稳定的银催化剂及方法技术

零价银组合物中包括4-二甲基氨基吡啶作为作为稳定剂。零价银和4-二甲基氨基吡啶构成了溶液中稳定的纳米颗粒。零价银组合物可以用作非导电性基板金属化时的催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术针对的是稳定的银催化剂以及在非导电基材上化学镀覆金属的方法。更具体地，本专利技术针对的是稳定的银催化剂，以及在非导电性基材上化学镀覆金属的方法，其中，银催化剂用4-二甲基氨基吡啶进行稳定。
技术介绍
在多层印刷布线板(PWB)的制造过程中，对多个图案化的导电铜层的同化需要通过电介质材料进行分离。为了在铜层之间建立互连的通路，在导电材料中钻出通孔，镀上铜以覆盖电介质材料，并连接铜的中间层。在整个钻出的孔中镀铜的现有方法需要使通孔导电从而使其在后续能够电解镀覆铜。在通孔中生成导电铜层的最常用的方法是化学镀覆铜，其采用甲醛作为电子源使铜离子在通孔内还原位铜金属。为了使将还原的铜向通孔壁引导，采用数个处理步骤以确保在通孔上覆盖催化剂材料。现有的用于将钻孔过的多层板在处理中进行浸泡的催化剂液浴，包含钯作为活性成分。多年来，钯的成本急剧增加。因此采用廉价的替代品取代含钯的催化剂溶液就成了化学镀覆工业一段时间以来的目标。虽然许多无钯催化剂溶液也能够触发化学铜镀覆，但要重现现有的常用商业钯系统的表现性能仍然被证明具有挑战性。影响替代的催化剂溶液的吸引力的最关键因素为:稳定性-催化剂液浴必须在加工温度下暴露于空气中历经数月的过程里保持它们的活性。活性-在暴露于催化剂浴之后，去除了化学镀浴的通孔必须具有完整和均匀的铜的覆盖程度和足够的导电性从而能够进行电解镀覆。如果替代的催化剂溶液需要循环次数显著增力口，那么原材料的成本利益会被合格量的急剧减小所抵消。因此，替代的催化剂溶液必须在现有加工流程的限制下提供足够的活性。连接质量-在经过加工、电解铜镀覆后的多层板必须在板中的含多通道铜的路径中拥有足够的导电性能。虽然还有很多因素，例如低质量的钻孔或者通孔准备不充分，都有可能造成在铜层和导电通孔的连接面上产生缺陷，但采用一特定催化剂其所固有的缺陷是不可接受的。银的使用解决了面临现有基于钯的系统时的原材料的价格及波动问题。尽管基于银的催化剂溶液先前已有报道，但是由于总不满足上述的任一因素而不能在商业上获得成功。最典型的情况下，银催化剂溶液在进行化学铜镀覆的通孔中不能提供足够的活性。其可能是通孔中催化剂的吸收量或者催化剂产生的化学镀覆的触发比率的作用；但在上述任一情况其结果都是在后续的电解镀覆的通孔中没有产生足够的铜的覆盖。对于一种具体的银催化剂溶液其活性可能受到很多因素的影响，即银颗粒尺寸，稳定剂的选择，以及存在的各个组分例如PH缓冲液和其他添加剂。奥滨(Okuhama)等人的专利公报US2004/0043153披露了一种还原银离子所得的银胶体溶液，其采用一种具有能将银离子还原成金属银的电势的金属离子。该溶液还包括选自于羟基羧酸根离子，缩聚磷酸盐离子和胺的羧酸根离子中的一个或更多离子。银胶体也可以包括一个或多个选自原子序数26至30的金属的离子。该专利公报披露了该银胶体可以用作化学镀覆的催化剂。尽管存在银胶体用作化学镀覆中的催化剂，但仍需要一种改进的银催化剂以将金属化学镀覆在非导电基材上。
技术实现思路
在其中一个方面，一种组合物包含零价银，4-二甲基氨基吡啶，和具有将银离子还原成零价银的电势的一种或多种金属离子。在另一个方面，一种方法包括:(a)提供具有多个通孔的基材；(b)将包括零价银、4-二甲基氨基吡啶、和具有将银离子还原成零价银的电势的一种或多种金属离子的组合物涂覆在通孔的表面上；然后(C)在通孔的表面化学沉积金属。含有4-二甲基氨基吡啶的零价银组合物为胶体溶液，其中零价银组合物形成纳米级的颗粒。其在室温以及加工温度下暴露在空气中时是稳定的。该零价银组合物使镀覆金属的通孔基本上具有均匀的金属沉积，并且该通孔具有足够的导电性能够对通孔进行电解镀覆。该零价银组合物还使在印刷布线板上形成的含多通道金属的路径中的各处均具有足够的导电性。具体实施例方式在整个说明书中，以下的缩写具有以下的含义，除非在文中明确了有另外的含义:°C =摄氏度；g =克；mg =毫克；L =升；ml =毫升；ppm =百万分之一 ；μ m = micron=微米；nm =纳米；mm =毫米；M =摩尔；mmol =毫摩尔；DI =去离子的；Tg =玻璃化转变温度；R.T.=室温；RPM =每分钟转数；ASD =安培/平方分米:ASTM =美标测试方法；PWB=印刷布线板或印制电路板。除非另有说明，所有的量是重量百分比(“重量％”)。所有数值范围都以任何顺序组合和包括，除非明确了该数值范围被限制成其和为100%。 术语“通孔”包含了盲孔。同样在整个说明书中，术语“镀覆”是指化学金属镀覆，除非在文中明确了另有含义。在整个本说明书中，“沉积”和“镀覆”可以互换使用。“卤化物”包括氟化物，氯化物，溴化物，和碘化物。冠词“一”和“一个”包括了单数和复数的含义。组合物为含水的，包含零价金属银，作为稳定剂化合物的4-二甲基氨基吡啶，一种或多种具有将银离子还原到零价的金属银的电势的金属离子。零价的金属银和4-二甲基氨基吡啶稳定化合物形成了稳定的纳米颗粒的胶体溶液。在本组合物中所用的水可以是任何类型，如自来水或去离子水。零价金属银根据组合物的重量，以25-1000ppm的量存在于组合物中。优选的是，零价银存在于组合物中的量为50-500ppm，更优选的是从100-250ppm。4- 二甲基氨基吡啶稳定化合物通常可以通过市售获得，例如从西格玛-阿尔德里奇(Sigma-Aldrich)公司(圣路易斯,密苏里州)，或者可以通过本领域中已知的方法来制备。4-二甲基氨基吡啶以0.15g/L-15g/L的量包括在零价银组合物中，优选lg/L-10g/L。一种或多种具有将银离子还原到零价的金属银的电势的金属离子包括但不仅限于锡离子，铁离子和钛离子。优选用二价锡离子，二价铁离子或二价的钛离子将银离子还原成金属银。更优选采用二价锡或二价铁。最优选采用二价锡。任选的，本组合物还可以包括一种或多种化学镀覆催化剂组分中常见的添加剂，例如表面活性剂，缓冲剂，pH调节剂，助溶剂如有机溶剂。可以采用多种添加剂的组合，例如一PH值调节剂和一缓冲剂。可以使用任何合适的表面活性剂，包括阴离子型，非离子型，阳离子型和两性表面活性剂。根据组合物的重量，该表面活性剂存在的量可以是0-25ppm。表面活性剂存在的量在此优选为0.5-25ppm,更优选l-10ppm。可用的缓冲剂包括但不仅限于羧酸如柠檬酸，酒石酸，琥珀酸，苹果酸，丙二酸，马来酸，乳酸，乙酸和它们的盐；胺及其盐；氨基酸及它们的盐；以及无机酸如硼酸，和它们的盐，和无机碱，如碳酸氢钠。可以用来调节pH值的化合物包括但不限于碱金属氢氧化物，如氢氧化钠和氢氧化钾，和酸，如矿物酸。在使用时，使用可选的缓冲剂和PH值调节剂的用量将pH值充分调节至所需的范围内。通常情况下，本组合物具有3-11的pH值，优选组合物具有7-11的pH值，更优选其具有7-10的pH值。该组合物为纳米颗粒的稳定水溶液，用于催化电子元件制造中的金属化学沉积。所谓“稳定”是指在室温下贮存时，3个月后没有可肉眼观察到的沉淀物形成。在室温贮存下，本组合物优选在6个月后、更优选I年后没有沉积物可见。术语“稳定的”也是指该纳米颗粒水溶液在加工温度下保持其催化的活性。通常的加工温度为20°C以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，它包含零价银，4?二甲基氨基吡啶和具有将银离子还原为零价银的电势的一种或多种金属离子。

【技术特征摘要】
2011.12.12 US 61/569,4621.一种组合物，它包含零价银，4-二甲基氨基吡啶和具有将银离子还原为零价银的电势的一种或多种金属离子。2.根据权利要求1的组合物，其中具有将银离子还原为零价银的电势的一种或多种金属离子选自于锡离子，铁离子和钛离子。3.根据权利要求1的组合物，其中的pH值为3-11。4.根据权利要求1的组合物，其中零价银的量为25ppm-1000ppm。5.根据权利要求1的组合物，其中4-二甲基氨基吡啶的量是0.lg/L-20...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·F·希尔斯考恩，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：