[发明专利]金属在塑料基板上的选择性沉积

说明书

技术领域

一般来说，本发明涉及金属在塑料基板的选择性沉积。

背景技术

例如，在形成印刷电路板中使用模塑的单片制品。在许多情形下，使用两个独立的模塑步骤来形成制品的两部分。例如双射成型为一种制造具有两个部分的装置的方法，各部分由不同的注塑聚合物制得。此方法也用于制造双色模塑塑料制品及将软塑料与硬塑料组合于单个模塑部件中。

典型的双射成型方法包括以下步骤：

1.模塑出第一射出物；

2.用第二聚合物包塑第一射出物；

3.蚀刻并活化暴露区域；及

4.以化学镀镍和/或化学镀铜镀覆以沉积镀覆材料。

除了使产品拥有所需的最终使用性能，所选用的两种聚合物必须在双射成型过程中兼容且必须提供合适的镀覆用表面。为了镀覆一种聚合物而不镀覆另一种聚合物，已经普遍地发现，必须在模塑处理后选择性地活化预镀覆的聚合物，或者使用其中沉积有催化剂的聚合物(即含特定百分比的钯的聚合物，例如Zaderej的第7,189,120号美国专利所述，其主题以引用方式全部并入此处)。双射(或多射)注塑方法的其它实例在Cleveland等人的第5,407,622号美国专利和Dailey等人的第6,601,296号美国专利中有描述，其主题以引用方式全部并入此处。已建议的其它方法还包括(i)将催化剂嵌入到所有塑料中然后通过选择性激光烧蚀将其选择性地曝光并活化，(ii)使用双射成型，其中第一射出物含催化毒物以防止在此区域镀覆，及(iii)双射(或多射)注塑，其中可镀覆射出物中塑料易于蚀刻以形成有助于催化与镀覆的表面而不可镀覆射出物不易被蚀刻。

可有助于催化与镀覆的典型塑料材料包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、聚烯烃、聚氯乙烯、聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)树脂和酚甲醛树脂等。

形成化学涂层(镀覆于塑料周围)的过程一般包括步骤(1)蚀刻基板；(2)中和该蚀刻的表面；(3)在含有氯化钯、氯化亚锡与氢氯酸的溶液或钯离子的酸性溶液中催化该中和的表面，继而(4)在促进剂溶液(其为酸或碱)中浸泡；及(4)在该活化的基板上形成金属涂层。通常将基板浸于蚀刻剂(一般为铬酸与硫酸的混合溶液)中对基板表面进行蚀刻。可通过将基板浸泡于含有镍或铜离子的化学镀浴中并通过化学还原浴中的金属离子将金属沉积在基板上(即化学镀覆)，从而在活化的基板上沉积金属涂层。所得金属涂层因其导电性而可用于后续电镀。一般在以上各步骤后用水清洗基板也是可取的。

此方法具有两大缺点：

(1)用于此方法的常规且成本最低的材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)和聚碳酸酯(PC)。在使用铬酸与硫酸的混合物对这些材料中的每一种进行蚀刻时，在一定程度上，其对于同时在需要镀覆区上获得完全镀覆并在不需镀覆区上不镀覆留下了窄的操作窗；及

(2)由于包含铬酸，该蚀刻溶液从环境、健康与安全角度考虑不宜采用。

因此，需要提供一种不需要使用铬酸蚀刻剂对塑料进行选择性镀覆的方法，该塑料包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚碳酸酯树脂。

早已运用聚合物的表面改性(如磺化)通过将疏水性表面改变成亲水性表面来改良聚合物特性。可使用数种方法实现磺化，包括使用气相三氧化硫、热浓硫酸和发烟硫酸等进行处理。磺化通过将磺基引入聚合物基板的表面区域而改变其化学结构。用三氧化硫气体及各种中和剂处理表面区域以改变塑料表面区域的分子结构的方法可对许多种聚合物有效。例如Neumann等人的第5,958,509号美国专利讨论建议将磺化用于活化模塑塑料制品的表面以使其上能够镀覆硅烷涂覆材料，其主题以引用方式全部并入此处。

在磺化过程中，SO₃与存在于聚合物中的碳原子键合并形成C-SO₃H。通常将该过程叙述为将硫原子(S)与聚合物的碳骨架中的碳原子(C)进行键合。基本上所有市售塑料和膜均含CH或NH键且可通过磺化处理，尽管本发明的发明人已发现基于被磺化的特定聚合物树脂，磺化会以不同速率进行。对含NH的材料，以C-SO₃H为对照，其形成NSO₃H。

一般来说，本发明涉及对模塑制品的磺化，所述模塑制品具有其上可进行化学镀覆的第一部分和其上基本抑制化学镀覆的第二部分。更具体地，本发明涉及形成印刷电路板用模塑坯件、模塑制品与制品的镀覆部分的方法，其由用来形成制品可镀覆部分与不可镀覆部分的两个独立的模塑步骤组成。

发明内容