[发明专利]在衬底上形成金属敷层的方法

说明书

本发明涉及一种在制造印刷电路板，特别是带微孔和精细结构的印刷电路板时在带聚合物表面的衬底上形成金属敷层的方法，它是通过涂敷导电的聚合物层并接着再进行金属化，其中导电聚合物层在金属化工序之前宜用含锡的胶体钯溶液掺杂。带微孔和精细结构的印刷电路板多用所谓的装配工艺(Buied Up-Technologie)制造。在这种情况下通常用已制成的双面线路作芯体，再用聚合物涂敷，按照当前的技术水平其上的微孔采用光刻或藉助激光制造，该微孔作为盲通路通向下一导电面。

接着按照DE-A-19502988所叙述的技术进行聚合物的表面结构化、Pd-引晶以及藉助无外部电流的铜沉积使整个线路表面金属化。该“化学”铜层有时用电解加强。

在其余的工序中用相应的导线组形成走线图。通过多次重复这种操作方式可形成较多层数的多层体，因此称为顺序装配。

DE 3806884报导了一种形成印刷电路板通路孔(即孔壁的金属化)方法，该法基于内在导电聚合物。衬底在一种具氧化作用的溶液中进行预处理、漂洗、然后浸入一种吡咯、呋喃、噻吩和/或其衍生物的单体水溶液中，再在酸性溶液中进行后继处理。在这种情况下在不导电的表面上(聚合物，玻璃等)上选择性地生成一种内在导电的聚合物膜，该膜接着以电流金属化。

孔壁的金属化要接通相当于印刷电路板厚度的距离。一般说来要金属化的距离很少＞4mm。内在导电的聚合物的电导率通常足够使金属化在数分钟内完成。铜在这类聚合物上的横向生长率随聚合物的种类不同在0.1-2.5mm/min之间波动。按照这种生长值，整个面积达0.2m²(有时更大)的印刷电路板的表面金属化只能在很长的时间内以极差的层厚分布完成。这种印刷电路板无论如何都不符合技术要求。因此需要明显提高这类内在导电聚合物的电导率，并要明显增大这种聚合膜上的横向金属生长率。

DE 195 02 988叙述了一种方法以解决上面提出的问题。按照DE 38 06 884叙述的方法，首先在衬底聚合物上覆以一种导电聚合物。但在以电流金属化之前仍用一种含金属离子的水溶液，优选一种含锡的胶体钯溶液处理。其间该内在导电聚合物被补充掺杂。用这种方式可达到改进电导率值，以及首先增大横向生长率。在聚-3,4亚乙二氧基噻吩的情况下，金属生长值可达5mm/min。然而这样的值对于表面金属化仍不能令人满意。导电聚合物在衬底的聚合物上的附着是有缺陷的。因此需要形成能牢固附着在衬底聚合物上的导电聚合膜，这种情况下附着强度值至少需要达到5N/cm，甚至需要达到10N/cm。

因此，本发明的目的在于首先在聚合物衬底上提供有足够附着的导电聚合物膜以及进一步提高铜的横向生长率。

这些目的通过下列方式达到，印在金属化之前与一种铜(Ⅱ)盐溶液接触。最好是衬底的表面在涂敷导电聚合物之前至少用下列工序处理一次。a)藉助强碱水溶液、有机溶剂或碱性溶剂溶胀，b)用碱性高锰酸盐溶液处理，以及c)用一种还原剂处理。

衬底表面因而先进行结构化。这发生在工序a)，即用一种浸渍剂、一种适当的溶剂混合物以及用苛性钠或苛性钾处理。经过这样处理的衬底聚合物表面接着在碱性高锰酸盐溶液中进一步结构化。这种情况下应形成尽可能多的、尽可能在整个面积上均匀分布的微孔，其直径只有数μm或更小，这些微孔能改善导电聚合物的附着。已知这类浸渍剂和碱性高锰酸盐溶液对于所谓的多层Desmear-方法是很典型的，未曾报导的是通过这些工序可明显改善导电聚合物层的附着能力。

随衬底聚合物的不同，宜多次进行浸渍和高锰酸盐处理，以便得到相应的表面结构化。该方法的最后一个工序在各种情况下都是一还原过程，其中来自高锰酸盐处理的残渣，即二氧化锰被还原，从而使表面重新不含残渣。作为还原剂H₂O₂特别合适。

为了实施本发明的方法，衬底聚合物的浸渍用一种溶剂或一种溶剂混合物进行，有时甚至优选添加一种碱金属氢氧化物，然后用碱性高锰酸盐溶液处理，最后再进行上述的还原工序。这些措施导致衬底聚合物均匀粗糙化和结构化，并保证与要涂敷的导电聚合物层的良好附着。

曾经表明，如果在化学处理之前聚合物衬底先经机械预处理，则可得到特别好的附着力值，为此适宜采用刷、喷砂或者优选采用浮石粉处理，后者称为“浮石刷”或“浮石喷砂”。这种方式可再将附着力提高大约30-40％。

导电聚合物层的形成原则上按DE 38 06 884叙述的方式实现。