[發(fā)明專利]用于印刷電路板和通孔的無(wú)電極金屬化的環(huán)保穩(wěn)定催化劑

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611136408.7
• 申請(qǐng)日: 2016-12-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106868478B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·E·克利里
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅門(mén)哈斯電子材料有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C18/28
• 分類(lèi)號(hào): C23C18/28;C23C18/31
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒;胡嘉倩

催化劑包括催化金屬納米粒子和麥芽糖糊精作為穩(wěn)定劑，其摩爾比能夠在存儲(chǔ)期間和在無(wú)電極金屬電鍍期間實(shí)現(xiàn)所述催化劑的穩(wěn)定。所述催化劑是環(huán)保的并且不含錫。所述催化劑良好粘附到包括通孔壁的印刷電路板的介電材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于印刷電路板和通孔的無(wú)電極金屬化的環(huán)保穩(wěn)定催化劑，其包括一定摩爾比的麥芽糖糊精穩(wěn)定劑和催化金屬納米粒子并且不含錫。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于印刷電路板和通孔的無(wú)電極金屬化的環(huán)保穩(wěn)定催化劑，其包括一定摩爾比的麥芽糖糊精穩(wěn)定劑和催化金屬納米粒子并且不含錫以在存儲(chǔ)期間以及在無(wú)電極電鍍期間使催化劑穩(wěn)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(shù)

印刷電路板(PCB)包括依賴于鉆探和電鍍通孔(PTH)的層壓不導(dǎo)電介電材料以形成板的相對(duì)側(cè)面與內(nèi)層之間的連接。無(wú)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(wú)電極電鍍需要預(yù)先將催化劑涂覆到待電鍍襯底上。用以在無(wú)電極電鍍之前催化或活化層壓不導(dǎo)電介電襯底區(qū)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(zhì)處理襯底。膠體由被呈[SnCl₃^-]絡(luò)合物外殼形式的錫(II)離子穩(wěn)定層包圍的鈀核心組成，所述絡(luò)合物充當(dāng)表面穩(wěn)定基團(tuán)以避免膠體在懸浮液中凝聚。

在活化過(guò)程中，錫/鈀膠體催化劑吸附到介電襯底，如含有環(huán)氧樹(shù)脂或聚酰亞胺的襯底上以活化無(wú)電極金屬沉積。理論上，催化劑充當(dāng)無(wú)電極金屬電鍍?cè)≈袕倪€原劑到金屬離子的電子轉(zhuǎn)移路徑中的載體。雖然無(wú)電極電鍍的性能受許多因素影響，如電鍍?nèi)芤旱奶砑觿┙M合物，但活化步驟對(duì)于控制無(wú)電極電鍍的速率和機(jī)制來(lái)說(shuō)才是關(guān)鍵的。

近年來(lái)，隨著電子裝置尺寸減小和所需性能提高，在電子包裝工業(yè)中對(duì)無(wú)缺陷電子電路的需求越來(lái)越高。雖然錫/鈀膠體在商業(yè)上已持續(xù)數(shù)十年用作無(wú)電極金屬電鍍的活化劑并且一直提供可接受的服務(wù)，但其具有許多隨著對(duì)更高品質(zhì)電子裝置的需求提高變得更加明顯的缺點(diǎn)。錫/鈀膠體的穩(wěn)定性是主要問(wèn)題。如上文所提及，錫/鈀膠體通過(guò)錫(II)離子層穩(wěn)定化并且其抗衡陰離子可以防止鈀凝聚。催化劑對(duì)空氣敏感并且容易氧化成錫(IV)，因此膠體無(wú)法保持其膠態(tài)結(jié)構(gòu)。此氧化進(jìn)一步通過(guò)在無(wú)電極電鍍期間提高溫度和攪動(dòng)來(lái)促進(jìn)。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(zhǎng)，因此變得無(wú)催化活性。因此，對(duì)更穩(wěn)定的催化劑的需求增加。另外，鈀的較高并且波動(dòng)的成本促進(jìn)工業(yè)搜尋價(jià)格低廉的金屬。

已付出了相當(dāng)多的努力來(lái)研發(fā)新型和改進(jìn)的催化劑。因?yàn)殁Z的高成本，已付出許多努力來(lái)研發(fā)無(wú)鈀催化劑，如膠態(tài)銀催化劑。另一研究方向?yàn)椴缓a鈀催化劑，因?yàn)槁然瘉嗗a成本較高并且氧化錫需要單獨(dú)的加速步驟。除在總體無(wú)電極方法中添加另一個(gè)步驟以外，加速步驟中所使用的材料通常從待電鍍襯底剝?nèi)ゴ呋瘎陔婂儗又辛粝路撬杩障丁４嗽谟∷㈦娐钒逯圃熘械湫偷厥褂玫牟ＡЮw維襯底上是尤其常見(jiàn)的。然而，此類(lèi)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(lèi)催化劑典型地在存儲(chǔ)后活性逐漸降低，因此使得此類(lèi)催化劑對(duì)于商業(yè)用途來(lái)說(shuō)是不可靠和不可行的。

已研究錫絡(luò)合物的替代穩(wěn)定部分，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和樹(shù)枝狀聚合物。在文獻(xiàn)中，多個(gè)研究小組已報(bào)導(dǎo)穩(wěn)定和均勻的PVP受保護(hù)納米粒子。在文獻(xiàn)中也已報(bào)導(dǎo)其它金屬膠體，如銀/鈀和銅/鈀，其中鈀經(jīng)較便宜金屬部分置換；然而，到目前為止，仍不含錫/鈀膠態(tài)催化劑的商業(yè)上可接受的替代物。因此，仍然需要穩(wěn)定并且可靠的無(wú)電極金屬電鍍催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

一種無(wú)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；麥芽糖糊精；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(wú)電極金屬電鍍?cè)〗佑|；以及用無(wú)電極金屬電鍍?cè)∈菇饘贌o(wú)電極沉積于催化的襯底上。