[发明专利]用于在介电基板上沉积导电聚合物的组合物和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在介电基板上沉积导电聚合物的组合物和方法。尤其是，本发明涉及一种在用于金属化介电基板的表面以及金属化通常用于制造印刷电路板（PCB）的介电基板中钻的通孔和微导孔的表面的工艺中使用的组合物和方法。

背景技术

Hupe等（U.S.5,194,313）公开了在介电聚合物树脂基板的金属化中使用导电聚合物以用于对PCB制造中的环氧树脂基板进行金属化。其中所描述的方法包括用氧化剂（诸如高锰酸钾）来氧化聚合物树脂基板的裸露表面，随后沉积来自催化剂溶液的导电聚合物，该催化剂溶液包含可聚合的杂环芳香族分子和酸。该催化剂组合物中的示例性的杂环芳香族分子为吡咯、呋喃和噻吩。杂环芳香族分子在聚合物树脂基板的被氧化的裸露表面上聚合，且沉积的聚吡咯、聚呋喃或聚噻吩使环氧树脂基板的裸露表面导电。利用导电聚合物而获得的导电性可用于在介电表面上电解镀铜。例如，该过程用于使包铜层压片中钻的通孔的裸露侧壁导电，以用于随后的铜电镀。有利地，氧化步骤选择性地用于环氧树脂的裸露区域，即钻的通孔的侧壁，且不会使铜层压片催化聚合。

Jonas等（U.S.5,403,467）公开了聚（3,4-乙撑二氧噻吩）（PEDOT），其为一种用于使高分子树脂基板能够进行电解镀铜的特殊导电聚合物。按照目前的实践，塑料基板中的通孔和微导孔的金属化包括以下几个步骤：

钻孔、调节、冲洗、氧化、冲洗、催化、冲洗和电镀。

作为PEDOT的替选物，聚苯胺（PAni）也可用于使介电表面导电，从而用于后续的电解金属电镀。

在EP1897974A中，公开了一种利用电解电镀铜来金属化介电基板的表面的方法，其中使用导电聚合物在该基板表面（如在PWB中的通孔的内表面）上形成第一导电层。

尽管常规方法对于金属化介电基板的表面（例如PCB制造中使用的环氧树脂类型）是有效的，但现有技术中已知的用于沉积导电聚合物的组合物和方法仅具有有限的使用期和稳定性，使得在相对短的间隔（例如五天到七天）内需要将用过的组合物更换为新的组合物。

发明内容

除了其它方面，本发明的目的在于提供一种用于在介电表面的金属化工艺中在介电基板上沉积导电聚合物的改进的组合物，该组合物具有延长的使用期和增强的稳定性。本发明的目的还在于提供一种用于通过电解沉积金属来金属化介电基板的表面的改进的方法。

令人惊讶地发现，用于在介电基板的表面上形成导电聚合物的组合物的有效使用期可通过在该组合物中存在至少一种选自锂离子、钠离子、铝离子、铍离子、铋离子、硼离子、铟离子和烷基咪唑离子的金属离子或含氮离子而得到显著提高，该组合物包括至少一种能够形成导电聚合物的可聚合单体、乳化剂和酸。

关于通过电解沉积金属来金属化介电基板的表面的方法，发现一种具有提高的效率、尤其是横向金属生长速率提高的方法，该方法包括以下步骤：

将基板浸入用于在介电基板的表面上形成导电聚合物的组合物中，以在介电基板的表面上形成导电聚合物，该组合物包括至少一种能够形成导电聚合物的可聚合单体、乳化剂、酸以及至少一种选自锂离子、钠离子、铝离子、铍离子、铋离子、硼离子、铟离子和烷基咪唑离子的金属离子或含氮离子；以及在所述导电聚合物上电解沉积金属。

在本发明的实施方式中，将选自锂离子、钠离子、铝离子、铍离子、硼离子、铟离子和烷基咪唑离子的离子添加到用于在介电基板的表面上形成导电聚合物的组合物中。令人惊奇地发现，添加这样的离子还显著地降低组合物中的可聚合单体形成非导电低聚物的趋势。这延长了组合物的使用期。还发现，在用于在表面上形成导电聚合物的组合物的整个使用期中，选自锂离子、钠离子、铝离子、铍离子、铋离子、硼离子、铟离子和咪唑离子的离子使电解金属沉积期间的平均横向金属生长速率提高了至少50%。这些离子可以以0.001mol/L和溶解极限之间的浓度、优选地0.002mol/L和0.8mol/L之间的浓度、更优选地0.04mol/L和0.4mol/L之间的浓度包括在组合物中。

在所有这些各个方面中，金属离子或含氮离子最优选地选自锂离子、铍离子、铝离子、硼离子、铋离子、铟离子和烷基咪唑离子。