印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）是在绝缘基材上，按照预定的电路设计制成印制线路、印制元件或由二者结合而成的导电图形，如图1-1所示。印制电路板能够提供电路元器件之间有效的电气连接并形成完整的工作逻辑指令，在通讯设备、汽车电子、计算机及相关设备、消费电子、工业、航空国防等领域得到广泛应用。

图 1-1 印制电路板

应用于印制电路板（PCB）生产的环氧树脂基板是一种以环氧树脂为基体，玻璃纤维布为增强材料的复合基板。环氧树脂基板是目前PCB行业最受欢迎的基材，适合应用于高性能电子绝缘要求的产品，具有优异的机械强度、较高的粘结性、良好的加工工艺和优异的介电性能等优点。化学镀铜工艺在PCB生产中占有重要地位，能够在绝缘孔壁上完成导电金属铜层的沉积，实现PCB各层间的电气连接。但环氧树脂基板表面呈现出固有的疏水性、表面能低，不利于化学镀铜层的沉积。因此，以适当的改性方法有效地改善环氧树脂基板的界面性能，提高化学镀铜的质量显得十分重要。

印制电路基材表面改性

印制电路基材因其优异的介电性能、粘接性能、耐热性、耐溶性、机械性能等特性而被广泛应用于通讯设备、汽车电子、航空国防等领域。然而，基材表面的物理化学惰性会限制其预期的应用。例如，基材表面粗糙度小，或表面呈现疏水性，表面能低，这将不利于印制电路基材的表面金属化。因此，需要通过对基材进行适当的表面改性以克服其固有的惰性，提升其表面活性，促进基材的表面金属化，提高印制电路基材在各领域中的实际应用。等离子清洗（plasma cleaning）通过改变其表面粗糙度或在其表面添加功能官能团，修饰其表面的粘结性、湿润性、吸附性等而达到表面改性的目的。

plasma等离子清洗机在PCB化学沉（镀）铜中的应用

等离子清洗机因其相对简单、无溶剂、快速、环保等优点而受到广泛重视。等离子体在不改变基材本体性质的情况下对其进行表面改性，具有高度的过程控制性和再现性。在相同的化学镀铜工艺条件下，对比未改性和等离子清洗改性环氧树脂基板对化学镀铜的影响。

如图2-1所示，等离子清洗基板上的化学镀铜层比未改性的更加均匀，这主要是由于等离子清洗后基板表面粗糙度的提高增加了基板的接触面积，并且将C=O和O-C=O极性基团添加在基板表面进而提升其表面湿润性，从而提高了基板的表面化学活性，促进化学镀铜过程中具有催化活性的金属离子的吸附。

图 2-1 环氧树脂基板上的化学镀铜层。（a）未改性；（b）等离子清洗改性 360 s

如图2-2所示，从金相切片可以看出，等离子清洗的基板上的镀铜层的厚度略大于未改性基板上的镀铜层，化学镀铜的沉积速度在改性的基板和未改性的基板上分别为5.69μm/h和4.28μm/h。经等离子清洗后，湿润性的提高促进了基板表面化学活性的提高，且基板表面粗糙度增加，增大了固液之间的接触面积，从而有利于提高化学镀铜的初始沉积速率，所以等离子清洗改性处理的基板具有较快的沉积速度。

图 2-2 化学镀铜层切片图。（a）未改性；（b）等离子清洗改性 360 s

此外，化学镀铜层的粗糙度3D图像如图2-3所示，化学镀铜层在改性的基板和未改性的基板上的线粗糙度Rz分别为3.49μm和4.04μm，这说明未经改性基板上的化学镀铜层的粗糙度略大于改性基板上的化学镀铜层。由于改性后的基板具有较快的沉积铜速度，导致大量的金属优先填充在不平整的基板表面。因此,经等离子清洗后，环氧树脂基板镀铜的速率和镀铜层的均匀性均可以得到改善，能够得到镀层均匀、粗糙度较小的镀铜层。

图 2-3 化学镀铜层的粗糙度 3D 图。（a）未改性；（b）等离子清洗改性 360 s

本文采用plasma等离子清洗机对环氧树脂基板进行表面改性，结果表明，等离子体清洗后环氧树脂基板表面的湿润性和粗糙度均有明显提高。环氧树脂基板表面粗糙度和极性基团的增加是导致其界面性能改变的主要原因。化学镀铜实验结果表明，plasma等离子清洗能明显提升了印制电路板（PCB）制造工艺中的化学镀铜沉积质量，提升了镀铜速度和镀铜层的均匀性，能够得到镀层均匀、粗糙度较小的镀铜层。