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TWI715417B - 用於印刷電路板之具有低傳輸損耗的電解銅箔 - Google Patents

用於印刷電路板之具有低傳輸損耗的電解銅箔 Download PDF

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TWI715417B
TWI715417B TW109101361A TW109101361A TWI715417B TW I715417 B TWI715417 B TW I715417B TW 109101361 A TW109101361 A TW 109101361A TW 109101361 A TW109101361 A TW 109101361A TW I715417 B TWI715417 B TW I715417B
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layer
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treated
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黃建銘
賴耀生
周瑞昌
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長春石油化學股份有限公司
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Abstract

一種表面處理銅箔，其係具有0.05至0.6μm3/μm2範圍內之實體體積(Vm)以及17至52範圍內之黃色指數。該表面處理銅箔係於沉積面上進行處理，且係包括處理層，其係包含粗化粒子層。所述表面處理銅箔可用作具有低傳輸損耗之導電材料，例如用於電路板中。

Description

用於印刷電路板之具有低傳輸損耗的電解銅箔
本發明係關於具有受控之表面特性的電解銅箔。本發明亦關於電路板及其類似物，其係具有低傳輸損耗之電子訊號，且電路板係包括該電解銅箔作為其組件。
對於傳輸大量數據的需求日益增長，需要不斷提高電路板上組件之間的傳輸速度。為達成此等速度，頻率範圍必需從低於1MHz增加至1GHz、10GHz甚或更高。於此等較高範圍內，電流主要係於接近導體表面處流動，此係由於眾所周知之「集膚效應(skin effect)」所導致，亦即高頻電流密度於導體表面處為最高且朝向中心呈指數衰減之趨勢。集膚深度承載大約67%的訊號，係與頻率之平方根成反比。因此，於1MHz之集膚深度為65.2μm，於1GHz之集膚深度為2.1μm，而於10GHz之集膚深度僅為0.7μm。在較高頻率下，導體之表面形貌或粗糙度變得愈發重要。
超低稜線(Very Low Profile，VLP)銅箔係具有非常低之粗糙度。即使在高頻下，這種銅箔提供非常好的訊號傳輸性能。惟，VLP銅 箔與電路板之層壓結構中所用之樹脂層的接著性差。實際上，在具高接著性之表面粗糙度與可提供良好訊號傳輸性能之低粗糙度之間取得平衡並不容易。常見作法係特意地將導體之表面粗糙化，以改善其接著特性。通常，粗糙表面表面粗糙度Rz約為數微米，其可增強接著性並影響GHz範圍內之傳輸。由上述可知，對於銅箔設計而言，其一方面需要較高之粗糙度以確保足夠的接著性，另一方面卻又需要較低之粗糙度以儘可能減少傳輸損耗，此兩種相對矛盾之需求使得銅箔設計深受限制。
因此，對於具有低傳輸損耗及良好接著強度的用於製造電路板之銅箔仍存在需求。
總的來說，本發明係關於一種銅箔，例如可用作電路板中之導體的電解銅箔。銅箔業經製備為具有受控之表面特性，即使在高頻率下也具低傳輸損耗，且對電路板中之樹脂層具有高接著性。
於第一態樣中，本發明係提供一種表面處理銅箔，係包含電解銅箔及處理層。該電解銅箔係包括輥筒面及沉積面。處理層係設置在沉積面上以提供表面處理面，其中，該處理層係包含粗化粒子層。該表面處理面係具有0.05至0.6μm3/μm2範圍內之實體體積(material volume，Vm)以及17至52範圍內之黃色指數(yellowness index，YI)。視需要，該表面處理面係具有0.05至0.5μm3/μm2範圍內之Vm，例如，0.05至0.3μm3/μm2範圍內。視需要，該粗化粒子層係包含銅粗化粒子。
於一些選擇中，該表面處理面係具有0.10至0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積(void volume，Vv)。視需要，該表面處理面係具有0.39至 0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積，或者視需要，該表面處理面係具有0.50至0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積。
於一些選擇中，基於全應變法於0.5%之應變下(extension under load method at 0.5% strain)，該表面處理銅箔具有8.5kg/mm2至26kg/mm2範圍內之降伏強度。視需要，基於全應變法於0.5%之應變下，該表面處理銅箔具有8.5kg/mm2至20kg/mm2範圍內之降伏強度。視需要，基於全應變法於0.5%之應變下該表面處理銅箔係具有8.5kg/mm2至17kg/mm2範圍內之降伏強度。
於一些選擇中，該處理層復包含阻障層、防鏽層及耦合層之至少一者。視需要，該阻障層係由金屬或含有至少一該金屬之合金製成，且該金屬係選自鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、錫(Sn)及釩(V)。視需要，該耦合層係包括矽。
於第二態樣中，本發明係提供一種層壓體，其係包含樹脂層及根據本發明第一態樣之表面處理銅箔。該表面處理銅箔的表面處理面係與接觸該樹脂層，且係具有0.05至0.6μm3/μm2範圍內之實體體積(Vm)、0.10至0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積(Vv)、17至52範圍內之黃色指數(YI)，以及基於全應變法於0.5%之應變下的降伏強度為8.5kg/mm2至26kg/mm2。
於第三態樣中，本發明係提供一種裝置，係包含電路板及複數組件。該電路板係包含根據第一態樣之表面處理銅箔。該複數組件係安裝在該電路板上。該複數組件的至少一個第一組件及第二組件係透過該電路板之表面處理銅箔彼此電性連接。
上述之總結並非試圖代表本發明之每一具體實施例或每一態樣。反之，前述總結僅提供本文中詳述之新穎態樣及特徵之示例。當結 合所附圖式及申請專利範圍時，由下述用以實施本發明的代表性具體實施態樣和模式的詳細說明，上述特徵及優點與本發明的其他特徵及優點將是顯而易見的。
100‧‧‧表面處理銅箔
102‧‧‧電解銅箔
104‧‧‧沉積面
106‧‧‧輥筒面
108‧‧‧處理層
110‧‧‧表面處理面
112‧‧‧粗化粒子層
114‧‧‧阻障層
116‧‧‧防鏽層
118‧‧‧耦合層
210‧‧‧峰
212‧‧‧谷
213、214、313、314‧‧‧陰影區域
410‧‧‧縱向線
412‧‧‧曲線
414‧‧‧應力值
E-F‧‧‧線
Z、A‧‧‧點
由以下例示性實施態樣的說明結合參考附圖將更佳地理解本發明。
第1圖係顯示根據一些具體實施態樣的表面處理銅箔。
第2圖係顯示3D表面圖以及負載面積率圖。
第3A圖係說明實體體積(Vm)，而第3B圖係說明空隙體積(Vv)。
第4圖係說明用於量化降伏強度之全應變法之應力-應變圖。
本發明可接受進行各種修飾及替代形式。藉由圖式中的示例顯示一些代表性具體實施態樣，並將於本文中對其進行詳細描述。惟，應理解的是，本發明並不受其揭露之特定形式所限。反之，本發明涵蓋所有落入本發明之申請專利範圍所定義之精神及範圍內的修飾、等效物及替代物。
本發明係揭示具有低傳輸損耗的表面處理銅箔。表面處理銅箔係具有受控之表面特性，例如實體體積及黃色指數。此表面處理銅箔可用於製造需要低電子訊號傳輸損耗的物品，例如印刷電路板或任何覆蓋絕緣體之薄銅箔。
第1圖係顯示表面處理銅箔100之具體實施態樣的橫截面示意圖，其係包括電解銅箔102及處理層108。電解銅箔102係包括沉積面104及輥筒面106。該處理層108係設置在沉積面104上並提供表面處理面110。
如本文中所用，電解銅箔之「輥筒面」或「光澤面」係與電沉積過程中使用之陰極輥筒接觸之電解銅箔表面，而「沉積面」係該輥筒面之相對面或係形成電解銅箔之之電沉積過程中與電解液接觸之電解銅箔表面。此等術語係關於生產電解銅箔之製造方法，其係包括將轉動之陰極輥筒組件部分地浸沒於含有銅離子之電解液中。因此，於電流之作用下，銅離子被吸引至陰極輥筒並被還原，導致銅金屬鍍覆於陰極輥筒之表面上，並於陰極輥筒之表面上形成電解銅箔。藉由旋轉陰極輥筒，並於所形成之銅箔隨著陰極輥筒一起轉出該電解液時移除該銅箔，從而以連續製程形成並自陰極輥筒移除電解銅箔。舉例而言，該電解銅箔可隨著其形成而被拉離陰極輥筒，並於連續製程中穿行或通過輥。
於電解銅箔102之沉積面104及/或輥筒面106上進一步進行表面處理，以形成處理層。如第1圖所示，沉積面104係覆蓋有處理層108，以提供表面處理面110，其係處理層108之外表面。表面處理可包括一種或多種處理，例如粗糙化處理以提供粗化粒子層112、鈍化處理以提供阻障層114、防鏽處理以提供防鏽層116，以及耦合處理以提供耦合層118。因此，於第1圖中所示之具體實施態樣中，粗化粒子層112、阻障層114、防鏽層116及耦合層118係處理層108之子層。圖中所示之表面處理及處理層108的特定子層係一具體實施態樣，於一些其他具體實施態樣中，可使用除此之外或作為其替代品之其他表面處理及其他子層。因此，處理層108之不同具體實施態樣中可存在一層或超過一層之子層。
藉由控制表面處理面110的表面特性，可達成良好之接著性，同時在高頻率下維持良好的傳輸損耗。舉例而言，表面處理面110可具有以實體體積(Vm)及黃色指數(YI)為特徵之受控的表面特性。此外，藉由控制表面處理銅箔的整體性質，可達到良好之機械性質，例如該表面處理銅箔的翹曲及起皺減少。舉例而言，該表面處理銅箔可具有以降伏強度為特徵的受控之機械性質。
如本文中定義之體積參數係參照第2圖例示說明，該圖係顯示用於獲得體積參數的3D表面及衍生的負載面積圖。第2圖之左側係表示一表面(例如表面處理銅箔的表面處理面)的表面幾何之三維圖示。第2圖之右側顯示藉由ISO標準方法ISO 25178-2：2012以獲得負載面積率曲線導出圖，其跨越位於最高峰210頂部的0%負載率(material ratio，mr)至mr為100%的最低谷212。
實體體積(Vm)係揭示為該表面上存在之峰的體積，並藉由將表面下方及水平切割平面上方所圍住的實體之體積予以積分以計算實體體積，而水平切割平面係設定於介於0%(峰210之頂部)至100%(谷212之底部)之間的特定負載率(mr)所對應的高度。負載率為100%時，實體體積(Vm)最大；而負載率為0%時，實體體積(Vm)為零。例如，負載率為70%的Vm係如第2圖右側圖中之陰影區域213所示。
空隙體積(Vv)之計算是藉由將表面上方及水平切割平面下方所圍住的空隙之體積予以積分，而該水平切割平面係設定於對應介於0%(峰210之頂部)至100%(谷212之底部)之間的特定負載率(mr)所對應的高度。負載率為100%時，空隙體積(Vv)為0；而負載率為0%時，空隙體積(Vv)最大。例如，負載率為70%的空隙體積係如第2圖右側圖中之陰影區域214所示。
第3A圖係顯示實體體積(Vm)，而第3B圖係顯示空隙體積(Vv)。如本文中所用，除非另有說明，本文中列述之實體體積(Vm)值係mr=80%之值。mr=80%之Vm係顯示為第3A圖中之陰影區域313。除非另有說明，本文列述之空隙體積(Vv)值係mr=10%之值。mr=10%之Vv係顯示為第3B圖中之陰影區域314。
除了體積參數之外，表面(例如表面處理面)如何與光相互作用可表徵該表面。舉例而言，對特定波長之吸收及反射可提供表面形貌及組成之特性。此類參數之一係為黃色指數(YI)。黃色指數係表面反射的光之波長的指標，或係表面吸收的光之波長的間接指標。
如本文中所用，「降伏強度」為一種材料性質，定義為材料開始塑性變形之應力。一般而言，降伏強度係藉由測量施加應力下之應變並分析數據(例如，藉由應力-應變圖)以測定。由於應力-應變圖中之曲線的形狀可根據所測試材料之性質而大幅度改變，可依據材料而使用不同的方法以測量並確定應力-應變圖中的降伏強度。
對於一些材料，例如低強度金屬(例如，薄銅箔)，材料係具有非線性的應力-應變關係，使其難以精確測量塑性應變。因此，對於低強度材料，例如電解銅箔，可使用如第4圖所示關於應力應變圖的方法。該方法需要由應變0.5%處繪製縱向線410(線E-F)，其從x軸上的點與曲線412相交，其中，該點的伸長率等於特定伸長量。線E-F交點，亦即點Z處，的應力值係定義為「0.5%全應變的降伏強度」或「0.5%EUL」，在圖中以414表示。於一些具體實施態樣中，降伏強度係0.5%EUL的降伏強度。
於一些具體實施態樣中，表面處理銅箔100於表面處理面110上係具有Vm，其係在介於低值與高值之間的受控範圍內，例如介於約0.05μm3/μm2的低值與約0.6μm3/μm2的高值之間。應明確理解，此等範圍是連 續的且可以這一範圍內的任意值表示。於一些具體實施態樣中，Vm係具有至少0.05、0.10、0.11、0.13、0.18、0.20、0.25、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.40、0.45、0.50、0.55的低值。於一些具體實施態樣中，Vm係具有不超過0.60、0.55、0.50、0.46、0.35、0.34、0.33、0.32、0.3、0.25、0.20、0.19、0.14、0.12、0.11、0.057或0.05的高值。
沒有任何特定機制或理論的背書，較高的Vm可提供較佳的接著性，例如，對樹脂的接著性。控制表面處理面110的Vm在適宜範圍內，可降低傳輸損耗，同時維持該表面處理銅箔與樹脂之良好剝離強度。
於一些具體實施態樣中，表面處理銅箔100於表面處理面110上係具有Vv，其係介於低值與高值之間的受控範圍內，例如介於約0.1μm3/μm2的低值與約0.85μm3/μm2的高值之間。應明確理解，此等範圍是連續的且可以這一範圍內的任意值表示。於一些具體實施態樣中，Vv係具有至少0.10、0.11、0.16、0.17、0.20、0.22、0.25、0.30、0.31、0.35、0.39、0.40、0.41、0.43、0.44、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75或0.80的低值。於一些具體實施態樣中，Vv係具有不超過0.80、0.75、0.70、0.65、0.60、0.55、0.50、0.44、0.43、0.41、0.40、0.39、0.35、0.31、0.30、0.25、0.22、0.20、0.17、0.16、0.11或0.10的高值。
不欲受限於任何特定理論，係建議將Vv視為可容納樹脂基板的體積。因此，較高之Vv可導致與樹脂的較高接著性及剝離強度。反之，如果Vv過高，則由於訊號受阻，高頻率下的傳輸損耗可能增加。
於一些具體實施態樣中，表面處理銅箔100係具有降伏強度，例如，基於0.5%全應變法，係介於低值與高值之間的受控範圍內，例如介於約8.5kg/mm2的低值與約26kg/mm2的高值之間。應明確理解，此等介於低值與高值之間的降伏強度範圍是連續的且可以這一範圍內的任意值表 示。於一些具體實施態樣中，降伏強度係具有至少8.50、8.7、8.9、9.0、10、11、12、13、14、14.3、15、16、16.6、17、17.7、18、18.1、19.0、20、21、22、22.5、23.0、24或25的低值。於一些具體實施態樣中，降伏強度係具有不超過26、25、24、23.0、22.5、22、21、20、19.0、18.1、18、17.7、16.6、16、15、14.3、14、13、12、11、10、9.0、8.9、8.7或8.50的高值。
不欲受限於任何特定理論，係建議如果電解銅箔的降伏強度過高，例如超過26kg/mm2，則該電解銅箔之內部應力過高，而可能出現翹曲。反之，若電解銅箔的降伏強度過低，例如低於8.5kg/mm2，則電解銅箔可能更易於起皺。
於一些具體實施態樣中，表面處理銅箔100於表面處理面110上係具有YI，其係介於低值與高值之間的受控範圍內，例如介於約17的低值與約52的高值之間。應明確理解，該值之範圍是連續的，並且可以選擇介於這一高值及低值之間且包括這一高值及低值的任意YI值。於一些具體實施態樣中，YI係具有至少17、18、19、20、21、25、30、35、40、45、48、49、50或51的低值。於一些具體實施態樣中，YI係具有不超過52、51、50、49、48、45、40、35、30、25、21、20、19或18的高值。
未歸因於特定機制，YI係受該表面處理面110的形貌及組成影響的性質。於一些具體實施態樣中發現，控制由YI表現之性質於本文所述之範圍內，可提供高剝離強度及低傳輸損耗。
於一些具體實施態樣中，粗化粒子層，例如粗化粒子層112，可包括如銅粗化粒子之金屬粗化粒子。舉例而言，可藉由將金屬電鍍於電解銅箔上以形成粗化粒子。於一些具體實施態樣中，銅粗化粒子可由銅或銅合金製成。於一些具體實施態樣中，由於阻障層114、防鏽層116及耦合 層118的任意組合可能比粗化粒子層112薄得多，表面處理面110的表面粗糙度，例如Vm及Vv，係受控於粗化粒子層112。
如本文中所用，「阻障層」係由金屬或含有該金屬之合金製成的層。於一些具體實施態樣中，如阻障層114之阻障層係由選自鋅(Zn)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉬(Mo)、釩(V)、鐵(Fe)、錫(Sn)及其組合的至少一種金屬製成。於一些具體實施態樣中，該阻障層包含鎳。於一些具體實施態樣中，該阻障層包含鋅。於一些具體實施態樣中，該阻障層包含鎳層及鋅層。
如本文中所用，「防鏽層」，例如防鏽層116，係施加至金屬之塗層，其可保護被塗覆之金屬免於如腐蝕造成之劣化。於一些具體實施態樣中，該防鏽層係包含金屬或有機化合物。舉例而言，鉻或鉻合金可用作電解銅箔上之金屬塗層。當該防鏽層由鉻合金製成時，其復包含鋅(Zn)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鉬(Mo)及釩(V)中之任一者或多者。於一些防鏽層由有機物製成的具體實施態樣中，其可包含選自由三唑、噻唑、咪唑或其衍生物所組成群組之至少一者。三唑基係包括但不限於鄰三唑(1,2,3-三唑)、苯并三唑、甲苯基三唑、羧基苯并三唑、氯取代之苯并三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、2-胺基-1,3,4-三唑、4-胺基-1,2,4-三唑、1-胺基-1,3,4-三唑及其異構物或衍生物。噻唑基係包括但不限於噻唑、2-巰基苯并噻唑、二苯并噻唑基二硫化物及其異構物或衍生物。咪唑基係包括但不限於咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑及其異構物或衍生物。
如本文中所用，「耦合層」例如耦合層118，係添加以改善銅箔與樹脂層之間結合力的層，例如，該樹脂層係製造電路板中使用的樹脂層。於一些具體實施態樣中，耦合層係藉由提供包括矽及氧之層的矽烷 處理而提供。矽烷可舉例為但不限於胺基系矽烷、環氧系矽烷及巰基系矽烷。矽烷可選自乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷(3-glycidoxypropyl methyldimethoxysilane)、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺之部分水解物、N-(乙烯基苄基)-2-胺基乙基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷鹽酸鹽、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、三(三甲氧基矽基丙基)異氰脲酸酯、3-脲基丙基三烷氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷及3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷，但不限於此。
於一些具體實施態樣中，提供子層，例如處理層108之子層，使粗化粒子層112覆蓋有阻障層114，該阻障層114覆蓋有防鏽層116，且該防鏽層116覆蓋有耦合層118；惟，根據其他具體實施態樣，堆疊次序或子層之數目不限於此。於第1圖所示之具體實施態樣中，表面處理面110的最終物理表面係因此由耦合層118提供，該耦合層隨後與層壓結構中之樹脂層結合。於一些具體實施態樣中，由於阻障層114、防鏽層116及耦合層118之任意組合可能較粗化粒子層112薄得多，該表面處理面110的表面粗糙度，例如Vm及Vv，係受控於粗化粒子層112。
於一些具體實施態樣中，表面處理銅箔，例如表面處理銅箔100，及樹脂層係組合以形成層壓結構。該結構可包括兩層或更多層的交替銅箔及樹脂層。舉例而言，可藉由堆疊交替的銅箔(其至少一者係表面處理銅箔100)及樹脂層片材，並於加熱堆疊體的同時，使用壓力機將該堆疊體壓縮在一起而形成。於一些具體實施態樣中，該樹脂層係與表面處理銅箔100的表面處理面110接觸。若將超過三個導電層(例如，其至少一者係表面處理銅箔100)與樹脂層交替堆疊，則層壓體係為多層結構，例如可用以製作多層PCB(印刷電路板)之多層結構。
如本文中所用，「樹脂」係一種有機聚合材料，其可於如表面處理銅箔之基材上形成片材或層。樹脂之一些實施例係包括酚醛樹脂、環氧樹脂、聚酯樹脂(例如，聚對苯二甲酸乙二酯)、聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、甲醛樹脂、雙馬來醯亞胺三嗪樹脂、氰酸酯樹脂、含氟聚合物、聚醚碸、纖維質熱塑性樹脂、聚碳酸酯、聚烯烴、聚丙烯、聚硫化物及聚胺酯。該樹脂亦可包括填充材料或增強材料，例如芳族醯胺、碳、玻璃、纖維素及無機材料，此等係全部視需要為顆粒、纖維、短纖(chopped fibers)、梭織物(woven materials)或編織材料(webbing)之形式。於一些具體實施態樣中，係於複合片材中使用一種或多種樹脂及一種或多種填充材料將該樹脂製成片材。於一些具體實施態樣中，係將一個或多層樹脂層彼此堆疊並直接接觸，以提供多層樹脂層，有時亦稱為多層板。如本文中所用，樹脂層可指代多層樹脂層，例如多層板。
於一些具體實施態樣中，該表面處理銅箔100係用於製造電路板(如，印刷電路板或PCB)。舉例而言，使用該銅箔及樹脂層之層壓體形成電路板。可藉由已知加工方法，例如微影製程(lithography)、銅蝕刻及將銅箔/樹脂層壓體鑽孔，以達成進一步之加工，例如導電線或線路、接 觸墊、屏蔽區以及導電通孔的製造。可藉由已知方法將例如電池、電阻器、發光二極體、繼電器、電晶體、電容器、電感器、二極體、開關、微控制器、晶體及振盪器以及積體電路之組件安裝(例如，機械連接及電性連接)到電路板。舉例而言，附接組件之表面安裝方法或通孔方法，以及用於組裝之拾取及放置技術。
於一些具體實施態樣中，表面處理銅箔100可用於製作電路板，包括安裝在該電路板上的複數組件，該電路板係用於裝置中。如本文中所用，裝置係包含用於處理電子訊號的任何元件或組件，例如藉由控制訊號之電壓、電流、頻率或功率。舉例而言且不限於，例如膝上型及桌上型之電腦、載運工具、電話、量測及監控裝置(例如，血糖計、酸鹼度測定計、空氣監控裝置)、數據輸出裝置(例如，監控器、列印機)、輸入裝置(觸摸螢幕、鍵盤、滑鼠)以及如Wi-Fi、紫蜂(Zigbee)及藍牙(Bluetooth)之無線傳輸/接收裝置。
應理解，於本發明之範疇內，上述及下述提及的技術特徵(諸如實施例)可自由且相互組合以形成新的或較佳的技術方案，為簡潔起見省略之。
實施例及比較例
電解銅箔的製備
用於製造電解銅箔之系統係包括金屬陰極輥筒及不溶性金屬陽極。該金屬陰極輥筒可轉動且具有拋光表面。於此系統中，該不溶性金屬陽極放置於該金屬陰極輥筒之大約下半部並環繞該金屬陰極輥筒。使用連續電沉積以製造電解銅箔，藉由令硫酸銅電解質溶液於該金屬陰極輥筒與該不溶性金屬陽極之間流動，於二者之間施加電流以令銅離子被吸引 到該金屬陰極輥筒上並還原，使銅電沉積到該金屬陰極輥筒上而形成電解銅箔，當獲得預定厚度時，將電解銅箔從金屬陰極輥筒上分離。
電解銅箔的製備
將銅線溶解於硫酸水溶液(50wt%)中以製備含有320g/L之硫酸銅(CuSO4．5H2O)及95g/L之硫酸的硫酸銅電解質溶液。加入鹽酸(取自RCI Labscan Ltd)以在該硫酸銅電解質溶液中提供30mg/L之氯離子濃度。亦加入0.5至24.5mg/L之PEI(聚乙烯亞胺，線性，Mn=5000，購自Sigma-Aldrich公司)及2至10mg/L的糖精(1,1-二氧代基-1,2-苯并噻唑-3-酮，購自Sigma-Aldrich公司)。
於製備含銅電解質之後，藉由電沉積以製備電解銅箔。於電沉積過程中，硫酸銅電解質溶液之液體溫度維持為約52℃，且電流密度維持為約48A/dm2。製備具有約18μm厚度之電解銅箔。
表面處理
於粗糙化處理之第一步中，如上述製備電解銅箔之後，使用酸性溶液清潔該電解銅箔。過程中使用裝有含130g/L硫酸銅及50g/L硫酸的電解質之酸洗容器，並將該溶液之溫度維持在約27℃。將電解銅箔導入該酸洗容器中，並將其浸泡在該電解質中30秒以移除表面上的油、脂肪及氧化物。隨後用水沖洗該電解銅箔。
隨後，藉由電鍍該電解銅箔之沉積面的表面以形成粗化粒子層。為鍍覆粗化粒子層，係使用硫酸銅溶液作為鍍覆電解質，其係含有70g/L之硫酸銅及100g/L之硫酸。該硫酸銅溶液之溫度係維持在約25℃，如下表1中所列，以29至54A/dm2之間的電流密度電鍍該電解銅箔10秒。這一粗糙化處理係於該沉積面上提供粗化粒子層。
為了防止粗化粒子層之剝蝕，係藉由電沉積將銅覆蓋物沉積在粗化粒子上。於此覆蓋製程中，係使用硫酸銅及硫酸之濃度分別為320g/L及100g/L的硫酸銅溶液。電解質溶液之溫度係維持在約40℃。如下表1中所列，電沉積步驟中，電流密度係選擇為5至18A/dm2範圍內，持續10秒。
於完成該覆蓋鍍覆製程之後，施加兩層阻障層。首先，將鎳沉積於粗化粒子層之表面上。電解條件如下：濃度為188g/L之硫酸鎳，濃度為32g/L之硼酸，濃度為5g/L之次磷酸，溫度20℃，pH 3.5。電流密度係設定為0.5A/dm2並持續3秒。其次，水洗之後，同時沉積鋅層在鎳層及該電解銅箔之輥筒面上。鋅係由濃度為11g/L之硫酸鋅溶液所提供，電沉積過程中係維持在pH 13及溫度15℃。如下表1中所列，電流密度係設定在0.4至2.5A/dm2範圍內，持續3秒。
於形成阻障層之後，使用水進行洗滌，並且藉由在鍍浴中進行電鍍，以在該鋅層上形成鉻防鏽層。該含有5g/L鉻酸之鍍浴係維持在pH 12.5以及溫度17℃。使用1.0A/dm2之電流密度進行鍍覆3秒以形成鉻層。
最後，形成耦合層在沉積面之鉻層上。將矽烷溶液噴灑於該鉻層上，噴灑時間為3秒。該矽烷溶液係含有0.25wt%的3-胺基丙基三乙氧基矽烷的水溶液。
於矽烷處理之後，將箔在烘箱中以120℃加熱1分鐘，隨後將其捲繞成卷。
銅箔特徵
表1列出如上所述並於特定條件下製成之銅箔。表1中列出12個實施例及8個比較例，以例示性說明該表面處理銅箔的一些實施態樣。對 於表面處理銅箔，良好之特性係認為是：大於約0.40N/mm之剝離強度；加熱後之剝離強度衰減率低於約35.0%；具有大於約-24.0dB/m之值的良好傳輸損耗性能。可見，於實施例1至12中，特定範圍之Vm及YI提供所述的良好特性，而其他，如比較例1至8所示，則無法提供這些所有特性。討論一些特定實施例及比較例以幫助理解實施態樣。此外，具有特定範圍之Vv的銅箔可具有適宜之剝離強度。另，藉由控制降伏強度在特定範圍內，可進一步改善該表面處理銅箔的其它特性，例如低於10mm的翹曲以及不形成起皺。
實施例3係顯示可接受之Vm為0.051μm3/μm2且YI為17，使得該試樣具有-10dB/m之良好傳輸損耗性能、0.40N/mm之良好的剝離強度以及27.5%之良好的剝離強度衰減率。同樣，實施例10係顯示可接受之Vm為0.057μm3/μm2及YI為19，使得該試樣具有-10.5dB/m之良好傳輸損耗性能、0.40N/mm之良好的剝離強度以及22.5%之良好的剝離強度衰減率。惟，比較例2係顯示較低之0.035μm3/μm2之Vm，使得剝離強度變為低至不可接受的0.32N/mm，而未進行傳輸測試。此外，實施例3及實施例10係顯示19kgf/mm2及23.0kg/mm2的降伏強度，且其沒有形成起皺並且具有3mm和7mm的低翹曲；惟，相比之下，比較例2係顯示非常高之34.5kg/mm2的降伏強度，且由於高降伏強度，翹曲變為高至不可接受的15mm。
實施例5係顯示0.598μm3/μm2的高Vm及YI為20。實施例5之剝離強度高達0.53N/mm，而傳輸損耗仍為可接受的-23dB/m。惟，比較例1係具有甚至更高為0.747μm3/μm2之Vm。比較例1之剝離強度非常高之0.61N/mm，而傳輸損耗為不可接受的-32.5dB/m。此外，可以看出，實施例5係顯示無起皺及1mm的低翹曲，可能是由於其具有9.0kg/mm2的適宜降伏強度，但比較例1顯現起皺，可能是由於6.9kg/mm2的低降伏強度。
實施例6及比較例4係具有非常相似的體積參數，故剝離強度良好。惟，實施例6之具有-16.9dB/m之良好的傳輸損耗，而比較例4之傳輸損耗為不可接受之-25.6dB/m。上述現象之原因係由高YI而賦予之不良的表面性質。實施例6的YI高達52時，傳輸損耗仍可接受；而比較例4的YI高達61，使其傳輸損耗不可接受。此外，實施例6及比較例4係具有可接受的降伏強度，故低翹曲及無起皺。
比較例6之YI為10，顯示當YI過低時，剝離強度過低(0.35N/mm)，且加熱後之剝離強度衰減率過高(45.7%)。
其它需要注意之數據為比較例3及比較例7，比較例3係具有0.735μm3/μm2之Vm及17之YI，而比較例7係具有0.650μm3/μm2之Vm及17之YI。這些體積參數高故銅箔之特性差，比較例3和比較例7的傳輸損耗分別為無法接受的-29.4dB/m和-29.3dB/m。比較例3及比較例7亦具有非常高的加熱後之剝離強度衰減率，比較例7為39.3%，而比較例3為46.6%。
比較例5係具有表1中最低的體積參數，其Vm為0.024μm3/μm2。剝離強度為0.31N/mm，亦為表1中最低者，且其加熱後之剝離強度衰減率高達35.5%。比較例8亦具有0.095μm3/μm2之低Vm，但其接近可接受之值。惟，比較例8之YI高達60。剝離強度為0.42N/mm且加熱後之剝離強度衰減率為可接受之11.9%，但傳輸損耗為不可接受之-24.9dB/m。
表1-銅箔的製備條件及特性
Figure 109101361-A0101-12-0018-1
測試方法
體積參數
根據ISO 25178-2：2012並藉由使用雷射顯微鏡之表面紋理分析，以測量銅箔之實體體積(Vm)及空隙體積(Vv)。該雷射顯微鏡係Olympus製造之LEXT OLS5000-SAF，且圖像係於24±3℃之空氣溫度以及63±3%之相對濕度下製成。
用於測量之設定如下：光源的波長為405nm；物鏡為100x(MPLAPON-100xLEXT)；光學變焦為1.0x；面積為129μm×129μm；解析度為1024像素×1024像素；條件為自動移除傾斜(Auto tilt removal)；以及濾波器設定為無濾波。
以0%至80%的負載率計算參數「Vm」。使用10%至100%的負載率計算參數「Vv」。實體體積及空隙體積之單位為μm3/μm2。
黃色指數(YI)
使用Konica Minolta製造的分光光度計CM-2500c測量黃色指數。光源為D65。標準觀察者函數(Standard Observer Function)為2°。使用CIE 1931標準之2°標準觀察函數。
降伏強度(0.5% EUL)
藉由IPC-TM-650 2.4.18之方法以得到降伏強度值。切割每一實施例及比較例的表面處理銅箔，以得到尺寸為100mm x 12.7mm(長度x寬度)的試樣，於室溫(約25℃)下使用島津製作所股份有限公司(製造之AG-I型試驗機，以夾頭距離50mm及十字頭速度為50mm/min的條件下測量該試樣。於施加的力量超過0.075kg後開始記錄測量值。降伏強度 (0.5% EUL)是藉由在類似於前述之應變與應力之間關係的曲線中，在應變為0.5%(
Figure 109101361-A0101-12-0020-8
=0.005)之點處繪製平行於Y軸(應力)之直線而獲得。
剝離強度測試
將表面處理銅箔放置於樹脂基板(Megtron6，來自松下公司)上，並令具有粗化粒子層之處理層與該樹脂基板接觸。之後，將該銅箔與樹脂皆置於真空壓製機內。所使用之層壓條件為：壓力30kg/cm2；溫度190℃；以及壓製時間120分鐘。使用IPC-TM-650測試方法評估剝離強度。
加熱後剝離強度衰減率
如先前在剝離強度測試中所述，將表面處理銅箔與樹脂組合，以形成層壓體。之後將層壓樣品置於180℃烘箱中48小時。於該層壓樣品冷卻後，使用IPC-TM-650測試方法評估剝離強度。
Figure 109101361-A0101-12-0020-2
傳輸損耗
使用帶狀線(strip-line)技術評估傳輸特性。將銅箔附接到樹脂上並進一步作成為帶狀線，以該帶狀線作為源電極。該樹脂(S7439G，取自SyTech Corporation)的厚度為152.4μm，且以IPC-TM 650No.2.5.5.5於10GHz訊號測試下，其具有介電常數(Dielectric Constant，Dk)=3.74及介電損耗(Dielectric Loss，Df)=0.006。該帶狀線係具有100mm之長度、120μm之寬度以及18μm之厚度。
製成該帶狀線之後，使用另外兩片樹脂(S7439G，取自SyTech Corporation)分別覆蓋兩個表面，並於該樹脂上放置另外兩個銅箔 作為接地電極。這一組裝件係不具有覆蓋膜，且係具有約50Ω之特性阻抗。比較該帶狀線及該接地電極傳輸之訊號以提供傳輸損耗。
使用安捷倫科技公司之PNA N5230C網路分析儀進行該帶狀線及接地電極的測量。所使用之頻率範圍係200MHz至15GHz，掃描數為6401點，校正係TRL，且測試方法係Cisco S方法。
起皺測試
施加約30至35kgf的張力至寬度為1000mm之表面處理銅箔上。使用外觀檢查設備進行外觀檢查，以確定是否出現起皺。
翹曲測試
藉由將100mm x 100mm的表面處理銅箔放置於桌上以進行該測試。使用尺測量四個角的高度，而最高值即為翹曲之測量值。
如本文中所用，術語「包含」係關於所要求保護的發明必要的組成物、方法及其各自組分，但該術語可包括未具化之元件而無論其是否為必要。
如本說明書及所附申請專利範圍中所用，除非上下文中明確指出，否則單數形式「一」及「該」係包括複數形式。因此，舉例而言，關於「該方法」之描述係包括一種或多種方法，及/或本文所述類型的步驟及/或在閱讀本發明等之後，對於所屬領域具有通常知識者而言是顯而易見的。同樣，除非上下文明確指出，否則詞語「或」係旨在包括「及」。
除了操作的實施例或另外說明以外，在所有情況下，本文中用以表示成分數量及反應條件的數字應理解為皆以術語「約」修飾。術語「約」可意指所指代之值的±5%(例如，±4%、±3%、±2%、±1%)。
若提供一數值範圍，則介於該範圍之上限與下限之間的每一數字數值且包括該範圍之上限及下限，係視為於本文中揭露。應理解，本文中引述之任何數字範圍係試圖包括該範圍所涵蓋之所有子範圍。例如，「1至10」之範圍係旨在包括界於所引用之最小值1與最大值10之間的全部子範圍且包括該最小值及最大值；換言之，具有等於或大於1之最小值以及等於或小於10之最大值。因為所揭露之數字範圍係連續者，故它們係包括界於該最小值與最大值之間的每一個值。除非明確排除，否則本說明書中具化之各種數字範圍係大約者。
除非本文另外定義，否則本申請案中使用之科技和技術術語應具有與發明所屬領域中具通常知識者所一般理解相同的含義。再者，除非語境中需要排除，否則單數之術語應包括複數，且複數之術語應包括單數。
應理解，本發明並不限於本文所述之特定方法、方案及試劑等，且此等可變。本文所用之術語係僅用於揭示特定實施態樣之目的，且不試圖限制本發明之範疇，該範疇僅為申請專利範圍所界定。
本文中揭露之任何包括ASTM、JIS方法的專利、專利申請案及出版物係藉由引用而明確併入本文以作描述及揭露目的之用，例如，此等出版物中描述之方法可與本發明結合使用。此等出版物僅因為其在本申請案之申請日之前公開而提供。這方面之任何內容皆不應理解為承認本發明人無權憑藉先前之發明或出於任何其它原因而先於此等揭露。所有關於日期之報告或對此等文件內容之陳述係基於申請人可獲得之訊息，而不構成對該等日期或此等文件內容之正確性的承認。
100‧‧‧表面處理銅箔
102‧‧‧電解銅箔
104‧‧‧沉積面
106‧‧‧輥筒面
108‧‧‧處理層
110‧‧‧表面處理面
112‧‧‧粗化粒子層
114‧‧‧阻障層
116‧‧‧防鏽層
118‧‧‧耦合層

Claims (15)

  1. 一種表面處理銅箔，係包含：電解銅箔，係包括輥筒面及沉積面；以及處理層，係設置在該沉積面上，並提供表面處理面；其中，該處理層係包含粗化粒子層；且其中，該表面處理面係具有0.05至0.6μm3/μm2範圍內之實體體積(Vm)以及17至52範圍內之黃色指數(YI)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理銅箔，其中，該表面處理面係具有0.05至0.5μm3/μm2範圍內之實體體積(Vm)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之表面處理銅箔，其中，該表面處理面係具有0.05至0.3μm3/μm2範圍內之實體體積(Vm)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理銅箔，其中，該表面處理面係具有0.10至0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積(Vv)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之表面處理銅箔，其中，該表面處理面係具有0.39至0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積(Vv)。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之表面處理銅箔，其中，該表面處理面係具有0.50至0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積(Vv)。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理銅箔，基於全應變法於0.5%之應變下，該表面處理銅箔係具有8.5kg/mm2至26kg/mm2範圍內之降伏強度。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之表面處理銅箔，基於全應變法於0.5%之應變下，該表面處理銅箔具有8.5kg/mm2至20kg/mm2範圍內 之降伏強度。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之表面處理銅箔，基於全應變法於0.5%之應變下，該表面處理銅箔具有8.5kg/mm2至17kg/mm2範圍內之降伏強度。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理銅箔，其中，該處理層進一步包含阻障層、防鏽層及耦合層之至少一者。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之表面處理銅箔，其中，該阻障層係由金屬或含有該金屬之合金製成，且該金屬係選自鎳、鋅、鉻、鈷、鉬、鐵、錫及釩之至少一者。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之表面處理銅箔，其中，該耦合層係包括矽。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之表面處理銅箔，其中，該粗化粒子層係包括銅粗化粒子。
  14. 一種層壓體，係包含：樹脂層；以及表面處理銅箔，係包含：電解銅箔，其包括輥筒面及沉積面；處理層，其係設置在該沉積面上，以提供與該樹脂層接觸之表面處理面，且其中，該處理層係包含粗化粒子層，其中，該表面處理面係具有0.05至0.6μm3/μm2範圍內之實體體積(Vm)、17至52範圍內之黃色指數(YI)、0.10至0.85μm3/μm2範圍內之空隙體積(Vv)，以及 其中，基於全應變法，該表面處理銅箔於0.5%應變下係具有8.5kg/mm2至26kg/mm2範圍內之降伏強度。
  15. 一種用於處理電子訊號的裝置，係包含：電路板，係包括如申請專利範圍第1項所述之表面處理銅箔，以及複數組件，其係安裝於該電路板上，其中，該複數組件的至少一個第一組件及第二組件係藉由該電路板之表面處理銅箔以相互電性連接。
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