专利名称：一种用于制备锡钯胶体活化剂的装置与方法
技术领域：
本发明涉及活化剂技术领域，更具体地说，涉及一种用于制备锡钯胶体活化剂的
装置与方法。
背景技术：
目前，随着全球电子信息技术和通信技术的迅猛发展，印制线路(PCB)产业已经在世界范围成为电子元件制造业的最大支柱。制备印制电路板主要包括以下步骤将多层非金属板钻孔后经除胶渣流程去除钻孔产生的胶渣(Smear)，然后进行清洁整孔、微蚀、预浸、活化、速化与化学镀铜等处理，使印制线路板孔壁内的非金属材料金属化，从而实现印制线路板的层与层之间的电性导通。活化处理是制造印制电路板过程中的重要步骤，其目的是在非金属基底上吸附一定量的活化中心，以便诱发化学镀，具体过程为将预浸后的非金属基底浸入锡钯胶体活化剂中，锡钯胶体活化剂吸附于非金属底材表面，使非金属基底表面生成一层具有催化还原化学铜能力的非连续性的贵金属锡钯纳米颗粒，从而有利于化学镀铜在基底表面顺利进行。锡钯胶体活化剂的主要成份包括氯化钯、盐酸、硫酸、氯化亚锡和氯化钠等。锡钯胶体活化剂中的锡钯胶体粒子并不溶于溶液介质中，但是在粒子小到只要溶液介质提供的热能就足以克服胶体的重力时，该胶体便会悬浮而分散在溶液中，形成胶体粒子的布朗运动(Brown motion)。虽然可以通过提高溶液操作温度方式使胶体粒子悬浮，但是，胶体粒子的粒径大小仍是影响布朗运动的重要因素，当胶体粒子粒径较大时(例如200nm)，即使是在较高的操作温度下，仍无可避免的产生液面胶体粒子数与槽底胶体粒子数的差距较大的现象，该差距将使活化槽内各点的活性不均勻，同时胶体粒径过大易产生彼此胶集，造成胶体的沉降，活化剂的活性下降，因此，如何制备出粒径较小且分散均勻的锡钯胶体溶液具有重要的意义。锡钯胶体活化剂的制备主要包括两个步骤首先将氯化亚锡与钯-盐酸溶液碰撞搅拌实现胶体的成核；然后将过量氯化亚锡与锡钯纳米粒子混合，该步骤为胶体的成长步骤。其中，成核步骤中晶核大小的控制是锡钯胶体制备过程中的关键，如果成核控制不当则粒子成长速率远高于核心的形成速率，巨大的范德华力吸引力将大于彼此的推离力，从而使锡钯胶体聚集，胶体颗粒变大甚至产生沉淀。现有技术中，常用的锡钯胶体活化剂的制备方法为将大量的氯化亚锡溶液与钯-盐酸溶液直接混合搅拌，由于该方法过早将大量的氯化亚锡与未成核的钯混合，大量的二价锡与氯离子形成非常稳定的络合物，无法将钯还原成金属钯，从而制备的活化剂无活性或活性较低。另外，活化剂制备方法还包括采用搅拌机缓慢搅拌钯-盐酸溶液，然后采用在一个定点缓慢倒入的方式加入氯化亚锡溶液。由于该搅拌方式易形成惯性搅拌，不能使锡钯原子充分且均勻地碰撞，因此形成的成核粒子粒径较大且大小粒径分布较广。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于制备锡钯胶体活化剂的装置与方法，该方法制备的锡钯胶体活化剂中锡钯胶体粒径较小且分散均勻。为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于制备锡钯胶体活化剂的装置，包括侧壁上设置有出料口的槽体；设置于所述槽体底部外壁的超音波震荡装置；在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板。优选的，所述槽体内壁为聚丙烯材质、聚氯乙烯材质或聚四氟乙烯材质；所述分散板为聚丙烯材质、聚氯乙烯材质或聚四氟乙烯材质。优选的，所述通孔的孔径为1 5mm。优选的，还包括与所述超音波震荡装置相连的超音波发生器。相应的，本发明还提供一种利用上述装置制备锡钯胶体活化剂的方法，包括将第一氯化亚锡溶液经分散板的多个通孔流入钯的无机酸溶液中，超音波震荡， 得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液、第二氯化亚锡溶液与无机酸混合，加热搅拌，得到锡钯胶体活化剂。优选的，所述超音波震荡的振荡频率为10 70KHz。优选的，所述超音波震荡的振荡频率为MKHz。优选的，所述超音波震荡的功率为100 175W。优选的，所述超音波震荡的功率为125 150W。优选的，所述第一氯化亚锡溶液的流入时间为30 50秒。本发明提供一种用于制备锡钯胶体活化剂的装置，包括侧壁上设置有出料口的槽体；设置于所述槽体底部外壁的超音波震荡装置；在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板。并且，本发明还提供一种利用上述装置制备锡钯胶体活化剂的方法，包括将第一氯化亚锡溶液经分散板的多个通孔流入钯的无机酸溶液中，超音波震荡，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液、第二氯化亚锡溶液与无机酸混合，加热搅拌，得到锡钯胶体活化剂。为了使氯化亚锡溶液能均勻流入钯的无机酸溶液中，本发明采用了在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板，在活化剂的制备过程中，氯化亚锡溶液经多个通孔流入钯的无机酸溶液中，从而实现了氯化亚锡溶液与钯的无机酸溶液的均勻混合。同时，还利用超音波震荡的微搅拌力使锡钯原子均勻的碰撞与反应，从而使制备的锡钯胶体活化剂中的锡钯胶体粒径较小且分散均勻。
图1为本发明公开的用于制备锡钯胶体活化剂的装置示意图；图2为本发明公开的分散板示意图；图3为本发明实施例制备的锡钯胶体的隧道式电子显微镜图片；图4为本发明实施例制备的锡钯胶体的隧道式电子显微镜图片。。
具体实施例方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明公开了一种用于制备锡钯胶体活化剂的装置，如图1、图2所示，包括侧壁上设置有出料口 13的槽体12 ；设置于槽体12底部外壁的超音波震荡装置16 ；在厚度方向上具有多个贯通的通孔111的分散板11。槽体12的内壁即与锡钯胶体活化剂接触的部分，本发明优选采用聚丙烯材质、聚氯乙烯材质或聚四氟乙烯材质，更优选为聚丙烯材质，而对于槽体12的外壁材质，可以采用本领域技术人员熟知的材质，对此本发明并无特别限制。与常用的金属槽体相比，内壁为聚丙烯材质的槽体可以有效避免金属溶出造成的锡钯胶体活化剂的离子污染，还可以避免对钯金属产生不必要的氧化还原反应。槽体12的体积优选为25 35升，更优选为30 35升。槽体12的侧壁上设置有出料口 13，出料口 13可以通过开关阀门对其开启与关闭进行控制。此外，本发明还优选包括隔板15，隔板15与槽体12底部围成隔板空间。并且，设置于槽体12底部外壁的超音波震荡装置16优选为超音波震荡子，超音波震荡子可以为1个或者多个。超音波振荡子16优选放置于隔板空间内，且超音波振荡子固定在槽体下方。隔板空间内还优选置有排热风扇14，用于将超音波振荡子产生的热量排出至隔板空间以外， 以增加超音波振荡子16的使用寿命。超音波振荡子16优选通过高频导线连接17与超音波发生器18相连，超音波发生器18为独立控制箱体，具有电源开关与供电导线。超音波发生器18内设置有显示振荡频率的振荡频率指针表181和用于调整输出频率的振荡频率调整钮182。为了使氯化亚锡溶液能够均勻流入钯的无机酸溶液中，本发明提供的装置中包括分散板11。在制备锡钯胶体活化剂时，分散板架设于槽体顶部。分散板11优选为聚丙烯材质、聚氯乙烯材质或聚四氟乙烯材质，更优选为聚丙烯材质。该厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板优选按照如下方法制备利用直径为1 2mm的钻头将材质为聚丙烯的板材均勻钻孔，钻孔大小与数量以满足氯化亚锡溶液在30 50秒钟内流入钯的无机酸溶液中为准，时间优选为40 45秒钟。其中，分散板11的通孔的孔径优选为1 5mm，更优选为 2 4mm。相应的，本发明还提供一种利用上述装置制备锡钯胶体活化剂的方法，包括将第一氯化亚锡溶液经分散板的多个通孔流入钯的无机酸溶液中，超音波震荡， 得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液、第二氯化亚锡溶液与无机酸混合，加热搅拌，得到锡钯胶体活化剂。对于锡钯胶体活化剂而言，其主要成份包括氯化钯、盐酸、硫酸、氯化亚锡和氯化钠等。其中，氯化亚锡的主要作用是作为还原剂将钯离子还原成纳米钯核，在此还原过程中，剩余过量的氯化亚锡会形成一种锡酸胶体(starmicacid colloids)围绕在纳米钯核外围形成保护胶体的吸附层(adsorbed layer)，氯离子在胶体周围形成对立离子区(counter ion region)，上述吸附层与对立离子区共同形成电双层。当溶液中的离子浓度增加时，导致对立离子区在溶液内的扩散能力逐渐减弱时，吸附层与对立离子区便会拉近，也就是电双层会缩小，并使胶体间彼此的距离减少，当胶体与胶体之间的电双层开始重叠时，在电荷的相同下，胶体间便开始出现推离作用，此时就可使胶体在溶液中呈现稳定的分散作用，而不会彼此产生胶集沉降。本发明锡钯胶体活化剂的制备过程具体为将钯的无机酸溶液倒入槽体中，架好分散板，开启超音波发生装置电源，先调整发生频率，缓慢地将氯化亚锡溶液倒至分散板， 第一氯化亚锡溶液透过分散板的多个贯通的通孔，呈喷淋状流入钯的无机酸溶液中，同时在超音波震荡下，得到第一混合溶液，然后将所述第一混合溶液、第二氯化亚锡溶液与无机酸混合，加热搅拌，得到锡钯胶体活化剂。本发明中，所述第一氯化亚锡溶液与所述第二氯化亚锡溶液可以相同，也可以不同，对此本发明并无特别的限制。为了使第一氯化亚锡溶液能均勻流入钯的无机酸溶液中，本发明采用了在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板，在活化剂的制备过程中，第一氯化亚锡溶液经多个通孔流入钯的无机酸溶液中，从而实现了氯化亚锡溶液与钯的无机酸溶液的均勻混合。同时，还利用超音波震荡的微搅拌力使锡钯原子均勻的碰撞与反应，从而使制备的锡钯胶体活化剂中的锡钯胶体粒径较小且分散均勻。按照本发明，所述超音波震荡的振荡频率优选为10 70KHz，更优选为10 40KHz，更优选为MKHz。所述超音波震荡的功率优选为100 175W，更优选为125 150W。 本发明采用的超音波震荡的振荡频率优选为无波段可调整式，利用装置中振荡频率调整钮 182调整输出频率，由振荡频率指针表181显示目前的振荡频率。因此，由于本发明采用了在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板和超音波震荡的方法，使得氯化亚锡溶液与钯的无机酸溶液在初期成核阶段的锡钯碰撞能够均勻且完整，从而最终制备得到粒径小且分散均勻的锡钯胶体活化剂，对于提升高纵横比深孔或微盲孔工件的制程良率具有重要意义。为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。实施例按照如下配比配制100升活化剂A液的配制将IOOg氯化钯(PdCl2)加入20升37%的盐酸中，不断搅拌直到溶解， 液体呈现橘红色，得到A液。B液的配制将254g氯化亚锡二结晶水(SnCl2 · 2H20)溶于10升纯水中，慢慢搅拌直到溶解，液体呈现透明不混浊，得到B液。C液的配制将10升37%的盐酸与60升水混合，边搅拌边加入氯化亚锡二结晶水 (SnCl2 · 2H20)，液体呈现透明不混浊，得到70升C液。将A液倒入图1、图2所示装置的槽体12中，槽体12的顶部架好分散板11，开启振荡器电源，将振荡器的发生频率调整至MKHz ；将B液均勻分散地透过通孔111倾倒至A液中，移除分散板，将盖子盖好，振荡时间持续15分钟，振荡结束后将电源关闭，锡钯胶体成核过程结束，溶液呈现墨绿色；将振荡混合完成的墨绿色液体慢慢地加入C液中，启动搅拌装置，慢慢搅拌，并开启加热器，将混合液在四个小时内加热至90°C，此为胶体老化步骤，该搅拌过程主要是保持热量均勻，搅拌速度不可太快，过快的搅拌可能将空气混入致使二价锡氧化为四价锡；在混合液的温度达到90°C后关闭加热器，在室温下仍开启搅拌设备，直到混合液溶液温度冷却至30°C以下，即为锡钯胶体活化剂原液，此时溶液外观呈现棕黑色，溶液表面具有胶体特有的乳光现象。本实施例制备的锡钯胶体活化剂原液钯浓度为600ppm，以8%配槽，活化槽配槽的钯浓度为48ppm，建浴时搭配200g/L成分为氯化钠的预浸剂A，70ml/L的成分为盐酸、稳定剂、抗氧化剂的预浸剂B建浴。预浸槽建浴方式为预浸剂A (氯化钠)200g/L,预浸剂B (含有盐酸、稳定剂、抗氧化剂)70ml/L建浴。按表1所示的工艺参数调整生产线天车程序时间，各作业槽的浸置时间与滴水时间等；表1实施例采用的工艺参数
权利要求
1.一种用于制备锡钯胶体活化剂的装置，其特征在于，包括 侧壁上设置有出料口的槽体；设置于所述槽体底部外壁的超音波震荡装置； 在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽体内壁为聚丙烯材质、聚氯乙烯材质或聚四氟乙烯材质；所述分散板为聚丙烯材质、聚氯乙烯材质或聚四氟乙烯材质。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通孔的孔径为1 5mm。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括 与所述超音波震荡装置相连的超音波发生器。
5.一种利用权利要求1 4任意一项所述的装置制备锡钯胶体活化剂的方法，包括 将第一氯化亚锡溶液经分散板的多个通孔流入钯的无机酸溶液中，超音波震荡，得到第一混合溶液；将所述第一混合溶液、第二氯化亚锡溶液与无机酸混合，加热搅拌，得到锡钯胶体活化剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述超音波震荡的振荡频率为10 70KHz。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述超音波震荡的振荡频率为MKHz。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述超音波震荡的功率为100 175W。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述超音波震荡的功率为125 150W。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一氯化亚锡溶液的流入时间为 30 50秒。
全文摘要
本发明公开了一种用于制备锡钯胶体活化剂的装置，包括侧壁上设置有出料口的槽体；设置于所述槽体底部外壁的超音波震荡装置；在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板。相应的，本发明还提供一种利用上述装置制备锡钯胶体活化剂的方法。为了使氯化亚锡溶液能均匀流入钯的无机酸溶液中，本发明采用了在厚度方向上具有多个贯通的通孔的分散板，在活化剂的制备过程中，氯化亚锡溶液经多个通孔流入钯的无机酸溶液中，从而实现了氯化亚锡溶液与钯的无机酸溶液的均匀混合。同时，还利用超音波震荡的微搅拌力使锡钯原子均匀的碰撞与反应，从而使制备的锡钯胶体活化剂中的锡钯胶体粒径较小且分散均匀。
文档编号C23C18/30GK102330076SQ20111025121
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者邱文裕 申请人:深圳市化讯应用材料有限公司