[发明专利]甲硅烷氢化物功能树脂上的无电金属沉积

说明书

本发明涉及无电金属沉积方法。本方法特别涉及在具有甲硅烷氢化物功能树脂涂层的基体上的无电金属沉积。

金属的无电电镀是本领域公知的技术。在这项工艺中，通过加入金属还原剂将金属化合物还原成金属态。通常无电电镀工艺包括制备待电镀的金属盐溶液、合适的还原剂、碱、溶解金属盐的配合剂以及控制溶液稳定性和镀覆速率的特殊添加剂。这些溶液沉积在具有催化活性表面的基体上。具有催化活性的表面催化金属盐的还原并导致金属象膜一样沉积在表面上。金属膜是自催化的，因此催化进一步反应并沉积额外金属。

Anderson在J.Am.Chem.Soc.，80，5083(1958)中报道甲硅烷氢化物官能性可在将一些过渡金属卤化物还原成其基本金属态的反应中用于单独的电子供体。该文献报道了使用硅烷作为甲硅烷氢化物官能性的料源。

Frye等在美国专利US.5281440和WO97/46326中同样报道了一种在含有羟基的固体表面上沉积金属膜的方法。其中描述的方法包括首先将含有羟基的固体表面与如硅烷甲硅烷氢化物的反应，从而在表面上形成甲硅烷氢化物。然后，甲硅烷氢化物表面与金属离子反应导致它的还原，因而沉积形成金属膜。

然而，上述Frye等的专利中的工艺是从含有足够羟基的表面开始的，并且这些羟基随后与硅烷反应而甲硅烷基化。这就限制了能够施用金属膜的表面。而且这一工艺复杂、费时、昂贵以及能导致副产品如盐酸的释放。最后，这一工艺不能提供具有高分辨率的金属轨迹。

Wagner等在工业和工程化学(Industrial and EngineeringChemistry)，Vol.44，no.2，pp.321(1952)中报道了氢氧化硅的生产、性能和用途。这篇参考文献报道氢氧化硅的溶液可用作还原剂还原各种金属。并且该参考文献还报道了通过在其表面水解三氯硅烷的工艺用氢氧化硅涂覆石英可以还原银和其它离子。然而，参考文献没有报道使用树脂涂料作为金属的还原剂或在基体上形成带图案的金属膜。

我们现在发现了一种能避免现有技术难题的无电金属沉积工艺。

本发明一方面提供一种通过无电金属沉积在基体上形成带图案的金属膜的方法，包括在基体上施用含有甲硅烷氢化物功能树脂的带图案的涂层，以及对甲硅烷氢化物功能树脂涂层施用含有金属离子的无电电镀溶液，从而在基体上沉积形成带图案的金属膜。

通过上述方法，可以采用简单的工艺在多种基体上涂覆金属膜。生成的金属膜可以具有很高的分辨率，因此在电子工业中非常有用。

在本发明中，涂布基体的选择只受一个因素的限制，那就是甲硅烷氢化物功能树脂必须附着于基体的表面，从而对树脂的结构或基体的表面没有不利影响。因此，基体可以是，例如玻璃、金属、塑料、陶瓷等。然而，优选涂布的电子基体非限制性包括，电子器件或电子电路，如电路板、硅基器件、砷化镓基器件、聚焦投影阵、光电器件、光电池和光学器件。

本发明金属无电沉积的第一步包括通过甲硅烷氢化物功能树脂的沉积来活化基体表面。树脂涂层可以涂布基体的一个或多个表面。

本文使用的甲硅烷氢化物(Si-H)功能树脂可以是任何能够用于基体表面并且在其表面提供足够的Si-H官能度以产生无电金属沉积所需要的有效催化涂覆的树脂。树脂的结构并没有特别的限制。这样的树脂是本领域公知的，但还没有用于本发明的目的。它们一般具有下述结构单元：

                     R_pHSiO_(3-p)/2

其中每个R单独是有机基团或取代的有机基团，优选含有1到20个碳原子的一价烃基，如烷基(例如：甲基，乙基，丙基或丁基)、烯基或苯基，p是0、1或2。这样的树脂还可以含有下述结构单元：

                     R_nSiO_(4-p)/2

其中R如上定义，n是0、1、2或3。显然，这样的树脂必须有足够的交联(即单元中的硅与3或4个氧原子键合)，从而在结构上是树脂性。

优选的甲硅烷氢化物功能树脂含有下式的单元：

                      HSiO_3/2