一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法，以为高速高频信号用的印刷线路板提供一种具有较低的轮廓度且同时满足抗剥离性能要求的原料铜箔，更为5G通讯提供一种不含铁磁性金属元素、具有出色的PIM性能的铜箔。方法包括：在含铜电解溶液中，加入分散剂和纳米氧化铝颗粒，使其充分混合，在铜箔表面进行电化学共沉积，形成高比表面积结构的金属复合沉积层。依次在该复合层上电镀铜层、锌层和铬层，然后涂覆硅烷偶联剂，形成完整的处理层。该处理层具有厚度小，比表面积大，粗糙度低，抗剥离强度高的特点。工艺简单，能够满足高频高速信号的无源互调PIM功能，在5G高频高速通讯领域存在可观的应用前景。高速通讯领域存在可观的应用前景。高速通讯领域存在可观的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法


[0001]本专利技术属于铜箔表面处理
，具体涉及一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法。

技术介绍

[0002]高速高频交流信号在印刷线路板的线路上传输时，铜箔内部电流分布不均匀，电流集中在导体外表的薄层，这一现象称为趋肤效应。研究表明：传输的信号频率越高，趋肤效应越明显。由于趋肤效应，高频信号集中在铜箔的外层表面，传输的有效截面积变小，导致铜箔表层的电阻变大，信号传输损失增加。同时由于铜箔表面电阻升高，导致铜箔中传输的高频信号以热能形式散失比例升高。
[0003]故高速高频信号传输聚集于铜箔表层进行，为了降低趋肤效应对信号传输的不利影响，要求铜箔具备较低的表面粗糙度，而且表面处理层的厚度尽可能小。而限制铜箔粗糙度降低的因素主要为是因为：印刷线路板中为了增加铜箔与板材的结合能力，需要对铜箔表面进行粗化增强处理，处理层厚度一般不低于5 μm。但铜箔表面的粗糙度越大时，高频率信号传输损失相应越大。为了减少高频电路的信号传输损失，传统方法一般采用低轮廓度铜箔，但这种处理又会引发另一个问题，当铜箔的粗糙度越低，铜箔与基板的粘结强度(抗剥离强度)就越低。
[0004]也就是说，铜箔表面的粗糙度过大，就无法满足高速高频交流信号在印刷线路板的线路上传输的信号保真，而为了高频率信号传输损失小，降低铜箔表面的粗糙度时，又会引发铜箔与基板的粘结强度变小。这两个问题无法同时解决。
[0005]除了铜箔粗糙度对高速高频交流信号的影响，在对铜箔表面进行粗化增强处理的处理层本身由多种金属和金属氧化物组成，其电阻高于纯铜基体，铜箔表层的电阻变大时，会进一步加剧了信号的损耗。
[0006]尤其是经典的铜箔表面处理过程中会在表面处理层中引入镍、钴等铁磁性金属元素，这些铁磁性成分会在一定程度上对基板的无源互调PIM(passive inter
‑
modulation)性能产生不利的影响。而5G通讯用的射频
‑
微波电路基板(如毫米波车载雷达用基板)所用的铜箔，要求表面处理层不能含有镍、钴、铁等铁磁性元素。
[0007]基于以上传统铜箔表面处理方法不能为高速高频信号用的印刷线路板提供一种具有较低的轮廓度且同时满足抗剥离性能要求的原料铜箔，更是无法为5G通讯提供一种不含铁磁性金属元素、具有出色的PIM性能的铜箔，本领域技术人员研发了一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法，以解决
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为了解决以上问题，本专利技术技术的方案分为以下步骤：
一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法，该方法为以下步骤：步骤A、制备粗化电解液：将溶铜罐中的主电解液经多级过滤，先用纳米氧化铝颗粒的分散剂（1）配置分散液（2），再将纳米氧化铝颗粒分散于分散液（2）中，得到纳米氧化铝颗粒分散液（3），充分混合均匀后加入到主电解液中制得粗化电解液。
[0010]步骤B、粗化处理：将步骤A中所得粗化电解液均匀进液到电解槽中，以待处理的铜箔为阴极，在铜箔的毛面电沉积铜
‑
三氧化铝复合处理层。
[0011]步骤C、固化处理：为防止步骤B在毛面形成的颗粒状结晶脱落，在铜
‑
氧化铝复合处理层表面进一步进行层状镀铜，使铜
‑
氧化铝复合处理层表面上覆盖结构稳定的致密铜层；步骤D、灰化处理：为提升步骤C中铜箔的耐化学性能及耐高温性能，在铜箔毛面和铜箔光面同时镀覆锌层；步骤E、钝化处理：为提升步骤D中铜箔的抗氧化性能，对镀覆锌层的铜箔毛面和铜箔光面同时进行镀覆铬层，提高铜箔的耐候性；步骤F、涂覆处理：为提升步骤E中铜箔与基材的化学结合力，对进行铜
‑
氧化铝复合处理的铜箔毛面涂覆硅烷偶联剂；步骤G、烘干处理；将步骤E中经过多层表面处理的铜箔的残余水分和硅烷偶联剂在烘箱中烘干。
[0012]进一步的，步骤A中的主电解液的主要成分为酸性硫酸铜或焦磷酸铜。
[0013]进一步的，步骤A中纳米氧化铝颗粒的分散剂（1）为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，十二烷基硫酸钠(SDS)，柠檬酸三钠、十六烷基三甲基溴化铵(CBTA)、聚乙二醇中的其中一种或多种的组合。
[0014]进一步的，步骤A中纳米三氧化铝颗粒的分散剂（1）的用量为纳米三氧化铝颗粒重量的1.5
‑
5.5%。
[0015]进一步的，步骤A中分散剂在分散液（2）中的浓度为20
‑
30wt%。
[0016]进一步的，步骤A中制得的纳米氧化铝颗粒分散液（3）中纳米氧化铝的浓度在5
‑
25 wt%之间。
[0017]进一步的，步骤B的电解槽中粗化电解液的温度控制在在25
‑
40℃之间，优选30
‑
35℃。
[0018]进一步的，步骤B中电流密度为1500
‑
2500 A/m2，处理时间为2
‑
6 s。
[0019]进一步的，步骤B中所得铜箔的表面沉积铜
‑
三氧化铝复合处理层中的三氧化铝纳米颗粒为球形均匀分散状态，粒径在20
‑
50 nm之间；该层中三氧化铝的含量为0.5
‑
5 wt%。
[0020]进一步的，步骤B中处理的铜箔厚度为12
‑
105 μm。
[0021]本专利技术的有益效果如下：（1）本专利技术方法在铜箔的毛面电沉积铜
‑
三氧化铝复合处理层，增加了铜箔表面粗
糙度；进一步在粗糙化的毛面加入了固化处理环节，增强铜瘤处理层与基体铜层之间的结合强度；配合铜箔的光面和毛面灰化镀覆锌层处理，进一步提升了铜箔的耐化学性能及耐高温性能；接下来在光面和毛面的钝化铬层镀覆处理，有利于改善铜箔在室温下的耐候性、延长铜箔的保质期；最后在毛面的硅烷偶联剂涂覆处理，旨在提升处理面与树脂基材之间的结合性能，这一结构模型如图1所示。
[0022]经过以上一系列的工艺方法配套使用，大大改善了铜箔的性能，使其能够在兼顾表面粗糙度与抗剥离性能的改善，更加适宜于高速高频信号用的印刷线路板对于铜箔的要求，即具有较低的轮廓度的同时满足抗剥离性能要求。
[0023]（2）本专利技术方法生产的铜箔，性能提升显著，与采用传统的表面处理工艺的铜箔相比，采用同样的电解生箔(表面处理前的半成品)原料，本专利技术方法处理后的铜箔表面能达到粗糙度下降50%，表面处理层厚度减薄30%的同时，抗剥离强度维持不变。
[0024]（3）由于本专利技术方法中全程未使用镍、钴、铁等铁磁性金属元素，所以其PIM性能更优，且工艺更简单，安全性更高。最终产品也能应用于5G通讯的射频
‑
微波电路基板中。大大拓展了产品的市场适用性，经济效益显著。
附图说明<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法，其特征在于：该方法为以下步骤：步骤A、制备粗化电解液：将溶铜罐中的主电解液经多级过滤，先用纳米氧化铝颗粒的分散剂（1）配置分散液（2），再将纳米氧化铝颗粒分散于分散液（2）中，得到纳米氧化铝颗粒分散液（3），充分混合均匀后加入到主电解液中制得粗化电解液；步骤B、粗化处理：将步骤A中所得粗化电解液均匀进液到电解槽中，以待处理的铜箔为阴极，在铜箔的毛面电沉积铜
‑
三氧化铝复合处理层；步骤C、固化处理：为防止步骤B在毛面形成的颗粒状结晶脱落，在铜
‑
氧化铝复合处理层表面进一步进行层状镀铜，使铜
‑
氧化铝复合处理层表面上覆盖结构稳定的致密铜层；步骤D、灰化处理：为提升步骤C中铜箔的耐化学性能及耐高温性能，在铜箔毛面和铜箔光面同时镀覆锌层；步骤E、钝化处理：为提升步骤D中铜箔的抗氧化性能，对镀覆锌层的铜箔毛面和铜箔光面同时进行镀覆铬层，提高铜箔的耐候性；步骤F、涂覆处理：为提升步骤E中铜箔与基材的化学结合力，对进行铜
‑
氧化铝复合处理的铜箔毛面涂覆硅烷偶联剂；步骤G、烘干处理；将步骤E中经过多层表面处理的铜箔的残余水分和硅烷偶联剂在烘箱中烘干。2.如权利要求1所述的一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法，其特征在于：所述步骤A中的主电解液的主要成分为酸性硫酸铜或焦磷酸铜。3.如权利要求1所述的一种高速高频信号传输线路板用铜箔的表面处理方法，其特征在于：所述步骤A中纳米氧化铝颗粒的分散剂（1）为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，十二烷基硫酸钠(SDS)，柠檬酸三钠、十六烷基三甲基溴化铵(CBTA)、聚乙二醇中的其中一种或多种的组合。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：齐朋伟，吕吉庆，王小东，张杰，杨红光，金荣涛，
申请(专利权)人：甘肃德福新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：