[發明專利]用于印刷電路板和通孔的無電極金屬化的環保穩定催化劑

在審

• 申請號: 201611130043.7
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106868560A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: D·E·克利里
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限責任公司
• 主分類號: C25D5/54
• 分類號: C25D5/54;C25D7/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳哲鋒,胡嘉倩

技術領域

本發明涉及用于印刷電路板和通孔的無電極金屬化的環保穩定催化劑，其包括一定摩爾比的糊精穩定劑和催化金屬納米粒子并且不含錫。更具體地說，本發明涉及用于印刷電路板和通孔的無電極金屬化的環保穩定催化劑，其包括一定摩爾比的糊精穩定劑和催化金屬納米粒子并且不含錫以在存儲期間以及在無電極電鍍期間使催化劑穩定化，并且所述催化劑良好粘附到印刷電路板的介電材料以使得光滑并且均勻的金屬沉積在板表面上和通孔壁上。

背景技術

印刷電路板(PCB)包括依賴于鉆探和電鍍通孔(PTH)的層壓不導電介電材料以形成板的相對側面與內層之間的連接。無電極電鍍是用于在表面上制備金屬涂層的熟知方法。介電表面的無電極電鍍需要預先將催化劑涂覆到待電鍍襯底上。用以在無電極電鍍之前催化或活化層壓不導電介電襯底區的最常使用的方法是用含水性錫-鈀膠體的酸性氯化物介質處理襯底。膠體由被呈{SnCl₃^-]絡合物外殼形式的錫(II)離子穩定層包圍的鈀核心組成，所述絡合物充當表面穩定基團以避免膠體在懸浮液中凝聚。

在活化過程中，錫/鈀膠體催化劑吸附到介電襯底，如含有環氧樹脂或聚酰亞胺的襯底上以活化無電極金屬沉積。理論上，催化劑充當無電極金屬電鍍浴中從還原劑到金屬離子的電子轉移路徑中的載體。雖然無電極電鍍的性能受許多因素影響，如電鍍溶液的添加劑組合物，但活化步驟對于控制無電極電鍍的速率和機制來說才是關鍵的。

近年來，隨著電子裝置尺寸減小和所需性能提高，在電子包裝工業中對無缺陷電子電路的需求越來越高。雖然錫/鈀膠體在商業上已持續數十年用作無電極金屬電鍍的活化劑并且一直提供可接受的服務，但其具有許多隨著對更高品質電子裝置的需求提高變得更加明顯的缺點。錫/鈀膠體的穩定性是主要問題。如上文所提及，錫/鈀膠體通過錫(II)離子層穩定化并且其抗衡陰離子可以防止鈀凝聚。催化劑對空氣敏感并且容易氧化成錫(IV)，因此膠體無法保持其膠態結構。此氧化進一步通過在無電極電鍍期間提高溫度和攪動來促進。如果錫(II)濃度下降到臨界水平，如接近零，那么鈀金屬粒子的尺寸、附聚物和沉淀物生長，因此變得無催化活性。因此，對更穩定的催化劑的需求增加。另外，鈀的較高并且波動的成本促進工業搜尋價格低廉的金屬。

已付出了相當多的努力來研發新型和改進的催化劑。因為鈀的高成本，已付出許多努力來研發無鈀催化劑，如膠態銀催化劑。另一研究方向為不含錫鈀催化劑，因為氯化亞錫成本較高并且氧化錫需要單獨的加速步驟。除在總體無電極方法中添加另一個步驟以外，加速步驟中所使用的材料通常從待電鍍襯底剝去催化劑，在電鍍層中留下非所需空隙。此在印刷電路板制造中典型地使用的玻璃纖維襯底上是尤其常見的。然而，此類不含錫催化劑已顯示為活性不夠并且在印刷電路板制造中依賴于通孔電鍍。此外，此類催化劑典型地在存儲后活性逐漸降低，因此使得此類催化劑對于商業用途來說是不可靠和不可行的。

已研究錫絡合物的替代穩定部分，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和樹枝狀聚合物。在文獻中，多個研究小組已報導穩定和均勻的PVP受保護納米粒子。在文獻中也已報導其它金屬膠體，如銀/鈀和銅/鈀，其中鈀經較便宜金屬部分置換；然而，到目前為止，仍不含錫/鈀膠態催化劑的商業上可接受的替代物。因此，仍然需要穩定并且可靠的無電極金屬電鍍催化劑。

發明內容

一種無電極電鍍方法，其包含：提供襯底；將水性催化劑溶液涂覆到所述襯底上，所述水性催化劑溶液包含一種或多種選自銀、金、鉑、鈀、銥、銅、鋁、鈷、鎳和鐵的金屬的納米粒子；糊精；以及選自由葡萄糖、蔗糖、半乳糖、果糖、麥芽糖以及其混合物組成的群組的還原劑，其中糊精與還原劑的重量比是100:1到1:5，所述水性催化劑溶液不含錫；使催化的襯底與無電極金屬電鍍浴接觸；以及用無電極金屬電鍍浴使金屬無電極沉積于催化的襯底上。