專利名稱：改善了與基片的結(jié)合程度的金屬箔以及制造這種金屬箔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制作電子裝置的電解沉淀金屬箔的處理以及制造這種金屬箔的過程。更具體地說，本發(fā)明涉及金屬箔表面的處理過程，用以改進(jìn)金屬箔與基片(Substrate)之間的粘附程度。對于疊層電子裝置(例如印刷電路板)，這種基片可以是疊層材料。
金屬箔(例如銅箔)已在多種電子和電氣元件技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。已經(jīng)發(fā)展出一個獨立的技術(shù)領(lǐng)域來生產(chǎn)用于這些工業(yè)的金屬箔以便達(dá)到適用于各種應(yīng)用的品質(zhì)。在商品生產(chǎn)方面，對金屬箔增加所需品質(zhì)的首要手段是從含金屬離子的槽中電解沉積金屬。這種處理過程已用來生產(chǎn)具有顯微樹狀(即象樹樣的或結(jié)核狀(nodular)的)結(jié)構(gòu)的粗糙表面，以增強(qiáng)箔表面與其他材料的粘附程度。電解沉淀也用來使用某些金屬作為熱屏蔽層、高溫金屬逸散阻擋層、防氧化層、防化學(xué)腐蝕層，和/或提供某些電特性，如電流電阻特性。
在金屬箔(如銅、錫、鎳箔)經(jīng)過處理達(dá)到前述品質(zhì)之后，它們特別適用于各種電子和電氣部件。其中特別有意義的是印刷電路板(PCB)以及PCB部件，特別是多層的PCB疊層、固態(tài)開關(guān)及其他類似產(chǎn)品，它們已經(jīng)發(fā)展起來以滿足電子部件小型化的需要以及PCB上有高密度電接點和電路的需要。用電解沉淀從電鍍槽中生產(chǎn)這種金屬箔的技術(shù)和/或在滾軋機(jī)中處理金屬來生產(chǎn)這種金屬箔的技術(shù)都已是在本門工藝中眾所周知的。
生產(chǎn)電子應(yīng)用金屬箔的典型實例是用電解沉淀過程生產(chǎn)銅箔。這種處理過程通常涉及使用帶有陽極和陰極的電沉積池(EFC)、通常含有硫酸銅和硫酸的電解槽液、以及在適當(dāng)電勢的電流源。當(dāng)在陽極和陰極間加上電壓時，銅便沉積到陰極表面。
制造銅箔的過程從制成電解液開始，通常是將金屬銅原材料在硫酸中溶解(或者說溶化)。當(dāng)銅溶解之后，對溶液要進(jìn)行高強(qiáng)度的純化處理，以保證電解沉淀成的金屬箔不含有破碎和/或不連續(xù)。在溶液中可以加入各種品質(zhì)控制劑。
將溶液泵入EFC，當(dāng)在陽極和陰極間加電壓時便在陰極發(fā)生銅的電解沉淀。典型情況是，電解過程使用可轉(zhuǎn)動的圓柱狀陰極(滾筒，drums)，它們可以有各種直徑和寬度。然后將電解沉積的箔從柱狀陰極上取下來。這樣生成的金屬箔是成卷的，因為陰極在轉(zhuǎn)動，通常陽極的形狀是適應(yīng)于陰極的，以使陽極和陰極之間的間隔保持不變。這是為了使產(chǎn)生的金屬箔在整個一卷中有不變的厚度所需要的。使用這種電解沉淀方法制備的銅箔有一面是平滑閃光的(與滾筒接觸的一面)，另一面是粗糙或暗淡的(銅沉淀生長前沿)。
應(yīng)用于PCB和其他電子裝置的導(dǎo)電箔可能要再進(jìn)行處理，至少對粗糙面要進(jìn)行處理，以增強(qiáng)粗糙面和疊層之間的粘結(jié)與撕裂強(qiáng)度。典型的箔處理是用粘結(jié)材料(bondingmaterial)來處理，以增加表面面積從而增強(qiáng)粘結(jié)和提高撕裂強(qiáng)度。也可以將箔加以處理以提供一個熱屏蔽層(這可能是黃銅)，從而防止撕裂強(qiáng)度隨溫度升高而降低。最后，可以用穩(wěn)定劑來處理箔以防止箔的氧化。這些處理都是眾所周知的，對這一點沒有必要進(jìn)一步描述。
用不同的金屬來處理導(dǎo)電箔的粗糙面所伴生的一個問題是這種處理會造成粘著性變差和對熱應(yīng)力及機(jī)械應(yīng)力的不適當(dāng)?shù)牡挚沽?。這種不好的結(jié)果可能被測定為低的或不適當(dāng)?shù)乃毫褟?qiáng)度值和/或表現(xiàn)為電解沉淀箔處理(層)與箔的分離，稱之為“板遷移(boardtra-nsfer)”或“處理遷移(treatmenttransfer)”。本發(fā)明提供了一種得到金屬箔的處理過程，使其撕裂強(qiáng)度改善并減小處理遷移。
本發(fā)明的一個方面是一個金屬箔在一個表面上有三個重疊的電解沉積層，第一層與所述表面相鄰，構(gòu)成樹狀沉積，主要含有第一種金屬;第二層為金屬閃光膜(flash)沉積于所述第一層之上;主要含有不同于所述第一種金屬的第二種金屬;第三層為樹狀沉積，主要含有與所述第一種金屬不同的金屬。
作為本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了制造金屬箔的處理過程，由此制作的金屬箔能改善箔與基片之間的粘結(jié)狀況。其組成是(A)在所述箔的一個表面上電解沉積一個，主要由第一種金屬構(gòu)成的樹狀沉積層;
(B)在(A)的樹狀沉積層上電解沉積一個金屬閃光膜，其主要成分是與(A)的所述第一種金屬不同的第二種金屬;
(C)在所述(B)金屬閃光膜上電解沉積一個樹狀沉積金屬層，其主要成分是與(A)的所述第一種金屬不同的另一種金屬。
本發(fā)明的另一個方面是由本發(fā)明的金屬箔生產(chǎn)電子裝置。所謂電子裝置包括由本發(fā)明制成的疊層金屬箔構(gòu)成的裝置，如前面描述的pCB(印刷電路板)，以及固態(tài)開關(guān)，包括固態(tài)的電路斷續(xù)器(circuitbreaker)。


圖1是銅箔截面放大1000倍的顯微照片，該銅箔有一個粗糙的上表面和一個光滑的下表面，根據(jù)本發(fā)明的步驟(B)，它帶有一個鎳閃光膜。
圖2是銅箔的另一個截面放大1000倍的顯微照片，該銅箔有一個粗糙的上表面和一個光滑的下表面，它已根據(jù)本發(fā)明處理過程步驟(B)加上了鎳閃光膜;然后浸入酸中洗蝕掉鎳膜下面的銅，從而更清楚地顯示出鎳膜的輪廓線。
圖3是銅箔截面放大1000倍的顯微照片，該銅箔先用鎳閃光膜處理;再根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行鎳的樹狀沉積。
圖4是銅箔的另一個截面放大1000倍的顯微照片，該銅箔有一個粗糙的上表面和一個光滑的下表面;先用鎳閃光膜處理，再根據(jù)本發(fā)明在粗糙面上進(jìn)行鎳樹狀沉積，然后對它用酸洗以溶掉鎳處理層下面的銅，以顯示出鎳剖面的輪廓線。
圖5是貼在白紙上的透明膠帶的三個實例的復(fù)印件，每個用虛線繪出透明膠帶的輪廓線;這里的每個實例膠帶先前都曾分別貼在“不灰蒙蒙的(non-dusty)”、“灰蒙蒙的(dusty)和“很灰蒙蒙的(Verydusty)”的電解沉積箔上，如圖中每段上方的圖例所示。
為了說明本發(fā)明，這里所用的術(shù)語“樹狀的(dendritic)”是指金屬表面上的一種具有樹樣的(tree-like)或結(jié)核狀(nodular)形態(tài)的顯微金屬結(jié)構(gòu)。在金屬箔上得到樹狀結(jié)構(gòu)在工藝上是人所公知的。對大多數(shù)可進(jìn)行電解沉積的金屬而言，得到樹狀結(jié)構(gòu)的典型做法是進(jìn)行電解沉積時使用含有低濃度金屬離子的電解槽，而電流密度要顯著高于通常為得到光滑的電鍍拋光產(chǎn)品所使用的電流密度。還可以利用其他因素，如pH值、電解槽溫度和電解槽添加劑等，來進(jìn)一步促進(jìn)樹狀沉積的形成。美國專利3，328，275號及Bucci等的文章“銅箔技術(shù)”(PCFAB，1986.7.，22-31頁)描述了在銅箔上產(chǎn)生樹狀沉積的典型過程。這兩份材料在本文中作為參考將充分引用。
作為樹狀沉積，有一類是高輪廓的(與低輪廓的相比)樹狀沉積，發(fā)明者在識別它們時把它們稱作“灰蒙蒙的(dusty)”和“很灰蒙蒙的(verydusty)”?？梢杂靡环N簡單的定性檢驗來把“灰蒙蒙的”和“很灰蒙蒙的”樹狀沉積與不灰蒙蒙的沉積區(qū)分開來。將稱作Scotch牌(3M)透明帶的一種膠帶牢牢地貼在沉積的粗糙面，再以90度角撕下來，并貼在一張白紙上。如果幾乎沒有任何金屬粒子的痕跡粘到膠帶上，則認(rèn)為該沉積是不灰蒙蒙的，如果在膠帶上出現(xiàn)不只一個痕跡，則認(rèn)為是“灰蒙蒙的”沉積。圖5給出三個膠帶實例，分別對應(yīng)于“不灰蒙蒙的”、“灰蒙蒙的”及“很灰蒙蒙的”。
這里使用的術(shù)語“金屬閃光膜(metalflash)”是指一種薄的金屬電解沉積敷層，它相對于沉積其上的表面而言具有低輪廓(lowprofile)。與上述樹狀表面相反，它是非樹狀的。產(chǎn)生金屬閃光膜的通常作法是使用與產(chǎn)生樹狀沉積所需條件相反的電解沉積條件，就是說，與樹狀沉積所需濃度和電流密度相比，在電解槽中有高金屬離子濃度和低電流密度。也可以利用其他因素(如pH值、電解槽溫度和添加劑等)來幫助非樹狀敷層的電解沉積。
在本發(fā)明中，所應(yīng)用的金屬閃光膜厚度小于它所沉積其上的樹狀層的輪廓厚度。通常，金屬閃光膜的平均截面厚度不大于樹狀沉積距金屬箔的平均高度的20%。這里的平均高度是相對于樹狀結(jié)構(gòu)之間的凹陷平均濃度計算的，以后把這個高度叫做平均截面高度(ave-rageprofileheight)。這個平均截面高度可以根據(jù)如圖1-4所示的顯微照片來確定。
在一個最佳實施例中，金屬閃光膜的平均厚度不大于平均截面高度的10%。在另一個實施例中，金屬閃光膜的平均厚度不大于平均截面高度的5%左右。金屬閃光膜的平均厚度可以是10微米或大于10微米。然而，對大多數(shù)應(yīng)用而言，其平均厚度一般不超過3.0微米左右。在一個實施例中，平均厚度可能不超過1.5微米左右。
金屬閃光膜的厚度可以用通常在金屬箔鍍膜工業(yè)中使用的自動裝置來測定。平均截面高度可以由掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的截面取樣的顯微照片(如圖1和圖2所示)來確定。一旦確定了適當(dāng)?shù)碾娊獬练e條件，便能得到不變的結(jié)果。
為了能遵循樹狀沉積的等高線，最好是使金屬閃光膜的晶粒結(jié)構(gòu)比其下面的樹狀層的晶粒結(jié)構(gòu)要精細(xì)。利用這種精細(xì)晶粒敷層通常有助于得到均一的金屬閃光膜。
本發(fā)明的金屬箔的第三層是金屬的電解沉積樹狀層。在一個最佳實施例中，這一層的主要金屬成分與金屬閃光膜下面的那一層的主要金屬成分相同。這一層又是用制造樹狀沉積的眾所周知的程序(前面關(guān)于第一樹狀層曾描述過)來生產(chǎn)的。然而，用于產(chǎn)生這一樹狀層的具體電解沉積條件往往與前述產(chǎn)生第一樹狀層時使用的條件有所不同，因為當(dāng)電解沉積不同的金屬時，為得到樹狀表面結(jié)構(gòu)，它們往往對濃度、pH、溫度及電流密度有其自己的要求。
確定是否將產(chǎn)生非樹狀或樹狀表面結(jié)構(gòu)的較重要因素之一是電流密度。通常，對于要電解沉積的同一種金屬而言，為產(chǎn)生非樹狀表面結(jié)構(gòu)的電流密度往往不超過用于產(chǎn)生樹狀表面結(jié)構(gòu)的電流密度的大約二分之一。在一個最佳實施例中，用于產(chǎn)生金屬閃光膜的電流密度不超過用于產(chǎn)生樹狀層的電流密度的大約三分之一。
例如，通常能在不超過大約300安培/平方英尺(ASF)的電流密度下產(chǎn)生鎳閃光膜，而且經(jīng)常在電流密度不超過大約200ASF的情況下產(chǎn)生。在一個實施例中，利用鎳的電解沉積從鎳電解沉積槽中得到鎳閃光膜，其電流密度為大約100ASF至大約150ASF。
影響電解沉積的結(jié)果為非樹狀或樹狀沉積的另一個因素是電解沉積槽中的金屬離子濃度。通常，用于產(chǎn)生金屬閃光膜的槽內(nèi)金屬離子濃度至少為用于產(chǎn)生樹狀層所用金屬離子濃度的二倍。在一個實施例中，由鎳的電解沉積得到鎳閃光膜所使用的鎳電解沉積槽中，槽中每升含有約85克至約115克鎳。
pH和溫度兩個條件的取值是對非樹狀沉積有利還是對樹狀沉積有利，隨金屬的不同而不同。對于鎳的情況，往往是在pH值不超過5.0的含水(agueous)槽中在至少30℃的高溫下進(jìn)行鎳閃光膜沉積。作為一個控制條件。用樹狀沉積構(gòu)成第三層時往往在pH值大于5.0的含水槽中在溫度低于30℃的條件下進(jìn)行。
電沉積金屬閃光膜和樹狀第三層所需要的時間周期因其電流密度、金屬離子濃度、pH值、溫度以及被沉積的具體金屬的不同而不同。在一個實施例中，從含鎳槽中電解沉積出鎳閃光膜所需時間為大約30秒至大約1分鐘的范圍，而作為第三層生成樹狀鎳沉積一般需要的沉積時間為10秒左右至20秒左右的范圍。
與得到相應(yīng)的低斷面(profile)樹狀沉積所使用的電流密度和金屬離子濃度相比，要得到高斷面樹狀沉積一般要在較高電流密度和較低金屬離子濃度的情況下進(jìn)行電解沉積。也可以利用類似的途經(jīng)得到“灰蒙蒙的(dusty)”樹狀金屬沉積，但對于本發(fā)明而言，灰蒙程度和平均斷面高度要獨立予以考慮。例如，一個高斷面沉積可以是“灰蒙蒙的”或“不灰蒙蒙的”。在“灰蒙蒙的”高斷面樹狀銅的情況下，電流密度一般為大約250ASF至大約400ASF(安培/平方英尺)的范圍，銅離子濃度為電解槽內(nèi)每升含銅約24克至26克，槽溫一般在約90°F至約110°F范圍，硫酸濃度為槽內(nèi)每升含約90克至約110克?？梢杂忻可?克硝酸鹽和大約22至28ppm氯化物離子來幫助灰蒙蒙銅沉積。
可以利用多種金屬來制造本發(fā)明的金屬箔?？梢杂扇魏螌?dǎo)電金屬制成金屬箔。用于形成金屬箔上的樹狀沉積的第一金屬也可以從多種能用于電鍍的導(dǎo)電金屬中選擇。通常選取在樹狀電解沉積條件下進(jìn)行電解沉積時能與金屬箔粘結(jié)好的金屬。當(dāng)金屬箔是銅箔時，一般第一金屬為銅，盡管鋅也可以用來構(gòu)成樹狀鋅層，如本文中充分參考的美國專利4，456，508號中所描述的那樣。
作為第二層的金屬閃光膜和/或第三層中的樹狀金屬層所使用的金屬一般包括能夠根據(jù)上述金屬閃光膜或樹狀第三層各自的特性進(jìn)行沉積的任何金屬。例如鎳、錫、鈀、鉑、銀、金和銦。
如前所述，第三層通常含有的主要金屬成分不同于樹狀第一層所含金屬主要成分。能產(chǎn)生與金屬閃光層粘結(jié)在一起的樹狀沉積的任何金屬都屬于本發(fā)明的范圍。通常，最好是第三層中的主要金屬成分即為金屬閃光膜中存在的主要金屬成分。
在本發(fā)明的改進(jìn)的金屬箔中還可以包括附加的電解沉積金屬層。例如，一層黃銅可以放在樹狀第一層和金屬閃光膜第二層之間以提供一個熱屏蔽層。熱屏蔽層是有用的，例如，當(dāng)用于涉及高熱機(jī)械應(yīng)力的疊層印刷電路板時，可以防止隨溫度升高而降低撕裂強(qiáng)度。在任一樹狀層與任何后續(xù)層之間插入的中間層都應(yīng)該這樣沉積使它不會顯著地破壞下面一層中的樹狀結(jié)構(gòu)特性，例如，不能填充樹狀結(jié)構(gòu)之間的凹陷，也不能在樹枝凸起之間搭橋。
如前面所述，本發(fā)明的金屬箔能廣泛應(yīng)用于需要可粘結(jié)導(dǎo)電金屬箔的場合。典型的應(yīng)用包括電氣的和電子的應(yīng)用，其中金屬箔粘結(jié)在基片上。利用本發(fā)明的金屬箔可以形成金屬箔疊層，用于制成印刷電路板和/或固態(tài)開關(guān)等電子裝置，它們能抵抗熱的和/或機(jī)械的應(yīng)力，保持與疊層材料的良好粘結(jié)。在一個實施例中，平均撕裂強(qiáng)度至少為大約12磅/英寸;通常是大約13磅/英寸;也可能達(dá)到大約14磅/英寸甚至更大。
由于不斷增加對苛刻環(huán)境中電子部件的依賴，需要具有改進(jìn)的撕裂強(qiáng)度和能夠忍受熱機(jī)械應(yīng)力的導(dǎo)電金屬箔。電子控制裝置正在越來越普遍地應(yīng)用于車輛(如轎車、卡車)和重型設(shè)備中的燃燒條件微處理器控制以及在工業(yè)環(huán)境下其電路受到高溫和/或化學(xué)應(yīng)力的設(shè)備中，如電子化學(xué)或冶金過程控制設(shè)備、自動操縱設(shè)備等。由于苛刻的地理環(huán)境也會引起應(yīng)力。改善的撕裂強(qiáng)度和減小了的處理層遷移(tre-atmenttransfer)是本發(fā)明所展示的電子學(xué)領(lǐng)域中的優(yōu)越的特性，同時由于在金屬箔上存在至少另外一種金屬主要成分從而獲得了額外的有價值的特性。
能用來說明本發(fā)明的一個實施例是在銅處理之上的鎳處理過程。這一過程可描述如下(1)得到一個帶有一個粗糙側(cè)面的銅箔，這是在構(gòu)成銅樹狀層的條件下進(jìn)行銅電解沉積得到的。這個粗糙的側(cè)面的斷面可以是低斷面也可是高斷面沉積。與低斷面沉積相比，高斷面沉積往往能從本發(fā)明的實踐中得到更大的好處;
(2)可選步驟用一個電解沉積中間金屬層來處理步驟(1)的銅箔的粗糙面，如黃銅層作為熱屏蔽層，只要這個中間層不顯著破壞步驟(1)的金屬箔粗糙面上沉積的樹狀結(jié)構(gòu)特性;
(3)對步驟(1)或步驟(2)的這個粗糙表面加上鎳閃光膜。這個金屬閃光膜密封(seal)了銅處理層并生成步驟(3)金屬箔;以及(4)在適于樹狀沉積的電解沉積條件下電解沉積附加的鎳層。
按上述方式處理過的銅箔要比將步驟(3)直接用于銅箔粗糙面所得到的銅箔具有較高的撕裂強(qiáng)度和較小的處理遷移(treatmenttransfer)。
下面幾個實例用于說明本發(fā)明。除非特別說明，在下述各實例以及整個說明和權(quán)益要求中，凡幾分之幾和百分?jǐn)?shù)都是按重量計，所有溫度均為攝氏度，所有壓強(qiáng)均以大氣壓為單位，所有過程條件都是在標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)和溫度下(即在25℃和1大氣壓)。
例1一銅箔有一光滑側(cè)面和一粗糙側(cè)面，粗糙側(cè)面為一標(biāo)準(zhǔn)的非灰蒙、低斷面、電解沉積的樹狀銅沉積。它相繼穿過兩個電解沉積槽的處理。第一槽的條件如下鎳100±15克/升硼酸40±5克/升
pH值4±0.5110±5°F電流密度100-150ASF“ASF”指“每平方英尺安倍”第二槽的條件如下NiCl225-30克/升NH4Cl265-75克/升pH5.6-6.063-67°F電流密度600-750ASF。
在第一槽內(nèi)電解沉積后的銅箔截面示于圖1和圖2。當(dāng)觀看圖1時，可以看到銅箔呈現(xiàn)為較亮的陰影和較粗的晶粒，構(gòu)成斷面材料的主要部分，而鎳閃光膜呈現(xiàn)為稍暗些的細(xì)晶粒材料，沿著銅箔材料的上下輪廓線分布。帶有粗糙斷面的較上部分是銅箔的粗糙側(cè)面。圖2是將銅箔浸入酸槽溶掉一些銅之后的類似斷面。這樣得到的截面揭示出箔中銅的晶粒結(jié)構(gòu)和鎳閃光膜沿著銅的輪廓線。在銅箔和鎳閃光膜之間的暗區(qū)是被酸洗銅而在銅箔和鎳閃光膜之間形成的空區(qū)。
圖3是金屬箔在第二槽中處理過之后的截面。這里銅仍是較亮的粗晶粒截面材料主要部分，鎳仍表現(xiàn)為沿上斷面的較暗細(xì)晶粒區(qū)。照片清楚地顯示出沿著被處理金屬箔的上斷面形成大顆粒鎳的樹狀沉積。
圖4給出如圖2截面同樣方式在酸中處理過的類似截面。酸再次在銅箔粗糙側(cè)面和鎳之間造成空區(qū)，顯示出鎳電解沉積在金屬箔一側(cè)的鎳輪廓線。如所能看到的那樣，鎳閃光膜層仍然緊密地遵循銅箔粗糙側(cè)面的粗糙輪廓線。
例2這一實例中的銅箔如例1中同樣方式處理，只是在將銅箔放入第一槽處理之前，這個標(biāo)準(zhǔn)的低斷面銅箔的粗糙一側(cè)用黃銅電解沉積敷層處理，以提供一個熱屏蔽層。用例1的第一槽和第二槽處理之后得到的結(jié)果都是十分相似的。
這一實例表明，可以根據(jù)本發(fā)明的過程來處理銅箔，不論是否存在附加中間層來提供附加的功能屬性。
例3根據(jù)例1的過程來處理銅箔，只是在本例中所用的銅箔是在粗糙一側(cè)的灰蒙蒙的高斷面樹狀銅沉積，如前述標(biāo)準(zhǔn)定性膠帶檢驗所確定的那樣。
例4根據(jù)例2的過程處理銅箔，使用例3的灰蒙蒙高斷面箔作為銅箔，它首先用黃銅電解沉積敷層處理以提供一個熱屏蔽層。
對于例1-4中的每一個，(a)在鎳閃光膜處理之前，(b)在鎳閃光膜處理之后但在鎳樹狀處理之前，(c)根據(jù)本發(fā)明，在鎳樹狀處理之后，都利用標(biāo)準(zhǔn)的撕裂強(qiáng)度試驗檢驗了撕裂強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)的撕裂強(qiáng)度試驗基于GE-FR4TM疊層，其中4英寸求1/2英寸的試樣以粗糙面向下放到一層GE-16012TM聚酯膠片(prepreg)上，這張聚酯膠片又放在三張GE-16013TM聚酯膠片上，然后在350°F溫度下以1000psi壓強(qiáng)持續(xù)40分鐘制成疊層。然后在室溫下用標(biāo)準(zhǔn)的撕裂強(qiáng)度測量設(shè)備(InstronTM)來測量其撕裂強(qiáng)度，它測量從疊層上以90度角拉下銅箔所需要的力。這所需要的力表示為以磅/英寸為單位(測量時撕裂距離至少為1英寸)。
鎳層厚度可以用Asoma Model 8620TM測量，它用X-射線螢光性(fluorescence)測量鎳的厚度。
由本發(fā)明得到的結(jié)果與銅箔在鎳閃光膜處理之前得到的結(jié)果以及鎳閃光膜處理和樹狀鎳處理之間得到的結(jié)果所做的比較示于下面的表Ⅰ表Ⅰ撕裂強(qiáng)度和鎳厚度結(jié)果例號處理階段平均撕裂強(qiáng)度粗糙面上的鎳(磅/英寸)厚度(微米)1鎳閃鍍之前9.6--鎳閃鍍之后9.6--本發(fā)明13.1--2鎳閃鍍之前11.1--鎳閃鍍之后9.6--本發(fā)明12.9--3鎳閃鍍之前8.4--鎳閃鍍之后10.11.1本發(fā)明12.82.24鎳閃鍍之前10.3--鎳閃鍍之后11.61.0本發(fā)明13.52.4
由這些結(jié)果能夠看到，根據(jù)本發(fā)明制備的金屬箔與未處理的樹狀銅箔及帶鎳閃光膜的樹狀銅箔相比，具有較高的撕裂強(qiáng)度。在實踐本發(fā)明時，發(fā)明者還觀測到減小了的處理遷移(treatmeuttra-usfer)。
盡管結(jié)合其最佳實施例解釋了本發(fā)明，但應(yīng)該理解，它的各種修正對于讀過本說明的內(nèi)行人而言是顯然的。所以，應(yīng)該理解，這里所披露的本發(fā)明意欲涵蓋這些修正，認(rèn)為屬于所附權(quán)益要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.在其表面上有三個重疊電解沉積層(a)、(b)和(c)的金屬箔，其中，鄰近所述表面的第一層(a)是主要含有一種金屬的樹狀沉積層，第二層(b)是一金屬閃光膜，均勻沉積于所述第一層上面，以不同于所述第一種金屬的第二種金屬為其主要成分，以及第三層(c)是樹狀沉積，其主要成分是不同于所述第一種金屬的一種金屬。
2.權(quán)益要求1的金屬箔，其中所述第三層是以所述第二種金屬為主要成分的樹狀沉積。
3.權(quán)益要求1的金屬箔，其中所述金屬箔是銅箔，所述第一金屬是銅，所述第二金屬是鎳。
4.權(quán)益要求1的金屬箔，其中所述箔是銅箔，所述第一金屬是銅，所述第二金屬是錫。
5.權(quán)益要求1的金屬箔，其中所述箔是銅箔，所述第一金屬是銅，所述第二金屬是鈀、鉑、銀、金或銦。
6.權(quán)益要求1的金屬箔，其中箔是銅箔，所述第一金屬是鋅，所述第二金屬是鎳。
7.權(quán)益要求1的金屬箔，其中箔是銅箔，所述第一金屬是鋅，所述第二金屬是錫。
8.權(quán)益要求1的金屬箔，其中所述箔是銅箔，所述第一金屬是鋅，所述第二金屬是鈀、鉑、銀、金或銦。
9.權(quán)益要求2的金屬箔，其中所述箔是銅箔，所述第一金屬是銅，所述第二金屬是鎳。
10.權(quán)益要求9的金屬箔，其中的金屬箔還含有一層黃銅插入所述第一層和所述第二層之間。
11.權(quán)益要求1的金屬箔，其中所述第一層的平均斷面厚度不大于所述第一層的平均斷面高度的大約10%。
12.權(quán)益要求1的金屬箔，其中所述金屬閃光膜的厚度不大于大約3.0微米。
13.權(quán)益要求1的金屬箔，其中的金屬箔以GE-FR4TM疊層為基礎(chǔ)其撕裂強(qiáng)度至少為12磅/英寸左右。
14.由至少一個根據(jù)權(quán)益要求1的金屬箔構(gòu)成的電子裝置。
15.權(quán)益要求14的電子裝置，其中的裝置是一個印刷電路板。
16.權(quán)益要求14的電子裝置，其中的裝置是一個固態(tài)開關(guān)。
17.制造能改善與基片粘結(jié)程度的金屬箔的過程，其組成是(A)在所述金屬箔的一個表面上電解沉積一個樹狀沉積層，其主要成分為第一金屬;(B)在(A)的樹狀沉積上面電解沉積一金屬閃光膜，其主要成分是與(A)的所述第一金屬不同的第二金屬;(C)在(B)的金屬閃光膜上電解沉積一個樹狀金屬沉積層，其主要成分是不同于(A)的所述第一金屬的一種金屬。
18.權(quán)益要求17的過程，其中步驟(C)的主要金屬成分是(B)的所述第二金屬的主要成分。
19.權(quán)益要求18的過程，其中進(jìn)行(B)時的電流密度小于步驟(C)的電流密度的二分之一。
20.權(quán)益要求19的過程，其中步驟(B)是將所述金屬箔浸入含有所述第二金屬鹽的第一水溶液槽中;步驟(C)是將所述金屬箔浸入含有所述第二金屬鹽的第二水溶液槽中，其中所述第二金屬的濃度不大于步驟(B)中第一水溶液槽中所述第二金屬的濃度的二分之一。
21.權(quán)益要求17的過程，其中所述金屬箔是銅箔;所述第一金屬是銅，所述第二金屬是鎳。
22.權(quán)益要求21的過程，其中步驟(B)中進(jìn)行的電解沉積所用平均電流密度小于大約300安培/平方英尺。
23.權(quán)益要求21的過程，其中步驟(B)中進(jìn)行電解沉積所用平均電流密度小于大約200安培/平方英尺。
24.權(quán)益要求23的過程，其中步驟(B)中將所述金屬箔浸入一種水溶液槽，溶液中的pH值可達(dá)5.0，保持在至少30℃高溫，含有至少每升60克鎳。
25.權(quán)益要求21的過程，其中步驟(C)的主要金屬成分是鎳。
26.權(quán)益要求25的過程，其中步驟(C)中將所述金屬箔浸入一種水溶液槽，溶液中的pH值大于5.0，保持溫度不大于30℃，鎳含量少于每升60克。
27.制造具有改善的與基片粘結(jié)能力的銅箔的過程，其組成是(A)在所述箔的一個表面上得到一個以銅為主要成分的樹狀沉積銅箔;(B)在(A)的樹狀沉積之上電解沉積一個金屬閃光膜，其主要成分是不同于銅的第二金屬;以及(C)在(B)的金屬閃光膜上電解沉積一個樹狀金屬沉積層，其主要成分是不同于銅的一種金屬。
28.權(quán)益要求27的過程，其中步驟(C)的金屬主要成分與步驟(B)中所述第二金屬相同。
29.權(quán)益要求28的過程，其中所述第二金屬是鎳。
30.權(quán)益要求27的過程，其中(A)的銅箔含有一個黃銅熱屏蔽層。
全文摘要
本發(fā)明為一種具有改善的與基片結(jié)合程度的金屬箔，它在一個表面上有三層重疊的電解沉積層，鄰近所述表面的第一層為主要成分是第一金屬的樹狀沉積層，第二層是在所述第一層上面均勻沉積的金屬閃光膜，第三層為樹狀沉積。所披露的制造這種金屬箔的方法的組成是(A)在所述箔上電解沉積一個以第一金屬為主要成分的樹狀沉積層；(B)在(A)的樹狀沉積層上電解沉積一個金屬閃光膜；(C)在(B)的所述金屬閃光膜上電解沉積一個樹狀沉積金屬層。
文檔編號C23C28/02GK1068155SQ9210514
公開日1993年1月20日 申請日期1992年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月28日
發(fā)明者理查德·J·薩迪, 丹尼斯·M·扎特 申請人:古爾德有限公司