[发明专利]具有改良的粘结强度和耐底切性的铜箔的粘结处理

说明书

本发明涉及用于制造印刷电路板的铜箔，特别涉及粘合边粘接到聚合物衬底的电沉积铜箔，其中粘合边具有铜粘合增强处理层、沉积在粘合增强层上的铜-砷层、和沉积在铜-砷层上的含锌层。本发明还涉及用这种箔制成的覆铜薄层压板，和涉及生产这种箔的方法。

一般，使粘合边，通常是“未加工”电沉积铜箔表面粗糙的一边经过四个连续的电沉积步骤来完成粘结处理。第一步包括沉积一种微树枝状的铜层，这在很大的程度上增强了表面粗糙一边的有效的表面面积，因此增强了该箔的粘合能力。接着经电沉积对该铜层包封或镀金，其作用是用机械方法加强树枝状层，因此致使它不受在印刷电路板(PCB)制造时层压阶段中液态树脂的侧面出现剪切力的影响。该处理的包封步骤是非常重要的，因为它消除了该箔“处理迁移”的趋向，并和最后“层压板”、生锈进而减小敷铜叠片介电性质的可能。构成该树枝状沉积物的每单位表面面积的树枝状凸出物的形状、高度、机械强度和数目是有助于使该箔达到足够粘结强度的因素，在完成所有的处理阶段后，该箔被粘接到聚合物物衬底上。第二处理阶段的作用是用机械方法增强易碎的树枝状层，即通过用致密的和结实金属铜薄层覆镀它，其将树枝体晶固定到基箔结构上。这种树枝体封装的复合结构应该具有较高的粘结强度和没有处理迁移的特性。保证正确的处理参数是相对有限的。如果包封或镀金沉积物的数量太低，该箔将产生处理迁移，另一方面，如果镀金层太厚，可能会部分损失剥离强度。在头两个步骤的处理中，该层是由以微小的、球状的微凸起形式的纯铜组成。

一般在铜进行粘结处理时的电沉积之后接着沉积一层非常薄的锌或锌合金，即所谓的阻挡层。它的目的是防止铜-环氧树脂直接接触，这是为什么该锌-合金层(在层压过程中变为α黄铜)被称为阻挡层的原因。如果仅由铜组成的粘结处理层用环氧树脂进行层压，在高层压温度下它势必与树脂的氨基起反应。接着，它在箔-树脂接触面处产生水分，会产生“生白点(measling)”和可能脱层的有害影响。在铜处理时镀覆的阻挡层彻底防止了这些有害影响。上述所有三个阶段的处理，受电沉积方法的影响，改变了该箔表面粗糙面的几何形状和表面形态，也保证了表层区所要求的机械强度。

电沉积处理之后，通常接着进行电化学防锈处理，以改变其表面化学性。通过这些步骤，使粘合表面变为化学稳定。这些操作除去了不牢固的表面膜，其可以极大地减小固体粒子的附着，而且这些操作可以用稳定的厚度可控的薄膜代替表面膜，其使处理的表面具有“耐久性”性质。该薄膜用作后来粘合的里衬(undercoat)。相同的防锈步骤也保护了该箔对面有光泽的一面以防止其空气氧化。

在二十世纪七十年代初期发明了当代的粘结处理技术，而今天较多的箔厂家正使用相同的技术。在中间的年代中已经发生的变化基本上与阻挡层的组成有关，为了适应用于制造印制电路板的新型聚合物电介质衬底的出现引起的技术要求。例如，最近引入印制电路工业中的聚酰亚胺衬底比环氧预浸渍需要更高的层压温度。所以，箔厂家不得不修改整个处理过程的一部分，以便获得该箔阻挡层的组成和性能，其决定了要应用聚酰亚胺。简单地说，与应用环氧的处理相比，聚酰亚胺类处理的阻挡层不得不经得起更高的层压和后烘焙温度。在金属-聚合物接触面处高温可以使金属表面氧化，伴随着粘合力的部分损失。设计完善的阻挡层与在下面的所有铜处理一起具有自保护以防热氧化和结合力的损失。

在粘结处理技术方面的其他变化正继续发生。例如，一些主要的箔厂家建造了它们的具有许多单独电镀槽的新处理器，以便连续涂覆两次树枝状沉积物，和紧接着的包封沉积物。因此，常常选定一个四槽处理器，并配套应用微粗糙处理层，该处理层包括树枝状层，和紧接着的封装层，重复这些多复合层两次。这些实践的目的在于能以更大的速度运转，因为现在建造处理器的初始投资费用是很高的。相反，槽的数目较多，同时处理器以较传统的速度运行，使所谓在较高的玻璃较高温度下“难以粘合到”聚合物衬底上的沉积物允许有更大的沉积处理量，以保证合格的剥落强度。这些衬底常常是包括多官能环氧树脂类、BT树脂、聚酰亚胺等的混合物，通常需要增加的粘结处理量以保证足够的剥落强度。应该记住除粘合增强的显微结构以外，每表面面积铜箔处理量也是一个重要因素。

据估计箔生产商通常在每平方米铜箔上电沉积大约5克树枝状的沉积物，和几乎相同数量的包封沉积物，而大多数阻挡层通常是每平方米大约为1克。在该箔的粗糙面上沉积的处理量取决于由法拉第定律确定的电流密度和电镀时间。不能过分地增加电流密度以适应较高的处理器速度，因为铜箔必须在接触辊和电镀电解质之间传送导电流。