[发明专利]用于化学镀的稳定的不含锡催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及用于化学镀的不含锡的钯催化剂的稳定水溶液。进一步地，本发明涉及用于化学镀的不含锡的钯催化剂的稳定水溶液、其中催化剂包括钯金属的纳米微粒和纤维素或纤维素衍生物。

背景技术

化学镀金属沉积法是用于基底表面沉积金属层的众所周知的方法。绝缘体表面的化学镀需要预先使用催化剂。最常用的催化或激活绝缘体的方法，如用于生产印刷电路板的薄板基底的非导电部分，是用酸性氯化物介质中的锡/钯胶体水溶液来处理基底。胶体的结构已被广泛研究过。通常来说，胶体包括被锡离子(II)的稳定层包围的钯金属核，所述锡离子实质上是作为避免悬浮液中胶体聚结的表面稳定基团的SnCl₃^-配合物壳层。

在活化方法中，锡/钯胶体催化剂吸附到绝缘体基底上，如含有环氧或聚胺的基底，以活化化学金属沉积。理论上，催化剂用作电子转移路径载体，将电子在化学镀槽中从还原剂转移到金属离子上。尽管化学镀的性能受诸多因素影响，如镀层溶液的添加组分，但活化步骤是控制化学镀的速率和机理的关键。

近年来，随着电子装置尺寸的减小以及对其性能需求的增加，在电子电路组装行业中对无缺陷电子线路的需求在逐渐增加。尽管几十年来在商业上已将锡/钯胶体用作化学镀的催化剂，并提供了可接受的服务，但随着对电子设备质量要求的进一步提高，该类催化剂的诸多弊端也逐渐凸显出来。锡/钯胶体的稳定性是主要的考虑因素。如上所述的锡/钯胶体用一层锡离子(II)进行稳定，其反阴离子能够阻止钯的聚结。催化剂对空气敏感、容易氧化成锡(IV)，这样胶体不能保持其胶体结构。化学镀过程中温度的升高和搅拌会进一步促进这种氧化。如果锡(II)的浓度降至危险水平，如接近于零，钯金属微粒会尺寸变大、产生聚结和沉积，从而失去催化活性。由此便增加了对更稳定的催化剂的需求。另外，钯的高成本和价格波动也促使行业上寻求更廉价的金属。

已付出相当多的努力寻找新型的改进催化剂。因为钯的成本高，很多努力致力于发展不含钯的催化剂，比如胶体银催化剂。另外一个研究方向则是开发不含锡的钯催化剂，这是因为氯化锡成本高以及氧化的锡需要单独的加速步骤。在金属喷镀过程中加速步骤是额外的步骤，该步骤经常会剥落基底尤其是玻璃纤维基底上的催化剂，从而在镀层基底表面中留下不希望的空区。然而，这种不含锡的催化剂用于印刷电路板生产中的通孔的镀时则表现为活性和可靠性不足。并且，这种催化剂通常在储存中活性会逐渐降低，从而导致该催化剂不稳定、不适于商业应用。

已研究用于锡复合物的另一稳定部分，如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和树状聚合物。多个研究团体在文献中已公开了由稳定且均一的PVP保护的纳米微粒。文献中已报道了其它的金属胶体，如部分钯被非贵金属取代的银/钯和铜/钯；然而，至今为止还没有商业上可接受的替代催化剂。商业上已开始使用离子钯催化剂变体，但其需要额外的还原步骤。因此对稳定、可靠的化学镀催化剂仍有需求。

发明内容

催化剂水溶液包括一种或多种抗氧化剂，钯金属的纳米微粒，以及一种或多种选自具有如下通式的聚合物和以下反应产物的化合物：

其中R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆和R₇相同或不同，其选自-H，CH₂COOX，-C(O)-CH₃，-C(O)-(CH₂)_z-CH₃以及

其中n表示至少为2的整数，z表示至少为1的整数以及X表示-H或是反阳离子，所述反应产物是以下物质的的反应产物：具有如下通式的聚合物