[發(fā)明專利]一種提高玻璃鍍銅連接強(qiáng)度的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710554715.5
• 申請(qǐng)日: 2017-07-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107225329A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何寶鳳;魏翠娥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K26/352
• 分類號(hào): B23K26/352;B23K26/066;B23K26/60
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于玻璃鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通過(guò)準(zhǔn)分子激光加工進(jìn)行表面處理用于提高玻璃鍍銅連接強(qiáng)度的方法。

背景技術(shù)

在電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，高性能的電子封裝要求電路板和基板材料理想地結(jié)合后應(yīng)該具有最佳的屬性。由于低成本、環(huán)境友好和高性能，玻璃作為一種非常有前途的基板替代材料受到了廣泛關(guān)注。用玻璃取代傳統(tǒng)的印刷電路板，在其表面上鍍銅膜的方法備受青睞。

在絕緣玻璃基板表面沉積導(dǎo)電軌道，對(duì)電子元件的制造很重要。然而，由于金屬鍍層和玻璃基板之間的物理、化學(xué)和機(jī)械性能的不匹配，在光滑的玻璃表面進(jìn)行金屬噴鍍是很困難的。如果基板與鍍層之間沒(méi)有足夠的粘附性，即使鍍膜后，鍍層也非常容易脫落下來(lái)。因此，提高鍍層與基板之間的粘附性是玻璃鍍膜技術(shù)得以發(fā)展的關(guān)鍵因素。

前人通過(guò)對(duì)界面粗糙度進(jìn)行研究，指出表面預(yù)處理是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量粘接的關(guān)鍵，并且利用激光表面處理提高粘結(jié)強(qiáng)度的方法已經(jīng)成功應(yīng)用于金屬、合金和陶瓷，在玻璃鍍膜領(lǐng)域還未見(jiàn)深入研究。

提高表面粗糙度改善玻璃與銅膜之間粘附性能的有效途徑。通過(guò)表面處理，如等離子體粗糙化、機(jī)械磨損、化學(xué)改性、珠光噴砂，提高玻璃表面粗糙度的方法可以提高鍍層的粘附性。然而，這些表面處理方法只能產(chǎn)生隨機(jī)表面，難以控制在玻璃表面加工的效果。

因此，亟需一種產(chǎn)生均勻紋理結(jié)構(gòu)的加工方法，通過(guò)可控的玻璃表面處理技術(shù)，顯著提高玻璃鍍膜粘接強(qiáng)度，這對(duì)于玻璃鍍膜技術(shù)的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題的不足之處，本發(fā)明提供了一種提高玻璃鍍銅連接強(qiáng)度的方法，可以顯著提高銅膜與玻璃基板的連接強(qiáng)度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種提高玻璃鍍銅連接強(qiáng)度的方法，包括以下步驟：

步驟1、選取CMG玻璃基板；

步驟2、將CMG玻璃基板放置在工作臺(tái)上，調(diào)整工作臺(tái)使準(zhǔn)分子激光器發(fā)出的準(zhǔn)分子激光束對(duì)準(zhǔn)加工位置；

步驟3、根據(jù)焦點(diǎn)位置調(diào)整CMG玻璃基板到焦平面的距離；

步驟4、通過(guò)改變激光加工參數(shù)，在玻璃表面形成不同的紋理圖案結(jié)構(gòu)，得到不同的蝕刻深度及三維表面粗糙度特征，所述激光加工參數(shù)包含：激光重復(fù)頻率、激光能量密度、衰減器位置；

步驟5、將準(zhǔn)分子激光加工好的粗糙化表面用未稀釋的Decon 90清洗5分鐘，并用去離子水沖洗3-5分鐘；

步驟6、采用催化劑溶液激活玻璃表面并用去離子水沖洗3-5分鐘；

步驟7、將經(jīng)過(guò)處理的玻璃基板浸入鍍銅槽浸泡10分鐘，最后進(jìn)行沖洗并干燥；

步驟8、通過(guò)劃痕試驗(yàn)定量檢測(cè)在玻璃上鍍銅的質(zhì)量；

步驟9、最后進(jìn)行三維形貌測(cè)量，并將劃痕測(cè)試結(jié)果與三維表面粗糙度參數(shù)相結(jié)合，找到鍍層失效的臨界負(fù)載。

作為優(yōu)選，步驟1中，CMG玻璃基板的尺寸為40mm*40mm，厚度為100μm。

作為優(yōu)選，步驟3中，CMG玻璃基板在焦平面以下2mm位置處。

作為優(yōu)選，步驟4中，采用單一變量法，依次探究重復(fù)頻率、能量密度、單位面積上的脈沖個(gè)數(shù)、衰減器位置設(shè)置不同值時(shí)對(duì)蝕刻深度、加工質(zhì)量的影響；刻蝕深度取決于激光的能量密度和單位面積上的脈沖個(gè)數(shù)，并且可以通過(guò)提高能量密度、單位面積上的脈沖個(gè)數(shù)和激光脈沖重復(fù)頻率來(lái)提高加工質(zhì)量。

作為優(yōu)選，固定脈沖持續(xù)時(shí)間為20ns，激光蝕刻最小的能量為140mJ，衰減器的位置為0.9。

作為優(yōu)選，CMG玻璃對(duì)波長(zhǎng)在193nm到308nm之間的光的吸收率大于80％，采用波長(zhǎng)為248nm的KrF準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行表面處理，能夠有效地利用激光能量。

本發(fā)明提高玻璃鍍銅連接強(qiáng)度的方法，采用準(zhǔn)分子激光加工使玻璃基板表面粗糙化后，可以顯著提高鍍層與玻璃基板之間連接強(qiáng)度的方法。通過(guò)改變激光參數(shù)對(duì)激光加工效果實(shí)現(xiàn)控制，使表面上產(chǎn)生不同微觀結(jié)構(gòu)陣列，采用三維表面形貌測(cè)量和三維參數(shù)表征處理后的玻璃表面形貌，并通過(guò)劃痕試驗(yàn)來(lái)評(píng)估鍍銅的粘附強(qiáng)度，有利于最大化使用激光加工能量，節(jié)省加工所用時(shí)間，控制加工效果，以達(dá)到理想的粗糙化表面，從而顯著提高玻璃鍍膜的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1準(zhǔn)分子激光加工系統(tǒng)示意圖；

圖2準(zhǔn)分子激光加工后玻璃基板的三維表面形貌；

圖3粗糙化的玻璃表面鍍銅效果；

圖4準(zhǔn)分子激光加工前后玻璃基板表面劃痕試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。