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高频高速PCB用极低轮廓电子铜箔

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本项目属于有色金属加工技术领域,主要研究对象极低轮廓的压延铜箔。针对压延铜箔如何实现更低粗糙,同时保证较好的剥离强度的问题,提出降低工作辊粗糙度、优化轧制工艺和改变表面处理工艺的技术方案,实现在轧制阶段最大限度的降低铜箔表面粗糙度,然后在表面处理机工序进行微量电镀,在保持较低粗糙度的前提下,增加单位面积电镀的山峰数量,以提高铜箔抗剥离强度。

一、主要研究内容:

课题一:不同型号砂轮、研磨速度对工作辊表面粗糙度影响的研究

课题二:通过调整轧机工艺参数来控制铜箔表面粗糙度的方法

课题三:表面处理阶段工艺顺序和电流密度的优化

二、技术工艺路线:

本项目所采用的生产工艺路线为:高氧韧铜坯料→高精箔轧→脱脂清洗→表面处理→分切包装。

本项目中,表面处理工序对铜箔的表面粗糙度和剥离强度影响最为直接,其工艺也相对复杂,处理流程为:开卷-除油-微蚀-粗化-固化-黑化-钝化-偶联剂-烘干-收卷。该工序为多段式连续处理,各环节之间相互分离却又互相影响,所以在该工序需要准确的控制电镀液的各项参数,如温度、浓度、流量等,才能保证产品性能的稳定均一。

三、技术关键点和主要创新点

国内目前生产的电子铜箔,主要分为两种电解铜箔和压延铜箔,电解铜箔粗糙度较高,不能满足高频高速信号的传输要求。压延铜箔具有相对较低的粗糙度,但与现阶段5G信号传输需求的技术要求仍有一定差距,且铜箔粗糙度大小与剥离强度数据是正比关系,粗糙度越低剥离强度越低,所以如何实现低粗糙和高剥离强度是本项目要解决的关键问题,本项目拟研究和解决以下技术问题。

关键问题1:铜箔轧制用工作辊表面粗糙度控制技术

关键问题2:铜箔轧制工艺技术

关键问题3:低粗糙度表面处理技术

主要创新点:

1、降低工作辊表面粗糙度的磨削工艺。

影响工作辊表面粗糙度的因素主要有两点:砂轮粒度和磨削速度。行业常用砂轮粒度一般为320目、600目,800目。在磨削速度一定的情况下,使用不同粒度的砂轮得到的辊面粗糙度有明显的不同:320目,Ra最低可达到0.07μm,600目,Ra最低可达到0.04μm,800Ra最低可达到0.025μm.但在实验阶段可明显看出,使用800目砂轮虽然可达到更低的粗糙度,但磨削时间较长,效率偏低,不能满足正常的生产需求。鉴于此种情况,提出了组合式磨削工艺,前期使用320目砂轮完成75%的磨削量,后期采用800目砂轮完成剩余25%的磨削量,此种方法既得到了较低的辊面粗糙度,又保证了生产效率。

2、减少总轧制道次,提高单道次加工率轧制技术

压延铜箔轧制过程主要分为两个阶段,第一阶段:50微米以上厚度轧制时,主要依靠轧辊对铜箔表面施加压力来降低铜箔厚度,轧辊与铜箔存在表面接触,轧辊粗糙度对铜箔表面粗糙度有着直接影响。

第二阶段:50微米以下厚度轧制时,因铜箔厚度太薄,轧辊已无法达到如此小的间隙要求,铜箔厚度的降低主要依靠轧辊与铜箔间油膜强度来实现,轧辊基本与铜箔表面不发生接触,铜箔表面粗糙度变化的主要影响因素就是轧辊和铜箔间的油膜厚度,而改变油膜厚度的主要工艺参数是轧机的生产速度,根据实验数据发现,单道次加工率越大,轧机生产速度越快,油膜厚度越厚,所轧制铜箔表面粗糙度较低,生产速度降低时,油膜厚度随之变薄,铜箔表面粗糙度有明显上升。根据这一生产规律,我公司提出了总加工率一定的情况下,采用减少道次数量,加大单道次加工率的生产方法已达到降低铜箔表面粗糙度的工艺方案。

3、特殊方法的表面处理技术。

铜箔表面处理工艺一般顺序为:除油-微蚀-粗化-固化-粗化-固化-黑化-钝化-偶联剂-烘干-收卷。该工艺中粗化的目的是在铜箔表面形成粒状结晶,以提高铜箔比表面积,固化的作用是对粗化层进行包围和加固,提供铜箔与基材的结合力,即提高铜箔剥离强度。该工艺的优点在于电镀层均一且牢固,但缺点是镀层厚度较厚,铜箔粗糙度较高,为解决这一问题,我司经研究实验,总结出一种新的工艺思路,对粗化、固化溶液参数进行优化调整后,取消原有工艺的第一道固化工艺,即粗化-粗化-固化,通过该工艺生产的铜箔表面粗糙度有明显的降低,剥离强度略有下降,但仍能达到客户要求。


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