● 摘要
聚碳酸酯 (PC) 是一种具有良好性能的工程塑料，由于其具有良好的抗冲击性、抗热畸变性、耐高温性能好、硬度高，已经在工业上引起广泛地应用。PC表面金属化可以使其很多性能得到增强，然而，未经处理的PC表面比较光滑平整，导致了基板与镀覆金属铜层之间的粘结强度很差，因此对PC表面金属化之前需要对其表面进行前处理，增加PC基板表面粗糙度和改善其表面的亲水性，使金属铜层与PC基板之间的粘接强度得到提高。
大量研究发现，等离子体法、湿法微蚀法、紫外光催化法和离子刻蚀法等都可以用于PC基板表面处理。由于要考虑到生产成本和基本操作，湿法化学法仍是PC表面处理最佳选择。湿法化学微蚀法一般包括除油、膨润、微蚀和中和等四个过程，其中膨润和微蚀是该过程中最重要的环节。
由于传统的铬酐-硫酸微蚀给环境带来很严重的污染问题，铬酐的应用受到了很大限制，本文我们选择了低污染的MnO2-H2SO4-H3PO4微蚀体系作为一种新型的PC塑料基板表面微蚀液。由于PC表面的微蚀原理和ABS不同，PC表面膨润对微蚀过程有着更加重要的作用。本文择选了四种膨润体系研究PC表面的膨润。第一种膨润体系是由氮甲基吡咯烷酮（NMP）、乙醇和水组成的，用SEM观察微蚀后PC表面形貌，发现微蚀后其表面没有形成理想的微孔结构，不利于后续的化学镀，说明了此种膨润液不适用于对PC表面的膨润。第二种膨润体系是由氮甲基吡咯烷酮-四甲基氢氧化铵（TMAH）-水组成的，用该膨润体系对PC基板膨润后，再经过微蚀处理后，PC表面的亲水性得到了一定的改善，用SEM观察粗化处理后PC基板表面形貌，发现其表面形成了大量的微孔，但微孔的孔径较大、深度较浅，不能形成理想的表面形貌，说明该膨润体系并不能对PC表面进行较好的膨润。由氮甲基吡咯烷酮-二乙二醇乙醚（DGDE）-水膨润体系，当膨润液中NMP体积分数从65%增大到85%，温度从35 ℃到50 ℃均能够膨润PC基板。当把PC基板置于NMP体积分数为75%，DGDE体积分数为10%的膨润液中，在40 ℃时对PC膨润处理7 min，然后经MnO280 g·L-1 V(H3PO4):V(H2O):V(H2SO4) = 1:1:3.5微蚀体系在60 ℃微蚀10 min后，发现PC表面形貌及表面亲水性均得到了一定的改善，但是基板与镀覆金属铜层之间的粘结强度不高。
本文选择了N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙二醇乙醚和水组成的膨润体系对PC基板进行膨润处理，通过研究膨润温度、膨润时间及膨润液中试剂的配比来选择适
合PC基板的膨润溶液。研究了PC基板在NMP体积分数分别为65%~80%的膨润液中膨润处理3~10 min，通过观察膨润液中氮甲基吡咯烷酮体积分数和膨润时间对微蚀后基板表面形貌和接触角的影响，发现当PC基板经氮甲基吡咯烷酮体积分数为70%，乙二醇乙醚体积分数为15%的膨润液在40 ℃膨润处理7 min后，再经过微蚀处理后，PC基板表面获得了较好的微蚀效果。用SEM观察微蚀后PC表面形貌，发现其表面形成了大量均匀、致密的微孔。接触角测量表面接触角，发现表面接触角由原来的90.6°降低到25.2°，说明了其表面亲水性也得到了很好的改善。结果表明了，当膨润液中NMP体积分数为70%，乙二醇乙醚体积分数为15%时,膨润温度为40 ℃，膨润时间为7 min，为该膨润体系下较为理想的膨润条件。
为了获得适合PC基板表面的最佳微蚀条件，本文研究了不同硫酸浓度的MnO2-H3PO4-H2SO4三元微蚀体及不同微蚀时间对PC基板表面微蚀效果的影响，以微蚀后PC基板的表面形貌、水接触角及基板之间与镀铜层间的粘结强度对微蚀效果进行评定。结果表明，当微蚀液中V(H3PO4):V(H2O):V(H2SO4)=1:1:3.5，微蚀温度为60 ℃，微蚀时间为10 min时，PC表面可以获得良好的微蚀效果，PC表面亲水性及基板与镀铜层间的粘接强度也得到有效的提高。当PC基板经合适的膨润、微蚀处理后，红外光谱研究发现，处理后PC表面生成-OH、-COOH等亲水性极性基团，表面化学性质发生了改变。X-射线光电子能谱（XPS）分析结果表明,微蚀处理前在284.8 eV，290.8 eV，286.5 eV和292.3 eV处得到四个个峰，分别对应于C-H、C-C，C=O，C-O和π-π*吸收峰；微蚀处理10min后，发现在284.8 eV，286.5 eV，289 eV，290.8 eV和292.3 eV处产生了五个吸收峰，与微蚀处理前相比主要差别在289 eV处产生的一个新的吸收峰，这个吸收峰是-COOH的信号峰，这与红外光谱分析结果一致。
从本文的研究结果知，NMP、乙二醇乙醚和水组成的膨润体系和MnO2-H2SO4-H3PO4微蚀体系作为一种环保型新的聚碳酸酯前处理化学液，可以有效的对PC板表面进行粗化处理。处理后可以得到较好的表面形貌，表面亲水性也到了很大的提高，从而提高了镀层与基板之间的粘结强度，提高了镀层应用的稳定性。界面粘结强度的提高在高密度互联线和电子工业中对电路板应用的可靠性是极为重要的。