[發明專利]化學鍍催化劑和方法

有效

• 申請號: 201110462535.7
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102534576A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: M·A·熱茲尼科;劉鋒
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: C23C18/20
• 分類號: C23C18/20;C23C18/30
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 郭輝

技術領域

本發明總體上涉及金屬化學鍍領域。更特別地，涉及電子器件制造用的非導電基底的金屬化學鍍催化劑。

背景技術

印刷電路板包括層狀非導電絕緣基底，這些基底通過鉆通孔或鍍通孔實現電路板相對兩側或板相鄰兩層之間的連接。金屬化學鍍是一種在表面上制備金屬鍍膜的熟知工藝。絕緣表面的金屬化學鍍需要先沉積上一種催化劑。通常用于催化或催化層狀非導電絕緣基底的方法是，在化學鍍之前，使用酸性氯化物介質中的錫-鈀水溶膠處理基底。膠體包括一個被錫(II)離子絡合物的穩定層，例如SnCl₃^-所包圍的金屬鈀核，目的是作為表面穩定組分來阻止懸浮液中的膠體凝聚。

在催化過程中，鈀基膠體吸附到絕緣基底表面上，例如環氧樹脂或聚酰亞胺以催化金屬化學鍍，例如化學鍍銅。雖然不希望受到理論限制，但人們通常認為在鍍液中催化劑顆粒扮演了從還原劑向金屬離子傳輸電子的載體角色。盡管化學鍍的性能受到許多因素的影響，例如鍍液配方和配體選擇，但是催化步驟仍然是控制化學鍍速率和機理的關鍵因素。

盡管錫/鈀膠體催化劑作為金屬尤其是銅的化學鍍催化劑已經在商業上使用幾十年了，其具有很多缺點，例如對空氣敏感，價格高昂。伴隨著電子器件尺寸縮小和性能提升，電路的封裝密度越來越高，工業質量標準也隨之提高。由于對可靠性的要求越來越高，特別是由于鈀的價格過高且不穩定，尋找其它的催化劑組合物或者采用較便宜金屬或者減少甚至淘汰使用先前金屬的組合物尤為必要。另外，錫-鈀膠體催化劑的穩定性也讓人擔憂。反離子可以阻止鈀的凝聚，但是錫(II)離子很容易氧化成錫(IV)，因此膠體不可能始終保持膠體結構。溫度升高，攪拌加快，可以促進氧化。如果錫(II)含量降至接近于零，鈀顆粒尺寸增加，團聚，沉降，化學鍍停止。

人們花費了大量努力去尋找新的更好的化學鍍催化劑。例如，由于鈀價格高昂，一些人開始轉向發展非貴金屬催化劑，特別是膠體銅催化劑。另外，由于使用氯化錫還原鈀成本較高并且氧化的錫需要單獨的加速步驟，有一些人轉去發展無錫的鈀催化劑。然而，這些催化劑活性和可靠性不夠，難以滿足穿孔電鍍要求。而且，這些催化劑穩定性不夠，放置后一般活性逐漸降低，活性改變使這些催化劑在商業上使用不可靠和不實際。

人們研究了錫之外的鈀離子穩定成分。例如，美國專利4,248,632公開了一些作為金屬離子催化劑，例如鈀離子(Pd²⁺)，的穩定劑的吡啶和咪唑配體的穩定劑。金屬離子只有吸附到非導電基底后才被還原。其它已知的穩定成分包括聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和其它聚合物。PVP充當了保護劑和穩定劑的角色。根據報道，金屬-配體成分中的配體在將鈀(II)催化劑固定到基底的過程中起到了積極作用。另外，其它使用鈀離子的金屬膠體，例如銀/鈀和銅/鈀，也有報道。盡管人們已經開發了許多常規的錫/鈀催化劑的替代催化劑，但這些催化劑仍然使用鈀離子而且無一能夠滿足電子器件例如印刷電路板制造所必需的穩定性，活性和絕緣表面吸附性能。

發明內容

本發明提供了一種組合物，包括0.5至100ppm的零價金屬，穩定劑化合物和水；其中的零價金屬選自鈀銀，鈷，鎳，金，銅和釕；其中的穩定劑化合物具有化學式