[發明專利]化學鍍的穩定催化劑

有效

• 申請號: 201210395214.4
• 申請日: 2012-08-17
• 公開（公告）號: CN102965646A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: K·M·米魯姆;D·E·克萊利;M·A·熱茲尼克
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: C23C18/30
• 分類號: C23C18/30;C23C18/31
• 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

本發明涉及用于化學鍍的穩定的催化劑水溶液。進一步地，本發明涉及用于化學鍍的不含錫、并且由鎵酸、鎵酸衍生物及其鹽進行穩定的穩定催化劑溶液。

背景技術

化學鍍金屬沉積法是用于基底表面沉積金屬層的眾所周知的方法。絕緣體表面的化學鍍需要預先使用催化劑。最常用的催化或激活絕緣體的方法，如用于生產印刷電路板的薄板基底的非導電部分，是用酸性氯化物介質中的錫/鈀膠體水溶液來處理基底。膠體的結構已被廣泛研究過。通常來說，膠體包括被錫離子(II)的穩定層包圍的鈀金屬核，所述錫離子實質上是作為避免懸浮液中膠體聚結的表面穩定基團的SnCl₃^-配合物殼層。

在活化方法中，錫/鈀膠體催化劑吸附到絕緣體基底上，如含有環氧或聚胺的基底，以活化化學金屬沉積。理論上，催化劑用作電子轉移路徑載體，將電子在化學鍍槽中從還原劑轉移到金屬離子上。盡管化學鍍的性能受諸多因素影響，如鍍層溶液的添加組分，活化步驟是控制化學鍍的速率和機理的關鍵。

近年來，隨著電子裝置尺寸的減小以及對性能需求的增加，在電子電路組裝行業中對無缺陷電子線路的需求在逐漸增加。盡管幾十年來在商業上已將錫/鈀膠體用作化學鍍的催化劑，并提供了可接受的服務，但隨著對電子設備質量要求的進一步提高，該類催化劑的諸多弊端也逐漸凸現出來。錫/鈀膠體的穩定性是主要的考慮因素。如上所述的錫/鈀膠體用一層錫離子(II)進行穩定，其反陰離子能夠阻止鈀的聚結。催化劑對空氣敏感、容易氧化成錫(IV)，這樣膠體不能保持其膠體結構。化學鍍過程中溫度的升高和攪拌會進一步促進這種氧化。如果錫(II)的濃度降至危險水平，如接近于零，鈀金屬微粒尺寸會變大、產生聚結和沉積，從而失去催化活性。由此便增加了對更穩定的催化劑的需求。另外，鈀的高成本和價格波動也促使行業上尋求更廉價的金屬。

已付出相當多的努力尋找新型的改進催化劑。因為鈀的成本高，很多努力致力于發展不含鈀的催化劑，比如膠體銀催化劑。另外一個研究方向則是開發不含錫的鈀催化劑，這是因為氯化錫成本高以及氧化的錫需要單獨的加速步驟。另外，在整個化學鍍方法中增加了額外的步驟，在加速步驟中使用的材料經常會剝落被鍍基底上的催化劑，從而在鍍層中留下不希望的空區。這在通常用于印刷電路板生產的玻璃纖維基底上經常發生。然而，這種不含錫的催化劑用于印刷電路板生產中的通孔的鍍時則表現為活性和可靠性不足。并且，通常地這種催化劑在儲存中活性會逐漸降低，從而導致該催化劑不穩定、不適于商業應用。

已研究用于錫復合物的另一穩定部分，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和樹狀聚合物。多個研究團體在文獻中已公開了由穩定且均一的PVP保護的納米微粒。文獻中已報道了其它的金屬膠體，如部分鈀被非貴金屬取代的銀/鈀和銅/鈀；然而，至今為止還沒有商業上可接受的可替代的錫/鈀膠體催化劑。因此，對穩定、可靠的化學鍍催化劑仍有需求。

發明內容

方法包括：a)提供基底；b)將催化劑水溶液施加到基底上，催化劑水溶液包括一種或多種金屬的納米微粒，金屬選自銀，金，鉑，鈀，銥，銅，鋁，鈷，鎳和鐵，以及一種或多種選自鎵酸，鎵酸衍生物及其鹽的化合物，催化劑不含錫；以及c)使用化學鍍槽將金屬化學沉積到基底上。

該催化劑可用于將金屬化學鍍到包括絕緣材料在內的基底上并且，其在儲存和化學鍍過程中均能保持穩定；原因在于，與常規的錫/鈀催化劑相比，該催化劑不易氧化。該催化劑是可生物降解的，這樣就不會產生環境危害。鎵酸，鎵酸衍生物及其鹽如氯化錫在常規錫/鈀催化劑中一樣，具有穩定劑的功能，但鎵酸，鎵酸衍生物及其鹽不會產生像處理氯化錫時的環境危害。鎵酸，鎵酸衍生物及其鹽以納米顆粒形態存在時還具有還原劑的功能，其還可作為抗氧化劑以延長催化劑壽命。用鎵酸，鎵酸衍生物及其鹽穩定的金屬催化劑無需加速步驟即可進行化學鍍和對基底，甚至是印刷電路板的通孔壁進行金屬鍍。

附圖說明

附圖1是300ppm?Ag/150ppm鎵酸穩定的催化劑與常規錫/鈀催化劑的背光分級對比圖；以及

附圖2是400ppm?Ag/200ppm鎵酸穩定的催化劑與常規錫/鈀催化劑的背光分級對比圖。

具體實施方式

除了文中明確表明，下述在說明書全文所用的簡稱具有如下含義：g＝克；mg＝毫克；ml＝毫升；L＝升；cm＝厘米；m＝米；mm＝毫米；μm＝微米；nm＝納米；ppm＝百萬分含量；℃＝攝氏度；g/L＝克每升；DI＝去離子化；wt％＝重量百分含量；以及T_g＝玻璃化轉變溫度。