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CN111526659B - 表面处理铜箔 - Google Patents

表面处理铜箔 Download PDF

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CN111526659B
CN111526659B CN202010040372.2A CN202010040372A CN111526659B CN 111526659 B CN111526659 B CN 111526659B CN 202010040372 A CN202010040372 A CN 202010040372A CN 111526659 B CN111526659 B CN 111526659B
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treated
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treated copper
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Chang Chun Petrochemical Co Ltd
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Abstract

表面处理铜箔，其具有0.4至2.2μm3/μm2范围内的空隙体积(Vv)以及小于或等于0.4μm的算术平均波度(Wa)。该表面处理铜箔是在辊筒面上进行处理，且包括具有粗化粒子层的处理层。所述表面处理铜箔可用作具有低传输损耗的导电材料，例如用于电路板中。

Description

表面处理铜箔
技术领域
本公开涉及具有受控的表面特性的电解铜箔。本公开也涉及电路板等，其显现电子信号的低传输损耗，且包括该电解铜箔作为其组件。
背景技术
对于传输大量数据的需求日益增长，需要不断提高电路板上组件之间的传输速度。为达成这些速度，频率范围必需从低于1MHz增加至1GHz、10GHz甚或更高。于这些较高范围内，电流主要在接近导体表面处流动，这是由于众所周知的“集肤效应(skin effect)”所导致，即高频电流密度于导体表面处为最高且朝向中心呈指数衰减的趋势。集肤深度(skindepth)，承载大约67％的信号，与频率的平方根成反比。因此，于1MHz的集肤深度为65.2μm，于1GHz的集肤深度为2.1μm，而于10GHz的集肤深度仅为0.7μm。在较高频率下，导体的表面形貌或粗糙度变得愈发重要，因为大约或大于集肤深度的粗糙度将对信号传输造成影响。
加剧劣化的一个因素为，印刷电路板中的导体表面通常特意地进行粗糙化，以增强导体与电路板的层压结构中使用的树脂层的粘合特性。通常而言，粗糙化表面的表面粗糙度Rz约为数微米，且其会影响 GHz范围内的任何传输。因此，设计受到高粗糙度(以确保足够的粘合性)及低粗糙度(以最小化传输损耗)间相互矛盾的需求的限制。一种尝试并提供表面形貌控制的方法，是粗糙化电解铜箔的沉积面或辊筒面。沉积面通常比辊筒面或“光泽(shiny)”面粗糙。于一般经处理的箔中，沉积面经粗糙化，且因其粗糙度通常较高，其与树脂层的粘合性优异。为了维持信号传输的品质，业经研发出反转处理的箔 (RTF)。RTF是在其光泽面进行粗糙化处理，故其粗糙度较未进行任何粗糙化的表面的粗糙度高，但可控制为低于在沉积面进行粗糙化的粗糙度。因此，RTF提供良好的粘合性，例如，相当于正常处理的箔，或者至少对于如用于电路板中的应用是可接受的。相比于正常处理的箔， RTF亦可理想地降低信号的传输损耗。
尽管RTF技术提供对于传输损耗方面的改善，但铜箔的光滑表面导致其对树脂层的剥离强度差，使得铜箔于加工或后续工序时容易从树脂层分离。
因此，对于具有低传输损耗及良好粘合强度的用于制造电路板的铜箔仍存在需求。
发明内容
总的来说，本公开涉及一种铜箔，例如可用作电路板中的导体的电解铜箔。铜箔业经制备为具有受控的表面特性，该铜箔即使在高频下也可提供低传输损耗，且对电路板中的树脂层具有高粘合性。
在第一方面，本公开提供包含一种表面处理铜箔，其包括电解铜箔以及处理层。该电解铜箔包括辊筒面及沉积面。该处理层设置在该辊筒面上以提供表面处理面，其中，该处理层包含粗化粒子层。该表面处理面具有0.4至2.2μm3/μm2范围内的空隙体积(voidvolume， Vv)以及小于或等于0.4μm的算术平均波度(waviness，Wa)。
任选地，表面处理面具有0.1至0.4μm范围内的算术平均波度 (Wa)。任选地，表面处理面具有0.4至2μm3/μm2范围内的核心部空隙体积(core void volume，Vvc)。任选地，表面处理面具有0.01 至0.1μm3/μm2范围内的波谷部空隙体积(dale void volume，Vvv)。
于一些选择中，该表面处理面于光波长700nm具有28％至76％范围内的反射率。任选地，于光波长700nm的反射率大于40％或在40％至70％范围内。
于一些选择中，该处理层还包含阻障层(barrier layer)、防锈层(anti-tarnishlayer)及耦合层(coupling layer)的至少一者。任选地，该阻障层由金属或含有该金属的合金制成，且该金属选自镍 (Ni)、锌(Zn)、铬(Cr)、钴(Co)、钼(Mo)、铁(Fe)、锡(Sn)及钒(V)的至少一者。任选地，该耦合层包含硅。同样任选地，该粗化粒子层包含铜粗化粒子。
在第二方面，本公开提供一种层压体，其包含树脂层及表面处理铜箔。该表面处理铜箔包含电解铜箔以及处理层。该电解铜箔包括辊筒面及沉积面。该处理层设置在该辊筒面上以提供表面处理面，该表面处理面接触该树脂层，其中，该处理层包含粗化粒子层。该表面处理面具有0.4至2μm3/μm2范围内的空隙体积(Vv)、0.1至0.4μm 范围内的算术平均波度(Wa)、0.4至2μm3/μm2范围内的核心部空隙体积(Vvc)、0.01至0.1μm3/μm2范围内的波谷部空隙体积(Vvv)，以及于光波长700nm的40％至70％范围内的反射率。
在第三方面，本公开提供一种装置，其包含电路板以及多个安装于该电路板上的组件。该电路板包含根据第一方面的表面处理铜箔。该多个组件中的至少第一组件及第二组件通过该电路板的表面处理铜箔彼此电性连接。
上述总结并非试图代表本公开的每一具体实施例或每一方面。反之，前述总结仅提供本文中详述的新颖方面及特征的示例。当结合所附图式及权利要求书时，由下述用以实施本发明的代表性具体实施方案和模式的详细说明，上述特征及优点与本公开的其他特征及优点将是显而易见的。
附图说明
由以下例示性实施方案的说明结合参考附图将更佳地理解本公开。
图1显示根据一些具体实施方案的表面处理铜箔。
图2显示3D表面图以及负载面积率图。
图3显示负载面积率图的细节。
图4显示表面的粗糙度及波度。
本公开可接受进行各种修饰及替代形式。藉由图式中的示例显示一些代表性具体实施方案，并将于本文中详细揭示。但应理解，本发明并不受所公开的特定形式所限。反之，本公开涵盖所有落入本发明的权利要求书所界定的精神及范围内的修饰、等效物及替代物。
符号说明
100 表面处理铜箔 102 电解铜箔
104 辊筒面 106 沉积面
108 处理层 110 表面处理面
112 粗化粒子层 114 阻障层
116 防锈层 118 耦合层
210 峰 212 谷
214、310、312、314、316 区域 410 样品
412 机械探针 414 采样方向
418 轮廓 420 波度轮廓
422 粗糙度轮廓。
具体实施方式
本发明揭示具有低传输损耗的表面处理铜箔。表面处理铜箔具有受控的表面特性，例如空隙体积及波度。此表面处理铜箔可用于生产需要低电子信号传输损耗的物品，例如印刷电路板或任何覆盖绝缘体的薄铜箔。
图1显示表面处理铜箔100的具体实施方案的横截面示意图，其包括电解铜箔102及处理层108。该电解铜箔102包括辊筒面104及沉积面106。该处理层108设置在辊筒面104上并提供表面处理面110。
如本文中所用，电解铜箔的“辊筒面”或“光泽面”与电沉积过程中使用的阴极辊筒接触的电解铜箔表面，而“沉积面”是该辊筒面的相对面或形成电解铜箔的电沉积过程中与电解液接触的电解铜箔表面。这些术语关于生产电解铜箔的制造方法，其包括将转动的阴极辊筒组件部分地浸入含有铜离子的电解液中。因此，在电流的作用下，铜离子被吸引至阴极辊筒并被还原，导致铜金属镀覆于阴极辊筒的表面，并从而于阴极辊筒的表面上形成电解铜箔。藉由旋转阴极辊筒，并于所形成的铜箔随着阴极辊筒一起转出该电解液时移除该铜箔，从而以连续过程形成并自阴极辊筒移除电解铜箔。举例而言，该电解铜箔可随着其形成而被拉离阴极辊筒，并于连续过程中穿行或通过辊。
于电解铜箔102的辊筒面104及/或沉积面106上进一步进行表面处理，以形成处理层。如图1所示，辊筒面104覆盖有处理层108，以提供表面处理面110，其为处理层108的外表面。表面处理可包括一种或多种处理，例如粗糙化处理以提供粗化粒子层112，钝化处理以提供阻障层114，防锈处理以提供防锈层116，以及耦合处理以提供耦合层 118。因此，于图1中所示的实施方案中，粗化粒子层112、阻障层114、防锈层116及耦合层118是处理层108的子层。图中所示的表面处理及处理层108的特定子层为一实施方案，且于一些其他实施方案中，可使用除此之外或作为其替代品的其他表面处理及其他子层。因此，处理层108于不同实施方案中可存在一个或超过一个子层。
藉由控制表面处理面110的表面特性，可达成良好的粘合性，同时在高频率下维持良好的传输损耗。举例而言，表面处理面110可具有以空隙体积参数、波度及反射率为特征的受控的表面特性。
如本文中定义的空隙体积参数参照图2例示说明，该图显示用于获得体积参数的3D表面及衍生的负载面积图。图2的左侧表示一表面 (例如电解铜箔的辊筒面或沉积面)的表面几何构造的三维图示。图2 的右侧显示藉由ISO标准方法ISO 25178-2:2012获得的负载面积率曲线导出图，其跨越位于最高峰210顶部的0％负载率(material ratio， mr)至mr为100％的最低的谷212。空隙体积(Vv)的计算，是藉由将表面上方以及水平切割平面下方所围住的空隙的体积予以积分，而水平切割平面设定在介于0％(峰210的顶部)至100％(谷212的底部) 的间特定的负载率(mr)所对应的高度。例如，负载率为70％的空隙体积如图2右侧图中的阴影区域214所示。
图3显示负载面积率图与所定义的各种体积参数的关联的更多细节。核心部空隙体积(Vvc)为两个负载率(mr)间的空隙体积差，例如区域310所示的mr1及mr2。举例而言，可以选择mr1为10％且mr2 为80％的Vvc。波谷部空隙体积，亦称谷空隙体积(valley voidvolume， Vvv)，是特定mr值的空隙体积，如区域312所示的mr值为80％的空隙体积。mr1处的空隙体积(Vv)是mr1与mr2之间的核心部空隙体积 (Vvc)(即区域310)与在mr2的波谷部空隙体积(Vvv)(即区域312) 的总和。其他区域包括波峰部实体体积(peak materialvolume，Vmp) (区域314)及核心部实体体积(core material volume，Vmc)(区域316)。除非另外指明，本文中所列述的空隙体积(Vv)值为mr＝10％的Vv。除非另外指明，本文中所列述的核心部空隙体积(Vvc)值为计算当负载率选择为mr1＝10％与mr2＝80％时的差值，如图3中所示。除非另外指明，本文中所列述的波谷部空隙体积(Vvv)为mr＝80％的值。
如本文中所用，“波度”是关于其间隔大于粗糙度的不规则性。参照图4以对此例示性说明，其显示如铜箔的样品410。举例而言，该样品410的表面轮廓可藉由在样品的表面沿采样方向414牵引轮廓测量仪器的机械探针412来探测。示出沿着采样方向414的轮廓418，其可划分为波度轮廓(waviness profile)420或粗糙度轮廓(roughness profile)422。波度轮廓的波长λWa大于Ra轮廓的波长λRa。尽管图 4中显示波度轮廓的高度hWa大于粗糙度轮廓的高度hRa，但这一点对于波度与粗糙度间的区别并非必要。换言之，hWa与hRa可相同，hWa可大于 hRa，或者hWa可小于hRa。可藉由设定滤波器(λc)至轮廓418以区分波度轮廓420及粗糙度轮廓422。高通信号可视为粗糙度轮廓422，而低通信号可视为波度轮廓420。基于JIS B0601-2013 4.2.1，一般将滤波器(λc)设定在0.8μm。或者，测量方法本身仅能提供波度或粗糙度轮廓，例如取决于测量探针的分辨率限制。本文中，“算术平均波度(Wa)”根据JIS B0601-2013 4.2.1定义。
“反射率”是指材料表面反射辐射能量的效能，且可表示为从表面反射的入射电磁功率的分数，例如百分比(反射率％)。反射率是入射辐射波长或能量的函数，因为在一些波长下，能量被特定材料吸收而非被反射。举例而言，铜吸收波长介于200nm与650nm之间的光，却反射波长700nm的光。此外，反射率是表面形貌的函数，因表面上接近入射辐射波长的特征可散射辐射而非反射辐射。因此，反射率是反射表面的可测量特性，其可表征并定义该表面。
于一些实施方案中，表面处理铜箔100于表面处理面110上具有 Vv，其介于低值与高值之间的受控范围内，例如介于约0.4μm3/μm2的低值与约2.2μm3/μm2的高值之间。当Vv过低时，例如低于约0.4 μm3/μm2，由于锚固效应差，电解铜箔对树脂层的粘合性差。换言之，该材料不能很好地锚固至表面上，使其粘合性差。如果Vv过高，例如高于约2.2μm3/μm2，则传输损耗变得过高。
于表面处理铜箔100的表面处理面的Vv值被描述为0.4至2.20 μm3/μm2范围内的实施方案中，应明确理解，这些范围是连续的且可表示为：0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、 0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、 0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、 0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、0.76、0.77、0.78、 0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、0.86、0.87、0.88、 0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、0.96、0.97、0.98、 0.99、1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、1.06、1.07、1.08、 1.09、1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、1.16、1.17、1.18、 1.19、1.20、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、1.26、1.27、1.28、 1.29、1.30、1.31、1.32、1.33、1.34、1.35、1.36、1.37、1.38、 1.39、1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、1.46、1.47、1.48、1.49、1.50、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、1.56、1.57、1.58、 1.59、1.60、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、 1.69、1.70、1.71、1.72、1.73、1.74、1.75、1.76、1.77、1.78、 1.79、1.80、1.81、1.82、1.83、1.84、1.85、1.86、1.87、1.88、 1.89、1.90、1.91、1.92、1.93、1.94、1.95、1.96、1.97、1.98、 1.99、2.00、2.01、2.02、2.03、2.04、2.05、2.06、2.07、2.08、 2.09、2.10、2.11、2.12、2.13、2.14、2.15、2.16、2.17、2.18、 2.19及2.20μm3/μm2，这些值是各自代表数值范围的端点。
于一些实施方案中，表面处理铜箔100的表面处理面110的核心部空隙体积值(Vvc)在0.4至2μm3/μm2的范围内。应明确理解，这些范围是连续的且可表示为：0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、 0.46、0.47、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、 0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.64、0.65、 0.66、0.67、0.68、0.69、0.70、0.71、0.72、0.73、0.74、0.75、 0.76、0.77、0.78、0.79、0.80、0.81、0.82、0.83、0.84、0.85、 0.86、0.87、0.88、0.89、0.90、0.91、0.92、0.93、0.94、0.95、 0.96、0.97、0.98、0.99、1.00、1.01、1.02、1.03、1.04、1.05、 1.06、1.07、1.08、1.09、1.10、1.11、1.12、1.13、1.14、1.15、 1.16、1.17、1.18、1.19、1.20、1.21、1.22、1.23、1.24、1.25、 1.26、1.27、1.28、1.29、1.30、1.31、1.32、1.33、1.34、1.35、1.36、1.37、1.38、1.39、1.40、1.41、1.42、1.43、1.44、1.45、 1.46、1.47、1.48、1.49、1.50、1.51、1.52、1.53、1.54、1.55、 1.56、1.57、1.58、1.59、1.60、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、 1.66、1.67、1.68、1.69、1.70、1.71、1.72、1.73、1.74、1.75、 1.76、1.77、1.78、1.79、1.80、1.81、1.82、1.83、1.84、1.85、 1.86、1.87、1.88、1.89、1.90、1.91、1.92、1.93、1.94、1.95、 1.96、1.97、1.98、1.99及2.00μm3/μm2，且这些值各自表示该值范围的端点。
于一些实施方案中，表面处理铜箔100表面处理面110具有0.01 至0.10μm3/μm2范围内的波谷部空隙体积(Vvv)。应明确理解，这些范围是连续的且可表示为：0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、 0.07、0.08、0.09及0.10μm3/μm2，且这些值各自表示该值范围的端点。
于一些实施方案中，表面处理铜箔100的表面处理面110具有介于低值与高值之间的受控范围内的Wa，例如介于0.1μm与0.4μm 的间。当Wa过高时，例如高于约0.4μm，则传输损耗变得过高。应明确理解，这些范围是连续的且可表示为：0.10、0.11、0.12、0.13、 0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、 0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、 0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39及0.40μm，且这些值各自表示该值范围的端点。
于一些实施方案中，表面处理铜箔100于表面处理面110在光波长700nm具有28％至76％范围内的反射率。应明确理解，这些范围是连续的且可表示为：28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、 37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、 49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、 73％、74％、75％及76％，且这些值各自表示该值范围的端点。
于一些实施方案中，粗化粒子层(例如粗化粒子层112)可包括如铜粗化粒子的金属粗化粒子。举例而言，可藉由将金属电镀于箔上以形成粗化粒子。于一些实施方案中，铜粗化粒子可由铜或铜合金制成。于一些实施方案中，粗化粒子层可具有大于约1μm的厚度。于一些实施方案中，该阻障层、防锈层及耦合层的组合厚度小于约0.1μm。于一些实施方案中，该粗化粒子层包括位于金属粗化粒子上的金属覆盖物，例如沉积于铜粗化粒子上的铜沉积。举例而言，该金属覆盖物有助于防止该金属粗化粒子的剥离。
如本文中所用，“阻障层”是由金属或含有该金属的合金制成的层。于一些实施方案中，如阻障层114的阻障层由选自锌(Zn)、铬(Cr)、镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)、钒(V)、铁(Fe)、锡(Sn)、及其组合的至少一种金属制成。于一些实施方案中，该阻障层包含镍。于一些实施方案中，该阻障层包含锌。于一些实施方案中，该阻障层包含镍层及锌层。
如本文中所用，“防锈层”，例如防锈层116，是施加至金属的涂层，其可保护被涂覆的金属免于如腐蚀造成的劣化。于一些实施方案中，该防锈层包含金属或有机化合物。举例而言，铬或铬合金可用作电解铜箔上的金属涂层。当该防锈层由铬合金制成时，其还包含锌(Zn)、镍(Ni)、钴(Co)、钼(Mo)及钒(V)中的任一者或多者。于一些防锈层由有机物制成的实施方案中，其可包含选自由三唑(triazoles)、噻唑(thiazoles)、咪唑(imidazoles)或其衍生物所组成组的至少一者。三唑基包括但不限于邻三唑(1,2,3-三唑)、苯并三唑、甲苯基三唑、羧基苯并三唑、经氯取代的苯并三唑、3-氨基-1,2,4-三唑、2- 氨基-1,3,4-三唑、4-氨基-1,2,4-三唑、1-氨基-1,3,4-三唑及其异构物或其衍生物。噻唑基包括但不限于噻唑、2-巯基苯并噻唑、二苯并噻唑基二硫化物及其异构物或其衍生物。咪唑基包括但不限于咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑及其异构物或其衍生物。
如本文中所用，“耦合层”，例如耦合层118，其是为了改善铜箔与树脂层之间结合力而添加的层，举例而言，该树脂层是用于制造电路板的树脂层。于一些实施方案中，耦合层藉由提供包括硅及氧的层的硅烷处理而提供。该硅烷可举例为但不限于氨基硅烷、环氧硅烷及巯基型硅烷。该硅烷选自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-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane)、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、 3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷(3-methacryloxypropyl methyldimethoxysilane)、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3- 甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、 3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨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)丙氨的部分水解产物、N-(乙烯基苄基)-2- 氨基乙基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷盐酸盐、N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、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-巯基丙基甲氧基硅烷及3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷，但并不限于此。
于一些实施方案中，提供子层(例如处理层108的子层)，使粗化粒子层112覆盖有阻障层114，该阻障层114覆盖有防锈层116，且该防锈层116覆盖有耦合层118；但根据其他实施方案，堆叠顺序或子层的数目不限于此。于图1所示的实施方案中，表面处理面110的最终物理表面因此由耦合层118而提供，该耦合层随后与层压结构中的树脂层结合。于一些实施方案中，由于阻障层114、防锈层116及耦合层 118的任意组合可能较粗化粒子层112薄得多，表面处理面110的表面粗糙度(例如Vv、Vvc及Vvv)受控于粗化粒子层112。
于一些实施方案中，组合如100的表面处理铜箔及树脂层以形成层压结构。该结构可包括两层或更多层交替的铜箔及树脂层。举例而言，可藉由堆叠交替的铜箔(其至少一者是表面处理铜箔100)及树脂层片材，并于加热堆叠体的同时，使用压力机将该堆叠体压缩在一起而形成。于一些实施方案中，该树脂层与表面处理铜箔100的表面处理面110接触。若将超过三层导电层(例如，其至少一者是表面处理铜箔100)与树脂层交替堆叠，则层压体为例如可用以制作多层PCB(印刷电路板)的多层结构。
如本文中所用，“树脂”是指一种有机聚合材料，其可于如表面处理铜箔的基材上形成片材或层。树脂的一些实施例包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂(例如，聚对苯二甲酸乙二酯)、聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、甲醛树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂、氰酸酯树脂、含氟聚合物、聚醚砜、纤维质热塑性树脂、聚碳酸酯、聚烯烃、聚丙烯、聚硫化物及聚氨酯。该树脂亦可包括填充材料或增强材料，例如芳族酰胺、碳、玻璃、纤维素及无机材料，这些全部任选为颗粒、纤维、短纤(chopped fibers)、梭织物(woven materials)或编织材料 (webbing)的形式。于一些实施方案中，是在复合片材中使用一种或多种树脂及一种或多种填充材料将该树脂制成片材。于一些实施方案中，是将一或多层树脂层彼此堆叠并直接接触，以提供多层树脂层，有时亦称为多层板。如本文中所用，树脂层可指代多层树脂层，例如多层板。
于一些实施方案中，该表面处理铜箔100用于制造电路板(如，印刷电路板或PCB)。举例而言，使用该铜箔及树脂层的层压体形成电路板。可藉由已知加工方法，例如光刻技术(lithography)、铜蚀刻、及将铜箔/树脂层压体钻孔，以达成如导电线、线路、接触垫、屏蔽区及导电通孔的制造的进一步加工。可藉由已知方法将例如电池、电阻器、发光二极管、继电器、晶体管、电容器、电感器、二极管、开关、微控制器、晶体及振荡器以及集成电路的组件安装(例如，机械连接及电性连接)到电路板。举例而言，附接组件的表面安装方法或通孔方法以及用于组装的拾取及放置技术。
于一些实施方案中，表面处理铜箔100可用于制作电路板，包括安装于该电路板上的多个组件，该电路板用于装置中。如本文中所用，装置包含用于处理电子信号的任何元件或组件，例如藉由控制信号的电压、电流、频率或功率。例如但不限于，例如笔记本及台式电脑、载运工具、电话、测量及监控装置(例如，血糖计、酸碱度测定计、空气监控装置)、数据输出装置(例如，监控器、打印机)、输入装置 (触控屏、键盘、滑鼠)以及如Wi-Fi、紫蜂(Zigbee)及蓝牙的无线传输/接收装置。
应理解，于本公开的范畴内，上述及下述提及的技术特征(诸如实施例)可自由且相互组合以形成新的或优选的技术方案，为简洁起见省略。
实施例
铜箔制备
辊筒抛光(Drum buff)
用于制造电解铜箔的系统包括金属阴极辊筒及不溶性金属阳极。该金属阴极辊筒是可转动的且具有抛光表面。于此系统中，该不溶性金属阳极设置于该金属阴极辊筒的大约下半部并环绕该金属阴极辊筒。使用连续电沉积以制造电解铜箔，藉由令硫酸铜电解液于该金属阴极辊筒与该不溶性金属阳极之间流动，于二者之间施加电流以令铜离子被吸引到该金属阴极辊筒上并被还原，使铜电沉积到该金属阴极辊筒上而形成电解铜箔，当获得预定厚度时，将电解铜箔从金属阴极辊筒上分离。
由于浸没在酸性溶液中，钛辊筒的表面被逐步腐蚀(氧化)，导致不均匀或劣质的表面，从而影响所制备的铜箔的表面特性。因此，抛光钛辊筒的表面是控制如粗糙度的铜箔特性的有效方法。抛光对于修饰铜箔辊筒面的表面特性是有效的。因此，于将铜沉积在辊筒上之前，使用圆柱形抛光轮以抛光辊筒，其会随着辊筒本身旋转而转动，并与该辊筒接触。可改变条件以于辊筒上提供不同表面光度，从而于电解铜箔上提供不同表面光度，尤其是辊筒面上。一些示例性条件为：辊筒速度3m/min的圆周速度、抛光轮#500、#1000、#1500、#2000和#2500 (抛光轮取自日本特殊研砥株式会社)以及，抛光速度介于150与450 m/min之间的圆周速度。耦合辊筒与圆柱形抛光轮的转动，使接触点的切线方向向量为相同方向。举例而言，如果该辊筒为逆时针方向转动，则该圆柱形抛光轮为顺时针方向转动，而如果该辊筒为顺时针方向转动，则该圆柱形抛光轮为逆时针方向转动。下表1列出例示性条件。
电解铜箔的制备
将铜线溶解于硫酸水溶液(50重量％)中以制备含有320g/L的硫酸铜(CuSO4·5H2O)及100g/L的硫酸的硫酸铜电解液。加入盐酸(取自RCI Labscan Ltd)以在该硫酸铜电解液中提供20mg/L的氯离子浓度。还加入0.35mg/L的明胶(SV，Nippi公司)。
于抛光步骤及含铜电解质的制备后，藉由电沉积以制备电解铜箔。于电沉积过程中，硫酸铜电解液的液体温度维持为约50℃，且电流密度维持为约70A/dm2。制备具有约35μm厚度的电解铜箔。
表面处理
于粗糙化处理的第一步中，如上所述制备电解铜箔之后，使用酸性溶液清洁该电解铜箔。过程中使用装有含130g/L硫酸铜及50g/L 硫酸的电解质的酸洗容器，并将溶液的温度维持在约27℃。将电解铜箔导入酸洗容器中，并将其浸泡于该电解质中30秒以移除表面上的油、脂肪及氧化物。随后用水冲洗该电解铜箔。
随后，藉由电镀该电解铜箔的辊筒面表面以形成粗化粒子层。为镀覆粗化粒子层，使用硫酸铜溶液作为镀覆电解质，其含有70g/L硫酸铜、100g/L硫酸、250mg/L钨酸钠(NaWO4)、2000mg/L硫酸亚铁 (FeSO4)以及10mg/L糖精(1,1-二氧代-1,2-苯并噻唑-3-酮，由Sigma-Aldrich公司制造)。如表1所示，可使用其他添加浓度。该硫酸铜溶液的温度维持在约25℃，且该电解铜板在10A/dm2的电流密度下电镀10秒。处理后，将经处理的铜箔干燥并卷绕成卷。
为了防止粗化粒子层剥蚀，将铜覆盖物沉积在粗化粒子上。于此覆盖过程中，使用硫酸铜及硫酸的浓度分别为320g/L及100g/L的硫酸铜溶液。电解液的温度维持在约40℃，且设定电流密度为15A/dm2且持续10秒。
于完成覆盖镀覆过程后，施加两层阻障层。首先，将镍沉积在粗化粒子层的表面上。沉积镍的电解条件如下：浓度为188g/L的硫酸镍，浓度为32g/L的硼酸，浓度为4g/L的次磷酸，温度为20℃， pH值为3.5。电流密度设定为0.7A/dm2并持续3秒。其次，同时将锌层沉积在镍层及该电解铜箔的沉积面上。沉积锌的电解条件如下：浓度为11g/L的硫酸锌，浓度为0.25g/L的钒酸铵，pH值为13，以及温度为15℃。电流密度设定为0.5A/dm2并持续2秒。
形成阻障层后，使用水进行洗涤，并且藉由在镀浴中进行电镀，以在该锌层上形成铬防锈层。维持该含有5g/L铬酸的镀浴在pH值 12.5以及温度35℃中。使用10A/dm2的电流密度进行镀覆5秒以形成铬层。
最后，于辊筒面的铬层上形成耦合层。将硅烷溶液喷洒于该铬层上10秒。该硅烷溶液含有0.25重量％的3-氨基丙基三乙氧基硅烷的水溶液。
于硅烷处理之后，将箔在烘箱中以120℃加热1分钟，随后将其卷绕成卷。
铜箔特征
表1列出如上所述并于特定条件下制成的铜箔。表中列出在各种条件下进行的11个实施例以及8个比较例，以例示性说明该表面处理铜箔的一些实施方案。
表1-条件及铜箔特性
Figure BDA0002367535540000141
Figure BDA0002367535540000151
Figure BDA0002367535540000161
1Rz：以接触法检测。2Rz*：以非接触法检测。3◎表示传输损耗为0dB/in至-0.75dB/in；O表示传输损耗为-0.75dB/in至-0.8dB/in；X表示传输损耗低于-0.8 dB/in。
测试方法
算术平均波度(Wa)
算术平均波度(Wa)根据JIS B 0601-2013 4.2.1定义。使用粗糙度量测仪器(小坂研究所Laboratory Ltd)；SE 600系列)进行量测。探针尖端的直径为2μm，且该尖端的锥角为90°。
Wa在表面处理面上量测。评估长度为7.5mm，且轮廓曲线(contour curve)的滤波器截止值为fh(λc)＝0.8mm、fl(λf)＝2.5mm。
粗糙度(Rz)
Rz根据JIS B 0601-1994定义。
I.接触方法
使用与用于测量Wa相同的表面粗糙度测量仪器及探针来检测表面处理面的轮廓。评估长度为4.0mm，且轮廓曲线(contour curve)的滤波器截止值为fh(λc)＝0.8mm。
II.非接触方法
使用激光显微镜(由Olympus制造，LEXT OLS5000-SAF)的表面纹理分析来检测表面处理面的轮廓。测试条件如下。
光源：405nm-波长
物镜：100x(MPLAPON-100xLEXT)
光学变焦：1.0x
评估长度：4.0mm
分辨率：1024像素×1024像素
条件：自动移除倾斜
过波器：无滤波
反射率
使用柯尼卡美能达(Konica minolta)的便携式分光光度计 CM-2500c测量反射率。使用波长700nm的光量测表面处理铜箔的表面处理面的反射率。光源为D65，且显示器为SPECT GRAPH。
体积参数
表1中负载率为10％的空隙体积(Vv)藉由根据ISO 25178-2(2012) 的步骤从实施例及比较例获得。对激光显微镜的图像进行表面纹理分析。激光显微镜是Olympus制造的LEXT OLS5000-SAF，且图像在 24±3℃的空气温度以及63±3％的相对湿度下制成。滤波器设定为无滤波。光源为405nm-波长的光源。物镜为100x放大 (MPLAPON-100xLEXT)。光学变焦设定为1.0x。图像面积设定为 129μm x 129μm。分辨率设定为1024像素x 1024像素。条件设定为自动移除倾斜。
如表1中列述的核心部空隙体积(Vvc)值是以负载率为10％至80％计算而得。如表1中列述的波谷部空隙体积(Vvc)值是以负载率为80％计算而得。空隙体积的单位为μm3/μm2。mr＝10％的空隙体积(Vv)是这些核心部空隙体积(Vvc)与波谷部空隙体积(Vvv)的总和。
剥离强度
将六片市售树脂片材(厚度为0.076mm，取自SyTech Corporation 的S7439G)堆叠在一起，并将铜箔置于其上。将该铜箔及树脂片放置在两个平板(不锈钢板)之间。将堆叠体于温度200℃及压力400psi 下热压120分钟，以形成铜箔与树脂层的层压体。
剥离强度根据JIS C 6471，藉由于垂直方向(90°剥落方向)从铜箔上剥落树脂层而测量。
传输损耗
使用带状线(strip-line)评估传输特性。将铜箔附接到树脂上，并进一步制成带状线，以该带状线作为源电极。该树脂(取自SyTech Corporation的S7439G)的厚度为152.4μm，且以IPC-TM 650No. 2.5.5.5于10GHz信号测试下，其具有Dk＝3.74及Df＝0.006。该带状线具有100mm的长度、120μm的宽度以及35μm的厚度。
制成该带状线后，使用另外两片树脂(S7439G，取自SyTech Corporation的S7439G)分别覆盖两个表面，并于该树脂上放置另外两个铜箔作为接地电极。这一组装件不具有覆盖膜，且具有约50Ω的特性阻抗。比较该带状线及接地电极传输的信号以获得传输损耗。
带状线及接地电极的测量使用Agilent PNA N5230C网路分析仪。使用的频率范围是200MHz至15GHz，扫描数为6401点，校准为TRL，且测试方法为Cisco S方法。
如本文中所用，术语“包含”关于所要求保护的发明必要的组成物、方法及其各自组成，但该术语可包括未具化的元件而无论其是否为必要。
如本说明书及所附权利要求书中所用，除非上下文中明确指出，否则单数形式“一”及“该”包括多数形式。因此，举例而言，关于“该方法”的描述包括一种或多种方法，及/或本文所述类型的步骤及 /或在阅读本公开等之后，对于所属领域技术人员而言是显而易见的。同样，除非上下文明确指出，否则词语“或”旨在包括“及”。
除了操作的实施例或另外说明以外，在所有情况下，本文中用以表示成分数量及反应条件的数字应理解为均以术语“约”修饰。术语“约”可意指所指代的值的±5％(例如，±4％、±3％、±2％、±1％)。
若提供一数值范围，则介于该范围的上限与下限之间的每一数字数值且包括该范围的上限及下限，视为于本文中公开。应理解，本文中引述的任何数字范围试图包括该范围所涵盖的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括界于所引用的最小值1与最大值10之间的全部子范围且包括该最小值及最大值；换言之，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值。因为所公开的数字范围是连续的，故它们包括介于该最小值与最大值之间的每一个值。除非明确排除，否则本说明书中具化的各种数字范围是大约的。
除非本文另外定义，否则本申请案中使用的科技和技术术语应具有与发明所属领域技术人员所一般理解相同的含义。再者，除非语境中需要排除，否则单数的术语应包括多数，且多数的术语应包括单数。
应理解，本发明并不限于本文所述的特定方法、方案及试剂等，且这些可变。本文所用的术语仅用于揭示特定实施方案的目的，且不试图限制本发明的范畴，该范畴仅为权利要求书所界定。
本文中公开的任何包括ASTM、JIS方法的专利、专利申请案及出版物藉由引用而明确并入本文以作描述及公开目的之用，例如，这些出版物中描述的方法可与本发明结合使用。这些出版物仅因为其在本申请案的申请日之前公开而提供。这方面的任何内容皆不应理解为承认本发明人无权凭藉先前的发明或出于任何其它原因而先于这些公开。所有关于日期的报告或对这些文件内容的陈述基于申请人可获得的讯息，而不构成对该等日期或这些文件内容的正确性的承认。

Claims (13)

1.一种表面处理铜箔，包含：
电解铜箔，其包括辊筒面及沉积面；以及
处理层，设置在所述辊筒面上，并提供表面处理面，
其中，所述处理层包含粗化粒子层，以及，其中，所述表面处理面具有0.4至2.2μm3/μm2范围内的空隙体积(Vv)以及小于或等于0.4μm的算术平均波度(Wa)。
2.根据权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述表面处理面具有0.1至0.4μm范围内的算术平均波度(Wa)。
3.根据权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述表面处理面具有0.4至2μm3/μm2范围内的核心部空隙体积(Vvc)。
4.根据权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述表面处理面具有0.01至0.1μm3/μm2范围内的波谷部空隙体积(Vvv)。
5.根据权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述表面处理面于光波长700nm的反射率为28％至76％范围内。
6.根据权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述表面处理面于光波长700nm的反射率为大于40％。
7.根据权利要求6所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述表面处理面于光波长700nm的反射率为40％至70％范围内。
8.根据权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述处理层还包含阻障层、防锈层及耦合层中的至少一者。
9.根据权利要求8所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述阻障层由金属或含有所述金属的合金制成，且所述金属选自镍、锌、铬、钴、钼、铁、锡及钒的至少一者。
10.根据权利要求8所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述耦合层包括硅。
11.根据权利要求1所述的表面处理铜箔，其特征在于，所述粗化粒子层包括铜粗化粒子。
12.一种层压体，包含：
树脂层；以及
表面处理铜箔，包含：
电解铜箔，包括辊筒面及沉积面；
处理层，设置在所述辊筒面上，并提供与所述树脂层接触的表面处理面；以及，其中，所述处理层包含粗化粒子层，
其中，所述表面处理面具有0.4至2.2μm3/μm2范围内的空隙体积(Vv)、0.1至0.4μm范围内的算术平均波度(Wa)、0.4至2μm3/μm2范围内的核心部空隙体积(Vvc)、0.01至0.1μm3/μm2范围内的波谷部空隙体积(Vvv)、以及于光波长700nm的反射率为40％至70％范围内。
13.一种用于处理电子信号的装置，包含：
电路板，包括根据权利要求1所述的表面处理铜箔，以及多个组件，其安装于所述电路板上，
其中，所述多个组件的至少第一组件及第二组件通过所述电路板的表面处理铜箔以相互电性连接。
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