Способ беспалладиевой активации поверхности пластмасс
Владельцы патента RU 2588918:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (RU)
Изобретение относится к технологии активирования поверхности диэлектриков перед химической металлизацией и может быть использовано в радиотехнической промышленности, в приборостроении и при изготовлении печатных плат. Способ включает нанесение на поверхность пластмасс активатора при температуре 30-40°C из активирующего раствора следующего состава, г/л: хлорид одновалентной меди 60-100, соляная кислота 230-250, диметилформамид 615-660, смола-анионит АСД-4-5п 0,4-1, аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 30-40, двухступенчатую сушку активированной пластмассы при температуре 40°C в течение 5 мин и затем при температуре 90°C в течение 5 мин для получения поликристаллической пленки на поверхности пластмассы. Причем активированную пластмассу обрабатывают в течение 2-3 мин в растворе акселерации при следующем содержании компонентов, г/л: гидроксид натрия 300, формалин 15, а после термически обрабатывают при температуре 90°C. Изобретение обеспечивает активировать поверхность пластмасс перед химической металлизацией и позволяет исключить из технологического процесса экологически опасных компонентов и снизить количество стадий в процессе. 1 табл., 4 пр.
Изобретение относится к технологии активирования поверхности диэлектриков перед химической металлизацией и может быть использовано в радиотехнической промышленности, в приборостроении и при изготовлении печатных плат.
Известны способы для предварительной подготовки поверхности диэлектриков перед химической металлизацией, в которых исключается использование дефицитного и дорогостоящего палладия.
В качестве аналога можно предложить способ беспалладиевой электрохимической металлизации отверстий печатных плат, включающий обработку поверхности фольгированного диэлектрического основания с отверстиями в водном растворе кислоты, промывку в воде, активирование в аммиачном растворе гипофосфита меди, термообработку, промывку и электрохимическое меднение, перед операцией активирования вводят дополнительную операцию предварительного смачивания поверхности фольгированного диэлектрика в водном растворе гипофосфита кальция, сульфата аммония и серной кислоты при следующем соотношении компонентов, г/л: гипофосфит кальция - 170-290, сульфат аммония - 130-225, серная кислота - 3-10 (заявка на изобретение №95120834).
Недостатками данного способа являются многостадийность процесса, неоднородность распределения частиц активатора, низкая активирующая способность исходного раствора.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ для предварительной обработки поверхности пластмасс перед химическим меднением, включающий следующие этапы.
1. Нанесение активатора на пластмассу, обработка в активирующем растворе, содержащем в своем составе г/л: галогенид меди - 20-80, соляную кислоту (36%) - 50-300, фторсульфоновую кислоту - 20-100 или смесь плавиковой (71%-ной) и серной (96%-ной) кислот и органический растворитель (ацетон) до 1 л.
2. Промывка пластмассы в воде.
3. Обработка пластмассы в течение 1 мин в водном растворе состава, г/л: борогидрид натрия - 1, гидроксид натрия - 50, тиосульфат натрия - 0,001.
4. Затем обработка пластмассы в течение 3 мин в растворе акселерации состава, г/л: формалин 150 мл/л, гидроксид натрия - 300, Hg(OCOCH3)2 - 0,01.
После перечисленных операций пластмассу с нанесенным на ее поверхность слоем активатора помещают в раствор химического меднения состава, г/л:
CuSO4·5H2O - 14
NiSO4·6H2O - 4
NaOH - 28
KNaC4H4O6 - 40
Формалин (40%-ный) - 52 мг/л
(Авторское свидетельство №1130619)
Недостатками данного способа являются: использование в технологическом процессе экологически опасных компонентов, в частности ртутьсодержащих соединений, а также многостадийность.
Задачей настоящего изобретения является исключение из технологического процесса экологически опасных компонентов, в частности ртутьсодержащих соединений, а также снижение количества стадий в технологическом процессе и материальных затрат.
Это достигается предлагаемым способом беспалладиевой активации поверхности пластмассы, включающим нанесение активатора из активирующего раствора, на поверхность пластмассы, обработку поверхности пластмассы в растворе акселерации. Дополнительно проводят сушку активированной пластмассы при температуре 40°C в течение 5 мин и при температуре 90°C в течение 5 мин для получения поликристаллической пленки. Нанесение активатора осуществляют из активирующего раствора при температуре 30-40°C, следующего состава, г/л:
| Хлорид одновалентной меди | 60-100 |
| Соляная кислота | 230-250 |
| Диметилформамид | 615-660 |
| Смола-анионит АСД-4-5п | 0,4-1 |
| Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 | 30-40 |
Затем проводят обработку поверхности пластмассы в течение 2-3 мин в растворе акселерации следующего состава, г/л:
| Гидроксид натрия | 300 |
| Формалин | 15 |
И осуществляют окончательную термообработку активированной пластмассы при температуре 90°C. Что в конечном результате, по сравнению с прототипом, приводит к снижению стадий технологического процесса.
После проведенной по предлагаемому способу подготовки поверхности диэлектрик помещают в раствор химического меднения.
Выбор в качестве координирующего растворителя диметилформамида обусловлен тем, что он обладает подтравливающим эффектом и тем самым создает необходимую для хорошей адгезии медного покрытия. Введение в состав смолы-анионита АСД-4-5п и поверхностно-активного вещества аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 улучшают адгезию, равномерность распределения на поверхности пластмассы слоя активатора. Раствор для предварительной обработки поверхности пластмассы готовят путем добавления соляной кислоты к хлориду одновалентной меди, затем в полученную смесь вводят последовательно демитилформамид, смолы-анионита АСД-4-5п и поверхностно-активного вещества аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 при перемешивании. Состав рекомендуется использовать при 30-40°C, что обеспечивает наибольшую скорость процесса активирования. Для исключения набухания пластмассы время обработки в растворе для нанесения активатора не должно составлять более 10 мин. Наибольшее влияние на скорость процесса металлизации пластмассы и равномерность слоя металла, полученного при химическом меднении, оказывает величина концентрации хлорида меди и температура обработки в растворе активации. При уменьшении концентрации одновалентного хлорида меди меньше 3 г и температуры процесса активации до 18-20°C приводит к неудовлетворительной микрошероховатости, плохой адгезии (15 МПа) и ухудшению однородности распределения активатора на поверхности диэлектрика (70,5%), к низкой скорости процесса химического меднения. Увеличение концентрации хлорида меди больше 5 г и температуры выше 40°C приводит к относительному ухудшению этих показателей (однородность распределения активатора 90%, скорость химического меднения, адгезия 18 МПа). Повышение температуры процесса активации выше 50°C нежелательно по причине присутствия в растворе для нанесения активатора органического растворителя (диметилформамида).
В таблице 1 представлены технические характеристики медного покрытия, полученного после различных способов активации поверхности АБС-пластмассы.
Сущность способа
Пример 1. Подложку из пластмассы, например АБС-пластмассы, подвергают травлению, обезжириванию, тщательной промывке. Затем обработка АБС-пластмассы включает следующие этапы.
1. Нанесение активатора, при температуре 40°C в растворе, содержащем в своем составе ,г/л:
| Хлорид одновалентной меди | 80 |
| Соляная кислота | 250 |
| Диметилформамид | 615 |
| Смола-анионит АСД-4-5п | 1 |
| Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 | 40 |
2. Затем проводят двухступенчатую сушку активированной АБС-пластмассы при температуре 40°C в течение 5 минута затем при 90°C в течение для получения поликристаллической пленки.
3. После, проводят обработку АБС-пластмассы 2-3 мин в растворе акселерации следующего состава, г/л:
| Гидроксид натрия | 300 |
| Формалин | 15 |
4. Далее активированную АБС-пластмассу сушат при температуре 90°C.
После проведенной по предлагаемому способу подготовки поверхности диэлектрик помещают в раствор химического меднения.
Пример 2. По способу по примеру 1, отличающийся, тем, что нанесение активатора проходит в растворе при температуре 30°C.
Пример 3. По способу по примеру 2, отличающийся, тем, что нанесение активатора проходит в растворе следующего состава, г/л:
| Хлорид одновалентной меди | 60 |
| Соляная кислота | 250 |
| Диметилформамид | 615 |
| Смола-анионит АСД-4-5п | 1 |
| Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 | 40 |
Пример 4. По способу по примеру 1, отличающийся, тем, что нанесение активатора проходит в растворе при температуре 40°C следующего состава, г/л:
| Хлорид одновалентной меди | 100 |
| Соляная кислота | 250 |
| Диметилформамид | 615 |
| Смола-анионит АСД-4-5п | 1 |
| Аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 | 40 |
Использование предлагаемого способа активации поверхности пластмассы позволяет исключить из технологического процесса дорогостоящие вещества и экологически опасные компоненты, в частности ртуть, содержащие соединение, предельно допустимая концентрация которого до 0,001 мг/м3, а также снизить количество стадий в технологическом процессе и материальные затраты, при этом сохранить технические характеристики медного покрытия, полученного после различных способов активации поверхности АБС-пластмассы.
Исключение дефицитных и токсичных реактивов позволяет увеличить экономический эффект.
Способ беспалладиевой активации поверхности пластмасс, включающий нанесение активатора из активирующего раствора на поверхность пластмассы, обработку активированной пластмассы в растворе акселерации, отличающийся тем, что дополнительно проводят сушку активированной пластмассы при температуре 40°C в течение 5 мин и затем при температуре 90°C в течение 5 мин для получения поликристаллической пленки на поверхности пластмассы, а нанесение активатора осуществляют при температуре 30-40°C из активирующего раствора следующего состава, г/л:
| хлорид одновалентной меди | 60-100 |
| соляная кислота | 230-250 |
| диметилформамид | 615-660 |
| смола - анионит АСД-4-5п | 0,4-1 |
| аминопропилтриэтоксисилан АГМ-9 | 30-40 |
при этом обработку активированной пластмассы проводят в течение 2-3 мин в растворе акселерации при следующем содержании компонентов, г/л:
| гидроксид натрия | 300 |
| формалин | 15 |
с последующей термической обработкой при температуре 90°C.
