本發(fā)明屬于pcb制造，涉及一種超薄埋阻銅箔，具體涉及一種超薄埋阻銅箔及其制備工藝和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的pcb(印刷電路板)表面常常布滿了電阻元器件，這不僅占用了大量的板面空間，還由于導(dǎo)通孔和導(dǎo)線的存在，影響了信號(hào)傳輸阻抗的去耦效果，從而可能導(dǎo)致傳輸線信號(hào)的完整性問題。為了解決這個(gè)問題，埋入式電阻技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為了電阻器件集成化的關(guān)鍵。

2、埋入式電阻銅箔是將電阻與銅箔結(jié)合而形成的一種新材料，把薄膜電阻材料壓貼在專用半固化樹脂板上，經(jīng)蝕刻后形成薄膜電阻，然后層壓入到印刷電路板內(nèi)部。埋入式電阻銅箔通過(guò)將大量可埋入的無(wú)源元件電阻直接嵌入到高頻、高速領(lǐng)域的pcb板內(nèi)部，顯著縮短了元件之間的線路長(zhǎng)度，有效改善了電氣特性，并且提高了pcb板的封裝面積利用率。這種技術(shù)還減少了pcb板面的焊接點(diǎn)數(shù)量，進(jìn)而提升了封裝的可靠性，并降低了生產(chǎn)成本。

3、公開號(hào)為cn103643085a的發(fā)明專利公開了一種埋入式薄膜電阻材料及其制備方法。該埋入式薄膜電阻材料按原子百分比計(jì)，包括鎳50-76％、鉻10-18％、碳10-30％和鎢0.5-5％。通過(guò)磁控濺射技術(shù)把鎳、鉻、碳和鎢原子沉積于銅箔襯底上得到鎳鉻碳鎢薄膜。

4、公開號(hào)為cn105695993b的發(fā)明專利公開了一種埋入式電阻銅箔的制備方法，包括以下步驟：在一整塊熱塑性聚合物薄膜的上下表面，同時(shí)通過(guò)化學(xué)沉銅處理、電鍍處理制成金屬銅層，通過(guò)化學(xué)鍍鎳處理制成電阻鎳磷合金層；裁切上一步驟所得物料的邊角，以露出熱塑性聚合物薄膜；使用有機(jī)溶劑對(duì)上一步驟所得物料中的熱塑性聚合物薄膜進(jìn)行溶解以將其去除；對(duì)上一步驟所得物料進(jìn)行清洗、烘干，最終得到兩個(gè)埋入式電阻銅箔。

5、公開號(hào)為cn116056344a的發(fā)明專利公開了一種埋入式電阻銅箔的生產(chǎn)工藝，包括：(1)在原箔的光面進(jìn)行瘤化處理；(2)在經(jīng)步驟(1)處理后的原箔表面涂覆有機(jī)隔離鈍化液；有機(jī)隔離鈍化液中包含有機(jī)成膜劑、無(wú)機(jī)鈍化劑、添加劑和去離子水；有機(jī)成膜劑選自丙烯酸類樹脂和/或聚氨酯類樹脂；無(wú)機(jī)鈍化劑選自硫酸氧釩和/或硫酸氧鈦；(3)在經(jīng)步驟(2)處理后的原箔表面電鍍鎳合金；(4)采用ptfe基材對(duì)經(jīng)步驟(3)處理后的原箔進(jìn)行高溫壓合，最后經(jīng)全板蝕刻得到埋入式電阻銅箔。

6、埋阻銅箔是埋入式電阻技術(shù)的關(guān)鍵材料之一，目前較常規(guī)的埋阻銅箔是在銅箔表面經(jīng)過(guò)電鍍、化學(xué)鍍或?yàn)R射等方式，通過(guò)形成一層具有特定電阻性質(zhì)的涂層制備而成。

7、埋入式電阻技術(shù)為pcb設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多優(yōu)勢(shì)，但也伴隨著一定的挑戰(zhàn)。埋阻銅箔在下游pcb板中使用時(shí)，通常需要經(jīng)過(guò)：貼膜-曝光-顯影-蝕刻去除非線路圖形的銅層→蝕刻去除非線路圖形的電阻層→退膜-貼膜-曝光-顯影-線路圖形中蝕刻去除銅層，露出埋阻圖形-退膜。上述步驟完成后，通常才獲得具備電阻功能的電路，工藝較復(fù)雜。這種銅箔表面形成電阻層制備得到的埋阻銅箔，往往電阻層厚度較薄，僅有0.1-1μm，經(jīng)多次蝕刻形成的埋阻功能電路，在pcb板制作中還需要?dú)v經(jīng)多次壓合、蝕刻，容易造成電阻層厚度變化，甚至電阻層變形、斷裂而影響電阻值的大小和精度，對(duì)于抗性變能力較差的超薄銅箔(3μm≤5μm)，影響更大；且埋阻銅箔經(jīng)過(guò)蝕刻露出埋阻圖形后，銅箔下面仍有電阻層，也會(huì)影響埋阻圖形電阻值大小和精度的設(shè)計(jì)。

8、由于埋入式電阻層較薄，且在多次蝕刻過(guò)程中容易導(dǎo)致電阻層厚度變化、變形甚至斷裂，影響電阻值的穩(wěn)定性和精度。此外，超薄銅箔在蝕刻后露出電阻圖形，電阻層仍存在于銅箔下，這也會(huì)影響電阻值的設(shè)計(jì)精度。針對(duì)以上問題，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種超薄埋阻銅箔及其制備工藝和應(yīng)用。通過(guò)引入可剝離層，可以保證電阻層的完整性和穩(wěn)定性，進(jìn)一步通過(guò)在超薄銅箔層表面刻蝕并制備電阻層得到復(fù)合銅箔層，在所述復(fù)合銅箔層表面進(jìn)行硅烷化處理，增強(qiáng)了與下游的基材層的結(jié)合力，從而解決了傳統(tǒng)工藝中電阻層易受損的問題，提高電阻值的精度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種超薄埋阻銅箔的制備工藝，包括以下步驟：

4、(1)載體銅箔預(yù)處理；

5、(2)制備可剝離層；所述的可剝離層包括有機(jī)層和金屬層；所述的有機(jī)層兩側(cè)分別為載體銅箔和金屬層；所述的有機(jī)層為聚多巴胺層；

6、(3)制備超薄埋阻銅箔；在金屬層表面進(jìn)行電解沉積，得到超薄銅箔層；在超薄銅箔層上進(jìn)行蝕刻，并進(jìn)行電鍍電阻層，得到電鍍后的超薄埋阻銅箔層，將載體銅箔和可剝離層去除，即得所述的超薄埋阻銅箔。

7、所述步驟(1)載體銅箔預(yù)處理具體為：所述載體銅箔經(jīng)堿性溶液預(yù)處理，優(yōu)選地，所述堿性溶液的溫度為40-50℃，所述堿性溶液為濃度比3-1:1的koh、nahco3的乙醇水溶液；所述乙醇水溶液中，乙醇和水的體積比為1:1。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，載體銅箔預(yù)處理具體為：首先進(jìn)行載體銅箔放卷，所述載體銅箔放卷的速度為0.1-5m/min，放卷后，所述載體銅箔優(yōu)選經(jīng)堿性溶液預(yù)處理，所述堿性溶液的溫度為40-50℃，優(yōu)選地，所述堿性溶液為濃度比3-1:1的koh、nahco3的乙醇水溶液；所述乙醇水溶液中，乙醇和水的體積比為1:1。在一個(gè)實(shí)施例中，所述載體銅箔的厚度為18-35μm。

9、載體銅箔經(jīng)預(yù)處理后，優(yōu)選進(jìn)行水洗，所述水洗采用超純水，水洗的溫度為25-35℃，水洗的流量10-30ml/s。

10、所述步驟(2)制備可剝離層具體為：然后在載體銅箔的一側(cè)制備有機(jī)層，得到負(fù)載有機(jī)層的載體銅箔。所述有機(jī)層為聚多巴胺層，所述聚多巴胺層由多巴胺堿性溶液發(fā)生自聚合反應(yīng)得到。所述多巴胺堿性溶液為含多巴胺1-4mg/l、ph值8-9的tris緩沖溶液。在一個(gè)實(shí)施例中，所述有機(jī)層的制備步驟具體為：將載體銅箔一側(cè)噴涂多巴胺堿性溶液，所述多巴胺堿性溶液為含多巴胺1-4mg/l、ph值8-9的tris緩沖溶液，多巴胺堿性溶液在載體銅箔的一側(cè)發(fā)生自聚合反應(yīng)得到有機(jī)層。所述有機(jī)層的制備利用多巴胺在堿性環(huán)境中的自聚合反應(yīng)，在載體銅箔表面形成聚多巴胺涂層。

11、在載體銅箔的一側(cè)制備有機(jī)層后，優(yōu)選進(jìn)行水洗，所述水洗采用超純水，水洗的溫度為25-35℃，水洗的流量10-30ml/s，然后在有機(jī)層的表面制備金屬層，得到負(fù)載可剝離層的載體銅箔，所述的可剝離層包括有機(jī)層和金屬層；所述的有機(jī)層兩側(cè)分別為載體銅箔和金屬層。所述金屬層由金屬鍍液經(jīng)電鍍得到，優(yōu)選地，所述金屬鍍液包括：1.2-1.6g/l硫酸鎳、0.6-0.8g/l硫酸鋅、2.4-3.2g/l硼酸、60-70g/l焦磷酸鉀、24-32mg/l糖精鈉和水；所述水作為溶劑，優(yōu)選為超純水。優(yōu)選地，所述金屬鍍液的ph值為8-9。

12、得到負(fù)載可剝離層的載體銅箔后，優(yōu)選進(jìn)行水洗，所述水洗采用超純水，水洗的溫度為25-35℃，水洗的流量10-30ml/s。

13、所述步驟(3)制備超薄埋阻銅箔具體為：首先利用銅箔電解液的電解沉積，在所述金屬層表面上制備超薄銅箔層。所述銅箔電解液包括以下組分：cu2+50-65g/l、硫酸90-130g/l、cl-6-10mg/l、分子量為2000-3000da的水解膠原蛋白30-40mg/l和聚二硫二丙烷磺酸鈉15-20mg/l。所述電解沉積銅箔電解液的電解溫度為43-47℃，電解電流密度為300-500ma/cm2。

14、制備得到超薄銅箔層后，優(yōu)選進(jìn)行水洗、烘干。所述水洗采用超純水，水洗的溫度為25-35℃，水洗的流量10-30ml/s。所述烘干的溫度為130-140℃。將所述超薄銅箔層進(jìn)行刻蝕得到電阻窗口，所述刻蝕采用刻蝕液，所述蝕刻液為市面常規(guī)的可快速蝕刻銅箔的酸性氯化銅或堿性氯化銅溶液，在此不做限定。優(yōu)選地，所述蝕刻液為酸性氯化銅溶液，所述蝕刻液包含以下組分：銅離子90-110g/l，氯離子100-120g/l；所述刻蝕液的ph值優(yōu)選為2-4，刻蝕液的溫度為45-55℃；電阻電鍍液包括鎳鹽、鉻鹽、次亞磷酸鈉和硼酸；所述電阻電鍍液中，鎳鹽中鎳離子的濃度為20-30g/l，鉻鹽中鉻離子的濃度為4-8g/l，次亞磷酸鈉的濃度為20-26g/l，硼酸的濃度為20-24g/l；所述電阻電鍍液的電鍍溫度為48-52℃；電阻電鍍液的電鍍電流密度為150-400a/dm2。所述電阻電鍍液中鎳、鉻、次亞磷酸濃度越低，電阻電鍍液的電鍍電流密度越大，越容易形成細(xì)晶粒，形成的電阻的電阻率越大。

15、利用蝕刻液在露出的超薄銅箔上蝕刻形成電阻窗口后，優(yōu)選進(jìn)行水洗，所述水洗采用超純水，水洗的溫度為25-35℃，水洗的流量10-30ml/s。

16、將所述超薄銅箔層進(jìn)行刻蝕得到電阻窗口后，采用電阻電鍍液在所述電阻窗口處電鍍制備電阻層，得到電鍍后的超薄埋阻銅箔層。所述電阻電鍍液包括鎳鹽、鉻鹽、次亞磷酸鈉和硼酸。優(yōu)選地，所述電阻電鍍液中，鎳鹽中鎳離子的濃度為20-30g/l，鉻鹽中鉻離子的濃度為4-8g/l，次亞磷酸鈉的濃度為20-26g/l，硼酸的濃度為20-24g/l。所述電阻電鍍液的電鍍溫度為48-52℃，電阻電鍍液的電鍍電流密度為150-400a/dm2。得到電鍍后的超薄埋阻銅箔層后，優(yōu)選進(jìn)行水洗，所述水洗采用超純水，水洗的溫度為25-35℃，水洗的流量10-30ml/s。

17、在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟3)中超薄銅箔層和電阻層的制備步驟均可設(shè)置多個(gè)槽重復(fù)多次，可實(shí)現(xiàn)超薄埋阻銅箔或所述電阻層的厚度或截面積的增加。例如：經(jīng)過(guò)兩個(gè)超薄銅箔渡槽，進(jìn)行兩次超薄銅箔的電沉積；經(jīng)過(guò)三個(gè)電阻窗口，進(jìn)行三次電阻沉積。

18、在所述有機(jī)層表面制備電鍍后的超薄埋阻銅箔層后，優(yōu)選在超薄埋阻銅箔層的表面進(jìn)行硅烷化處理，所述硅烷化處理指在超薄埋阻銅箔層需與下游基材粘接的面噴涂有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，以增加超薄埋阻銅箔層與下游基材的粘接力。所述有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑選自kh550、kh560和kh570中的一種以上。所述硅烷化處理中有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的濃度為1.0-1.5g/l，ph值為9-12，溫度為25-35℃。硅烷化處理后，優(yōu)選進(jìn)行烘干，所述烘干的溫度為130-140℃。在超薄埋阻銅箔層的表面進(jìn)行硅烷化處理后，將載體銅箔和可剝離層去除，即得所述的超薄埋阻銅箔。

19、在一個(gè)實(shí)施例中，所述超薄埋阻銅箔層表面進(jìn)行硅烷化處理后，制備基材層，所述基材層由半固化片壓合固化在硅烷化處理的超薄埋阻銅箔層表面制備得到，優(yōu)選將半固化片在180℃下壓合1h固化。在超薄埋阻銅箔層的表面進(jìn)行硅烷化處理，可提高超薄埋阻銅箔層與下游半固化片的結(jié)合強(qiáng)度。然后采用機(jī)械剝離的方法，去除載體銅箔和可剝離層，得到負(fù)載半固化片的超薄埋阻銅箔，應(yīng)用于埋阻pcb板中。下游可對(duì)所述超薄埋阻銅箔分別蝕刻超薄銅箔層和電鍍電阻層，實(shí)現(xiàn)更精確的線路設(shè)計(jì)。

20、優(yōu)選地，所述步驟(3)中還包括菲林放卷、貼合、剝離和收卷，具體為：將具有窗口的菲林放卷并貼合在超薄銅箔層的表面，然后在菲林的窗口位置露出的超薄銅箔層上進(jìn)行蝕刻，并進(jìn)行電鍍，得到超薄埋阻銅箔層，將菲林與所述電鍍后的超薄埋阻銅箔層剝離并收卷，去除載體銅箔和可剝離層，即得所述的超薄埋阻銅箔。所述菲林放卷和收卷速度為優(yōu)選為0.1-5m/min，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-2，更優(yōu)選為1m/min。

21、在一個(gè)實(shí)施例中，將具有窗口的菲林放卷并通過(guò)壓輥的輥壓，緊密貼合在超薄銅箔層的表面。所述菲林放卷的速度與載體銅箔放卷的速度相同，為0.1-5m/min。然后采用蝕刻液在菲林的窗口位置露出的超薄銅箔上蝕刻形成電阻窗口，所述蝕刻液為市面常規(guī)的可快速蝕刻銅箔的酸性氯化銅或堿性氯化銅溶液，在此不做限定。優(yōu)選地，所述蝕刻液包含：銅離子濃度90-110g/l，氯離子濃度100-120g/l；所述刻蝕液的ph值為2-4，刻蝕液的溫度45-55℃，可提供較快的蝕刻速率。所述菲林的窗口的位置及尺寸與超薄銅箔的電阻窗口的位置及尺寸一致，根據(jù)所需超薄埋阻銅箔的位置設(shè)計(jì)出超薄銅箔的電阻窗口位置，并根據(jù)所需超薄埋阻銅箔的電阻阻值計(jì)算出電阻窗口的尺寸，然后根據(jù)超薄銅箔的電阻窗口的位置及尺寸制作出菲林窗口的位置及尺寸。所述電阻窗口的尺寸的計(jì)算公式為：

22、電阻窗口長(zhǎng)度＝電阻值×電阻窗口寬度×銅箔厚度÷設(shè)計(jì)電阻層的電阻率；

23、例如，需要設(shè)計(jì)一款電阻阻值25ω，線路寬度1.0mm、厚度3μm的埋阻線路，根據(jù)計(jì)算得知：電阻窗口長(zhǎng)度＝電阻值×電阻窗口寬度×銅箔厚度÷設(shè)計(jì)電阻層的電阻率＝25ω×1.0mm×3μm÷(3×10-5ω·m)＝2.5mm。即電阻窗口的尺寸為長(zhǎng)2.5mm、寬1.0mm。

24、然后在菲林的窗口位置露出的超薄銅箔層上進(jìn)行蝕刻，并進(jìn)行電鍍，得到電鍍后的超薄埋阻銅箔層，將菲林與所述超薄埋阻銅箔層剝離并收卷，優(yōu)選采用剝離輥將菲林與超薄埋阻銅箔層剝離，所述收卷的速度與步驟2)中菲林放卷的速度相同，為0.1-5m/min，優(yōu)選地，將菲林通過(guò)剝離輥與超薄埋阻銅箔層剝離并收卷，然后去除載體銅箔和可剝離層，得到超薄埋阻銅箔。

25、第二方面，本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述制備工藝制備得到的超薄埋阻銅箔，所述超薄埋阻銅箔的厚度為3-5μm優(yōu)選為3-4μm，更優(yōu)選為3μm；光毛面粗糙度≤1.5μm；方阻值為20-50ω/sq；方阻值偏差小于等于10％。

26、第三方面，本發(fā)明提供了一種所述上述技術(shù)方案所述制備工藝制備得到的超薄埋阻銅箔或上述技術(shù)方案所述超薄埋阻銅箔在埋阻pcb板中的應(yīng)用。

27、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

28、其一，本發(fā)明通過(guò)在載體銅箔(厚度18-35μm)的一側(cè)制備有機(jī)層和金屬層，得到可剝離層，在可剝離層表面制備超薄埋阻銅箔(厚度3-5μm)，較厚的載體箔為超薄銅箔提供了有效支撐，下游壓板后可通過(guò)機(jī)械剝離即可除去載體箔，使用方便。

29、其二，本發(fā)明利用多巴胺的自聚合反應(yīng)，在載體銅箔表面形成由聚多巴胺組成的有機(jī)層，通過(guò)在有機(jī)層表面電沉積鋅鎳合金的金屬層，可顯著提高聚多巴胺的導(dǎo)電性。通過(guò)在載體銅箔上制備可剝離層，可剝離層良好的導(dǎo)電性有利于提高后續(xù)電解沉積制備的超薄銅箔層的進(jìn)程和性能，利于形成大電流，提高3-5μm厚度的超薄銅箔層的形成速率；可以使電解沉積的電流更均勻，制備得到的超薄銅箔層更可控、均一、無(wú)針孔；提供了大電流密度，促進(jìn)超薄銅箔層細(xì)晶粒形成，進(jìn)而提高超薄銅箔層的機(jī)械強(qiáng)度、降低超薄銅箔層的表面粗糙度；還可使載體銅箔和超薄銅箔之間的結(jié)合力和剝離力適配。

30、其三，本發(fā)明在超薄銅箔層進(jìn)行蝕刻得到電阻窗口，然后在電阻窗口制備電阻層，得到復(fù)合銅箔層，再經(jīng)硅烷化、烘干，最后經(jīng)過(guò)壓合后除去可剝離層，獲得超薄埋阻銅箔，工藝簡(jiǎn)單，可明顯區(qū)分銅箔和電阻區(qū)域，使用時(shí)超薄銅箔層下面無(wú)電阻層，下游對(duì)電阻層尺寸設(shè)計(jì)可更精確。

31、其四，本發(fā)明通過(guò)對(duì)載體銅箔進(jìn)行預(yù)處理，在后續(xù)制備由聚多巴胺組成的有機(jī)層的過(guò)程中，可以使載體箔表面形成的聚多巴胺層更均勻，從而提高后續(xù)電解沉積制備的超薄銅箔層的性能。

32、其五，本發(fā)明提供的超薄埋阻銅箔厚度為3-5μm，光毛面粗糙度≤1.5μm，方阻值為20-50ω/sq，方阻值偏差小于等于10％。