聚合材料粘合到金属表面的方法技术

本发明专利技术涉及一种方法，用于处理金属表面以增加对聚合材料的粘合性。所述方法包括用一种预浸液处理该金属表面，所述预浸液包含ｐＨ值在５至１２的一种水性溶液，然后用一种促进粘合性组合物进一步处理所述金属表面，所述促进粘合性组合物包含一种酸，一种氧化剂及一种腐蚀抑制剂。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
长久以来已知在各电路内层的铜金属和与之相接触的已固化的各预浸层或其它非导电层之间形成的粘合强度存在有待改进之处，其结果是在后续加工和/或使用之中，己固化的多层复合物或涂层易产生分层。对于此问题，技术人员已研究出在各电路内层(在将其与预浸片层叠合在一起形成多层复合物之前)的铜表面上形成一层氧化铜的技术，如通过在铜表面上进行化学氧化。最早在此方面的努力(所谓“黑色氧化物”粘合促进剂)与无氧化铜的情况相比，在最终的多层电路内，各电路内层与各介电基质层间的结合得到很少的改善。随后对于黑色氧化物技术的演变，包括各种方法，其中例如先在铜表面上产生黑色氧化物涂层，然后以15％硫酸对黑色氧化物淀积层进行后处理以产生“红色氧化物”作为粘合促进剂，如A.G.Osborne于1984年8月在PC Fab.上发表的“An AlternateRoute To Red Oxide For Inner Layers”，以及涉及直接形成红色氧化物粘合促进剂的各种变形方案，其获得了不同程度的成就。在此技术中，授予Landau的美国第4,409,037和第4,844,981号专利取得了最显著的改进，两者的教示以其全部列此作为参考，其涉及由比较高的亚氯酸盐/比较低的苛性铜氧化组合物所形成的氧化物，并对各电路内层的粘合性产生实质上的改进。如前所示，所组合并固化的多层电路复合物具有通孔，该通孔须再进行金属化以供作为用于电路的各个电路层的导电互联的手段。通孔的金属化涉及孔面的树脂去污渍，催化活化作用，非电铜沉积，电解铜沉积等步骤。这些程序步骤涉及介质的使用，如酸，该酸可以将暴露于通孔或接近通孔的电路内层部分上的氧化铜粘合促进剂溶解。氧化铜的此种局部溶解可导致多层电路中的局部分层，所述局部溶解通过在通孔周围形成粉红环或晕圈而得到证实(由于处在下方的铜金属暴露出而呈粉红色)。技术人员深切注意此种“粉红环”现象，并且扩大努力寻求不易产生此种局部分层现象的多层印刷电路制法。一项建议指出，以厚涂层的形式提供促进粘合性的氧化铜，以在后续处理中由于大量氧化铜的存在而延缓其溶解。然而，因为较厚的氧化物本质上很少有提高粘合性的功效，实际上成为反面因素。至于用于多层复合物组合的加压/固化条件的优化的其它建议只有有限的成就。关于此问题的其它途径，涉及氧化铜粘合促进剂涂层在各电路内层与各预浸片层在组合成为多层复合物前的后处理。例如，给予Cordani的美国第4,775,444号专利公开了一种方法，其中使各电路内层的铜表面先备有氧化铜涂层，然后在各电路内层被配入多层组合之前，与铬酸水溶液接触。此项处理用于稳定及/或保护氧化铜在随后的加工步骤中(例如通孔的金属化)免于在所遭遇的酸介质内溶解，从而使粉红环/分层的可能性减至最小。授予Akahoshi等人的美国第4,642,161号专利，授予Nakaso等人的美国第4,902,551号专利，及授予Kajihara等人的美国第4,981,560号专利，以及其中所引用的许多参考资料，涉及各种方法，其中各电路内层的铜表面，在各电路内层配入多层电路组合内之前，先经处理使备有一种促进粘合性的氧化铜表面涂层，然后用特别的还原剂和条件将如此形成的氧化铜还原成为金属铜。结果，采用这种电路内层的多层组合，因为在后续的通孔加工中无氧化铜存在以使其发生局部溶解，及没有下方的铜局部暴露，而没有形成粉红环的迹象。然而，采用其它技术，此种方法在介电基质层和金属铜电路内层之间所可获得的粘合性有可疑虑之处。这是因为在还原程序中，电路的结合表面不只是金属铜，而且金属铜出现于不同的相(即，(1)从氧化铜还原的铜盖过(2)铜箔的铜)其间沿着相界面易产生分离/分层。授予Adler的美国第4,997,722和4,997,516号专利中均涉及氧化铜涂层在电路内层的铜表面上的形成，继以特别的还原溶液还原氧化铜使之成为金属铜。氧化铜的某些部份显然不可能完全成为金属铜(成为含水氧化亚铜或氢氧化亚铜)这些物质于其后溶解于非氧化性酸，该酸不攻击或溶解已被还原成金属铜的部份。这样，采用此种电路内层的多层组合，因为在后续的通孔加工中无氧化铜存在以使其发生局部溶解，及没有下方的铜局部暴露，而没有形成粉红环的迹象。然而，就各介电层和金属铜各电路内层间的粘合性而言，尚有其它问题，第一因为结合表面是金属铜，第二因为金属铜主要是出现于不同的相(即，(1)从氧化铜还原的铜盖过(2)铜箔的铜)其间沿着相界面易产生分离/分层。授予Ferrier等人的美国第5,289,630号专利，其教示在此整个列入参考，其公开了一种方法，其间提高粘合性的氧化铜层形成于电路元件上，继而控制溶解并以不对局部图形产生负面影响的程度除去相当量的氧化铜。McGrath的公开号为WO96/19097的PCT申请(相应于美国第5,800,859号专利)，其教示全部列此作为参考，其中讨论用于改善聚合材料对金属表面粘合的方法。所讨论的方法涉及使金属表面接触一种促进粘合性的组合物，其含有过氧化氢、无机酸、腐蚀抑制剂和一种季铵表面活化剂。授予Ferrier的美国第5,869,130号专利教示一种增加聚合材料对金属表面粘合性的方法，包括使金属表面接触于一种含有氧化剂、酸、腐蚀抑制剂和卤素离子源的促进粘合性组合物。授予Ferrier等人的美国第6,020,029号专利教示一种增加聚合材料与金属表面粘合性的方法，包括使金属表面接触于一种含有氧化剂、酸和腐蚀抑制剂的促进粘合性组合物，继使金属表面接触碱溶液。以如美国第5,800,859，第5,869,130和第6,020,029号专利所揭示的各种方法，已发现在用促进粘合性组合物处理金属表面之前直接采用预浸法的优点。预浸的采用可以增加在促进粘合性组合物所得到的转变涂层的均匀性。如果采用预浸法，预浸液一般可以由与促进粘合性组合物实质相同的组合物构成，只是用较低的浓度并使用于室温。这样，在上述各方法的技术中，目前所用预浸液在低于约2的pH值的酸的基质内以腐蚀抑制剂和过氧化氢组成。虽然上述预浸液适合用于增进以促进粘合性组合物所得到的转变涂层的均匀性，但是具有若干缺点。特别是上述预浸液的酸的氧化性容易溶解金属表面，从而降低预浸液的寿命，并产生带有金属的废溶液，难以处理。此外，金属表面的不必要溶解，就经处理的产品的设计观点而言，特别是对于印刷电路，是不想要的。现已发现不基于促进粘合性溶液的一种预浸液，特别是不含过氧化氢，而就pH而言仅略微酸性，其可增进在促进粘合性组合物所得到的转变涂层的均匀性至大于先前预浸液的程度，同时实质上并不溶解金属表面而提供比先前已知的预浸液有较长的工作寿命。特别是已发现不含过氧化氢的预浸液适合用于增进随后的转变涂层的均匀性。本专利技术提出一种用于改善聚合材料对金属表面粘合性的方法，尤其对于铜或铜合金的表面。该方法特别适合用于多层印刷电路的生产。该方法提供在金属的和聚合物的表面间(即在电路和中间的绝缘层之间)的最佳粘合性，与常规方法比较，减少粉红环，或使之减至最少，使操作经济。专利技术概述专利技术人在此提出一种用于改善聚合材料对金属表面粘合性的方法，特别是对铜或铜合金表面。所提出的方法包括1)使金属表面接触由略微酸性至中性或碱性(优选pH值5～12，更优选pH值7～12)的预浸液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加聚合材料对金属表面的粘合性的方法，所述方法包括： ａ）使所述金属表面与预浸液接触，所述预浸液包含一种ｐＨ为５至１２水溶液；然后 ｂ）使金属表面接触一种促进粘合性组合物，所述组合物包含： ①一种氧化剂； ②一种酸；和 ③一种腐蚀抑制剂；而后 ｃ）将聚合材料结合至金属表面。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德费里尔，
申请(专利权)人：麦克德米德有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]