用于选择性金属化的屏蔽涂层制造技术

将屏蔽涂层施用到聚合物衬底以用于衬底的选择性金属化。屏蔽涂层包括底涂剂成分和疏水性顶涂层。首先将底涂剂施用到聚合物衬底，随后施用顶涂层成分。随后选择性蚀刻屏蔽涂层以形成所需当前图案的轮廓。将催化剂施用到经图案化的聚合物衬底，随后在经蚀刻的部分进行无电金属镀覆。含有屏蔽涂层的聚合物衬底部分抑制无电金属镀覆。底涂剂含有五元杂环氮化合物并且顶涂层含有疏水性烷基有机化合物。

Shielded coating for selective metallization

The shielding coating is applied to the polymer substrate for selective metallization of the substrate. Shielding coating including primer composition and hydrophobicity of the top coat. The primer is applied to the polymer substrate, then applying top coating composition. The shielding coating is then selectively etched to form the outline of the required current pattern. The catalyst was applied to the patterned polymer substrate, followed by electroless plating on the etched part. The polymer substrate containing the shielding coating inhibits the electroless metal plating. Primer containing five membered heterocyclic compounds and top coating containing hydrophobic alkyl organic compounds.

【技术实现步骤摘要】
用于选择性金属化的屏蔽涂层
本专利技术涉及用于与模制互连装置相关的聚合物衬底的选择性金属化的屏蔽涂层。更确切地说，本专利技术涉及用于模制互连装置的聚合物衬底的选择性金属化的屏蔽涂层，其中屏蔽涂层充当后续催化剂和无电金属镀覆的阻挡层。
技术介绍
激光直接成型工艺(LDS)已经研发并且用于所谓模制互连装置(MID)的模制塑料材料的选择性镀覆超过10年。通过LDS有可能在复杂3维衬底上获得高度功能性电路布局。所述工艺的基础涉及掺杂添加剂的热塑性材料或热固性材料与无机填充剂，其允许借助于激光活化形成电路迹线，随后使用无电镀覆金属化。并入在这类塑料中的含有金属的添加剂是通过激光束活化并且变得有活性，从而作为催化剂用于在有待镀覆的塑料表面的经处理区域上无电镀铜。除活化以外，激光处理可产生显微级粗糙表面，使得铜在金属化期间牢固地锚定于此。然而，这类技术局限于应用在掺杂添加剂的塑料上，而未掺杂添加剂的一般类型的工程塑料无法被活化用于无电镀铜。在使用中的另一种技术是连同LDS一起的专用涂法。其是通过首先在塑料部件上喷涂薄层涂料来进行。LDS工艺随后在涂料涂层上形成电路布局并且同时活化电路上的涂料。塑料将接着经受无电镀铜用于金属化。此方法可在无添加剂掺杂的情况下扩展至塑料。然而，其仍处于原型阶段并且尚未准备用于大量生产。激光重构印刷(LRP)是用于MID应用的另一种创新技术。LRP采用高精度印刷在工件上产生导电图(银浆料)以形成电路布局。随后激光修整经印刷的工件。在工件上产生高精度电路结构。此技术涉及对高成本3D打印机的较高启动投资。另一种技术是半加成工艺(SAP)。第一步是采用现有胶态催化剂和用于在印刷电路板上金属化的无电铜而在塑料衬底上镀覆无电铜薄层。在塑料衬底上涂布一层电沉积的负型光刻胶。在曝光和显影后，暴露未覆盖光刻胶的电路图案。经暴露的电路可镀铜以达到所需厚度并且随后镀镍。去除剩余光刻胶。通过微蚀刻去除过量铜层。此技术的一种优势在于能够将较低成本的电解电镀工艺代替常用无电镀覆工艺应用于完全铜构筑和镍。塑料衬底已完全镀有一层无电铜。此技术还可应用于未掺杂添加剂的塑料。然而，由于其不涉及使用激光使电路粗糙化，所以镀覆附着性是一个问题。另外，所述工艺顺序相当长并且复杂，涉及额外光刻胶工艺。虽然存在与聚合物和塑料材料的选择性金属化相关的多种工艺，但是仍需要聚合物和塑料(具体来说，MID)的选择性金属化的改进方法。
技术实现思路
聚合物衬底的金属化方法包括：提供聚合物衬底；将包括6元杂环氮化合物的底涂剂施用于聚合物衬底以在聚合物衬底上提供亲水性涂层；直接邻近底涂剂施用疏水性顶涂层以在衬底上形成屏蔽涂层，疏水性顶涂层包括一种或多种选自烷基醇烷氧基化物、烷基硫醇、非聚合物烷基伯胺和非聚合物烷基仲胺的化合物；选择性蚀刻屏蔽涂层以暴露部分聚合物衬底；将催化剂提供于聚合物衬底；以及选择性无电金属镀覆聚合物衬底。屏蔽涂层可通过其排斥水基催化剂的疏水性特征抑制催化剂吸附在塑料衬底上或可钝化所吸附的催化剂。另外，屏蔽涂层可抑制背景镀覆和过度镀覆。离子催化剂和胶态催化剂均可使用。具有和没有嵌埋式催化剂的聚合物可与本专利技术一起使用。本专利技术的方法可用于在3-D聚合物衬底上形成电路。附图说明图为说明本专利技术的一个实施例的示意图。具体实施方式除非上下文另外明确指示，否则如本说明书通篇所使用，下文给出的缩写具有以下含义：g＝克；mg＝毫克；mL＝毫升；L＝升；cm＝厘米；m＝米；mm＝毫米；μm＝微米；ppm＝百万分率；mg/L＝毫克/升；M＝摩尔浓度；℃＝摄氏度；RT＝室温；g/L＝克/升；DI＝去离子；MID＝模制互连装置；3-D＝三(3)维；Pd＝钯；Nd:YAG＝掺杂钕的钇铝石榴石；EO＝氧化乙烯；PO＝氧化丙烯；PO-b-EO＝氧化丙烯/氧化乙烯嵌段共聚物；Mn＝数目平均分子量；wt％＝重量百分比；ABS＝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物；PC＝聚碳酸酯聚合物；以及Tg＝玻璃化转变温度。术语模制互连装置或MID意思指具有集成电子电路迹线的注射模制热塑性部件，其通常具有3-D形状或形式。术语“背景镀覆”意思指在不打算沉积金属的聚合物或塑料表面上的随机金属沉积。术语“过度镀覆”意思指在所需电路图案以外的金属镀覆和不能控制金属镀覆。术语“单体(monomer或monomeric)”意思指可与一个或多个相同或类似的分子组合的单个分子。术语“寡聚物”意思指组合形成单个分子的两个或三个单体。术语“聚合物”意思指组合形成单个分子的两个或更多个单体或两个或更多个寡聚物。“------”指示可能存在的化学键。术语“邻近”意思指两个不同表面彼此接触形成共同介面的邻接。术语“印刷电路板”和“印刷线路板”在本说明书通篇可互换使用。术语“镀覆”和“沉积”在本说明书通篇可互换使用。除非另外指出，否则所有量都是重量百分比。所有数值范围都包括端点在内并且可按任何次序组合，但逻辑上这类数值范围被限制于总计共100％。本专利技术的屏蔽涂层包括底涂剂组合物，其包括一种或多种6元杂环氮化合物并且直接邻近施用于衬底的聚合物或塑料材料的表面以在聚合物或塑料材料上提供基本上亲水性涂层，随后除了任选的冲洗步骤之外无任何中间步骤，直接邻近于底涂剂组合物施用疏水性顶涂层以形成直接邻近于衬底的聚合物材料的屏蔽涂层，所述顶涂层包括烷基醇烷氧基化物、烷基硫醇、非聚合物烷基伯胺和非聚合物烷基仲胺中的一个或多个。因此，屏蔽涂层包括底涂剂，其包括6元杂环氮化合物，可通过范德华力(VanderWaalsforce)结合于聚合物；和顶涂层，其包括烷基醇烷氧基化物、烷基硫醇、非聚合物烷基伯胺和非聚合物烷基仲胺中的一个或多个。虽然不受理论束缚，但是据相信，疏水性顶涂层中所包括的化合物的亲水性部分与亲水性底涂剂相互作用或互混并且顶涂层化合物的疏水性部分相反于或远离衬底的聚合物材料延伸以形成基本上疏水性顶表面，由此在聚合物衬底上形成屏蔽涂层。图示说明本专利技术的四个基本步骤。据设想，在形成本专利技术的屏蔽涂层时可形成底涂剂的任何6元杂环氮化合物可用于实践本专利技术。优选地，本专利技术的底涂剂中所包括的6元杂环氮化合物具有以下通式结构：其中R1、R2、R3、R4、R5和R6选自碳和氮，限制条件为R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少一个是氮原子并且另一个限制条件为R1、R2、R3、R4、R5和R6中仅三个可同时是氮原子，其余是碳原子；并且R10、R11、R12、R13、R14和R15独立地选自氢；直链或支链(C1-C24)烷基；硫醇；直链或支链硫醇(C1-C24)烷基；硝基；直链或支链硝基(C1-C24)烷基；羟基、直链或支链羟基(C1-C24)烷基；直链或支链烷氧基(C1-C24)烷基；直链或支链氨基(C1-C24)烷基；卤素，其中卤素选自氯、溴、氟和碘，优选地，卤素选自氯、溴和碘，更优选地，卤素选自氯和溴；直链或支链卤基(C1-C24)烷基；羧基；直链或支链羧基(C1-C24)烷基、酮基；酰基缩酮；缩醛；酯基；经取代或未经取代的芳基(C1-C3)烷基；和经取代和未经取代的芳基，其中取代基包括(但不限于)直链或支链烷基、羟基、直链或支链羟基(C1-C12)烷基、硝基、硫醇、氨基、烷氧基、羧基、酮基、缩酮、酰基、缩醛和卤素。优选地，R10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物衬底金属化的方法，包含：a)提供聚合物衬底；b)将包含6元杂环氮化合物的底涂剂施用于所述聚合物衬底以在所述聚合物衬底上提供亲水性涂层；c)直接邻近所述底涂剂施用疏水性顶涂层以在所述衬底上形成屏蔽涂层，所述疏水性顶涂层包含一种或多种选自烷基醇烷氧基化物、烷基硫醇、烷基伯胺和烷基仲胺的化合物；d)选择性蚀刻所述屏蔽涂层以暴露部分所述聚合物衬底；e)将催化剂提供于所述聚合物衬底；以及f)选择性无电金属镀覆所述聚合物衬底。

【技术特征摘要】
2016.09.13 US 15/2636451.一种聚合物衬底金属化的方法，包含：a)提供聚合物衬底；b)将包含6元杂环氮化合物的底涂剂施用于所述聚合物衬底以在所述聚合物衬底上提供亲水性涂层；c)直接邻近所述底涂剂施用疏水性顶涂层以在所述衬底上形成屏蔽涂层，所述疏水性顶涂层包含一种或多种选自烷基醇烷氧基化物、烷基硫醇、烷基伯胺和烷基仲胺的化合物；d)选择性蚀刻所述屏蔽涂层以暴露部分所述聚合物衬底；e)将催化剂提供于所述聚合物衬底；以及f)选择性无电金属镀覆所述聚合物衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述6元杂环氮化合物具有以下结构：其中R1、R2、R3、R4、R5和R6选自碳和氮，限制条件为R1、R2、R3、R4、R5和R6中至少一个是氮原子并且另一个限制条件为R1、R2、R3、R4、R5和R6中仅三个可同时是氮原子，其余是碳原子；并且R10、R11、R12、R13、R14和R15独立地选自氢；直链或支链(C1-C24)烷基；硫醇；直链或支链硫醇(C1-C24)烷基；硝基；直链或支链硝基(C1-C24)烷基；羟基、直链或支链羟基(C1-C24)烷基；直链或支链烷氧基(C1-C24)烷基；直链或支链氨基(C1-C24)烷基；卤素；直链或支链卤基(C1-C24)烷基；羧基；直链或支链羧基(C1-C24)烷基、酮基；酰基缩酮；缩醛；酯基；经取代或未经取代的芳基(C1-C3)烷基；和经取代和未经取代的芳基。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述6元杂环氮化合物选自吡嗪化合物、嘧啶化合物、哒嗪化合物、吡啶化合物和三嗪化合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述底涂剂另外包含一种或多种金属离子。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一种或多种金属离子选自铜离子、锰离子、镍离子和锌离子。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述烷基醇烷氧基化物是具有下式的聚乙氧基化醇聚合物：CH3(CH2)m-(O-CH2-CH2)n-OH(VIII)其中m是7至25；并且n表示1至25的平均乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鸿达，叶家明，陈喆垚，余国伟，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US