請求の範囲
1 無電解金属化用に基板を活性化するための水
溶液の形態の組成物であつて、無電解メツキ浴中
でメツキされる金属の溶解した塩を化学的に還元
するのに触媒作用がある少なくとも一つの貴金属
の塩化物、水中で保護金属ゾルを形成する能力の
ある少なくとも一つの塩化物、貴金属塩化物およ
び保護金属ゾルを形成するための塩化物により供
給される塩化物イオンよりも過剰の塩化物イオン
を供給する塩化物イオン源としての塩化ナトリウ
ム及び/又は塩酸、および、脂肪族カルボン酸、
芳香族カルボン酸、アミノ酸、およびこれらの組
合わせから成る群から選んだ少なくとも一つの10
〜80g/の実質的にメツキ浴に可溶である有機
酸、から構成される上記組成物。
2 貴金属がパラジウムから成る特許請求の範囲
第1項に記載の組成物。
3 保護金属ゾルを形成する能力のある塩化物が
塩化第一スズから成る特許請求の範囲第2項に記
載の組成物。
4 水、1リツトル当たり約0.02から8グラムの
パラジウムおよび1リツトル当たり約1から約
300グラムの第一スズイオンから成る特許請求の
範囲第3項に記載の組成物。
5 約0.1規定から飽和までの塩化物濃度を有す
る特許請求の範囲第4項に記載の組成物。
6 塩化物濃度が約3.4から約4.6規定までの範囲
内にある特許請求の範囲第5項に記載の組成物。
7 1リツトル当たり0.0398から0.1194グラムの
パラジウムおよび1リツトル当たり2から6グラ
ムの第一スズイオンを含む特許請求の範囲第6項
に記載の組成物。
8 酸がクエン酸、酒石酸およびこれらの組合せ
から成る群から選んだ構成分である特許請求の範
囲第5項あるいは第7項のいずれかに記載の組成
物。
9 非伝導性基板でそこにスルーホールを持つも
のをメツキする方法であつて、メツキされる金属
の化学的還元に触媒作用を及ぼすことのできる少
なくとも一つの貴金属塩化物、水中で保護金属ゾ
ルを形成できる少なくとも1つの塩化物、貴金属
塩化物および保護金属ゾルの形成用の塩化物によ
り供給される塩化物イオンより過剰の塩化物イオ
ンを供給する塩化物イオン源としての塩化ナトリ
ウム及び/又は塩酸および少なくとも一つの10〜
80g/の有機酸であつて、メツキ浴に可溶であ
り、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸、アミ
ノ酸、およびこれらの組合せから成る群から選ん
だもの、から成る水性活性化浴と基板とを接触さ
せ、しかも、基板を促進処理にかけることなく、
メツキされる金属の還元できるイオンを含む無電
解析出メツキ浴と基板を接触させる、ことから構
成される上記方法。
明細書
本発明は無電解メツキ、特に非伝導性の基板を
活性化する改良した触媒溶液および改良した無電
解メツキ方法に関する。
貴金属浴を活性剤として用いる非伝導性基板の
金属化方法はよく知られている。これらの方法は
ガラスのごとき品物に装飾金属をつけるのに有用
でありまた特にプリント回路板、とりわけそこに
打抜きや穴明けした孔を持つものを金属化するの
に有用である。
ある種の方法においては、まず族金属イオン
還元剤、たとえば第一スズイオン、の膜を与え、
続いて基板の表面に還元した貴金属、たとえばパ
ラジウム、の膜をつける浴を与えることにより、
金属の浴が連続的に用いられる。この方法は引続
く無電解金属析出用に基板表面を活性化するある
いは敏感にする。いろいろな2段階活性化システ
ムおよび改良が技術上見出される。これらの方法
は問題、特に基板としての銅張り積層板に関し
て、たとえば次の無電解金属メツキにおける不十
分な金属対金属の結合、結果の均一性の欠如およ
び不安定な活性剤浴のごとき問題がある。
これらの問題は、貴金属の膜を析出させること
により基板を触媒反応させるかあるいは活性化す
る単一あるいは1段の貴金属浴の使用によつてい
くらか解決された。しかしながら、活性化に続く
促進段階の必要性、高濃度の貴金属浴にもとづく
方法の高コスト、プリント回路板における孔壁で
のプルアウエイ(pullaway)に関する不十分な
結果、大容量のしばしば危険な薬品の取扱いと廃
棄に含まれる問題、長い開始時間、および非金属
基板の場合における析出後の金属の基板からのふ
くれ、を含む諸問題が残る。
背景技術
多くの従来技術の特許がこれらのおよびその他
の問題を議論してきて多くの解決を与えてきた。
安定性に関しては、性化浴は典型的には保護金属
を含み、すぐれた実施態様はスズーパラジウムゾ
ルであり、スズは、たとえばシプリー(shipley)
の米国特許3011920により開示されたように、保
護金属である。
これらの単一金属活性剤浴はほとんどの従来技
術あるいはゼブリスキー(Zeblisky)の米国特許
3672938におけるような溶液においてコロイド状
あるいは半コロイド状と呼ばれてきた。物理的説
明とは関係なしに、それらは2段階活性剤システ
ムとは反対にすべて単一貴金属ゾル活性剤であり
しかもここで単一あるいは1段活性剤ゾルあるい
は浴と言おう。しかしながら、保護金属の存在は
無電解金属析出段階において他の問題を生じる、
たとえば金属析出の長い開始時間および非金属基
板を用いる際の金属の析出の後での基板からの金
属のふくれのごときを。銅張り基板が用いられる
際、弱い銅対銅の密着性が銅析出の後で生じるこ
とがある。
孔壁のプルアウエイあるいはプリント回路板に
おけるスルーホール(thru−holes)の孔壁から
の板複合体の分離がやはり問題である。プルアウ
エイは電析に続く操作においてスズ鉛被膜の溶融
中かあるいは仕上つたプリント回路板の構成物の
上へハンダ付けする間に起こりうる。研究から分
つたことは促進を除くとプルアウエイの量の増加
が生じることである。
促進段階は任意であると言われてきたけれど
も、保護金属の優先的使用は、たとえばシプリー
(Shipley)の米国特許3011920に開示のように促
進段階を用いることを必要とする。これは基板と
しての銅張り積層板に関してスズ−パラジウム1
段活性剤ゾルを用いる際に特に望ましく、しかも
他のシステムに関してもやはり有用である。促進
は他の特許、たとえばドタヴイオ(D′Ottavio)
の米国特許3650913のごときにおいては必要とい
うよりむしろ望ましいとやはり述べられている。
促進が削除されている従来技術の例がある。主
にコーテイング法を扱つて選択的金属析出をさせ
るバロン(Baron)の米国特許4073981において
は、促進の後で“不活性洗浄、好ましくは水”が
用いられる。この特許開示の方法は本開示におい
て述べたようなスズ−パラジウムゾルから成る技
術に既知の典型的1段活性剤浴を用いる。しかし
ながら、バロン(Baron)の開示においては既知
の問題を提出してこの活性剤システムに関して促
進の削除を伴う何らの努力がされていない。この
本開示において後で示されるように、これらの従
来技術の問題を正しく解決ししかもパラジウム−
スズ1段活性剤浴の利点を保持する促進なしにメ
ツキ方法を提供することがこの本発明の主要な目
的である。
促進段階は、メツキ工程の長さが増加するほか
に、それ自身問題を生ずることがある。無電解析
出段階における不十分な金属被覆あるいはボイド
生成が過剰促進によつて生じることがある。過剰
促進は保護金属を除去しながら基板から触媒作用
金属のあるものを除去し、それによつて基板を金
属析出に対しより活性でなくするものと仮定され
る。反対に、促進不足は無電解メツキ工程におい
て基板への金属の不十分な密着性あるいはふくれ
を生じることがある。この制御問題を克服しよう
と試みて新規な活性剤が開発された、たとえばア
ーシレシ(Arcilesi)らの米国特許4204013にお
いては、促進剤浴はあるアミノ酸を含むアルキル
アミンを含有する。
促進段階のいくつかの改変が従来技術、たとえ
ばフアゼン(Fadgen)らの米国特許3767583にお
ける後活性化段階において見出されている。シプ
リー(Shipley)らの米国特許3562038において
は、選択メツキ用のストリツピングが改変した促
進段階を提供する。コーヘン(Cohen)らの米国
特許4008343においては、酸洗浄が活性化して水
洗浄した後に用いられる。
1段活性剤浴の改良に相当の努力が向けられて
きた。シユルツーバージ(Schulze−Berge)の
米国特許4001470の開示においては、スズは活性
剤浴中の保護金属としてアラビアゴムおよび(あ
るいは)ゼラチンで置き換えられる。活性剤浴は
また少なくとも一つのカルボン酸を含みしかも促
進段階が削除される。
触媒作用金属用の保護金属としてスズを保持す
ることおよび変えることあるいは活性剤浴の残り
の加えることを扱うその他の努力がなされてい
る。
クルリク(Krulik)の米国特許4182784におい
ては、スズ−パラジウムゾルが用いられしかもス
ズ−パラジウム塩のほかには浴中に何のハロゲン
化物も存在しない。ここで過剰のハロゲン化物の
代りにヒドロキシ置換した有機酸を用いて浴を安
定化する。酸あるいは塩基中での促進がサイクル
の中に含まれる。フアゼン(Fadgen)らの米国
特許3767583においては、スズ−パラジウム塩活
性剤浴は“1〜4Cアルカノール”を含有する。
後活性化あるいは促進段階が含まれて表面あるい
は複数表面上で触媒作用貴金属の露出を確実にす
る。クレマー(Kremer)らの米国特許3961109
においては、活性剤浴への添加剤としてフエノー
ルあるいは芳香族アルコール型の化合物が用いら
れる。フツ化ホウ素酸における促進が含まれる。
キルタウ(kilthau)の米国特許4153746において
は、指定した低いpHでの添加剤としてEDTAが
用いられる、ただしEDTAはこの低いpHで非常
に小さい溶解度を示す。活性化の後にストリツピ
ング工程が含まれる。これらの添加剤は安定性、
効率および活性剤浴の寿命を改善するかあるいは
無電解析出用により良い活性化を提供するかいず
れかに主に向けられる。また、カグナシ
(Casnassi)の米国特許4244739においては、活性
剤溶液は少なくとも酸の一部分として脂肪族のス
ルホン酸から成る。しかしながら、そのうえ促進
段階を用いることがフツ化ホウ素酸を使つて開示
される。
出願人の知る限り、メツキ工程において促進な
しに用いて変わりなく良好な結果を与えることが
できるパラジウム−スズ型の貴金属−保護金属活
性剤浴は与えられていない。
開 示
この発明に従えば、無電解金属化用に基板を活
性化する組成物が与えられるが、構成は;化学的
還元メツキ工程に触媒作用のある貴金属、水中で
保護金属ゾルを形成する能力のある塩、貴金属に
よつて与えられるものより過剰のハロゲン化物イ
オン源および保護金属ゾルを形成する塩、および
少なくとも一つの有機酸であつて、メツキ浴中で
実質的に可溶であり、脂肪族カルボン酸、芳香族
カルボン酸、アミノ酸およびこれらの組合わせか
ら成る群から選んだもの、である。
本発明は銅およびニツケル、最も好ましくは銅
を無電解でメツキするのに採用するのが望ましい
が、金、パラジウム、およびコバルトをメツキす
る前に基板を活性化することにもまた採用でき
る。
この発明はまた完全な化学メツキシステムを構
成する工程の総括的な組合わせにおける上記活性
剤ゾルの使用を含み、その組合わせは従来のシス
テムより少ない工程だけでなく、匹敵するかある
いは改良された結果もまた与える。
進んだこの発明の試験をするとわかつた多くの
予期しない利点がありしかも従来技術の問題点が
提出された、特に基板として銅張り積層板を用い
る際に。
従来技術よりもすぐれたこの発明のいくかの利
点は以下のように判明した:
1 この発明の活性剤を用いると従来技術におい
てぶつかつた問題、たとえば基板に対する金属
のふくれ、非金属性基板を用いる際の無電解メ
ツキ工程における遅い開始時間および基板とし
て銅張り積層板を用いる際の弱い銅対銅の密着
性のごときなしに伝統的促進段階およびつぎの
洗浄が削除される。不合格とされたプリント回
路基板の主要な理由となることがあるスルーホ
ールにおける孔壁のプルアウエイの増加が何ら
ない。この発明の活性剤をもつてすると、促進
なしにいくつかの銅無電解メツキ浴が使用され
しかも結果はすべての浴に関して良好であつ
た。それゆえ従来技術のメツキ工程から二つの
段階が除かれてより容易でより安価な操作に寄
与する。促進段階を削除する他の重要な利点は
促進浴およびつぎの洗浄のための廃物処理工程
の省略である。この工程は高価で、時間がかか
りしかも有害である。たとえば、フツ化ホウ素
酸が促進用に典型的に用いられる。溶けたフツ
化物イオンそれ自身は非常に腐食性で大いに注
意して取扱わねばならない。廃物処理を含む浴
のいかなる取扱いにも保護衣と保護めがねを着
用しなければならない。廃物処理はまた塩基で
7のpHにゆつくりと注意深く中和することを
含む。この反応は熱に発生して危険なことがあ
る。ほかの促進浴は同様な廃物処理問題を与え
ることがある。
2 基板としての銅張り積層板に関するこの発明
の活性剤浴においては従来技術の浴に関するよ
り銅の蓄積が少ない。有機酸添加剤は活性化中
に張合わせ体から除かれた銅に対する銅錯化剤
として働く。この発明の浴はそれゆえ比較的少
ない銅の蓄積のため処理するまでに比較的長く
使うことができ、そのうえ比較的少ない廃棄処
理および比較的費用のかからない操業に役立
つ。
3 従来の浴に比較してより低い貴金属濃度がこ
の発明の実用活性剤浴において用いられ、浴を
より費用がかからず操業するのに役立つ。
4 この発明のすぐれた実施態様はプリント回路
板の製造において普通に見出される銅の無電解
メツキ浴および基板として銅張り積層板を用い
ているけれども、多様な基板およびニツケルの
無電解メツキ浴がこの発明の活性剤浴で試験さ
れしかも好結果が観察された。
5 プリント回路工業において用いられる基板の
常用の形状は表面の組合わせ、一般に、銅張り
積層板と非金属性の部分、たとえばフエノール
性あるいはエポキシのごとき、
の複合体から成る、メツキされた銅は主に非金
属性のスルーホール上で必要であるので銅張合
わせ部の上よりも非金属性の部分上により多く
の銅を無電解でメツキすることがこのタイプの
基板には望ましい。この発明の活性剤浴および
メツキ方法を用いると、これは従来技術の活性
剤浴およびメツキ方法よりすぐれた結果をもつ
て達成される。
例において従来技術の比較のために用いられ
る活性剤浴が促進段階に続く種々の無電解金属
浴を含む無電解メツキサイクルにおいて一般に
用いられる。これらの活性剤浴はこの発明の有
機酸なしに塩化パラジウム、塩化第一スズ、塩
化ナトリウム、および(あるいは)塩酸から成
る。
この発明の多面性を示すのに多様な銅無電解メ
ツキ浴が用いられた。これらの浴は市販で入手可
能でありしかもマグダミド カツパ
(MacDermid Copper)浴:メテツクス エレク
トロレス カツパ(Metex Electroless Copper)
9048、メテツクス カツパ(Metex Copper)
9027、マク デプ(MACuDep)20、およびマク
デプ(MACu Dep)60として公知であり、し
かも技術上つぎの一般的用法を持つ:メテツクス
エレクトロレス カツパ9048は約130〓で行う
高速浴である。メテツクス カツパ9027は高速室
温浴である。マク デプ60は中温(約100〓)高
速浴である。マク デプ20は室温、低速浴であ
る。高速は同じ時間内で低速よりも厚い金属膜を
与える。それらは製造の要求に依存して使用され
る。
これらの銅浴は無電解銅浴の主要成分を含み構
成は:溶媒、通常は水:第二銅イオン源;水酸化
物イオン源;銅を溶かして保つための錯化剤ある
いはキレート化剤、たとえばEDTAのごとき;
および還元剤、たとえばホルムアルデヒドのごと
き、である。Claim 1: A composition in the form of an aqueous solution for activating a substrate for electroless metallization, the composition comprising a catalyst for chemically reducing dissolved salts of metals to be plated in an electroless plating bath. at least one chloride of a noble metal capable of forming a protective metal sol in water; from the chloride ion supplied by the noble metal chloride and the chloride for forming a protective metal sol; sodium chloride and/or hydrochloric acid as a chloride ion source that also supplies excess chloride ions, and aliphatic carboxylic acids,
at least one selected from the group consisting of aromatic carboxylic acids, amino acids, and combinations thereof;
~80 g/m of an organic acid substantially soluble in the plating bath. 2. The composition according to claim 1, wherein the noble metal is palladium. 3. The composition of claim 2, wherein the chloride capable of forming a protected metal sol consists of stannous chloride. 4 water, about 0.02 to 8 grams palladium per liter and about 1 to about 1 liter per liter
4. The composition of claim 3 comprising 300 grams of stannous ion. 5. The composition of claim 4 having a chloride concentration from about 0.1 normal to saturation. 6. The composition of claim 5, wherein the chloride concentration is within the range of about 3.4 to about 4.6 normal. 7. A composition according to claim 6, comprising from 0.0398 to 0.1194 grams palladium per liter and from 2 to 6 grams per liter stannous ion. 8. The composition of claim 5 or 7, wherein the acid is a component selected from the group consisting of citric acid, tartaric acid, and combinations thereof. 9. A method of plating non-conductive substrates having through-holes therein, comprising a protective metal sol in water containing at least one noble metal chloride capable of catalyzing the chemical reduction of the metal to be plated. at least one chloride that can be formed, sodium chloride and/or hydrochloric acid as a source of chloride ions providing an excess of chloride ions over the chloride ions provided by the chloride for the formation of a noble metal chloride and a protected metal sol; at least one 10~
an aqueous activation bath comprising 80 g/g of an organic acid soluble in the plating bath and selected from the group consisting of aliphatic carboxylic acids, aromatic carboxylic acids, amino acids, and combinations thereof; without subjecting the substrate to any accelerated treatment.
The above method comprises contacting the substrate with an electroless deposition plating bath containing reducible ions of the metal to be plated. Description This invention relates to electroless plating, and more particularly to an improved catalyst solution for activating non-conductive substrates and an improved electroless plating method. Methods for metallizing non-conducting substrates using precious metal baths as activators are well known. These methods are useful for applying decorative metals to items such as glass, and are particularly useful for metallizing printed circuit boards, especially those having punched or drilled holes therein. In some methods, a film of a group metal ion reducing agent, such as stannous ions, is first provided;
By subsequently applying a bath that deposits a film of a reduced noble metal, such as palladium, on the surface of the substrate,
A metal bath is used continuously. This method activates or sensitizes the substrate surface for subsequent electroless metal deposition. Various two-step activation systems and improvements are found in the art. These methods suffer from problems, particularly with regard to copper-clad laminates as substrates, such as poor metal-to-metal bonding in subsequent electroless metal plating, lack of uniformity of results, and unstable activator baths. be. These problems have been overcome to some extent by the use of a single or one-stage noble metal bath that catalyzes or activates the substrate by depositing a film of the noble metal. However, the need for an accelerating step following activation, the high cost of methods based on highly concentrated precious metal baths, the poor results with respect to pullaway at hole walls in printed circuit boards, and the use of large volumes of often dangerous chemicals. Problems remain, including problems involved in handling and disposal, long start-up times, and blistering of the metal from the substrate after deposition in the case of non-metallic substrates. BACKGROUND OF THE INVENTION Many prior art patents have discussed these and other problems and provided many solutions.
With regard to stability, sexing baths typically contain protective metals, a preferred embodiment being a tin-palladium sol, where the tin is, for example, a shipley
Protective metals, as disclosed by US Pat. No. 3,011,920. These single-metal activator baths are available in most prior art or Zeblisky U.S. patents.
It has been called colloidal or semi-colloidal in solution as in 3672938. Regardless of the physical explanation, they are all single noble metal sol activators as opposed to two-stage activator systems and are referred to herein as single or one-stage activator sols or baths. However, the presence of protective metals creates other problems in the electroless metal deposition step,
For example, long initiation times of metal deposition and blistering of metal from the substrate after metal deposition when using non-metallic substrates. When copper-clad substrates are used, poor copper-to-copper adhesion may occur after copper deposition. Hole wall pull-aways or separation of the board composite from the hole walls of thru-holes in printed circuit boards is also a problem. Pull-away can occur during melting of the tin-lead coating in operations subsequent to electrodeposition or during soldering onto the finished printed circuit board structure. What we have learned from our research is that removing facilitation results in an increase in the amount of pull-away. Although the promotion step has been said to be optional, the preferential use of a protective metal necessitates the use of a promotion step as disclosed, for example, in US Pat. No. 3,011,920 to Shipley. This applies to tin-palladium 1 for copper-clad laminates as substrates.
It is particularly desirable when using stage activator sols, but is also useful with other systems. Promoting other patents, e.g. D′Ottavio
It is also stated that this is desirable rather than necessary, such as in US Pat. No. 3,650,913. There are prior art examples where promotion has been removed. In US Pat. No. 4,073,981 to Baron, which primarily deals with coating methods for selective metal deposition, an "inert wash, preferably water," is used after acceleration. The method of this patent disclosure uses a typical one-stage activator bath known in the art consisting of a tin-palladium sol as described in this disclosure. However, no effort is made in the Baron disclosure with the removal of promotion for this activator system, presenting known problems. As will be shown later in this disclosure, these prior art problems can be properly solved and palladium-
It is a primary object of this invention to provide an unenhanced plating process that retains the advantages of a single-stage tin activator bath. The acceleration step, in addition to increasing the length of the plating process, can create its own problems. Inadequate metal coverage or void formation during the electroless deposition step may result from over-promotion. It is hypothesized that over-promotion removes some of the catalytic metal from the substrate while removing the protective metal, thereby making the substrate less active for metal deposition. Conversely, lack of promotion can result in poor adhesion or blistering of the metal to the substrate during the electroless plating process. In an attempt to overcome this control problem, new activators have been developed, such as in US Pat. No. 4,204,013 to Arcilesi et al., the accelerator bath contains an alkylamine containing certain amino acids. Some modifications of the promotion step have been found in the prior art, such as the post-activation step in Fadgen et al. US Pat. No. 3,767,583. In US Pat. No. 3,562,038 to Shipley et al., stripping for selective plating provides a modified acceleration stage. In Cohen et al., US Pat. No. 4,008,343, an acid wash is activated and used after a water wash. Considerable effort has been directed toward improving single-stage activator baths. In the disclosure of Schulze-Berge, US Pat. No. 4,001,470, tin is replaced with gum arabic and/or gelatin as the protective metal in the activator bath. The activator bath also contains at least one carboxylic acid and the acceleration step is eliminated. Other efforts have been made to address retaining and converting tin as a protective metal for the catalytic metal or the addition of the remainder of the activator bath. In US Pat. No. 4,182,784 to Krulik, a tin-palladium sol is used and no halides are present in the bath other than the tin-palladium salt. Here, a hydroxy-substituted organic acid is used in place of the excess halide to stabilize the bath. Acceleration in acids or bases is included in the cycle. In US Pat. No. 3,767,583 to Fadgen et al., the tin-palladium salt activator bath contains a "1-4C alkanol."
A post-activation or promotion step is included to ensure exposure of the catalytic precious metal on the surface or surfaces. U.S. Patent 3961109 to Kremer et al.
In this method, phenol or aromatic alcohol type compounds are used as additives to the activator bath. Includes promotion in fluoroboric acid.
In US Pat. No. 4,153,746 to Kilthau, EDTA is used as an additive at a specified low pH, although EDTA exhibits very little solubility at this low pH. Activation is followed by a stripping step. These additives have stability,
It is primarily directed toward either improving the efficiency and lifetime of the activator bath or providing better activation for electroless deposition. Also, in US Pat. No. 4,244,739 to Casnassi, the activator solution consists of an aliphatic sulfonic acid as at least a portion of the acid. However, the use of an acceleration step is also disclosed using fluoroboric acid. To the applicant's knowledge, no precious metal-protected metal activator bath of the palladium-tin type has been presented which can be used without acceleration in the plating process with consistently good results. Disclosure In accordance with the present invention, a composition is provided for activating a substrate for electroless metallization, comprising: a noble metal that catalyzes a chemical reduction plating process, the ability to form a protective metal sol in water; a salt forming a halide ion source and a protected metal sol in excess of that provided by the precious metal; and at least one organic acid substantially soluble in the plating bath and containing a fatty acid. carboxylic acids, aromatic carboxylic acids, amino acids, and combinations thereof. Although the present invention is preferably employed to electrolessly plate copper and nickel, most preferably copper, it can also be employed to activate substrates prior to plating gold, palladium, and cobalt. This invention also includes the use of the above-described activator sol in a comprehensive combination of steps to make up a complete chemical plating system, which combination not only requires fewer steps than conventional systems, but also is comparable or improved. It also gives results. Testing of the advanced invention has revealed many unexpected advantages, while presenting problems with the prior art, particularly when using copper-clad laminates as substrates. Some advantages of the present invention over the prior art have been found to be as follows: 1. The use of the activator of the present invention eliminates problems encountered in the prior art, such as blistering of metal on substrates and non-metallic substrates. Traditional accelerator steps and subsequent cleaning are eliminated, such as the slow start-up time in the electroless plating process and the poor copper-to-copper adhesion when using copper-clad laminates as substrates. There is no increase in hole wall pull-away in through-holes, which can be a major reason for rejected printed circuit boards. With the activator of this invention, several copper electroless plating baths were used without promotion and the results were good for all baths. Two steps are therefore eliminated from the prior art plating process, contributing to easier and cheaper operation. Another important advantage of eliminating the accelerating step is the elimination of accelerator baths and waste treatment steps for subsequent cleaning. This process is expensive, time consuming and harmful. For example, fluoroboric acid is typically used for promotion. The dissolved fluoride ions themselves are very corrosive and must be handled with great care. Protective clothing and eyewear must be worn during any handling of baths, including waste disposal. Waste treatment also includes slow and careful neutralization with a base to a pH of 7. This reaction is thermal and can be dangerous. Other accelerated baths may present similar waste disposal problems. 2. There is less copper build-up in the activator baths of this invention for copper-clad laminates as substrates than for prior art baths. The organic acid additive acts as a copper complexing agent for the copper removed from the laminate during activation. The baths of the present invention can therefore be used for longer periods of time between treatments due to the lower copper build-up, yet lend themselves to lower waste disposal and relatively inexpensive operation. 3. Lower precious metal concentrations are used in the practical activator baths of this invention compared to conventional baths, helping the baths to be less expensive to operate. 4 Although the preferred embodiment of this invention utilizes copper electroless plating baths commonly found in the manufacture of printed circuit boards and copper clad laminates as substrates, a variety of substrates and nickel electroless plating baths may be used in this manner. The activator bath of the invention was tested and good results were observed. 5 A common form of substrate used in the printed circuit industry is a combination of surfaces, generally plated copper, consisting of a composite of a copper clad laminate and a non-metallic part, such as a phenolic or epoxy. It is desirable for this type of board to electrolessly plate more copper on the non-metallic parts than on the copper cladding, as this is required primarily on the non-metallic through-holes. Using the activator baths and plating methods of the present invention, this is accomplished with superior results over prior art activator baths and plating methods. The activator baths used in the examples for comparison of the prior art are commonly used in electroless plating cycles that include various electroless metal baths following the promotion stage. These activator baths consist of palladium chloride, stannous chloride, sodium chloride, and/or hydrochloric acid without the organic acids of this invention. A variety of copper electroless plating baths were used to demonstrate the versatility of this invention. These baths are commercially available and include MacDermid Copper baths: Metex Electroless Copper
9048, Metex Copper
9027, MACuDep 20, and MACuDep 60, and has the following general technical uses: Metex Electroless Katsupa 9048 is a high speed bath that operates at approximately 130°C. Metex Katupa 9027 is a high speed room temperature bath. Mac Dep 60 is a medium temperature (approximately 100℃) high speed bath. Mac Dep 20 is a room temperature, slow bath. A high speed gives a thicker metal film than a low speed within the same amount of time. They are used depending on manufacturing requirements. These copper baths contain the main components of electroless copper baths: a solvent, usually water; a source of cupric ions; a source of hydroxide ions; a complexing or chelating agent to keep the copper dissolved; For example, EDTA;
and a reducing agent, such as formaldehyde.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
つぎの詳細な説明から、特に例とそこに付属の
図面から読取ると、本発明はより良く理解されし
かもその利点がもつと明らかになろう。図は例33
の比較に従つて得られたデータの図表示を示す。
有機酸を用いる本発明、および有機酸を含まない
従来技術とに従う活性化浴中での銅の蓄積を時間
の関数として示す。
本発明を遂行する最良の様式
米国特許3532518におけるドタヴイオ
(D′ottavio)により調製された活性剤浴は水、塩
酸、塩化第一スズ、スズ酸ナトリウムおよびパラ
ジウムから成るゾルである。この発明のすぐれた
活性剤浴は使用前にこのゾルを水で希釈し、しか
も脂肪族カルボン酸、、芳香族カルボン酸、アミ
ノ酸、およびこれらの組合わせから成る群から選
んだ有機酸を取入れることにより調製される。
好ましい濃度範囲は約0.0398から約0.1194g
m./.のパラジウムおよび約2から約6g
m./.の第一スズイオンを包含する。しかし
ながら、実行可能性はこの範囲に限定されない
が、約0.02gm./.から約8gm./.の
パラジウムおよび約1gm./.から約300g
m./.の第一スズイオンを包含する。
追加の塩化物塩および(あるいは)塩化物酸が
加えられる。本発明の活性剤浴の好ましい塩化物
規定度は約3.4から約4.6規定の範囲である。実行
可能性に対する塩化物規定度は0.1Nから飽和ま
での範囲である。
この発明の活性剤浴は、例に示すように、一つ
あるいはそれ以上の有機酸、たとえば酒石酸、ク
エン酸、マレイン酸、マロン酸、グリコール酸、
およびグルコン酸のごときから成り、好ましい酸
は酒石酸および(あるいは)クエン酸である。さ
らに効果があるのはグルタル酸、グリシン、およ
びサリチル酸である。有機の酸あるいは酸類は浴
中の飽和によつてのみ上限範囲が限定される。飽
和では追加有機酸によつて結果が改良されえない
ことは明らかである。浴に添加されたいかなる量
の有機酸も、約1gm./.から飽和まで、結
果を改善するが、最良の結果は約10から約80g
m./.の有機酸で得られる。特定の有機酸の
使用量が10g/未満では満足な改良効果が得ら
れない。特に促進段階を省いて、十分なメツキを
得るために求められる基板に対する活性能が得ら
れない。一方、80g/を越える水準では、特に
大きな不利益をもたらされないが、改良効果が増
すわけでもないので費用の面から好ましくない。
この発明のすぐれた実施態様は水中に10容量%
の塩酸、7.5gm/.の酒石酸、および3.0g
m./.のクエン酸から成る。浴はまた約
0.0597gm./.のパラジウムおよび約3g
m./.の第一スズイオンから成る。塩化ナト
リウムの添加によつて約3.6Nの塩化物規定度が
得られる。
この発明のメツキ方法技術上周知の適切な洗浄
剤で、つぎに適当なすすぎ液で非伝導性基板を洗
浄することから成る。基板はつぎに通常化学腐食
剤、そのいくつかはこの目的のために市販入手可
能であるが、でエツチングして活性化金属を受入
れるように表面を調製する。もし適用できるなら
ばエツチングの前後に酸浸液、中和剤、および水
すすぎ液を含んでもよい。エツチングされた基板
はつぎにこの発明の活性剤と約2から約5分間接
触させさらに約3分間水すすぎを行う、ただしこ
れらの時間はいくらか変わつてもよい。活性化の
前にハロゲン化物イオンを含む溶中の予備液浸を
含んでもよい。基板はつぎに化学的にメツキされ
るが、技術上周知のいかなる数の無電解金属組成
と方法も用いることができる。これはつぎに、も
し必要なら、銅あるいは他のいかなる所望の金属
で従来の方法において電析することができる。
この発明の方法は、活性化段階の後に通常酸の
中で典型的に促進段階を必要とする伝統的従来技
術のメツキ方法とは実質的に異なる。無電解金属
化の前の促進の後で水すすぎがやはり普通は含ま
れる。この発明の有機酸を含まない従来技術の貴
金属−保護金属(通常パラジウム−スズ)活性剤
浴が以下の比較における従来技術のメツキ方法に
おいて用いられる。
つぎの非限定例はこの発明の組成および方法な
らびにそれについての主要利点のいくつかを例証
する:
下記の実施例中、メテツクス(Metex)9267は
界面活性剤型、薄膜形成洗滌−調整剤である。
メテツクス・ピーテイーエツチ・エツチ
(Metex PTH Etch)G−5は過酸化水素/硫酸
型エツチング剤である。
マク・デプ(MACu Dep)60は硫酸銅、ホル
ムアルデヒド、カセイソーダおよびEDTAを含
有する無電解銅メツキ浴である。
メテツクス・ピーテイ−エツチ・アクセレータ
ー(Metex PTH Accelerator)9071は本質的に
フルオロホウ酸である。
メテツクス・ピーテイーエツチ・プロセス
(Metex PTH Process)組成物ではないが、ス
ルホールメツキ用として一般化された無電解メツ
キ方法である。これは活性剤の種類が異なる点と
促進段階を含む点以外は実施例1で述べるのと本
質的に同じ方法である。
ピーテイエツチ・アクチベーター(PTH
Activator)9070は水、塩酸、塩化スズ、スズ酸
ナトリウムおよびパラジウムからなるゾルであ
り、ドタヴイオ(D′ottavio)の米国特許第
3532518号に従うものである。
メテツクス・カツパ(Metex Copper)9027は
マク・デブ60と同じ主要成分を含有する無電解銅
浴である。
マクプレツクス(MACuplex)9340エレクト
ロレスニツケル(Electroless Nickel)は塩化ニ
ツケル、次亜リン酸ナトリウム、クエン酸アンモ
ニウムおよびアンモニアを含有する無電解ニツケ
ル浴である。
マクダミツド(MacDermid)L−56はクロム
酸溶液である。
メテツクス(Metex9337)ニユートラライザー
(Neutralizer)は塩酸およびヒドラジンである。
また本願発明の活性剤組成物は下記のようにし
て調製したものである。
1 HClおよびSn2Clをタンク1の中で加熱撹拌
する。
2 タンク2の中でHClおよびPd2Clを混合、撹
拌する。
3 タンク2で調製した混合物をタンク1へ速や
かに加え、1時間撹拌する。
4 生成した溶液を冷却する。
5 該溶液の0.75体積%を、NaClおよび有機酸
(例えばクエン酸、酒石酸など)を含有する200
g/の溶液と混合する。
例 1
この発明のメツキ方法の特殊な実施態様はつぎ
の工程サイクルから成る:
1 マクダミドのメテツクス9267洗浄剤中で浸透
洗浄、150゜4分間。
2および3 向流すすぎ、各タンク2分間。
4 酸浸、硫酸、10容量%、70〓、2分間。
5 水ですすぎ。
6 マクダミド メテツクス ピーテイ−エツチ
エツチ(PTH Etch)G−5でエツチング、
110〓.2分間。
7 水ですすぎ。
8 酸浸、硫酸、10容量%、70〓.、2分間。
9 水ですすぎ。
10 この発明の活性剤でそのすぐれた実施態様に
おいて活性化、80〓.、3分間。
11 水ですすぎ、2分間。
12 マクダミド マク デプ60銅浴で無電解銅メ
ツキ。
この発明の活性剤浴がそのすぐれた実施態様に
おいて、0.0597gm./.のパラジウム、3g
m./.の第一スズイオン、7.5gm./.
の酒石酸、および3.0gm./.のクエン酸か
ら成るが、30ガロン タンクで使うのに調製され
た。浴の塩化物規定度は3.5〜4.5Nに保たれた。
上に述べたようなこの発明のメツキサイクルが用
いられた。従来技術の比較のための制御サイクル
は酸促進浴、メテツクス ピーテイ−エツチ ア
クシラレータ(Accelerator)9071を含むマクダ
ミド メテツクス ピーテイー エツチ プロセ
ス(Process)として既知の市販で入手可能な従
来技術のメツキサイクルであつた。制御サイクル
は市販入手可能な活性剤浴、マクダミド メテツ
クス ピーテイー エツチ アクテイヴエータ
(Activator)9070(ドタヴイオ(D′ottavio)の米
国特許3532518および3650913)を含んだ。用いた
基板はスルーホールを持つた銅張り積層の生産プ
リント回路板であつた。基板の半分はこの発明の
サイクルを通して実験し、他の半分はこの試験過
程時に生産用に用いられていた制御サイクルを通
しておこなつた。時間と温度は両サイクルに対し
同じであり、制御サイクル用の活性剤浴と促進剤
浴を除いて浴の組成も同じであつた。基板の両方
の組とも市販入手可能な銅浴、マクダミド マク
デプ60中で無電解メツキした。銅の被覆範囲お
よび銅対銅密着性は両方の組の基板で実質的に同
じであることがわかつた。無電解銅メツキの後
で、基板は電解的に銅メツキされさらにスズ鉛で
電気メツキされた。赤外法によるスズ−鉛コーテ
イングの溶融ののち、スルーホールは550〓ハン
ダ中に10秒間浸すことから成るハンダ衝撃試験に
かけられた。断面がとられ調べられた。孔壁のプ
ルアウエイ度合は両方の組の基板で同じであつ
た。基板のいずれの組においても何らのボイド発
生は観察されなかつた。不合格となつた仕上げ基
板の数もやはり両方の組の基板について実質的に
同じであつた。この発明のサイクルと活性剤浴は
市販の従来技術の活性剤浴およびサイクルに匹敵
する結果を示したしかも促進段階とつぎのすすぎ
を省略する利点を有する。
例 2
(従来技術の活性剤浴−促進なし)
比較のために、この発明の有機酸なしにパラジ
ウム、第一スズイオン、および塩化物の好ましい
濃度を用いて活性剤浴調製された。例1に記載の
この発明のメツキ方法が上記従来技術の浴で用い
られた。銅張り基板が使用された。銅張り基板か
らの銅のふくれが全試料上への無電解析出の後に
観察された。この発明の有機酸を含まない従来技
術の活性剤浴はこの発明のメツキ方法で用いられ
た際不十分な結果を与える。
例 3〜5
この発明の活性剤浴がそのすぐれた実施態様に
おいて3.4、3.6、および4.6の塩化物規定度で調製
された。例1で記載のこの発明のメツキ方法が銅
張り基板に関して用いられた。銅析出後に銅対銅
の密着性は全試料において良好であることがわか
つた。
例 6〜13
例1に記載のこの発明のメツキ方法が例6〜11
に対して用いられた。すべての基板がメテツクス
カツパ9027中で無電解メツキされた。
マクダミド メテツクス ピーテイーエツチ
アクシラレータ907が従来技術の比較(例12およ
び13)のために用いられた。例12および13に使わ
れたメツキサイクルはマクダミド メテツクス
ピーテイ−エツチ プロセス(Process)であつ
た。
基板に析出した銅の量は無電解メツキ後に銅被
覆範囲の平均マイクロインチ(microinches)で
測定された。パラジウム、第一スズイオン、およ
び酒石酸の好ましい濃度範囲を持つ活性剤浴およ
びこの発明のメツキ方法に関し、同じ析出時間
(例6〜11、表)に銅張り基板上よりもエポキ
シ表面上に16〜18マイクロインチ多くの銅が析出
することをデータが示す。従来技術の活性剤浴と
メツキ方法を用いると、同じ析出時間に銅張り基
板よりもエポキシ上に9マイクロインチ多くの銅
が析出することをデータ(例12および13)が示
す。銅張りとエポキシあるいは非金属性表面の複
合体を有するプリント回路基板が板として使用さ
れる際、比較的大きな差異が好都合である、なぜ
ならメツキされるのが重要であるのはエポキシで
あつて銅張り体ではないからである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be better understood and its advantages will become apparent from the following detailed description, particularly when read from the examples and accompanying drawings. The figure is example 33
Figure 2 shows a graphical representation of the data obtained following the comparison.
Figure 2 shows the accumulation of copper in the activation bath as a function of time according to the present invention using organic acids and the prior art without organic acids. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The activator bath prepared by D'ottavio in US Pat. No. 3,532,518 is a sol consisting of water, hydrochloric acid, stannous chloride, sodium stannate, and palladium. The preferred activator bath of this invention dilutes the sol with water before use and incorporates an organic acid selected from the group consisting of aliphatic carboxylic acids, aromatic carboxylic acids, amino acids, and combinations thereof. It is prepared by Preferred concentration range is about 0.0398 to about 0.1194g
m. /. of palladium and about 2 to about 6 g
m. /. contains stannous ions. However, feasibility is not limited to this range, but approximately 0.02 gm. /. Approximately 8 gm. /. of palladium and about 1 gm. /. Approximately 300g from
m. /. of stannous ions. Additional chloride salt and/or chloride acid is added. The preferred chloride normality of the activator baths of the present invention ranges from about 3.4 to about 4.6 normal. The chloride normality for feasibility ranges from 0.1N to saturation. The activator baths of this invention may contain one or more organic acids, such as tartaric acid, citric acid, maleic acid, malonic acid, glycolic acid, as shown in the examples.
and gluconic acid, with the preferred acids being tartaric acid and/or citric acid. Also effective are glutaric acid, glycine, and salicylic acid. The upper range of organic acids or acids is limited only by the saturation in the bath. It is clear that at saturation the results cannot be improved by additional organic acids. Any amount of organic acid added to the bath should be approximately 1 gm. /. From to saturation, improve results, but best results from about 10 to about 80g
m. /. Obtained with organic acids. If the amount of the specific organic acid used is less than 10 g, a satisfactory improvement effect cannot be obtained. In particular, if the promotion step is omitted, the activity against the substrate required to obtain sufficient plating cannot be obtained. On the other hand, when the amount exceeds 80 g/l, it does not bring about any particularly large disadvantages, but it does not increase the improvement effect, so it is not preferable from a cost standpoint. An advantageous embodiment of this invention is 10% by volume in water.
of hydrochloric acid, 7.5 gm/. of tartaric acid, and 3.0 g
m. /. Consists of citric acid. The bath is also about
0.0597gm. /. of palladium and approx.
m. /. of stannous ions. A chloride normality of approximately 3.6N is obtained by adding sodium chloride. The plating method of this invention comprises cleaning the non-conductive substrate with a suitable cleaning agent well known in the art followed by a suitable rinse solution. The substrate is then typically etched with a chemical etchant, some of which are commercially available for this purpose, to prepare the surface to accept the activated metal. If applicable, pickling solutions, neutralizers, and water rinses may be included before and after etching. The etched substrate is then contacted with the activator of the present invention for about 2 to about 5 minutes and an additional water rinse of about 3 minutes, although these times may vary somewhat. Activation may include a pre-soaking in a solution containing halide ions. The substrate is then chemically plated, although any number of electroless metal compositions and methods known in the art can be used. This can then be electrodeposited with copper or any other desired metal in a conventional manner, if desired. The method of this invention differs substantially from traditional prior art plating methods which typically require an acceleration step, usually in acid, after the activation step. A water rinse is also usually included after acceleration prior to electroless metallization. The organic acid-free prior art precious metal-protected metal (usually palladium-tin) activator bath of this invention is used in the prior art plating process in the comparison below. The following non-limiting examples illustrate the compositions and methods of this invention and some of the key advantages thereof: In the following examples, Metex 9267 is a surfactant-type, film-forming cleaning-conditioning agent. . Metex PTH Etch G-5 is a hydrogen peroxide/sulfuric acid type etchant. MACu Dep 60 is an electroless copper plating bath containing copper sulfate, formaldehyde, caustic soda and EDTA. Metex PTH Accelerator 9071 is essentially fluoroboric acid. Metex PTH Process Although not a composition, it is an electroless plating method that has become popular for through hole plating. This is essentially the same method as described in Example 1, except that the type of activator is different and that it includes an acceleration step. PTH activator (PTH)
Activator) 9070 is a sol consisting of water, hydrochloric acid, tin chloride, sodium stannate, and palladium, and is a sol consisting of water, hydrochloric acid, tin chloride, sodium stannate, and palladium, and is a
This is in accordance with No. 3532518. Metex Copper 9027 is an electroless copper bath containing the same key ingredients as Mak Dev 60. MACuplex 9340 Electroless Nickel is an electroless nickel bath containing nickel chloride, sodium hypophosphite, ammonium citrate, and ammonia. MacDermid L-56 is a chromic acid solution. Metex 9337 Neutralizer is hydrochloric acid and hydrazine. Further, the activator composition of the present invention was prepared as follows. 1 HCl and Sn 2 Cl are heated and stirred in tank 1. 2. Mix and stir HCl and Pd 2 Cl in tank 2. 3 Immediately add the mixture prepared in Tank 2 to Tank 1 and stir for 1 hour. 4. Cool the resulting solution. 5 0.75% by volume of the solution was added to 200% of the solution containing NaCl and an organic acid (e.g. citric acid, tartaric acid, etc.).
Mix with a solution of g/g. EXAMPLE 1 A special embodiment of the plating method of the invention consists of the following process cycle: 1 Penetration cleaning in MacDamide Metex 9267 detergent at 150° for 4 minutes. 2 and 3 Countercurrent rinse, 2 minutes each tank. 4. Pickling, sulfuric acid, 10% by volume, 70%, 2 minutes. 5 Rinse with water. 6 MacDamide Metex PTH Etch (PTH Etch) Etching with G-5,
110〓. 2 minutes. 7 Rinse with water. 8 Acid soak, sulfuric acid, 10% by volume, 70〓. , 2 minutes. 9 Rinse with water. 10 Activation with the activator of the invention in an advantageous embodiment thereof, 80〓. , 3 minutes. 11 Rinse with water for 2 minutes. 12 Electroless copper plating in MacDamid Mac Dep 60 copper bath. In its preferred embodiment, the activator bath of this invention has a dosage of 0.0597 gm. /. palladium, 3g
m. /. of stannous ion, 7.5 gm. /.
of tartaric acid, and 3.0 gm. /. of citric acid and was prepared for use in a 30-gallon tank. The chloride normality of the bath was kept at 3.5-4.5N.
The Metski cycle of this invention as described above was used. The control cycle for the prior art comparison was a commercially available prior art Metski cycle known as the MacDamide Metex PT. The control cycle included a commercially available activator bath, MacDamide Metex PT Activator 9070 (D'ottavio US Pat. Nos. 3,532,518 and 3,650,913). The board used was a copper-clad laminate production printed circuit board with through holes. Half of the boards were run through the inventive cycle and the other half were run through the control cycle that was used in production during this testing process. The times and temperatures were the same for both cycles, and the bath compositions were the same except for the activator and accelerator baths for the control cycle. Both sets of substrates were electrolessly plated in a commercially available copper bath, MacDamid MacDep 60. The copper coverage and copper-to-copper adhesion was found to be substantially the same for both sets of substrates. After electroless copper plating, the substrate was electroplated with copper and then electroplated with tin-lead. After melting the tin-lead coating by infrared methods, the through-holes were subjected to a solder impact test consisting of immersion in 550 solder for 10 seconds. Sections were taken and examined. The degree of pull-away of the hole walls was the same for both sets of substrates. No voiding was observed on either set of substrates. The number of rejected finished substrates was also substantially the same for both sets of substrates. The cycles and activator baths of this invention have shown comparable results to commercially available prior art activator baths and cycles, yet have the advantage of omitting the acceleration step and subsequent rinse. Example 2 (Prior Art Activator Bath - No Promotion) For comparison, an activator bath was prepared using the preferred concentrations of palladium, stannous ion, and chloride without the organic acid of this invention. The inventive plating process described in Example 1 was used in the prior art bath described above. A copper-clad board was used. Blistering of copper from the copper-clad substrate was observed after electroless deposition on all samples. Prior art activator baths that do not contain the organic acids of this invention give unsatisfactory results when used in the plating process of this invention. Examples 3-5 The activator baths of this invention were prepared in preferred embodiments with chloride normality of 3.4, 3.6, and 4.6. The inventive plating method described in Example 1 was used on copper-clad substrates. It was found that the copper-to-copper adhesion after copper deposition was good in all samples. Examples 6 to 13 The plating method of the present invention described in Example 1 is
was used for All boards were electrolessly plated in Metex Katsupa 9027. Macdamid Metex P.T.H.
Accelerator 907 was used for prior art comparisons (Examples 12 and 13). The Metsuki cycle used in Examples 12 and 13 is Macdamid Metex.
It was a P.T.H. Process. The amount of copper deposited on the substrate was measured in average microinches of copper coverage after electroless plating. For activator baths with preferred concentration ranges of palladium, stannous ions, and tartaric acid and the plating method of this invention, 16 to 18 Data show that microinches of copper are deposited. Data (Examples 12 and 13) show that using prior art activator baths and plating methods, 9 microinches more copper is deposited on epoxy than on copper-clad substrates for the same deposition time. When a printed circuit board with a composite of copper cladding and epoxy or non-metallic surfaces is used as a board, a relatively large difference is advantageous, since it is the epoxy that is important to be plated and the copper This is because it is not made of tension.
【表】
例 14〜18
0.0597gm./.のパラジウム、3gm./
.の第一スズイオン、および3.4Nの塩化物規
定度から成るこの発明の活性剤浴が調製された。
例1に記載のこの発明のメツキ方法が使われた。
エポキシパネルが基板として使用された。種々の
濃度酒石酸が活性剤浴において用いられた。メテ
ツクス カツパ9027が無電解析出に使用された。
全基板が銅メツキ浴中に3分間保持された。[Table] Example 14-18 0.0597gm. /. of palladium, 3 gm. /
.. An activator bath of the present invention was prepared consisting of stannous ions of 3.4N and a chloride normality of 3.4N.
The inventive plating method described in Example 1 was used.
An epoxy panel was used as the substrate. Various concentrations of tartaric acid were used in the activator bath. Metex Katupa 9027 was used for electroless deposition.
All substrates were held in the copper plating bath for 3 minutes.
【表】
例15〜18(発明)は活性剤浴に酒石酸を有しな
い例14(従来技術)より多くの銅が析出したこと
を示した。すべての試料について、メツキサイク
ルにおいて促進は用いなかつた。短いメツキ時間
(3分間)においては、この発明の活性剤浴が用
いられた際に従来技術の活性剤浴が用いれた際よ
り多くの銅がエポキシ基板上に析出した。
例 19〜30
0.1194gm./.のパラジウムおよび6g
m./.の第一スズイオンから成り、つぎの
酸:酒石酸、クエン酸、マレイン酸、マロン酸、
グリコール酸、グルコン酸の一つを10gm./
.含むおのおのの浴に関して3.6Nの塩化物規
定度を有して本発明の活性剤浴が調製された。例
1に記載のように銅張り基板を上述の活性剤浴を
用いてこの発明のメツキ工程にかけた。二つの市
販入手可能な無電解銅浴、メテツクス カツパ
9027およびマツク デブ20が用いられた。基板は
無電解メツキ後に銅対銅の密着性を検査した。す
べての試料に関して良好な密着性が見出された。
試験するのに選ばれた有機酸はヒドロキシ置換し
たおよびヒドロキシ置換されないものを含むある
範囲の脂肪族カルボン酸を示した。有用性はこの
例の狙いに限定されることはなく、他の脂肪族カ
ルボン酸を包含することは明白である。
例 31〜32
0.1194gm./.のパラジウム、6gm./
.の第一スズイオン、および10gm./.の
サリチル酸のような芳香族カルボン酸あるいはグ
リシンのようなアミノ酸から成る活性剤浴が調製
された。塩化物の規定度は3.6Nであつた。例19
の過程はこれらの浴およびつぎの銅の無電解析出
を伴つた。
例 33
(従来技術および発明の活性剤浴における銅の
蓄積)
二つの活性剤浴が調製された。浴#1(従来技
術)は市販入手可能な活性剤浴、0.0597gm./
.のパラジウムおよび3.0gm./.の第一
スズイオンから成りしかも3.6Nの塩化物規定度
を有したマクダミドマクテイヴエート
(Mactivate)10から成る。浴#2(発明)はこの
発明のすぐれた実施態様から成り、0.0597g
m./.のパラジウムおよび3.0gm./.
の第一スズイオンから成る。塩化物の規定度は
3.6Nである。浴#2はまた7.5gm./.の酒
石酸および3.0gm./.のクエン酸から成る。
一連の銅張り基板が同じ時間長さ両浴に浸され
た。浴中での銅のppmでの蓄積が原子吸光法によ
り測定された。浴#2(発明)は浴#1(従来技
術)より非常に少い銅の蓄積を示した。浴中の銅
の蓄積は付属の図に示す。
例 34
(従来技術−活性剤浴のパラジウム濃度)
7%のマクダミド メテツクス ピーテ−エツ
チアクテイヴエータ9070(ドタヴイオ
(D′ottavio)の米国特許3532518および3650913)
から成る活性剤浴が調製された。分析は使用中の
浴組成が0.0597gm./.のパラジウムおよび
3gm./.の第一スズイオンであることを示
した。塩化物の規定度は4.6Nであつた。銅張り
積層板は、メテツクスピーテイーエツチ アクシ
ラレータ9071中の促進段階を含むことによりこの
発明のメツキ方法と異なる市販入手可能なマクダ
ミド メデツクス ピ.ーテイエツチ メツキ工
程にかけられた。吸収データは活性化後の基板上
に0.69mg/平方cm.のパラジウムおよび0.8
mg./平方cm.のスズを示した。無電解銅メツキ
の後で、基板は暗桃色および不十分な金属被覆
度、ことに基板の端における、を有した。
例 35
(発明−活性剤浴のパラジウム濃度)
この発明活性剤浴がそのすぐれた実施態様、
0.0597gm./.のパラジウムおよび3g
m./.のスズ、3.6Nの塩化物規定度、7.5g
m./.の酒石酸および3.0gm./.のク
エン酸から成る、において調製された。銅張り積
層板がこの発明のメツキ工程にかけられた。浴は
0.0597gm./.のパラジウムおよび3g
m./.の第一スズイオンを含有することを分
析が立証した。吸収データは活性化の後に基板上
に0.8mg./平方cm.のパラジウムおよび2076
mg./平方cm.のスズを示した。良好な銅被覆度
およびボイドの無いことが無電解銅メツキ後に分
つた。促進を含む従来技術のメツキ工程において
使用される従来技術の活性剤浴と比較して、促進
を含まないこの発明のメツキ方法を用いるとパラ
ジウムの比較的低い実用濃度でこの発明の活性剤
浴は良好な結果を与える。
例 36
ABSプラスチツクおよびエポキシのパネルら
成る基板がこの発明のそのすぐれた実施態様にお
ける活性剤浴およびこの発明のメツキ工程にかけ
られた。マクダミド マクプレツクス
(MACuplex)9340エレクトロレス ニツケル
(Electroless Nickel)として公知の市販入手可
能なニツケル浴が無電解メツキ用に用いられた。
用いたメツキ方法は基板をつぎの工程にかけるこ
とから構成した:
1 マクダミドL−56で5分間155〓でクロムエ
ツチング。
2 冷水すすぎ、3分間。
3 マグダミド メテツクス9337ニユートラライ
ザ(Neutralizer)、2分間。
4 冷水すすぎ、3分間。
5 この発明の活性剤でそのすぐれた実施態様に
おいて3分間、80〓で活性化する。
6 冷水すすぎ、3分間。
7 無電解ニツケル、マクプレス(MACuples)
9340
無電解ニツケル、80〓.,5分間。
無電解析出の後で基板への良好なニツケル被覆
とニツケルの密着性が観察された。
上の記載は当業者に本発明をいかに実行するか
を教示するためであつた。おのおの、およびそれ
についてのあらゆる明白な改変および変更を詳細
に記述することは意図されない。しかしながら、
つぎの請求の範囲によつて定義される本発明の範
囲内にすべてのそのような改変および変更が含ま
れることが意図される。Table: Examples 15-18 (invention) showed more copper deposited than example 14 (prior art), which did not have tartaric acid in the activator bath. No acceleration was used in the Metski cycle for all samples. At short plating times (3 minutes), more copper was deposited on the epoxy substrate when the activator bath of the present invention was used than when the prior art activator bath was used. Example 19-30 0.1194gm. /. of palladium and 6g
m. /. The following acids: tartaric acid, citric acid, maleic acid, malonic acid,
10gm of one of glycolic acid and gluconic acid. /
.. The activator baths of the present invention were prepared with a chloride normality of 3.6N for each bath containing: A copper clad substrate was subjected to the plating process of this invention as described in Example 1 using the activator bath described above. Two commercially available electroless copper baths, Metex Katupa
9027 and Matsuku Deb 20 were used. The board was tested for copper-to-copper adhesion after electroless plating. Good adhesion was found for all samples.
The organic acids selected for testing represented a range of aliphatic carboxylic acids, including hydroxy-substituted and non-hydroxy-substituted ones. The utility is not limited to the aims of this example, but clearly includes other aliphatic carboxylic acids. Example 31-32 0.1194gm. /. of palladium, 6 gm. /
.. of stannous ion, and 10 gm. /. An activator bath was prepared consisting of an aromatic carboxylic acid such as salicylic acid or an amino acid such as glycine. The normality of chloride was 3.6N. Example 19
The process involved these baths and the subsequent electroless deposition of copper. Example 33 (Copper Accumulation in Prior Art and Inventive Activator Baths) Two activator baths were prepared. Bath #1 (prior art) is a commercially available activator bath, 0.0597 gm. /
.. of palladium and 3.0 gm. /. Macactivate 10 is composed of stannous ions and has a chloride normality of 3.6N. Bath #2 (Invention) consists of the preferred embodiment of this invention and contains 0.0597g
m. /. of palladium and 3.0 gm. /.
consisting of stannous ions. The normality of chloride is
It is 3.6N. Bath #2 also contained 7.5 gm. /. of tartaric acid and 3.0 gm. /. of citric acid.
A series of copper-clad substrates were immersed in both baths for equal lengths of time. The accumulation of copper in ppm in the bath was determined by atomic absorption spectroscopy. Bath #2 (invention) showed much less copper accumulation than bath #1 (prior art). The accumulation of copper in the bath is shown in the accompanying figure. Example 34 (Prior Art - Palladium Concentration in Activator Bath) 7% MacDamide Metex PET Activator 9070 (D'ottavio U.S. Patents 3532518 and 3650913)
An activator bath was prepared consisting of: Analysis shows that the bath composition during use is 0.0597gm. /. of palladium and 3 gm. /. was shown to be a stannous ion. The normality of chloride was 4.6N. Copper-clad laminates are produced using the commercially available MacDamide Medtech Accelerator 9071, which differs from the plating method of the present invention by including an acceleration step in the Accelerator 9071. -Tietsuchi It was subjected to the metsuki process. Absorption data is 0.69 mg/cm2 on the substrate after activation. of palladium and 0.8
mg. / square cm. showed tin. After electroless copper plating, the substrate had a dark pink color and poor metal coverage, especially at the edges of the substrate. Example 35 (Invention - Palladium concentration in activator bath) This invention activator bath is an advantageous embodiment thereof,
0.0597gm. /. of palladium and 3g
m. /. tin, 3.6N chloride normality, 7.5g
m. /. of tartaric acid and 3.0 gm. /. of citric acid, prepared in A copper-clad laminate was subjected to the plating process of this invention. The bath is
0.0597gm. /. of palladium and 3g
m. /. Analysis has demonstrated that it contains stannous ions. Absorption data is 0.8 mg on the substrate after activation. / square cm. palladium and 2076
mg. / square cm. showed tin. Good copper coverage and no voids were found after electroless copper plating. Compared to the prior art activator baths used in prior art plating processes that include acceleration, the activator baths of the present invention can be used at relatively low practical concentrations of palladium using the plating process of the present invention without acceleration. Gives good results. EXAMPLE 36 A substrate consisting of an ABS plastic and epoxy panel was subjected to the activator bath and plating process of the present invention in its preferred embodiment. A commercially available nickel bath known as MACuplex 9340 Electroless Nickel was used for electroless plating.
The plating method used consisted of subjecting the substrate to the following steps: 1. Chrome etching with MacDamide L-56 at 155° for 5 minutes. 2. Rinse with cold water for 3 minutes. 3 Magdamid Metex 9337 Neutralizer, 2 minutes. 4 Rinse with cold water for 3 minutes. 5 Activate with the activator of the invention in its preferred embodiment at 80°C for 3 minutes. 6. Rinse with cold water for 3 minutes. 7 Electroless nickel, MACouples 9340 Electroless nickel, 80〓. , 5 minutes. Good nickel coverage and nickel adhesion to the substrate was observed after electroless deposition. The above description was provided to teach those skilled in the art how to practice the invention. It is not intended to describe in detail each and every obvious modification and modification thereto. however,
It is intended that all such modifications and changes be included within the scope of the invention as defined by the following claims.