專利名稱：經(jīng)表面加工的電沉積銅箔及其制造方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種表面經(jīng)過加工的電沉積銅箔，其毛面即完成銅電沉積的那個表面經(jīng)過至少兩次機(jī)械拋光來進(jìn)行加工，并且涉及其制造方法和表面加工的電沉積銅箔的用途，例如用作印刷線路板。
近年來，電子設(shè)備(如筆記本尺寸的個人用計(jì)算機(jī))的尺寸和重量正日益減小。因此集成電路(IC)線路圖案也日益精細(xì)化。
就使用在這種電子設(shè)備的底材上形成的布線圖案來說，引線寬度現(xiàn)已細(xì)至十幾微米(μm)。據(jù)此，構(gòu)成布線圖案的金屬箔就需更薄。具體地說，由于用于形成引線寬度約100μm的通常布線圖案的金屬箔的指定厚度約為15-35μm與布線圖案的寬度相對應(yīng)，則用于形成十幾微米(μm)的布線圖案的金屬箔的厚度必須相應(yīng)減小。
例如，鋁箔或銅箔可用作形成上述布線圖案的金屬箔，以采用銅箔特別是電沉積銅箔為宜。
用于形成上述布線圖案的電沉積銅箔是將銅電沉積在轉(zhuǎn)鼓的表面上制成的。對于這樣制備的電沉積銅箔，其銅沉積開始的那個面即與轉(zhuǎn)鼓接觸的表面稱為“光面(shiny side)”，而銅沉積結(jié)束的那個面稱為“毛面”。光面的表面情況基本上與轉(zhuǎn)鼓表面相同。即是說，轉(zhuǎn)鼓表面的10點(diǎn)平均表面粗糙度Rz大約1.2-2.5μm，電沉積銅箔光面的10點(diǎn)平均表面粗糙度是近似相同的。另一方面，毛面的表面粗糙度大于光面，毛面的10點(diǎn)平均表面粗糙度雖視銅的電沉積條件和厚度而異，但一般大約2.5-10μm。在常規(guī)的標(biāo)稱厚度大約35μm的電沉積銅箔中，其毛面的表面粗糙度很少引起問題。然而，對于厚度為十幾微米(μm)的電沉積銅箔，其毛面的表面粗糙度相當(dāng)于電沉積銅箔整個厚度的百分之?dāng)?shù)十，毛面的這種情況對所形成的布線圖案以及線路板本身的電性質(zhì)有很大影響。人們已知，例如機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和電解拋光均可用來對銅箔的表面狀態(tài)進(jìn)行加工。機(jī)械拋光是采用例如拋光輪使銅箔表面光滑的方法。當(dāng)對薄銅箔使用機(jī)械拋光時，銅箔可能因施加在其上面的機(jī)械應(yīng)力而被破壞，因此機(jī)械拋光適合于對較厚的銅箔進(jìn)行表面精整。另一方面，化學(xué)拋光和電解拋光，與機(jī)械拋光不同，不會在銅箔上產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，故即使較薄的銅箔也不致破壞。因此一向認(rèn)為，化學(xué)拋光和電解拋光適合于較薄銅箔的表面加工(精整)。
例如，日本專利申請公開(未審查)平成5-160208提示了一種具有由電沉積銅箔形成的引線圖案的帶式托架，對電沉積得到的整個毛面進(jìn)行了加工(精整)。它揭示了在形成60-80μm線距的引線圖案時，使用的是一種電沉積銅箔，其毛面的1-2μm進(jìn)行了化學(xué)拋光。使用于該裝置的電沉積銅箔在拋光后的厚度為18-30μm，該專利申請指出，使用其整個毛面經(jīng)化學(xué)拋光的銅箔，可以提供具有所需引線強(qiáng)度的可靠性很高的托架帶。
然而，上面專利申請所述的銅箔化學(xué)拋光，雖然能以較大的選擇性浸蝕掉毛面的凸起部位，從而實(shí)現(xiàn)拋光作用，但也引起毛面凹陷部位銅的浸蝕。因此，整個銅箔在這種化學(xué)拋光過程中會減薄。所以適應(yīng)近來精細(xì)線距趨勢而采用的電沉積薄銅箔，例如厚度為35μm(1盎司)或17.5μm(1/2盎司)乃至更薄的電沉積銅箔，在化學(xué)拋光時其整個厚度會變薄到布線圖案或引線的機(jī)械強(qiáng)度很差的地步。此外，在進(jìn)行化學(xué)拋光之前，光面應(yīng)涂覆一層抗蝕劑加以保護(hù)，然后毛面用一種腐蝕銅的溶液(如氯化鐵)處理。處理后，須將抗蝕劑從光面上除去。結(jié)果加工程序非常費(fèi)時。而且這種化學(xué)拋光會產(chǎn)生問題，即難以控制化學(xué)拋光反應(yīng)使得毛面受到均勻處理?；瘜W(xué)拋光的這類問題同樣存在于涉及浸出銅的電解拋光中。
此外，日本專利申請公開(未審查)平成3-296238揭示了一種制造具有由未經(jīng)處理的銅箔形成的布線圖案的TAB帶的方法。所用未經(jīng)處理的銅箔，其平均表面粗糙度據(jù)稱為0.01-1μm。
然而在該專利申請中所述的平均表面粗糙度(Rz)為0.01-1μm的未經(jīng)處理的銅箔是軋制銅箔。這種未經(jīng)處理的軋制銅箔的表面粗糙度太低，無法確保足夠的剝離強(qiáng)度(結(jié)合強(qiáng)度)。因此，就得需要對銅箔預(yù)熱或增加輥筒的直徑，在軋制銅箔的表面上形成一層氧化亞銅覆蓋膜。這又帶來了工藝繁復(fù)的問題。而且使用此類軋制銅箔也難以形成極細(xì)線距，例如不小于30μm和小于60μm線距寬度的布線圖案。
又進(jìn)一步，日本專利申請公開(未審查)平成9-195096揭示了一個涉及印刷線路板用電沉積銅箔的發(fā)明，其電沉積銅箔的特點(diǎn)是其毛面的表面粗糙度(Rz)在結(jié)節(jié)化處理(nodulating treatment)前不大于1.5μm，而在結(jié)節(jié)化處理后為1.5-2.0μm。據(jù)稱能夠制造這種電沉積銅箔的方法涉及將電沉積銅箔的毛面拋光到其在結(jié)節(jié)化處理前的表面粗糙度(Rz)為1.5μm或更小，然后對毛面進(jìn)行結(jié)節(jié)化處理使其表面粗糙度(Rz)為1.5-2μm。
然而，所述拋光過程會在拋光表面上引起條紋。這些條紋是由于拋光比預(yù)定得深的緣故。若用的是常規(guī)的厚電沉積銅箔，有某些條紋不會產(chǎn)生什么問題。但這些條紋部位表明，該處的銅受到過度的拋光，所以若使用的是薄銅箔，條紋部位的機(jī)械強(qiáng)度就極小。這樣就很可能成為出毛病的原因，例如在布線圖案等的這些部位極有可能產(chǎn)生開路現(xiàn)象。此外，在進(jìn)行這種拋光時，在銅箔表面沿拋光旋轉(zhuǎn)方向上的凸起部位作用著應(yīng)力，結(jié)果銅箔表面的這些凸起部位可能沿拋光旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變形。在產(chǎn)生了這些變形凸起部位的經(jīng)拋光銅箔上，難以進(jìn)行均勻的結(jié)節(jié)化處理，不均勻的結(jié)節(jié)化處理會產(chǎn)生問題，以使與絕緣膜的層疊、受侵蝕的均勻性、結(jié)合可靠性等方面的變差。這些問題容易發(fā)生，特別當(dāng)薄電沉積銅箔機(jī)械拋光時。
本發(fā)明的一個目的是提供合適于實(shí)現(xiàn)精細(xì)線距的，其表面經(jīng)過加工的一種電沉積銅箔。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種其表面經(jīng)過加工的電沉積銅箔，加工方法是進(jìn)行機(jī)械拋光，使得毛面的凸起部位被選擇性地拋光除去，而同時最大限度地減少電沉積銅箔因機(jī)械拋光產(chǎn)生的變形等不良影響。本發(fā)明另一些目的是提供表面加工的方法以及表面經(jīng)加工的電沉積銅箔的用途。
按照本發(fā)明制造表面經(jīng)加工的電沉積銅箔的方法包括以下步驟對具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面的電沉積銅箔進(jìn)行第一次機(jī)械拋光，使得毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.5-6μm；對已經(jīng)受第一次機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光，使得毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.0-3.0μm。
本發(fā)明其表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為1.0-3.0μm的經(jīng)加工的毛面，上述經(jīng)加工的毛面，是對電沉積銅箔的平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面進(jìn)行第一次機(jī)械拋光使毛面的平均表面粗糙度成為1.5-6μm，然后對已經(jīng)受第一次機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光使其平均表面粗糙度(Rz)成為1.0-3.0μm這些步驟而獲得的。
本發(fā)明的印刷線路板包括一塊絕緣性底材，其表面上備有由表面經(jīng)過加工的電沉積銅箔形成的一層布線圖案。表面經(jīng)加工的該電沉積銅箔具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為1.0-3.0μm的經(jīng)加工的毛面，此經(jīng)加工的毛面是對電沉積銅箔的平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面進(jìn)行第一次機(jī)械拋光使毛面的平均表面粗糙度Rz成為1.5-6μm，然后對已經(jīng)受機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光使其平均表面粗糙度(Rz)成為1.0-3.0μm這些步驟而獲得的。
本發(fā)明的多層印刷線路板包含許多給定厚度的板的層疊物，這些板在層疊物厚度的方向上能夠相互電連接，每塊板的一個表面上備有由表面經(jīng)過加工的電沉積銅箔形成的布線圖案。該表面經(jīng)加工的電沉積銅箔具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為1.0-3.0μm的經(jīng)加工的毛面，此經(jīng)加工的毛面是對電沉積銅箔的平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面進(jìn)行機(jī)械拋光使毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.5-6μm，然后對已經(jīng)受機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光使其平均表面粗糙度(Rz)成為1.0-3.0μm這些步驟而獲得的。
在本發(fā)明中，表面經(jīng)加工的電沉積銅箔最好應(yīng)這樣加工，使得其經(jīng)過與第一次拋光方向相反的方向的至少第二次機(jī)械拋光的毛面，其表面基本上沒有擱板形狀(shelf shaped)的變形。
在本發(fā)明中，對電沉積銅箔的毛面進(jìn)行至少兩次機(jī)械拋光，由此獲得對其的拋光。由于是對毛面進(jìn)行多次機(jī)械拋光而非一次機(jī)械拋光，在電沉積銅箔上作用的應(yīng)力減小了，即使使用的是薄的電沉積銅箔。因此，不僅電沉積銅箔不會破損，而且基本上也不存在因應(yīng)力引起的凸起部位的變形，因?yàn)閼?yīng)力很小。特別是，當(dāng)電沉積銅箔的毛面采用若干個按互相反向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)拋光輪進(jìn)行拋光時，所得的毛面就很光滑且均勻。在這些多次機(jī)械拋光中，與化學(xué)拋光和電解拋光不同，無需對光面進(jìn)行保護(hù)以免受到拋光。
通過對經(jīng)過上述多次機(jī)械拋光的毛面進(jìn)行一種結(jié)節(jié)化處理(粗糙化處理)，具有基本上相同直徑的細(xì)銅顆?？梢跃鶆螂姵练e在經(jīng)拋光的毛面上。結(jié)果，將所得的其表面經(jīng)加工的電沉積銅箔以其毛面對著一塊絕緣膜的一個表面，然后進(jìn)行熱壓，即可實(shí)現(xiàn)此電沉積銅箔與絕緣膜極其穩(wěn)定的結(jié)合。
此外，由于進(jìn)行的是多次機(jī)械拋光，所以每次機(jī)械拋光拋去的銅箔表面量減少，結(jié)果避免了例如因過度拋光引起的出現(xiàn)表面條紋等現(xiàn)象。


圖1是常規(guī)電沉積銅箔毛面一種形式的剖面示意圖。
圖2是經(jīng)過第一次拋光后毛面狀態(tài)的剖面示意圖。
圖3是經(jīng)過第二次拋光后毛面狀態(tài)的剖面示意圖。
圖4(A)至(C)是拋光時在凸起部位引起的變形的剖面示意圖。
圖5是經(jīng)表面加工的電沉積銅箔經(jīng)過粗糙化處理后狀態(tài)的示意圖。
圖6是本發(fā)明其表面經(jīng)加工的電沉積銅箔與聚酰亞胺膜粘附后狀態(tài)的示意圖。
圖7是18μm厚電沉積銅箔在機(jī)械拋光前其毛面一種形式的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。
圖8是18μm厚電沉積銅箔的毛面在經(jīng)過第一次機(jī)械拋光后一種形式的SEM照片。
圖9是表面經(jīng)加工的18μm厚電沉積銅箔的毛面在經(jīng)過第二次機(jī)械拋光后一種形式的SEM照片。
圖10是表面經(jīng)加工的18μm厚電沉積銅箔的毛面經(jīng)過粗糙化處理后一種形式的SEM照片。
本發(fā)明表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，在下面將結(jié)合附圖進(jìn)行詳述。在所有這些圖中，相同的數(shù)字用來表示相同或?qū)?yīng)的部份，如果可能的話。
在對本發(fā)明敘述中作為一個例子，取一塊在機(jī)械拋光前具有指定平均厚度18μm的電沉積銅箔(稱為18μm厚電沉積銅箔)，其毛面的平均表面粗糙度(Rz0)為2.5-10μm，宜為3-8μm。即使是表面粗糙度小的電沉積銅箔，其毛面的平均表面粗糙度(Rz0)也仍有大約3-7μm。具有這種平均表面粗糙度的銅箔的例子包括VLP銅箔(平均表面粗糙度(Rz)3-5μm)和HTE銅箔(平均表面粗糙度(Rz)4-7μm)。
圖1是一塊測量厚度(gauge thickness)(T0)為18μm，平均表面粗糙度(Rz0)為4.5μm的電沉積銅箔的毛面通常表面狀態(tài)的剖面示意圖。圖2是電沉積銅箔經(jīng)第一次機(jī)械拋光使其具有的平均表面粗糙度(Rz1)為1.5μm，即經(jīng)表面加工后的剖面示意圖。圖3是電沉積銅箔經(jīng)第二次機(jī)械拋光使其具有的平均表面粗糙度(Rz2)為1.0μm即經(jīng)表面加工后的剖面示意圖。
圖7是18μm厚電沉積銅箔的毛面在機(jī)械拋光前的電子顯微鏡照片。
在圖1至圖3中，“M面”指電沉積銅箔的毛面，“S面”表示電沉積銅箔的光面。參見圖1，毛面的平均表面粗糙度一般用毛面的10點(diǎn)平均表面粗糙度(Rz)來表示。如ISO4287所示，10點(diǎn)平均表面粗糙度(Rz)是在毛面上許多個點(diǎn)測出的由凹陷部位的底部至凸起部位頂部的距離中選出的5個最大值和5個最小值的這10點(diǎn)粗糙度的平均值。在毛面上形成的不平度是不均勻的。即使在平均表面粗糙度(Rz0)為4.5μm的電沉積銅箔上，由最深的凹陷部位底部直到最高的凸起部位頂部的距離(C0)可達(dá)到約6μm。
在本發(fā)明中，參見圖2，第一次機(jī)械拋光主要是拋光除去毛面的凸起部位的頂部。第一次機(jī)械拋光可使電沉積銅箔毛面的平均表面粗糙度(Rz1)一般降至1.5-6μm，較好是1.5-3.5μm，最好是1.5-2.5μm。
第一次機(jī)械拋光可用的設(shè)備例如是旋轉(zhuǎn)的拋光輪。
具體地說，在要拋光的電沉積銅箔通過一些導(dǎo)向輥的同時，使進(jìn)行第一次機(jī)械拋光的旋轉(zhuǎn)著的拋光輪頂著其毛面以進(jìn)行預(yù)定拋光。
在第一次拋光時，拋光輪按一個單一的方向旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速一般為100-1500rpm，宜為800-1300rpm，由此進(jìn)行預(yù)定的機(jī)械拋光。若拋光輪的轉(zhuǎn)速小于100rpm，會使要拋光的毛面很難拋光得均勻。另一方面，若轉(zhuǎn)速比1500rpm大很多的話，拋光輪的轉(zhuǎn)動會不穩(wěn)定，使得電沉積銅箔可能破損。
雖然在第一次拋光時拋光輪作用于被拋光的銅箔上的壓力可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，以避免電沉積銅箔的破損并同時避免第一次拋光對毛面的過度拋光，但最好仍使第一次拋光時的壓力盡可能最大，而在隨后的拋光中相繼降低。拋光輪作用的壓力一般藉驅(qū)動拋光輪旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)的負(fù)載電流進(jìn)行控制。在本發(fā)明中，第一次拋光時的拋光輪作用壓力，以驅(qū)動拋光輪馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的電流值計(jì)，是設(shè)定在19-30A范圍內(nèi)(在無負(fù)載時該拋光輪馬達(dá)的電流值約為10A，所以第一次拋光時的實(shí)際壓力以該拋光輪馬達(dá)的電流值計(jì)為9-20A。當(dāng)以拋光輪馬達(dá)電流值計(jì)的壓力超過20A時，電沉積銅箔的破損時常可見。另一方面，若該壓力小于9A，要不是電沉積銅箔的拋光效果很小，就是拋光所需的時間拖得很長。
當(dāng)電沉積銅箔用上述旋轉(zhuǎn)拋光輪進(jìn)行機(jī)械拋光時，被拋光的銅箔移動的速度即線速度一般設(shè)定在3-15米/分的范圍。這個線速度會影響機(jī)械拋光的均勻性。若線速度出了這個范圍，機(jī)械拋光的均勻性很可能變差。
第一次機(jī)械拋光一般采用旋轉(zhuǎn)的拋光輪進(jìn)行。在此機(jī)械拋光過程中，例如使用拋光輪時，雖然所采用的拋光材料的類型沒有什么特別限制，但可以是例如大約400至1200號，最好大約800至1200號的拋光材料，其上粘結(jié)著氧化鋁。
上述的第一次機(jī)械拋光選擇性地將毛面凸起部位的較高頂部拋光除去。例如，進(jìn)行的拋光使得圖1中的C0＝6μm減小為圖2中的C1＝3μm，即第一次拋光使得C1相對于表面拋光前的C0減小了30％至50％。這樣進(jìn)行的第一次拋光用平均表面粗糙度(Rz)衡量，例如就圖1的電沉積銅箔而言，其原來的平均表面粗糙度(Rz0)為4.5μm，則第一次機(jī)械拋光會將該值減小到2.5μm的平均表面粗糙度(Rz1)，如圖2所示。即第一次機(jī)械拋光將平均表面粗糙度(Rz)降低40％至60％。
圖8是厚18μm電沉積銅箔經(jīng)過第一次機(jī)械拋光后的毛面的SEM照片。
將通過第一次機(jī)械拋光有選擇性地拋光除去凸起部位頂部的銅箔，再進(jìn)行第二次機(jī)械拋光。
當(dāng)進(jìn)行上述的許多次機(jī)械拋光時，將第一次和第二次機(jī)械拋光在一條連續(xù)的生產(chǎn)線上進(jìn)行是有益的。所以第二次機(jī)械拋光的線速度一般與第一次機(jī)械拋光相同，通常設(shè)定在3-15米/分。
關(guān)于第二次機(jī)械拋光，參見圖2，電沉積銅箔的大部分凸起部位的頂部被選擇性地拋光除去的毛面被進(jìn)一步拋光。
在圖2上，雖然第一次拋光已將機(jī)械拋光前的距離C0減小約30％至50％成為C1，但電沉積銅箔的毛面上仍有不少凸起的部位在第一次拋光時未與旋轉(zhuǎn)拋光輪接觸。
參見圖3，本發(fā)明的第二次機(jī)械拋光實(shí)現(xiàn)了更深部位包括在第一次拋光中未拋光到的凸起部位的頂部的機(jī)械拋光。
就是說，雖然第一次機(jī)械拋光主要拋光掉凸起部位的頂部，而在第二次機(jī)械拋光中，電沉積銅箔的毛面(其平均表面粗糙度(Rz1)已通過第一次機(jī)械拋光降至一般1.5-6μm，較佳1.5-3.5μm，尤其佳1.5-2.5μm)進(jìn)一步被拋光，參看圖3可見，其平均表面粗糙度(Rz2)一般降至1.0-3.0μm，較佳1.0-1.5μm，尤其佳1.0-1.2μm.
第二次機(jī)械拋光可以采用例如一個旋轉(zhuǎn)的拋光輪來進(jìn)行。
具體地說，在令已進(jìn)行過第一次拋光的電沉積銅箔通過一些導(dǎo)向輥的同時，將進(jìn)行第二次機(jī)械拋光的旋轉(zhuǎn)著的拋光輪頂著其毛面進(jìn)行此次預(yù)定拋光。
在第二次拋光中，拋光輪按一個單一的方向旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速一般為100-2000rpm，宜為800-1500rpm，由此進(jìn)行此次預(yù)定機(jī)械拋光。第二次機(jī)械拋光時拋光輪的轉(zhuǎn)速雖然可以獨(dú)立于第一次機(jī)械拋光操作中拋光輪的轉(zhuǎn)速來設(shè)定，但最好要設(shè)定為大于本發(fā)明第一次機(jī)械拋光時所用的拋光輪轉(zhuǎn)速。當(dāng)該轉(zhuǎn)速小于100rpm時，會使要拋光的毛面很難拋光得均勻。另一方面，若轉(zhuǎn)速比2000rpm大很多的話，拋光輪的轉(zhuǎn)動會不穩(wěn)定，使得電沉積銅箔可能破損。另外，拋光輪旋轉(zhuǎn)的方向最好與第一次機(jī)械拋光時的相反。其理由如下當(dāng)電沉積銅箔的毛面用旋轉(zhuǎn)拋光輪拋光時，參見圖4(A)，凸起部位的頂部110會沿拋光輪旋轉(zhuǎn)方向變形成為圖4(B)所示的形態(tài)111。拋光輪壓力越大，變形111越大。參見圖4(B)，在本發(fā)明第一次拋光時施加的較小壓力條件下，不會產(chǎn)生大的變形，但可能會有輕微變形。當(dāng)具有所產(chǎn)生的變形111的毛面在例如進(jìn)行粗糙化處理(詳見下文)時，會產(chǎn)生一些缺點(diǎn)，即在擱板形狀的變形部位111的上面形成過量的結(jié)節(jié)(nodule)，而希望有的結(jié)節(jié)在其下面則不形成。因此參看圖4(C)，在經(jīng)加工的毛面上，經(jīng)過拋光的凸起部位的上表面最好形成如112所示的高原形狀(plateau)。
為了使經(jīng)過拋光的凸起部位的上表面呈現(xiàn)上述的高原形狀，第二次拋光時采用的拋光輪旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)與第一次拋光相反。
雖然第二次拋光時作用的壓力可以適當(dāng)調(diào)節(jié)，以避免電沉積銅箔的破損，并同時避免毛面的過度拋光，但這種壓力調(diào)節(jié)與第一次拋光時作用的壓力的調(diào)節(jié)無關(guān)，第二次拋光時的壓力，以拋光輪馬達(dá)電流值計(jì)，一般設(shè)定為小于19A，宜在11A至小于19A范圍(在無負(fù)載條件下，該拋光輪馬達(dá)的電流值大約10A，因此以該拋光輪馬達(dá)電流表示的第二次拋光實(shí)際壓力小于9A，宜為1A至小于9A。)當(dāng)以拋光輪馬達(dá)電流計(jì)的壓力超過9A時，電沉積銅箔的破損時常發(fā)生。另一方面，若該壓力小于1A，要不是電沉積銅箔的有效拋光可能達(dá)不到，就是拋光所需的時間拖得很長。
而且，第二次拋光時作用的壓力應(yīng)比第一次拋光時小，這就可以實(shí)現(xiàn)逐漸均勻的表面拋光，不會在電沉積銅箔的被拋光毛面上出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)拋光輪拋光出的條紋等現(xiàn)象。
上述的第二次機(jī)械拋光一般采用上述的旋轉(zhuǎn)拋光輪。在使用拋光輪進(jìn)行此機(jī)械拋光過程中，雖然所用的拋光材料類型沒有什么特別限制，但可以是例如大約1000至3000號，最好大約1200至3000號的拋光材料，其上粘結(jié)著氧化鋁。也就是說，所用拋光輪的磨粒比第一次機(jī)械拋光所用的細(xì)，這就可以拋光出逐漸光滑的表面。
上述的第二次機(jī)械拋光選擇性地將毛面凸起部位的較高頂部拋光除去。例如，進(jìn)行的拋光使得圖2中的C1＝3μm減小為圖3中的C2＝2μm。即第二次拋光使得C2相對于表面拋光前的C0減小了50％至80％。由于第一次機(jī)械拋光使得C1相對C0已減小了30％至50％，所以第二次機(jī)械拋光使得C2相對于C1減小30％至60％。這樣進(jìn)行的第二次拋光用平均表面粗糙度衡量，例如就圖1的電沉積銅箔而言，其原來的平均表面粗糙度(Rz0)為4.5μm，第一次機(jī)械拋光將其減小到2.5μm的平均表面粗糙度(Rz1)，如圖2所示。則第一次機(jī)械拋光將平均表面粗糙度(Rz)減小40％至60％。第二次機(jī)械拋光將其降至1.0μm的平均表面粗糙度(Rz)，如圖3所示。因此第二次機(jī)械拋光使平均表面粗糙度(Rz2)相對于第一次機(jī)械拋光后的平均表面粗糙度(Rz1)減小50％至70％。
圖9是18μm厚電沉積銅箔(其表面經(jīng)加工的電沉積銅箔)的經(jīng)過第二次機(jī)械拋光后的毛面的SEM照片。
在本發(fā)明中，還可以在類似第二次機(jī)械拋光的條件下進(jìn)行第三次和以后各次的機(jī)械拋光。當(dāng)進(jìn)行多次機(jī)械拋光時，拋光條件應(yīng)逐次減弱。
將達(dá)到相同拋光程度的多次機(jī)械拋光與一次機(jī)械拋光進(jìn)行比較，前者產(chǎn)生的拋光表面更加光滑。具體地說，由一次機(jī)械拋光要達(dá)到同樣的拋光程度，需要對電沉積銅箔施加較為劇烈的拋光條件，例如較大的拋光壓力以及在大壓力下較長的拋光接觸時間。因此，當(dāng)電沉積銅箔必須進(jìn)行一次機(jī)械拋光時，拋光過程中作用于電沉積銅箔的應(yīng)力會過大導(dǎo)致其破裂，在其上面沿拋光輪旋轉(zhuǎn)方向還會出現(xiàn)拋光條紋。然而，若采用本發(fā)明的多次機(jī)械拋光，不僅可以避免電沉積銅箔的破裂，也會抑制拋光條紋的出現(xiàn)。
假設(shè)在機(jī)械拋光前電沉積銅箔的平均厚度為100％，其毛面按照本發(fā)明經(jīng)過多次機(jī)械拋光后，電沉積銅箔的平均厚度一般為90-98％，在較佳情況下為95-97％。這些數(shù)值表明，這些多次拋光只進(jìn)行到電沉積銅箔毛面上的大多數(shù)凸起部位的上表面修整到平坦高原形狀的程度。因此，即使使用很薄的電沉積銅箔(例如，平均厚度為9-15μm)，由于對毛面進(jìn)行的是多次機(jī)械拋光，不會發(fā)生因拋光引起的電沉積銅箔強(qiáng)度等性能顯著減小等現(xiàn)象。
在本發(fā)明中，電沉積銅箔的毛面經(jīng)過多次機(jī)械拋光的加工后，此經(jīng)加工的毛面最好要進(jìn)行粗糙化處理，如圖5所示。
這種處理是在上述經(jīng)加工的毛面上附著上許多細(xì)小銅粒。在此處理中，采用不同條件組合情況下的電鍍技術(shù)，在經(jīng)加工的毛面上形成許多細(xì)小銅粒。
為了加強(qiáng)銅箔與絕緣底材的附著，銅箔經(jīng)機(jī)械拋光后應(yīng)具有1.5-4.0μm，較好1.5-3.5μm，更好是1.5-2.5μm的平均表面粗糙度(Rz)。多次機(jī)械拋光操作就可以對毛面進(jìn)行均勻的拋光，所得均勻拋光的表面利于細(xì)小銅粒的均勻沉積。
在粗糙化處理中，小結(jié)銅粒的電沉積優(yōu)先發(fā)生在電沉積銅箔毛面不平凸起部位的頂部，所以若毛面凸起部位的這些頂部用上述至少兩次機(jī)械拋光工藝拋平，則細(xì)小銅粒就可以高密度均勻地電沉積在凸起部位的這些平坦的高原上表面上。
這種處理依次包括燃燒電鍍、密封電鍍和須晶電鍍，這一電鍍操作序列例如可在以下條件下進(jìn)行。
(1)燃燒電鍍將一個不溶電極安裝在電沉積銅箔經(jīng)過拋光加工的那一面的對面，在下列條件下進(jìn)行電鍍銅濃度3-30g/l硫酸根濃度50-500g/l溶液溫度20-30℃電流密度20-40A/dm2時間5-15秒通過這些條件下的電鍍，在經(jīng)表面加工的電沉積銅箔的處理面(毛面)上，形成了一層稱為“燃燒鍍層”的粒狀銅的電沉積物。
(2)密封電鍍繼而，將經(jīng)過上述燃燒電鍍的表面在下列條件下進(jìn)行密封電鍍銅濃度40-80g/l硫酸根濃度50-150g/l溶液溫度45-55℃電流密度20-40A/dm2時間3-15秒通過在這些條件下進(jìn)行的電鍍，在上述粒狀銅電沉積物層上覆蓋了稱為“密封鍍層”的銅薄膜。
(3)須晶電鍍?nèi)缓螅瑢⒔?jīng)過上述密封電鍍的表面在下列條件下進(jìn)行須晶電鍍銅濃度5-30g/l硫酸根濃度30-60g/l溶液溫度20-30℃
電流密度10-40A/dm2時間5-15秒通過在這些條件下進(jìn)行的電鍍，在經(jīng)過上述密封電鍍形成的銅覆蓋膜的上面，形成了稱為“須晶鍍層”的須晶狀銅沉積物。
上面只是粗糙化處理的一個例子，所需的結(jié)節(jié)化可以用其它常用的粗糙化處理?xiàng)l件來進(jìn)行。
圖10是其表面經(jīng)加工和處理的電沉積銅箔的SEM照片，其毛面經(jīng)過兩次機(jī)械拋光和粗糙化處理。
電沉積銅箔的經(jīng)加工和粗糙化處理的毛面，最好在粗糙化處理以后還進(jìn)行鈍化處理。這個鈍化作用在已粗糙化處理的表面上附著上一種比銅在電化學(xué)上更賤的金屬，如鋅、鎳、錫或鉻。例如，在經(jīng)處理的表面上形成一薄層對銅腐蝕具有保護(hù)性質(zhì)的金屬電鍍層。
具體地說，例如，鋅基和/或鉻酸鹽基的鈍化可以用一系列操作來實(shí)現(xiàn)，這一系列操作包括對表面經(jīng)至少兩次機(jī)械拋光加工過的電沉積銅箔進(jìn)行處理，使經(jīng)處理的電沉積銅箔通過一個鍍鋅浴，再進(jìn)行鉻酸鹽化處理。
鋅處理的可用條件例如如下。鋅處理可包括在例如鋅濃度5g/l和硫酸根濃度50g/l的25℃電解質(zhì)溶液中以5A/dm2的電流密度進(jìn)行鍍鋅，時間為8秒。
在形成了鋅鍍層以后，對鋅鍍層的表面再進(jìn)行鉻酸鹽化處理，鉻酸鹽化處理的條件例如如下。鉻酸鹽化處理可包括在鉻酸酐濃度為2g/l，pH為4的電解質(zhì)溶液中以1A/dm2的電流密度進(jìn)行電解鉻酸鹽化作用，時間5秒。經(jīng)過上述鉻酸鹽化處理的表面最后用例如一種硅烷化合物(如γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷)作為硅烷偶合劑進(jìn)行涂覆。
18μm厚電沉積銅箔在粗糙化處理后經(jīng)過此項(xiàng)鈍化。一般平均厚度為16-20μm，最好是17-19μm。假設(shè)電沉積銅箔在表面加工前的平均厚度為100％，則經(jīng)表面加工(最好是經(jīng)表面加工和粗糙化處理)后電沉積銅箔的平均厚度一般是90-98％，最好是95-97％。這表明銅的拋光損失量不大。此外，其表面經(jīng)加工和處理(在拋光后經(jīng)結(jié)節(jié)化處理)的電沉積銅箔的毛面，其平均表面粗糙度(Rz)一般為1.5-4.0μm，較好1.5-3.5μm，尤其好1.5-2.5μm。因此，在其通過粘合劑層與絕緣底材粘合或不用粘合劑與絕緣底材層疊后，在絕緣底材與表面經(jīng)加工和處理的電沉積銅箔之間就具有非常均勻而又很大的剝離強(qiáng)度。
至少兩次的機(jī)械拋光選擇性地對毛面的凸起部位進(jìn)行了拋光，形成了高原形狀的表面結(jié)構(gòu)，因此例如如圖4所示，可以在凸起部位已被拋光成高原形狀的表面上進(jìn)行極均勻的結(jié)節(jié)化處理。
在本發(fā)明的方法中，電沉積銅箔的毛面經(jīng)過選擇性的機(jī)械拋光，因此光面的表面粗糙度不會因此表面加工而改變。最后的光面平均表面粗糙度(Rz)通常與表面加工之前相同，為0.5-3.5μm。
一塊包括絕緣底材和疊置在其上的布線圖案的板，例如印刷線路板和印刷電路板，可以使用本發(fā)明制成的表面經(jīng)加工(最好是經(jīng)加工和粗糙化處理)的電沉積銅箔來形成。
圖6是一種形式的印刷線路板(PWB)的剖面示意圖，其中使用了按照本發(fā)明表面經(jīng)加工(最好是經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔。
在圖6中，本發(fā)明的PWB包括絕緣底材10和疊置在其至少一個面上的布線圖案14。此布線圖案的形成，可以是先對絕緣底材采用粘合劑或不用粘合劑層疊上一層表面經(jīng)加工(最好是經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔。然后對銅箔進(jìn)行蝕刻形成所需的圖案。在將表面經(jīng)加工(最好是經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔與絕緣底材層疊時，銅箔的加工毛面應(yīng)對著絕緣底材。
絕緣底材10與表面經(jīng)加工(最好經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔的層疊，是在兩者之間使用或不使用熱固性粘合劑12的情況下進(jìn)行相互熱壓而完成的。
各種底材(如玻璃、合成樹脂和紙張/合成樹脂)可以用作本發(fā)明的絕緣底材10。所用的絕緣底材從其爾后在在蝕刻時會接觸的酸等物質(zhì)的角度看，最好具有耐化學(xué)性，確保免受化學(xué)溶液的侵蝕。而且，絕緣底材還應(yīng)具有抗熱性，確保免受在對裝置等熱壓粘合時因受熱而損壞?？梢杂筛鞣N樹脂制造絕緣底材，例如環(huán)氧樹脂、BT(B是馬來酰亞胺-三嗪)樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、氟樹脂(如特氟隆(商品名))、液晶聚合物樹脂和聚酰亞胺樹脂。特別是在本發(fā)明中要使用柔性絕緣底材的場合，宜用聚酰亞胺為材料的絕緣底材膜。
構(gòu)成絕緣底材10的聚酰亞胺膜可以用例如由苯均四酸二酐和一種芳族二胺合成的全芳族聚酰亞胺或者由聯(lián)苯四羧酸二酐和一種芳族二胺合成的具有聯(lián)苯骨架的全芳族聚酰亞胺制成。特別在本發(fā)明中，具有聯(lián)苯骨架的全芳族聚酰亞胺(例如Ube Industries，Ltd制造的Upilex，此為商品名)作為聚酰亞胺使用很好。薄膜形式的絕緣底材10的厚度一般為25-125μm，最好為50-75μm。
根據(jù)使用的需要，絕緣底材10中可以有一些通孔，例如裝置用孔、扣齒孔和外引線切割孔。這些通孔一般用沖孔法形成。
布線圖案14的形成，是先將具有需用孔的上述絕緣底材10與表面經(jīng)加工(最好經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔通過一種絕緣粘合劑12層疊起來，這時電沉積銅箔經(jīng)處理的毛面應(yīng)接觸粘合劑層12，隨后施加一層抗蝕劑，再后對表面經(jīng)加工(最好經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔進(jìn)行蝕刻處理。
絕緣底材與表面經(jīng)加工(最好經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔的層疊操作中，可以使用介于兩者之間的粘合劑，也可以不用。若用粘合劑，所采用的粘合劑12必須具有一些性質(zhì)，例如耐熱性，耐化學(xué)性、粘合強(qiáng)度和柔軟性。例如，環(huán)氧粘合劑和酚類粘合劑是具有這些性質(zhì)的粘合劑。這些粘合劑可以是那些經(jīng)聚氨酯樹脂、蜜胺樹脂、聚乙烯醇縮醛樹脂等改性的粘合劑，環(huán)氧樹脂本身可以是經(jīng)橡膠改性的。這些粘合劑是熱固性的。這些粘合劑以層的形式施涂，層厚一般為3.7-23μm，較好是10-21μm。當(dāng)使用粘合劑時，粘合劑層可施涂在絕緣底材10的表面上，或者施涂在經(jīng)表面加工的電沉積銅箔的粘附體毛面上。
用層疊工藝將光致抗蝕劑施加在表面經(jīng)加工(最好經(jīng)加工和處理)的電沉積銅箔的表面上，因而也就置于絕緣底材10上，印刷出布線圖案。進(jìn)行顯影從而除去過量的光致抗蝕劑，然后進(jìn)行蝕刻。這樣就獲得了布線圖案14。
按上述方式在絕緣底材10的表面上形成了布線圖案后，可將保護(hù)樹脂(如防焊劑)施加到供裝置結(jié)合之用的結(jié)合或連接部分(引線部分)以外的部分上。施加了保護(hù)樹脂之后，用于結(jié)合裝置用的引線部分進(jìn)行鎳/金鍍、錫鍍、焊劑鍍或金鍍。雖然在多數(shù)情況下，先施加保護(hù)樹脂，然后對未施加保護(hù)樹脂的那些部分如上所述進(jìn)行電鍍；但也可以在施加保護(hù)樹脂以前，在形成的布線圖案的表面上先形成一薄層上述金屬鍍層，其次再施加保護(hù)樹脂，然后電鍍延伸到保護(hù)樹脂外面的引線部分，例如為了防止須晶的產(chǎn)生以及避免布線圖案被電鍍?nèi)芤翰徽Ｇ治g。這種電鍍方法特別適用于錫鍍時，因?yàn)榇藭r很容易產(chǎn)生須晶。
在如上形成了鍍層以后，可以用任何常規(guī)方法例如絲焊法、TAB(帶子自動接合)法、倒裝式接合法來安裝裝置。在裝置安裝后，帶有PWB(印刷線路板)的裝置一般就進(jìn)行密封，是用焊接法、BGA(球形格柵陳列)法、各向異性電導(dǎo)膜法等一起施加密封樹脂到接有PWB的裝置上，密封好以后即可投入實(shí)際使用。
在本發(fā)明中，可以將上述一些PWB層疊起來并保證在層疊物厚度的方向上實(shí)現(xiàn)電連接，從而制成多層層疊物。在層疊物厚度方向上實(shí)現(xiàn)電連接可以采用多種方法，例如一種方法包括在這些PWB中制出預(yù)定通孔(例如通過沖孔法或激光法)，然后，或者在這些通孔的孔壁上沉積一層導(dǎo)電金屬，或者將含有一種導(dǎo)電金屬的導(dǎo)電性樹脂組合物充入這些通孔中，還有一種方法包括在這些PWB上用印刷技術(shù)形成一些導(dǎo)電性突出物，然后使這些導(dǎo)電性突出物互相連接。
其表面按照本發(fā)明加工的電沉積銅箔適用于各種PWB，例如TAB帶、柔性印刷線路板、多層印刷線路板和剛性電線。由于本發(fā)明其表面經(jīng)過加工的電沉積銅箔，其毛面經(jīng)過了非常均勻的拋光加工和均勻的粗糙化處理，特別適合于用作極薄電沉積銅箔的用途，隨著采用精細(xì)線距的近年趨勢，其消耗有望日益增加。
在按照本發(fā)明制備表面經(jīng)過加工的電沉積銅箔時，其毛面凸起部位的頂部通過至少兩次機(jī)械拋光被選擇性地拋光除去。毛面的凸起部位通過溫和條件下的第一次機(jī)械拋光被有選擇性地拋去，經(jīng)歷第一次機(jī)械拋光的凸起部位的頂部通過條件較第一次機(jī)械拋光更溫和的第二次乃至以后各次的機(jī)械拋光進(jìn)行進(jìn)一步的拋光。這樣就可獲得極為平坦的拋光表面。而且在本發(fā)明中，凹陷部位不受到選擇性機(jī)械拋光的作用，結(jié)果拋光所產(chǎn)生的銅損耗量極小。
對毛面進(jìn)行這樣的修飾加工使得有可能對經(jīng)此加工的毛面進(jìn)行均勻的結(jié)節(jié)化處理。這樣就可獲得結(jié)合強(qiáng)度、結(jié)合可靠性和其它性能均高度優(yōu)良的PWB。
在本發(fā)明中，電沉積銅箔的毛面受到溫和條件下進(jìn)行的多次機(jī)械拋光，所以在受機(jī)械拋光的毛面上產(chǎn)生拋光條紋等缺陷受到了抑制。拋光條紋一般是由于過度的拋光，這時在電沉積銅箔的條紋部位，其厚度較其它部位薄。因此，當(dāng)具有拋光條紋的電沉積銅箔使用于隨著精細(xì)線距而發(fā)展的極薄電沉積銅箔用途時，布線圖案的機(jī)械強(qiáng)度就減小，結(jié)果拋光條紋部位很容易成為故障(例如開路)的原因。表面按本發(fā)明方法加工而制成的電沉積銅箔上，不存在因過度拋光引起的這種拋光條紋，所以對于使用這種經(jīng)加工的電沉積銅箔制成的線路板(如PWB)來說，由這種開路等現(xiàn)象引起的故障發(fā)生率顯著地低。
再者，當(dāng)表面按本發(fā)明進(jìn)行加工的電沉積銅箔通過將其層疊或粘合在絕緣底材上，施加抗蝕劑、然后蝕刻這些步驟形成為布線圖案時，形成的線路(特別是引線部分)的上邊寬度和下邊寬度之差極小。結(jié)果形成的線路呈大約矩形的截面。而使用常規(guī)的電沉積銅箔，在形成的線路中其下邊寬度往往比上邊寬度大，因而使得線路的截面形狀呈梯形。而使用表面按本發(fā)明加工的電沉積銅箔，上述問題就不存在，即獲得的是截面約呈矩形的線路。此外，線路的下邊部分是線性蝕刻形成的，并且在絕緣底材上基本上沒有銅的殘余物。這些特點(diǎn)雖然例如在內(nèi)部引線方面也重要，但在那些與液晶元件等連接的輸出側(cè)外引線方面尤其重要。對于連接于液晶元件的輸出側(cè)外引線來說，它有許多是連接于液晶象素的，不僅其引線寬度極細(xì)小，并且線距也很小。因此輸出側(cè)外引線很容易發(fā)生相鄰引線之間的絕緣毛病。例如，只要是輸出側(cè)外引線的線性程度微有變差，就會產(chǎn)生絕緣毛病的危險。再者，如果輸出側(cè)外引線的下邊比上邊稍寬一點(diǎn)，在絕緣底材表面上即有發(fā)生絕緣毛病的危險。此外，即使絕緣底材上稍有銅殘余物存在，也有發(fā)生絕緣毛病的危險。在PWB(特別是TAB帶)的連接于液晶元件的輸出側(cè)外引線部位，銅箔蝕刻的精確性應(yīng)等于或大于安裝電子元件用的內(nèi)部引線部位蝕刻的精確性。特別是對于TAB帶用于液晶元件的輸出側(cè)外引線，這些引線必需是通過對層疊在絕緣底材上的電沉積銅箔進(jìn)行蝕刻而在底材上形成的，因此每根這種引線相對于延伸進(jìn)入裝置孔并且在其下面不存在絕緣底材的內(nèi)部引線來說，更容易具有梯形的截面。并且，由于有絕緣底材的存在，有可能發(fā)生銅的殘余物。因此可以認(rèn)為，在輸出側(cè)外引線中比內(nèi)部引線中更難實(shí)現(xiàn)精細(xì)的線距。
然而，使用表面按本發(fā)明加工的電沉積銅箔有利于在輸出側(cè)外引線中實(shí)現(xiàn)精細(xì)線距。具體地說，若使用表面按本發(fā)明加工的電沉積銅箔，不僅蝕刻形成的輸出側(cè)外引線具有矩形的截面(上邊寬度基本上與下邊寬度相等)，并且形成的引線的線性很高。而且在絕緣底材的表面上不存在銅殘余物。雖然表面按本發(fā)明加工的電沉積銅箔的上述優(yōu)異蝕刻性能的具體原因尚未闡明，但本發(fā)明方法具有上述的特定效果正是多次機(jī)械拋光所帶來的。
表面按本發(fā)明加工的電沉積銅箔，如前所述其毛面是極其均勻加工的，而且對此均勻毛面可以進(jìn)行均勻的結(jié)節(jié)化處理。由于這種均勻的結(jié)節(jié)化作用，不僅可以實(shí)現(xiàn)其與絕緣底材所需的結(jié)合，并且通過對此均勻結(jié)節(jié)化過的表面進(jìn)行電鍍可以實(shí)現(xiàn)裝置在PWS上的安裝。例如，就TAB帶而言，可以對引線等部分鍍錫，由錫鍍層提供的錫與來自裝置隆起物的金共同作用形成錫/金低共熔體，這種低共熔體得以實(shí)現(xiàn)TAB帶的內(nèi)部引線與該隆起物的電連接。由于毛面是按本發(fā)明方法加工的，由形成的錫鍍層提供的錫量和由隆起物提供的金量都是合適的。因此即使是適應(yīng)采用精細(xì)線寬的趨勢而減小引線寬度，不會有來自相鄰引線接點(diǎn)的過量低共熔體的供應(yīng)，因而不會因引線側(cè)向上過量低共熔體的流出引起短路的毛病。
再者，例如當(dāng)進(jìn)行線路接合時，可沿著表面經(jīng)加工的電沉積銅箔進(jìn)行一種硬金屬例如鎳的電鍍，然后再進(jìn)行金的電鍍。用于線路接合的金線和金鍍層的金通過超聲波的作用互相熔結(jié)在一起。在這個線接合部位，金晶粒越大，金線與金鍍層接合的可靠性越高。
由前述不難看出，由本發(fā)明方法獲得的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔能不僅保證其與絕緣底材很好的附著，并且保證在線路板上安裝裝置的極高產(chǎn)率。
現(xiàn)在結(jié)合以下實(shí)施例詳述本發(fā)明，但這個實(shí)施例絕不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。
實(shí)施例1提供了一片18μm(測量厚度)平均厚度，光面平均表面粗糙度1.6μm，毛面平均表面粗糙度(Rz1)為4.5μm的電沉積銅箔(18μm厚電沉積銅箔)。該18μm厚電沉積銅箔毛面的SEM照片示于圖7。
在電沉積銅箔通過一些導(dǎo)向輥的同時，對其毛面使用1000號拋光輪進(jìn)行第一次拋光，該拋光輪含有氧化鋁作為磨粒(Tsunoda Brush K.K.制造)，旋轉(zhuǎn)速度、壓力和線速度分別為1100rpm、19A和10m/min(第一次機(jī)械拋光)。相對于該電沉積銅箔在第一次拋光前，最高的凸起部位頂部與最深的凹陷部位底部的距離為6μm。平均表面粗糙度為2.3μm。18μm厚電沉積銅箔的毛面在經(jīng)過第一次機(jī)械拋光后的SEM照片示于圖8。
完成了第一次機(jī)械拋光后，該經(jīng)第一次機(jī)械拋光的電沉積銅箔在通過導(dǎo)向輥的同時，對其毛面采用2500號拋光輪進(jìn)行第二次拋光，該拋光輪含有氧化鋁作為磨粒(Tsunoda Brush K.K.制造)，旋轉(zhuǎn)速度、壓力和線速度分別為1200rpm、18A和10m/min(第二次拋光)。相對于第二次拋光前的電沉積銅箔而言，最高的凸起部位頂部與最深的凹陷部位底部的距離為3μm。平均表面粗糙度(Rz)為1.1μm。18μm厚電沉積銅箔的毛面在經(jīng)過第二次機(jī)械拋光后的SEM照片示于圖9。
表面經(jīng)上述加工的電沉積銅箔具有厚度(測量厚度)17.5μm。這兩次機(jī)械拋光磨去的銅量為0.5μm(計(jì)算值)，兩次機(jī)械拋光僅損失銅總重量的3％(重量)。
對如此得到的經(jīng)表面加工而獲得的電沉積銅箔進(jìn)行了目測檢查。未觀察到拋光條紋，表面高度光滑。而且，對經(jīng)這樣表面加工的電沉積銅箔表面的SEM照片進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)構(gòu)成毛面的那些凸起部位的頂部已被選擇性拋去，而且經(jīng)此拋光的凸起部位的絕大多數(shù)均具有高原形狀的構(gòu)型。
對如此得到的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔進(jìn)行了粗糙化處理。這種處理依次包括以下燃燒電鍍、密封電鍍和須晶電鍍這些電鍍操作。
(1)燃燒電鍍將一個不溶電極安裝在電沉積銅箔經(jīng)過拋光的毛面的對面，在下列條件下進(jìn)行電鍍銅濃度5-30g/l硫酸根濃度50-150g/l溶液溫度20-30℃電流密度20-40A/dm2時間5-15秒通過這些條件下的電鍍，在經(jīng)表面加工的電沉積銅箔的毛面上，形成了一層稱為“燃燒鍍層”的粒狀銅的電沉積物。
(2)密封電鍍繼而，將經(jīng)過上述燃燒電鍍的表面在下列條件下進(jìn)行密封電鍍銅濃度40-80g/l硫酸根濃度50-150g/l溶液溫度45-150℃電流密度20-40A/dm2時間5-15秒通過在這些條件下進(jìn)行的電鍍，在上述粒狀銅沉積物層的表面上覆蓋了稱為“密封鍍層”的銅薄膜。
(3)須晶電鍍?nèi)缓髮⒔?jīng)過上述密封電鍍的表面在下列條件下進(jìn)行須晶電鍍銅濃度3-30g/l硫酸根濃度30-60g/l溶液溫度20-30℃電流密度10-40A/dm2時間5-15秒通過在這些條件下進(jìn)行的電鍍，在經(jīng)過上述密封電鍍形成的銅覆蓋膜上面，形成了稱為“須晶鍍層”的須晶狀銅沉積物。
這樣處理的毛面的平均表面粗糙度(Rz)是2.3μm。其表面經(jīng)上述加工和處理的電沉積銅箔的平均厚度為19.2μm。
在對如此得到的表面經(jīng)處理的電沉積銅箔的表面進(jìn)行上述粗糙化處理后，經(jīng)處理的表面再用鋅進(jìn)行鈍化。鋅鈍化是在鋅濃度5g/l和硫酸根濃度50g/l的25℃電解質(zhì)溶液中以電流密度5A/dm2為時8秒進(jìn)行的。生成的鋅層極薄，一般僅0.05μm乃至更薄。
在生成了鋅層后，此鈍化后的表面再進(jìn)行電解鉻酸鹽化處理，是在鉻酸酐濃度為2g/l的pH為4的電解質(zhì)溶液中以電流密度1A/dm2為時5秒進(jìn)行的。鉻酸鹽化處理后，鉻酸鹽層的表面再用γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷作為硅烷偶合劑進(jìn)行涂覆。
使用如此得到的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔制造了PWB。
具體說來，其表面經(jīng)加工的電沉積銅箔(在除去鈍化層、鉻酸鹽層和硅烷偶合劑之后)通過熱壓結(jié)合到厚125μm的聚酰亞胺膜上(用一種熱固性粘合劑)。
接著，將光敏樹脂施加到表面經(jīng)加工的電沉積銅箔上，按所需布線圖案令其暴露于輻射，然后將不需的部分溶解去掉。
此后，令未被掩蔽部分的銅與一種蝕刻溶液接觸，使其浸蝕掉，從而在絕緣膜上形成所需的布線圖案。在此過程中，制造了許多PWB。用常規(guī)技術(shù)，通過在許多所得PWB構(gòu)成的層疊物的厚度方向上形成一些垂直的通孔，再在這些通孔的圓柱形內(nèi)表面上電沉積銅，從而實(shí)現(xiàn)沿深度方向的電連接。
使用表面按上述本發(fā)明加工的電沉積銅箔制成的PWB，例如TAB帶、多層層疊物和柔性印刷線路板，具有很低的故障率和優(yōu)異的功能。
權(quán)利要求
1.制造一種其表面經(jīng)加工的電沉積銅箔的方法，包括如下步驟對具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面的電沉積銅箔進(jìn)行第一次機(jī)械拋光，使得毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.5-6μm，對已經(jīng)受第一次機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光，使得毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.0-3.0μm。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于經(jīng)受了與第一次拋光方向相反的至少第二次機(jī)械拋光的毛面，其表面基本上沒有擱板形狀的變形。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對經(jīng)受了數(shù)次機(jī)械拋光的毛面還進(jìn)行粗糙化處理。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于經(jīng)過粗糙化處理的毛面的平均表面粗糙度(Rz)為1.5-4.0μm。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在數(shù)次機(jī)械拋光前的電沉積銅箔的平均測量厚度為5-35μm，而經(jīng)過數(shù)次機(jī)械拋光從而對其表面加工后的電沉積銅箔，其最終平均測量厚度為4-34μm。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于對經(jīng)過數(shù)次機(jī)械拋光的毛面進(jìn)行處理，從而形成一粗糙化層，并在該粗糙化層上形成一防腐蝕層。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述防腐蝕層包括一鋅層和疊置于其上面的鉻酸鹽層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于再在防腐蝕層的鉻酸鹽層上面形成一硅烷偶合劑層。
9.一種表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，它具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為1.0-3.0μm的經(jīng)加工的毛面，所述經(jīng)加工的毛面是對電沉積銅箔的平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面進(jìn)行第一次機(jī)械拋光使毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.5-6μm，然后對已經(jīng)受第一次機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光使其平均表面粗糙度(Rz)為1.0-3.0μm這些步驟而獲得的。
10.如權(quán)利要求9所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于經(jīng)受了與第一次拋光方向相反的至少第二次機(jī)械拋光的毛面，其表面基本上沒有擱板形狀的變形。
11.如權(quán)利要求9所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于經(jīng)受了數(shù)次機(jī)械拋光的毛面，在其表面上提供有一粗糙化層。
12.如權(quán)利要求9所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于對經(jīng)受了數(shù)次機(jī)械拋光的毛面進(jìn)行過粗糙化處理，使其具有1.5-4.0μm的平均表面粗糙度(Rz)。
13.如權(quán)利要求9所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于在數(shù)次機(jī)械拋光前的電沉積銅箔的平均測量厚度為5-35μm，而經(jīng)過數(shù)次機(jī)械拋光從而對其表面加工后的電沉積銅箔，其平均測量厚度為4-34μm。
14.如權(quán)利要求9所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于其數(shù)次經(jīng)機(jī)械拋光的毛面的表面提供有一粗糙化層，并在該粗糙化層的表面上有一防腐蝕層。
15.如權(quán)利要求14所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于所述防腐蝕層包括一鋅層和疊置于其上面的鉻酸鹽層。
16.如權(quán)利要求15所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于在防腐蝕層的鉻酸鹽層上面還有一硅烷偶合劑層。
17.一種印刷線路板，它包括一塊絕緣底材，其表面上備有由表面經(jīng)加工的電沉積銅箔形成的布線圖案，所述表面經(jīng)加工的電沉積銅箔具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為1.0-3.0μm的經(jīng)加工的毛面，所述經(jīng)加工的毛面是對電沉積銅箔的平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面進(jìn)行機(jī)械拋光使毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.5-6μm，然后對已經(jīng)受機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光使其平均表面粗糙度(Rz)成為1.0-3.0μm這些步驟而獲得的。
18.如權(quán)利要求17所述的印刷線路板，其特征在于經(jīng)受了與第一次拋光方向相反的至少第二次機(jī)械拋光的毛面，其表面基本上沒有擱板形狀的變形。
19.如權(quán)利要求17所述的印刷線路板，其特征在于對經(jīng)受了數(shù)次機(jī)械拋光的毛面進(jìn)行過粗糙化處理。
20.一種包括由許多給定厚度的印刷線路板構(gòu)成的層疊物的多層印刷線路板，所述各印刷線路板在層疊物的厚度方向上能夠相互電連接，每個所述印刷線路板的表面上備有由表面經(jīng)加工的電沉積銅箔形成的布線圖案，所述表面經(jīng)加工的電沉積銅箔具有一個光面和一個平均表面粗糙度(Rz)為1.0-3.0μm的經(jīng)加工的毛面，所述經(jīng)加工的毛面是對電沉積銅箔的平均表面粗糙度(Rz)為2.5-10μm的毛面進(jìn)行機(jī)械拋光使毛面的平均表面粗糙度(Rz)成為1.5-6μm，然后對已經(jīng)受機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光使其平均表面粗糙度(Rz)成為1.0-3.0μm這些步驟而獲得的。
21.如權(quán)利要求20所述的多層印刷線路板，其特征在于經(jīng)受了與第一次拋光方向相反的至少第二次機(jī)械拋光的毛面，其表面基本上沒有擱板形狀的變形。
22.如權(quán)利要求20所述的多層印刷線路板，其特征在于對已經(jīng)受了數(shù)次機(jī)械拋光的毛面進(jìn)行過粗糙化處理。
23.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于對經(jīng)過數(shù)次機(jī)械拋光的毛面進(jìn)行處理，從而形成一粗糙化層，并在該粗糙化層上形成一防腐蝕層。
24.如權(quán)利要求11所述的表面經(jīng)加工的電沉積銅箔，其特征在于已經(jīng)受數(shù)次機(jī)械拋光的毛面，其表面上提供有一粗糙化層，并在該粗糙化層的表面上有一防腐蝕層。
全文摘要
制造一種表面經(jīng)加工的電沉積銅箔的方法,其步驟是對其平均表面粗糙度(Rz)為2.5－10μm的毛面進(jìn)行第一次機(jī)械拋光,使其平均表面粗糙度(Rz)成為1.5－6μm 。然后對已經(jīng)第一次機(jī)械拋光的毛面再進(jìn)行至少一次機(jī)械拋光,使其平均表面粗糙度成為1.0～3.0μm。在第一次拋光中,毛面的凸起部位被選擇性地拋光,以后的多次拋光是在較為溫和的條件下進(jìn)行。因此可以獲得表面性能優(yōu)異的非常平坦的拋光表面。由于凹陷部位不受到拋光,所以拋光時銅的損耗量甚少。使用本發(fā)明的這種表面經(jīng)加工的電沉積銅箔,可以形成線距極精細(xì)的線路圖案。
文檔編號C25D7/06GK1289225SQ0012649
公開日2001年3月28日 申請日期2000年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月31日
發(fā)明者倉部仁, 柴田充人, 三橋正和 申請人:三井金屬鉱業(yè)株式會社