激光增强化学镀填料及制备方法、激光增强化学镀材料及在其表面进行选择性金属化的方法技术

本发明专利技术公开了一种激光增强化学镀填料，由一系列初级结构单元和次级结构单元首尾依次相连构成的基本骨架及间隙元素构成，基本骨架的结构为架状结构、笼腔结构、二维或三维交叉孔道结构、中空管状结构、柱撑层状结构及层状结构中的一种或其中几种的组合，架状结构的孔容域、笼腔结构的笼内域、二维或三维交叉孔道结构的孔容域、柱撑层状结构的层间域及层状结构的层间域作为发生嵌入反应的嵌入通道。本发明专利技术提供的激光增强化学镀填料通过其具有嵌入通道的基本骨架，吸附待镀金属，将其作为化学镀的起镀种子，由于本发明专利技术提供的激光增强化学镀填料完全不含在激光照射下能够释放金属活性粒子的能力，也就避免了由于金属活性粒子导致介电损耗恶化的问题。

【技术实现步骤摘要】
激光增强化学镀填料及制备方法、激光增强化学镀材料及在其表面进行选择性金属化的方法
本专利技术属于无机填料领域，尤其涉及激光增强化学镀填料及制备方法、激光增强化学镀材料及在其表面进行选择性金属化的方法。
技术介绍
目前，随着电子器件向着集成化、小型化、多功能化的方向发展，有许多相应的技术被开发出来。例如，越来越受到重视的模塑互联器件(MID)以及特别适合于制备模塑互联器件的激光直接成型(LDS)技术。LDS技术的技术核心是通过预先在有机塑料基体中添加一定比例的LDS添加剂，当用激光照射塑料表面后，LDS添加剂被暴露出来，释放活性离子作为后续在化学镀时的起镀种子，进而实现在塑料表面的选择性金属化。该技术最大的特点是，可以利用预设程序控制激光照射的轨迹，灵活调整选择性金属化的区域，从而大大简化工艺流程，缩短产品开发周期，提高效率，保证可靠性。现有的LDS添加剂一定具备但不仅限于具备的特征有：(1)LDS添加剂在塑料基体中一定均匀分布。但以现有的材料分散工艺水平为前提，LDS添加剂将被塑料基体完全包裹，并均匀分散于塑料基体的各个角落，包括塑料基体的表面附近和内部深处。除非还同时结合了额外的辅助技术，否则，仅仅LDS技术本身不包括可实现让LDS添加剂在塑料基体中梯度分布的能力。因此，如果要提高塑料基体表面附近的LDS添加剂比例，就必须同时增加内部深处的LDS添加剂的比例。然而，当激光照射LDS材料时，只是表面的塑料基体被烧蚀，也只有位于表面附近的那些LDS添加剂才会暴露出来，真正能发挥作用的仅仅是塑料基体表面附近的极少量的LDS添加剂，绝大部分位于塑料基体内部深处的LDS添加剂其实均是无效的。(2)激光照射后，LDS添加剂一定要能分解出有效的活性离子。在后续化学镀过程中，能起到自催化作用的活性离子一定来源于预先添加入塑料基体中的LDS添加剂本身。因此，在优选LDS添加剂材料时，首先考虑的就是，该材料在经过激光照射后，能否得到有效的活性离子。如不能，则该材料不可能成为LDS添加剂。另外，为使LDS材料获得更大的优势，还需具备如下特征：(1)无毒、低毒，随着全社会的环保意识不断加强，高毒性材料将会不断被其他低毒、无毒的材料取代。环境友好型的LDS添加剂以及相应的LDS材料在未来一定会取得比较优势；(2)浅色，由浅色LDS添加剂构成的浅色LDS材料还可以通过另外添加色母粒的办法获得深色LDS材料。但反过来，深色LDS添加剂构成的深色LDS材料却无法通过另外添加色母粒的办法获得浅色LDS材料。因此，浅色LDS添加剂可获得的外观颜色更多，更有优势；(3)绝缘性，相较于导电性材料，将绝缘性材料作为LDS添加剂时，可以避免空间自由电荷导致的介电损耗。实际经验也早已证明，具有绝缘性添加剂的LDS材料往往具有更低的介电损耗，尤其是随着测试频率的升高，这种介电损耗的优势将越专利技术显；(4)便宜，任何材料要获得广泛的应用必须具有成本优势。目前，已经有大量的材料被发现可用于作为LDS添加剂，但现有的LDS添加剂也各具有各自的缺点，进而影响LDS材料的应用及性能，现有的LDS添加剂的种类及缺点如下：(1)ABO2型或AB2O4型尖晶石结构的铜类化合物，以亚铬酸铜(CuCr2O4)为最典型代表。此类材料对激光活化的响应最为敏感，研究最多，应用最广，相关专利最丰富，已开发的商业产品也最多，含有此类材料的专利有：CN104428354B，CN106574105B，CN105073893B，CN104937018A，CN109153858A，CN104334639B，CN104955896B，CN105073893B，CN105102520B，CN107001687B，CN108026643A，CN107033575B，CN107163534A,CN108203540A,CN109790364A,CN110121534A,CN1518850A,CN103923449B，CN108165005A，CN110283360A，CN102690505A，CN103450675A，CN103694704B，CN106928682B，CN104937032B，CN109575554A等等。此类LDS添加剂的缺点在于，颜色均为黑色或深色，材料中含有铬元素，而+6价铬对人类致癌，虽然亚铬酸铜中为+3价铬，但考虑到铬元素具有可变价态以及材料实际合成时情况的千差万别，绝不能排除+6价铬少量存在的可能性，而且+3价铬也会对鱼类造成伤害，从整个生物圈考虑，+3价和+6价铬均具有高毒性。但更致命的是，大量经验早已证明，此类LDS添加剂将造成材料介电损耗的显著恶化，这是由LDS材料的机理本质所决定的；(2)其他含铜类化合物或复合物。如碱式磷酸铜、磷酸铜、硫酸铜、硫氰酸亚铜、有机金属铜络合物、被包裹的纳米铜粉等等。此类材料的研究仅次于尖晶石结构的铜类化合物，含有此类材料的专利有：CN104428354B，CN105518074B，CN106574105B，CN107646047A，CN106928682B，CN108822602A，CN104619774B，CN104619783B，CN104387738B，CN105531309A，CN107001687B，CN106883580A，CN109153775A,CN109790364A,CN110121534A,CN110312751A,CN103923449B，CN106675012B，CN103694704B，CN103923449B，CN106928682B，CN107236275A，CN105026494A，CN107107640A等等。此类LDS添加剂的缺点在于，对激光活化的响应能力低于尖晶石结构的铜类化合物，为了达到LPKF对LDS材料认定标准的要求，往往需要添加更大比例的量，从而也往往造成对介电损耗以及材料其他性能的损害；(3)含锡氧化物、含锑氧化物以及它们的组合，含有此类材料的专利有：CN103694698B，CN104428354B，CN106928682B，CN104672890B，CN109153858A，CN104023990B，CN104583317B，CN104619774B，CN104619783B，CN104387738B，CN105209661B，CN105531309A，CN108026643A，CN108137929B，CN109735060A，CN103450654A，CN106928682B，CN106459483B，US5599592A等等。此类LDS添加剂的缺点在于，高毒性，尤其是含锑氧化物为明确致癌物质，未来应当被逐渐替代。而且，此类材料对激光的敏感性也不如亚铬酸铜类的材料；(4)其他氧化物，例如含锌类氧化物、含铋类氧化物、含钯类氧化物、含钛类氧化物、含铅类氧化物等以及它们的组合，含有此类材料的专利有：CN105339435B，CN105754141B，CN106928682B，CN104672890B，CN104023990B，CN104619783B，CN107254153B，CN10725本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光增强化学镀填料，其特征在于，所述激光增强化学镀填料由一系列初级结构单元和次级结构单元首尾依次相连构成的基本骨架及位于所述基本骨架间隙中的间隙元素构成；/n所述初级结构单元为由本体元素和氧元素共同构成的四面体单元和/或八面体单元；/n所述次级结构单元为由若干个所述初级结构单元首尾依次相连构成的链式单元和/或环式单元和/或立体式单元；/n所述基本骨架的结构为架状结构、笼腔结构、二维或三维交叉孔道结构、中空管状结构、柱撑层状结构及层状结构中的一种或其中几种的组合；/n所述架状结构、所述笼腔结构、所述二维或三维交叉孔道结构及所述中空管状结构的最可几孔径的区间为0.2nm～1nm或1nm～20nm或20nm～50nm中的任意一个区间或其中几个区间的组合；所述柱撑层状结构及所述层状结构的层间距的区间为0.2nm～1nm或1nm～20nm或20nm～50nm中的任意一个区间或其中几个区间的组合；/n所述架状结构的孔容域、所述笼腔结构的笼内域、所述二维或三维交叉孔道结构的孔容域、所述柱撑层状结构的层间域及所述层状结构的层间域作为发生嵌入反应的嵌入通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光增强化学镀填料，其特征在于，所述激光增强化学镀填料由一系列初级结构单元和次级结构单元首尾依次相连构成的基本骨架及位于所述基本骨架间隙中的间隙元素构成；
所述初级结构单元为由本体元素和氧元素共同构成的四面体单元和/或八面体单元；
所述次级结构单元为由若干个所述初级结构单元首尾依次相连构成的链式单元和/或环式单元和/或立体式单元；
所述基本骨架的结构为架状结构、笼腔结构、二维或三维交叉孔道结构、中空管状结构、柱撑层状结构及层状结构中的一种或其中几种的组合；
所述架状结构、所述笼腔结构、所述二维或三维交叉孔道结构及所述中空管状结构的最可几孔径的区间为0.2nm～1nm或1nm～20nm或20nm～50nm中的任意一个区间或其中几个区间的组合；所述柱撑层状结构及所述层状结构的层间距的区间为0.2nm～1nm或1nm～20nm或20nm～50nm中的任意一个区间或其中几个区间的组合；
所述架状结构的孔容域、所述笼腔结构的笼内域、所述二维或三维交叉孔道结构的孔容域、所述柱撑层状结构的层间域及所述层状结构的层间域作为发生嵌入反应的嵌入通道。


2.根据权利要求1所述的激光增强化学镀填料，其特征在于，所述架状结构、所述笼腔结构、所述二维或三维交叉孔道结构及所述中空管状结构的最可几孔径的区间为1nm～20nm。


3.根据权利要求1所述的激光增强化学镀填料，其特征在于，所述柱撑层状结构及所述层状结构的层间距的区间为1nm～20nm。


4.根据权利要求1所述的激光增强化学镀填料，其特征在于，所述本体元素为磷铝组合、磷铁组合、硅铝组合或硅中的任意一种或几种的组合。


5.根据权利要求1所述的激光增强化学镀填料，其特征在于，所述初级结构单元中还含有杂质元素，且所述杂质元素同位取代所述本体元素。


6.根据权利要求5所述的激光增强化学镀填料，其特征在于，所述杂质元素为锂、硼、镁、钛、锰、钴、锌、磷、铁、硅、铝中的任意一种或几种的组合。


7.根据权利要求1所述的激光增强化学镀填料，其特征在于，所述间隙元素为钙、钠、钾、镁、钡中的任意一种或几种的组合。


8.一种制备激光增强化学镀填料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
A1：提供粉体原料，所述粉体原料的基本骨架的结构为架状结构、笼腔结构、二维或三维交叉孔道结构、中空管状结构、柱撑层状结构及层状结构中的一种或其中几种的组合；
A2：搅拌下，将所述粉体原料加入去离子水中，继续搅拌，得到悬浮液A，所述悬浮液A的浓度为4～6g/L；
A3：无机活化处理，将所述悬浮液A加入无机活化剂溶液中，得到悬浮液B，所述悬浮液B的pH值为3～7之间，无机活化温度为50～80℃，无机活化时间为4～48h；
A4：将所述混合溶液B依次进行去离子水清洗、过滤及干燥，干燥温度为80～100℃；
A5：将所述步骤A4获得的滤饼进行高温焙烧处理，焙烧处理的温度为200～350℃，焙烧处理时间为1～4h；
A6：有机活化处理，将所述步骤A5获得的粉体加入至去离子水或异丙醇溶液中混合得到悬浮液C，于所述悬浮液C中加入有机活化剂，得到悬浮液D，所述悬浮液D的pH值为3～7之间，有机活化温度为50～80℃，有机活化时间为4～48h；
A7：将所述混合溶液D依次进行去离子水清洗、过滤及干燥，得到所述激光增强化学镀填料，干燥温度为80～100℃。


9.根据权利要求8所述的制备激光增强化学镀填料的方法，其特征在于，所述无机活化剂为氯化铝、碳酸钠、氯化钠、氢氧化钠、盐酸中的任意一种或几种的组合。


10.根据权利要求9所述的制备激光增强化学镀填料的方法，其特征在于，所述步骤A3进一步包括：
A31：称取一定比例的氯化铝和氢氧化钠分别溶于去离子水中得到氯化铝溶液和氢氧化钠溶液，[OH-]/[Al3+]的比例为2.4；
A32：将所述氢氧化钠溶液加入所述氯化铝溶液中，搅拌溶解后得到所述无机活化剂溶液，所述无机活化剂溶液的温度维持在60℃之间，搅拌时间为1h；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，
申请(专利权)人：上海安费诺永亿通讯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31