等离子表面处理提高铜箔与树脂界面结合性能

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-07-26

随着5G时代的到来，通讯设备的高频高速需求日益凸显。作为搭接半导体器件的印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）基板材料，它的高频高速化发展尤为重要。高频高速信号传输的趋肤效应将会更加严重，即信号更加集中于铜导体的表层，这意味着电子铜箔表面粗糙度对信号损失的影响呈指数级的增加。因此，相较于常规电子铜箔，高频高速用电子铜箔需要发展（超）低粗糙度表面以减小信号损失。然而，粗糙度的降低会不可避免地导致PCB基板中铜箔/树脂界面结合力的下降，难以满足工业应用的要求。因此，如何在降低铜箔表面粗糙度的同时，保证良好的界面结合力，是高频高速PCB基板研究的关键问题之一。

PCB基板中铜箔/树脂界面结合力主要来自于两个方面：一是由铜箔表面粗糙轮廓提供的机械锚合作用，二是铜箔和树脂间产生的化学键合作用，通常利用能够连接无机/有机界面的硅烷偶联剂来实现有效的化学键合力。就常规PCB基板而言，铜箔表面粗糙度大，界面结合力主要由机械锚合作用提供，化学键合充当辅助作用。对于高频高速PCB基板，铜箔粗糙度大大降低，机械锚合作用减小，为了满足界面结合力的要求，必须采取措施增加化学键合作用，减少对粗糙度的依赖。提高化学键合作用的措施大体上分为两个方面，包括开发新的界面黏合剂，例如改性的硅烷偶联剂等；另一种是直接对基材（通常是树脂）进行改性，增加其表面化学活性。

等离子表面处理具有污染小、操作方便、对基体整体性能和强度影响小等优点，是一种很有前景的表面处理方法。近年来，等离子处理也逐渐用于改善铜箔/树脂的界面结合性能。

等离子处理后的环氧/聚苯醚树脂，表面形貌没有明显的变化，表面化学状态发生了显著变化，主要体现在O/C含量比值上升，N元素的出现以及表面活性基团COOH、COH等含量的增加，使得树脂表面“活化”。

等离子处理可以显著改善铜箔/环氧树脂界面结合力，经等离子体处理后的界面结合力从0.60N/mm提高到0.86N/mm，增加了43%，满足了工业应用的要求；即便对于表面惰性的聚苯醚树脂，等离子处理后的铜箔/聚苯醚树脂界面结合力也大幅提高，从0.42N/mm提高到0.63N/mm，增加了近50%，接近工业应用的要求。

等离子处理通过增加铜箔/树脂界面间化学键合作用来提高黏合力，这一点可以从剥离断裂后表面形貌特征得到印证。相较于未处理的样品，等离子处理的铜箔/环氧树脂表面，树脂侧残留较多的铜微粒；等离子处理的铜箔/聚苯醚树脂表面倾向于从树脂侧断裂，且铜微粒间隙中残留较多的树脂。