[发明专利]一种增强金属与绝缘基材界面结合力的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种增强金属与绝缘基材界面结合力的方法，所述基材包括表面和凹陷于表面的孔结构，包括：(1)对绝缘基材表面和/或孔结构进行预处理；(2)将配制而成的石墨烯分散液涂覆于步骤(1)中经过电荷调整的绝缘基材表面和/或孔结构，干燥形成可供金属电镀的导电层；(3)所述导电层中的石墨烯与电镀金属形成物理互穿网络结构。经过所述增强界面结合力的方法处理的绝缘基材以石墨烯为结合介质实现与金属的牢固连接；同时根据石墨烯处理方法的变化，所述导电层还兼具微形态、位置可调的灵活性，适合推广使用。

技术领域

本发明属于电镀技术领域，具体地说，涉及一种增强金属与绝缘基材截面结合力的方法及其应用。

背景技术

印制电路板(Printed Circuit Boards,PCB)是最重要的电子元器件连接体，被誉为“电子系统产品之母”，其制造技术在很大程度上反映了电子产品行业的发展水准。孔金属化是在绝缘孔壁上制备金属层的工艺，是制造PCB的关键环节。该金属层需要具备良好的导电能力，以实现PCB层间电气互连，还需要具备与绝缘基材足够强的结合强度，以便能经受PCB制造以及使用过程中遭受的机械力和热冲击。近年来，随着PCB向高频高速发展(如应用于5G产品)，PCB还需具备优良的导热性能。因此，实现高导电、导热及优良界面结合强度的PCB孔金属化工艺，是当前研究的重点趋势之一。

PCB孔金属化传统方法先以化学镀铜方式，在PCB孔内壁绝缘基材上沉积一层极薄铜作为导电界面层，然后再用电镀方法增厚铜层，实现孔金属化。化学镀铜具有工艺简单、易操作等优点，但存在以下缺点：1)环境污染大，使用的甲醛是一种致癌物；2)废水处理困难，镀液中的络合剂需要经过专门的破络处理才能减少络合剂对废水处理的影响，给废水处理带来了极大的压力；3)化学镀铜液的稳定性较差，寿命短；4)操作流程长(工艺流程图如图1所示)，生产成本高，效率低；5)与低表面能基材界面结合强度差，化学镀铜层与表面张力极低的高频PCB聚四氟乙烯基材的结合力极差。

石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。这种独特的二维结构赋予石墨烯卓越的电子效应、优越的热性能、光学性能以及极佳的机械性能。以石墨烯层为导电介质层的直接电镀技术——石墨烯孔金属化工艺受到广泛关注。因石墨烯具有超高的导电、导热性能，石墨烯孔金属化工艺极有可能克服传统黑孔化直接电镀技术导电、散热性不足的缺陷，从而促进直接电镀领域的极大发展，进而有望弥补传统化学镀铜工艺的不足。

申请号为201811009256.3的中国专利公开了一种石墨烯金属化溶液及其制备方法与应用，所述石墨烯金属化溶液，由下列原料按照质量百分比制成：石墨烯或者氧化石墨烯0.5-5.0％；成膜剂1-3％；分散剂1-6％；阴离子表面活性剂0.01-0.2％；碱性溶液，调节pH值到4-14；余量为水。该发明采用低浓度的石墨烯或者低氧化程度氧化石墨烯材料作为基础导电材料，通过简单高效的预处理，即可实现石墨烯金属化溶液在非金属基材表面或者孔壁的有效吸附，再经过简单干燥处理，后续可直接电镀铜，但该发明并未涉及金属化制品的关键性能—界面结合强度及其提升方法，限制了该应用的适用范围。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种增强金属与绝缘基材界面结合力的方法及其应用，以石墨烯分散液涂覆在经过预处理的绝缘基材表面形成厚度、形态可控的复合膜结构，所提供的石墨烯分散液中含有结合助剂，所述结合助剂在电镀处理时增强导电层与电镀金属间的共价连接，同时与绝缘基材表面基团的氢键产生作用，极大增强了石墨烯分散液所形成导电层与绝缘基材的结合力，另一方面石墨烯层与电镀金属层形成互穿网络结构，增强石墨烯与电镀层的界面结合能力，进一步提高金属化层与绝缘基材间具有结合性能好、耐刮涂等特点。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明提供了一种增强金属与绝缘基材界面结合力的方法，所述基材包括表面和凹陷于表面的孔结构，包括：