[发明专利]一种超薄聚合物的表面处理方法

说明书

本发明公开了一种超薄聚合物的表面处理方法，在真空室内进行，包括将聚合物薄膜固定在放卷轴上，在导向辊的作用下聚合物薄膜运动到冷辊处进行离子束表面处理，表面处理完后在导向辊的作用下继续运动到收卷轴上；所述聚合物薄膜厚度低于5微米；所述离子束表面处理的装置包括离子源系统、电弧系统以及磁控系统，表面处理时聚合物薄膜的温度不高于50℃，处理顺序依次为气体离子源，电弧和磁控溅射。本发明工艺可在任何超薄聚合物表面处理上推广，特别是不耐温的超薄聚合物的表面覆金属膜层，其设备使用寿命高，成本低，能实现大规模的卷对卷生产。而且能同时兼顾聚合物表面电阻率、表面粗糙度、吸水度和抗拉伸性能。

技术领域

本发明属于离子束镀膜技术领域，主要涉及一种超薄聚合物的表面处理方法。

背景技术

随着科技的发展，聚合物在科技领域中应用的越来越广泛，其重要性也日益凸显。聚合物本身具有非常独特的性能，如优良的耐腐蚀性能、耐高低温性能、耐老化性能、物理化学惰性，高绝缘性能等等。但是很多情况下聚合物本身并不是单独使用的，它需要与其他金属、非金属、金属氧化物等进行耦合；因此，对其表面的粘接性能提出了更高的要求，特别是一些需要高结合界面强度的应用场合。

磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，而上世纪70年代发展起来的磁控溅射法更是实现了高速、低温、低损伤。因为是在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。

等离子体气相沉积是一种用等离子体激活反应气体，促进在基体表面或近表面空间进行化学反应，生成固态膜的技术。等离子体化学气相沉积技术的基本原理是在高频或直流电场作用下，源气体电离形成等离子体，利用低温等离子体作为能量源，通入适量的反应气体，利用等离子体放电，使反应气体激活并实现化学气相沉积的技术。

真空阴极电弧沉积，俗称多弧镀。优点:离化率高，离子流密度大，离子流能量高，沉积速率快，膜基结合力好，利用固体靶材，没有熔池，靶材可以任意位置安装以保证镀膜均匀，可以沉积金属膜、合金膜，也可以反应镀合成各种化合物膜(氮化物、碳化物、氧化物)，甚至可以合成DLC膜、CNx膜等，设备操作简单，技术易于推广。美中不足的是，在沉积时，从靶材表面飞溅出微细颗粒，在所镀膜层中冷凝使膜层粗糙度增加。

常规的聚合物表面处理的聚合物厚度为12.5-100微米，在覆铜处理时铜箔厚度大于9微米，这是因为常用的表面处理，如等离子体、机械压合等进行沉积，离化率低，导致表面结合强度不高；对于超薄，特别是5微米以下的聚合物的覆铜处理很难实现，这大大限制了超薄聚合物的进一步广泛应用。因此，研究开发一种5微米以下的聚合物的表面覆铜技术，具有极大的市场价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种超薄聚合物的表面处理方法，通过气体离子源、电弧以及磁控溅射三种技术同时耦合进行沉积，解决结合强度、磁控溅射离化率低等问题，能够在5微米厚度以下的聚合物表面进行覆铜处理。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种超薄聚合物的表面处理方法，在真空室内进行，包括将聚合物薄膜固定在放卷轴上，在导向辊的作用下聚合物薄膜运动到冷辊处进行离子束表面处理，表面处理完后在导向辊的作用下继续运动到收卷轴上；所述聚合物薄膜厚度低于5微米；

所述离子束表面处理的装置包括离子源系统、电弧系统以及磁控系统，离子束表面处理时聚合物薄膜的温度不高于50℃，处理顺序依次为气体离子源处理，电弧处理和磁控溅射处理，所述气体离子源处理为活化聚合物薄膜表面，所述电弧处理和磁控溅射处理为在聚合物薄膜表面沉积铜；其中，离子源系统中的气体离子源电流大小为0.1-1A；电弧系统中电弧沉积时起弧电流为10-50A，电流为0.1-1A；磁控系统中磁控溅射电流为0.1-2A，进气量为200-300sccm。