[发明专利]用于制造印刷电路板的铜箔表面上形成防护层的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种在用于印刷电路板的铜箔表面上形成防护层以防止该铜箔被锈蚀和氧化的方法，以及涉及适用于制造印刷电路板特别是多层印刷电路板的电沉积形成的铜箔。

发明背景

用于各种电子器件的例如印刷电路板的覆铜层叠板的铜箔的制造包含采用公知的电沉积法。这种方法利用大的转筒作为阴极，局部浸入硫酸铜-硫酸电解液中。该转筒阴极邻近并面向一对可以由铅、铅-锑、镀铂钛、铱或钌的氧化物构成的弧形阳极。转筒和各阳极利用粗大的汇流排连接到直流电源上，通常使用高达5000安或更高的电流。当转筒在电解液中旋转时，在筒的表面上形成电沉积铜，当筒表面离开电解液时，电沉积的铜连续地以薄箔的形式由转筒剥离，裁成一定尺寸并围绕一卷绕滚筒卷绕。筒的正面通常由不锈钢、钛或铬构成。

按照这种方法生产的箔在进行处理前通常称为原箔。该原箔呈淡粉红色，具有两个明显不同外观的面；一为“光亮面”，该面是镀覆到转筒表面上，然后十分平滑地剥离，而面向电解液和阳极的另一面，由于其具有绒状外表被称为“毛面”。毛面可描述成一类由3到10微米高的紧密堆积的锥形物，该锥形物高度取决于箔厚、电流密度，溶液组成以及其它各参数。这样形成的箔表面的基本形状适于置入衬底的树脂中，以便有助于粘合在用于制造印刷电路板(PCBs)中的覆铜层叠板上。

虽然箔的毛面具有一定微观的粗糙度，但表面粘合处理通常适用于原箔的毛面，以保证所形成的覆铜层叠板有适当的粘合强度。术语“粘合处理”通常是指改变电沉积形成的箔中的一个表面或两个表面，使其适合于粘合到层叠板的树脂中。

粘合处理操作在称之为“处理机”的装置中进行，在其中成卷的原箔连续地展开并利用传动辊(与印刷机中卷筒纸的操作方式相似)送入处理机，利用各接触辊作为阴极，并以盘旋方式通过一或多个电镀槽，在每一槽中其面向矩形阳极。每一槽具有其自身的合适的电解液以及直流电源。在各槽之间，对该箔的两面进行彻底漂洗。这一操作的目的是在箔的至少一面上通常在毛面上电沉积很多具有复杂形状的微观突点，以保证该箔牢固地固定在制造覆铜层叠板时所用的衬底聚合材料中。

剥离强度(用以将铜箔和起支承作用的绝缘衬底材料撕开所需的力)是最重要的特性参数，这是由于对电路元件的机械支承以及PCBs的载流能力是由铜箔-聚合物的粘合提供的。重要的是将箔密实牢固地粘合到衬底上，此外，这种粘合要能承受在制造PCBs过程中的所有作业步骤，而不降低其起始粘合程度，此外应当在整个PCB的使用寿命中维持恒定。

这种粘合操作在层压装置中进行，并且包含加热和冷却两个操作过程。各层的铜箔平放在“聚酯胶板”(例如浸渍环氧树脂的玻璃纤维织物)。两种材料置于具有加热加压平板的液压机中，在高压下两种材料压在一起。在升温时树脂液化，并以压力使其流到箔表面上的微凹凸不平处。接着进入第二操作过程，当两种材料在维持压力下冷却时，在箔表面上的凹凸不平处的树脂凝固，两种材料牢固地粘合到一起，从而变成十分难以将它们剥离开。箔的毛面的作用是保证高的剥离强度。

成品箔的毛面即衬底箔加上处理，是指衬底箔(在筒式机械中电沉积的)的毛面的微观分布形状与在处理机中该表面上涂覆层粘合处理的组合作用。两者是同等重要的。

仅在几年前，PCBs的总产量的主要部分还以单面式特别是双面式板为代表。传统的铜箔是用于制造这类电路板的理想材料。

如图1所示，铜衬底箔的金相观察断面显示箔的两表面是不相同的。紧贴转筒12形成的表面即箔的光面是相对平滑的，即使用高放大倍率观察时亦如此，而面向电解液14形成的表面即箔的毛面具有微凸凹形状。如在图2中所示，在通过粘合处理之后的毛面包含极为致密的和均匀的球形微突点16的覆盖层，其大大提高可用于粘合到聚合物衬底上的表面积。

在层压之后该箔的光面作为覆铜层叠板的作业面。它作为图案形成和焊接的衬底，以保证各元件之间必要的电连接。在制造多层PCBs(MLBs)时，箔的光面还用作为粘合目的而利用化学方法(棕色氧化或黑色氧化物处理)进行处理的表面。

虽然，在制造刚性的单面或双面PCBs时，铜箔的很多特性都是重要的，但其中最重要的是剥离强度。必须指出，铜覆盖层构成层叠板的外表面，如果剥离强度不良，则薄铜箔的线条可能比较容易与绝缘衬底材料的表面脱开。