塑料基材的选择性化学镀液

原料配比(g/L)
表1  粗化液

表2  化学镀液

[制备方法]

    将各组分溶于水， 搅拌均匀即可。

[原料配伍]
    本品各组分配比范围为: 硫酸铜2 ~ 3.2g、甲醛1 ~3mL、EDTA-2Na5~7g、 酒石酸钾钠3 ~ 5g，水200mL。

[产品应用]
    本品主要应用于塑料基材表面的选择性化学镀。 包括以下步骤:

    (1)对基材进行前处理;

    (2)在经过前处理后的基材上涂覆纳米金属浆料，干燥;

    (3)将步骤(2)所得的基材进行激光刻蚀，再对激光刻蚀后的基材进行清洗、化学镀，得到镀件。

    其中，前处理的技术为本领域技术人员所公知的各种技术。本品对前处理的方法没有特殊要求。一般情况下，前处理包括将塑料基材表面依次进行除油和粗化。

    前处理中，除油的目的是除去塑料基材表面的油脂及其氧化物。除油可采用本领域技术人员所公知的各种方法。本品中采用:将塑料基材浸泡在含有NaOH 1mol/L、Na₂CO₃ 1mol/L、 十二烷基磺酸钠0.1mol/L的溶液中5 ~ 10min，溶液温度为50 ~ 60°C;取出后用水清洗，浸泡在1mol/L的磷酸溶液中5 ~ 10min,然后取出用水清洗。

    前处理中，粗化的目的是使塑料表面产生海绵状微孔洞和亲水性能，满足金属镀层结合力强度的要求。粗化的方法为本领域技术人员所公知的各种方法。本品中采用含铬酐、硫酸、CrCl₃ · 6H₂O的溶液浸泡塑料件10 ~ 15min,溶液温度为60 ~ 70°C，取出后用水清洗。也可采用含NaOH、KMnO₄的溶液浸泡塑料件10~ 15min,溶液温度为60~ 70°C,然后在40 ~ 50°C下用稀盐酸浸洗5 ~ 8min，取出后用水清洗。

    本品中，除油和粗化过程中的水洗工序、水洗次数没有特别限制，只要将基材表面的处理液充分去除洗净即可。优选情况下，在除油后进行的水洗次数为1 ~ 3次;在粗化之后进行的水洗次数为4~ 6次。水洗工序所用的水为现有技术中的各种水，如市政自来水、去离子水、蒸馏水、纯净水或者它们的混合物，本品优选为去离子水。

    将经过前处理的塑料基材，垂直贴附于玻璃壁上，在其表面涂覆纳米金属浆料。

    纳米金属浆料为包含纳米金属、黏结剂和溶剂的混合物。

    纳米金属为金属单质或金属合金。其中，金属单质包含镁、钇、钪、铝、锰、锌、钛、铬、镓、铟、铁、镉、锗、钒、钴、镍、锡、铅、锆、钼、铌、铜、锑、铋、铪、铼、钨、铊、银、钌、钯、铑、锇、钽、铱、铂、金中的一种。所述纳米金属的平均粒径为15 ~ 100nm。
    黏结剂为本领域技术，人员所常用的各种水溶性黏结剂或非水溶性黏结剂。其中，水溶性黏结剂包括淀粉、聚乙烯醇、聚乙=醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素中的至少一种，非水溶性黏结剂包括环氧树脂、环氧酚醛树脂、酚醛树脂、氯丁橡胶、酚醛氯丁橡胶、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺中的至少一种。

    所述非水溶性黏结剂的溶剂包含甲醇、乙醇、正丁醇、醋酸丁酯、甲苯、丙酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N, N-二 甲基甲酰胺、N, N-二 甲基乙酰胺、苯、苯乙烯、对二甲苯、间二甲苯、氯仿、乙酸乙酯中的至少一种。

    本品所提供的选择性化学镀方法中，以纳米金属浆料的总体积为标准，其中，纳米金属的含量为0.01 % ~ 75%;以黏结剂和溶剂的总量为标准，其中黏结剂的含量为0.5% ~ 25%。塑料基材表面金属浆料的涂覆采用本领域技术人员所公知的各种涂覆方式。本品中所采用的涂覆方式为喷涂、滚涂、旋涂、刮涂、浸涂中的一种。

    根据本品所述的方法，在塑料基材上涂覆纳米金属浆料得到浆料层，浆料层的厚度为0.1~20um。

    根据本品所述的方法，所述塑料基材涂覆纳米金属浆料后需进行干燥，所述干燥为本领域技术人员所公知的各种干燥方法。本品所提供的实施例中，优选采用自然风干，但不局限于此。

    根据本品所提供的方法，，将表面涂覆纳米金属浆料的塑料基材置于激光下进行刻蚀，在基材表面形成电路图案。激光刻蚀条件为:激光波长1064nm,标记电流0 ~ 24A,频率1 ~ 60kHz,中间延时0 ~ 30ms，填充间距≥0.01mm,刻蚀时间1 ~ 60s。

    激光刻蚀时，激光辐射的区域瞬间温度很高，高于塑料玻璃化温度，塑料基材表面瞬间软化，纳米金属颗粒因此嵌入基材中，大大增强了激光辐射区域的纳米金属颗粒与塑料基材间的结合力。

    而未经激光辐射的区域，纳米金属仍依靠黏结剂黏附在塑料基材表面。

    根据本品所提供的方法，在塑料基材经过激光刻蚀后，需进行清洗。所述清洗为本领域技术人员所公知，本品没有特殊要求。一般情况下，清洗方法为:先采用与所用黏结剂极性相同的溶剂浸泡塑料基材，并用超声波清洗，直至未经激光刻蚀的区域完全干净。

    在塑料基材上涂覆纳米金属浆料，干燥，然后对基材进行激光刻蚀以及激光刻蚀后的清洗工序，又统称为布线过程。
    将清洗后的塑料基材进行化学镀，即可得所需镀件。所述化学镀技术为本领域技术人员所公知的各种技术，所得镀层优选为还原性不强于纳米金属的金属镀层。本品所提供的实施例中，均优选化学镀铜，但不局限于此。

    本品中，非激光辐射区域的金属颗粒与塑料基材间完全靠黏结剂结合，因此非激光辐射区域的纳米金属很容易清洗除尽，不存在纳米金属污染问题，化学镀后得到的镀层精度也很高。

[产品特性]
    本品用于塑料基材表面的选择性化学镀，采用无锡化学镀，工艺流程短，操作简单，生产柔性大，线宽、线距精度高，无需使用特殊塑料基材。

本文转载自《化学镀液 配方与制备(一)》编著    李东光
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