用于化学镀的催化剂溶液制造技术

用于化学镀的催化剂溶液。本发明专利技术涉及一种用于金属化学镀的稳定钯离子催化剂水溶液，其不使用硼酸且可稳定用于较宽的pH范围。本发明专利技术提供了一种pH值大于7的催化剂溶液，所述催化剂溶液具有高于7的pH值，其包含包括钯离子、钯离子络合剂和用以下通式(1)表示的在碱性范围内具有缓冲效果的化合物。化学式1

Catalyst solution for electroless plating

【技术实现步骤摘要】
用于化学镀的催化剂溶液专利
本专利技术涉及一种用于化学镀的稳定催化剂溶液。更具体的，本专利技术涉及一种在较宽的pH范围内稳定且不使用硼酸的用于金属化学镀的稳定钯离子催化剂水溶液。
技术介绍
金属化学镀是一种在基体表面沉积金属层的公知方法。金属化学镀用于多种工业领域，包括装饰镀和电子元件的生产。金属化学镀还广泛用于在印制电路板上形成电路。当在非导电工件上进行化学镀时需要提前将催化剂附在表面。过去曾用钯-锡胶体催化剂作为催化剂。钯-锡胶体催化剂是将氯化锡(II)和氯化钯在酸性溶液中混合制成的。然而，钯-锡胶体催化剂容易倾向于团聚。由于团聚的胶体并不能均匀地附着在待镀工件表面，胶体附近的沉积量变得越来越多，因此在化学镀过程中工件表面的金属沉积层会不均匀。据称不均匀的化学镀层与镀层和基体间降低的结合力和较差的绝缘性能相关。近年来基于环境问题的要求，也引起对发展无锡催化剂的要求。所谓的钯离子催化剂(其中钯离子是通过络合剂稳定的)发展为钯-锡胶体催化剂的替代品。已知用胺类化合物作为络合剂不仅能形成钯离子络合物而且还能增强催化传导(catalyst-imparting)性能。例如，日本公开61-15983披露了一种用于化学镀的催化剂，包括在酰胺中溶解至少一种钯(II)、银(I)、铜(I)、铜(II)和镍(II)的化合物获得的络合物。日本公开2007-138218披露了一种用于化学镀的包含一种二价钯化合物和一种胺络合剂的浓缩催化剂溶液，其披露了草酸、酒石酸、醋酸、柠檬酸、邻苯二甲酸、2-(N-吗啉)乙基磺酸等用于pH调节的缓冲剂的例子，同时具体说明了使用硼酸作为缓冲溶液的实施例。2-(N-吗啉)乙基磺酸作为化合物在pH5.5-7.0的酸性范围内表现出的缓冲效果是公知的。USP5503877披露了含具有至少一个有机配位体的金属的络合物，该络合物中配合表现出低聚物或高聚物的形式。胺类化合物作为有机配位体的例子给出，而硼酸盐、碳酸盐、磷酸盐和醋酸盐作为缓冲剂的例子给出。使用硼酸作为缓冲剂的优势是不言自明的。然而，在上述参考文献中使用的硼酸被认为是环境危害物质，而且可以预见在将来其使用将被限制。因此需要寻找硼酸的替代物。本专利技术人还基于其研究考虑到当硼酸用作缓冲剂时，溶液在pH11及以上的强碱性范围内稳定且催化剂表现良好，但当在弱碱性范围内使用时，由于络合能力发生变化会出现如钯沉淀和降低催化传导能力的问题。因此，使用与高碱性溶液接触易于分解的聚酰亚胺树脂等是不能传递足够催化剂到基体上的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种不使用为环境危害物质的硼酸的稳定催化剂溶液，且不仅能用于强碱性环境，而且还能用于弱碱性环境。具体实施方式在本说明书中，术语“催化剂溶液”和“催化剂浴”可相互替换使用，“镀液”和“镀浴”可相互替换使用。℃表示摄氏度；g/L表示克每升；mg/L表示毫克每升；μm表示微米；以及kN/m表示千牛每米。此外，除非在说明书中特别指出，百分比(％)表示wt％。所有数值范围都是包含且以任意方式组合，除非数值范围明确相加总计达100％。作为全面深入研究的结果，本专利技术人发现通过向含钯离子和其缓冲剂的催化剂溶液中加入特定化合物可以在从强碱到弱碱的较宽pH值范围内获得稳定的催化剂溶液，从而完善本专利技术。更详细地，本专利技术涉及一种催化剂溶液，含钯离子和钯离子络合剂，还含有如下通式(1)表示的化合物。该催化剂溶液能够在强碱性到弱碱性的较宽pH范围内使用。本专利技术还涉及一种使用上述催化剂溶液在待镀工件表面形成镀膜的方法。用于本专利技术化学镀的催化剂溶液是具有pH值高于7的，含钯离子、钯离子络合剂和由以下通式(1)表示的化合物的催化剂溶液。化学式1在通式(1)中，R1和R2单独分别表示氢原子、直链、支链或具有1-17个碳原子的环烷基、或芳基。R1和R2可各自被羟基、羟烷基或环烷基取代。R1和R2的例子包括氢原子、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、己基、环己基、辛基、癸基、羟乙基、2-羟乙基、3-羟丙基、4-羟丁基、苯基、1-甲苯基、3-甲苯基、三乙醇基、乙基磺酸基、亚甲基酰胺基和羟丙基磺酸基。但是，R1和R2不能同时为氢原子。R1和R2可相互键合形成环，也可与杂原子键合形成环。杂原子的例子包括氧原子和氮原子。R1和R2形成环时的例子包括含R1、R2和氨氮原子的哌啶环，以及包含R1、R2、氧原子或氮原子的杂原子和氨氮原子的吗啉环和哌嗪环。R3表示具有1-14个碳原子的亚烷基。R3可被羟基、烷基或羟烷基取代。R3的例子包括亚烷基、亚乙基、亚丙基和2-羟基亚丙基。A表示为SO3X或COOX。X表示一价阳离子。例子包括氢离子、钠离子、钾离子等。由通式(1)表示的化合物在碱性范围内具有缓冲作用。在此，碱性范围的意思是pH值为7或更高，优选为7.5或更高，更优选为8或更高。碱性范围也可以优选12或更低，更优选11.5或更低。具有缓冲作用意味着含有通式(1)表示的化合物的催化剂溶液制备后在室温下储存两个月后其pH值的变化优选为0.5或更小，更优选为0.3或更小，进一步优选为0.1或更小。不受理论的约束，用于本专利技术的通式(1)表示的化合物确信除了作为缓冲剂还具有辅助螯合钯离子的作用，将催化剂溶液稳定在碱性范围内。因此，确信正如以下将要讨论的，其除了能将催化剂溶液pH值稳定在精确的碱性范围内还能稳定钯离子抑制沉淀。通式(1)表示的化合物为仲胺或叔胺。当用伯胺代替通式(1)表示的化合物进行使用时，缓冲性能和螯合性能都降低了，而且未能达到本专利技术的技术效果。通式(1)表示的化合物的含量根据钯离子的含量而不同，与钯离子的摩尔比为一倍或多倍，优选二倍或多倍。通式(1)表示的化合物的含量为与钯离子的摩尔比为20倍或更少，优选15倍或更少。通式(1)表示的化合物的例子包括2-环己基氨基乙磺酸、3-环己基氨基丙烷磺酸、二乙醇甘氨酸、三羟甲基甲基-3-氨基丙烷磺酸、三羟甲基甲基氨基-2-羟基丙烷磺酸，以及三羟甲基甲基-2-氨基乙磺酸；优选2-环己基氨基乙磺酸、3-环己基氨基丙烷磺酸和二乙醇甘氨酸。可通过在水中溶解钯化合物产生钯离子水溶液而获得钯离子。该钯化合物包括氯化钯、氟化钯、溴化钯、碘化钯、硝酸钯、硫酸钯、氧化钯、硫化钯等。可使用其中的一种或多种。根据催化剂水溶液的总量，钯离子的含量优选0.001g/L(9.5μM)或更高，更优选0.01g/L或更高。根据催化剂水溶液的总量，钯离子的含量还可以优选1g/L(9.5mM)或更低，更优选0.5g/L或更低。本专利技术的催化剂溶液包含钯离子络合剂。过去已知的化合物都可用作钯离子络合剂，但胺类化合物是最优选的。胺类化合物作为络合剂使用不仅能够络合钯离子，而且还能增强催化传导性能。钯离子络合剂的例子包括双吡啶、氨甲基吡啶(picolylamine)、乙二胺、2-氨基吡啶、烟酸、4-氨基吡啶、2-氨乙基吡啶、3-羟甲基吡啶等。双吡啶、氨甲基吡啶、乙二胺、2-氨基吡啶、2-氨乙基吡啶和其它的二元胺最为优选。钯离子络合剂的含量取决于钯离子的含量，与钯离子的摩尔比为优选0.5或更大，更优选0.8或更大，或者优选5或更小，更优选1.2或更小。本专利技术所述催化剂溶液具有高于7的碱性pH值。这是由于当pH值小于7时，倾向于产生钯的沉淀则催本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在聚酰亚胺基体上形成化学镀膜的方法，包括将所述聚酰亚胺基体与催化剂溶液接触的步骤，其中，所述催化剂溶液的pH为7或更高，其中，所述催化剂溶液包含：钯离子；钯离子络合剂，其选自下组：双吡啶、氨甲基吡啶、乙二胺、2‑氨基吡啶、烟酸、4‑氨基吡啶、2‑氨乙基吡啶和3‑羟甲基吡啶；在碱性范围内具有缓冲作用的化合物，其选自下组：2‑环己基氨基乙磺酸、3‑环己基氨基丙烷磺酸，和二乙醇甘氨酸；且无硼酸。

【技术特征摘要】
2013.10.30 JP 2013-2253141.一种在聚酰亚胺基体上形成化学镀膜的方法，包括将所述聚酰亚胺基体与催化剂溶液接触的步骤，其中，所述催化剂溶液的pH为7或更高，其中，所述催化剂溶液包含：钯离子；钯离子络合剂，其选自下组：双吡啶、氨甲基吡啶、乙二胺、2-氨基吡啶、烟酸、4-氨基吡啶、2-氨乙基吡啶和3-羟甲基吡啶；在碱性范围内具有缓冲作用的化合物，其选自下组：2...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田浩树，李胜华，林慎二朗，
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