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PCB技術

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基于5G通信領域應用線路板用高頻高速電解銅箔開發
2020-08-14
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電解銅箔是CCL產品的三大關鍵組成材料之一,被稱為電子產品信號與電力傳輸、溝通的“神經網絡”[1]。電解銅箔在電子產品信號傳輸中具有重要的應用價值,因此對電解銅箔的品質要求很高。不但要具有良好的輪廓度、耐熱性、抗氧化性和較高的抗剝強度、無針孔和褶皺。因此研究應用線路板開發電解銅箔,分析電解銅箔在電子產品信號傳輸中的應用價值,特別是5G通信領域的應用線路板用電解銅箔開發具有重大意義。

1 基于5G通信領域應用線路板開發高頻高速電解銅箔

電解銅箔的制造原理是電解硫酸銅溶液法。各電解銅箔制造廠家的產品質量雖然不同且各有特色,但是生產設備和制造工藝卻是基本相同的。一般制備電解銅箔都是以電解銅或純度較高的銅線作為原料。本次基于5G通信領域應用線路板用高頻高速銅箔制備作為實驗組電解銅箔,傳統線路板應用的電解銅箔制備作為對照組。

1.1 制備硫酸銅溶液

首先取銅線浸入稀硫酸中,反應開始時底部吹入空氣,使用蒸汽換熱提溫保溫,直至完全溶解,形成硫酸銅溶液。銅濃度目標值按90g/L,酸濃度目標值110g/L。

1.2 生成電解銅箔并進行表面處理

用泵將過濾好的硫酸銅溶液送往生箔機。在輸液管道中使用計量泵加入明膠、聚二硫二丙烷磺酸鈉和羥乙基纖維素配成的添加劑,將鈦輥為陰極浸入硫酸銅溶液中與直流電源的負極相連,將沉積層金屬作為陽極,與直流電源正極相連。通入低壓直流電,通過電化學反應,陽極金屬與酸發生在置換反應轉化為金屬離子,向陰極移動。這些離子在陰極獲得電子發生還原反應,覆蓋在金屬輥筒表面電解沉積成金屬銅。

制備高頻高速電解銅箔工藝流程

圖1 制備高頻高速電解銅箔工藝流程

通過控制輥筒的轉數,穩定通入電流,使陰極輥筒不斷的旋轉,就可以調整銅箔的厚度。在電解過程中陽極加速銅的溶解,銅離子在陰極轉化為銅箔。銅不斷的在金屬輥筒上沉積,并且不斷地從陰極輥上剝離。最后從陰極輥筒上剝離,通過收卷裝置收成卷狀生箔卷,將生箔經過表面處理后的處理面在印刷電路板中與樹脂粘接[2]。為適應高頻高速應用的低輪廓要求,生箔制備工藝需控制毛面結晶的大小,使結晶均勻、平滑,Rz控制在1.0-1.2um(ISO標準)之間。

隨著5G通信時代來臨,電子信息產業快速發展。5G移動通信系統基本傳輸速率可達10 Gb/s,信號傳輸頻率一般在1GHz以上,典型的是5-30GHz。這種信息傳輸的高速高頻化特性,考驗印制電路板是否可以承載更高的集成度、承載更大的數據傳輸量,這種需求催生了高頻高速電解銅箔。其高頻高速的含義是設計頻率高,達到或超過50MHz;數字信號上升和下降時間小于信號周期的5%。為測試所制備的高頻高速電解銅箔的應用價值,分別對對照組電解銅箔與實驗組電解銅箔進行處理面Rz、抗剝離、信號傳輸頻率、數字信號周期的比較測試。結果如表1所示。

表面處理工藝粗化電鍍顆粒由圓形往細條針織狀方向發展,增加比表面積,剝離>0.8kg/cm(FR-4);部分磁性金屬元素,一定程度影響高頻板信號傳輸,但這些元素在銅箔的耐高溫、耐藥品性中又起到不可替代的作用,必須協調這兩種矛盾,極大的發揮銅箔上信號傳輸的高頻、高速化。在滿足低輪廓(Rz控制在1.1-1.3um之間,ISO標準)、與基板結合強度的基本要求下,力求銅箔組織性能的最優化。針對5G通信領域應用線路板用銅箔的特殊要求,必須全面研究掌握銅箔表面粗糙度與高頻高速適應性、銅箔微細結構(表面晶粒與粗化粒子)與抗剝離強度、銅箔耐熱性之間的相互關系。具體制備過程見圖1。

2 高頻高速電解銅箔測試

表1 比較測試結果

比較測試結果

數字信號周期實驗組 1.2 1.20 52MHz <5%對照組 1.8 1.25 46MHz >5%組別 處理面Rzμm抗剝離kg/cm(FR-4)信號傳輸效率

JIANG Yi, SHEN Hong-jian, CHEN Lei, ZHANG Yong-wei, WU Tao, DENG Ben-qiang

綜上所述,微課被應用進小學語文課堂中具有非常多的優勢,微課的內容雖然短但卻非常精。學生通過微課的學習會對所學知識更加容易掌握,使學習效率得以提升,但是現在的微課程還有許多的弊端存在,這就需要我們語文老師不斷提升自我,根據學生的身心特點創設出更加符合當前學生所需要的微課,通過微課的學習充分調動學生的積極性與自主能動性,激發學生的學習興趣,為培養綜合性人才奠定夯實的基礎。

從上表中可以看出不同應用要求的電解銅箔,呈現的結果存在較大的差異。實驗組開發制備的電解銅箔在處理面Rz、信號傳輸頻率、數字信號周期方面相比對照組都有極大的提高,降低Rz的同時確保了抗剝離強度。實驗組開發的基于5G通信領域應用線路板用高頻高速銅箔,具有更高的導電性、高頻信號屏蔽性和韌性,實現電解銅箔高速高頻傳輸信息的目標,可以支持更加豐富5G通信領域的業務類型。

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