电子基板表面化学法金属化技术研究

摘要

现代电子产品高频、高速、高密度集成的发展趋势对电路基板材料的介电常数（Dk）、介电损耗（Df）、耐热性、耐腐蚀性等性能都提出了很高的要求，以Al2O3陶瓷基板和聚苯醚（PPE）树脂基板为代表的高性能电路基板比传统的电子基板能够更好地满足这些要求。但是由于这些基材成分较大的化学惰性、基材表面较小的粗糙程度等因素，导致金属层与基材之间没有很好的物理或化学结合位点，从而出现两者粘结力不强的弊端。 因此，如何在有机或无机基材表面简单、可靠地实现高质量导电金属层成为了本课题的研究重点，所展开的主要工作如下： （1）通过对比实验，优选了熔融氢氧化钠460℃下处理4分钟作为Al2O3陶瓷基板预处理工艺，在经过处理后，Al2O3陶瓷基板表面粗糙度提升，和水溶液的浸润性能得到改善。 （2）通过对比实验，优选了酸性高锰酸钾溶液处理10分钟作为PPE树脂基板的预处理工艺，经过检测发现，处理后PPE基板表面的苯甲基被氧化为羧酸基，基板极性增加，亲水性得到提升。 （3）选取多巴胺溶液对Al2O3陶瓷基板和PPE树脂基板进行枝接改性，确定了改性较优的反应温度为10℃，较优的反应时间为24小时。通过SEM、XPS、FT-IR等多种手段测试经过多巴胺处理后的基板，确定了聚多巴胺在惰性的基板表面成功引入了可以与金属粒子进行化学键合的氨基和酚羟基，提升了金属层与基板之间的结合力。 （4）采用甲醛化学镀的方式在基板表面沉积了金属铜层，对金属铜层形貌和性能的检测表征，本论文工艺制得的金属铜层表面均匀、结构致密、纯净度和结晶性优良，具有优异的电学性能和力学性能。Al2O3陶瓷基板表面铜层方阻可低至17.2mΩ/□，经过换算，电阻率低至2.39μΩ*cm，仅为块铜的1.43倍；同时，PPE树脂基板表面铜层方阻为60.5mΩ/□。两种基板表面金属层和基板之间的附着力满足ASTM D3359-02标准中最高的5B等级要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2高性能电子基板材料

1.2.1高性能无机基板

1.2.2高性能有机基板

1.3电子基板表面处理方法研究

1.3.1超声清洗

1.3.2机械打磨

1.3.3化学蚀刻

1.3.4等离子体处理

1.3.5枝接改性处理

1.4电子基板表面金属化方法

1.4.1物理气相沉积

1.4.2丝网印刷

1.4.3化学镀

1.5本论文的研究背景及意义

1.6本论文的主要研究内容

第二章 实验及测试表征方法

2.1引言

2.2实验所需仪器和试剂材料

2.2.1实验仪器

2.2.2实验试剂

2.3实验方法

2.3.1电子基板的表面预处理

2.3.2电子基板的表面接枝改性处理

2.3.3基板金属化前的活化

2.3.4电子基板化学法金属化及防氧化防护处理

2.4测试和分析方法

2.4.1表面形貌测试及分析

2.4.2表面成分测试及分析

2.4.3表面性能测试及分析

第三章 陶瓷电子基板的表面处理及金属化技术研究

3.1 Al2O3陶瓷电子基板表面预处理

3.1.1 HF混合酸性溶液处理

3.1.2 NaOH混合碱性溶液处理

3.1.3熔融氢氧化钠处理

3.2 Al2O3陶瓷基板表面化学枝接改性

3.2.1 壳聚糖改性

3.2.2多巴胺枝接改性

3.3 Al2O3陶瓷基板表面金属化

3.3.1 Al2O3陶瓷基板活化

3.3.2 Al2O3陶瓷基板化学法金属化

3.3.3 Al2O3陶瓷基板表面金属层防氧化处理

3.4 Al2O3陶瓷基板表面金属层性能测试

3.4.1电学性能测试

3.4.2力学性能测试

3.5本章小结

第四章 树脂电子基板的表面处理金属化技术研究

4.1 PPE树脂电子基板表面预处理

4.1.1铬酐-硫酸混合溶液预处理

4.1.2酸性高锰酸钾溶液预处理

4.2 PPE树脂电子基板表面枝接改性

4.2.1枝接温度对枝接率的影响

4.2.2枝接时间对枝接率的影响

4.3 PPE树脂电子基板表面金属化

4.3.1 PPE树脂基板活化

4.3.2 PPE树脂基板化学法金属化

4.4 PPE树脂电子基板表面金属层性能测试

4.4.1形貌及成分测试

4.4.2铜层性能测试

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1主要结论

5.2不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果