化学镀的稳定催化剂制造技术

催化剂包括催化剂金属纳米微粒和镓酸或镓酸衍生物或其盐。该催化剂用于化学镀。该催化剂不含锡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于化学镀的稳定的催化剂水溶液。进一步地，本专利技术涉及用于化学镀的不含锡、并且由镓酸、镓酸衍生物及其盐进行稳定的稳定催化剂溶液。
技术介绍
化学镀金属沉积法是用于基底表面沉积金属层的众所周知的方法。绝缘体表面的化学镀需要预先使用催化剂。最常用的催化或激活绝缘体的方法，如用于生产印刷电路板的薄板基底的非导电部分，是用酸性氯化物介质中的锡/钯胶体水溶液来处理基底。胶体的结构已被广泛研究过。通常来说，胶体包括被锡离子(II)的稳定层包围的钯金属核，所述锡离子实质上是作为避免悬浮液中胶体聚结的表面稳定基团的SnCl3-配合物壳层。在活化方法中，锡/钯胶体催化剂吸附到绝缘体基底上，如含有环氧或聚胺的基底，以活化化学金属沉积。理论上，催化剂用作电子转移路径载体，将电子在化学镀槽中从还原剂转移到金属离子上。尽管化学镀的性能受诸多因素影响，如镀层溶液的添加组分，活化步骤是控制化学镀的速率和机理的关键。近年来，随着电子装置尺寸的减小以及对性能需求的增加，在电子电路组装行业中对无缺陷电子线路的需求在逐渐增加。尽管几十年来在商业上已将锡/钯胶体用作化学镀的催化剂，并提供了可接受的服务，但随着对电子设备质量要求的进一步提高，该类催化剂的诸多弊端也逐渐凸现出来。锡/钯胶体的稳定性是主要的考虑因素。如上所述的锡/钯胶体用一层锡离子(II)进行稳定，其反阴离子能够阻止钯的聚结。催化剂对空气敏感、容易氧化成锡(IV)，这样胶体不能保持其胶体结构。化学镀过程中温度的升高和搅拌会进一步促进这种氧化。如果锡(II)的浓度降至危险水平，如接近于零，钯金属微粒尺寸会变大、产生聚结和沉积，从而失去催化活性。由此便增加了对更稳定的催化剂的需求。另外，钯的高成本和价格波动也促使行业上寻求更廉价的金属。已付出相当多的努力寻找新型的改进催化剂。因为钯的成本高，很多努力致力于发展不含钯的催化剂，比如胶体银催化剂。另外一个研究方向则是开发不含锡的钯催化剂，这是因为氯化锡成本高以及氧化的锡需要单独的加速步骤。另外，在整个化学镀方法中增加了额外的步骤，在加速步骤中使用的材料经常会剥落被镀基底上的催化剂，从而在镀层中留下不希望的空区。这在通常用于印刷电路板生产的玻璃纤维基底上经常发生。然而，这种不含锡的催化剂用于印刷电路板生产中的通孔的镀时则表现为活性和可靠性不足。并且，通常地这种催化剂在储存中活性会逐渐降低，从而导致该催化剂不稳定、不适于商业应用。已研究用于锡复合物的另一稳定部分，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和树状聚合物。多个研究团体在文献中已公开了由稳定且均一的PVP保护的纳米微粒。文献中已报道了其它的金属胶体，如部分钯被非贵金属取代的银/钯和铜/钯；然而，至今为止还没有商业上可接受的可替代的锡/钯胶体催化剂。因此，对稳定、可靠的化学镀催化剂仍有需求。
技术实现思路
方法包括：a)提供基底；b)将催化剂水溶液施加到基底上，催化剂水溶液包括一种或多种金属的纳米微粒，金属选自银，金，铂，钯，铱，铜，铝，钴，镍和铁，以及一种或多种选自镓酸，镓酸衍生物及其盐的化合物，催化剂不含锡；以及c)使用化学镀槽将金属化学沉积到基底上。该催化剂可用于将金属化学镀到包括绝缘材料在内的基底上并且，其在储存和化学镀过程中均能保持稳定；原因在于，与常规的锡/钯催化剂相比，该催化剂不易氧化。该催化剂是可生物降解的，这样就不会产生环境危害。镓酸，镓酸衍生物及其盐如氯化锡在常规锡/钯催化剂中一样，具有稳定剂的功能，但镓酸，镓酸衍生物及其盐不会产生像处理氯化锡时的环境危害。镓酸，镓酸衍生物及其盐以纳米颗粒形态存在时还具有还原剂的功能，其还可作为抗氧化剂以延长催化剂寿命。用镓酸，镓酸衍生物及其盐稳定的金属催化剂无需加速步骤即可进行化学镀和对基底，甚至是印刷电路板的通孔壁进行金属镀。附图说明附图1是300ppm Ag/150ppm镓酸稳定的催化剂与常规锡/钯催化剂的背光分级对比图；以及附图2是400ppm Ag/200ppm镓酸稳定的催化剂与常规锡/钯催化剂的背光分级对比图。具体实施方式除了文中明确表明，下述在说明书全文所用的简称具有如下含义：g＝克；mg＝毫克；ml＝毫升；L＝升；cm＝厘米；m＝米；mm＝毫米；μm＝微米；nm＝纳米；ppm＝百万分含量；℃＝摄氏度；g/L＝克每升；DI＝去离子化；wt％＝重量百分含量；以及Tg＝玻璃化转变温度。本专利技术全文所用的术语“印刷电路板”和“印刷线路板”可互换使用。本说明书全文的术语“镀”和“沉积”可互换使用。除非特别指明，所有的用量是重量百分含量。所有的数值范围均包含在内并可以任何方式结合，只要逻辑上这些数值范围总量为100％。催化剂水溶液包括金属的纳米微粒，金属选自银，金，铂，钯，铱，铜，铝，钴，镍和铁，以及一种或多种选自镓酸，镓酸衍生物及其盐的稳定化合物。优选地，金属选自银，钯和金，更优选地金属选自银和钯，最优选金属选自银。优选地，稳定化合物具有通式：其中R为-H或-(CH2)X-CH3，x为选自2-4的整数，以及R1，R2，R3，R4和R5为-H或-OH，其可相同或不同，条件是至少一个或R1，R2，R3，R4和R5为-OH，优选R为-H，更优选，R是-H且R2，R3和R4为-OH。举例的化合物包括镓酸，二羟基苯甲酸，羟基苯甲酸，2，4，6-三羟基苯甲酸和镓酸酯，如镓酸丙酯。通常地，盐是钠盐或钾盐。优选的化合物是镓酸。催化剂水溶液中包含足够量的稳定组分以提供所需的稳定性和金属镀。进行少量的试验就能获取获得用以稳定催化剂和金属镀的特定具体稳定剂或稳定剂复合物的使用量。通常，催化剂水溶液中的一种或多种稳定化合物的量为50ppm至1000ppm，优选100ppm至500ppm。任选的，除了镓酸或镓酸衍生物之外还可含有一种或多种还原剂以将金属离子还原成金属。可使用已知的可将金属离子还原成金属的常规还原剂。所述还原剂包括但不限于二甲基胺硼烷，硼氢化钠，抗坏血酸，异-抗坏血酸，次磷酸钠，水合肼，甲酸和甲醛。所含还原剂的量基本上可将所有的金属离子还原成金属。所述用量通常是常规用量、是所属领域技术人员所熟知的。金属源包括本领域和文献中已知的常规金属盐水溶液，其可提供具有催化活性的金属。可使用两种或多种催化金属的混合物。包括能提供100ppm至2000ppm、优选300ppm至1500ppm的量的所述金属的盐。银盐包括但不限于硝酸银，醋酸银，三氟醋酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
方法包括：a)提供基底；b)把催化剂水溶液施加到基底上，该催化剂水溶液含有一种或多种选自银，金，铂，钯，铱，铜，铝，钴，镍和铁的金属纳米微粒，以及一种或多种选自镓酸，镓酸衍生物及其盐的稳定化合物，所述催化剂水溶液不含锡；以及；c)用化学镀槽将金属化学沉积到基底上。

【技术特征摘要】
2011.08.17 US 61/524,4111.方法包括：
a)提供基底；
b)把催化剂水溶液施加到基底上，该催化剂水溶液含有一种或多种选自银，
金，铂，钯，铱，铜，铝，钴，镍和铁的金属纳米微粒，以及一种或多种选自
镓酸，镓酸衍生物及其盐的稳定化合物，所述催化剂水溶液不含锡；以及；
c)用化学镀槽将金属化学沉积到基底上。
2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·米鲁姆，D·E·克莱利，M·A·热兹尼克，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：