CN116590779A - 一种电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，该工艺先对电解铜箔进行酸洗，得到预处理后的电解铜箔，再制备微细粗化电解液，然后进行微细粗化处理，即先将微细粗化电解液转移到电解槽中，再将预处理后的电解铜箔作为阳极进行电解反应，反应结束后，将电解铜箔清洗、烘干，烘干结束后得到表面生成针状多面体的电解铜箔，其中，电解液是将NaOH、K2S2O8分别加入去离子水中，搅拌得到的澄清溶液。本发明的特点是工艺简单、成本低、对人体无危害且不污染环境，制备得到表面生成针状多面体的电解铜箔，该工艺解决了低粗糙度与高剥离强度之间的矛盾，实现了电解铜箔低粗糙度与高剥离强度之间的协同提升。
Description
技术领域
本发明涉及电解铜箔表面处理技术领域，具体涉及一种电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺。
背景技术
电解铜箔广泛应用于芯片封装、覆铜箔层压板(CCL)、印制电路板(PCB)、汽车的高级驾驶辅助***(ADAS)、互联网数据中心(IDC)等高新技术领域，被称为电子产品信号传输和沟通的“神经网络”，是封装基板、PCB和锂电池集流体等产品的关键基础材料。随着5G通信技术、物联网与互联网技术、云存储与计算等领域的快速发展，电子产品日趋小型化、轻量化、薄型化、智能化和多功能化，对电解铜箔综合性能提出更加严苛的要求。如：对于高性能锂电铜箔电解铜箔，不仅需要铜箔表面无针孔和皱褶，还需要具有较高的抗拉强度和延伸率；对于芯片封装用电解铜箔，为了减少信号损耗需要具有较低的表面粗糙度，同时为了保证信号传输的完整性和可靠性，又需要具有较高的剥离强度，因此，对于芯片封装用电解铜箔需要同时兼顾低轮廓度和高剥离强度。而我国铜箔领域研究起步较晚，尚未突破高性能电解铜箔的生产技术和设备制造研究，生产高性能电解铜箔的工艺技术有待进一步提高，特别是实现电解铜箔低粗糙度、高剥离强度协调提升的微细粗化技术有待突破。
中国专利ZL202111645336.X公开了一种用于铜箔表面的粗化处理溶液及粗化处理工艺，该工艺采用两步电沉积步骤，而且每个电沉积步骤所用的溶液也不同，部分步骤还需要加热，可见该工艺流程较为复杂，最终铜箔表面形成的是微细铜瘤层形貌。
中国专利ZL201910489068.3公开了一种电解铜箔表面的微细粗化处理工艺，将电解铜箔原箔放在稀硫酸中进行清洗，将清洗后的铜箔放置在电解液中进行电解粗化处理，然后通过电沉积的方法在粗化后的铜箔毛面镀上一层铜箔膜加固粗糙层，接着将铜箔放置在电解质溶液中进行弱粗化电解处理对铜箔进行镀锌镍合金处理，并进一步进行防氧化处理和喷涂硅烷偶联剂，最后将铜箔放置在烘干箱内进行烘干。可见该工艺流程复杂，在镀锌镍合金的电解液中的重铬酸钠等具有毒性，危害人体健康，污染环境。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，采用该方法对电解铜箔处理后，可以在电解铜箔表面生成针状多面体，实现电解铜箔表面微细粗化，提高电解铜箔的剥离强度，而且工艺简单、成本低廉、对环境无污染。
为了实现上述目的，本发明公开了一种电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，包括如下步骤：
(1)预处理：将电解铜箔浸入稀硫酸溶液中进行酸洗，得到预处理后的电解铜箔；
(2)制备微细粗化电解液：将一定质量的NaOH、K2S2O8分别加入去离子水中，搅拌得到澄清的溶液，该溶液即为微细粗化电解液；
(3)微细粗化处理：先将步骤(2)得到的微细粗化电解液转移到电解槽中，再将步骤(1)得到的预处理后的电解铜箔作为阳极，工业纯钛片作为阴极，通入恒定电流进行电解反应，反应结束后，将电解铜箔先用去离子水清洗3次，然后在50℃条件下烘干5min，烘干结束后得到表面生成针状多面体的电解铜箔。
进一步的，步骤(1)中电解铜箔的厚度为18μm。
进一步的，步骤(1)中稀硫酸的质量分数为10％，酸洗时间为3～5s，步骤(1)预处理的目的是为了除去电解铜箔表面的氧化物。
进一步的，步骤(2)中所述溶液，即所述电解液中NaOH的浓度为80～120g/L，K2S2O8的浓度为20～40g/L。
进一步的，步骤(3)中进行电解反应时电解温度为25℃，通入恒定电流的电流密度为0.5～2A/dm2，反应时间为6～12s。
本发明的目的还在于提供一种如上述微细粗化处理工艺得到的表面生成针状多面体的电解铜箔以及该电解铜箔在CCL、PCB中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的工艺比较简单，成本较低，对人体无危害且不污染环境。
(2)本发明提供的工艺可以在电解铜箔表面生成针状多面体，不仅可以增大电解铜箔的比表面积，还可以增强电解铜箔与FR-4半固化片之间的结合力和锚定力，提高电解铜箔的剥离强度。此外，这种工艺还可以降低电解铜箔的表面粗糙度，实现低粗糙度与高剥离强度协同提升，保证高频高速信号传输的完整性和可靠性。
附图说明
图1为预处理前的厚度为18μm的电解铜箔的表面SEM图；
图2为实施例2所制备的微细粗化处理后的电解铜箔的表面SEM图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面将结合具体实施例和附图来进一步阐述本发明。以下实施例以本发明的技术为基础实施，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：
(1)预处理：将厚度为18μm的电解铜箔浸入质量分数为10％的稀硫酸溶液中酸洗3～5s，得到预处理后的电解铜箔；
(2)制备微细粗化电解液：将一定质量的NaOH、K2S2O8分别加入去离子水中，搅拌得到澄清的溶液，该溶液中NaOH的浓度为95g/L，K2S2O8的浓度为30g/L，该溶液即为微细粗化电解液；
(3)微细粗化处理：先将步骤(2)得到的微细粗化电解液转移到电解槽中，再将步骤(1)得到的预处理后的电解铜箔作为阳极，工业纯钛片作为阴极，通入恒定电流进行电解反应，电流密度为1.2A/dm2，电解温度25℃，电解反应时间为12s，反应结束后，将电解铜箔先用去离子水清洗3次，然后在50℃条件下烘干5min，烘干结束后得到表面生成针状多面体的电解铜箔。
将最终得到的表面生成针状多面体的电解铜箔与FR-4半固化片压合，采用MK-BL-X 90度剥离强度试验机测试该电解铜箔的剥离强度。
实施例2：
(1)预处理：将厚度为18μm的电解铜箔浸入质量分数为10％的稀硫酸溶液中酸洗3～5s，得到预处理后的电解铜箔；
(2)制备微细粗化电解液：将一定质量的NaOH、K2S2O8分别加入去离子水中，搅拌得到澄清的溶液，该溶液中NaOH的浓度为80g/L，K2S2O8的浓度为20g/L，该溶液即为微细粗化电解液；
(3)微细粗化处理：先将步骤(2)得到的微细粗化电解液转移到电解槽中，再将步骤(1)得到的预处理后的电解铜箔作为阳极，工业纯钛片作为阴极，通入恒定电流进行电解反应，电流密度为1.2A/dm2，电解温度25℃，电解反应时间为6s，反应结束后，将电解铜箔先用去离子水清洗3次，然后在50℃条件下烘干5min，烘干结束后得到表面生成针状多面体的电解铜箔。
将最终得到的表面生成针状多面体的电解铜箔与FR-4半固化片压合，采用MK-BL-X 90度剥离强度试验机测试该电解铜箔的剥离强度。
图1为预处理前的厚度为18μm的电解铜箔的表面SEM图，图2为本实施例所制备的微细粗化处理后的电解铜箔的表面SEM图，从图中可以看出经过微细粗化处理后，电解铜箔表面生成直径为几十到几百纳米的针状多面体。
实施例3：
(1)预处理：将厚度为18μm的电解铜箔浸入质量分数为10％的稀硫酸溶液中酸洗3～5s，得到预处理后的电解铜箔；
(2)制备微细粗化电解液：将一定质量的NaOH、K2S2O8分别加入去离子水中，搅拌得到澄清的溶液，该溶液中NaOH的浓度为110g/L，K2S2O8的浓度为35g/L，该溶液即为微细粗化电解液；
(3)微细粗化处理：先将步骤(2)得到的微细粗化电解液转移到电解槽中，再将步骤(1)得到的预处理后的电解铜箔作为阳极，工业纯钛片作为阴极，通入恒定电流进行电解反应，电流密度为0.5A/dm2，电解温度25℃，电解反应时间为6s，反应结束后，将电解铜箔先用去离子水清洗3次，然后在50℃条件下烘干5min，烘干结束后得到表面生成针状多面体的电解铜箔。
将最终得到的表面生成针状多面体的电解铜箔与FR-4半固化片压合，采用MK-BL-X 90度剥离强度试验机测试该电解铜箔的剥离强度。
对比例1
(1)预处理：将18μm的电解铜箔浸入质量分数为10％的稀硫酸溶液中酸洗3～5s，得到预处理后的电解铜箔；
(2)将步骤(1)得到的预处理后的电解铜箔先用去离子水清洗3次，然后在50℃条件下烘干5min，烘干结束后得到未经微细粗化处理的电解铜箔。
将上述未经微细粗化处理的电解铜箔与FR-4半固化片压合，测试该电解铜箔的剥离强度。
对实施例1～3微细粗化前的电解铜箔(即预处理前的电解铜箔)、对比例1预处理前的电解铜箔以及实施例1～3最终得到的微细粗化处理后表面生成针状多面体的电解铜箔采用JD-520表面粗糙度仪分别进行毛面粗糙度测试。
所得到的毛面粗糙度及剥离强度值如表1所示。
表1微细粗化前后电解铜箔毛面粗糙度及剥离强度值
由表1可知，经过微细粗化处理后，不仅可以降低电解铜箔的毛面粗糙度Rz值，同时微细粗化处理后电解铜箔的剥离强度相比于未经微细粗化处理的电解铜箔可提高约0.3N/mm，提高了约5-6倍。
以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
(1)预处理：将电解铜箔浸入稀硫酸溶液中进行酸洗，得到预处理后的电解铜箔；
(2)制备微细粗化电解液：将一定质量的NaOH、K2S2O8分别加入去离子水中，搅拌得到澄清的溶液，该溶液即为微细粗化电解液；
(3)微细粗化处理：先将步骤(2)得到的微细粗化电解液转移到电解槽中，再将步骤(1)得到的预处理后的电解铜箔作为阳极，工业纯钛片作为阴极，通入恒定电流进行电解反应，反应结束后，将电解铜箔先用去离子水清洗3次，然后在50℃条件下烘干5min，烘干结束后得到表面生成针状多面体的电解铜箔。
2.如权利要求1所述的电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，其特征在于：步骤(1)中电解铜箔的厚度为18μm。
3.如权利要求1所述的电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，其特征在于：步骤(1)中稀硫酸的质量分数为10％，酸洗时间为3～5s。
4.如权利要求1所述的电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，其特征在于：步骤(2)所述电解液中NaOH的浓度为80～120g/L，K2S2O8的浓度为20～40g/L。
5.如权利要求1所述的电解铜箔表面生成针状多面体的微细粗化处理工艺，其特征在于：步骤(3)中进行电解反应时电解温度为25℃，通入恒定电流的电流密度为0.5～2A/dm2，反应时间为6～12s。
6.如权利要求1～5任一项所述微细粗化处理工艺得到的表面生成针状多面体的电解铜箔。
7.如权利要求6所述的表面生成针状多面体的电解铜箔在CCL、PCB中的应用。
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