[发明专利]增强低粗糙度铜箔与树脂界面结合的等离子表面处理方法

说明书

本发明涉及一种增强低粗糙度铜箔与树脂界面结合的等离子表面处理方法，采用大气等离子处理对环氧和聚苯醚树脂进行表面改性，电沉积粗化处理得到低粗糙度铜箔。等离子处理后的树脂表面产生了更多的有利于粘合的活性基团。等离子处理的环氧树脂和聚苯醚树脂样品的剥离强度为0.86N/mm和0.63N/mm，相比于未处理样品，结合力分别提高了43％和50％。因此本发明在降低铜箔表面粗糙度的同时，保证良好的界面结合力，并且本发明处理方法污染小、操作方便、对基体整体性能和强度影响小、成本低适合大规模工业生产的优点。

技术领域

本发明属于印刷电路板(PCB)制备领域，具体涉及一种低粗糙度铜箔与树脂界面结合的等离子表面处理方法。

背景技术

随着5G时代的到来，通讯设备的高频高速需求日益凸显。作为搭接半导体器件的印刷电路板(PCB)基板材料，它的高频高速化发展自然首当其冲。高频高速信号传输的趋肤效应将会更加严重，即信号更加集中于铜导体的表层，这意味着电子铜箔表面粗糙度对信号损失的影响呈指数级的增加。因此，相较于常规电子铜箔，高频高速用电子铜箔需要发展(超)低粗糙度表面。然而，粗糙度的降低会不可避免地导致PCB基板中铜箔/树脂界面结合力的降低，难以满足工业应用的要求。因此，在降低铜箔表面粗糙度的同时，保证良好的界面结合力，是高频高速PCB基板研究的关键问题之一。

PCB基板中铜箔/树脂界面结合力主要来自于两个方面：一是由铜箔表面粗糙轮廓提供的机械锚合作用，二是铜箔和树脂间产生的化学键合作用，通常利用能够连接无机/有机界面的硅烷偶联剂来实现有效的化学键合力。就常规PCB基板而言，铜箔表面粗糙度大，界面结合力主要由机械锚合作用提供，化学键合扮演辅助作用。对于高频高速PCB基板，铜箔粗糙度大大降低，机械锚合作用减速，为了满足界面结合力的要求，必须采取措施增加化学键合作用，减少对粗糙度的依赖。提高化学键合作用的措施大体上分为两个方面，包括开发新的界面粘合剂，例如改性的硅烷偶联剂等；另一种是直接对基材(通常是树脂)进行改性，增加其表面化学活性。相比于新型粘合剂的开发，这种物理或化学方式直接改性基材的方法更加简单且工业化成本低。树脂表面直接改性以提高金属/树脂结合力的方法包括化学刻蚀，激光处理，紫外辐照，等离子处理等等。其中，等离子表面处理具有污染小、操作方便、对基体整体性能和强度影响小等优点，是一种很有前景的表面处理方法。近年来，等离子处理也逐渐用于改善铜箔/树脂的界面结合性能。Park等人采用O₂等离子体对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)表面进行改性，克服了PET表面化学镀铜溶液润湿性差以及Cu与PET之间附着力差的问题。Chen等人使用O₂/CF₄等离子体对PCB基板中无流动预浸料表面进行改性，提高了铜箔与环氧树脂基体之间的粘附力。目前相关研究多关注于改性后表面的理化性质以及剥离强度的宏观评价上，等离子处理后的表面化学状态与粘合性能的微观联系的研究较为缺少。此外，等离子处理用于改善新兴的高频高速用(超)低粗糙度铜箔/树脂界面粘合性能的研究也较为缺乏。

从现有行业现状上，为了保证低介电常数、低信号损失等要求，采用的树脂基板多为表面惰性树脂(如最为常用的环氧树脂、聚苯醚树脂及其改性树脂等)，表面活性键合基团少。同时对于导电介质铜箔材料也是难于进行表面键合的材料，为提高结合力需进行表面粗糙化处理，或进一步铜箔表面硅烷化处理，已达到提高剥离强度的目的，而大量测试结果表明硅烷化处理仅能贡献10％的剥离强度的提高，因此为解决低粗糙度铜箔与树脂基板的高结合强度的难题，需要寻求更为有效的解决手段。

从设计概念上，如何改善惰性基板树脂表面活性是该领域研究并未得到重视，缺乏相关的技术手段验证。如何通过现有技术方法实现基板树脂的表面改性，分析表面活性官能团对剥离强度的贡献具有重要的意义，等离子体表面技术虽然是通用技术，但在方法的运用上，及其对表面官能团种类及其作用上需要大量的试验验证。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的问题，提供一种低粗糙度铜箔与树脂界面结合的等离子表面处理方法。