TWM543248U

TWM543248U - 表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔以及線路板組件

Info

Publication number: TWM543248U
Application number: TW106202795U
Authority: TW
Inventors: Ming-Kai Deng; ming-ren Zou; Shi-Qing Lin
Original assignee: Nanya Plastics Corp
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2017-06-11
Also published as: CN206790784U

Description

表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔以及線路板組件

本創作涉及一種電解銅箔以及線路板組件，特別是涉及一種表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，以及一種使用表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔的線路板組件。

現有應用於印刷電路基板的銅箔，會通過電鍍在陰極輪上形成原箔，再經過後段處理製程而形成最終的產品。後段處理包括對原箔的粗糙面執行粗化處理，以在原箔的粗糙面形成多個圓球狀銅瘤，從而增加銅箔與電路基板之間的接著強度，也就是增加銅箔的剝離強度。

然而，電子產品近年來趨向高頻高速化，在傳遞高頻訊號時，銅箔表面的形狀對傳輸損耗有很大的影響。表面粗糙度大的銅箔，訊號的傳播距離較長，會導致訊號衰減或延遲。換句話說，銅箔的表面越平滑則訊號在傳遞時的損耗越小。因此，銅箔表面的平整性扮演非常重要的角色。

但是，若嘗試以降低銅箔表面的粗糙度來降低高頻訊號傳輸損耗，又會降低銅箔和電路基板之間的接合強度。因此，如何在保持銅箔表面的平整性的情況下，提高銅箔和電路基板之間的接合強度，是目前業界人員研發的一大課題。

本創作所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔以及線路板組件。

本創作所採用的其中一技術方案是，提供一種表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，其包括一生箔層以及一位於生箔層上的粗化處理層，粗化處理層包括多個橄欖球狀銅瘤，其中，每一個橄欖球狀銅瘤，並具有一最大的長軸直徑以及一最大的短軸直徑，最大的長軸直徑介於1.6μm至2.5μm之間，最大的短軸直徑介於1.1μm至2.0μm之間，且每兩個相鄰的橄欖球狀銅瘤之間形成一漏斗狀容置空間。

本創作所採用的另外一技術方案是，提供一種線路板組件，其包括一基板、至少一位於基板上的線路層以及一連接於基板與線路層之間的黏著層，其中，構成線路層的材料是上述表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，且所述黏著層填入所述漏斗狀容置空間內。

本創作所採用的另外再一技術方案是，提供一種線路板組件，其包括一基板以及至少一位於基板上的線路層，其中，構成線路層的材料是上述表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，且基板的一部份填入漏斗狀容置空間內。

本創作的有益效果在於，相較於現有技術中具有圓球狀銅瘤的電解銅箔，本創作的電解銅箔的表層具有橄欖球狀銅瘤，可以提高電解銅箔的表面積，從而提高電解銅箔與基板之間的剝離強度。其次，相較於現有的圓球狀銅瘤而言，橄欖球狀銅瘤凸出於生箔層的表面的高度並沒有增加太多，因而使本創作實施例的電解銅箔仍具有較低的表面粗糙度，從而使本創作的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔可應用於高頻線路板組件。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制。

1‧‧‧電解銅箔

10、210‧‧‧生箔層

10a‧‧‧光滑面

10b‧‧‧粗糙面

11、211‧‧‧粗化處理層

110、211a‧‧‧橄欖球狀銅瘤

D1‧‧‧最大的長軸直徑

D2‧‧‧最大的短軸直徑

S1‧‧‧漏斗狀容置空間

P1‧‧‧間距

T‧‧‧總厚度

t‧‧‧粗化處理層厚度

2、2’‧‧‧線路板組件

20‧‧‧基板

21‧‧‧線路層

22‧‧‧黏著層

圖1為本創作實施例的電解銅箔的局部剖面示意圖。

圖2為圖1的電解銅箔在區域II的局部放大圖。

圖3為本創作實施例的電解銅箔在掃描式電子顯微鏡(SEM)的照片。

圖4為本創作實施例的電解銅箔的聚焦離子束(FIB)照片。

圖5A顯示本創作實施例的線路板組件的剖面示意圖。

圖5B顯示圖5A的線路板組件在區域VB的局部放大圖。

圖6顯示本創作另一實施例的線路板組件的剖面示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作所公開有關“表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔以及線路板組件”的實施方式。本創作實施例所提供的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔可應用於硬式印刷電路板(printed circuit board,PCB)或軟性印刷電路板(FPC)。

請參照圖1以及圖2。圖1顯示本創作實施例的電解銅箔的局部剖面示意圖，圖2顯示圖1的電解銅箔在區域II的局部放大圖。本創作實施例的電解銅箔1表層具有橄欖球狀結構。詳細而言，本創作實施例的電解銅箔1包括一生箔層10以及位於生箔層10上的粗化處理層11。

須說明的是，生箔層10是通過電鍍製程而形成，且生箔層10具有一光滑面10a及與光滑面10a相對的粗糙面10b。光滑面10a通常是指在電鍍過程中，生箔層10接觸陰極輪(未圖示)的一面，粗糙面10b則是生箔層10和電解液接觸的表面。

在完成生箔層10的製程之後，對生箔層的粗糙面10b或光滑面10a進行表面處理，而在粗糙面10b或光滑面10a上形成粗化處理層11。在一實施例中，電解銅箔1的總厚度T是介於6至400μm之間，視實際應用需求而決定。前述的表面處理包括多次粗化處理及固化處理，以使電解銅箔1的表層具有橄欖球結構。粗化處理與固化處理是指將生箔層10置入含有銅、硫酸、氧化砷及鎢酸根離子的電鍍液中進行電鍍，以使銅原子沉積在生箔層10的粗糙面10b或光滑面10a上，而形成多個銅瘤。銅瘤的形狀可以通過控制電鍍液的組成，如：銅離子的濃度、硫酸濃度、添加劑組成，或者是電流密度的大小來調整。

例如使電鍍液含有較低濃度的銅，可限制瘤狀銅粒子的結晶成長方向。另外，氧化砷的濃度與鎢酸根離子的濃度不超過20ppm。若氧化砷的濃度或鎢酸根離子的濃度過高，可能會形成尺寸偏大的圓球形銅瘤，而較難以形成近似橄欖球狀或橄欖球狀的銅瘤。

在一較佳實施例，電鍍液中的銅濃度介於3至40g/L，硫酸濃度介於100至120g/L，氧化砷的濃度不超過20ppm，鎢酸根離子濃度介於5至20ppm。控制電流密度為40至80A/dm²以及控制粗化處理的時間，可以使銅瘤成長為橄欖球形。進一步而言，由於電鍍液中的銅濃度偏低，因此銅原子僅能選擇沿著偏好的結晶方向堆積。也就是說，在銅濃度偏低的情況下，銅瘤會偏好沿著垂直方向成長，而較不偏好在水平方向成長。因此，銅瘤在水平方向的成長程度有限，從而使銅瘤具有直立於生箔層10的粗糙面10b或光滑面10a的橄欖球狀。

詳細而言，如圖2所示，在本創作實施例中，粗化處理層11包括多個橄欖球狀銅瘤110，且每一個橄欖球狀銅瘤110是沿著與粗糙面10b或光滑面10a不平行的長軸方向延伸。

另外，每一個所述橄欖球狀銅瘤110具有一最大的長軸直徑D1以及一最大的短軸直徑D2。在一實施例中，最大的長軸直徑D1介於1.6μm至2.5μm之間，所述最大的短軸直徑D2介於1.1μm至2.0μm之間。另外，每兩個相鄰的橄欖球狀銅瘤110之間形成一漏斗狀容置空間S1。

須說明的是，現有的電解銅箔的表層是具有多個圓球狀銅瘤，且這些圓球狀銅瘤在任意方向上的尺寸大致相同，且分佈較密集。相較之下，本創作實施例的電解銅箔1的多個橄欖球狀銅瘤110在短軸方向(也就是平行於生箔層10的粗糙面10b或光滑面10a的方向)上的直徑會比在長軸方向上的直徑還小。在一較佳實施例中，橄欖球狀銅瘤110的最大的短軸直徑D2與最大的長軸直徑D1的比值是介於0.3至0.8之間。

本創作實施例中，橄欖球狀銅瘤110的最大的長軸直徑D1並沒有大於現有的圓球狀銅瘤的直徑。因此，本創作實施例中的電解銅箔1的表面粗糙度並沒有因為銅瘤的形狀改變而大幅增加。在一實施例中，粗化處理層11的厚度t大約是介於1.2至4μm之間，而粗化處理層11的表面粗糙度大約是介於1至4μm之間。據此，本創作實施例的電解銅箔1仍可適用於配合高頻基板，來傳遞高頻訊號。

另一方面，在本創作實施例的電解銅箔1中，每兩個相鄰的橄欖球狀銅瘤110之間的間距P1也較寬。換句話說，本創作實施例的橄欖球狀銅瘤110也具有較低的密度。在一實施例中，每兩個相鄰的橄欖球狀銅瘤110之間的間距P1是介於0.5至1.8μm之間，而這些橄欖球狀銅瘤110的分佈密度是每平方微米0.5至1.7顆。

請參考圖3及圖4，分別顯示通過聚焦離子束與電子束顯微系統(Focused ion beam and electron beam system FIB/SEM)對本創作實施例的電解銅箔所拍攝的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片及聚焦離子束(FIB)的照片。圖3顯示本創作實施例的電解銅箔的局部俯視照片，而圖4顯示本創作實施例的電解銅箔的局部橫截面(cross section)照面。

由圖3及圖4的照片可以證明，本創作實施例的電解銅箔在經過表面處理之後，會形成多個橄欖球狀銅瘤，而非圓球狀銅瘤。另外，通過聚焦離子束與電子束顯微系統對本創作實施例的電解銅箔1進行分析，橄欖球狀銅瘤110的結晶顆粒尺寸是介於0.1μm 至3.0μm。

另外，本創作實施例的電解銅箔1在經過粗化及固化處理之後，還可以進行其他後續處理，以調整電解銅箔1的抗熱性或抗腐蝕性，其例如是耐熱及抗化學處理、鉻酸鹽(chromate)處理、矽烷(silane)耦合處理及其組合之一，可由本領域技術人員根據實際需求選擇。

請參照圖5A與圖5B。圖5A顯示本創作實施例的線路板組件的剖面示意圖。圖5B顯示圖5A的線路板組件在區域VB的局部放大圖。本創作實施例的電解銅箔可應用於不同的線路板組件2例如硬性印刷電路板(PCB)、軟性印刷電路板(FPC)及其相似物，但本創作不限於此。

在圖5A的實施例中，線路板組件2包括一基板20、一線路層21以及連接於基板20與線路層21之間的黏著層22。線路層21可以是直接是上述的電解銅箔1，或者是上述的電解銅箔1通過蝕刻所形成的電路。

基板20可以是高頻基板，如：環氧樹脂基板、聚氧二甲苯樹脂基板(PPO)或氟系樹脂基板，或者是由聚醯亞胺、乙烯對苯二甲酸酯、聚碳酸酯、液晶高分子或聚四氟乙烯等材料所構成的基板。

請參照圖5B，和圖2的實施例相似，本創作實施例的線路層21包括粗化處理層211，粗化處理層211具有多個橄欖球狀銅瘤211a。當線路層21和基板20通過黏著層22接合時，是以粗化處理層11面向黏著層22而和基板20接合，且黏著層22會填入橄欖球狀銅瘤211a之間的間隙中，也就是填入漏斗狀容置空間S1內。

請參照圖6，其顯示本創作另一實施例的線路板組件的剖面示意圖。本實施例的線路板組件2’包括基板20及線路層21。和圖5A的實施例相似，線路層21可以是上述的電解銅箔1，或者是上述的電解銅箔1通過蝕刻所形成的電路。

和圖5A的實施例不同的是，在本實施例中，基板20可通過熱壓而直接和線路層21接合，不需額外通過黏著層22與電解銅箔1接合。在本實施例中，基板20可以是由液晶高分子或者玻纖基板(Pre-preg)等材料構成。因此，在進行壓合時，基板20的一部分會填入橄欖球狀銅瘤211a之間的空隙中，也就是填入漏斗狀容置空間S1內。

相較於現有的圓球形銅瘤，在本創作實施例中，橄欖球狀銅瘤211a在水平方向的尺寸較小，且兩相鄰的橄欖球狀銅瘤211a之間的間距較寬，而可使黏著層22或基板20可在壓合過程中，包覆每一個橄欖球狀銅瘤211a的大部分表面。也就是說，黏著層22或基板20和本創作實施例線路層21的橄欖球狀銅瘤211a之間會具有較大的接觸面積，從而可提高線路層21的剝離強度。

經過測試，當本創作實施例的線路層21和基板20接合時，剝離強度可以達到4.0lb/in以上。在一實際測試中，本創作實施例的線路層21和玻璃纖維板(FR4)相互壓合後，剝離強度至少大於7lb/in。

綜上所述，本創作的有益效果在於，電解銅箔1、21的粗化處理層11、211具有多個橄欖球狀銅瘤110、211a，且多個橄欖球狀銅瘤110、211a和基板20或黏著層22之間具有較大的接著面積，從而提高電解銅箔1、21與基板20或黏著層22之間的接著度。

另外，本創作的表層具有橄欖球結構的電解銅箔1的表面粗糙度，並未因剝離強度增加而增加，因此可應用在需要傳遞高頻訊號的線路板組件2。換言之，本創作通過改變電解銅箔1、21的銅瘤110、211a的形狀，可使電解銅箔的表面粗糙度符合高頻傳輸的需求，又可增加電解銅箔的剝離強度。

以上所公開的內容僅為本創作的優選可行實施例，並非因此侷限本創作的申請專利範圍，故凡運用本創作說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的申請專利範圍內。

10‧‧‧生箔層

11‧‧‧粗化處理層

110‧‧‧橄欖球狀銅瘤

D1‧‧‧最大的長軸直徑

D2‧‧‧最大的短軸直徑

S1‧‧‧漏斗狀容置空間

P1‧‧‧間距

t‧‧‧粗化處理層厚度

Claims

一種表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，其包括一生箔層以及一位於所述生箔層上的粗化處理層，所述粗化處理層包括多個橄欖球狀銅瘤，其中，每一個所述橄欖球狀銅瘤具有一最大的長軸直徑以及一最大的短軸直徑，所述最大的長軸直徑介於1.6μm至2.5μm之間，所述最大的短軸直徑介於1.1μm至2.0μm之間，且每兩個相鄰的所述橄欖球狀銅瘤之間形成一漏斗狀容置空間。
如請求項1所述的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，其中，所述最大的短軸直徑與所述最大的長軸直徑的比值是介於0.3至0.8之間。
如請求項1所述的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，其中，多個所述橄欖球狀銅瘤的分佈密度為每平方微米0.5至1.7顆。
如請求項1所述的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，其中，每兩個相鄰的所述橄欖球狀銅瘤之間的間距是介於0.5至1.8μm之間。
如請求項1所述的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，其中，所述電解銅箔的厚度是介於6至400μm之間，所述粗化處理層的厚度是介於1.2至4μm之間，且所述粗化處理層的一表面粗糙度是介於1至4μm之間。
如請求項1所述的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，其中，所述生箔層具有一光滑面以及與所述光滑面相對的一粗糙面，所述粗化處理層位於所述粗糙面或所述光滑面上，且每一個所述橄欖球狀銅瘤沿著一與所述粗糙面或所述光滑面不平行的長軸方向延伸。
一種線路板組件，所述線路板組件包括一基板、至少一位於所述基板上的線路層以及一連接於所述基板與所述線路層之間的黏著層，其中，所述線路層為如請求項1~6的其中之一所述的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，且所述黏著層填入所述漏斗狀容置空間內。
如請求項7所述的線路板組件，其中，所述線路板組件為硬性印刷電路板或是軟性印刷電路板。
如請求項7所述的線路板組件，其中，所述基板為一高頻基板，且所述高頻基板為環氧樹脂基板、聚氧二甲苯樹脂基板或氟系樹脂基板。
一種線路板組件，所述線路板組件包括一基板以及至少一位於所述基板上的線路層，其中，所述線路層為如請求項1~6的其中之一所述的表層具有橄欖球狀結構的電解銅箔，且所述基板的一部份填入所述漏斗狀容置空間內。