唐光超 張祖軍 崔開放 付嘉賓
【摘 要】以綜合性能優(yōu)良的聚酰亞胺薄膜作為基體,通過酸堿改性處理使基體具有良好粗糙度和親水性,再將基體分別浸泡在硫酸銅和明膠混合物、次磷酸鈉和殼聚糖混合物中活化,最后利用激光誘導(dǎo)制備具有催化活性的線路圖形,化學(xué)鍍銅后直接成型電子線路。分析了酸堿處理中浸泡的濃度和時(shí)間對(duì)基體粗糙度和接觸角的影響,研究了激光誘導(dǎo)功率對(duì)鍍銅覆蓋率的影響。結(jié)果表明,10%的NaOH水溶液處理4-6分鐘,親水性最佳,當(dāng)激光功率為30mV時(shí),鍍銅效果良好。
【關(guān)鍵詞】聚酰亞胺;酸堿處理;化學(xué)鍍銅;電子線路
聚酰亞胺(簡(jiǎn)稱PI)薄膜具有優(yōu)良的力學(xué)、耐熱、介電、耐輻射、耐腐蝕等性能,被廣泛用于航空航天、有機(jī)電極材料、柔性電路板等領(lǐng)域[1-2],PI薄膜由于親水性差和表面化學(xué)活性低,與金屬結(jié)合能力低[3]。因此,需要對(duì)PI薄膜表面進(jìn)行改性處理,使其表面具有一定的催化活性。當(dāng)前改性方法有酸堿處理、飛秒激光刻蝕等,但飛秒激光刻蝕容易造成PI薄膜表面毛邊、褶皺、過度燒蝕等情況。所以本文先通過NaOH溶液水解,然后酸洗除堿[4-6],然后采用激光誘導(dǎo)活化技術(shù)在聚酰亞胺薄膜上制備一層具有催化活性的電子線路圖,再化學(xué)鍍銅,從而得到性能優(yōu)良的聚酰亞胺鍍銅電路。
1實(shí)驗(yàn)
1.1試劑與儀器
實(shí)驗(yàn)材料:0.05mm聚酰亞胺薄膜,由東莞市美鑫絕緣材料有限公司提供。
主要儀器:常規(guī)測(cè)試儀器有 XRD(XPertPro 型,荷蘭 PANalytical 公司)、SEM(GENESIS XMS Imaging 60 型,美國(guó)EDAX 公司)、SPM(SPI3800N 型,日本 Seiko 公司),窄脈寬端泵激光三維雕刻機(jī)一臺(tái),全自動(dòng)自適應(yīng)對(duì)焦激光標(biāo)刻機(jī)一臺(tái)。
主要試劑:氫氧化鈉、鹽酸、無水硫酸銅、次亞磷酸鈉、甲醛、乙二胺四乙酸二鈉、硫脲,所有試劑均為分析純。
1.2工藝流程
除油——去離子水洗——酸堿改性處理——去離子水洗——?dú)ぞ厶侨芤航荨稍铩蛩徙~溶液浸泡——干燥——次亞磷酸鈉涂敷——干燥——激光活化——化學(xué)鍍銅
1.2.1除油
將聚酰亞胺薄膜放在無水乙醇中進(jìn)行超聲波除油6min。
1.2.2酸堿改性處理
在30℃,將聚酰亞胺薄膜在10%NaOH溶液中浸泡8min,并用10mL/L的鹽酸進(jìn)行中和。
1.2.3活化液處理
將PI薄膜浸入0.5%的殼聚糖溶液中10—30min后,再在15g/L硫酸銅溶液浸泡15-25min,干燥后,在將30g/L次磷酸鈉和明膠的混合溶液涂敷于PI薄膜上。
1.2.4激光誘導(dǎo)活化
設(shè)置激光誘導(dǎo)參數(shù)為:光斑直徑0.3mm,功率13W,掃描速率5500mm/s.對(duì)涂敷基體進(jìn)行誘導(dǎo)活化。
1.2.5化學(xué)鍍銅
化學(xué)鍍銅的鍍液配方:硫酸銅7g/L,乙二胺四乙酸鈉23g/L,甲醛15mL/L,氫氧化鈉8g/L,
硫脲0.6mg/L,pH12,溫度30-40℃,時(shí)間30min。
1.3性能測(cè)試
采用接觸角測(cè)量?jī)x檢測(cè)改性前后基體表面的親水性。利用髙分辨冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察改性處理前后和活化后基體的表面形貌。采用奧林巴斯顯微鏡觀察化學(xué)鍍銅層的鍍覆效果。
2結(jié)果與分析
2.1酸堿處理前后基體的表面形貌和親水性
改性前PI薄膜表面光滑,而經(jīng)酸堿處理 8 min 后的聚酰亞胺薄膜表面變粗糙,表面出現(xiàn)了部分尖形突起,這說明酸堿處理對(duì) PI 薄膜表面具有蝕刻作用。
由圖1可知,PI薄膜的水接觸角約為75°,酸堿處理后降至29°,說明酸堿改性處理可以顯著的提高PI薄膜的親水性,良好的親水性為涂敷活化液創(chuàng)造了有利的條件。
2.2激光誘導(dǎo)后基體的表面形貌
經(jīng)酸堿處理后的PI薄膜能有效吸附活化液,形成均勻的活化層,經(jīng)激光誘導(dǎo)后形成大量的胞狀微粒。
2.3化學(xué)鍍銅層的表面形貌
由圖2可知,化學(xué)鍍銅層邊緣整潔,金屬層無脫落、鼓泡現(xiàn)象出現(xiàn),銅鍍層與聚酰亞胺基體的黏附情況良好
3結(jié)論
通過酸堿改性處理對(duì)于PI薄膜表面進(jìn)行改性,然后通過激光誘導(dǎo)活化在PI薄膜上生成銅微粒,最終在PI薄膜上實(shí)現(xiàn)無靶活化化學(xué)鍍銅,酸堿處理中氫氧化鈉溶液濃度為10%,處理時(shí)間最佳為8min,PI薄膜表面粗糙度大幅度提高,親水性增強(qiáng),在經(jīng)激光誘導(dǎo)活化和化學(xué)鍍銅后,鍍銅層表面均勻,金屬邊緣整潔。
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基金項(xiàng)目:
西南科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(S202010619037)
(作者單位:西南科技大學(xué))