聚合物化學鍍前等離子表面處理技術

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2023-06-06

隨著當今社會電子設備的應用越來越廣泛，電子設備已經無處不在。面對電子產品越來越快的更新迭代，對其性能的要求也隨之提高。另一方面電子設備正逐步向著小型化、智能化、可穿戴等方向發展。聚合物以其質量輕、穩定性和柔韌性好、絕緣性能佳、成本低、易成形加工等優點在電子產品中得到廣泛的應用。目前，常用在電子領域的聚合物有環氧樹脂、聚酰亞胺（PI）、ABS塑料、液晶聚合物（LCP）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚氨基甲酸酯（PU）和聚苯乙烯（PS）等。

在電子產品中，除聚合物外，金屬材料在導電互連、導熱散熱、電磁屏蔽等方面起到非常重要的作用。化學鍍（electroless plating）是實現聚合物表面金屬化的重要方法。例如，現在常用多層ＰＣＢ的制造中，聚合物基材化學鍍孔金屬化互連是最關鍵的環節。與真空濺射等金屬化方法相比，化學鍍具有不受基體的材料和形狀的制約、金屬鍍層均勻、成本低、易規模化生產、不需昂貴設備等優點。聚合物化學鍍的工藝流程簡單，一般可分為清洗、粗化、活化、化學鍍四大步驟（如圖１）。清洗是為了除去基體材料表面上的油脂等污物，一般使用表面活性劑配合超聲處理，清洗步驟操作簡單利于實現。粗化是為使聚合物表面變得粗糙，從而提高化學鍍金屬層與基體表面之間的結合力。化學鍍時，鍍液中的金屬離子需要催化劑的催化作用才能被還原成金屬，活化處理則是使催化劑顆粒能夠更好附著到基體表面并充分暴露出來提供催化化學鍍反應進行的活性位點。粗化和活化是影響聚合物表面化學鍍性能的最重要的步驟，對于化學鍍金屬層質量和鍍層結合力非常關鍵。

由于可以應用于電子領域的聚合物基底材料越來越多，對不同材料選擇不同粗化和活化作為化學鍍前處理方法就變得更為重要。根據聚合物自帶的有機基團，在化學鍍之前可以進行一系列的表面處理設計。如粗化處理中，可以通過水解刻蝕，令聚合物表面的基團打開；也可以對表面基團進行接枝改性；還可以通過等離子體處理，在聚合物表面引入新基團。

聚合物表面粗化方法

化學刻蝕
聚合物化學鍍前化學刻蝕粗化是通過化學試劑對聚合物基體表面進行氧化、水解等處理以達到增強基體表面粗糙度和親水性的目的。目前常用的化學刻蝕劑主要是強酸、強堿和具有強氧化性的物質，例如硝酸、硫酸、氫氧化鈉、重鉻酸、高錳酸鉀等。聚合物表面在化學刻蝕反應中被降解的部分常會形成微小凹坑而增強表面粗糙度，在氧化、水解刻蝕反應中還會在聚合物表面引入羧基、羥基、氨基等親水的極性基團。

等離子體處理
等離子體處理是通過放電、激光、高溫等方法作用于氨氣氣等惰性氣體或者一些含氧氣體,使這些氣體發生電離,獲得等離子體。這些等離子體與聚合物基體表面接觸時會發生一系列復雜的化學反應,會使聚合物基體表面發生氧化、變性等,從而達到使基體表面粗糙的目的。而且在等離子體處理時,往往會在基體表面產生活性官能團,這些官能團會改善聚合物表面的親水性,有利于后續活化過程中吸附化學鍍催化劑以及提高化學鍍金屬層與聚合物之間的結合強度。

聚合物化學鍍前處理中，粗化和活化工藝對化學鍍鍍層的質量影響巨大。粗化工藝的思路第一種是提高基體的物理粗糙度，以增大活化過程中與催化粒子的接觸和吸附概率以及與金屬鍍層的結合力；第二種思路是提高基體的化學粗糙度，即通過等離子體處理、光照、水解、刻蝕等方法使基體表面產生化學基團，通過基團進行催化粒子的吸附，實現活化并提高聚合物基體與金屬鍍層的結合力。

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