聚合物材料对金属表面的改进粘合性制造技术

本发明专利技术涉及一种处理金属基材以改进聚合物材料与该金属基材的粘合性的方法，包括以下步骤：晶粒间刻蚀该金属基材的表面；和通过将该晶粒间刻蚀表面浸渍在浸镀组合物中而将浸镀金属镀覆到晶粒间刻蚀表面上，该组合物包含选自锡、银、铋、铜、镍、镓和锗中的一种或多种镀覆金属。在一个实施方案中，该浸镀金属是锡。在一个实施方案中，该方法进一步包括将金属浸镀的表面粘附于聚合物非导电性材料表面上的步骤。在一个实施方案中，聚合物非导电性材料是ＰＴＦＥ、环氧树脂、聚酰亚胺、聚氰酸酯、对苯二甲酸丁二醇酯树脂或它们的混合物中的一种或多种。在一个实施方案中，该方法进一步包括从硅烷水溶液在浸镀金属上施涂硅烷的步骤。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域在一个实施方案中，本专利技术涉及改进聚合物材料对金属基材的粘合性的方法，包括以下步骤晶粒间蚀刻该金属基材的表面和在晶粒间蚀刻的金属表面上镀覆一种浸镀金属，和在另一个实施方案中，本专利技术涉及具有对聚合物材料有改进粘合性的表面的箔。该晶粒间蚀刻生产了含有深晶粒间缝隙的高度不规则表面轮廓。该浸镀金属是从浸镀溶液所镀覆的，该溶液包含选自锡、银、铋、铜、镍、铅、锌、铟、钯、铂、金、镉、钌、钴、镓和锗和它们的混合物或它们的合金中的一种或多种镀覆金属。通过该方法获得的表面可以在金属基材和施涂于金属基材表面上的聚合物材料之间提供增强的粘合性。本专利技术的背景化学或物理处理金属基材如铜的表面以改进金属对聚合物材料如环氧树脂或聚酰亚胺的粘合性的许多各不相同的方法都可用于诸如印刷电路板(PCB)制造之类的工业中。PCB通常包括在一个或两个表面上覆盖了金属导电层如铜或铜合金层的非传导或介电层，如玻璃纤维/环氧树脂片。在加工之前，PCB的金属层典型地是铜的连续层，后者可以被连接该板的两表面的镀覆通孔的图案所中断。在加工过程中，铜层的所选择的部分被除去而形成了起伏成形的铜电路图像图案，即电路系统。多层PCB典型地通过将具有介电粘合层的含电路的各导电层以层间方式嵌入多层夹层结构中，然后加热和加压使之粘结在一起来构造。该介电粘合层常常是部分固化的B阶树脂，称为预浸料坯。这些类型的PCB的生产被描述在“Printed CircuitsHandbook”，第四版，编辑C.F.Coombs，JR.，McGRaw-Hill，1996中，和在“Printed Circuit Board Basics”，第二版，编辑Michael Flatt，MilleR-FReeman，1992中，两文献的与PCB制造有关的教导被引入这里供参考。因为具有未处理表面的导电层不会牢固地粘结于该预浸料坯，所以已经开发了各种表面处理方法以提高在多层PCB夹层结构的各层之间的粘结强度。最初这些处理涉及到用处理剂如碱金属亚氯酸盐溶液来氧化金属表面(例如，美国专利No2,364,993、2,460,896和2,460,898)。随着时间的推移，该处理有了演变(例如Slominski和Landau，“Adhesion Promoting CopperOxide for Plastic on Printed Circuit Boards”Plating，1982年6月，96-99页)和该氧化物变成了‘还原的氧化物’(例如，美国专利No.4,642,161)。由于使用还原的氧化物，多层印制电路板不易遇到已知为‘孔边蚀环’的问题，其中在后续的通孔镀敷工艺过程中与钻孔邻近处会溶解氧化物。这些方法有若干个缺陷。所获得的氧化物和还原的氧化物处理表面是脆性的。因此，加工通常通过将各部件浸入溶液中来进行。这一制造方法无法适用于大规模的制造过程，因为后者一般优选进行连续加工如水平传送带化的处理。此外，由于可能被大气氧再氧化，还原的氧化物处理要求各层在较短时间内(通常低于48小时)粘结(或另外进行处理或贮存以避免接触大气氧)，这也不利地影响制造时间和成本。已经开发出了水平传送带化处理方法，它可以消除孔边蚀环(AmericusC.Vitale，“DuraBOND Process Eliminates Pink Ring and Wedge VoidDefects.”IPC第32届年会，(1989年4月)，让各层有延长的贮存时间(例如，美国专利No.5,073,456)。此类方法是广泛使用的，例如采用一种处理程序，包括浸镀锡，随后从例如水溶液中进行有机硅烷偶联剂处理。该′456专利教导了单独的浸镀锡涂层不足以在导电层(例如铜)表面和介电材料之间形成直接的粘结。′456专利提供有机硅烷偶联剂作为这一问题的解决方法。′456专利的方法包括称为微刻蚀的步骤，其中金属的表面经过简单地处理以形成干净的、均匀的微刻蚀表面。在本说明书中，该术语“微刻蚀”包括清洁和/或预处理方法，其中从处理过的金属基材的表面上除去了相当于低于40微英寸、通常低于20微英寸的金属量，和其中，在微刻蚀之后，表面是十分规则的，基本上没有深的晶粒间缝隙和有陡峭侧边(steep-sided)的脊和谷。计算在刻蚀过程中除去的金属量的方法是以给定区域中金属试样的重量损失为基础的，它提供了实际刻蚀深度的平均值。这一方法在下面将更充分地描述。这样的微刻蚀方法导致形成了均匀的、轻度微刻蚀的金属表面，这有利于通过浸镀方法来镀覆锡氧化物/氢氧化物层，并且是相对光滑的。这样的金属表面没有深的晶粒间缝隙，虽然一些相对隔离的、带有角形边的铜晶粒可能暴露在该微刻蚀表面上。最近已经有人教导了‘新一代′的连续(例如，水平传送带化)加工方法，它既不使用浸镀锡也不使用硅烷处理来促进金属表面对聚合物材料的粘合性(例如，WO96/17975，美国专利No.5,869,130，WO99/40764)。这些方法依赖于所得表面的粗糙度和高度不规则性，以便在金属基材和聚合物材料如预浸料坯之间的粘合性实现机械增强。这些方法通常使用通过添加抑制剂如苯并三唑(或相关化合物)和其它添加剂如季铵氯化物表面活性剂、氯化钠或三苯基-锍氯化物加以改性的强酸/氧化剂晶粒间蚀刻溶液，如硫酸/过氧化氢溶液。这些方法产生了金属表面的晶粒间蚀刻，导致形成以有陡峭侧边的脊和谷和/或深的晶粒间缝隙为特征的表面形态，并可包括在整个表面上的氧化物的薄涂层。在一些情况下，该溶液包括附加的抑制剂，例如间-硝基苯磺酸钠(美国专利No.6,036,758)。另一个‘新一代′连续处理方法(美国专利No.5,807,493)也产生了晶粒间蚀刻，包括如上所述的深的晶粒间缝隙，但没有在表面上均匀地形成氧化物层。这一方法使用以pKa至少为5的有机酸(如甲酸)为基础的，有铜离子和氯离子的一种蚀刻化学方法，从而产生晶粒间蚀刻。在该蚀刻步骤之后接着进行去酸洗泥(desmutting)步骤(例如盐酸‘酸洗(pickling)′)。改进金属基材对PCB的非导电性聚合物表面的粘合性的方法包括通过电沉积法，例如Luce等人的美国专利No.4,260,449和Sadey等人的美国专利No.6,042,711，和通过锡浸镀法，例如Holtzman等人的美国专利No.4,882,202和Bokisa的美国专利No.5,928,790，来镀覆附加的金属层。该电沉积方法提供改进的剥离强度，但却是费时的和能源密集的。锡浸镀方法没有得到明显好于上述晶粒间刻蚀方法的剥离强度。美国专利No.4,882,202描述了改进在金属基材与施加于其上的层合的非导电性聚合物层之间的粘合强度的许多现有技术方法。所述的现有技术方法是利用过硫酸铵或过氧化氢来微刻蚀铜，虽然该′202专利声称，作为结果，获得了仅仅轻微改进的粘合强度。′202专利描述了改进的锡浸镀方法，它同时包括硫脲化合物和尿素化合物作为浴添加剂。′202专利声称，它的方法使得可以涂敷该金属基材而基本上不需预先清洗，并且没有必要处理该金属表面(如通过蚀刻)以除去油或金属氧化物。然而，该′202专利没能提供任何证据来表明它的方法与现有技术相比实际上改进了用该方法制得的PCB的剥离强度。美国专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理金属基材以改进聚合物材料对金属基材的粘合性的方法，包括以下步骤：晶粒间蚀刻该金属基材的表面；和在晶粒间刻蚀表面上镀覆一层浸镀金属，这通过在包含选自锡、银、铋、铜、镍、铅、锌、铟、钯、铂、金、镉、钌、钴、镓和锗中的一种或多种镀 覆金属的浸镀组合物中浸渍该表面来实现。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DL小怀特尼，GS博基沙，CV毕晓普，AC维塔勒，JR科钦拉，
申请(专利权)人：阿托特希德国有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]