Способ подготовки полированной неметаллической поверхности к химической металлизации

 

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОЛИРОВАННОЙ НЕМЕТАПЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ К ХИМИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ, включающий очистку, сенсибилизацию путем обработки в растворе двуххлористого олова и активацию путем обработки при комнатной температуре в растворе на основе хлористого палладия с последующей термообработкой,- отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности .получения блестящих покрытий без снижения адгезии , для сенсибилизации используют раствор, содержащий 0,2-0,5 г/л двухлористого олова, и проводят ее в две стадии с промежуточной обработкой в кипящем 33%.-ном растворе перекиси водорода в течение 5-7 мин, активацию осуществляют в растворе на основе хлористого палладия , содержащем , г/л: Хлористьй палладий 0,03-0,04 П1ПОФОСФИТ натрия 0,01-0,02 д Полиэ тилен гликоль 10-15 ® при рН 5,0-6,0, а термообработку // проводят на воздухе при 150-450 С t в течение 30-40 мин.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

I (19) (11) 1ш С 23 С 18/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3627539/22-02 (22) 29.07.83 (46) 15.03.85; Бюл. У 10, (72) С.Я.Кипарисов (53) 621.793.3- 669.24(088.8) (56) 1. Шалкаускас М. и Вашклиис А.

Химическая металлизация пластмасс.

Л., "Химия", 1972, с. 54-64.

2. Авторское свидетельство СССР

В 513118, кл. С 23 С 3/02, 1969. (54) (57) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОЛИРОВАННОЙ НЕМ":ТАПЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

К ХИМИЧЕСКОЙ МЕТАЛПИЗАЦИИ; включающий очистку, сенсибилизацию путем обработки в растворе двуххлористого олова и активацию путем обработки при комнатной температуре в растворе на основе хлористого палладия с последующей термообработкой; о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения блестящих покрытий без снижения адгезии, для сенсибилизации используют раствор, содержащий 0,2-0,5 г/л двухлористого олова, и проводят ее в две стадии с промежуточной обработкой в кипящем ЗЗЖ.-ном растворе перекиси водорода в течение 5-7 мин, активацию осуществляют в растворе на основе хлористого палладия, содержащем, г/л:

Хлористый палладий 0,03-0,04

Гипофосфит натрия 0,01-0,02

Полиэтиленгликоль 10-15 Е при рН 5, 0-6, О, а термообработку проводят на воздухе при 150-450 С в течение 30-40 мин. С:

f 1145

Изобретение относится к химичес= кой металлургии непроводящих материалов, в частности материалов с полированной поверхностью, и может быть использовано в приборостроении, в вы- 5 числительной технике.и особенно в микроэлектронике при изготовлении резисторов, шаблонов, кварцевых резонаторов, пленочных магнитов и т.д. 10

Традиционный способ подготовки поверхности непроводящих материалов включает следующие стадии: очистку, сенсибилизацию, которую проводят путем обработки в растворе двухлорис-15 того олова, активацию в растворе на основе хлористого палладия с последующей сушкой (1j., Однако при металлизации полированных поверхностей таких материа — 2п лов, как стекло, полиимид данный способ не обеспечивает необходимую адгезию. Слабая адгезия может быть вызвана, в свою очередь, слабой химической связью продуктов гидро- 25 лиза соли олова со стеклом, обусловленной незавершенностью реакции гидролиза хлористого олова, а также тем, что могут возникнуть большие упругие напряжения на границе разде- ЗО ла подслой палладия — металлическая пленка из-эа нарушения структурного соответствия (пленку палладия, как правило, получают кристаллической текстурованной, а покрытие осаждают

35 на подслой палладия чаще в аморфном состоянии или с другим типом и параметрами кристаллической решетки).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ предварительной подготовки полированной неметаллической поверхности, например полированного стекла, к химичес— кой металлизации включающий очистку обработку в растворе азотной кислоты. сенсибилизацию путем обработки при комнатной температуре в растворе двухлористогс олова с добавкой этилового спирта, активацию путем обработки при комнатной температуре в растворе на основе хлористого палладия с.добавкой хлористого натрия с последующей термообработкой при

100-120 С в течение 10 мин (2j .

Согласно этому способу прочность сцепления покрытия из сплава никель — фосфор с основой достигается за счет

050 2 предварительной обработки стекла раствором азотной кислоты, так как известно, что при воздействии на обычное стекло сильными кислотами, в частности HN05, происходит вымывание некоторых oc,íîâíüãõ окислов (В О, NaZO свободного БхО ), в результате чего поверхность стекла становится микропористой, микрошероховатой, что неизбежно отражается на адгезии и качестве покрытия: адгезия значительно повьппается, а качество, в частности блеск, заметно ухудшается.. Т.е. по этому способу для повьппения адгезии в ущерб качеству покрытия искусственно огрубляют поверхность, делают ее шероховатой.

Цель изобретения — обеспечение возможности получения блестящих покрытий без снижения их адгезии.

Поставленйая цель достигается тем, что согласно способу подготовки полированной неметаллической поверхности к химической металлизации, включающему очистку, сенсибилизацию путем обработки в растворе двухлористого олова и активацию путем обработки при комнатной температуре в растворе на основе хлористого палладия с последующей термообработкой, для сенсибилизации используют раствор, содержащий 0,2-0 5 г/л двухлористого олова, и проводят ее в две стадии с промежуточной обработкой в кипящем ЗЗŠ— ном растворе перекиси водорода в течение 5-7 мин, активацию осуществляют в растворе на основе хлористого палладия, содержащем, г/л:

Хлористйй палладчй 0,03-0,04

Гипофосфит натрия 0,01-0,02

Полиэтиленгликоль 10-15 при рН 5,0-б,0, а термообработку проо водят на воздухе при 150-450 С в течение 30-40 мин.

При приготовлении раствора активирования сначала отдельно в небольшом объеме воды растворяют гипофосфит натрия, затем перед употреблением приготовленный раствор хлористого г:алладия и полиэтиленгликоля сливают и смешивают с раствором гипофосфита натрия. Полиэтиленгликоль служит стабилизатором растьора.

Промежуточную обработку в перекиси водорода проводят для того, чтобы усилить химическую связь ионов олова, в конечном счете — адгеэию металло3 11450 покрытия с поверхностью стекла, но при этом они теряют восстановительную форму по отношению к ионам палладия, что вызывает необходимость в операции повторной сенсибилизации, которая содействует также более равномерному распредеЛению палладия на поверхности стекла.

Необходимость активирования в растворе, содержащем, кроме хлорис- 10 того палладия гипофосфит натрия, с последующей термообработкой вызвана следующим обстоятельством. Как показывают химический анализ и электронно-микроскопические и.-.следования, активный подслой образуется при этом аморфным ",а счет попадания в палладий восстановленного из гипофосфита фосфора. Таким образом, наличие гипофосфита натрия в растворе активирования создает благоприятные условия для регулирования в известных пределах строением подслоя сообразно строению металлической пленки: если получают аморфное металлопокрытие, то присутствие гипофосфита натрия в указанном количестве необходимо, при этом термообработку полученного металлопокрытия для дополнительного увеличения адгезии проводят при поо ниженных температурах (150- 200 С); если осаждают кристаллическую пленку, например кобальт — фосфор, то активирование желательно проводить без гипофосфита, а термообработку при этом проводить при температуре 35035

450 С.

Присутствие гипофосфита натрия в растворе активирования позволяет также полнее использовать хлористый

40 палладий, интенсифицировать процесс активирования, так как он является сильным восстановителем по отношению к ионам палладия.

Пример. Образец (покровное

45 стекло) очищают в горячем растворе порошка "Новость 1 и после промывки водой опускают в холодный раствор двухлористого олова 0,2 г/л. спустя

50 4

30 с извлекают, равномерно промывают водой и быстро опускают в кипящий ЗЗЖ-ный раствор перекиси водорода, после обработки в перекиси (5 мин) тщательно промывают водой и вновь подвергают повторной аналогичной сенсибилизации с последующим активированием (только после промывки) в растворе, содержащем, г/л: хлористый палладий 0,04; гипофосфит натрия 0,02; полиэтиленгликоль 10, при комнатной температуре и рН 5,0 до появления; едва заметного на белом фоне сплошного темного фона.

После промывки и сушки проводят теро мообработку на воздухе при 200 С в течение 30 мин.

На обработанный образец осаждают аморфный сплав, например кобальт— фосфор, из состава, содержащего, г/л: сернокислый кобальт 30; гипофосфит натрия 50; лимоннокислый натрий 80; уксуснокислый натрий 100; аммоний сернокислый 40, при 82 С и рН 7,8 (2 мл/л аммиака). Процесс ведут непрерывно в течение 5 ч. При этом толщина покрытия достигает примерно

20 мкм. Визуальный контроль показывает, что стадия зарождения и последующего роста пленки протекает равномерно, носит сплошной характер.

Проведены эксперименты для сравнительной количественной оценки адгезии покрытий, полученных по предлагаемому и известному (прототипу) способам, в соответствии с примерами, приведенными в таблице. Для испытаний образцов на адгезию используют простой, но достаточно точный метод, основанный на фиксации усиления в момент отрыва покрытия от основы. Образцами служит никель-фосфорные покрытия, полученные из раствора (2), на.покровное стекло размером 10х . х10 мм, толщиной 3,0 мкм. Осадки никель - фосфор, полученные из этого раствора, аморфны. Величину адгезии каждого образца определяют по двум испытаниям.

1145050

М

v м Ъ

cd л

Oj Ж

Ff cjj cj

cd

М 1

E» I

Л

cd Ю I р, о о о о и v л 3!

1 . + I +

I

Э

О о !!!

f и (б

С4

1 Ж

1 6

<6

Ы 1

Э !

1

I о

Й сл о

I Х х а о

Э

t

1

l о и

Д с4 ! и о

I

1 Х

1 с6

О

Р

I Ф3

I

1 ! Ъ о и о

И о

1:о Т и I оо

Щ с о

1 1(ф сч жоо о — о, oem

1

1

1 и о

oj

1ч

1 Э

1 О

I 1 о

1 Ж

I Š— е1

u cv

I Ф ! ccj ü

1 Ж и с4

° 4

С3

И (Л о

Ф4 л о <ч e n о сч л к л л Ю сч <ч — сч О О л л л о л сч с о о л ° а л л Ю со e e c о о л л.1

I

l

1

I + 1

I

+ + 1 + 1 + I

1 + 1 + 1 +

+ + + 1 +

I

I

I 1 1 + + (l 1

I 1 + 1 I I 1 1

+ + + + + + + 1

1 + 1 I + I 1

1145050

Составитель P.Óõëèíîâà

Редактор М.Петрова Техред А.Бабинец Корректор О.Билак

Заказ 1123/2 1 Тираж 900 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

Из таблицы следует, что адгезия покрытия, полученного при использовании предлагаемого способа подготовки поверхности составляет

2,2 кг/мм ; при использовании способа-прототипа без дополнительной обработки в HNO — 1,5 кг/мм (пример 1), Изменения на етадии активирования в способе-прототипе,практически не влияют на величину адгезии (пример 5). Покрытие, полученное в аналогичных условиях, только минуя обработку стекла в азотной кислоте, при указанной толщине начинает отслаиваться (пример 6 и 7).

Покрытия, полученные предлагаемым способом, блестящие, а покрытия, полученные по прототипу — матовые.

Таким образом, предлагаемый способ подготовки полированных поверхностей непроводящих материалов, например стекла, надежно гарантирует получение качественных (блестящих) металлических покрытий, в частности из сплава кобальт — фосфор, в достаточно широком интервале толщин (от субмикронных до десятков микрон).

10 Кроме того, способ дает возможноСть полнее и рациональнее использовать дорогой хлористый палладий.

Этот способ может быть успешно использован при металлизации не

15 только диэлектриков, но и полупроводниковых материалов в виде пластин, имеющих полированную поверхность, например кремния, арсенида галлия и других.