聚合材料粘合到金屬表面的方法技術

本發明專利技術涉及一種方法，用于處理金屬表面以增加對聚合材料的粘合性。所述方法包括用一種預浸液處理該金屬表面，所述預浸液包含ｐＨ值在５至１２的一種水性溶液，然后用一種促進粘合性組合物進一步處理所述金屬表面，所述促進粘合性組合物包含一種酸，一種氧化劑及一種腐蝕抑制劑。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
長久以來已知在各電路內層的銅金屬和與之相接觸的已固化的各預浸層或其它非導電層之間形成的粘合強度存在有待改進之處，其結果是在后續加工和/或使用之中，己固化的多層復合物或涂層易產生分層。對于此問題，技術人員已研究出在各電路內層(在將其與預浸片層疊合在一起形成多層復合物之前)的銅表面上形成一層氧化銅的技術，如通過在銅表面上進行化學氧化。最早在此方面的努力(所謂“黑色氧化物”粘合促進劑)與無氧化銅的情況相比，在最終的多層電路內，各電路內層與各介電基質層間的結合得到很少的改善。隨后對于黑色氧化物技術的演變，包括各種方法，其中例如先在銅表面上產生黑色氧化物涂層，然后以15％硫酸對黑色氧化物淀積層進行后處理以產生“紅色氧化物”作為粘合促進劑，如A.G.Osborne于1984年8月在PC Fab.上發表的“An AlternateRoute To Red Oxide For Inner Layers”，以及涉及直接形成紅色氧化物粘合促進劑的各種變形方案，其獲得了不同程度的成就。在此技術中，授予Landau的美國第4,409,037和第4,844,981號專利取得了最顯著的改進，兩者的教示以其全部列此作為參考，其涉及由比較高的亞氯酸鹽/比較低的苛性銅氧化組合物所形成的氧化物，并對各電路內層的粘合性產生實質上的改進。如前所示，所組合并固化的多層電路復合物具有通孔，該通孔須再進行金屬化以供作為用于電路的各個電路層的導電互聯的手段。通孔的金屬化涉及孔面的樹脂去污漬，催化活化作用，非電銅沉積，電解銅沉積等步驟。這些程序步驟涉及介質的使用，如酸，該酸可以將暴露于通孔或接近通孔的電路內層部分上的氧化銅粘合促進劑溶解。氧化銅的此種局部溶解可導致多層電路中的局部分層，所述局部溶解通過在通孔周圍形成粉紅環或暈圈而得到證實(由于處在下方的銅金屬暴露出而呈粉紅色)。技術人員深切注意此種“粉紅環”現象，并且擴大努力尋求不易產生此種局部分層現象的多層印刷電路制法。一項建議指出，以厚涂層的形式提供促進粘合性的氧化銅，以在后續處理中由于大量氧化銅的存在而延緩其溶解。然而，因為較厚的氧化物本質上很少有提高粘合性的功效，實際上成為反面因素。至于用于多層復合物組合的加壓/固化條件的優化的其它建議只有有限的成就。關于此問題的其它途徑，涉及氧化銅粘合促進劑涂層在各電路內層與各預浸片層在組合成為多層復合物前的后處理。例如，給予Cordani的美國第4,775,444號專利公開了一種方法，其中使各電路內層的銅表面先備有氧化銅涂層，然后在各電路內層被配入多層組合之前，與鉻酸水溶液接觸。此項處理用于穩定及/或保護氧化銅在隨后的加工步驟中(例如通孔的金屬化)免于在所遭遇的酸介質內溶解，從而使粉紅環/分層的可能性減至最小。授予Akahoshi等人的美國第4,642,161號專利，授予Nakaso等人的美國第4,902,551號專利，及授予Kajihara等人的美國第4,981,560號專利，以及其中所引用的許多參考資料，涉及各種方法，其中各電路內層的銅表面，在各電路內層配入多層電路組合內之前，先經處理使備有一種促進粘合性的氧化銅表面涂層，然后用特別的還原劑和條件將如此形成的氧化銅還原成為金屬銅。結果，采用這種電路內層的多層組合，因為在后續的通孔加工中無氧化銅存在以使其發生局部溶解，及沒有下方的銅局部暴露，而沒有形成粉紅環的跡象。然而，采用其它技術，此種方法在介電基質層和金屬銅電路內層之間所可獲得的粘合性有可疑慮之處。這是因為在還原程序中，電路的結合表面不只是金屬銅，而且金屬銅出現于不同的相(即，(1)從氧化銅還原的銅蓋過(2)銅箔的銅)其間沿著相界面易產生分離/分層。授予Adler的美國第4,997,722和4,997,516號專利中均涉及氧化銅涂層在電路內層的銅表面上的形成，繼以特別的還原溶液還原氧化銅使之成為金屬銅。氧化銅的某些部份顯然不可能完全成為金屬銅(成為含水氧化亞銅或氫氧化亞銅)這些物質于其后溶解于非氧化性酸，該酸不攻擊或溶解已被還原成金屬銅的部份。這樣，采用此種電路內層的多層組合，因為在后續的通孔加工中無氧化銅存在以使其發生局部溶解，及沒有下方的銅局部暴露，而沒有形成粉紅環的跡象。然而，就各介電層和金屬銅各電路內層間的粘合性而言，尚有其它問題，第一因為結合表面是金屬銅，第二因為金屬銅主要是出現于不同的相(即，(1)從氧化銅還原的銅蓋過(2)銅箔的銅)其間沿著相界面易產生分離/分層。授予Ferrier等人的美國第5,289,630號專利，其教示在此整個列入參考，其公開了一種方法，其間提高粘合性的氧化銅層形成于電路元件上，繼而控制溶解并以不對局部圖形產生負面影響的程度除去相當量的氧化銅。McGrath的公開號為WO96/19097的PCT申請(相應于美國第5,800,859號專利)，其教示全部列此作為參考，其中討論用于改善聚合材料對金屬表面粘合的方法。所討論的方法涉及使金屬表面接觸一種促進粘合性的組合物，其含有過氧化氫、無機酸、腐蝕抑制劑和一種季銨表面活化劑。授予Ferrier的美國第5,869,130號專利教示一種增加聚合材料對金屬表面粘合性的方法，包括使金屬表面接觸于一種含有氧化劑、酸、腐蝕抑制劑和鹵素離子源的促進粘合性組合物。授予Ferrier等人的美國第6,020,029號專利教示一種增加聚合材料與金屬表面粘合性的方法，包括使金屬表面接觸于一種含有氧化劑、酸和腐蝕抑制劑的促進粘合性組合物，繼使金屬表面接觸堿溶液。以如美國第5,800,859，第5,869,130和第6,020,029號專利所揭示的各種方法，已發現在用促進粘合性組合物處理金屬表面之前直接采用預浸法的優點。預浸的采用可以增加在促進粘合性組合物所得到的轉變涂層的均勻性。如果采用預浸法，預浸液一般可以由與促進粘合性組合物實質相同的組合物構成，只是用較低的濃度并使用于室溫。這樣，在上述各方法的技術中，目前所用預浸液在低于約2的pH值的酸的基質內以腐蝕抑制劑和過氧化氫組成。雖然上述預浸液適合用于增進以促進粘合性組合物所得到的轉變涂層的均勻性，但是具有若干缺點。特別是上述預浸液的酸的氧化性容易溶解金屬表面，從而降低預浸液的壽命，并產生帶有金屬的廢溶液，難以處理。此外，金屬表面的不必要溶解，就經處理的產品的設計觀點而言，特別是對于印刷電路，是不想要的。現已發現不基于促進粘合性溶液的一種預浸液，特別是不含過氧化氫，而就pH而言僅略微酸性，其可增進在促進粘合性組合物所得到的轉變涂層的均勻性至大于先前預浸液的程度，同時實質上并不溶解金屬表面而提供比先前已知的預浸液有較長的工作壽命。特別是已發現不含過氧化氫的預浸液適合用于增進隨后的轉變涂層的均勻性。本專利技術提出一種用于改善聚合材料對金屬表面粘合性的方法，尤其對于銅或銅合金的表面。該方法特別適合用于多層印刷電路的生產。該方法提供在金屬的和聚合物的表面間(即在電路和中間的絕緣層之間)的最佳粘合性，與常規方法比較，減少粉紅環，或使之減至最少，使操作經濟。專利技術概述專利技術人在此提出一種用于改善聚合材料對金屬表面粘合性的方法，特別是對銅或銅合金表面。所提出的方法包括1)使金屬表面接觸由略微酸性至中性或堿性(優選pH值5～12，更優選pH值7～12)的預浸液本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種增加聚合材料對金屬表面的粘合性的方法，所述方法包括： ａ）使所述金屬表面與預浸液接觸，所述預浸液包含一種ｐＨ為５至１２水溶液；然后 ｂ）使金屬表面接觸一種促進粘合性組合物，所述組合物包含： ①一種氧化劑； ②一種酸；和 ③一種腐蝕抑制劑；而后 ｃ）將聚合材料結合至金屬表面。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：唐納德費里爾，
申請(專利權)人：麥克德米德有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]