聚合物基质的无电金属喷镀的方法技术

一种活化和金属喷镀芳族聚合物薄膜的方法，包括如下步骤：用碱溶液处理该薄膜的第一表面；对该薄膜的所述第一表面施用包含聚合物稳定催化剂颗粒的接种水溶液；和将该薄膜浸入包含所需金属的离子的无电电镀槽中，以便在所述薄膜的第一表面上沉积所述金属的层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于活化和金属喷镀聚合物基质，特别是芳族聚合物基质的改进方法。
技术介绍
由芳族聚合物制成的或含有芳族聚合物的基质经常用在某些电子部件的构造中，如微电子组装。已发现大量的聚合物满足用作这些基质。已发现聚酰亚胺在这方面特别适合，部分是因为其极佳的热稳定性和耐溶剂性。如聚酰亚胺的芳族聚合物广泛地用在电子组装应用中，如柔性(Flex)电路(flexible circuits)、软硬结合电路(rigid-flex circuits)、印刷电路板(PCB’s)、多层软电路(multi-layer flexible circuits)、还有硅片上钝化层。但是，这些芳族聚合物自身往往对镀在其上的金属(如铜、镍和金)具有差的粘附性。因此，必需开发某种用于改善上述金属和这些基质之间的粘附性的技术。为了试图克服该粘附性差的问题已采用了许多方法。例如，粘合剂经常被使用以在这些聚合物薄膜上粘合金属层，并因而制成金属包层的膜。平版印刷术通常被用于在金属层上形成图案。但是，因为金属层的蚀刻导致在电路电线的钻蚀(由于在掩模下蚀刻)，并且由于金属层需要具有用于分离处理的机械强度的事实而需要使金属层相对较厚(至少15微米)，因此使用这些金属包层薄膜很难获得细线电路。此外，使用的粘合剂使微通孔的激光打孔变难。而且，这也浪费金属。另一个试图改善粘合剂的方法是通过在表面粗糙的金属箔(例如铜箔)上涂覆液体聚酰亚胺(或其前体聚酰胺酸)，然后硬化。但是，由于金属箔的厚度，很难再次获得细线电路。另一种已知的试图改善粘性的方法是在聚合物表面上溅射铬薄层。然后，在铬薄层上溅射铜薄层。然后，该铜层使用电镀被加厚。虽然，该方法能够生产细线电路(通过在电镀步骤前使用光致抗蚀剂)，但是溅射步骤昂贵的并且耗费时间。并且，在所有的上述方法中，难以对穿过镀金属的聚合物薄膜的微通孔的进行打孔。而且，在打孔后，该微通孔需要被分别地电镀。另一制造金属镀层聚合物薄膜的技术是无电电镀。但是，聚合物表面需要用催化剂活化(接种)以引发无电电镀。例如，已发现钯(Pd)是引发无电电镀的最有效的催化剂。本专利技术是关于一种活化用于无电电镀的聚合物基质的改进方法，以便获得在基质和随后施加的金属涂层之间良好的粘附性。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个实施方式，提供了一种活化和金属喷镀芳族聚合物薄膜的方法，包括如下步骤·用碱溶液处理该薄膜的第一表面；·对所述第一表面施用包含聚合物稳定催化剂颗粒的接种水溶液；和 ·将该薄膜浸入包含所需金属的离子的无电电镀槽中，以便在所述薄膜的第一表面上沉积所述金属的层。优选碱溶液为氢氧化钠(NaOH)溶液，或更优选氢氧化钾(KOH)溶液。相对较宽浓度的范围适于该溶液(例如0.2～2M)。该碱溶液可通过将该薄膜浸没在碱溶液槽中而被施用。可选择地，碱溶液可通过在该薄膜的第一表面上喷涂溶液层而被使用。应该维持该膜的将被活化的表面(或多个表面)与碱溶液接触一段时间，接触的时间长短这取决于碱溶液的摩尔浓度和温度(例如在室温下对于1M KOH溶液保持1～15分钟)。在浸没(或喷涂)后，碱溶液被洗掉，优选使用去离子水。碱溶液的施用典型地是在20～60℃摄氏度被下进行。在有些情况下，在用碱溶液(例如KOH)处理聚合物薄膜后，该聚合物薄膜随后用酸溶液处理用于在表面上形成质子化的羧酸盐离子。通过将用KOH处理的聚合物薄膜在酸的水溶液中沉浸一段时间(例如2～20分钟)而实现酸处理。过些时候，用去离子水洗涤并通常使用流动的空气进行干燥。优选接种水溶液含有聚合物稳定钯颗粒(polymer-stabilisedpalladium particles)。该稳定作用可通过溶于水的聚合物例如聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或聚乙烯醇(PVA)、但特别优选PVP而起作用。上述钯颗粒典型地具有1～50nm的直径，或更优选直径为2～10nm。接种水溶液一般通过将该薄膜浸入接种溶液水槽中而被施用。该沉浸过程一般进行2～60秒钟。在这之后，该薄膜被从接种溶液槽中取出，并且优选通过用去离子水洗涤除去过剩的接种溶液。所需金属一般选自包括镍、铜和金的组。因此，无电电镀槽会含有特别期望的金属的离子。在所需金属层沉积到薄膜上之后，该膜优选用用去离子水洗涤，然后干燥。在金属层沉积之后，或在随后的冲洗和干燥之后，该薄膜可被加热以进一步改善该薄膜和金属层之间的粘附性。上述方法可使用于该薄膜的第一表面，该薄膜的第二表面，或两个表面。特别优选芳族聚合物薄膜由聚酰亚胺制成(例如KaptonTM薄膜)。已发现在使用碱溶液之前，形成穿过(或基本穿过)该薄膜的微通孔是特别优选的。这些微通孔可使用已知的激光打孔方法、机械打孔方法或通过化学侵蚀方法贯穿薄膜或在薄膜内打孔而形成这些微通孔。然后，该薄膜可用碱溶液和接种溶液处理(如上所述)。在这些处理期间，微通孔的侧壁与薄膜表面同时被活化。在接种步骤期间，聚合物稳定催化剂颗粒被吸附到该薄膜的表面上以及微通孔的侧壁上。同样地，在喷镀金属步骤期间，所需金属被涂覆到该薄膜的表面及微通孔的侧壁上。因此，该方法消除了现有方法中的微通孔常常在形成电路图案之后被钻孔、并且需要独立于电路的其它部分之外进行电镀的步骤。在该薄膜的化学处理之前在该聚合物薄膜中形成微通孔是特别有利的。例如，当聚合物薄膜的两个表面随后都被所需金属涂覆时，微通孔也将被所需金属涂覆，因而连接聚合物薄膜的相对表面上的金属电镀层。关于本专利技术的一个优选方面，在用碱溶液处理该薄膜之前，该薄膜可用光致抗蚀剂涂覆。然后，所需电路可通过在光致抗蚀剂上使用掩模而被确定。然后，光致抗蚀剂可被显影以便暴露对应于期望的电路图案的该薄膜的表面部分。然后，该暴露的膜表面如上所述可被处理和喷涂金属，因而使进行能够薄膜上形成所需电路图案的选择性金属喷镀。因此，在光致抗蚀剂和随后掩模的辅助下，可通过选择金属电镀在聚合物薄膜上形成所需电路。附图说明将对本专利技术的优选实施方式根据附图进行描述。图1为根据本专利技术优选实施方案的一种活化和金属喷镀芳族聚合物薄膜的两个对面的方法的示意图。图2为表示根据本专利技术的方法在其上形成了一系列镍垫的聚酰亚胺薄膜的照片的放大部分。图3为图2中所示的被涂覆的聚酰亚胺薄膜进一步部分放大照片。具体实施例方式图1示意地表示根据本专利技术优选实施方案制造的双面柔性电路的形成。如所示，清洁的KaptonTM薄膜具有穿过其而被形成的微通孔2。然后薄膜1的两个相对的表面3a，3b使用强碱溶液(例如KOH)进行化学处理，随后用聚合物稳定钯颗粒的胶态悬浮体来活化。膜1的侧壁(或几个侧壁)4同时被化学处理和活化。然后，将该活化的薄膜放置于使在该薄膜的表面3a，3b上和微通孔2的侧壁4上形成金属铜层5的无电金属电镀槽(例如无电铜槽)中。然后，电处理镀层以便施加电路图案。为了实现此目的，使用具有所需图案的光致抗蚀剂6。可选择地，无图案的光致抗蚀剂材料带可被使用于表面，然后显影该带(例如通过使用掩模和蚀刻步骤以便产生光致抗蚀剂所需的图案)。然后，对电镀膜进行电解电镀以便在铜层5上形成金属电路7。然后，光致抗蚀剂6例如通过已知的蚀刻方法可被除去。然后，可对层状薄膜进行进一步的蚀刻以便除去金属电路7之间的无电电镀铜层。根据上述专利技术，聚合物膜可通过使用微型分散机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活化和金属喷镀芳族聚合物薄膜的方法，包括如下步骤：.用碱溶液处理该薄膜第一表面；.对该薄膜的所述第一表面施用包含聚合物稳定催化剂颗粒的接种水溶液；和.将该薄膜浸入包含所需金属的离子的无电电镀槽中，以便在所述薄膜第一表面上沉积所述金属的层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桑尼尔麦德修卡班盖尔，彼得麦尔康莫伦，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]