等離子表面處理提高銅箔與樹脂界面結(jié)合性能

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-07-26

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，通訊設(shè)備的高頻高速需求日益凸顯。作為搭接半導(dǎo)體器件的印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）基板材料，它的高頻高速化發(fā)展尤為重要。高頻高速信號(hào)傳輸?shù)内吥w效應(yīng)將會(huì)更加嚴(yán)重，即信號(hào)更加集中于銅導(dǎo)體的表層，這意味著電子銅箔表面粗糙度對(duì)信號(hào)損失的影響呈指數(shù)級(jí)的增加。因此，相較于常規(guī)電子銅箔，高頻高速用電子銅箔需要發(fā)展（超）低粗糙度表面以減小信號(hào)損失。然而，粗糙度的降低會(huì)不可避免地導(dǎo)致PCB基板中銅箔/樹脂界面結(jié)合力的下降，難以滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。因此，如何在降低銅箔表面粗糙度的同時(shí)，保證良好的界面結(jié)合力，是高頻高速PCB基板研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

PCB基板中銅箔/樹脂界面結(jié)合力主要來(lái)自于兩個(gè)方面：一是由銅箔表面粗糙輪廓提供的機(jī)械錨合作用，二是銅箔和樹脂間產(chǎn)生的化學(xué)鍵合作用，通常利用能夠連接無(wú)機(jī)/有機(jī)界面的硅烷偶聯(lián)劑來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的化學(xué)鍵合力。就常規(guī)PCB基板而言，銅箔表面粗糙度大，界面結(jié)合力主要由機(jī)械錨合作用提供，化學(xué)鍵合充當(dāng)輔助作用。對(duì)于高頻高速PCB基板，銅箔粗糙度大大降低，機(jī)械錨合作用減小，為了滿足界面結(jié)合力的要求，必須采取措施增加化學(xué)鍵合作用，減少對(duì)粗糙度的依賴。提高化學(xué)鍵合作用的措施大體上分為兩個(gè)方面，包括開(kāi)發(fā)新的界面黏合劑，例如改性的硅烷偶聯(lián)劑等；另一種是直接對(duì)基材（通常是樹脂）進(jìn)行改性，增加其表面化學(xué)活性。

等離子表面處理具有污染小、操作方便、對(duì)基體整體性能和強(qiáng)度影響小等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前景的表面處理方法。近年來(lái)，等離子處理也逐漸用于改善銅箔/樹脂的界面結(jié)合性能。

等離子處理后的環(huán)氧/聚苯醚樹脂，表面形貌沒(méi)有明顯的變化，表面化學(xué)狀態(tài)發(fā)生了顯著變化，主要體現(xiàn)在O/C含量比值上升，N元素的出現(xiàn)以及表面活性基團(tuán)COOH、COH等含量的增加，使得樹脂表面“活化”。

等離子處理可以顯著改善銅箔/環(huán)氧樹脂界面結(jié)合力，經(jīng)等離子體處理后的界面結(jié)合力從0.60N/mm提高到0.86N/mm，增加了43%，滿足了工業(yè)應(yīng)用的要求；即便對(duì)于表面惰性的聚苯醚樹脂，等離子處理后的銅箔/聚苯醚樹脂界面結(jié)合力也大幅提高，從0.42N/mm提高到0.63N/mm，增加了近50%，接近工業(yè)應(yīng)用的要求。

等離子處理通過(guò)增加銅箔/樹脂界面間化學(xué)鍵合作用來(lái)提高黏合力，這一點(diǎn)可以從剝離斷裂后表面形貌特征得到印證。相較于未處理的樣品，等離子處理的銅箔/環(huán)氧樹脂表面，樹脂側(cè)殘留較多的銅微粒；等離子處理的銅箔/聚苯醚樹脂表面傾向于從樹脂側(cè)斷裂，且銅微粒間隙中殘留較多的樹脂。