[发明专利]作为无电金属沉积用稳定剂的水溶性且空气稳定的磷杂金刚烷

说明书

本发明涉及水溶性且空气稳定的磷杂金刚烷在用于无电金属沉积的电解液中作为稳定剂的用途。本发明公开了一种电解液，以及一种金属无电沉积的方法。所镀敷的金属层可包含镍、铜、钴、硼、银、钯或金，以及含有至少一种前述金属作为合金金属的合金。本发明还涉及一种用于无电镀敷制程的有机稳定剂，以及一种用于在基板上无电沉积出金属层的电解液，包含待沉积金属的金属离子源、还原剂、络合剂、稳定剂以及优选地包含加速剂。也公开了一种利用根据本发明的电解液在基板上无电沉积出金属层的方法。

技术领域

本发明涉及水溶性且空气稳定的磷杂金刚烷在用于无电金属沉积的电解液中作为稳定剂的用途。本发明提供了一种电解液，以及一种金属无电沉积的方法。

本发明还涉及一种用于无电镀敷方法的有机稳定剂，以及一种用于在基板上无电沉积出金属层的电解液。

背景技术

无电镀敷法在金属镀敷产业领域中熟知已久。利用无电镀敷，也称为化学镀敷，能够涂布几乎所有的金属以及为数众多的不导电基板表面。无电沉积金属层与电镀沉积金属层——即利用外部电流沉积的层——在物理以及机械层面上不同。通常，具有非金属元素的金属合金层，如钴/磷、镍/磷、镍/硼或碳化硼，利用无电沉积法来沉积。在此方面，无电沉积层在许多情况下在化学性质上与电镀沉积层不同。

无电沉积金属层的一个主要优势是所沉积的层与基板几何形状无关的层厚度轮廓精确度。

无电镀敷法也被用来涂布其他不导电基板，如塑料基板，以使这类基板表面变为导电和/或改变基板外观。可利用无电镀敷来改善或修正所涂布基板的材料属性。明确地说，例如对于燃气和/或石油产业应用来说，可改善表面的抗腐蚀性或硬度和/或基板的抗磨性。

无电镀敷法基于自催化工艺制程，在此制程中利用还原剂将电解液内所含的金属离子还原成元素金属，而还原剂在此氧化还原反应期间氧化。

在基板表面无电沉积金属的领域中，次磷酸钠是一种常用的还原剂。取决于待沉积金属，还使用其他还原剂。

在已知电镀浴中，必须使用稳定剂来避免不受控制的电解液镀出(失控沉积)，其意指金属在基板表面与容器壁上不受约束地失控沉积。常用例如铅、铋、锌或锡的重金属来做为稳定剂。根据一般环保法规[(ROHS(限用有害物质指令))、WEEE(报废电子电气设备指令)、ELV(报废车辆指令)]，在丢弃耗尽的电解液与共沉积重金属前，必须以适当的处理步骤从电解液溶液除去此类重金属。当重金属仅少量存在于电解液中时，此类处理会使丢弃产生额外开销。因此，必须避免在用于金属层沉积的电解液中使用重金属。在某些其他类型电解液中，如用于无电沉积铜的电解液，使用氰化物做为稳定剂。如同重金属离子那样，氰化物受到环保法规的约束。硒化合物也是如此，其也常被用作稳定剂。此外，某些重金属稳定剂是难以分析的。由于分析所述重金属稳定剂的浓度是必要但困难的，镀浴控制也可能是困难的。

美国第6,146,702号专利公开了一种无电镍钴磷组合物及镀敷制程。该制程用于增强铝及其他材料的抗磨性，其通过在基板上沉积镍、钴、磷合金涂层，使用一种无电镀浴以提供钴含量至少约20重量％并且钴％/磷％重量比至少约5的镀敷合金。

欧洲专利申请第EP 1 413 646 A2号公开了一种用来无电沉积具有内部抗压应力的镍层的电解液。该申请所公开的电解液包含待沉积金属的金属盐、还原剂、络合剂、加速剂、以及稳定剂。该加速剂用来增加金属在基板表面上的沉积速率。

日本JP2009-149965A公开了一种镀银法，其并不需要在难镀的基板与镀银膜间形成不必要的镍层。该镀银膜在难镀的基板上有充足的直接附着力，其在符合要求的工作环境下使用无卤镀浴。所公开的镀银法用来在基板上形成镀银膜，其中氧化膜能够轻易在基板上形成，而氧化膜干扰所镀膜的附着力，并且至少包含如下步骤：(A)清除基板油渍；(B)以强酸溶液除去氧化膜；然后(C)使用一种含膦的酸性镀银浴在基板上镀银，该镀浴实质上不含卤离子及氰化物离子，同时省略了镍打底镀(strike plating)或镍合金打底镀的步骤。