催化剂对聚酰亚胺薄膜表面化学镀铜效果的影响文献综述

 2021-09-25 08:09

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聚酰亚胺(Polyimide简称PI)是芳香二酐和芳香族二胺缩聚而成的环链聚合物,是一类新型的耐高温材料,耐高温达400℃以上,长期使用温度范围200-300℃,无明显熔点,具有高绝缘性能。其结构式如图。

聚酰亚胺结构式

聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的一类聚合物,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。上世纪60年代,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到充分的认识,被称为是解决问题的能手(protion solver),并认为没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术。

聚酰亚胺[1]是目前已经实现工业化的特殊高分子材料,由于具有优越的物理机械综合性能、优良的电气和化学稳定性,可以制成薄膜、模塑粉、涂料、复合材料、泡沫塑料、纤维、分离膜、中空管等,在高新技术领域得到了广泛的应用。聚酰亚胺薄膜是其中最早的商品之一和用量最大的一种,这种新型耐高温有机聚合物薄膜,是目前世界上性能最好的薄膜类绝缘材料和最贵的薄膜材料之一,被称为黄金薄膜,其以优良的耐热性、力学性能、电性能以及基体质轻柔软等优点,被广泛用于微电子、光子器件、太阳能薄膜电池以及柔性电路板的衬底等。近年来,聚酰亚胺薄膜改性受到了广泛关注,其中,表面金属化是一个重要发展方向。金属铜(Cu)是与人类关系最密切的有色金属之一,在电子、电气、轻工、国防领域具有广泛的应用。PI/Cu复合薄膜既具有铜优良的电性能,又具有聚酰亚胺质轻柔软等优点,故PI薄膜与铜的结合必定具有无可取代的作用与意义。

化学镀[13](Chemical Plating)又称自催化镀(Autocatalytic Plating),是指在没有外加电流的条件下,利用处于同一溶液中的金属盐和还原剂在具有催化活性的基体表面上进行自催化氧化还原反应的原理,在基体表面化学沉积形成金属或合金镀层的一种表面处理技术。化学镀铜主要用于非金属材料金属化的底层以及印刷电路板的孔内壁金属化。化学镀铜法是最简单、最经济的非金属材料金属化方法。由于PI薄膜表面活性低,欲在PI薄膜表面上进行化学镀铜,必须要在其表面制备出一层具有催化作用的贵金属微粒,以便使化学镀铜可以顺利进行。

化学镀铜机理[13]

1.化学镀铜基本原理:

铜的外层电子排布为3d104s1,由于3d能带与4s能带发生重叠,部分d电子转入4s能带中,致使d轨道不饱和而形成空穴。从铜的d%看出(Cu d%=36%),铜具有较强的成键能力(即自催化能力),因而可以实现化学镀铜。化学镀铜的前处理工艺包括除油、粗化、敏化和活化等步骤,化学镀铜液的基本成分为:铜盐,络合剂、还原剂和添加剂。化学镀铜的反应是在有钯等催化活性物质的表面上,通过甲醛等还原剂的作用,使铜离子还原析出,可以用下面的通式表示:

Cu Lm2 +R → Cu mL+O

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