制备电镀用非导电性基板的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于将导电性金属层电镀至非导电性材料表面上的组合物和方法。该组合物和方法利用一种明显分散的常规炭黑颗粒和高导电性炭黑颗粒。炭黑混合物提供适宜的分散和电镀性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用炭黑分散体。本专利技术的新颖炭黑分散体含有一种由常规炭黑颗粒和高导电性炭黑颗粒分散于水性介质所形成的混合物。
技术介绍
印刷线路板(也称印刷电路板)通常是含有两片或多片铜板或铜箔(它们由非导电性材料层彼此隔开)的层压材料。虽然在印刷线路板中通常用铜作为电镀金属，本领域的熟练技术人员公知其它金属如镍、金、钯、银等也可用来电镀。非导电性层最好是以玻璃纤维浸渍的有机材料(如环氧树脂)，但也可含有热固性树脂、热塑性树脂、和它们的混合物，并且含有或不含有增强材料(如玻璃纤维和填充物)。在一些印刷线路板的设计中，导电通路或图案需要在图案中的某些点上具有在分开的各铜层之间的连接。通孔在印刷电路板中形成，以在板中的某些点上在各电路层之间建立连接，从而产生所需的导电图案。这通常通过在所需位置钻孔穿过各铜层和非导电性层，然后通过对各通孔金属化而连接各个分开的电路层(即，用导电性金属涂覆所钻出或所打出的通孔的内表面)而完成。PCB(印刷电路板)的孔径通常在约0.15毫米至约10.0毫米的范围内，更典型地为约0.3毫米至约1.0毫米。虽然电镀是在表面上沉积铜和其它导电性金属的一种理想方法，但是电镀不能用于涂覆非导电性表面，如未经处理的通孔。因此必须用导电材料处理通孔，使其易于被电镀。一种用于使通孔孔腔变得可导电的方法是物理性地给它们涂覆导电性膜。经涂覆的通孔具有足以电镀的导电性，但其导电性和耐用性通常并不足以在各电路层之间在通孔任一端形成耐久的电连接。经涂覆的通孔然后经受电镀以提供耐久的连接。电镀会将通孔孔腔的电阻降低至可忽略的程度，其将不会消耗可测量的能量，也不会改变电路特性。一种制备电镀用通孔壁的有利方式是利用液态碳分散体。该方法的步骤简略论述如下。首先，在通孔的表面钻孔并清理毛口。如果是多层印刷电路板，还可按需使板件接受表面去污或孔壁凹蚀处理(etchback)，以清理与通孔表面接界的内层铜。这种方法对于本领域的熟练技术人员来说是公知的。然后，印刷线路板最好接受预清理工序，以使印刷线路板处于接纳液态炭黑分散体的状况。在施用清洁剂后，PWB(印刷线路板)用水漂洗，以从板件上除去过量的清洁剂，然后与调节溶液接触。该调节溶液用于确保孔壁玻璃/环氧树脂表面实质上全部准备好适于接受随后的炭黑颗粒的连续层。见例如授予Lindsey的美国第4,634,691号专利，其主题全部在此并入作为参考，其描述了一种合适的调节溶液。液态碳分散体随后被施用于经调节的PWB或与其接触。该分散体包含三种重要成分，即炭黑，一种或多种能够分散碳的表面活性剂，和液态分散介质如水。施加分散体于PCB的优选方法包括浸渍、喷洒、或通常用于印刷电路板工业的施用化学品的其它方法。单独一个作业浴槽通常已足以施用这种碳分散体，然而多于一个浴槽则可用于返工或其它目的。然后，使已经覆盖有碳的板件经受一步骤，在该步骤中，除去已施用的分散体中实质上全部(即多于约95重量％)的水，以在孔洞中、以及在非导电性层的其它外露的表面上留下含碳的干燥沉积物。为了确保孔壁全部被覆盖，可以将板件重复浸渍于液态碳分散体中然后干燥。接着，已经覆盖有碳(炭黑)的板件可非强制选择地经受另外的石墨处理，以在碳层顶上产生石墨层的沉积。在该场合下，已涂覆有碳(炭黑)的PWB最好先与调节溶液接触，该调节溶液用于促进被分散的石墨颗粒随后在碳(黑)层上的吸附。在该非强制选择的调节溶液施用后，用水漂洗PWB，以从板件上除去过量的调节剂。然后板件可与液态石墨分散体或悬浮液接触。然后使板件经受一步骤，在该步骤中，除去已施用的分散体中实质上全部(即多于约95重量％)的水，以在孔内的碳(炭黑)沉积层上、以及在非导电层的其它外露的表面上留下干燥的石墨沉积物。该方法的步骤更详细地记述于例如美国第4,619,741号专利，其主题全部在此并入作为参考。对于这种方法的各种修改和改进记载于美国第4,622,107、4,622,108、4,631,117、4,684,560、4,718,993、4,724,005、4,874,477、4,897,164、4,964,959、4,994,153、5,015,339、5,106,537、5,110,355、5,139,642、和5,143,592号专利，其各自主题全部在此并入作为参考。在碳基直接金属化的技术方面的持续挑战是增加沉积于非导电性表面的碳涂层的导电性，以加速电镀、能在更大面积上电镀、并提供其它益处。已提出多种方法用于增进所沉积碳涂层的导电性。例如授予Thorn等人的美国第5,476,580号专利，其主题全部在此并入作为参考，该专利提出通过将表面活性剂或粘合剂加至分散体中而使碳(石墨)改性。授予Ferrier等人的美国第5,759,378号专利，其主题全部在此并入作为参考，该专利使炭黑本身改性而减小碳层的电阻率，或改善碳层在非导电性表面上的均匀性和/或改善建立碳层的分散体的均匀性，增进碳表面对镀覆的活性，或它们的组合。Ferrier等人记述了对炭黑的各种改性，包括在将碳加入分散体组合物之前用染料进行处理；用各种金属处理碳，使金属被吸附在碳的表面上，或被还原进入碳表面；和碳表面的氧化，如通过碳的化学氧化作用，即，将碳与硝酸溶液于有效适当氧化碳表面的温度混合一段时间。Ferrier等人揭示用经改性的碳形成的碳分散体比较均匀，或该碳在非导电性表面上形成一种更加均匀、更大粘附性、更大活性或较小电阻的涂层。这些在分散体和/或碳涂层中的改变(由碳本身改性所造成)显示出其本身改善了所镀金属在非导电性表面上的覆盖率，改善了所镀金属对非导电性表面的粘附性，增进了镀覆的增加速率，减少了涂覆有碳的非导电性表面的电阻，或缩短了用所镀金属完全覆盖非导电性表面所需的镀覆时间。然而，在本领域中，对于沉积在非导电性基板上的碳的导电性仍有进一步改善的需求。
技术实现思路
专利技术人现已发现一种用于在非导电性表面上电镀导电性金属表面的改进的组合物和方法。该组合物和方法利用一种包含常规炭黑(即不符合至少一种下列高导电性炭黑标准的炭黑)和高导电性炭黑(即(i)表面积至少为约150m2/g、或(ii)以DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值计，吸油数至少为约150cm3/100g、或(iii)挥发物少于5％的炭黑)的混合物。该混合物优化了该组合物的分散性质和该方法的电镀性质。因此提出如下的方法一种用于将导电性金属层电镀至非导电性材料表面上的方法，该方法包含下列步骤a.使该非导电性表面与一种液态炭黑分散体接触，该分散体包含(i)炭黑颗粒；(ii)选自由下列物质构成的组中的炭黑颗粒(i)表面积为至少150m2/g的炭黑颗粒；(ii)以DBP(邻苯二甲酸二丁酯)吸收值计，吸油数为至少约150cm3/100g的炭黑颗粒；和(iii)挥发物百分含量少于5％的炭黑颗粒，(iii)一种或多种分散剂；(iv)碱金属氢氧化物；和(v)水；b.从常规炭黑颗粒和高导电性炭黑颗粒中将实质上全部的水分离出来，从而使常规炭黑颗粒和高导电性炭黑颗粒沉积在非导电性表面上，成为实质上连续的层；然后c.将导电性金属层电镀在已沉积的碳层和该非导电性表面上。具体实施例方式专利技术人业已惊讶地发现在碳悬浮液或分散体中，用高导电性炭黑取代一部分常规炭黑，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将导电性金属层电镀至非导电性材料表面上的方法，该方法包含下列步骤：ａ．使所述非导电性表面与一种液态炭黑分散体接触，该分散体包含：（ｉ）炭黑颗粒；（ｉｉ）以ＤＢＰ吸收数计，吸油数至少为约１５０ｃｍ↑［３］／１０ ０ｇ的炭黑颗粒；（ｉｉｉ）一种或多种分散剂；（ｉｖ）碱金属氢氧化物；和（ｖ）水；ｂ．从常规炭黑颗粒和高导电性炭黑颗粒中将实质上所有的水分离出来，从而使常规炭黑颗粒和高导电性炭黑颗粒沉积在非导电性表面上，成为实 质上连续的层；然后ｃ．将导电性金属层电镀在已沉积的碳层和所述非导电性表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铉政，
申请(专利权)人：麦克德米德有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]