用于無電電鍍的前處理液及無電電鍍的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種使用于無電電鍍(Electroless plating)前處理中的前處理液，以及使用所述前處理液的無電電鍍方法;特別是關(guān)于一種可在非導(dǎo)電性物質(zhì)表面形成微細(xì)的電路以及可大范圍地形成膜厚均勻的薄膜的前處理液，以及使用所述前處理液的無電電鍍方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，電鍍作為在基材表面上直接形成鎳(Ni)、銅(Cu)、鈷(Co)等的賤金屬(卑金屬)或卑金屬合金，或是銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鈀(Pd)等的貴金屬或貴金屬合金的被膜的方法，無電電鍍被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)上。無電電鍍的基材有金屬、塑料、陶瓷、有機(jī)化合物、纖維素等各種組合物，具體而言，可列舉:纖維素、生絲素或聚酯等的高分子樹脂;三酯酸纖維素(TAC)等的薄膜;聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚苯胺、光硬化性樹脂等的有機(jī)化合物被膜;銅、鎳、不銹鋼等的金屬板;氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、氮化硅等的陶瓷或石英玻璃等的基體或ITO被膜等各種材料。在這些基材呈現(xiàn)絕緣性而難以析出電鍍被膜的情況中，一般是將絕緣性基材浸漬于前處理液，而使無電電鍍用觸媒附著于基材的必要部分。
[0003]作為使用于所述前處理液的無電電鍍用觸媒，金(Au)、鈀(Pd)、鉑(Pt)等的貴金屬的化合物鹽、或鎳(Ni)、錫(Sn)等的卑金屬的化合物鹽，雖作為前處理液中的金屬離子大量使用，但使用金(Au)等的貴金屬膠體的方法亦已為人所知(后述專利文獻(xiàn)I)。
[0004]至今為止所使用的貴金屬膠體的前處理液，雖可在絕緣性基材表面形成貴金屬膠體的觸媒核，但在進(jìn)行無電電鍍的情況中，相較于從前處理液中的離子所還原的貴金屬觸媒核，其具有電鍍厚度不均勻且并未均勻析出這樣的問題。這是因為，相較于來自貴金屬離子的觸媒核，貴金屬膠體的觸媒核與基材的密合性較弱，且相較于從離子還原的貴金屬觸媒核，其觸媒活性較低。
[0005]但是，使用金屬離子的方法，具有處理步驟變多，可適應(yīng)的無電電鍍浴有所限制等的缺點，因此有人考慮在前處理液中還原貴金屬鹽，使所形成的貴金屬膠體粒子吸附于基材上的做法(后述專利文獻(xiàn)2)。
[0006]然而，以往的貴金屬膠體溶液，由于容易被酸或堿影響，貴金屬膠體溶液中的納米粒子凝集，或是觸媒核脫離至無電電鍍之中，而造成電鍍被膜異常析出的同時，無電電鍍浴I次就失控而毀壞這樣的問題。
[0007]先前技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本專利4649666號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開平1-319683號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所欲解決的問題
[0012]本案發(fā)明人，為了解決上述問題，而研究一種前處理液，其可使貴金屬膠體穩(wěn)定分散于所有的PH值域中，且能夠均勻地吸附于基材表面，進(jìn)而可通過無電電鍍大范圍地形成均勻膜厚的電鍍皮膜。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，糖醇會保護(hù)貴金屬納米粒子而使其在水中可均勻地分散，還可使貴金屬納米粒子均勻地吸附于基材表面，進(jìn)而完成本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種前處理液，其可相對所有pH值域的無電電鍍浴，作為穩(wěn)定的觸媒核使用。再者，本發(fā)明的目的在于提供一種前處理液，其可形成微細(xì)電路以及大范圍地形成膜厚均勻的薄膜，且可使貴金屬納米粒子均勻地分散于基材。再者，本發(fā)明的目的是提供一種使用所述前處理液的無電電鍍方法。
[0014]解決問題的手段
[0015]作為解決本發(fā)明的問題的無電電鍍用前處理液之一，其是貴金屬膠體納米粒子、糖醇以及水所構(gòu)成的無電電鍍用前處理液，其中所述膠體納米粒子為金(Au)、鉑(Pt)、或鈀(Pd)的任一項，所述膠體納米粒子的平均粒徑為5?80nm，在所述前處理液中含有作為金屬質(zhì)量的所述膠體納米粒子為0.01?10g/L;所述糖醇為三醇(tritol)、丁糖醇、戊糖醇、己糖醇、庚糖醇、辛糖醇、肌醇、懈皮醇、或季戊四醇所構(gòu)成的群組中的至少I種以上，其在所述前處理液中共含有0.01?200g/L;剩余部分為水。
[0016]用以解決本發(fā)明的問題的另一種無電電鍍用前處理液，是由貴金屬膠體納米粒子、糖醇、PH值調(diào)節(jié)劑、以及水所構(gòu)成的用于無電電鍍的前處理液，其中所述膠體納米粒子為金(Au)、鈾(Pt )、或鈀(Pd)的任一項，所述膠體納米粒子的平均粒徑為5?80nm;在所述前處理液中含有作為金屬質(zhì)量的所述膠體納米粒子為0.01?10g/L;所述糖醇為三醇、丁糖醇、戊糖醇、己糖醇、庚糖醇、辛糖醇、肌醇、懈皮醇、或季戊四醇所構(gòu)成的群組之中的至少I種以上，其在所述前處理液中共含有0.01?200g/L;并含有所述pH值調(diào)節(jié)劑lg/L以下，且剩余部分為水。
[0017]再者，用以解決本發(fā)明的問題的無電電鍍方法，是在使基材浸漬于前處理液之后進(jìn)行無電電鍍的無電電鍍方法，其特征為使用下述無電電鍍前處理液:所述前處理液是由貴金屬膠體納米粒子、糖醇、P H值調(diào)節(jié)劑、以及水所構(gòu)成，所述膠體納米粒子為金(A u )、鈾(Pt)、或鈀(Pd)的任一項，所述膠體納米粒子的平均粒徑為5?80nm;在所述前處理液中含有作為金屬質(zhì)量的所述膠體納米粒子為0.01?10g/L;所述糖醇為三醇、丁糖醇、戊糖醇、己糖醇、庚糖醇、辛糖醇、肌醇、懈皮醇、或季戊四醇所構(gòu)成的群組中的至少I種以上，其在所述前處理液中共含有0.01?200g/L;并且含有所述pH值調(diào)節(jié)劑lg/L以下，剩余部分為水。
[0018]本發(fā)明使用于無電電鍍用前處理液的前處理液中，將既定的糖醇限定于三醇、丁糖醇、戊糖醇、己糖醇、庚糖醇、辛糖醇、肌醇、懈皮醇、或季戊四醇所構(gòu)成的群組之中的至少I種，是因為其可包覆貴金屬納米粒子，而在所有pH值域以及經(jīng)加熱的水溶液中保護(hù)貴金屬納米粒子。這些的糖醇具有耐熱性，且不會因為酸堿的狀態(tài)而使其解離形態(tài)有所改變，故可在所有PH值狀態(tài)下，使用為貴金屬納米粒子的保護(hù)劑。因此，即使在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的無電電鍍浴中，亦可保持貴金屬納米粒子的表面形態(tài)直到置入還原劑而開始進(jìn)行無電電鍍?yōu)橹埂?br>[0019]再者，使前處理液中含有0.01?200g/L的既定糖醇，是為了使貴金屬納米粒子在基材表面等間隔地配置排列。只要在該范圍內(nèi)，即使既定糖醇的濃度變得稀薄，或者反復(fù)浸漬數(shù)十片基材于相同的前處理液，亦可形成微細(xì)電路以及大范圍地形成膜厚均勻的薄膜。因此發(fā)明人認(rèn)為，既定濃度范圍的糖醇，在水溶液中雖然會使固體的基材表面與固體的貴金屬納米粒子結(jié)合，但并不會使固體的貴金屬納米粒子彼此結(jié)合，結(jié)果使得貴金屬納米粒子在基材表面上二維狀且等間隔地配置排列，進(jìn)而形成觸媒核。
[0020]使既定糖醇的下限為0.01g/L，是因為若未滿0.01g/L，則變得難以形成微細(xì)電路以及大范圍地形成膜厚均勻的薄膜。再者，使上限為200g/L，是因為若超過該值，則會在無電電鍍浴中形成無用的游離觸媒核，而容易引起失控反應(yīng)。只要既定糖醇在0.01?200g/L的范圍內(nèi)，則至無電電鍍開始之前，對于絕緣性基材的投銷效果(anchor effect)便不會消失，而不會失去作為相對于無電電鍍液的觸媒核的活性。
[0021]本發(fā)明的無電電鍍用前處理液中，使膠體納米粒子為金(Au)、鉑(Pt)、或鈀(Pd)的任一項，是因為其相對于金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈀(Pd)等的貴金屬無電電鍍浴，或是鈷(Co)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鐵(Fe)等的卑金屬無電電鍍浴，具有作為穩(wěn)定的觸媒核的作用。由于在這些的電鍍浴中貴金屬納米粒子的形狀穩(wěn)定，而顯示均勻的觸媒作用，故可形成微細(xì)的電路。
[0022]特別是在糖醇中經(jīng)化學(xué)還原的貴金屬納米粒子，其中于貴金屬納米粒子的表面，觀察到Inm以下的微細(xì)球狀粒子的表面析出形態(tài)。具體的表面形態(tài)顯示于圖1。亦即，圖1的穿透式電子顯微鏡影像中，可在I個納米粒子表面觀察到多個如葡萄串的微球狀粒子。此稱為“披叢集(pico cluster)”。納米粒子表面上的披叢集，與貴金屬的種類互不相關(guān)。即使前處理液的貴金屬納米粒子的濃度稀薄，亦可通過該模板效應(yīng)(template effect)，更佳地發(fā)揮貴金屬納米粒子作為觸媒核的性能，而可形成更微細(xì)的電路。
[0023]在前處理液中，含有作為金屬質(zhì)量的膠體納米粒子為0.01?10g/L。如上所述，SP使前處理液的濃度稀薄，貴金屬納米粒子亦可展現(xiàn)觸媒核的性能。然而，使下限為0.01g/L的原因在于，若未滿0.01g/L，則必須每次重新配置前處理液