表层具有绒毛状结构的电解铜箔以及线路板组件的制作方法

本实用新型涉及一种电解铜箔以及线路板组件，特别是涉及一种表层具有绒毛状结构的电解铜箔，以及一种使用表层具有绒毛状结构的电解铜箔的线路板组件。

背景技术：

现有应用于印刷电路基板的铜箔，会通过电镀在阴极轮上形成原箔，再经过后段处理制成而形成最终的产品。后段处理包括对原箔的粗糙面执行粗化处理，以在原箔的粗糙面形成多个铜瘤，从而增加铜箔与电路基板之间的接着强度，也就是增加铜箔的剥离强度。

然而，电子产品近年来趋向高频高速化，在传递高频信号时，会产生所谓的趋肤效应(skin effect)。在专利文献1(日本专利特许第5116943号)中，提供一种高频电路用铜箔及其制造方法，说明铜箔表面的形状对传输损耗有很大的影响，粗糙度大的铜箔，其信号的传播距离变长，就会产生信号衰减和延迟的问题。换句话说，铜箔的表面越平滑则信号在导体中传递的损耗越小。因此，铜箔表面的平整性便扮演非常重要的角色。若铜箔表面粗糙度越高，则在传输高频信号时越容易损耗。

但是，若尝试以降低铜箔表面的粗糙度来降低高频信号传输损耗，又会降低铜箔和电路基板压合的剥离强度。因此，如何在提升铜箔的剥离强度时，又能同时保持铜箔表面的平整性是目前业界人员研发的一大课题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种表层具有绒毛状结构的电解铜箔以及线路板组件。

为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的其中一技术方案是，提供一种表层具有绒毛状结构的电解铜箔，其包括一生箔层以及一位于生箔层上的表面处理层，表面处理层包括多个绒毛状铜瘤，其中，每一个绒毛状铜瘤具有一最大的长轴直径以及一最大的短轴直径，最大的长轴直径介于0.5μm至1.5μm之间，最大的短轴直径介于0.1μm至1.0μm之间，且每两个相邻的绒毛状铜瘤之间形成一绒毛状容置空间。

优选地，所述最大的短轴直径与所述最大的长轴直径的比值是介于0.2至0.7之间。

优选地，多个所述绒毛状铜瘤的分布密度为每平方微米2至5颗。

优选地，每两个相邻的所述绒毛状铜瘤之间的间距是介于0.1至0.4μm之间。

优选地，所述电解铜箔的厚度是介于6至400μm之间，所述表面处理层的厚度是介于0.1至4μm之间，且所述表面处理层的一表面粗糙度是介于1至4μm之间。

优选地，所述生箔层具有一光滑面以及与所述光滑面相对的一粗糙面，所述表面处理层位于所述粗糙面或所述光滑面上，且每一个所述绒毛状铜瘤沿着一与所述粗糙面或所述光滑面不平行的长轴方向延伸。

为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的其中一技术方案是，提供一线路板组件，所述线路板组件包括一基材、至少一位于所述基材上的线路层以及一连接于所述基材与所述线路层之间的黏着层，其中，所述线路层为所述表层具有绒毛状结构的电解铜箔，且所述黏着层填入所述绒毛状容置空间内。

优选地，线路板组件为硬性印刷电路板或是软性印刷电路板。

优选地，基板为一高频基板，且所述高频基板为环氧树脂基板、聚氧二甲苯树脂基板或氟系树脂基板。

本实用新型所采用的另一技术方案是，提供一线路板组件，所述线路板组件包括一基材以及至少一位于所述基材上的线路层，其中，所述线路层为所述表层具有绒毛状结构的电解铜箔，且所述基材的一部份填入所述绒毛状容置空间内。

本实用新型的有益效果在于，通过使电解铜箔的表层具有绒毛状铜瘤，可以在不增加电解铜箔的表面粗糙度的情况下，提高电解铜箔与基板之间的剥离强度，从而使本实用新型的表层具有绒毛状结构的电解铜箔可应用于传输高频信号。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所提供的附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制者。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电解铜箔的局部剖面示意图。

图2为图1的电解铜箔在区域II的局部放大图。

图3为本实用新型实施例的电解铜箔在扫描式电子显微镜(SEM)的照片。

图4为本实用新型实施例的电解铜箔的聚焦离子束(FIB)照片。

图5A为本实用新型实施例的线路板组件的剖面示意图。

图5B为图5A的线路板组件在区域VB的局部放大图。

图6为本实用新型另一实施例的线路板组件的剖面示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“表层具有绒毛状结构的电解铜箔以及线路板组件”的实施方式。本实用新型实施例所提供的表层具有绒毛状结构的电解铜箔可应用于硬式印刷电路板(printed circuit board,PCB)或软性印刷电路板(FPC)。

请参照图1以及图2。图1显示本实用新型实施例的电解铜箔的局部剖面示意图，图2显示图1的电解铜箔在区域II的局部放大图。本实用新型实施例的电解铜箔1表层具有绒毛状结构。详细而言，本实用新型实施例的电解铜箔1包括一生箔层10以及位于生箔层10上的表面处理层11。

须说明的是，生箔层10是通过电镀制程而形成，且生箔层10具有一光滑面10a及与光滑面10a相对的粗糙面10b。光滑面10a通常是指在电镀过程中，生箔层10接触阴极轮(未图标)的一面，粗糙面10b则是生箔层10和电解液接触的表面。

在完成生箔层10的制程之后，对生箔层的粗糙面10b或光滑面10a进行表面处理，而在粗糙面10b或光滑面10a上形成表面处理层11。在一实施例中，电解铜箔1的总厚度T是介于6至400μm之间，视实际应用需求而决定。前述的表面处理包括多次粗化处理及固化处理，以使电解铜箔1的表层具有绒毛结构。粗化处理与固化处理是指将生箔层10置入具有铜离子与硫酸根离子的电解液中进行电镀，以使铜原子沉积在生箔层10的粗糙面10b或光滑面10a上，而形成多个铜瘤。铜瘤的形状可以通过控制电解液的组成，如:铜离子的浓度、硫酸浓度或是添加剂组成，或者是电流密度的大小来调整。

例如使电镀液含有较低浓度的铜，可限制瘤状铜粒子的结晶成长方向。另外，氧化砷的浓度与钨酸根离子的浓度不超过20ppm。若氧化砷的浓度或钨酸根离子的浓度过高，可能会形成尺寸偏大的圆球形铜瘤，而较难以形成近似绒毛状或绒毛状的铜瘤。

在一较佳实施例，电镀液中的铜浓度介于3至40g/L，硫酸浓度介于100至120g/L，氧化砷的浓度不超过20ppm，钨酸根离子(WO₄^2-)浓度介于5至20ppm。控制电流密度为15至40A/dm²以及控制粗化处理的时间，以使铜在结晶时，在大致垂直于生箔层10的粗糙面10b或光滑面10a的方向成长，而限制铜在水平方向成长，并控制铜瘤尺寸大小与形状。据此，可以使位于生箔层10的粗糙面10b或光滑面10a的表面处理层11具有多个绒毛状铜瘤110。

详细而言，如图2所示，在本实用新型实施例中，表面处理层11包括多个绒毛状铜瘤110，且每一个绒毛状铜瘤110是沿着与粗糙面10b或光滑面10a不平行的长轴方向延伸。

另外，每一个所述绒毛状铜瘤110具有一最大的长轴直径D1以及一最大的短轴直径D2。在一实施例中，最大的长轴直径D1介于0.5μm至1.5μm之间，所述最大的短轴直径D2介于0.1μm至1.0μm之间。另外，每两个相邻的绒毛状铜瘤110之间形成一绒毛状容置空间S1。

须说明的是，现有的电解铜箔的表层是具有多个球状铜瘤，且这些球状铜瘤在任意方向上的尺寸大致相同，且分布较密集。相较之下，本实用新型实施例的电解铜箔1的多个绒毛状铜瘤110在短轴方向(也就是平行于生箔层10的粗糙面10b或光滑面10a的方向)上的直径会比在长轴方向上的直径还小。在一较佳实施例中，绒毛状铜瘤110的最大的短轴直径D2与最大的长轴直径D1的比值是介于0.2至0.7之间。

本实用新型实施例中，绒毛状铜瘤110的最大的长轴直径D1并没有大于现有的球状铜瘤的直径。因此，本实用新型实施例中的电解铜箔1的表面粗糙度并没有因为铜瘤的形状改变而大幅增加。在一实施例中，表面处理层11的厚度t大约是介于0.1至4μm之间，而表面处理层11的表面粗糙度大约是介于1至4μm之间。据此，本实用新型实施例的电解铜箔1仍可适用于配合高频基板，来传递高频信号。

另一方面，在本实用新型实施例的电解铜箔1中，每两个相邻的绒毛状铜瘤110之间的间距P1也较宽。换句话说，本实用新型实施例的绒毛状铜瘤110也具有较低的密度。在一实施例中，每两个相邻的绒毛状铜瘤110之间的间距P1是介于0.1至0.4μm之间，而这些绒毛状铜瘤110的分布密度是每平方微米2至5颗。

请参考图3及图4，分别显示通过聚焦离子束与电子束显微系统(Focused ion beam and electron beam system FIB/SEM)对本实用新型实施例的电解铜箔所拍摄的扫描式电子显微镜(SEM)照片及聚焦离子束(FIB)的照片。图3显示本实用新型实施例的电解铜箔的局部俯视照片，而图4显示本实用新型实施例的电解铜箔的局部横截面(cross section)照面。

由图3及图4的照片可以证明，本实用新型实施例的电解铜箔在经过表面处理之后，会形成多个绒毛状铜瘤，而非球状铜瘤。另外，通过聚焦离子束与电子束显微系统对本实用新型实施例的电解铜箔1进行分析，电解铜箔的铜结晶颗粒尺寸在长轴方向是介于2.5至6.0μm之间，而在短轴方向的尺寸是介于0.2μm至2.0μm。

另外，本实用新型实施例的电解铜箔1在经过粗化及固化处理之后，还可以进行其他后续处理，以调整电解铜箔1的抗热性或抗腐蚀性，其例如是耐热及抗化学处理、铬酸盐(chromate)处理、硅烷(silane)耦合处理及其组合之一，可由本领域技术人员根据实际需求选择。

请参照图5A与图5B。图5A显示本实用新型实施例的线路板组件的剖面示意图。图5B显示图5A的线路板组件在区域VB的局部放大图。本实用新型实施例的电解铜箔可应用于不同的线路板组件2例如硬性印刷电路板(PCB)、软性印刷电路板(FPC)及其相似物，但本实用新型不限于此。

在图5A的实施例中，线路板组件2包括一基板20、一线路层21以及连接于基板20与线路层21之间的黏着层22。线路层21可以是直接是上述的电解铜箔1，或者是上述的电解铜箔1通过蚀刻所形成的电路。

基板20可以是高频基板，如：环氧树脂基板、聚氧二甲苯树脂基板(PPO)或氟系树脂基板，或者是由聚酰亚胺、乙烯对苯二甲酸酯、聚碳酸酯、液晶高分子或聚四氟乙烯等材料所构成的基板。

请参照图5B，和图2的实施例相似，本实用新型实施例的线路层21包括表面处理层211，表面处理层211具有多个绒毛状铜瘤211a。当线路层21和基板20通过黏着层22接合时，是以表面处理层11面向黏着层22而和基板20接合，且黏着层22会填入绒毛状铜瘤211a之间的间隙中，也就是填入绒毛状容置空间S1内。

请参照图6，其显示本实用新型另一实施例的线路板组件的剖面示意图。本实施例的线路板组件2’包括基板20及线路层21。和图5A的实施例相似，线路层21可以是上述的电解铜箔1，或者是上述的电解铜箔1通过蚀刻所形成的电路。

和图5A的实施例不同的是，在本实施例中，基板20可通过热压而直接和线路层21接合，不需额外通过黏着层22与电解铜箔1接合。在本实施例中，基板20可以是由液晶高分子或者玻纤基板(Pre-preg)等材料构成。因此，在进行压合时，基板20的一部分会填入绒毛状铜瘤211a之间的空隙中，也就是填入绒毛状容置空间S1内。

相较于现有的球形铜瘤，在本实用新型实施例中，绒毛状铜瘤211a在水平方向的尺寸较小，且两相邻的绒毛状铜瘤211a之间的间距较宽，而可使黏着层22或基板20可在压合过程中，包覆每一个绒毛状铜瘤211a的大部分表面。也就是说，黏着层22或基板20和本实用新型实施例线路层21的绒毛状铜瘤211a之间会具有较大的接触面积，从而可提高线路层21的剥离强度。经过测试，当本实用新型实施例的线路层21和玻璃纤维板(FR4)相互压合后，剥离强度至少大于3.5lb/in。

综上所述，本实用新型的有益效果在于，本实用新型的表层具有绒毛结构的电解铜箔1具有较低的表面粗糙度，因此可应用于不同领域的电气组件，特别是可应用于需要传递高频信号的线路板组件2。

另外，由于电解铜箔1、21的表面处理层11、211具有多个绒毛状铜瘤110、211a，且多个绒毛状铜瘤110、211a和基板20或黏着层22之间具有较大的接着面积，从而提高电解铜箔1、21与基板20或黏着层22之间的接着度。换言之，本实用新型通过改变电解铜箔1、21的铜瘤110、211a的形状，可使电解铜箔的表面粗糙度符合高频传输的需求，又可增加电解铜箔的剥离强度。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，非因此局限本实用新型的权利要求的保护范围，故举凡运用本实用新型说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求的保护范围内。