基于5G通信领域应用线路板用高频高速电解铜箔开发

徐建平

（江西省江铜耶兹铜箔有限公司，江西 南昌 330096）

电解铜箔是CCL产品的三大关键组成材料之一，被称为电子产品信号与电力传输、沟通的“神经网络”[1]。电解铜箔在电子产品信号传输中具有重要的应用价值，因此对电解铜箔的品质要求很高。不但要具有良好的轮廓度、耐热性、抗氧化性和较高的抗剥强度、无针孔和褶皱。因此研究应用线路板开发电解铜箔，分析电解铜箔在电子产品信号传输中的应用价值，特别是5G通信领域的应用线路板用电解铜箔开发具有重大意义。

1 基于5G通信领域应用线路板开发高频高速电解铜箔

电解铜箔的制造原理是电解硫酸铜溶液法。各电解铜箔制造厂家的产品质量虽然不同且各有特色，但是生产设备和制造工艺却是基本相同的。一般制备电解铜箔都是以电解铜或纯度较高的铜线作为原料。本次基于5G通信领域应用线路板用高频高速铜箔制备作为实验组电解铜箔，传统线路板应用的电解铜箔制备作为对照组。

1.1 制备硫酸铜溶液

首先取铜线浸入稀硫酸中，反应开始时底部吹入空气，使用蒸汽换热提温保温，直至完全溶解，形成硫酸铜溶液。铜浓度目标值按90g/L，酸浓度目标值110g/L。

1.2 生成电解铜箔并进行表面处理

用泵将过滤好的硫酸铜溶液送往生箔机。在输液管道中使用计量泵加入明胶、聚二硫二丙烷磺酸钠和羟乙基纤维素配成的添加剂，将钛辊为阴极浸入硫酸铜溶液中与直流电源的负极相连，将沉积层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入低压直流电，通过电化学反应，阳极金属与酸发生在置换反应转化为金属离子，向阴极移动。这些离子在阴极获得电子发生还原反应，覆盖在金属辊筒表面电解沉积成金属铜。

图1 制备高频高速电解铜箔工艺流程

通过控制辊筒的转数，稳定通入电流，使阴极辊筒不断的旋转，就可以调整铜箔的厚度。在电解过程中阳极加速铜的溶解，铜离子在阴极转化为铜箔。铜不断的在金属辊筒上沉积，并且不断地从阴极辊上剥离。最后从阴极辊筒上剥离，通过收卷装置收成卷状生箔卷，将生箔经过表面处理后的处理面在印刷电路板中与树脂粘接[2]。为适应高频高速应用的低轮廓要求，生箔制备工艺需控制毛面结晶的大小，使结晶均匀、平滑，Rz控制在1.0-1.2um（ISO标准）之间。

表面处理工艺粗化电镀颗粒由圆形往细条针织状方向发展，增加比表面积，剥离＞0.8kg/cm（FR-4）；部分磁性金属元素，一定程度影响高频板信号传输，但这些元素在铜箔的耐高温、耐药品性中又起到不可替代的作用，必须协调这两种矛盾，极大的发挥铜箔上信号传输的高频、高速化。在满足低轮廓（Rz控制在1.1-1.3um之间，ISO标准）、与基板结合强度的基本要求下，力求铜箔组织性能的最优化。针对5G通信领域应用线路板用铜箔的特殊要求，必须全面研究掌握铜箔表面粗糙度与高频高速适应性、铜箔微细结构（表面晶粒与粗化粒子）与抗剥离强度、铜箔耐热性之间的相互关系。具体制备过程见图1。

2 高频高速电解铜箔测试

表1 比较测试结果

随着5G通信时代来临，电子信息产业快速发展。5G移动通信系统基本传输速率可达10 Gb/s，信号传输频率一般在1GHz以上，典型的是5-30GHz。这种信息传输的高速高频化特性，考验印制电路板是否可以承载更高的集成度、承载更大的数据传输量，这种需求催生了高频高速电解铜箔。其高频高速的含义是设计频率高，达到或超过50MHz；数字信号上升和下降时间小于信号周期的5%。为测试所制备的高频高速电解铜箔的应用价值，分别对对照组电解铜箔与实验组电解铜箔进行处理面Rz、抗剥离、信号传输频率、数字信号周期的比较测试。结果如表1所示。

从上表中可以看出不同应用要求的电解铜箔，呈现的结果存在较大的差异。实验组开发制备的电解铜箔在处理面Rz、信号传输频率、数字信号周期方面相比对照组都有极大的提高，降低Rz的同时确保了抗剥离强度。实验组开发的基于5G通信领域应用线路板用高频高速铜箔，具有更高的导电性、高频信号屏蔽性和韧性，实现电解铜箔高速高频传输信息的目标，可以支持更加丰富5G通信领域的业务类型。

3 结语

通过提高电解铜箔制备技术是实现5G通信领域高频高速化发展的关键步骤，直接影响通信系统的整体发展。加强电解铜箔的技术理论研究，提升产业技术水平。同时要向超薄型（3μm～9μm）电解铜箔、高延展性的电解铜箔、环保型涂树脂铜箔、高性能表面处理技术无外观无缺陷的电解铜箔等方向发展，制备出更高可靠性、更高品质、更高性能的电解铜箔。相信通过对电解铜箔的研究，可以加快5G移动通信系统的发展。相信随着5G通信逐步发展，人类社会也会迎来飞跃性的改变，实现智能交互、生活云端化等真正的万物互联。