[发明专利]用于印刷电路板和通孔的无电极金属化的环保稳定催化剂

说明书

催化剂包括催化金属纳米粒子和淀粉作为稳定剂，其摩尔比能够在存储期间和在无电极金属电镀期间实现所述催化剂的稳定。所述催化剂是环保的并且不含锡。所述催化剂良好粘附到包括通孔壁的印刷电路板的介电材料。

技术领域

本发明涉及用于印刷电路板和通孔的无电极金属化的环保稳定催化剂，其包括一定摩尔比的淀粉稳定剂和催化金属纳米粒子并且不含锡。更具体地说，本发明涉及用于印刷电路板和通孔的无电极金属化的环保稳定催化剂，其包括一定摩尔比的淀粉稳定剂和催化金属纳米粒子并且不含锡以在存储期间以及在无电极电镀期间使催化剂稳定化，并且所述催化剂良好粘附到印刷电路板的介电材料以使得光滑并且均匀的金属沉积在板表面上和通孔壁上。

背景技术

印刷电路板(PCB)包括依赖于钻探和电镀通孔(PTH)的层压不导电介电材料以形成板的相对侧面与内层之间的连接。无电极电镀是用于在表面上制备金属涂层的熟知方法。介电表面的无电极电镀需要预先将催化剂涂覆到待电镀衬底上。用以在无电极电镀之前催化或活化层压不导电介电衬底区的最常使用的方法是用含水性锡-钯胶体的酸性氯化物介质处理衬底。胶体由被呈[SnCl₃^-]络合物外壳形式的锡(II)离子稳定层包围的钯核心组成，所述络合物充当表面稳定基团以避免胶体在悬浮液中凝聚。

在活化过程中，锡/钯胶体催化剂吸附到介电衬底，如含有环氧树脂或聚酰亚胺的衬底上以活化无电极金属沉积。理论上，催化剂充当无电极金属电镀浴中从还原剂到金属离子的电子转移路径中的载体。虽然无电极电镀的性能受许多因素影响，如电镀溶液的添加剂组合物，但活化步骤对于控制无电极电镀的速率和机制来说才是关键的。

近年来，随着电子装置尺寸减小和所需性能提高，在电子包装工业中对无缺陷电子电路的需求越来越高。虽然锡/钯胶体在商业上已持续数十年用作无电极金属电镀的活化剂并且一直提供可接受的服务，但其具有许多随着对更高品质电子装置的需求提高变得更加明显的缺点。锡/钯胶体的稳定性是主要问题。如上文所提及，锡/钯胶体通过锡(II)离子层稳定化并且其抗衡阴离子可以防止钯凝聚。催化剂对空气敏感并且容易氧化成锡(IV)，因此胶体无法保持其胶态结构。此氧化进一步通过在无电极电镀期间提高温度和搅动来促进。如果锡(II)浓度下降到临界水平，如接近零，那么钯金属粒子的尺寸、附聚物和沉淀物生长，因此变得无催化活性。因此，对更稳定的催化剂的需求增加。另外，钯的较高并且波动的成本促进工业搜寻价格低廉的金属。

已付出了相当多的努力来研发新型和改进的催化剂。因为钯的高成本，已付出许多努力来研发无钯催化剂，如胶态银催化剂。另一研究方向为不含锡钯催化剂，因为氯化亚锡成本较高并且氧化锡需要单独的加速步骤。除在总体无电极方法中添加另一个步骤以外，加速步骤中所使用的材料通常从待电镀衬底剥去催化剂，在电镀层中留下非所需空隙。此在印刷电路板制造中典型地使用的玻璃纤维衬底上是尤其常见的。然而，此类不含锡催化剂已显示为活性不够并且在印刷电路板制造中依赖于通孔电镀。此外，此类催化剂典型地在存储后活性逐渐降低，因此使得此类催化剂对于商业用途来说是不可靠和不可行的。

已研究锡络合物的替代稳定部分，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和树枝状聚合物。在文献中，多个研究小组已报导稳定和均匀的PVP受保护纳米粒子。在文献中也已报导其它金属胶体，如银/钯和铜/钯，其中钯经较便宜金属部分置换；然而，到目前为止，仍不含锡/钯胶态催化剂的商业上可接受的替代物。因此，仍然需要稳定并且可靠的无电极金属电镀催化剂。

发明内容

一种无电极电镀方法，其包含：提供衬底；将水性催化剂溶液涂覆到所述衬底上，所述水性催化剂溶液包含一种或多种选自银、金、铂、钯、铱、铜、铝、钴、镍和铁的金属的纳米粒子；淀粉；以及选自由葡萄糖、蔗糖、半乳糖、果糖、麦芽糖以及其混合物组成的群组的还原剂，其中淀粉与还原剂的重量比是150:1到1:5，所述水性催化剂溶液不含锡；使催化的衬底与无电极金属电镀浴接触；以及用无电极金属电镀浴使金属无电极沉积于催化的衬底上。