[发明专利]一种提高玻璃镀铜连接强度的方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃镀膜技术领域，尤其涉及一种通过准分子激光加工进行表面处理用于提高玻璃镀铜连接强度的方法。

背景技术

在电子封装技术领域，高性能的电子封装要求电路板和基板材料理想地结合后应该具有最佳的属性。由于低成本、环境友好和高性能，玻璃作为一种非常有前途的基板替代材料受到了广泛关注。用玻璃取代传统的印刷电路板，在其表面上镀铜膜的方法备受青睐。

在绝缘玻璃基板表面沉积导电轨道，对电子元件的制造很重要。然而，由于金属镀层和玻璃基板之间的物理、化学和机械性能的不匹配，在光滑的玻璃表面进行金属喷镀是很困难的。如果基板与镀层之间没有足够的粘附性，即使镀膜后，镀层也非常容易脱落下来。因此，提高镀层与基板之间的粘附性是玻璃镀膜技术得以发展的关键因素。

前人通过对界面粗糙度进行研究，指出表面预处理是实现高质量粘接的关键，并且利用激光表面处理提高粘结强度的方法已经成功应用于金属、合金和陶瓷，在玻璃镀膜领域还未见深入研究。

提高表面粗糙度改善玻璃与铜膜之间粘附性能的有效途径。通过表面处理，如等离子体粗糙化、机械磨损、化学改性、珠光喷砂，提高玻璃表面粗糙度的方法可以提高镀层的粘附性。然而，这些表面处理方法只能产生随机表面，难以控制在玻璃表面加工的效果。

因此，亟需一种产生均匀纹理结构的加工方法，通过可控的玻璃表面处理技术，显著提高玻璃镀膜粘接强度，这对于玻璃镀膜技术的发展起着关键作用。

发明内容

针对上述问题的不足之处，本发明提供了一种提高玻璃镀铜连接强度的方法，可以显著提高铜膜与玻璃基板的连接强度。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种提高玻璃镀铜连接强度的方法，包括以下步骤：

步骤1、选取CMG玻璃基板；

步骤2、将CMG玻璃基板放置在工作台上，调整工作台使准分子激光器发出的准分子激光束对准加工位置；

步骤3、根据焦点位置调整CMG玻璃基板到焦平面的距离；

步骤4、通过改变激光加工参数，在玻璃表面形成不同的纹理图案结构，得到不同的蚀刻深度及三维表面粗糙度特征，所述激光加工参数包含：激光重复频率、激光能量密度、衰减器位置；

步骤5、将准分子激光加工好的粗糙化表面用未稀释的Decon 90清洗5分钟，并用去离子水冲洗3-5分钟；

步骤6、采用催化剂溶液激活玻璃表面并用去离子水冲洗3-5分钟；

步骤7、将经过处理的玻璃基板浸入镀铜槽浸泡10分钟，最后进行冲洗并干燥；

步骤8、通过划痕试验定量检测在玻璃上镀铜的质量；

步骤9、最后进行三维形貌测量，并将划痕测试结果与三维表面粗糙度参数相结合，找到镀层失效的临界负载。

作为优选，步骤1中，CMG玻璃基板的尺寸为40mm*40mm，厚度为100μm。

作为优选，步骤3中，CMG玻璃基板在焦平面以下2mm位置处。

作为优选，步骤4中，采用单一变量法，依次探究重复频率、能量密度、单位面积上的脉冲个数、衰减器位置设置不同值时对蚀刻深度、加工质量的影响；刻蚀深度取决于激光的能量密度和单位面积上的脉冲个数，并且可以通过提高能量密度、单位面积上的脉冲个数和激光脉冲重复频率来提高加工质量。

作为优选，固定脉冲持续时间为20ns，激光蚀刻最小的能量为140mJ，衰减器的位置为0.9。

作为优选，CMG玻璃对波长在193nm到308nm之间的光的吸收率大于80％，采用波长为248nm的KrF准分子激光器进行表面处理，能够有效地利用激光能量。

本发明提高玻璃镀铜连接强度的方法，采用准分子激光加工使玻璃基板表面粗糙化后，可以显著提高镀层与玻璃基板之间连接强度的方法。通过改变激光参数对激光加工效果实现控制，使表面上产生不同微观结构阵列，采用三维表面形貌测量和三维参数表征处理后的玻璃表面形貌，并通过划痕试验来评估镀铜的粘附强度，有利于最大化使用激光加工能量，节省加工所用时间，控制加工效果，以达到理想的粗糙化表面，从而显著提高玻璃镀膜的质量。

附图说明

图1准分子激光加工系统示意图；

图2准分子激光加工后玻璃基板的三维表面形貌；

图3粗糙化的玻璃表面镀铜效果；

图4准分子激光加工前后玻璃基板表面划痕试验结果对比。