【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金属表面硅烷偶联剂的处理方法，同时涉及表面处理后的金属材料；同时也涉及该材料在高频高速信号传输基材中的应用。
技术介绍
1、为确保金属与由有机材料形成的任何一种基材之间的粘接强度及其稳定性，通常需要使用硅烷偶联剂。硅烷偶联剂分子的结构通式为y-r’-si(or)3，其中与-si-直接连接的or硅烷氧基活性基团作为亲无机端，与金属表面的羟基或氧化物上的羟基发生化学反应，生成si-o共价键；与亚烷基连接的活性基团y作为亲有机端，与有机树脂发生化学反应、生成氢键或通过物理缠结增加与树脂的相互作用。因此，硅烷偶联剂可在性质差异极大的金属和树脂材料之间架起“分子桥”，改善金属与树脂材料的界面结构，增强界面粘合强度。从构建“分子桥”的作用机理来看，只有最靠近金属表面的少数几层硅烷偶联剂分子才能与金属表面形成共价键，即实际起粘接作用的偶联剂层厚度仅需几个纳米。现有技术当中，一般在使用硅烷偶联剂时，需先将其溶解于乙醇/水中水解后，再涂覆至到金属表面，然而硅烷偶联剂在溶于醇水溶液中时，不可避免地会发生水解/醇解，在其分子结构中的or是水解基团，在醇/水中会水解生成硅醇，硅醇再进而与金属表面发生相互作用，从而产生结合作用。因此，从一方面来说，采用现有的涂、刷、喷、电镀、溶液浸渍等处理方法在金属表面形成的硅烷偶联剂层普遍较厚且分布不均匀，例如专利cn103717011a报道了铜箔表面硅烷偶联剂层的厚度为1～10微米。另一方面来说，由于能够参与反应的金属界面有限，因此在实现了涂覆偶联剂溶液后，该偶联剂层中绝大部分硅烷偶联剂分子仅通过物
2、复合材料中多余而又分布不匀的物理吸附的偶联剂对金属与树脂材质的界面粘接强度和复合材料的介电性能稳定性非常不利，严重影响复合材料作为信号传输基材的应用。随着通讯信号高频高速需求的日益增长，一方面，在高频信号趋肤效应的影响下，为保障高频信号传输完整性，需要使用超低表面粗糙度的金属，而超低表面粗燥度又会造成金属与树脂界面相互作用面积大幅下降，使复合材料界面粘接非常困难，界面处未参与构建金属与树脂间“分子桥”的物理吸附的硅烷偶联剂是导致界面粘接性能下降的重要原因。另一方面，由于信号传输速率与基材的介电常数的开方成反比，高速、低延时信号要求传输基材具有非常低的介电常数。物理吸附的偶联剂无疑会增大基材的介电常数，更为重要的是，器件服役过程中，因硅烷偶联剂的硅羟基间的缩合释放出的水将将不可避免地造成界面介电常数升高，并降低金属树脂复合基板的可靠性，特别是当信号频率进入太赫兹的6g领域时，由于水分子的振动频率与信号传输频率相当，这些由硅烷偶联剂中隐藏水源造成的金属树脂界面局部水富集和由此引发形成的阳极氧化丝将对6g器件的制备和运行的稳定性剂和安全性构成极大损害。
3、严格控制硅烷偶联剂中硅羟基含量，确保金属与树脂界面的偶联剂参与构建“分子桥”是解决超光滑金属与树脂的高强度粘接，使复合材料满足以6g为代表的高频高速信号传输基材要求的关键。然而目前还没有关于控制金属表面硅烷偶联剂层中硅羟基含量的公开报道。因此，开发新的金属面处理工艺，如何消除偶联剂中隐藏水源的隐患是金属树脂复合材料满足电子通讯领域高频高速信号传输需求所亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有的在金属表面涂敷硅烷偶联剂的处理方法无法避免偶联剂层在金属树脂复合材料制备和使用过程中持续释放出水的缺陷，提供一种控制金属表面偶联剂层厚度在纳米量级、减少偶联剂层中硅羟基含量、提高层中偶联剂分子参与构建金属与树脂间“分子桥”的比例的处理方法。所述方法利用非水解硅烷偶联剂在无水有机溶剂中与金属表面羟基或氧化物结合，形成纳米厚度的偶联剂层的方式，避免在偶联剂层中留有大量未反应的硅羟基，还采用热处理的方式使金属表面的纳米偶联剂分子间产生交联，该纳米级厚度的交联型偶联剂层不仅能赋予金属良好的防氧化性，还提升了金属与树脂的相容性，进而显著提高了金属与树脂的界面粘接强度。本专利技术所述的金属表面偶联剂处理方法不仅减少了偶联剂的用量，更为重要的是解决了金属表面因偶联剂硅羟基缩合而释放出水的问题。采用上述金属表面偶联剂层处理方法制备的金属材料与树脂复合后力学和介电性能的长效稳定性得以提高，可满足以6g为代表的高频高速信号传输基材的要求。
2、一种表面硅烷偶联剂处理的金属，在表面包括有由硅烷偶联剂所构成的修饰层，修饰层的厚度范围是1-100nm，修饰层中的主体上的硅烷偶联剂的-si(or)3基团未发生水解。
3、硅烷偶联剂中未发生水解的所占的比例至少在90％以上，优选95％以上，再优选98％以上。
4、所述的厚度范围优选是1-30nm。
5、所述的金属是为铜、镁、铝、钛、铁、锌或含有它们的合金；所述的合金是指相应的金属为主成分质量占比20wt％以上、50wt％以上、优选80％以上。
6、所述的金属中还包括碳、硅、锰、铬、钨、钼、磷、钛、钒、镍、锆、硼等金属或非金属元素。
7、所述的硅烷偶联剂的其具有的通式是：y-r’-si(or)3；
8、y是有机基团，可以是指氨基、硝基、羧基、酯基、羟基、烯基、醚基、磺酸基、巯基、丙烯酰氧基、过氧基脲基、羰烷氧基中的一种；
9、r’可以是h，也可以是含有1-20个碳原子的带支链或者不带支链的烷基；
10、r可以是烷氧基、芳氧基、酰基、氯基中的一种。
11、硅烷偶联剂为乙烯基型偶联剂、羟基型偶联剂、氨基型偶联剂、含硫硅烷偶联剂、环氧基类硅烷偶联剂、烷基类硅烷中的一种或多种。
12、一种金属树脂复合体，是在上述的表面硅烷偶联剂处理的金属上的修饰层的另一侧复合有树脂。
13、树脂是单一类型树脂或者树脂组合物；所述的树脂中包含主体树脂，并且包含或者不包含补强材料。
14、所述的树脂是热塑性或者热固性树脂。
15、上述的表面硅烷偶联剂处理的金属的制造方法，包括如下步骤：
16、步骤1，对金属表面进行抛光处理；
17、步骤2，将得到的金属置于含有硅烷偶联剂的有机溶剂中进行升温回流反应；所述的有机溶剂中的含水量低于0.1％。
18、步骤3，反应结束后的金属进行加热处理。
19、硅烷偶联剂在无水有机溶剂中的浓度范围是0.001-1wt％。
20、升温回流反应时间是3-300本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种表面硅烷偶联剂处理的金属，其特征在于，在表面包括有由硅烷偶联剂所构成的修饰层，修饰层的厚度范围是1-100nm，修饰层中的主体上的硅烷偶联剂上的可水解基团未发生水解。
2.根据权利要求1所述的表面硅烷偶联剂处理的金属，其特征在于，硅烷偶联剂中未发生水解的所占的比例至少在90％以上，优选95％以上，再优选98％以上；
3.根据权利要求1所述的表面硅烷偶联剂处理的金属，其特征在于，所述的金属是为铜、镁、铝、钛、铁、锌或含有它们的合金；所述的合金是指相应的金属为主成分质量占比20wt％以上、50wt％以上、优选80％以上；所述的金属中还包括碳、硅、锰、铬、钨、钼、磷、钛、钒、镍、锆、硼等金属或非金属元素；
4.一种金属树脂复合体，其特征在于，是在权利要求1所述的表面硅烷偶联剂处理的金属上的修饰层的另一侧复合有树脂。
5.根据权利要求4所述的金属树脂复合体，其特征在于，树脂是单一类型树脂或者树脂组合物；所述的树脂中包含主体树脂，并且包含或者不包含补强材料。
6.权利要求1所述的表面硅烷偶联剂处理的金属的制造方法，其特征在
7.根据权利要求6所述的表面硅烷偶联剂处理的金属的制造方法，其特征在于，硅烷偶联剂在无水有机溶剂中的浓度范围是0.001-1wt％；升温回流反应时间是3-300min；优选100-240min。
8.根据权利要求6所述的表面硅烷偶联剂处理的金属的制造方法，其特征在于，所述的抛光处理前，还包括对金属进行前处理的步骤，所述的前处理的步骤包括除蜡、脱脂、活化、清洗中的一种；并且在抛光处理后，还可以将金属置于有机溶剂中进行回流除残余水的处理。
9.一种金属树脂复合体的加工方法，包括如下步骤：将表面处理后的金属置于模具中，设置模具温度介于树脂的玻璃化转变温度以上、熔融温度以下，然后将树脂注入模具中与金属相结合形成金属树脂复合材料；将金属树脂复合材料留在模具中，使金属树脂复合材料从原有温度降至树脂材料的玻璃化转变温度以下后脱模。
10.一种高频高速信号传输用印刷电路板基材，其特征在于，包含有权利要求9所述的金属树脂复合体。
...【技术特征摘要】
1.一种表面硅烷偶联剂处理的金属，其特征在于，在表面包括有由硅烷偶联剂所构成的修饰层，修饰层的厚度范围是1-100nm，修饰层中的主体上的硅烷偶联剂上的可水解基团未发生水解。
2.根据权利要求1所述的表面硅烷偶联剂处理的金属，其特征在于，硅烷偶联剂中未发生水解的所占的比例至少在90％以上，优选95％以上，再优选98％以上；
3.根据权利要求1所述的表面硅烷偶联剂处理的金属，其特征在于，所述的金属是为铜、镁、铝、钛、铁、锌或含有它们的合金；所述的合金是指相应的金属为主成分质量占比20wt％以上、50wt％以上、优选80％以上；所述的金属中还包括碳、硅、锰、铬、钨、钼、磷、钛、钒、镍、锆、硼等金属或非金属元素；
4.一种金属树脂复合体，其特征在于，是在权利要求1所述的表面硅烷偶联剂处理的金属上的修饰层的另一侧复合有树脂。
5.根据权利要求4所述的金属树脂复合体，其特征在于，树脂是单一类型树脂或者树脂组合物；所述的树脂中包含主体树脂，并且包含或者不包含补强材料。
6.权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈葳，印大维，张俊贤，郑小伟，薛奇，李大双，李林玲，江伟，周东山，陈强，
申请(专利权)人：安徽铜冠铜箔集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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