[發明專利]將催化性溶液應用于化學沉積的方法

無效

• 申請號: 200980108303.2
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101965229A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: W·德西薩雷;J·沃特考斯基
• 申請（專利權）人: 麥克德米德股份有限公司
• 主分類號: B05D3/04
• 分類號: B05D3/04;B05D3/10
• 代理公司: 北京三幸商標專利事務所 11216
• 代理人: 劉激揚

技術領域

本發明涉及在非導電性基材上進行傳送帶式化學沉積的改良方法，其通過在化學鍍敷前在基材上使用催化劑，通過延緩周圍氧氣對催化性溶液的氧化影響(其固有地對傳送帶式系統非常不利)而實現。更具體而言，本發明涉及在傳送帶單元中使用氮氣取代周圍氧氣來減緩二價錫離子的氧化，并降低活化劑溶液中溶解氧的含量。

本發明的方法可用于使金屬沉積在非導電性表面使基材具有導熱性、導電性、更堅固或更堅硬、或這些性質的組合的功能性應用。本發明的方法還可用于裝飾性應用，并且對于印刷電路板的制造特別有用。

背景技術

使用錫-鈀膠體催化劑(又名為液態活化劑溶液)將金屬化學沉積于非導電性基材上的方法是公知并被使用的。該方法包括使非導電性表面-例如塑料或已固化樹脂-先與膠體錫-鈀催化劑接觸，并優選隨后在另一種溶液中移除錫，以確保基本上使金屬鈀層保持吸附在表面上。這種廣泛使用的錫-鈀催化劑溶液以及移除錫的促進劑描述于美國第3,011,920號專利及美國第3,532,518號專利，其公開的內容以參照的方式全文并入于此。接著，各種金屬可在使用還原劑(例如甲醛或次磷酸鹽)的化學鍍液中沉積在基材上。許多傳統的銅或鎳(或其他化學金屬鍍液)可用于此步驟。在鎳沉積物的情形中，一種合適的鍍液描述于美國第2,532,283號專利的實施例III、表II中。類似地，一種合適的銅鍍液公開于美國第3,095,309號專利的實施例2中。由于化學金屬沉積物通常很薄，該方法通常伴隨著以銅、鎳或其他想要的金屬的傳統電鍍。

歷史上，這種方法，特別是催化步驟，是在“垂直的”浸漬槽中進行的。在這樣一種方法中，基材僅是浸漬在含有各溶液或膠體的槽中持續預定的一段時間。然而，已證實該方法會產生有些不均勻的被覆層，特別是在需要均勻的被覆層以得到適當的可再現的導電性的印刷電路板的制造中這是極其不利的。印刷電路板需要具有鉆出來的“通孔”，電流必須能由此經過。這些通孔只不過是鉆穿電路板的數層的孔，但因為各層主要由固化的樹脂塑料構成，這些通孔并非是導電性的。因此，上述方法用來沉積一層銅到這些孔中以賦予其導電性。然而，這些孔通常相當小，使得使溶液與基材接觸成為更困難的命題。這種難處見于整個方法中基材必須接觸到的所有溶液，包括催化性膠體。

為了在保留垂直浸置方法的同時，減輕不均勻被覆層的難處，已使用了各種方法并授予了它們專利權。這些方法的范圍包括在混合并攪拌溶液及膠體的機構中、在表面活性劑的使用中、甚至在快速振動基材的復雜的機構中增加以周期性動作移動基材的機構，如美國第5,077,099號專利所示。然而，這些解決方法之中沒有一個能像完全舍棄垂直浸漬法來使用傳送帶式方法那樣，提供被覆層的均勻性、或更具生產性和效率。這些方法越來越成為主流并為工業界所期望，因此有一個要求，那就是對于整個方法，從預催化劑調理至化學鍍敷，可在完全的傳送帶式動態生產線中實施。

動態傳送帶以兩種不同方式作業。一種使用噴灑型機構，其中基材被傳送通過該單元，并用從主傳送室之下的儲槽泵取的活化溶液或膠體噴灑。在與溶液接觸后，液體吸回到儲槽室中待再次泵取。第二種傳送的型式并且是本發明優選的使用型式，為動態液流傳送帶(dynamic?flood?conveyor)。這種機構描述于美國第4,724,856號專利。基本上，基材經過選擇性關閉的機構傳送至單元，該機構通常為緊緊地連在一起的兩個輥。在單元的內部維持著流動的活化溶液的“河流”，其自儲槽泵取上來并吸回。使用這些使基材與溶液接觸的設備，結果得到更為一致且均勻的被覆層。液體及基材本身的動作使得即使是狹小的通孔也能夠連續地與新鮮溶液接觸。此外，傳送帶式系統的使用獲得了大幅增加的生產性和效率。

然而，使用傳送帶式系統，特別是對使用錫-鈀催化劑的系統，會引起某些問題，這是本發明所要解決的問題。錫-鈀催化劑中的錫扮演兩個重要的功能。第一，當制造膠體時，二價錫離子將Pd²⁺離子從氯化鈀中還原為金屬鈀微粒(其將構成膠體)，并由此被氧化成四價錫離子，其接著以絡合的四氯化錫的形式變得毫無用處。第二，且對本發明最為重要的是，在還原所有鈀離子之后，剩余的二價錫離子能夠將金屬鈀穩定為膠體形式。其結果是得到非常穩定的膠體，但如果這些二價錫離子不存在或被氧化成四價錫離子，膠體將變得無用。不幸的是，二價錫離子對于氧化相當敏感，并且即使在標準溫度和壓力下仍會自發性地被環境氧氣所氧化。在垂直浸漬系統中，由于周圍氧氣而損失的二價錫離子幾乎可以忽略不計，因為溶液相對于其上的空氣基本上是靜止的。但是，在傳送帶式系統中，溶液由于被泵取、攪拌并且有時候噴灑而處于持續運動狀態。