一种电解铜箔微细粗化表面处理方法与流程

本发明属于电子电路材料加工领域，特别涉及一种电解铜箔微细粗化表面处理方法。

背景技术：

1、铜箔是覆铜板(ccl)和印刷电路板(pcb)的关键材料之一，广泛应用于电子电路、航空航天等领域。近年来，随着电子信息产业(包括物联网、云计算、智能手机)的迅猛发展，人类生活已经进入了数字化时代。pcb作为电子与讯号传输的关键材料，用于高频高速通信领域的pcb逐渐成为研究的热点。ccl是pcb基本材料，铜箔、树脂、玻纤布是ccl的三大原材料，铜箔性能优劣直接影响pcb的性能。目前高端电子电路铜箔不仅要求有优异的信号传输性能而且要求较低的粗糙度。因此，应用于高端pcb的电子电路铜箔需要兼顾较低的粗糙度和充分的抗剥离强度。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种电解铜箔微细粗化表面处理方法，经过该工艺处理后的铜箔具有较低粗糙度的同时保留了良好的抗剥离强度和抗氧化性能。

2、本发明提供了一种电解铜箔微细粗化表面处理方法，包括如下步骤：

3、步骤一，电解铜箔表面进行微蚀预处理；

4、步骤二，添加剂辅助脉冲微细粗化处理；

5、步骤三，固化处理；

6、步骤四，黑化镀镍、灰化镀锌、钝化镀铬；

7、步骤五，硅烷偶联剂涂覆，烘干，即可。

8、所述微蚀预处理使用的微蚀液为磷酸和硫酸的混合溶液，磷酸浓度为40～150g/l，硫酸浓度为40～150g/l。微蚀的作用：对铜箔毛面山峰、山谷处进行微蚀，形成均匀细小的腐蚀坑，增加处里面比表面积，增加瘤状粗化颗粒的数量。

9、所述微蚀预处理温度为20～30℃，时间为3～10s。

10、所述添加剂为明胶(分子量mw10 000～100 000)、胶原蛋白、钨酸钠、柠檬酸钠、三聚硫氰酸中的一种或几种，用量为1～100ppm。

11、所述脉冲微细粗化处理包括一级粗化、二级粗化和三级粗化；所采用的粗化液中均含有添加剂；粗化过程中使用脉冲单向方波电流进行电化学沉积。

12、所述一级粗化的电流密度为10～40a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述二级粗化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述三级粗化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％。

13、所述固化处理对应脉冲微细粗化处理包括一级固化、二级固化和三级固化；采用相同固化液，其中cu2+浓度为40～200g/l，h2so4浓度为60～200g/l，温度区间为30～60℃；固化过程中使用脉冲单向方波电流进行电化学沉积。

14、所述一级固化的电流密度为10～40a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述二级固化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述三级固化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％。

15、所述的电解铜箔表面处理后其粗化颗粒形貌为球形，其颗粒尺寸在300-700nm之间。

16、所述黑化镀镍溶液为碱性电镀液，温度为25～50℃，ni2+浓度为0.8±0.5g/l，ph值10±2.0，焦磷酸钾浓度为10～100g/l，电流密度为0.1～1.0a/dm2。其中焦磷酸钾主要用于稳定溶液的酸碱度；镀镍层的作用是作为阻挡层，防止热压合过程中树脂与铜直接接触发生化学反应，产生气体降低铜箔抗剥离性能。

17、所述灰化镀锌溶液为碱性电镀液，温度区间为25～50℃，zn2+浓度为1±0.5g/l，ph值10±2.0，焦磷酸钾浓度为10～100g/l，电流密度为0.1～1.0a/dm2。灰化镀锌作用：增加在压制覆铜板时对cu结晶组织的保护，防止高温时，固化剂双氰胺裂解产生的胺类物与裸铜相接触反应，产生水汽，引起气泡，使铜箔与半固化片分离，同时镀锌还可改善铜箔的高温抗氧化性能。

18、所述钝化镀铬溶液为碱性电镀液，温度为25～50℃，六价铬浓度为1±0.5g/l，ph值10±2.0，电流密度：0.1～1.0a/dm2。电镀铬层能在铜箔表面形成钝化膜，改善铜箔在常温空气中防氧化能力。

19、用喷淋法将硅烷偶联剂水溶液喷淋在电解铜箔处理面，随后铜箔经过200℃烘箱干燥。其中硅烷偶联剂型号为kbm-403，溶液浓度为2～10g/l。

20、有益效果

21、(1)本发明可以有效增大处理面的比表面积，有利于提升电解铜箔与半固化片之间的抗剥离强度，从而保证覆铜板加工过程中可靠性；同时较低的粗糙度不仅有助于减小粗化组织蚀刻残留的风险而且有利于降低趋肤效应对信号传输的不利影响。

22、(2)本发明在粗化处理过程加入添加剂，电沉积出亚微米铜颗粒，有效增加处理面比表面积。(3)本发明铜箔具有较低的粗糙度和优异的抗剥离性能，适应于pcb的无卤素和无铅焊生产；具有均匀外观和优异的常温抗氧化性能和高温(200℃+60min)抗氧化性能；具有优异的耐化学药品性和蚀刻性，适合于超精细电路。

技术特征：

1.一种电解铜箔微细粗化表面处理方法，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微蚀预处理使用的微蚀液为磷酸和硫酸的混合溶液，磷酸浓度为40～150g/l，硫酸浓度为40～150g/l。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微蚀预处理温度为20～30℃，时间为3～10s。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述添加剂为明胶、胶原蛋白、钨酸钠、柠檬酸钠、三聚硫氰酸中的一种或几种，用量为1～100ppm。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脉冲微细粗化处理包括一级粗化、二级粗化和三级粗化；所采用的粗化液中均含有添加剂；粗化过程中使用脉冲单向方波电流进行电化学沉积。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述一级粗化的电流密度为10～40a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述二级粗化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述三级粗化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述固化处理对应脉冲微细粗化处理包括一级固化、二级固化和三级固化；采用相同固化液，其中cu2+浓度为40～200g/l，h2so4浓度为60～200g/l，温度区间为30～60℃；固化过程中使用脉冲单向方波电流进行电化学沉积。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述一级固化的电流密度为10～40a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述二级固化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％；所述三级固化的电流密度为10～35a/dm2，脉冲频率为100～3000hz，占空比为20～60％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述黑化镀镍溶液为碱性电镀液，温度为25～50℃，ni2+浓度为0.8±0.5g/l，ph值10±2.0，焦磷酸钾浓度为10～100g/l，电流密度为0.1～1.0a/dm2；所述灰化镀锌溶液为碱性电镀液，温度区间为25～50℃，zn2+浓度为1±0.5g/l，ph值10±2.0，焦磷酸钾浓度为10～100g/l，电流密度为0.1～1.0a/dm2；所述钝化镀铬溶液为碱性电镀液，温度为25～50℃，六价铬浓度为1±0.5g/l，ph值10±2.0，电流密度：0.1～1.0a/dm2。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：用喷淋法将硅烷偶联剂水溶液喷淋在电解铜箔处理面，随后铜箔经过200℃烘箱干燥。

技术总结
本发明涉及一种电解铜箔微细粗化表面处理方法，主要包括表面微蚀预处理和添加剂辅助脉冲微细粗化处理。本发明可以有效增大处理面的比表面积，有利于提升电解铜箔与半固化片之间的抗剥离强度，从而保证覆铜板加工过程中可靠性；同时较低的粗糙度不仅有助于减小粗化组织蚀刻残留的风险而且有利于降低趋肤效应对信号传输的不利影响。

技术研发人员：罗利民,张杰,陈祥浩,金荣涛,杨红光
受保护的技术使用者：九江德福科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12