聚合物化学镀前等离子表面处理技术

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：2023-06-06

随着当今社会电子设备的应用越来越广泛，电子设备已经无处不在。面对电子产品越来越快的更新迭代，对其性能的要求也随之提高。另一方面电子设备正逐步向着小型化、智能化、可穿戴等方向发展。聚合物以其质量轻、稳定性和柔韧性好、绝缘性能佳、成本低、易成形加工等优点在电子产品中得到广泛的应用。目前，常用在电子领域的聚合物有环氧树脂、聚酰亚胺（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）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚氨基甲酸酯（PU）和聚苯乙烯（PS）等。

在电子产品中，除聚合物外，金属材料在导电互连、导热散热、电磁屏蔽等方面起到非常重要的作用。化学镀（electroless plating）是实现聚合物表面金属化的重要方法。例如，现在常用多层ＰＣＢ的制造中，聚合物基材化学镀孔金属化互连是最关键的环节。与真空溅射等金属化方法相比，化学镀具有不受基体的材料和形状的制约、金属镀层均匀、成本低、易规模化生产、不需昂贵设备等优点。聚合物化学镀的工艺流程简单，一般可分为清洗、粗化、活化、化学镀四大步骤（如图１）。清洗是为了除去基体材料表面上的油脂等污物，一般使用表面活性剂配合超声处理，清洗步骤操作简单利于实现。粗化是为使聚合物表面变得粗糙，从而提高化学镀金属层与基体表面之间的结合力。化学镀时，镀液中的金属离子需要催化剂的催化作用才能被还原成金属，活化处理则是使催化剂颗粒能够更好附着到基体表面并充分暴露出来提供催化化学镀反应进行的活性位点。粗化和活化是影响聚合物表面化学镀性能的最重要的步骤，对于化学镀金属层质量和镀层结合力非常关键。

由于可以应用于电子领域的聚合物基底材料越来越多，对不同材料选择不同粗化和活化作为化学镀前处理方法就变得更为重要。根据聚合物自带的有机基团，在化学镀之前可以进行一系列的表面处理设计。如粗化处理中，可以通过水解刻蚀，令聚合物表面的基团打开；也可以对表面基团进行接枝改性；还可以通过等离子体处理，在聚合物表面引入新基团。

聚合物表面粗化方法

化学刻蚀
聚合物化学镀前化学刻蚀粗化是通过化学试剂对聚合物基体表面进行氧化、水解等处理以达到增强基体表面粗糙度和亲水性的目的。目前常用的化学刻蚀剂主要是强酸、强碱和具有强氧化性的物质，例如硝酸、硫酸、氢氧化钠、重铬酸、高锰酸钾等。聚合物表面在化学刻蚀反应中被降解的部分常会形成微小凹坑而增强表面粗糙度，在氧化、水解刻蚀反应中还会在聚合物表面引入羧基、羟基、氨基等亲水的极性基团。

等离子体处理
等离子体处理是通过放电、激光、高温等方法作用于氨气气等惰性气体或者一些含氧气体,使这些气体发生电离,获得等离子体。这些等离子体与聚合物基体表面接触时会发生一系列复杂的化学反应,会使聚合物基体表面发生氧化、变性等,从而达到使基体表面粗糙的目的。而且在等离子体处理时,往往会在基体表面产生活性官能团,这些官能团会改善聚合物表面的亲水性,有利于后续活化过程中吸附化学镀催化剂以及提高化学镀金属层与聚合物之间的结合强度。

聚合物化学镀前处理中，粗化和活化工艺对化学镀镀层的质量影响巨大。粗化工艺的思路第一种是提高基体的物理粗糙度，以增大活化过程中与催化粒子的接触和吸附概率以及与金属镀层的结合力；第二种思路是提高基体的化学粗糙度，即通过等离子体处理、光照、水解、刻蚀等方法使基体表面产生化学基团，通过基团进行催化粒子的吸附，实现活化并提高聚合物基体与金属镀层的结合力。

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