[发明专利]在非催化性基材上无电沉积金属的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在基本无催化剂的基材上无电沉积金属的方法，一种包括用所述方法获得的基材的电路，以及一种包括此类电路的电气装置。

背景技术

已知有各种在诸如塑料、陶瓷或金属基材等物体上沉积金属的方法。此类方法包括电镀法，其中利用电流在导电物体，例如基材上沉积金属层。物体以及即将要在该物体上沉积的金属组分均置于溶液之中，其中待镀物体充做阴极，而金属组分充做阳极。溶液中含有相应金属的一种或多种盐，同时还有其它使电流得以通过溶液的离子。向待镀膜物体供电，使得溶液中的金属离子还原成金属，沉积在该物体上，但该金属组分发生溶解并补充溶液中的金属离子。这样一种电镀工艺被用来例如改善待镀物体的各种性质，例如耐磨性和防腐蚀性。

无电镀膜法构成另一类可以将金属沉积至基材之上的工艺。无电镀膜法依赖于在含有还原剂的水溶液中将金属离子催化还原，其原理是金属离子在不使用外部电流的情况下还原成相应的金属并沉积在待镀物体上。相关金属的沉积发生在催化性基材上。少数金属能够引发并催化金属在基材上的无电沉积，例如Pd、Ag、Au、Pt、Cu和Ni。需要金属化但又并非由这些催化性金属组成或者含有这些催化性金属的基材，通常通过在基材的表面上吸附催化性胶体使其具有催化性。大多数情况下的做法是在要沉积所需金属的基材的表面上吸附钯胶体。除基材之外，要沉积至基材上的金属也应当对还原反应具有催化作用，使该过程本身具有自催化作用。关于无电镀膜工艺的一般性描述，可以例如参见1990年在纽约出版的Glenn O.Mallor和JuanB.Hajdu编著的Electroless Plating Fundamentals &Applications一书。如果与电镀法相比，无电镀膜法的一般优势在于不需要电力供应，还在于可以形成在沉积物的均匀性和应力方面得到改善的金属涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种其中无需金属催化剂引发并催化金属在基材表面上的沉积的无电镀覆法。

令人惊喜的是，研究发现，当需要在其上沉积金属的表面的温度高于含有该金属离子及还原剂的溶液的温度时，即可达到上述结果。

因此，本发明涉及一种用于在基本无催化剂的基材上无电沉积金属或合金的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供基本无催化剂的基材；以及

(b)将所述基本无催化剂的基材暴露于无电镀液中以便在基材上沉积金属，该溶液包含金属离子及用于将该金属离子还原成金属的还原剂，其中至少基材的表面的温度(T1)或者是被加热到的温度(T1)高于溶液的温度(T2)。

依据本发明的方法的优点在于不需要在基材表面上应用金属催化剂来引发并催化该金属化过程。此外，金属沉积因应用的温度高而快速完成。因此，在本发明的上下文中，基本无催化剂的基材是一种未在其上应用金属催化剂以引发或催化在其表面上的金属或合金的沉积的基材。因此，基本无催化剂的基材未曾接种(seeded with)催化剂。除可能的杂质外，基本无催化剂的基材不含催化剂。在优选实施方式中，本发明使用无催化剂的基材。

基材接触无电镀溶液的方式各种各样。例如，无电镀溶液可以通过喷墨打印的方式与基本无催化剂的基材相接触，可以将基材浸在无电镀溶液中，或者如果基材是一种模制产品的话，可以使无电镀溶液与处于模具中的已经制成或正在制作的模制产品相接触。

较佳地，基本无催化剂的基材浸在包含金属离子和还原剂的无电镀的溶液中。

合适的做法是，要沉积至基本无催化剂的基材上的金属或合金选自下组：镍、铜、金、银、锡、或它们的合金、及镍-硼和镍-磷。

较佳地，要沉积至基本无催化剂的基材上的金属是铜。较佳地，要沉积至基本无催化剂的基材上的合金是镍-磷或镍-硼合金。

依据本发明，至少基材表面的温度(T1)或者是被加热到的温度(T1)高于溶液的温度(T2)

合适的是，温度T1在50-200℃的范围内。较佳地，温度T1在80-180℃的范围内，更佳的是在70-140℃的范围内。

合适的是，温度T2在15-90℃的范围内。较佳地，温度T2在15-60℃的范围内。更佳的是15-25℃的范围内。换言之，合适的T2可以是环境温度。