Раствор для предварительной обработки поверхности пластмасс перед химическим меднением

Раствор для предварительной обработки поверхности пластмасс перед химическим меднением

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РАСТВОР ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПЛАСТМАСС ПЕРЕД ХИМИЧЕСКИМ МЕДНЕНИЕМ, содержащий галогенид одновалентной меди, соляную , кислоту и органический растворитель , отличающийся тем что, с целью повьппения. адгезии медного покрытия к подложке, он допол- ; нительно содержит фтореульф&новзто кислоту или смесь плавиковой и серной кислот при соотношении 1:1 - 1:5, а - в качестве органического растворита ля - ацетон при следующем содержании компонентов, г: Галогенид; однова20-80 лентной меди Соляная кислота

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а9 аа

g(5g С 23 С 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц, )

RI5Pg..;

20-80

50-300

20-100

20-350

До1л (21) 3486039/22.-02 (22) 24.08.82 (46) 23.12.84. Бюл. h 47 (72) Н.Б. Мельникова, В.P. Карташов, В.И. Кучеренко, В.С. Епифанова, А.Н. Гусарова и Э.В. Митрофанов (53) 621.357.5:621.793.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 375321, кл. С 23 С 3/02, 1970., 2.Патент США &4160050,кл. 427-304, опублик. 1979. (54)(57) РАСТВОР ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПЛАСТМАСС

ПЕРЕД ХИМИЧЕСКИМ МЕДНЕНИЕМ, содержащий галогенид одновалентной меди, соляную кислоту и органический растворитель, отличающийся тем, что, с целью повышения адгезии мед1 ного покрытия к подложке, он допол- .; нительно содержит фторсульфЬновую кислоту или смесь плавиковой и серной кислот при соотношении 1:1 — 1:5, а в качестве органического растворите ля — ацетон при следующем содержании компонентов, r:

Галогенид; одновалентной меди

Соляная кислота (36%-ная) . Фторсульфоновая кислота или смесь плавиковой (71X-ной) и серной (967-ной) кислот

Ацетон

1 11306 Изобретение относится к подготов-, ке поверхности пластмасс перед химическим меднением и может найти при,менение в радиоэлектронике, приборостроении и автомобильной промышленности.

Известны растворы для предварительной подготовки поверхности пласт. масс перед химической металлизацией, в которых исключается использование 10 дефицитного и дорогостоящего палладия .

Изделия из нластмассы последовательно обрабатываются в нескольких технологических растворах. Раствор 15 обезжиривания представляет собой водный раствор моющих средств. Травящий раствор состоит из водного раствора бихромата калия в серной кислоте. Раствор сенсибилизации содер- 20 жит водный солянокислый раствор хло ристого олова, а активирующий раствор представляет собой сернокислый раствор сульфата двухвалентного железа t1j.

Недостатками этих растворов являются нестабильность активирующих растворов на оенове сульфата двухвалентного железа длительность процес. са,что связано с последовательной об-.30

1 работкой в каждом из перечисленных растворов предварительной подготовки, сложность регенерации травильных и ак " тивирующих растворов, а также сложность очистки сточных вод.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является раствор предварительной подготовки поверхности пластмасс, который позволяет одновре-40 менно обезжиривать, травить и активировать поверхность. Он содержит галогенид одновалентной меди,преимуществен.

,но хлорид меди, по крайней мере один органический растворитель (диметилформамид обязательно), восстановитель, например гипофосфит натрия, хлорид двуквалентного олова и соляную кислоту (23 °

К недостаткам известного раствора

50 относятся низкая адгезия медного покрытия(13 NHa) что обуславливается недостаточным протравливающим эффектом композиции (диметилформамид способен частично гидролизоваться, что значительно уменьшает протравливающий эффект, растворителя) и затрудненная регенерация раствора предварительной подготовки.

19 2

Цель изобретения — повышение адгезии медного покрытия к пластмассовой подложке °

Поставленная цель достигается тем, что раствор предварительной обработки поверхности пластмасс перед химическим меднением, содержащий галогенид одновалентной меди, соляную кислоту и органический растворитель, дополнительно содержит фторсульфоновую кислоту или смесь плавиковой и серной кислот при соотношении 1:11:5, а в качестве органического растворителя — ацетон, при следующем содержании компонентов, r:

Галогенид одновалентной меди 20-80

Соляная кислота 50-300

Фторсульфоновая кислота или смесь плавиковой (717-ной) и серной (967-ной) кислот

Ацетон

20-100

20-350

До1л

В качестве галогенида одновалентной меди могут быть использованы эк-. вивалентные соли: хлорид, бромид или иодид меди.

Выбор в качестве растворителя

l ацетона обусловлен тем, что ацетон является стабилизатором солей одновалентной меди, восстанавливая образующиеся ионы двухвалентной меди до одновалентной меди по схеме, напри- мер:

СЕ

СиС12 + СН СОСН вЂ”" СцС1 +

+ СН С1СОСН1. при этом использование ацетона исключает введение в раствор предварительной подготовки восстановителей типа гипофосфита натрия либо двухлористого олова, а также тем, что улучшается возможность регенерации активирующих растворов, что связано с низкой температурой кипения ацетона (Т„„„ = 56 С) о и с тем, что ацетон является единственным органическим растворителем.

Предельно. допустимая концентрация ацетона в рабочей зоне (200 мг/м ) относительно высока по сравнению с концентрацией для диметилформамида (10 мг/м ) . Кроме того, ацетон явля5 ется растворителем, обладающим и

1протравливающим и обезжиривающим эффектом.

Введение в раствор предварительной подготовки фторсульфоновой кисло11306 з ты либо смеси плавиковой и серной кислот обеспечивает травление поверхности пластмасс за счет реакции этих кислот с полимерным материалом на основе .стекловолокна. Эпоксидная смола удаляется в результате сульфирования ароматической части ее и свободных гидроксильных групп серной и фторсульфоновой кислотами, образуя полярный сложный сульфированный поли-1р мер, легко удаляющийся с подложки ацетоном и дальнейшей промывкой. Плавиковая и фторсульфоновая кислоты вступают в реакцию со стекловолокном по схемам: 15

SiO) + 4HF - SiF4 + 2Н О

$ 0 + Н2$ОЭГ -+ $1Г4 + Н $03

Протекание таких реакций на поверхности пластмасс обеспечивает боl лее глубокое травление, чем исполь- 2О зование только неводных растворителей и создает микрошероховатость (ъ 1,5 мкм) поверхности, что необ-. ходимо для хорошей адгезии медного .покрытия. Травление пластмасс предла-25 гаемым раствором, в который введены фторсульфоновая кислота, либо смесь серной и плавиковой кислот облегчается также и за счет того, что эти кислоты способны образовывать комплексы с ацетоном. Комплексообразование происходит по атому фтора. Комплексообразование фторсодержащих кислот с ацетоном регулирует травление, препятствует перетравливанию полиме- З ров и улучшает адгезию.

Использование фторсульфоновой кислоты предпочтительнее, чем смеси пла-. виковой и серной кислот. вследствие более эффективного травления пластмас О сы. Однако вследствие относительной дефицитности фторсульфоновой кислоты целесообразно использовать смесь кис.лот.

Обработку пластмасс в растворе 45 для предварительной подготовки осу- ° ществляют следующим образом.

Готовят совмещенный раствор, для чего к суспензии галогенида однова». лентной меди (20-80 г/л) в ацетоне 50 при нагревании и перемешивании добавляют 50-300 г/л 36Х.-ной соляной кислоты. После осаждения в полученный гомогенный раствор добавляют от

20 до 100 г/л фторсульфоновой кис- 55 лоты либо смесь 71Х.-ной плавиковой кислоты и 96Х-ной серной кислоты в соотношении от 1:1 до 1:5. Образец

200

19 .4 пластмассы погружают .в приготовленный совмещенный рас1"вор на 5-300 с при комнатной температуре. Затем образец промывают водой и (не обяза-. тельно) погружают в восстанавливающий раствор на 1-5 мин. После этого образец погружают на 1-5 мин в раствор акселерации. Образец готов для химического меднения в типовом растворе.

Уменьшение концентрации фторсульфоновой кислоты меньше 10 г/л приводит к неудовлетворительной микрошероховатости и плохой адгеэии. Увеличение концентрации больше 100 г/л вызывает перетравливание пластмассы, слишком большую микрошероховатость и уменьшение адгезии медного покрытия.

Увеличение соотношения плавиковой и серной кислот более 1:5 приводит к нестабильности раствора предварительной подготовки, а уменьшение соотношения ниже чем 1: 1 не обеспечивает удовлетворительной микрошероховатости.

Состав предлагаемого раствора предварительной подготовки перед химическим меднением и его технические характеристики приведены в таблице.

В примерах 1 и 2 проиллюстрирован технический процесс подготовки пластмассы к химическому меднению.

Пример 1. Подложку из пласт.:массы СТЭФ-1 площадью . 10 см-. на

1 мин погружают в активирующий рас твор состава, г:

Хлорид меди (g) 40

Соляная кислота (367-ная)

Фторсульфоновая кислота 20

Метон До 1 л

Далее подложку промывают в воде и погружают на 1 мин в водный раствор восстановления состава, г/л:

NaBH4 1

NaOH 50

NaRS20 5 0,00 1

Затем подложку погружают на 3 мин в раствор акселерации состава, г/л:

Формалин 150 мл/л

Na0H 300

Нд(ОСОСН„) 0,01

После этого подложку помещают в раствор химического меднения состава, г/л:

СиЯО4 5Н20 14

NiSO4 6Н О

l13О619

100.100

До1л

0,001

Э

NaOH 28

KNaCqHqO

Формалин (40X-ный) . 52

Адгезия медного покрытия 20 MIla 5 микрошероховатость (Р„) 1,5 мкм, наЯ чальная скорость меднения 40 мг/мин см .!

Пример 2. Подложку из ппаст-. массы СТ3К-1 площадью 10.см погру- IO жают на 5 мин в активирующий раствор состава, г:

Иодид меди (1) 30

Соляная кислота (36X.-ная) 15

Плавиковая кислота (717-ная) 100

Серная кислота (967-ная)

Ацетон 20

Раствор готовят следующим образом.

К суспензии иодида меди (1) в ацето-; не (30 г СиЛ) при перемешивании и нагревании добавляют 100 г 36Х-ной 25 соляной кислоты. Образуется темно- коричневый комплекс- "иодид меди (I) ацетон". В отдельной порции к. 100 r

96Х-ной серной кислоты осторожно добавляют 100 r 717-ной плавиковой кис-30 лоты и.300 мл ацетона. Второй раствор выливают в первый и доводят до одного литра ацетоном. После обработки в активирующем растворе образец пластмассы тщательно промывают вначале раствором 5Х-ной соды, затем дистиллированной водой, погружают на

5 мин в раствор восстановления соста ва, г/л:

ИаВН4

NaOH

Тиомочевина

После этого подложку погружают в раствор акселерации состава, г/л:

Формалин 100

NaOH 100

Na SуО 0,001

Затем подложку помещают.в раствор химического меднения, состава, г/л:

CuSO ° 5H О 14

ИЫ О бН О 4

NaOH 28

KNaC4H4O6

Формалин (40%) 52 мг/л

Адгезия покрытия 32 МПа; микрошероховатость (R ) 1,5 мкм, начальная скорость меднения 42 мг/см мин.

Качество предварительной подготовки поверхности пластмасс перед хими-: ческим меднением оценивают по начальной скорости процесса химического. меднения и по результатам микрошероховатости поверхности. Качество покрытия оценивают по результатам испытания на адгезию покрытия путем отрыва и с помощью микроскопа.

Экономический эффект от применения предлагаемого раствора предварительной обработки поверхности пластмасс достигается за счет значительного улучшения адгезии медного покры тия (на отрыв) с 13 MIa до 19-23 MIa в результате обеспечения более удовле. творительной микрошероховатости поверхности пластмасс. Использование в качестве растворителя ацетона облегчает регенерацию раствора предварительной подготовки вследствие низкой температуры кипения ацетона и того что неводная среда.однокомпонентна.

Исключается использование восстановителя в растворе, что обеспечивается высокими стабилизирующими свойствами ацетона.

1130619 м v .фнок Х

0 Об ф 3С Ф 4

О сЧ сЪ а0 Ф С ) о - e л в

Ф л С Ъ С Ъ

60 л о! л о м

Я Ою л * е ° а л л ю л л

° ° л л

° ф

4 (tt а ь

ССЪ (я

1 о сч

СЧ СЧ о

СЧ N о

N N

СЧ СЧ O Ch C . сч сч сч» ° сч! а о к о н о .ь о о ф о о о 3

Ct . С0 Л о о о о

I СО ОЪ о о о о

CO ССЪ о о о о

00 CO

»

Ц

4 о о о л N о о

О ссЪ! " Сч о

ССЪ Ь

° л

Ъ о о

ЭС

Id! I

Ц

О И 4

3С о о о

1 1, - e ь ь

D о о

СЪ о о л лл ь

I !

I L

jg ц1сц! !

I 1! я ь о о а ь о о иЪ

Г ь!

} Я

О

О ь о о

° - а л

2 Q Ö

4 ф и о М

° В

D о о.

СРЪ л о о о о

СЧ ь D о о о ь

СЪ СЪ о о о о о

N Е а а

I Ф

1 о о

С Ъ о о

СЧ о о о о

СЧ С ) Ф о о

С Ъ о о о

С0 СЧ

4 4 4 4

С0 С0 C0 Ig

v О u u

О и

v v

4 4 0 ° о о îv

v v u ф н и о

x a

Ф.X

° СЧ С Ъ ес л

1 ° !

x !

О I

l иЪ Л. О С Ъ СЪ СЪ О Ю Ю

С Ъ u Л С0

3 о о е

° °

2 ф а

-о н

tJ

Се а о

4 о

М н

О

4l

Ф