层上，由黄铜、锰黄铜、磷青铜、硅黄铜、δ黄铜、铜锡锌合金、铝(al)-黄铜合金、铜(cu)-锡(sn)合金、青铜或者铜(cu)-铅(pb)合金形成；金层，位于所述金属保护层上。

优选地，所述金属层由压延铜箔、电解铜箔(electrolyticcopperfoil)或电池用铜箔形成。

所述金属层厚度为10μm至100μm，所述金属保护层的厚度为至所述金层的厚度可以为至。

本发明的另一特征涉及的金层压铜膜的制造方法包括如下步骤：在由含铜物质形成的金属层上，用卷对卷溅射法形成金属保护层；以及，在所述保护金属层上用卷对卷溅射法形成金层，所述金属保护层由黄铜、锰黄铜、磷青铜、硅黄铜、δ黄铜、铜锡锌合金、铝(al)-黄铜合金、铜(cu)-锡(sn)合金、青铜或铜(cu)-铅(pb)合金形成。

所述金属层可以由压延铜箔、电解铜箔(electrolyticcopperfoil)或电池用铜箔形成。

所述特征涉及的金层压铜膜的制造方法还可以包括如下步骤：在所述金层上实施使用焊料的焊接工序，形成与部件的端子和所述金层连接的连接部。

有益效果

根据这些特征，没有在由铜形成的金属层上直接层压金，而是在金属层上层压由铜合金形成的金属保护层之后，实施溅射金的操作，以防止金渗透到金属层的现象，增加金属层与金的附着力，提高所形成的金层的光泽。

另外，没有使用电镀法，而是使用溅射法，在焊接工序时，没有使用由于氧化现象而导致被电镀的金的脱离的镍层作为金属保护层，而是使用铜合金作为金属保护层，所以可以防止焊接工序之后金层的脱离现象。

附图说明

图1为本发明的一实施例涉及的金层压铜膜的剖视图。

图2以及图3为示出本发明一实施例涉及的金层压铜膜的制造方法的剖视图。

图4以及图5为示出本发明一实施例涉及的金层压铜膜与具有端子的部件的焊接工序的一例的图。

具体实施方式

下面，参照附图，对于本发明的实施例进行详细说明，以使本领域技术人员能够容易实施。但是，本发明能够以多种不同的方式实现，并非限定于在此说明的实施例。并且，为了清楚地说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，在说明书全文中，对于相似的部分附上相似的附图标记。

当提及某一构成要素与另一构成要素“结合”或“连接”时，应当理解为，可以与另一构成要素直接结合或连接，也可以在中间夹有其他构成要素。相反，当提及某一构成要素与另一构成要素“直接结合”或“直接连接”时，应当理解为，中间没有夹有其他构成要素。

参照附图，对本发明一实施例涉及的金层压铜膜及其制造方法进行说明。

首先，参照图1，对于金层压铜膜进行详细说明。

如图1所示，本例涉及的金层压铜膜100具备：金属层110；，第一及第二金属保护层121、122，分别位于金属层110上部和下部；以及，第一及第二金层131、132，分别位于第一及第二金属保护层121、122上。

配线可以位于第一及第二金层131、132中的至少一个(例如，第一金层131)上。

本例的金属层110是由含铜(cu)物质形成的铜箔，具体地，可以由压延铜箔(rolledcopperfoil)、电解铜箔(electrolyticcopperfoil)或者电池用铜箔形成。

这种金属层110的厚度为10μm至100μm。

分别位于金属层100上部和下部的第一及第二金属保护层121、122具有相同的厚度，例如，厚度可以为至

另外，第一及第二金属保护层可以分别由黄铜(brass)、锰黄铜(manganesebrass)、磷青铜(phosphorbronze)、硅黄铜(silzin)、δ黄铜(deltametal)、铜锡锌合金(navalbrass)、铝(al)-黄铜合金、铜(cu)-锡(sn)合金(例如，青铜(bronze))、铜(cu)-铅(pb)合金等铜合金形成。

第一及第二金层131、132分别位于第一及第二金属保护层121、122上并由金(au)形成，厚度可以为至

在本例中，在由铜箔形成的金属层110上没有直接层压金(au)，而是在金属层110上层压由铜合金形成的金属保护层121、122后，实施金的溅射操作，以增加金属层110与金的附着力，并且提高所形成的金层131、132的光泽。

另外，没有使用电镀法，而是使用溅射法，尤其是在焊接工序时，没有使用因氧化现象而导致被电镀的金的脱落现象的镍层作为金属保护层，而是使用铜合金作为金属保护层，因此防止焊接工序之后金层脱落的现象。

参照图2以及图3，对于具有这种结构的金层压铜膜100的制造方法进行说明。

在本例中，为了制造一个金层压铜膜100，利用按照层压的层数被隔壁等划分成隔间的一个腔室，依次形成各个相应层，也可以在单独的腔室依次形成各个相应层。

首先，作为基材层的金属层110向用于层压所需的各层的处理室的相应的隔间移动。

这时，金属层110可以由诸如压延铜箔、电解铜箔(electrolyticcopperfoil)或电池用铜箔的含铜物质形成。

在本例中，各层110、121、122、131、132通过使用卷对卷溅射(roll-to-rollsputtering)设备的卷对卷溅射法制造。

这时，处理室的初期真空度保持为1×10^-6torr至9×10^-6torr。

这种处理室的初期真空度是用于除掉作为基材层的金属层110的水分，为了达到所需的真空度，可用作为高真空泵的涡轮泵(turbopump)、配料泵(dispenserpump)或者低温泵(cryopump)等。

如上所述，将处理室的初期真空度调整至所需的大小，则在金属层110在移动至处理室以后，为了形成用于溅射工序的等离子(plasma)，使用质量流量控制器(mfc，massflowcontroller)，将作为氛围气体(即，等离子气体)的例如氩气(ar)等惰性气体投入到处理室。由此将处理室的真空度调整为1×10^-3torr至9×10^-3torr，优选为1至5×10^-3torr，从而使处理室的真空状态从初期状态调整到工作状态。

这时，氩气(ar)的投入量可以为100sccm至500sccm。

当氩气(ar)的投入量为各个下限值(100sccm)以上时，稳定进行溅射工序，从而稳定地实现所需层的层压操作，当氩气(ar)的投入量为各个上限值(500sccm)以下时，防止由于发生的离子数的增加而在形成等离子时与离子碰撞所引起的层压效率减少。

在这种处理室的氛围下，一旦为了进行等离子工序而由直流发电机或直流冲脉发电机供电，则所注入的溅射气体(氩气)与阴极侧释放的电子碰撞并被激发(exit)成为ar⁺。被激发的氩气(ar+)向具有靶物质的阴极侧移动，与靶物质碰撞，由于这种碰撞而产生等离子，在位于阳极侧的金属层110上进行层压工序，从而由靶物质形成的第一及第二金属保护层121、122分别层压于金属层110的上部与下部(图2)。

为了在金属层110的前表面(即，上部面)和后表面(即，下部面)通过溅射工艺形成第一及第二金属保护层121、122，首先在金属层110的前表面或后表面形成第一金属保护层121或第二金属保护层122后，再次在相同的处理室的氛围下，在剩下的金属层110的面(例如，后表面或前表面)形成第二金属保护层122或第一金属保护层121。

在本例中，第一及第二金属保护层121、122的靶物质使用铜合金物质，例如，可以为黄铜(brass)、锰黄铜(manganesebrass)、磷青铜(phosphorbronze)、硅黄铜(silzin)、δ黄铜(deltametal)、铜锡锌合金(navalbrass)、铝(al)-黄铜合金、铜(cu)-锡(sn)合金(例如，青铜(bronze))或者铜(cu)-铅(pb)合金。

如上所述，一旦制造在金属层110上层压有第一及第二金属保护层121、122的铜箔，则所制造的铜箔向用于层压第一及第二金层131、132的隔间移动。

为了形成第一与第二金层131、132，向具有靶物质金(au)的相应隔间按照相应量注入作为氛围气体的氩气后，进行供电，则由于氩气(ar+)溅射工序而在第一及第二金属保护层121、122上分别形成第一及第二金层121、122(图3)。这时，根据需要，改变第一及第二金层131、132的形成顺序。

用于形成第一及第二金层131、132的氩气(ar)投入量可以为100sccm至500sccm。

如上所述，第一及第二金属保护层121、122没有采用投入异物后进行的电镀工序，而是采用在无异物的真空状态进行的溅射工程而形成。

因此，防止或减少由异物引起的问题，例如，第一及第二金属保护层121、122以及其上形成的金层131、132中的至少一个由于异物而被氧化的现象或金层131、132脱离的现象等问题。

另外，在用于形成配线的焊接工序中，防止由异物引起的裂纹(crack)或氧化现象，减少配线接点不良的发生率。

另外，在本例中，作为第一及第二金属保护层121、122用途，没有使用在用于焊接工序的高温工序时发生热氧化现象的镍，而是使用耐热的铜合金。因此，减少或防止由于在焊接工序时进行的高温工序而发生的氧化现象，而且如已经记载的，在形成第一及第二金属保护层121、122时，没有异物的渗透，因而在焊接时防止由异物引起的氧化现象和裂纹(crack)现象。

因为在溅射工序时形成的膜的致密度和平坦度高于通过电镀工序形成的膜的致密度和平坦度，所以第一及第二金属保护层121、122的致密度和平坦度比通过电镀工序时高。

因而，氧气和异物很难进入第一与第二金属保护层121、122，减少第一及第二金属保护层121、122的氧化现象，并降低脱落现象。

另外，由于第一及第二金属保护层121、122的致密度和平坦度的增加，即使以比现有金层更小的厚度制造金层131、132，也由于提高了金层131、132的附着力，减少金的使用量，更加经济。

进一步地，由于形成铜合金物质导致光泽提高，从而提高形成有第一及第二金属保护层121、122的产品的美观。

在本例中，为了形成金属保护层121、122而注入到相应隔间的氩气(ar)量与为了形成金属层131、132而注入到相应隔间的氩气(ar)量可以不同或相同。

另外，在本例中，用于卷对卷溅射的金属层110的运行速度可以为1～10m/min。

这时，可以根据所要形成的各层121、122、131、132的层压厚度来确定金属层110的运行速度与溅射工序时为了形成等离子所施加的电力大小，即直流发电机或直流冲脉发电机的电流大小。

如上所述，在金属层110上形成有所需厚度的金层131、132的金层压铜膜100，可以用作位于安装有部件的印制电路板(pcb,printedcircuitboard)上的配线。

下面，参照图4和图5，对于一例焊接法进行说明，该焊接法用于连接金层压铜膜10用作印制电路板的配线的金层压铜膜10与位于其上的部品。

在本例子中，对于金积层铜膜100与位于印刷电路板上面的部件200具有锡球(solderball)的情况进行说明，但是不限定于此。所述锡球是用于与位于其下部的金层压铜膜100形成电连接的端子。

首先，如图4所示，为了电连接或物理连接金层压铜膜100与具备焊球210的部件200，通过倒装芯片(flipchip)工序或贴片(pickandplace)工序，将具备端子即锡球210的部品200设置在所需的金层压铜膜100上。

然后，为了将位于金层压铜膜100上的部件200固定于金层压铜膜100上，利用烤箱(oven)等，对设置有金层压铜膜100的印制电路板进行热处理。此时，热处理温度可以为100℃至300℃，热处理时间可以为1至3分钟。

通过这种热处理操作，包含于金层压铜膜100中的金(au)熔融，以使金层压铜膜100与位于其上的部件200的焊球210形成电连接和物理连接，从而形成与金层压铜膜100的金层131或132和部件的端子即焊球210连接的连接部300。

如上所述，作为一例，对于部件的端子由焊球形成的情况进行说明，但并非限定于此，各种焊接工序能够应用于本例，这是毋庸置疑的。

在本例中，金层压铜膜100在金属层110的前表面和后表面均设置金属保护层121、122和金层131、132，但并非限定于此，金层压铜膜也可以只在金属层110的前表面和后表面中一面上形成金属保护层121或122和金层131或132。

另外，可以在形成第一及第二金属保护层121、122之前，用直流轰击(dcbombard)工序，附加实施金属层110的表面改性工序，从而提高形成在金属层110表面的第一及第二金属保护层121、122的层压效率。

以上对于本发明的优选实施例做了详细说明，但本发明的权利范围不限于此。本领域技术人员利用在以下权利要求书中所定义的本发明的基本概念所进行的各种变形以及改良方式也都属于本发明的权利保护范围之内。