本发明专利技术公开了一种基于离子束技术在聚四氟乙烯基底表面沉积超高结合强度的金属膜层及电路板的制备方法和设备；沉积超强结合力的金属膜层的制备方法包括：金属“注入+扩散层”和金属膜层；其中，该金属“注入+扩散层”的制备方法包括：利用气体离子源对基底进行大束流清洗，随后利用40KV高能金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源，向基底层注入金属元素形成金属“注入+扩散层”；金属膜层的制备方法包括：利用90度磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统沉积1‑10微米的金属膜层。因此，采用本发明专利技术的制备方法和设备制备得到的金属膜层和聚四氟乙烯基材具有很高结合力和抗剥离性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子
，特别涉及一种在聚四氟乙烯基层材料表面金属“注入+扩散”层的制备方法和设备。
技术介绍
起初，电子线路的基板为PCB板，柔性线路板，但随着科技进步和多种信息终端设备的发展，聚四氟乙烯基板被发现并且应用在各个领域。聚四氟乙烯又称PTFE，由于分子结构中含有氟原子等因素，PTFE表现出高度化学稳定性、极强的耐高低温性能、突出的不粘性、异常的润滑性及优异的电绝缘性能、耐老化性和抗辐射性、极小的吸水率等特点被称为“塑料王”。广泛应用于航空航天、石油化工、机械、电子电器、建筑、纺织等诸多领域。近几年暗物质的火热研究进展对探测暗物质的材料有了更高的需求，由于聚四氟乙烯材料相对于其他探测材料对暗物质的本底影响小，科学家们对于聚四氟乙烯电路板的质量要求也有所提高。随着科技的不断进步发展，对聚四氟乙烯基线路板的需求也随之增高。目前，通常采用粘合剂将铜箔贴于聚四氟乙烯，来制备聚四氟乙烯基线路板。但是，本专利技术的专利技术人发现：粘合剂形成的基底材料已不能满足高密度的组装要求。并且，现有的聚四氟乙烯所采用的基材电路板中，各膜层(如膜基材与导电层)之间经过电路图案形成工序或电解工序等后续工序时，经常会发生结合强度下降和容易剥落等问题。可见，现有制造方法形成的膜层结合力不足，抗剥离强度较弱，难于适用于严酷环境。因此，基材电路板有待进一步提高金属膜层与基材之间的结合力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的之一在于提出一种超高结合强度金属膜层的制备方法和设备，能够制备得到具有很高结合力和抗剥离性的金属膜层。进一步来讲，该制备方法包括：利用气体离子源对基底进行大束流清洗，随后利用金属蒸汽真空弧(MEVVA，Metal Vapor Vacuum Arc)离子源，向基底层注入金属元素，形成金属“注入-扩散层”；利用磁过滤阴极真空弧(FCVA)离子源，在金属“注入-扩散层”表面，磁过滤沉积得到金属膜层；可选地，在一些实施例中，所述基底层为聚四氟乙烯。所述气体离子源对基底进行大束流清洗中气体为Ar或者Kr，气体流量为20-40sccm，负压为500-800V，清洗时间为5-10min。可选地，在一些实施例中，所述注入金属元素为Ni或者Cu，其注入电压为40kV，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×1015～1×1017/cm2，注入深度为70～320nm。可选地，在一些实施例中，制备方法还包括：利用所述FCVA系统，在所述金属“注入-扩散层”上，磁过滤沉积出金属覆盖层；其中，所述金属覆盖层的金属元素为Ni或Cu，且厚度为1～10μm；所述磁过滤沉积时，弧流为90～150A，弯管磁场电流为1.0～4.0A。相应地，本专利技术实施例提出的一种超高结合强度金属膜层的制备设备用于实施上述任一所述的制备方法，该制备设备包括：表面清洗装置，配置为气体离子源；注入装置，配置为利用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源，向基底层注入金属元素；沉积装置，配置为利用所述FCVA，在基底层表面沉积得到第金属膜层；相对于现有技术，本专利技术各实施例具有以下优势：1、本专利技术实施例提出的基于低能离子束技术在聚四氟乙烯表面制备高结
合强度金属膜层的方法和设备，通过对基材进行高能量的金属元素注入，使基材亚表面原子与注入金属形成金属-基材原子混合的“注入-扩散层”结构，这样形成的“注入-扩散层”结构与基底层乃至后续磁过滤沉积出的结构性膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强；2、本专利技术实施例提出的利用蒸汽离子源对聚四氟乙烯表面进行大束流蒸汽离子束清洗的方法和设备，能够有效地去除基层表面的粗糙和小颗粒，提高后续膜层的抗剥离强度；3、相比磁控溅射、电子束蒸发等PVD沉积方法，磁过滤电弧沉积设备原子离化率非常高，大约在90％以上。这样，由于原子离化率高，可使等离子体密度增加，成膜时大颗粒减少，有利于提高薄膜硬度、耐磨性、致密性、膜基结合力等；4、相比于传统的采用粘合剂将铜箔贴于聚四氟乙烯来制备聚四氟乙烯基线路板的设备和方法，本专利技术中的方法和设备，能够制备得到具有很高结合力和抗剥离性的金属膜层。本专利技术中提出的一种新的沉积设备，该沉积设备由上述任一技术方案所述。需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本专利技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本专利技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本专利技术所必需的。以上所述仅为本专利技术的实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本专利技术实施例的更多特点和优势将在之后的具体实施方式予以说明。附图说明构成本专利技术实施例一部分的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的金属膜层的制备方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的金属膜层的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的FCVA沉积系统的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的MEVVA注入系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的膜基结合力数据表附图标记说明100 聚四氟乙烯基底110 注入-扩散层120 金属覆盖层200 FCVA阴极210 触发电极220 阳极230 导管240 磁场250 离子源(气体或金属)300 MEVVA阴极310 引出电极320 抑制二次电子电极具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本专利技术的各优选实施例作进一步说明：方法实施例在本实施例中，在基底层上制备金属膜层，选用的基底层为聚四氟乙烯，参照图1，其示出了本实施例金属膜层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：S100：利用气体离子源，对工件表面进行大束流蒸汽离子束清洗，将基底表面杂质清除，提高表面后续膜层与基底的结合力。需要指出的是，S100中，清洗气体元素可采用Ar、Kr气体。作为一种可选实施方式，清洗的气体流量20-40sccm，负压为500-800V，清洗时间5-10min。S200：利用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源，向基底层注入第一金属元素，形成金属”注入-扩散层“。其中，本步骤为金属离子注入形成”注入-扩散层“，利用高能金属离子注入基底，能够形成金属和基底材料的混合层，提高其表面后续膜层与基底的结合力。需要指出的是，S200中，所述注入金属元素为Ni或者Cu，其注入电压为40kV，束流强度为1～10mA(含端值)，注入剂量为1×1015～1×1017/cm2(含端值)，注入深度为70～320nm(含端值)。S300：利用磁过滤真空弧(FCVA)系统，在基底”注入-扩散层“表面，磁过滤沉积得到金属膜层。需要指本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚四氟乙烯基底表面沉积超高结合强度的金属膜层的制备方法，其特征在于，包括：利用气体离子源，向基底层大束流溅射清洗，得到超净以及粗糙度小的表面；利用所述MEVVA离子源，向所述基体表面注入金属元素，形成金属“注入+扩散层”；利用磁过滤阴极真空弧(FCVA)离子源，在金属“注入+扩散层”表面，磁过滤沉积得到金属膜层。
【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯基底表面沉积超高结合强度的金属膜层的制备方法，其特征在于，包括：利用气体离子源，向基底层大束流溅射清洗，得到超净以及粗糙度小的表面；利用所述MEVVA离子源，向所述基体表面注入金属元素，形成金属“注入+扩散层”；利用磁过滤阴极真空弧(FCVA)离子源，在金属“注入+扩散层”表面，磁过滤沉积得到金属膜层。2.根据权利要求1所述的金属“注入+扩散层”的制备方法，其特征在于：所述基底层为聚四氟乙烯；所述气体离子源为考夫曼源、双等离子体源等，气体为Ar，Kr等惰性气体，束流强度为50-200mA；所述注入金属元素为Al，Ni或者Cu，其注入电压为40kV，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×1015～1×1017/cm2，注入深度为70～320nm。3.根据权利要求1所述的超高结合强度的金属膜层的制备方法，其特征在于，该方法还包括：利用所述FCVA离子源，在所述金属“注入+扩散层”上，磁过滤沉积出金属覆盖层；其中，所述金属覆盖层的金属元素为Ni或Cu，且厚度为1～10μm；所述磁过滤沉积时，弧流为90～150A...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖斌，王宇东，罗军，张旭，吴先映，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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