基于5G通信領域應用線路板用高頻高速電解銅箔開發

徐建平

（江西省江銅耶茲銅箔有限公司，江西 南昌 330096）

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。

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。

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

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。

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。

3 結語

通過提高電解銅箔制備技術是實現5G通信領域高頻高速化發展的關鍵步驟，直接影響通信系統的整體發展。加強電解銅箔的技術理論研究，提升產業技術水平。同時要向超薄型（3μm～9μm）電解銅箔、高延展性的電解銅箔、環保型涂樹脂銅箔、高性能表面處理技術無外觀無缺陷的電解銅箔等方向發展，制備出更高可靠性、更高品質、更高性能的電解銅箔。相信通過對電解銅箔的研究，可以加快5G移動通信系統的發展。相信隨著5G通信逐步發展，人類社會也會迎來飛躍性的改變，實現智能交互、生活云端化等真正的萬物互聯。