等離子表面處理提高銅箔與樹脂界面結合性能

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：2023-07-26

隨著5G時代的到來，通訊設備的高頻高速需求日益凸顯。作為搭接半導體器件的印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）基板材料，它的高頻高速化發展尤為重要。高頻高速信號傳輸的趨膚效應將會更加嚴重，即信號更加集中于銅導體的表層，這意味著電子銅箔表面粗糙度對信號損失的影響呈指數級的增加。因此，相較于常規電子銅箔，高頻高速用電子銅箔需要發展（超）低粗糙度表面以減小信號損失。然而，粗糙度的降低會不可避免地導致PCB基板中銅箔/樹脂界面結合力的下降，難以滿足工業應用的要求。因此，如何在降低銅箔表面粗糙度的同時，保證良好的界面結合力，是高頻高速PCB基板研究的關鍵問題之一。

PCB基板中銅箔/樹脂界面結合力主要來自于兩個方面：一是由銅箔表面粗糙輪廓提供的機械錨合作用，二是銅箔和樹脂間產生的化學鍵合作用，通常利用能夠連接無機/有機界面的硅烷偶聯劑來實現有效的化學鍵合力。就常規PCB基板而言，銅箔表面粗糙度大，界面結合力主要由機械錨合作用提供，化學鍵合充當輔助作用。對于高頻高速PCB基板，銅箔粗糙度大大降低，機械錨合作用減小，為了滿足界面結合力的要求，必須采取措施增加化學鍵合作用，減少對粗糙度的依賴。提高化學鍵合作用的措施大體上分為兩個方面，包括開發新的界面黏合劑，例如改性的硅烷偶聯劑等；另一種是直接對基材（通常是樹脂）進行改性，增加其表面化學活性。

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

等離子處理后的環氧/聚苯醚樹脂，表面形貌沒有明顯的變化，表面化學狀態發生了顯著變化，主要體現在O/C含量比值上升，N元素的出現以及表面活性基團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/環氧樹脂界面結合力，經等離子體處理后的界面結合力從0.60N/mm提高到0.86N/mm，增加了43%，滿足了工業應用的要求；即便對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%，接近工業應用的要求。

等離子處理通過增加銅箔/樹脂界面間化學鍵合作用來提高黏合力，這一點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/環氧樹脂表面，樹脂側殘留較多的銅微粒；等離子處理的銅箔/聚苯醚樹脂表面傾向于從樹脂側斷裂，且銅微粒間隙中殘留較多的樹脂。