用包含碱性稳定吡嗪衍生物的催化剂化学镀金属化电介质的制作方法
【专利说明】用包含碱性稳定吡嗪衍生物的催化剂化学镀金属化电介质 发明领域
[0001] 本发明涉及用包含碱性稳定吡嗪衍生物的催化剂化学镀金属化电介质。更具体 地，本发明涉及用包含碱性稳定吡嗪衍生物的催化剂代替钯/锡胶体催化剂来金属化电介 质。
[0002] 发明背景
[0003] 传统的印刷电路板（PCB)由层压绝缘电介质基体组成，该基体通过借助钻孔和电 镀通孔（PTH)以形成电路板的对立面和/或内层的连接。化学镀是众所周知的制备表面上 金属涂层的方法。电介质表面的化学镀需要预先沉积催化剂。最常用的催化或活化层压绝 缘电介质基体区域的方法是在化学镀之前，在酸性氯化物介质中用锡-钯胶体水溶液处理 电路板。胶体由锡（II)离子稳定层包裹的金属钯核组成。[SnCl 3F复合物外壳作为表面 稳定基团来避免胶体在混悬液中凝聚。
[0004] 在活化过程中，基于钯的胶体被吸附在绝缘基体上，例如环氧树脂或聚酰亚胺，来 激发化学镀铜沉积。理论上，对于化学镀金属沉积，催化剂颗粒在电子从还原剂转移到镀 浴金属离子的过程中起到了载体的作用。尽管化学镀铜工艺的实施受到许多因素影响，例 如沉积溶液的组成和配体的选择，活化步骤是控制化学镀沉积速率和机制的关键因素。钯 /锡胶体作为金属化学镀的活化剂己经在商业上使用几十年了，其结构已经被广泛的研宄。 然而，它对空气的敏感性和高成本给改进或替代留下了空间。
[0005] 虽然胶体钯催化剂提供了好的服务，但它具有许多缺点，随着印刷电路板制造质 量的提高变得越来越突出。近年来，随着电子设备尺寸的减小和性能的提升，电子电路的封 装密度变得更高，且进一步要求化学镀后无缺陷。因此对于可靠的替代催化剂组合物的需 求是巨大的。胶体钯催化剂的稳定性也是令人担忧的。如上所述，钯/锡胶体由锡（II)离 子层稳定且其抗衡离子可以防止钯聚集。锡（II)离子很容易被氧化成锡（IV)，因此胶体不 能维持其胶体结构。温度和振荡促进了氧化。如果使锡（II)浓度降到接近零，钯颗粒的尺 寸就会变大，聚集并且沉淀。
[0006] 为了寻找新的和更好的催化剂已经做出了相当大的努力。例如，由于钯的高成本， 许多尝试指向了开发非钯或双金属替代催化剂。以往，问题包括它们对于电镀通孔并不是 十分有活性或足够可靠。此外，这些催化剂通常经过放置后活性逐渐减弱，这一改变使得这 些催化剂不可靠且对于商业应用是不切实际的。US 4248632公开了一种用于化学镀非钯/ 锡催化剂。该催化剂包括催化金属络合物，例如钯或替代金属如银和金，含氮配体和酸性基 团；然而，酸性环境对于催化性能是关键的。酸性环境通常会引起电介质基体上产生不希望 有的腐蚀金属覆层，导致有缺陷的制品产生。这个问题在印刷电路板的生产中是非常普遍 的，板通常被铜大量地包覆，因此在工业上酸性环境是非常不希望有的。
[0007] 优选地，金属包层电介质在碱性环境下化学镀，但许多非-钯/锡催化剂在这种条 件下是不稳定和不可靠的。US 5503877公开了另一种既可以在酸性又可以在碱性环境中使 用的非-钯/锡催化剂。该催化剂包括催化金属例如钯、银或金，含氮配体和溶剂组分；但 是，催化剂必须首先延长加热的时间以形成低聚物/多聚物，否则它的活性不够。而且，长 时间的加热和随后的冷却封装，由于在大规模催化剂制备中增加的人力和设备费用，会导 致较高的成本。因此，仍然需要一种钯/锡的替代催化剂。
[0008] 发明概述
[0009] 方法包括提供包含电介质的基体；将水性碱性催化剂溶液施加于包含电介质的 基体，水性碱性催化剂包括金属离子和一种或多种具有如下通式结构的吡嗪衍生物的络合 物：
[0010]
【主权项】
1. 一种方法包括： a) 提供一种包含电介质的基体； b) 将水性碱性催化剂溶液施加到包含电介质的基体上，水性碱性催化剂包括金属离子 和一种或多种具有如下通式结构的吡嗪衍生物的单体络合物：
式中札、馬、1?3和1?4可以相同或不同，是氢、直链或支链（(：「(： 5)烷基、4〇〇2、直链或支 链氨基（c「c5)烷基、乙酰基、直链或支链羟基（c「c5)烷基，或直链或支链（c「c5)烷氧基， 并且其中R可以相同或不同，是氢或直链或支链（Ci-Q)烷基，且附加条件是&、1?2、1?3和1?4 中至少1个不是氢； c) 将还原剂施加于包含电介质的基体；和 d) 将包含电介质的基体浸入碱金属镀浴中以在包含电介质的基体上化学镀金属。
2. 权利要求1所述的方法，其中所述的一种或多种吡嗪衍生物选自2,6_二甲基吡嗪、 2, 3-二甲基吡嗪、2, 5-二甲基吡嗪、2, 3, 5-三甲基吡嗪、2-乙酰吡嗪、氨基吡嗪、乙基吡嗪、 甲氧基吡嗪、3,4_二甲基吡嗪和2-(2_羟乙基）吡嗪。
3. 权利要求1所述的方法，其中所述的一种或多种吡嗪衍生物与金属离子的摩尔比为 1 : 1 至 4 : 1〇
4. 权利要求1所述的方法，其中所述的金属离子选自钯、银、金、铂、铜、镍和钴。
5. 权利要求1所述的方法，其中基体上的金属为铜、铜合金、镍或镍合金。
6. 权利要求1所述的方法，其中所述水性碱性催化剂溶液的pH为8.5或更高。
7. 权利要求6所述的方法，其中所述水性碱性催化剂溶液的pH为9或更高。
8. 权利要求1所述的方法，其中所述包含电介质的基体还包括多个通孔。
9. 权利要求8所述的方法，其中所述包含电介质的基体还包括金属覆层。
【专利摘要】环上含有一个或多个给电子基团的吡嗪衍生物在水性碱性环境中被用作催化金属络合剂，以催化金属包覆和未包覆基体上的化学镀金属镀。所述催化剂是单体且不含锡和抗氧化剂。
【IPC分类】C23C18-31
【公开号】CN104561947
【申请号】CN201410667902
【发明人】刘锋, M·A·热兹尼克
【申请人】罗门哈斯电子材料有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年9月4日
【公告号】EP2845923A1