[發(fā)明專利]一種在PCB用銅箔表面涂覆硅烷偶聯(lián)劑的工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111514123.3
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114107974B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設計）人: 薛奇;李林玲;陳葳;王勇;滕超;章晨
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學
• 主分類號: C23C22/52
• 分類號: C23C22/52;C23C22/73;C23C22/77;H05K3/22;G01N21/84;G01N23/2273
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種在PCB用銅箔表面涂覆硅烷偶聯(lián)劑的工藝通過對涂覆在PCB用銅箔表面偶聯(lián)劑層的熱處理，使其形成與金屬表面化學結(jié)合的內(nèi)層和附著的物理吸附的外層，再利用乙醇/水混合溶劑對其進行洗滌，洗去多余的物理吸附的偶聯(lián)劑。在熱處理和洗滌二道工序過程中，用AFM?IR檢測偶聯(lián)劑在粗糙面上的空間立體分布，用XPS檢測金屬表面硅含量的變化，使得銅箔表面的偶聯(lián)劑用量適當而又分布均勻，避免了在PCB板材界面局部區(qū)域堆砌大量的高介電常數(shù)的硅羥基化合物，有利于提高PCB板在高溫高濕條件下介電性質(zhì)的穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及在PCB用銅箔表面涂覆硅烷偶聯(lián)劑的工藝。

背景技術

高頻高速印刷電路板(PCB)是5G通訊的硬件基石，由覆銅板基材層壓而成，其中的核心基礎材料包括低介電特性的有機樹脂、電子玻纖布、無機填料和表面鍍有鋅，鉻合金的粗糙的銅箔，粗糙度Rz為1μm-5μm。PCB板材中各層物料界面對信號的傳輸性能和器件的可靠性具有十分重要的影響。

以銅箔與樹脂的復合界面為例，需要用低介電常數(shù)樹脂，并且降低銅箔表面的粗糙度以降低高頻信號的傳輸損耗。然而，這樣會導致銅箔/樹脂界面的結(jié)合強度減弱，進而使得高溫高濕環(huán)境下易發(fā)生PCB板材的界面失效。因此，工業(yè)生產(chǎn)過程中，通常需對銅箔表面進行硅烷偶聯(lián)劑改性處理，以增強銅箔與樹脂之間的結(jié)合強度。

當用硅烷偶聯(lián)劑溶液處理銅箔時，一般先將硅烷偶聯(lián)劑水解，再涂覆至金屬表面。水解了的偶聯(lián)劑分子含有硅羥基，而只有離表面最近的少數(shù)幾層分子能與金屬表面的羥基發(fā)生縮合反應，多余的偶聯(lián)劑分子只能以弱互作用形式附著于表面。在與樹脂復合時會受熱，成品在使用過程中也會受熱。物理吸附層中的硅羥基能受熱能進一步起縮合反應，釋放出水分子，被密閉在覆銅板界面。水分子的極性很大，會嚴重的影響PCB介電性能。在4G階段，只是要求銅箔與樹脂界面粘接得住就行，對體系的介電性能要求還不是太高。進入5G時代，高頻高速傳輸?shù)奶攸c要求樹脂和粘接劑的介電常數(shù)要低。特別5G基站常年被置于室外，承受晝夜溫差、高溫高濕環(huán)境和氣候的變化，界面的穩(wěn)定性就顯得格外重要。顯然，多余而又分布不勻的物理吸附的偶聯(lián)劑的存在，對5G器材的制備和運行是非常不利的。關于銅箔表面硅烷偶聯(lián)劑的涂布處理工藝已有專利報道。然而這些專利存在如下不足之處：(1)已有專利未涉及對銅箔表面硅烷偶聯(lián)劑層厚度進行合理、有效的控制。專利中所報道的硅烷偶聯(lián)劑層明顯偏厚或不均勻、尺寸跨度大。例如專利CN103717011A報道了銅箔表面硅烷偶聯(lián)劑涂層的厚度為1～10μm，專利CN210958963U中提及銅箔表面硅烷偶聯(lián)劑處理層的厚度為實際起粘接作用的偶聯(lián)劑只需要幾個納米厚的分子。(2)專利CN1358409 A在涂覆偶聯(lián)劑加熱干懆時間只用了3～6秒。太短的時間不足以在界面生成有效地交聯(lián)的化學吸附層；(3)專利CN108603303A中提及，通過向硅烷偶聯(lián)劑水溶液中添加醇的方法，可以更均勻地處理銅箔表面。然而，由于缺乏有效的分析測試手段，該專利未對在凹凸不平銅箔表面硅烷偶聯(lián)劑層的均勻性進行有效的表征。用具有超高空間分辨率的基于原子力顯微成像的紅外光譜(AFM-IR)技術檢測證明，僅僅往硅烷偶聯(lián)劑水溶液中添加醇的方法，不能使偶聯(lián)劑在粗糙度R_z 1μm～5μm的銅箔表面實現(xiàn)均勻分布。

發(fā)明內(nèi)容