[发明专利]使用含三价锰的酸性溶液进行塑料蚀刻

说明书

技术领域

本发明一般地涉及制备塑料以用于随后在其上镀敷的方法。

背景技术

本技术领域中为了多种目的以金属镀敷非传导性基板(即塑料)是众所周知的。塑料模具可相对便宜地制造且镀敷金属的塑料被用于很多应用中。例如，镀敷金属的塑料被用于装饰以及用于制造电子装置。装饰用途的例子包括汽车零件，诸如饰条(trim)。电子用途的例子包括印刷电路，其中镀敷成选择性图案的金属包含印刷电路板的导体，以及用于电磁波干扰屏蔽(EMI shielding)的镀敷金属的塑料。ABS树脂是用于装饰目的的最常见的镀敷塑料，而酚醛树脂与环氧树脂是用于制造印刷电路板的最常见的镀敷塑料。

制备用于随后镀敷的塑料是一种多步骤的方法且典型方法步骤包括：

1)以铬酸蚀刻溶液蚀刻基板；

2)以铬中和溶液中和该蚀刻表面；

3)使用胶状钯锡活化剂(colloidal palladium tin activator)活化该蚀刻表面；

4)以加速步骤移除锡；以及

5)沉积无电镀铜或无电镀镍层之后，接着电解镀铜和/或镍。

该塑料基板的最初蚀刻是整体方法的必要部分，并且所有商业方法本质上已利用铬酸蚀刻溶液作为用于该塑料蚀刻步骤的六价铬的来源。此方法具有很多特性。多种塑料包括ABS以及ABS/聚碳酸酯混合物可以良好的镀敷外观与黏合性而镀敷。可以增加该铬酸蚀刻溶液中的浸渍时间和/或温度以镀敷含有更高含量聚碳酸酯或聚丙烯的更难镀敷的塑料。抗蚀刻的极度难镀敷的塑料，诸如纯聚碳酸酯，也可在铬蚀刻步骤之前通过掺入溶剂而被镀敷。

仅有某些类型的塑料成分适合用于镀敷，且如上述讨论，最常见的用于电镀的塑料类型是丙烯腈/丁二烯/苯乙烯(ABS)或此材料与聚碳酸酯的混合物(ABS/PC)。ABS由两相构成。其具有由丙烯腈/苯乙烯共聚合物所构成的相对硬的相以及较软的聚丁二烯相。目前，此材料几乎完全只使用铬酸以及硫酸的混合物蚀刻。此种氧化酸混合物作为用于ABS以及ABS/PC的蚀刻剂是高效率的。该塑料的聚丁二烯相在聚合物骨架中含有双键，并且这些被铬酸所氧化因此导致暴露于塑料表面的该聚丁二烯相完全地分解与溶解，因而对该塑料表面提供有效率的蚀刻。

该蚀刻步骤的目的是双重的。第一，该塑料被蚀刻以增加表面面积。第二，该塑料被制成为亲水性，使得该表面易于接受随后的活化以及镀敷阶段。典型的铬酸蚀刻溶液在例如Tubergen等人的美国专利第4,610,895号、Joshi的美国专利第6,645,557号以及Klinger等人的美国专利第3,445,350号中有描述，它们的内容通过引用以其整体并入本文。

传统铬酸蚀刻步骤的一个问题是铬酸为公认的致癌物质并且逐渐地被管制，故坚持无论在何种可能的情况下，铬酸的使用都以更安全的替代品取代。铬酸蚀刻剂的使用还具有已知且严重的缺点，包括铬化合物的毒性(这造成了它们的处理困难)、残留于聚合物表面的铬酸残余物(其抑制无电镀沉积)、以及在处理后从该聚合物表面清洗铬酸残余物的难度。此外，热的六价铬硫酸溶液本身对工人有害。烫伤以及上呼吸道出血在例行与这些铬蚀刻溶液有关的工人中是常见的。因此，非常期待能开发出酸性铬蚀刻溶液的更安全的替代品。

在Stahl等人的美国专利第3,625,758号中描述了高锰酸盐溶液，其内容通过引用以其整体并入本文。Stahl建议了铬酸与硫酸浴或高锰酸盐溶液用于制备表面的适用性。

Courduvelis等人的美国专利第4,948,630号(其内容通过引用以其整体并入本文)描述了一种热的碱性高锰酸盐溶液，其还含有一种氧化电位比该高锰酸盐溶液的氧化电位高且能够将锰离子氧化成高锰酸根离子的材料诸如次氯酸钠。Cane的美国专利第5,648,125号(其内容通过引用以其整体并入本文)描述了一种包含高锰酸钾以及氢氧化钠的碱性高锰酸盐溶液的用途，其中该高锰酸盐溶液被维持在高温下，即约165℉至200℉。Polichette等人的美国专利第4,042,729号(其内容通过引用以其整体并入本文)描述了一种蚀刻溶液，其包含水、高锰酸根离子、以及锰离子，其中该锰离子对高锰酸根离子的摩尔比例被控制且该溶液的pH值维持在11～13。