[发明专利]镀敷催化剂及方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种含有贵金属纳米颗粒的催化剂溶液。更具体的，本发明涉及一种含贵金属纳米颗粒的催化剂溶液，其纳米颗粒是利用特定化合物稳定化的，所述催化剂溶液可以应用于电子起见制造和装饰性涂层的对非导电性基材的无电金属镀敷。

背景技术

在没有电源的情况下，无电金属沉积或无电金属镀敷对于在非导电或电介质表面沉积金属或金属混合物是很有用的。在非导电或电介质基材上的镀敷应用广泛，包括装饰性镀敷和电子器件制造。主要应用之一为制造印刷电路板。将一种金属无电沉积到基材上通常要求对基材表面进行预处理或敏化处理以使表面在沉积过程中能够得到催化。目前已开发出若干种催化基材的方法。

U.S.3，011，920披露了一种催化基材的方法，该方法将基材浸入由钯离子和亚锡离子形成的钯一锡胶体制备的胶态催化剂中。这种方法在对基材表面进行催化后还需要一个促进步骤，从而暴露了催化剂核。U.S.3，904，792披露了一种改进了的胶态钯-锡催化剂，在一种酸性较小的环境下提供催化剂。在此盐酸被该酸的可溶性盐部分取代。这种钯-锡催化系统仍存在一些局限。催化剂胶体SnCl₄^2-的外层很容易被氧化，因此催化剂颗粒尺寸变大，极大地降低了其催化表面积。

U.S.4，725，314披露了一种用于在水性溶液制备催化吸附物的方法，该方法利用有机悬浮剂保护胶体使其最大颗粒尺寸不超过500埃。聚乙烯吡咯烷酮可以作为有机悬浮剂。

由于钯的成本很高，人们付出了大量的努力发展非贵金属催化剂体系。U.S.3，993，799披露了非贵金属水合氧化物胶体在处理非导电基材中的应用，随后减少基材上的水合氧化物涂层为接下来的无电镀敷获得至少一定程度的活化。U.S.6，645，557披露了一种形成导电金属层的方法，其通过用一种含亚锡盐的水溶液与非导电表面接触形成敏化表面，然后用敏化表面接触一种pH值在约5到约10之间的含银盐的水溶液以形成催化的表面。JP10229280A披露了一种由硝酸银或硫酸铜组成的催化剂溶液，该溶液同时还含有阴离子表面活性剂，如聚氧乙烯月桂醚硫酸钠和还原剂，如硼氢化钠。JP11241170A披露了一种无钯催化剂，其含有铁、镍、钴和银盐中的至少一种，结合阴离子表面活性剂和还原剂。JP2001044242A披露了一种具有高导电性的高分散性胶体金属溶液的制备方法，其含有至少一种氨基和一种羧基。U.S.7，166，152披露了一种基于银胶体的预处理溶液，其含有三种组分：(i)银胶体颗粒；(ii)一种或多种选白具有能在溶液中将银离子还原为金属银的电位的金属离子；和(iii)一种或多种离子，其选自羟基羧酸根离子、羧磷酸盐离子和氨基羧酸根离子。

通常，胶体银纳米颗粒的水溶液是不含锡的催化剂。其较之会在空气搅拌下就能轻易氧化为锡(IV)的含亚锡离子的体系稳定得多。这种胶体银催化剂体系可以降低成本而且相对钯体系而言更不易受不稳定的贵金属干扰。这种胶体银催化剂体系还在无电镀敷工艺中表现出前景广阔的催化性能而无需牺牲互连的可靠性。

因此，人们期望得到一种同时具有镀液稳定性、吸附能力和催化活性的胶体催化剂体系。

发明内容

一种含有贵金属纳米颗粒和聚合物的溶液，所述聚合物是由单体聚合得到的，所述单体包括至少一种具有两个或更更多个羧基或羧酸盐基的单体。

一种在非导电表面进行无电镀敷金属的方法，所述方法包括将待镀敷的基材浸入溶液的步骤，该溶液含贵金属纳米颗粒和聚合物，所述聚合物是由单体聚合得到的，所述单体包括至少一种含两个或更更多个羧基或羧酸盐基的单体；以及在不进行促进步骤的情况下在基材上进行无电镀敷。

本发明的发明人已经发现一种贵金属胶体催化剂体系，其所含的贵金属纳米颗粒被特定种类的聚合物稳定化，所述聚合物由单体聚合得到，所述单体包括至少一种具有两个或更多个羧基或羧酸盐基的单体，同时该催化剂体系不含锡，该体系表现出在优异的稳定性和对于无电镀敷良好的催化活性之间的平衡。而且，这种胶体催化剂体系具有很大的操作区间，即在较宽的pH值范围内的有效性，因此在工业应用中非常有用。

发明的详细说明

除明确给出解释的外，本说明书中所用缩写具有如下含义：g＝克；mg＝毫克；ml＝毫升；L＝升；m＝米；min.＝分钟；s＝秒；h＝小时；ppm＝百万分之一；M＝摩尔；g/L＝克每升；cm＝厘米；mmol＝毫摩尔；rpm＝转每分钟；Ag＝银；Cu＝铜；PAA＝聚丙烯酸；以及PESA＝聚环氧琥珀酸。