專利名稱：非導(dǎo)電基材,尤其是聚酰亞胺表面直接金屬化的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于非導(dǎo)電基材表面，尤其是聚酰亞胺表面的直接金屬化的改進(jìn)方法。
特別在現(xiàn)代制造方法范圍內(nèi)的印刷電路板的制造中，非導(dǎo)電基材的直接金屬化起到重要作用。通常，印刷電路板是由玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺或其他適當(dāng)?shù)木酆纤芰现瞥傻?。這樣的印刷板通常制成多層電路的形式，其中疊加不同傳導(dǎo)圖案的多層。單獨(dú)的連接層必須通過所謂的鍍通孔彼此連接。對于通過掩?；蚱渌m當(dāng)方法施加傳導(dǎo)圖形和對于在鍍通孔內(nèi)產(chǎn)生足夠的傳導(dǎo)率，現(xiàn)有技術(shù)中不但使用化學(xué)銅沉積法，也使用直接金屬化方法。
除了這些應(yīng)用外，塑料的直接金屬化也用于裝飾涂層領(lǐng)域，如在配件技術(shù)，珠寶制造或汽車工業(yè)領(lǐng)域中。
現(xiàn)有技術(shù)中，直接電鍍涂覆非導(dǎo)電塑料基材表面，而放棄之前的化學(xué)金屬化，已經(jīng)是普遍的了。這樣的方法例如記載于US-PS 30 99 608和DE-OS 33 04 004。然而，所記載的方法沒有在實(shí)踐中使用過。該是由于只有新制備的溶液才能得到相對有用的結(jié)果。在初始的這些之后很快，所得的金屬沉積的質(zhì)量下降，這樣就仍得到不滿意的結(jié)果。
由德國公開說明書DE 1 299 740，DE 2 926 335 A1和DE 31 32 218A1，進(jìn)一步可得知利用傳導(dǎo)漆以及隨后的電鍍或無電金屬化方法制備印刷電路的鍍通孔的方法。
由德國專利DE 38 06 884 C1得知通過將金屬層電鍍或無電施加到未用導(dǎo)電金屬層涂覆的表面上，在聚合載體材料或陶瓷的基底上制造鍍通孔的印刷電路板的方法，其特征在于所述的載體是在氧化浴中預(yù)處理過的，在通過漂洗除去浴殘留物后，將該載體引入到含有以聚合物形式導(dǎo)電的單體，尤其是吡咯或吡咯衍生物的溶液中，之后這樣處理過的基材被引入到酸浴中，其中形成聚合吡咯或吡咯衍生物的導(dǎo)電層，需要的化，通過漂洗除去浴殘留物，并進(jìn)行電鍍金屬化。
基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的在于提供用于非傳導(dǎo)基材表面，特別是聚酰亞胺表面的直接金屬化的改進(jìn)方法。
通過用于非傳導(dǎo)基材表面，特別是聚酰亞胺表面的直接金屬化方法實(shí)現(xiàn)這一目的，其特征在于以下工藝步驟-用含有過氧化物或過硫酸鹽的酸性蝕刻溶液蝕刻基材表面-使蝕刻過的基材表面與含有高錳酸鹽的酸性處理溶液接觸-在含有氧化劑的酸性活化溶液中活化處理過的基材表面-活化過的基材表面與含有至少一種噻吩衍生物和至少一種磺酸或磺酸衍生物的酸性處理溶液接觸，和-將這樣處理過的基材表面在酸性電鍍金屬化浴中金屬化。
這種用于非傳導(dǎo)基材表面的直接金屬化方法改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)，使得在明顯更經(jīng)濟(jì)和更生態(tài)的工藝條件下可靠地進(jìn)行非傳導(dǎo)基材表面的直接金屬化成為可能。
這種工藝步驟特別允許在單獨(dú)的處理溶液中使用明顯更少量的化學(xué)品，這減少了環(huán)境負(fù)擔(dān)。
此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的工藝步驟允許在明顯降低的處理溫度下工作。從而，可獲得額外的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)優(yōu)勢。
在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式中，蝕刻劑包括約30g/l-約120g/l的過氧化物，和選自硫酸，甲磺酸，甲二磺酸或磷酸的酸。有利的是，在蝕刻步驟中溫度可以是室溫，從而可省去附加的加熱裝置和其相關(guān)的能耗。適當(dāng)?shù)倪^氧化物例如過二硫酸和/或過硫酸的鹽。
在本發(fā)明方法的一個(gè)有利的實(shí)施方式中，使蝕刻過的基材表面與含有高錳酸鹽的處理溶液接觸，所述的溶液包括約30g/l-60g/l的高錳酸鉀或高錳酸鈉形式的高錳酸鹽，和選自硫酸，磷酸，甲磺酸和甲二磺酸的酸。
根據(jù)本發(fā)明，含高錳酸鹽的處理溶液的pH值＜pH5，優(yōu)選＜pH3，更優(yōu)選約為pH2。
根據(jù)本發(fā)明，在使蝕刻過的基材表面與含高錳酸鹽的處理溶液接觸時(shí)，溫度可以包括40-70℃，優(yōu)選50-60℃。
隨后，使所述與酸性的含有高錳酸鹽的處理溶液接觸過的基材表面在酸性的含有過氧硫酸鹽的活化溶液中活化，所述的活化溶液包括約30g/l-約120g/l的過氧硫酸鹽和選自硫酸，甲磺酸，甲二磺酸和磷酸的酸。有利的，活化溶液的組成對應(yīng)于所述的蝕刻溶液。
在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施方式中，用超聲波振蕩進(jìn)行上述活化溶液的活化。為此，可將超聲波發(fā)生器引入活化浴中，或置于其上。
在待金屬化的基材表面的活化之后，使其與催化溶液接觸，所述的催化溶液包括至少一種噻吩衍生物和至少一種磺酸或磺酸衍生物，且所述的溶液優(yōu)選包括3，4-乙撐二氧噻吩作為噻吩衍生物和聚苯乙烯磺酸作為磺酸衍生物。
隨后，可將這樣處理過的基材表面在適當(dāng)?shù)碾娊庖褐薪饘倩噪婂兂练e金屬層。
這樣的電解液例如可以是用于沉積銅層的酸性含銅電解液。
在本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施方式中，可在電鍍涂覆金屬層之前，在酸性漂洗溶液中，優(yōu)選在硫酸漂洗溶液中漂洗處理過的基材表面。
在單獨(dú)的處理步驟之間進(jìn)行漂洗步驟是在本發(fā)明范圍內(nèi)的。
本發(fā)明方法的特殊優(yōu)點(diǎn)在于，除了使基材表面與含有酸性高錳酸鹽的處理溶液接觸的步驟外，所有的工藝步驟可在室溫下進(jìn)行。這尤其是為什么與現(xiàn)有技術(shù)已知的方法相比可以獲得顯著優(yōu)勢的原因，因?yàn)榭梢允∪ビ糜谠O(shè)定工藝溶液溫度的附加設(shè)備。
除了電鍍金屬化外，單獨(dú)的工藝步驟的處理時(shí)間在約1-3分鐘的范圍內(nèi)。已經(jīng)與含酸性高錳酸鹽的處理溶液接觸過的基材表面，在含有酸性過氧硫酸鹽的活化溶液中的活化甚至可以在小于1分鐘內(nèi)完成。對于在電鍍金屬化之前，任選地使所述的處理過的基材表面與酸性，優(yōu)選含硫酸的漂洗溶液接觸的步驟同樣如此。
以下示例性的實(shí)施方式是本發(fā)明方法的示例性的代表，本發(fā)明不應(yīng)限于這些示例性實(shí)施方式。
實(shí)施例1將尺寸為600×500mm的聚酰胺基材進(jìn)行以下的處理步驟。
3分鐘的蝕刻例如100g/l過二硫酸鈉(sodium peroxidisulphate)50g/l硫酸室溫漂洗
3分鐘的調(diào)節(jié)市售調(diào)節(jié)劑例如40ml/l調(diào)節(jié)劑室溫高達(dá)40℃漂洗3分鐘的活化，在含高錳酸鹽的酸性溶液中例如50g/l的高錳酸鉀甲磺酸用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1，50℃漂洗活化用高錳酸鹽處理過的表面例如100g/l的過二硫酸鈉50g/l的硫酸用超聲波振蕩輔助室溫漂洗使活化過的表面與含有噻吩衍生物的溶液接觸2-3分鐘例如10ml/l含3，4-乙撐二氧噻吩的溶液10ml/l含苯乙烯磺酸的溶液約2ml/l含磷酸的溶液用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1，室溫漂洗蝕刻(任選)金屬化，例如Envision Cuprostar LP1
實(shí)施例2將尺寸為600×500mm的聚酰胺基材進(jìn)行以下的處理步驟。
3分鐘的蝕刻例如80g/l過二硫酸鈉50g/l硫酸室溫漂洗3分鐘的調(diào)節(jié)市售調(diào)節(jié)劑例如40ml/l調(diào)節(jié)劑室溫高達(dá)40℃漂洗3分鐘的活化，在含高錳酸鹽的酸性溶液中例如40g/l的高錳酸鉀甲磺酸用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.150℃漂洗活化用高錳酸鹽處理過的表面例如80g/l的過硫酸鈉(caroate)50g/l的硫酸用超聲波振蕩輔助室溫漂洗使活化過的表面與含有噻吩衍生物的溶液接觸2-3分鐘例如7ml/l含3，4-乙撐二氧噻吩的溶液7ml/l含苯乙烯磺酸的溶液約2ml/l含磷酸的溶液用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1， 室溫漂洗蝕刻(任選)金屬化，例如Envision Cuprostar LP1實(shí)施例3將尺寸為600×500mm的聚酰胺基材進(jìn)行以下的處理步驟。
3分鐘的蝕刻例如80ml/l過氧化氫(33％)50g/l硫酸10ml/l的含苯酚磺酸的溶液室溫漂洗3分鐘的調(diào)節(jié)市售調(diào)節(jié)劑例如40ml/l調(diào)節(jié)劑室溫高達(dá)40℃漂洗3分鐘的活化，在含高錳酸鹽的酸性溶液中例如36g/l的高錳酸鈉甲磺酸用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1，50℃漂洗活化用高錳酸鹽處理過的表面例如100g/l的過二硫酸鈉50g/l的硫酸用超聲波振蕩輔助室溫漂洗使活化過的表面與含有噻吩衍生物的溶液接觸2-3分鐘例如10ml/l含3，4-乙撐二氧噻吩的溶液10ml/l含苯乙烯磺酸的溶液約2ml/l含磷酸的溶液，用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1 室溫漂洗蝕刻(任選)金屬化，例如Envision Cuprostar LP1實(shí)施例4將尺寸為600×500mm的聚酰胺基材進(jìn)行以下的處理步驟。
3分鐘的蝕刻例如100g/l過二硫酸鈉
50g/l硫酸室溫漂洗3分鐘的調(diào)節(jié)市售調(diào)節(jié)劑，室內(nèi)使用(in use in house)例如40 ml/l調(diào)節(jié)劑室溫高達(dá)40℃漂洗3分鐘的活化，在含高錳酸鹽的酸性溶液中例如50g/l的高錳酸鉀甲磺酸用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1，50℃漂洗活化用高錳酸鹽處理過的表面例如30g/l的過二硫酸鈉50g/l的硫酸用超聲波振蕩輔助 室溫漂洗使活化過的表面與含有噻吩衍生物的溶液接觸2-3分鐘例如10ml/l含3，4-乙撐二氧噻吩的溶液10ml/l含苯乙烯磺酸的溶液約2ml/l含磷酸的溶液用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1 室溫漂洗蝕刻(任選)金屬化，例如Envision Cuprostar LP1實(shí)施例5將尺寸為600×500mm的聚酰胺基材進(jìn)行以下的處理步驟。
3分鐘的蝕刻例如80g/l過二硫酸鈉50g/l硫酸 室溫漂洗3分鐘的調(diào)節(jié)市售調(diào)節(jié)劑，室內(nèi)使用例如40ml/l調(diào)節(jié)劑室溫高達(dá)40℃漂洗3分鐘的活化，在含高錳酸鹽的酸性溶液中例如40g/l的高錳酸鉀甲磺酸用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1，50℃漂洗活化用高錳酸鹽處理過的表面例如40g/l的過硫酸鈉(caroate)50g/l的硫酸用超聲波振蕩輔助室溫漂洗使活化過的表面與含有噻吩衍生物的溶液接觸2-3分鐘例如7ml/l含3，4-乙撐二氧噻吩的溶液7ml/l含苯乙烯磺酸的溶液約2ml/l含磷酸的溶液用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1 室溫漂洗蝕刻(任選)金屬化，例如Envision Cuprostar LP1實(shí)施例6將尺寸為600×500mm的聚酰胺基材進(jìn)行以下的處理步驟。
3分鐘的蝕刻例如80ml/l過氧化氫(33％)50g/l硫酸10ml/l苯酚磺酸的溶液室溫漂洗3分鐘的調(diào)節(jié)市售調(diào)節(jié)劑，室內(nèi)使用例如40ml/l調(diào)節(jié)劑 室溫高達(dá)40℃
漂洗3分鐘的活化，在含高錳酸鹽的酸性溶液中例如36g/l的高錳酸鈉甲磺酸用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1，50℃漂洗活化用高錳酸鹽處理過的表面例如40g/l的過二硫酸鈉50g/l的硫酸用超聲波振蕩輔助 室溫漂洗使活化過的表面與含有噻吩衍生物的溶液接觸2-3分鐘例如10ml/l含3，4-乙撐二氧噻吩的溶液10ml/l含苯乙烯磺酸的溶液約2ml/l含磷酸的溶液用于調(diào)節(jié)pH值到2.0+/-0.1 室溫漂洗蝕刻(任選)金屬化，例如Envision Cuprostar LP1或者，用Teflon基材進(jìn)行所有在實(shí)施例1-6中說明的本發(fā)明的方法，所述的Teflon基材用FR 4和等離子體預(yù)處理過。
權(quán)利要求
1.一種用于非傳導(dǎo)基材表面，特別是聚酰亞胺表面的直接金屬化方法，其特征在于以下工藝步驟-用含有過氧化物的酸性蝕刻溶液蝕刻基材表面-使蝕刻過的基材表面與含有高錳酸鹽的酸性處理溶液接觸-在含有過氧化物的酸性活化溶液中活化所述處理過的基材表面-使活化過的基材表面與含有至少一種噻吩衍生物和至少一種磺酸衍生物的酸性催化溶液接觸，和-將這樣處理過的基材表面在酸性電鍍金屬化浴中金屬化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于在獨(dú)立的工藝步驟之間進(jìn)行漂洗步驟。
3.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所述的蝕刻劑包括約30g/l-約120g/l，優(yōu)選約80g/l-約120g/l的過氧化物和選自硫酸或磷酸的酸。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所述含高錳酸鹽的處理溶液包括約40g/l-60g/l的高錳酸鉀，和選自鹽酸、硫酸、磷酸、甲磺酸和甲二磺酸的酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述處理溶液的pH值＜pH5，優(yōu)選＜pH3，更優(yōu)選為pH2。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所述的活化溶液包括約30g/l-約120g/l，優(yōu)選約80g/l-約120g/l的過氧化物和選自硫酸，鹽酸或磷酸的酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述的活化溶液與所述的蝕刻溶液的組成相同。
8.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于用超聲波振蕩進(jìn)行所述的活化。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所述含噻吩衍生物和磺酸衍生物的處理溶液至少包括3，4-乙撐二氧噻吩作為噻吩衍生物和苯乙烯磺酸作為磺酸衍生物。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于在用所述含噻吩衍生物和磺酸衍生物的處理溶液處理后，使所述的基材表面與酸，優(yōu)選硫酸漂洗溶液接觸。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其特征在于所述的基材表面在含銅的金屬化浴中金屬化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于非傳導(dǎo)基材表面，特別是聚酰亞胺表面的直接金屬化方法，其特征在于通過以下工藝步驟用含有過氧化物的酸性蝕刻溶液蝕刻基材表面；使蝕刻過的基材表面與含有高錳酸鹽的酸性處理溶液接觸；在含有過氧化物的酸性活化溶液中活化所述處理過的基材表面；使活化過的基材表面與含有至少一種噻吩衍生物和至少一種磺酸衍生物的酸性催化溶液接觸；將這樣處理過的基材表面在酸性電鍍金屬化浴中金屬化。
文檔編號C08G61/12GK101094563SQ20061017113
公開日2007年12月26日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者瓦爾特·克羅嫩貝格, 于爾根·胡佩 申請人:恩通公司