摘要: 随着便携式可穿戴电子设备、发光显示器（LEDs）、微电子、生物电子器械等的快速发展，在介质材料表面开发出一种新颖、先进的选择性金属化的技术显得越来越迫切。基于激光快速活化+化学镀实现介质材料表面区域选择性金属化的技术，具有工艺流程短、成... 展开 随着便携式可穿戴电子设备、发光显示器（LEDs）、微电子、生物电子器械等的快速发展，在介质材料表面开发出一种新颖、先进的选择性金属化的技术显得越来越迫切。基于激光快速活化+化学镀实现介质材料表面区域选择性金属化的技术，具有工艺流程短、成本低、效率高、适用基材范围广等优点。 本文选择尖晶石类化合物X2(OH)YO4作为激光快速活化过程中的激光活性物质（X为过渡金属元素，具有可变化的化合价，Y为元素周期表中IIIA或VA族的元素），以替代传统的氯化钯和硝酸银等贵金属化合物，具有成本低、选择性好等明显优点。利用X-射线光电子能谱技术（XPS），详细探讨了该化合物与波长为1064 nm的纳秒脉冲光纤激光、1064nm的连续光纤激光和355 nm的紫外纳秒脉冲激光的相互作用机理和变化规律。结果表明，当采用纳秒脉冲光纤激光时，在能量密度为2.76~24.00 J/cm2的范围内，随着激光能量密度的增大，激光活性物质中+2价的X2+被还原为+1价X+离子的比例呈先增大后减小的变化趋势；当采用连续光纤激光时，在0.13~3.89 W的功率范围内，随着激光功率的增大，X2+的还原效果没有稳定的变化趋势；当其被纳秒脉冲紫外激光作用时，在4.68~25.48 J/cm2的激光能量密度范围内，随着能量密度的增大，还原比例逐渐增大；结合X2(OH)YO4的热重/差热分析和紫外可见光吸收光谱分析，初步判断，上述激光作用过程中，可能同时存在光热和光化学反应过程。 综合考虑激光对激光活性物质X2(OH)YO4的还原效果、对聚碳酸酯（PC）材料表面微观形貌的影响、激光器的价格以及加工效率等因素，最终选择纳秒脉冲光纤激光作为进一步研究化学镀铜的激光光源。系统地探讨了激光能量密度和化学镀条件对化学沉铜速率和铜层质量的影响，并利用扫描电子显微镜技术（SEM）对沉铜过程的微观形貌进行了分析。结果表明，纳秒脉冲光纤激光对PC表面选择性金属化的适宜实验条件如下：激光能量密度约为13.67 J/cm2；化学镀条件为：pH=12.5~13.0，温度T=55~60℃，惰性气体氩气鼓气搅拌。在此条件下化学镀铜90 min可获得具有优异选择性的铜层，其厚度约为2.76μm，体积电阻率约为3.85μ?·cm，与纯铜体积电阻率在同一数量级。经过美国测试与材料学会（American Society for Testing and Materials，ASTM）标准 D3359-08 中的方法B—划格胶带测试法测试后，沉积铜层与PC基材的结合强度可达到4B-5B级别。因此，利用纳秒脉冲光纤激光可对PC表面进行选择性金属化，具有效率高、成本低、选择性好等优点，应用前景广阔。 收起