[发明专利]一种电子铜箔表面粗化处理用粗化液及表面粗化处理工艺

说明书

本发明涉及一种电子铜箔表面粗化处理用粗化液，包括铜离子浓度为8‑20 g/L的硫酸铜、质量分数为80‑140 g/L的硫酸和添加剂，添加剂包括以下成分：质量分数为20‑60 mg/L的钨酸钠；质量分数为0.8‑1.2 mg/L的硫酸亚锡；质量分数为0.25‑0.75 mg/L的硫酸钛；质量分数为1‑20 mg/L的非离子型纤维素醚类化合物；质量分数为5‑100 mg/L的含巯基和磺酰基离子型化合物。通过调控纳米铜结晶的大小、形貌和分布状况，进而解决实际使用过程中铜箔表面出现的铜粉掉落、抗剥离强度低等问题，并同时实现减小粗大树枝状结晶、增加头部为近圆球状的类针状结晶比例、得到均匀且合适的粗糙度和增大结合力等效果，实现高频高速条件下在低信号传输损耗和形成精细间距线路方面的要求。

技术领域

本发明属于电子信息材料领域，具体涉及一种电子铜箔表面粗化处理用粗化液及表面粗化处理工艺。

背景技术

随着5G时代的到来，一方面5G基站建设数量将大幅增加，5G手机更新换代的浪潮将直接提高5G高频覆铜板的市场需求，同时高频高速发展的5G通信对印制电路板（PrintedCircuit Board，PCB）基材提出了更高的性能要求，主要表现在低损耗、高频性和高可靠性，而对于专用铜箔，则朝着高性能和超薄方向发展；另一方面，由于电子产品的小型化，高性能化，多功能化和信号传输高速化的迅速发展，推动了PCB必须向高密度互联的产品方向发展，同时进一步提高布线密度，海外许多公司都已开发出不同类型和粗糙度的铜箔，除标准铜箔（HTE）外，还有低轮廓反转铜箔（VLP）和超低轮廓铜箔（HVLP），因此此类铜箔已成为铜箔技术研究的重点和市场需求的热点。

根据趋肤深度和频率的关系，当信号传输频率超过1 GHz后，信号传输仅在表面粗糙度的数量级范围内进行，其中1 GHz的趋肤深度为2 μm，而10 GHz时趋肤深度仅有0.66 μm。根据信号传输理论，表面粗糙度的起伏将导致信号“驻波”和“反射”，影响信号传输，增大信号的损耗，进而影响高频高速条件下PCB的信号完整性。因此，铜箔的表面粗糙度是影响高频信号传输的一个重要因素，需要开发粗糙度更小更平滑的铜箔，在此背景下对电子铜箔的表面粗化处理也提出了更高的要求。

未经处理过的铜箔由于表面光滑、粗糙度低，后续工序中与基板结合力差，且在运输和保存过程中容易被氧化，故而生箔都必须经过一系列的后处理。电子铜箔在生产过程中，一般在生箔上要经过粗化处理、固覆处理和抗氧化处理等主要工序，并且随电子铜箔的种类、应用领域和使用要求的差异，处理工序略有不同。粗化处理一般包括机械粗化法、化学微蚀法、电化学处理法和等离子体处理等。其中的电化学处理法主要是指在酸性条件下进行的阴极粗化，在铜箔表面沉积一层纳米铜结晶，以提高铜箔与基材的结合力，增强抗剥离强度。粗化处理过深，铜结晶过长，容易导致粗糙度过高，铜面掉粉，污染基材；粗化处理过浅，无法达到增加表面粗糙度的要求，结合力差。因此表面粗化处理的好坏直接影响到纳米铜结晶的大小、成分和形态等，进而影响粗糙度的大小。

铜箔粗化效果的好坏主要由电镀工艺及添加剂配方决定，其中通过电镀添加剂调控铜电沉积是改善铜箔表面粗化处理最实用和快捷的方法，但目前绝大多数优秀的电镀添加剂配方都掌握在欧美和日本等国，与外资企业相比，国内公司生产的产品虽然经过几十年的发展，但应用场景单一，性能方面仍存在一定的差异。上世纪国内外工程师为改善铜箔粗化效果，在铜箔表面粗化处理电解液中加入三氧化二砷或五氧化二砷等含砷化合物，生成的纳米铜结晶呈圆球状，结晶细小且分布均匀，可以很好防止铜粉的生成，提高抗剥离强度。然而含砷废气、废水和废渣排入环境，不仅能够对环境造成不可挽回的危害，并且还会通过大气、土壤和食物等进入人体。一旦砷类化合物进入人体，对健康的危害是多方面的，不仅会引发多器官的组织学和功能上的异常改变，严重时甚至导致癌变。因此寻找一类功能上能够代替砷类化合物在铜箔粗化处理方面绿色环保的添加剂，而且同时能够满足现代电子元器件在高频高速信号传输领域日益增长的要求，成为近些年来国内企业和高校研究的热点。