可剥离超薄载体铜箔的电沉积研究

摘要

铜箔是制造印制电路板(PCB)的关键性导电材料。随着PCB朝着多层化、薄型化、高密度化、高速化方向发展，对具有超薄、低轮廓、高强度、高延展性等高品质的铜箔的需求愈加紧迫。所以超薄铜箔的制备和剥离问题已经成为铜箔行业的研发热点。本文旨在寻求新的单一或复合的有机剥离层组分，能够在载体表面一次吸附成膜，用于制备最小厚度不超过4μm的超薄载体铜箔。
　　本文用于形成剥离层的有机物有三种，包括苯并三氮唑(BTA)、噻唑类化合物MAT、以及MAT和植酸的混合物，其中BTA是作为参照物加以实验。采用恒电流法在35μm厚度的载体铜箔上沉积超薄铜箔，优化有机吸附液浓度及吸附时间、沉积电流密度、沉积温度和沉积时间;采用光学显微镜和扫描电子显微镜对所制备的超薄铜箔进行表面形貌表征;采用Tafel法和交流阻抗法分析各种剥离层对铜沉积电子传递过程的影响。
　　结果表明，在铜箔沉积过程中，剥离层本性及吸附量、电流密度、温度等因素对超薄铜箔的表面均匀性和可剥离性有明显的影响，且不同剥离层对铜沉积电子传递过程的影响差异甚大。BTA剥离层对铜沉积反应的阻力很大，且形成有效剥离层的BTA浓度高达10 g·L-1，制得的铜箔最小厚度为8μm。MAT剥离层对铜沉积反应的阻力远小于BTA，形成有效剥离层的MAT浓度不超过1.0 g·L-1，制得的铜箔为片层状结晶、表面平整的低轮廓铜箔，最小厚度不超过4μm。将植酸引入MAT中形成复合剥离层，使铜沉积反应的阻力大为增加，制得的铜箔最小厚度进一步减小为3μm，但铜箔的表面形貌对电流密度的大小很敏感，电流密度增大到6.0 A·dm-2以上时，铜箔表面颗粒变得粗糙疏松。总之，MAT作为一种新型剥离层明显优于BTA;植酸作为一种铜离子螯合剂在减小超薄铜箔厚度方面起到了初步的作用。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 铜箔

1．2．1 铜箔的基本简介

1．2．2 铜箔的分类

1．2．3 电解铜箔

1．2．4 载体超薄铜箔

1．3 剥离层类型

1．3．1 有机物剥离层

1．3．2 无机物剥离层

1．3．3 无机物和有机物复合剥离层

1．4 本文选作剥离层的三种有机物简介

1．4．1 苯并三氮唑

1．4．2 噻唑类化合物

1．4．3 植酸

1．5 本论文研究的意义、目标及内容

第二章 以BTA为剥离层的超薄铜箔制备

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验仪器与试剂

2．2．2 溶液的配制

2．2．3 载体铜箔电极的制备

2．2．4 铜棒电极的制备

2．2．5 实验仪器和实验步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 电流密度对超薄铜箔沉积的影响

2．3．2 温度对超薄铜箔沉积的影响

2．3．3 沉积时间对铜箔厚度和均匀度的影响

2．3．4 铜在含不同浓度BTA的溶液中的Tafel曲线

2．3．5 铜在含不同浓度BTA的溶液中的Nyquist曲线

2．4 本章小结

第三章 以MAT为剥离层的超薄铜箔制备

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验仪器与试剂

3．2．2 溶液的配制

3．2．3 载体铜箔电极及铜棒电极的制备

3．2．4 实验仪器和实验步骤

3．3 结果与讨论

3．3．1 MAT浓度及吸附时间的选择

3．3．2 电流密度对超薄铜箔沉积的影响

3．3．3 温度对超薄铜箔沉积的影响

3．3．4 沉积时间对铜箔厚度和均匀度的影响

3．3．5 MAT剥离层上铜箔的恒电流阳极溶解特征

3．3．6 超薄铜箔的形貌表征

3．3．7 铜在含不同浓度MAT的溶液中的Tafel曲线

3．3．8 铜在含不同浓度MAT的溶液中的Nyquist曲线

3．4 本章小结

第四章 以MAT／植酸混合体系为剥离层的超薄铜箔制备

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验仪器与试剂

4．2．2 溶液的配制

4．2．3 载体铜箔电极及铜棒电极的制备

4．2．4 实验仪器和实验步骤

4．3 结果与讨论

4．3．1 MAT与植酸相对含量的优化

4．3．2 电流密度对超薄铜箔沉积的影响

4．3．3 温度对超薄铜箔沉积的影响

4．3．4 沉积时间对铜箔厚度和均匀度的影响

4．3．5 不同电流密度下得到的超薄铜箔表面形貌表征

4．3．6 不同沉积时间下得到的超薄铜箔表面形貌表征

4．3．7 铜在含不同浓度MAT和植酸的混合液中的Tafel曲线

4．3．8 铜在含不同浓度MAT和植酸的混合液中的Nyquist曲线

4．4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果