[发明专利]无电镀触媒和使用该触媒在基材表面形成铜金属层的方法

说明书

本发明提供一种无电镀触媒和使用该触媒在基材表面形成铜金属层的方法，无电镀触媒包括：具有含氧官能基团的碳材料粉末，所述的含氧官能基团至少包含内酯，酯，羟基，环氧和酮其中的任一种；本发明的一方面包括将无电镀触媒制备成无电镀触媒油墨，将无电镀触媒油墨印刷于基材，再通过化学镀铜程序在无电镀触媒油墨的表面形成铜金属层，可用于生产印刷电路板或天线，具有低制造成本、制程简单和快速的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于无电镀(Electroless Plating)触媒和无电镀方法，特别是一种不需要敏化的无电镀触媒和使用该触媒在基材表面形成铜金属层的方法。

背景技术

无电镀(Electroless Plating)又称为化学镀(chemical plating)，化学镀是在无外加电流的情况下藉助合适的还原剂，使镀液中金属离子通过氧还原反应还原成金属，并沉积到经过活化处理的零件表面的一种金属镀覆技术。

化学镀铜是印刷电路板(PCB)制造领域已知的一种技术，已知利用化学镀铜在印刷电路板的非金属基材表面形成导电电路的方法，首先用催化剂(catalyst)又称为触媒进行基材(substrate)的表面处理，用以在非金属基材表面吸附一层活性的粒子，这个步骤一般称为敏化(sensitization)，敏化常用的活性的粒子是金属钯粒子(Pd)和银粒子(Ag)，已知一种含有钯粒子的触媒是一种含有锡/钯胶体的水溶液，其中锡/钯胶体包括被锡离子(II)的稳定层包围的钯金属核，但是这种触媒具有以下的问题，包括：锡/钯胶体的稳定性不佳，以及钯的价格昂贵。在已公开的欧洲专利EP2559486A1提出了一种用于化学镀的催化剂，这种稳定的催化剂包括催化剂金属纳米(nanometer)微粒和纤维素或纤维素衍生物，可以改进前述使用含有锡/钯胶体的水溶液作为触媒的问题。另外在2007年提出的一份报告中，提出了一种使用于铜或银的无电镀制程的非金属触媒-聚多巴胺(polydopamine)[Science 318(2007)426]。

在已公开的欧洲专利EP2712885A1还公开了由胺化合物和芳族环上具有至少一个羟基的芳族化合物共聚形成的共聚物作为化学镀铜的触媒。由于聚合反应需要4～24小时之久，在已公开的美国专利US20160168715A1提出了一种直接使用聚多巴胺纳米粒子进行化学镀铜的技术，但是多巴胺在室温下通常需要24小时进行聚合反应，耗时较久不利产能的提升，而且多巴胺的自聚合的PH值范围较窄(PH6.5～PH9.5)，在这个PH值范围以外的多巴胺自聚合率会变得非常低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于无电镀的触媒及其使用该触媒的无电镀方法，特别是一种不需要敏化、低制造成本的无电镀触媒和使用该触媒在基材表面形成铜金属层的方法。进一步地，本发明提出了一种使用该触媒通过化学镀铜制程在基材(substrate)的表面制造印刷电路或天线的方法。

本发明包含一种用于无电镀的无电镀触媒，所述的无电镀触媒包括：具有含氧官能基团(Oxygen functional groups)的碳材料粉末，所述的含氧官能基团至少包含内酯，酯，羟基，环氧和酮其中的任一种，其中碳材料粉末选自石墨烯，石墨，纳米碳管，炭黑和活性炭其中任一种的氧化物。

其中碳材料粉末可进一步包含至少一种掺杂元素，所述掺杂元素包括氮(N)、硫(S)、硼(B)、氟(F)和磷(P)其中的任一者。

在本发明的一方面，提出了一种无电镀触媒油墨，包括：由具有含氧官能基团的碳材料粉末、分散剂和溶剂组成的混合物，所述的含氧官能基团至少包含内酯，酯，羟基，环氧和酮其中的任一种，其中混合物中含有的固体成分的含量占混合物的总重量的1～60％(wt％)，溶剂的含量占混合物的总重量的40～99％(wt％)，分散剂的含量占混合物中含有的固体成分的总重量的0.1～40％(wt％)。

较佳地，所述无电镀触媒的混合物中的碳材料粉末是石墨烯氧化物(grapheneoxide，GO)。