改善了与基片的结合程度的金属箔以及制造这种金属箔的方法技术

本发明专利技术为一种具有改善的与基片结合程度的金属箔，它在一个表面上有三层重叠的电解学积层，邻近所述表面的第一层为主要成分是第一金属的树状沉积层，第二层是在所述第一层上面均匀沉积的金属闪光膜，第三层为树状沉积。所披露的制造这种金属箔的方法的组成是：（Ａ）在所述箔上电解沉积一个以第一金属为主要成分的树状沉积层；（Ｂ）在（Ａ）的树状沉积层上电解沉积一个金属闪光膜；（Ｃ）在（Ｂ）的所述金属闪光膜上电解沉积一个树状沉积金属层。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制作电子装置的电解沉淀金属箔的处理以及制造这种金属箔的过程。更具体地说，本专利技术涉及金属箔表面的处理过程，用以改进金属箔与基片(Substrate)之间的粘附程度。对于叠层电子装置(例如印刷电路板)，这种基片可以是叠层材料。金属箔(例如铜箔)已在多种电子和电气元件技术中得到广泛应用。已经发展出一个独立的
来生产用于这些工业的金属箔以便达到适用于各种应用的品质。在商品生产方面，对金属箔增加所需品质的首要手段是从含金属离子的槽中电解沉积金属。这种处理过程已用来生产具有显微树状(即象树样的或结核状(nodular)的)结构的粗糙表面，以增强箔表面与其他材料的粘附程度。电解沉淀也用来使用某些金属作为热屏蔽层、高温金属逸散阻挡层、防氧化层、防化学腐蚀层，和/或提供某些电特性，如电流电阻特性。在金属箔(如铜、锡、镍箔)经过处理达到前述品质之后，它们特别适用于各种电子和电气部件。其中特别有意义的是印刷电路板(PCB)以及PCB部件，特别是多层的PCB叠层、固态开关及其他类似产品，它们已经发展起来以满足电子部件小型化的需要以及PCB上有高密度电接点和电路的需要。用电解沉淀从电镀槽中生产这种金属箔的技术和/或在滚轧机中处理金属来生产这种金属箔的技术都已是在本门工艺中众所周知的。生产电子应用金属箔的典型实例是用电解沉淀过程生产铜箔。这种处理过程通常涉及使用带有阳极和阴极的电沉积池(EFC)、通常含有硫酸铜和硫酸的电解槽液、以及在适当电势的电流源。当在阳极和阴极间加上电压时，铜便沉积到阴极表面。制造铜箔的过程从制成电解液开始，通常是将金属铜原材料在硫酸中溶解(或者说溶化)。当铜溶解之后，对溶液要进行高强度的纯化处理，以保证电解沉淀成的金属箔不含有破碎和/或不连续。在溶液中可以加入各种品质控制剂。将溶液泵入EFC，当在阳极和阴极间加电压时便在阴极发生铜的电解沉淀。典型情况是，电解过程使用可转动的圆柱状阴极(滚筒，drums)，它们可以有各种直径和宽度。然后将电解沉积的箔从柱状阴极上取下来。这样生成的金属箔是成卷的，因为阴极在转动，通常阳极的形状是适应于阴极的，以使阳极和阴极之间的间隔保持不变。这是为了使产生的金属箔在整个一卷中有不变的厚度所需要的。使用这种电解沉淀方法制备的铜箔有一面是平滑闪光的(与滚筒接触的一面)，另一面是粗糙或暗淡的(铜沉淀生长前沿)。应用于PCB和其他电子装置的导电箔可能要再进行处理，至少对粗糙面要进行处理，以增强粗糙面和叠层之间的粘结与撕裂强度。典型的箔处理是用粘结材料(bondingmaterial)来处理，以增加表面面积从而增强粘结和提高撕裂强度。也可以将箔加以处理以提供一个热屏蔽层(这可能是黄铜)，从而防止撕裂强度随温度升高而降低。最后，可以用稳定剂来处理箔以防止箔的氧化。这些处理都是众所周知的，对这一点没有必要进一步描述。用不同的金属来处理导电箔的粗糙面所伴生的一个问题是这种处理会造成粘着性变差和对热应力及机械应力的不适当的抵抗力。这种不好的结果可能被测定为低的或不适当的撕裂强度值和/或表现为电解沉淀箔处理(层)与箔的分离，称之为“板迁移(boardtra-nsfer)”或“处理迁移(treatmenttransfer)”。本专利技术提供了一种得到金属箔的处理过程，使其撕裂强度改善并减小处理迁移。本专利技术的一个方面是一个金属箔在一个表面上有三个重叠的电解沉积层，第一层与所述表面相邻，构成树状沉积，主要含有第一种金属;第二层为金属闪光膜(flash)沉积于所述第一层之上;主要含有不同于所述第一种金属的第二种金属;第三层为树状沉积，主要含有与所述第一种金属不同的金属。作为本专利技术的另一方面，本专利技术提供了制造金属箔的处理过程，由此制作的金属箔能改善箔与基片之间的粘结状况。其组成是(A)在所述箔的一个表面上电解沉积一个，主要由第一种金属构成的树状沉积层;(B)在(A)的树状沉积层上电解沉积一个金属闪光膜，其主要成分是与(A)的所述第一种金属不同的第二种金属;(C)在所述(B)金属闪光膜上电解沉积一个树状沉积金属层，其主要成分是与(A)的所述第一种金属不同的另一种金属。本专利技术的另一个方面是由本专利技术的金属箔生产电子装置。所谓电子装置包括由本专利技术制成的叠层金属箔构成的装置，如前面描述的pCB(印刷电路板)，以及固态开关，包括固态的电路断续器(circuitbreaker)。附图说明图1是铜箔截面放大1000倍的显微照片，该铜箔有一个粗糙的上表面和一个光滑的下表面，根据本专利技术的步骤(B)，它带有一个镍闪光膜。图2是铜箔的另一个截面放大1000倍的显微照片，该铜箔有一个粗糙的上表面和一个光滑的下表面，它已根据本专利技术处理过程步骤(B)加上了镍闪光膜;然后浸入酸中洗蚀掉镍膜下面的铜，从而更清楚地显示出镍膜的轮廓线。图3是铜箔截面放大1000倍的显微照片，该铜箔先用镍闪光膜处理;再根据本专利技术进行镍的树状沉积。图4是铜箔的另一个截面放大1000倍的显微照片，该铜箔有一个粗糙的上表面和一个光滑的下表面;先用镍闪光膜处理，再根据本专利技术在粗糙面上进行镍树状沉积，然后对它用酸洗以溶掉镍处理层下面的铜，以显示出镍剖面的轮廓线。图5是贴在白纸上的透明胶带的三个实例的复印件，每个用虚线绘出透明胶带的轮廓线;这里的每个实例胶带先前都曾分别贴在“不灰蒙蒙的(non-dusty)”、“灰蒙蒙的(dusty)和“很灰蒙蒙的(Verydusty)”的电解沉积箔上，如图中每段上方的图例所示。为了说明本专利技术，这里所用的术语“树状的(dendritic)”是指金属表面上的一种具有树样的(tree-like)或结核状(nodular)形态的显微金属结构。在金属箔上得到树状结构在工艺上是人所公知的。对大多数可进行电解沉积的金属而言，得到树状结构的典型做法是进行电解沉积时使用含有低浓度金属离子的电解槽，而电流密度要显著高于通常为得到光滑的电镀抛光产品所使用的电流密度。还可以利用其他因素，如pH值、电解槽温度和电解槽添加剂等，来进一步促进树状沉积的形成。美国专利3，328，275号及Bucci等的文章“铜箔技术”(PCFAB，1986.7.，22-31页)描述了在铜箔上产生树状沉积的典型过程。这两份材料在本文中作为参考将充分引用。作为树状沉积，有一类是高轮廓的(与低轮廓的相比)树状沉积，专利技术者在识别它们时把它们称作“灰蒙蒙的(dusty)”和“很灰蒙蒙的(verydusty)”。可以用一种简单的定性检验来把“灰蒙蒙的”和“很灰蒙蒙的”树状沉积与不灰蒙蒙的沉积区分开来。将称作Scotch牌(3M)透明带的一种胶带牢牢地贴在沉积的粗糙面，再以90度角撕下来，并贴在一张白纸上。如果几乎没有任何金属粒子的痕迹粘到胶带上，则认为该沉积是不灰蒙蒙的，如果在胶带上出现不只一个痕迹，则认为是“灰蒙蒙的”沉积。图5给出三个胶带实例，分别对应于“不灰蒙蒙的”、“灰蒙蒙的”及“很灰蒙蒙的”。这里使用的术语“金属闪光膜(metalflash)”是指一种薄的金属电解沉积敷层，它相对于沉积其上的表面而言具有低轮廓(lowprofile)。与上述树状表面相反，它是非树状的。产生金属闪光膜的通常作法是使用与产生树状沉积所需条件相反的电解沉积条件，就是说，本文档来自技高网...

【技术保护点】
在其表面上有三个重叠电解沉积层（ａ）、（ｂ）和（ｃ）的金属箔，其中，邻近所述表面的第一层（ａ）是主要含有一种金属的树状沉积层，第二层（ｂ）是一金属闪光膜，均匀沉积于所述第一层上面，以不同于所述第一种金属的第二种金属为其主要成分，以及第三层（ｃ）是树状沉积，其主要成分是不同于所述第一种金属的一种金属。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德J萨迪，丹尼斯M扎特，
申请(专利权)人：古尔德有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]