本发明属于电子材料,特别涉及一种埋入式薄膜电阻用复合铜箔及制备方法和应用。
背景技术:
1、轻薄化与便携性已经成为消费电子产品的一个重要发展方向。电子产品的轻薄化,需要在有限的内部空间配置足量的电子元件,采用埋入式电阻电容技术可以很好地满足这一需求。便携性电子产品通常采用了柔性电路板技术,可以有助于减小电子设备的整体尺寸和重量,而且可适应多种弯曲和折叠需求。柔性电路板作为一种成熟的技术,在电子产品中被广泛应用,比如折叠式手机;而埋入式电阻电容技术,近年来也在一些高端电子产品设备领域得到了应用。在pcb制造行业,目前并没有将柔性电路板技术和埋入式电阻电容技术整合的铜箔产品出现,将这两种技术通过一体化的生产方式加工成复合铜箔,有望进一步加速电子产品的小型化发展进程。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是提供一种埋入式薄膜电阻用复合铜箔及制备方法和应用,该复合铜箔具有良好的综合性能以及表面粗糙度,并且具有稳定的方块电阻,可用于挠性埋入式薄膜电阻pcb制造,具有良好的应用前景。
2、本发明提供了一种埋入式薄膜电阻用复合铜箔,所述复合铜箔通过在载体介质层的两面溅射电阻层,然后在电阻层上形成导电铜层,构成第一导电铜层、第一电阻层、载体介质层、第二电阻层、第二导电铜层的复合结构。
3、优选的,所述载体介质层为聚酰亚胺薄膜,薄膜的厚度介于5-50μm之间。
4、优选的,所述电阻层的成分包括镍、铬、铂、钯、钛中的一种单质金属,或镍、铬、铂、钯、钛、硅、磷、铝中的两种或两种以上元素组成的合金。例如,可以是具有低电导率的镍-铬(nicr)合金或镍-磷(nip)合金,也可以是具有高电阻率的铬-硅(cr-si)合金。
5、优选的,所述电阻层厚度为0.05-2.0μm,并且电阻层的金属元素含量≥70wt%,非金属元素含量介于0wt%-30wt%。
6、进一步的,所述复合铜箔抗拉强度>300mpa,断后延伸率>4%,润湿性>38mn/m,镀层附着力>2.0n/mm。
7、进一步的,所述复合铜箔的最终表面粗糙度spd介于13900-59000 1/mm2,spc介于15-6501/mm,sdr介于5%-200%,rq介于0.2-4.0μm。
8、进一步的,所述复合铜箔具有稳定的方块电阻,方块电阻的阻值为5-250ω/□,埋入的电阻值偏差不超过±5%。
9、本发明还提供了一种埋入式薄膜电阻用复合铜箔的制备方法,包括如下步骤:
10、(1)首先通过等离子体对载体介质层进行预处理,在清洁载体介质层表面的同时实现表面的活化;
11、(2)在预处理后的载体介质层表面通过真空溅射的方式形成电阻层,溅射电阻层前先沉积铬层或钛层作为打底层;
12、(3)在电阻层上真空溅射种子铜层,种子铜层的溅射是实现载体介质层-电阻层复合材料基体金属化的重要步骤,为后续的电镀构建导电的基础;
13、(4)通过电沉积沉铜加厚铜层;
14、(5)对铜层进行瘤化处理,为了保证复合铜箔与介质材料压合时具有足够的结合力;
15、(6)电化学沉积防氧化层,得到埋入式薄膜电阻用复合铜箔,金属铜容易与空气中的水汽、二氧化碳发生化学反应,导致铜箔出现氧化变色,对载体介质-电阻层-导电铜层复合材料的表面进行防氧化处理可以有效提高复合材料的耐候性和性能稳定性。
16、优选的,所述步骤(1)中的预处理使载体介质层表面的粗糙度ra≥0.08μm。
17、优选的,所述步骤(2)中的电阻层表面粗糙度ra介于0.04-0.4μm之间。
18、优选的,所述步骤(3)中的种子铜层厚度介于50-100nm之间;所述步骤(4)中铜层加厚后厚度介于12-35μm之间。
19、优选的,所述步骤(5)中的瘤化处理包括粗化处理和固化处理。
20、进一步的,所述粗化处理的电流密度为5-20a/dm2,粗化处理时间为15-18s;所述固化处理的电流密度为4-10a/dm2,固化处理时间为5-12s。
21、进一步的,所述粗化处理采用的粗化液包含5-15g/l的cu2+、100-150g/l的h2so4,粗化液温度20-30℃;所述固化处理采用的固化液包含55-60g/l的cu2+、90-120g/l的h2so4,固化液温度45-60℃。
22、优选的,所述步骤(6)中的防氧化层为金属铬或羧基苯并三氮唑,防氧化层的厚度<3nm。
23、本发明还提供了一种埋入式薄膜电阻用复合铜箔在埋入式电阻制造中的应用。
24、包括如下步骤:
25、(1)将复合铜箔的第一导电铜层与半固化片进行预压合;
26、(2)在第二导电铜层的外表面层压第一光致抗蚀胶;
27、(3)对第一光致抗蚀胶进行曝光成型,定义埋入式电阻的宽度,并进行显影;
28、(4)蚀刻掉显影部位的第二导电铜层和第二电阻层;
29、(5)移除第二导电铜层外表面的第一光致抗蚀胶,获得导电线路图形;
30、(6)在第二导电铜层的外表面层压第二光致抗蚀胶;
31、(7)对第二光致抗蚀胶进行曝光成型,定义埋入式电阻的长度,并进行显影;
32、(8)蚀刻掉显影部位的第二导电铜层,暴露出所述的第二电阻层;
33、(9)移除第二导电铜层外表面的第二光致抗蚀胶,完成第二电阻层埋入式电阻的制备,
34、(10)剥离预压合的半固化片,重复以上步骤,完成第一电阻层埋入式电阻的制备。
35、优选的,所述步骤(1)中的预压合后的结合力介于0.3n/mm-1.0n/mm之间。
36、优选的,所述步骤(4)中的蚀刻使用酸性全蚀刻液,也可使用蚀刻铜层的碱性蚀刻液和蚀刻电阻层的酸性蚀刻液的组合。
37、优选的,所述步骤(3)和步骤(7)中,必须对埋入式电阻的宽度和长度进行蚀刻补偿。
38、进一步的,所述步骤(10)的剥离具体为:将制备好埋入式电阻的第二导电铜层与半固化片进行高温压合,并将第一导电铜层与预压合的半固化片机械分离。
39、进一步的,所述高温压合的温度>170℃,压合时间>2h,压合后常温结合力>0.9n/mm。
40、进一步的,将第一导电铜层与预压合的半固化片机械分离前,进行预热处理,处理温度<150℃,处理时间<30min。
41、有益效果
42、本发明的复合铜箔不仅具有挠性覆铜板的可弯曲折叠特性,而且结合了埋入式电阻生产技术,采用本发明的复合铜箔生产柔性电路板,可将大量的无源电阻器件埋置在电路板内部,进一步节约了电路板的表面空间,且大幅减少了电阻焊接点位之间的感抗干扰。相对于传统的表面贴装电阻刚性电路板,采用本发明的复合铜箔的生产的柔性埋入式薄膜电阻pcb兼具了柔性电路板的灵活性和埋入式电阻的稳定性优势。
43、本发明提供的一种复合铜箔制备方法,在介质层上可灵活溅射不同组合的合金电阻层,该电阻层的电阻率及方阻可灵活调控。采用溅射和电镀相结合的方式加厚铜层,大大提高了生产效率。本发明还提供了一种复合铜箔在埋入式电阻制造中的应用方法,相对于专利资料cn105695993a中使用有机溶剂分离埋阻铜箔的方法,本方法采用一体式加工工艺,不需要使用有机溶剂去除pi介质层,保留了复合铜箔的可弯曲特性,而且pi作为支撑层,为后续的柔性电路板加工提供了完整率保障。
1.一种埋入式薄膜电阻用复合铜箔,其特征在于:所述复合铜箔通过在载体介质层的两面溅射电阻层,然后在电阻层上形成导电铜层,构成第一导电铜层、第一电阻层、载体介质层、第二电阻层、第二导电铜层的复合结构。
2.根据权利要求1所述的复合铜箔,其特征在于:所述载体介质层为聚酰亚胺薄膜,薄膜的厚度介于5-50μm之间。
3.根据权利要求1所述的复合铜箔,其特征在于:所述电阻层的成分包括镍、铬、铂、钯、钛中的一种单质金属,或镍、铬、铂、钯、钛、硅、磷、铝中的两种或两种以上元素组成的合金。
4.根据权利要求1所述的复合铜箔,其特征在于:所述电阻层厚度为0.05-2.0μm,并且电阻层的金属元素含量≥70wt%,非金属元素含量介于0wt%-30wt%。
5.一种埋入式薄膜电阻用复合铜箔的制备方法,包括如下步骤:
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中的种子铜层厚度介于50-100nm之间;所述步骤(4)中铜层加厚后厚度介于12-35μm之间。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中的瘤化处理包括粗化处理和固化处理。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述步骤(6)中的防氧化层为金属铬或羧基苯并三氮唑,防氧化层的厚度<3nm。
9.一种如权利要求1所述的埋入式薄膜电阻用复合铜箔在埋入式电阻制造中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于:包括如下步骤:
