铜箔/树脂界面结合强度提升研究

摘要

[目的]研究铜箔表面微观形貌、树脂类型及硅烷偶联剂对铜箔/树脂界面剥离强度的影响，以提升印制线路板(PCB)的可靠性。[方法]先通过电化学沉积制备山峰状、微粒状和树枝状3种形貌的铜箔，再采用不同硅烷偶联剂(KBM-403、KBM-503和KBM-573)进行表面改性，并与不同商用树脂(S0165、R-5775和WH2170)进行热压复合。通过剥离强度测试、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征界面结合性能。[结果]铜箔形貌与树脂的匹配性显著影响界面结合强度：微粒状铜箔在树脂体系中均呈现较高的剥离强度(0.58～0.78 N/mm)；山峰状铜箔仅与S0165树脂匹配良好(剥离强度0.19 N/mm)；树枝状铜箔与树脂的界面结合强度介于上述两者之间。硅烷偶联剂对铜箔树脂界面结合的增强效果与其官能团有关：带环氧基的KBM-403对山峰状铜箔/S0165组合的增强效果最显著，剥离强度达(0.47±0.024) N/mm，提升了2.5倍；带甲基丙烯酰氧基的KBM-503使微粒状铜箔/R-5775树脂的剥离强度高达(0.93±0.028) N/mm，增幅为20%；带氨基的KBM-573令树枝状铜箔/WH2170树脂体系的剥离强度达(0.96±0.021) N/mm，增幅为48%。[结论]铜箔微观形貌、树脂化学特性和硅烷偶联剂官能团都会影响铜箔/树脂界面结合性能。通过匹配铜箔形貌的物理锚定效应、树脂表面官能团化学反应活性及偶联剂分子功能，可有效提高铜箔/树脂界面的结合强度。

关键词

印制线路板 / 铜箔 / 表面形貌 / 硅烷偶联剂 / 树脂 / 剥离强度

基金资助

广东省重点领域研发计划项目（2023B0101020003）