用于化学镀金属化的稳定催化剂制造技术

本发明专利技术提供一种用于化学镀金属化的稳定催化剂，具体提供一种水溶性催化剂溶液，包含一种或多种还原剂，包含一种或多种贵金属的纳米粒子，和一种或多种黄酮苷类及其水合物。所述贵金属纳米粒子和类黄酮衍生物稳定剂的水溶性催化剂用于在非导电基底上化学镀覆金属。基底包括印刷电路板。

【技术实现步骤摘要】
用于化学镀金属化的稳定催化剂本专利技术专利申请是申请号为201410198227.1，申请日为2014年3月17日，专利技术名称为“用于化学镀金属化的稳定催化剂”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于化学镀金属化的稳定水溶性贵金属催化剂。进一步的，本专利技术涉及一种用于化学镀金属化的稳定水溶性贵金属催化剂，该催化剂采用黄酮衍生物进行稳定，且不含锡。
技术介绍
化学镀金属沉积是一种在基底表面沉积金属层的常见方法。介电质表面进行化学镀时，需要预先施加催化剂。最常用的催化或活化介电质(诸如用在印刷电路板制备中的层压基体的非导电部分)的方法是，在酸性氯化物介质中的用水溶性锡/钯胶体处理基体。该胶体的结构已经被广泛的研究。一般的，胶体包括被锡(II)离子稳定层包围的钯金属核，所述锡离子稳定层实质上是SnCl3-配合物壳层，变现为表面稳定基团以避免悬浮液中胶体凝聚。在活化过程中，锡/钯胶体催化剂吸附在诸如含有环氧或聚胺的基底的介电质基体表面，来激活化学金属沉积。理论上，催化剂用作化学金属镀槽中从还原剂至金属离子的电子转移路径载体。虽然化学镀性能受多种因素的影响，如镀液中的添加组合物，活化步骤仍然是控制速度和化学镀机理的关键。近年来，随着尺寸的缩小以及对电子设备性能需求的提高，电子封装工业中对于无电线路无缺陷化的要求越来越高。虽然几十年来在商业上已经将锡/钯胶体用作化学镀的催化剂，并且已经具有可观的服务水准，但随着更高性能电子设备的需求，该类催化剂的诸多弊端液逐渐凸显出来。锡/钯胶体的稳定性是关键所在。如上所述，锡/钯胶体通过一层锡(II)离子层进行稳定，相对的阴离子能避免钯聚集。催化剂对空气敏感，并且易被氧化为锡(IV)，这样胶体不能保持其胶体的结构。化学镀过程中温度的升高和搅拌会进一步促进这种氧化。如果锡(II)的浓度降低到临界水平，如接近零，钯金属微粒尺寸变大，聚集和沉积，从而失去催化活性。因此，便增加了对于更稳定的催化剂需求。为了寻找新的和更好的催化剂已付出了相当多的努力。由于钯价格昂贵，很多的努力方向是发展无钯的催化剂，如胶体银催化剂。另一研究的方向是开发不含锡的钯催化剂，这是由于氯化亚锡价格昂贵且氧化的锡需要单独的加速步骤。加速步骤在金属化工艺中是额外的步骤，该步骤经常会剥离基体尤其是纤维基体上的催化剂，导致在镀覆基体表面上形成不希望出现的孔洞。但是，这样的无锡催化剂用于印刷电路板生产中通孔镀覆时，则表现为活性不足和不可靠。另外，这样的催化剂一般在储存中会逐渐减少活性，从而导致这样的催化剂不可靠和不适用于商业应用。对于锡复合物的替代性的稳定基团，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和树状聚合物，已经进行了研究。多家研究机构的在文献中已经报导了稳定由均一PVP保护的纳米粒子。文献中还报导了其它金属胶体，如钯被较便宜金属部分取代的银/钯和铜/钯；但是，这种替代性的催化剂还未被商业化。虽然商业上开始使用离子钯变体，但需要额外的还原步骤。综上，仍然需要一种稳定可靠的化学金属镀催化剂。
技术实现思路
水溶性催化剂包括一种或多种还原剂和包括一种或多种贵金属的纳米粒子和一种或多种黄酮苷类及其水合物。方法包括：提供基体；在基体上施加水溶性催化剂溶液，所述水溶性催化剂溶液包括一种或多种还原剂和包括一种或多种贵金属的纳米粒子，和一种或多种黄酮苷类及其水合物；以及采用化学镀金属镀浴在基体上化学镀覆金属。催化剂可以用在基体上化学镀覆金属，基体包括介电材料基体，催化剂在存储中及在化学金属镀覆的过程中都非常稳定，这是因为同传统的锡/钯催化剂相比不易于氧化。黄酮苷稳定剂的作用与氯化亚锡在传统锡/钯催化剂中类似，但黄酮苷稳定剂能够生物降解，因此不会发生氯化亚锡分解后对环境造成的危害。用于制备稳定剂的原材料也能够从基本上随处可见的植物中获取。黄酮苷稳定的贵金属催化剂能够使化学金属镀覆无需加速步骤，减轻了或消除了互连缺陷，使得基体上甚至印刷电路板的通孔内壁上都充分覆盖金属。具体实施方式除非文中明确说明，否则下述在说明书全文所用的缩写具有如下含义：g＝克；mg＝毫克；ml＝毫升；L＝升；cm＝厘米；m＝米；mm＝毫米；μm＝微米；nm＝纳米；ppm＝百万分之一份；℃＝摄氏度；g/L＝克每升；DI＝去离子；ICD＝互连缺陷；wt％＝重量百分数；和Tg＝玻璃化转变温度。术语“印刷电路板”和“印刷线路板”在全说明书中可以互换使用。术语“镀覆”和“沉积”在全文中可以互换使用。术语“一”和“一个”涉及单数和复数。除非特别说明所有量都是重量百分比。所有的数值范围都是包含在内，并可以和任何方式结合，除了逻辑上数值范围的总和为100％。水溶性纳米粒子胶体催化剂溶液包括一种或多种还原剂，一种或多种贵金属的纳米微粒和一种或多种黄酮苷类或其水合物。黄酮苷类或其水合物稳定了贵金属催化剂。黄酮苷类为化合物，其包括类黄酮型化合物，通过葡萄糖键连接到一种或多种碳水化合物上。类黄酮包括但不局限于黄烷酮、二氢黄酮醇、黄烷醛(flavanonals)、黄酮醇、黄烷醇、异类黄酮(isoflavonoids)和新类黄酮。碳水化合物包括但不限于单糖(诸如己醛糖和己酮糖的己糖)和低聚糖(诸如双糖)。贵金属催化剂的黄酮苷类可具有如下通式：其中，R1,R2,R3和R4分别选自氢，羟基，直链或支链(C1-C6)烷氧基，直链或支链(C1-C6)醋酸盐或-O-碳水化合物，优选的R1,R2,R3和R4之一为-O-碳水化合物；环B的虚线是可选的双键；Z1是>C＝O或具有如下通式的结构：其中，R5和R6分别为氢，或环C，当Z1与在环B的3号位的碳形成双键时，R5和R6仅存在一个且连接到2号位的C，优选的R5或R6是环C；Z2是具有如下通式的结构：其中R7和R8分别选自氢，羟基，环C或-O-碳水化合物，当Z2与在环B的2号位或4号位的碳形成双键时，R7和R8仅存在一个且与3号位的碳相连；Z3是>C＝O或具有下式的结构：其中R9和R10是氢或环C，当Z3与环B的3号位碳形成双键时，R9和R10仅存在一个且在连接到4号位的碳，优选的Z3是>C＝O，且环C的R1’,R2’,R3’,R4’和R5’分别选自氢，羟基，直链或支链(C1-C6)烷氧基，直链或支链(C1-C6)醋酸盐或-O-碳水化合物，优选的R1’-R5’中至少一个为羟基。其中环A,B或C中至少一个环包括-O-碳水化合物，优选的环A或B连接-O-碳水化合物，环A或环C上至少有一个羟基，优选环A和环C包括至少一个羟基。优选的黄酮苷类包括其中环A的至少一个R1-R4是羟基，并且环A可包括一-O-碳水化合物的化合物；环B可以包含或不包含双键，当包含双键时，优选双键位于2号位和3号位的碳之间；Z1可包括氢或环C，Z2可包括氢或-O-碳水化合物，优选-O-碳水化合物连接到环B的Z2，3号位；Z3是>C＝O，环C包括至少一个羟基基团，可以进一步包括(C1-C3)烷氧基和氢。这样的化合物实例有芸香苷(rutin)，洋槐甙(robinin)，香叶木甙(diosmin)和其水合物。更优选的，黄酮苷类包括化合物，其中R1-R4中至少一个是羟基和-O-碳水化合物，优选地，R1-R4中只有一个是羟基和-O-碳水化合物，剩余为氢；环B不包括任何双键或羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：a.提供包括多个通孔的基体；b.在基体上施加水溶性催化剂溶液，所述水溶性催化剂溶液包括一种或多种还原剂，钯纳米粒子，和一种或多种黄烷酮苷，所述黄烷酮苷选自：柚皮苷、橙皮苷和其水合物，其中，所述钯纳米粒子与所述一种或多种黄烷酮苷及其水合物的摩尔比为1:0.1到1:5；c.提供化学金属镀浴；以及d.使得基体与化学金属镀浴接触以将金属镀覆在基体上和通孔的壁上。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/844,7191.一种方法，包括：a.提供包括多个通孔的基体；b.在基体上施加水溶性催化剂溶液，所述水溶性催化剂溶液包括一种或多种还原剂，钯纳米粒子，和一种或多种黄烷酮苷，所述黄烷酮苷选自：柚皮苷、橙皮苷和其水合物，其中，所述钯纳米粒子与所述一种或多种黄烷酮苷及其水合物的摩尔比为1:0.1到1:5；c.提供化学金属镀浴；以及d.使得基体与化学金属镀浴接触以将金属镀覆在基体上和通孔的壁上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，M·A·热兹尼克，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US