[发明专利]用于化学镀金属化的稳定催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于化学镀金属化的稳定水溶性贵金属催化剂。进一步的，本发明涉及一种用于化学镀金属化的稳定水溶性贵金属催化剂，该催化剂采用黄酮衍生物进行稳定，且不含锡。

背景技术

化学镀金属沉积是一种在基底表面沉积金属层的常见方法。介电质表面进行化学镀时，需要预先施加催化剂。最常用的催化或活化介电质(诸如用在印刷电路板制备中的层压基体的非导电部分)的方法是，在酸性氯化物介质中的用水溶性锡/钯胶体处理基体。该胶体的结构已经被广泛的研究。一般的，胶体包括被锡(II)离子稳定层包围的钯金属核，所述锡离子稳定层实质上是SnCl₃^-配合物壳层，变现为表面稳定基团以避免悬浮液中胶体凝聚。

在活化过程中，锡/钯胶体催化剂吸附在诸如含有环氧或聚胺的基底的介电质基体表面，来激活化学金属沉积。理论上，催化剂用作化学金属镀槽中从还原剂至金属离子的电子转移路径载体。虽然化学镀性能受多种因素的影响，如镀液中的添加组合物，活化步骤仍然是控制速度和化学镀机理的关键。

近年来，随着尺寸的缩小以及对电子设备性能需求的提高，电子封装工业中对于无电线路无缺陷化的要求越来越高。虽然几十年来在商业上已经将锡/钯胶体用作化学镀的催化剂，并且已经具有可观的服务水准，但随着更高性能电子设备的需求，该类催化剂的诸多弊端液逐渐凸显出来。锡/钯胶体的稳定性是关键所在。如上所述，锡/钯胶体通过一层锡(II)离子层进行稳定，相对的阴离子能避免钯聚集。催化剂对空气敏感，并且易被氧化为锡(IV)，这样胶体不能保持其胶体的结构。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)的浓度降低到临界水平，如接近零，钯金属微粒尺寸变大，聚集和沉积，从而失去催化活性。因此，便增加了对于更稳定的催化剂需求。

为了寻找新的和更好的催化剂已付出了相当多的努力。由于钯价格昂贵，很多的努力方向是发展无钯的催化剂，如胶体银催化剂。另一研究的方向是开发不含锡的钯催化剂，这是由于氯化亚锡价格昂贵且氧化的锡需要单独的加速步骤。加速步骤在金属化工艺中是额外的步骤，该步骤经常会剥离基体尤其是纤维基体上的催化剂，导致在镀覆基体表面上形成不希望出现的孔洞。但是，这样的无锡催化剂用于印刷电路板生产中通孔镀覆时，则表现为活性不足和不可靠。另外，这样的催化剂一般在储存中会逐渐减少活性，从而导致这样的催化剂不可靠和不适用于商业应用。

对于锡复合物的替代性的稳定基团，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和树状聚合物，已经进行了研究。多家研究机构的在文献中已经报导了稳定由均一PVP保护的纳米粒子。文献中还报导了其它金属胶体，如钯被较便宜金属部分取代的银/钯和铜/钯；但是，这种替代性的催化剂还未被商业化。虽然商业上开始使用离子钯变体，但需要额外的还原步骤。综上，仍然需要一种稳定可靠的化学金属镀催化剂。

发明内容

水溶性催化剂包括一种或多种还原剂和包括一种或多种贵金属的纳米粒子和一种或多种黄酮苷类及其水合物。

方法包括：提供基体；在基体上施加水溶性催化剂溶液，所述水溶性催化剂溶液包括一种或多种还原剂和包括一种或多种贵金属的纳米粒子，和一种或多种黄酮苷类及其水合物；以及采用化学镀金属镀浴在基体上化学镀覆金属。

催化剂可以用在基体上化学镀覆金属，基体包括介电材料基体，催化剂在存储中及在化学金属镀覆的过程中都非常稳定，这是因为同传统的锡/钯催化剂相比不易于氧化。黄酮苷稳定剂的作用与氯化亚锡在传统锡/钯催化剂中类似，但黄酮苷稳定剂能够生物降解，因此不会发生氯化亚锡分解后对环境造成的危害。用于制备稳定剂的原材料也能够从基本上随处可见的植物中获取。黄酮苷稳定的贵金属催化剂能够使化学金属镀覆无需加速步骤，减轻了或消除了互连缺陷，使得基体上甚至印刷电路板的通孔内壁上都充分覆盖金属。

具体实施方式

除非文中明确说明，否则下述在说明书全文所用的缩写具有如下含义：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＝百万分之一份；℃＝摄氏度；g/L＝克每升；DI＝去离子；ICD＝互连缺陷；wt％＝重量百分数；和T_g＝玻璃化转变温度。

术语“印刷电路板”和“印刷线路板”在全说明书中可以互换使用。术语“镀覆”和“沉积”在全文中可以互换使用。术语“一”和“一个”涉及单数和复数。除非特别说明所有量都是重量百分比。所有的数值范围都是包含在内，并可以和任何方式结合，除了逻辑上数值范围的总和为100％。