Способ нанесения токопроводящего слоя на диэлектрические материалы

3442 2 Изобретение относится к области металлизации диэлектриков иможет быть использовано в современной технике - в приборостроении,электронике, автомобилестроении и при изготовлении товаров широкого потребления.Известен способ активирования поверхности непроводящих материалов с применением коллоидных растворов и последующей модификацией поверхности (А.с.1514 О 9 СССР, МКИ 4 С 23 С 18/30, 1989). Недостатком способа является сложность технологического процесса,использование большого количества реагентов.Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности является способ описанный в А.с. Не 921194 СССР, М.кл 3 НО 5 К 3/10, 1989 г., Способ металлизации отверстий печатных плат,где для активирования поверхность стенок отверстий смачивают раствором фосфорсодержащей соли меди и затем проводят термообработку путем нагрева в нормальных условиях до температурь 1 100-135 С в течение 7-15 мин.В условиях интенсивного испарения растворителя, вначале происходит осаждение на поверхность стенки твердой термочувствительности соли меди, а затем ее разложение с образованием активных медных частиц. В результате поверхность становится электропроводной.Недостатки предлагаемого прототипа высокая температура термообработки, сложность технологического процесса.Предлагаемый способ призван разрешить задачу упрощения процесса химической металлизации, расширения ассортимента покрываемых материалов, а также полезного использования фосфина,побочного продукта химических процессов фосфорного производства.Решение поставленной задачи осуществляется тем, что в способе нанесения токопроводящего слоя на диэлектрические материалы,включающем подготовку поверхности, смачивание раствором соли меди, активацию после смачивания раствором соли меди обработанную поверхность сушат при комнатной температуре, а активированиеосуществляют восстановлением ионов меди путем обработки поверх 3442 3ности в атмосфере фосфина также при комнатной температуре.Способ осуществляется следующим образом.Подготовленную поверхность образцов диэлектриков обрабатывают в растворе солей меди (сульфаты, нитраты, хлориды), сушат. Сушку образцов проводят при комнатной температуре (18-25 С) до удаления влаги. При более высоких температурах вследствие ускоренной кристаллизации соли меди проявляется неоднородность покрытия. В случае недостаточного удаления влаги наблюдается отслаивание покрытия. Высушенные образцы далее подвергают обработке газообразным фосфином для восстановления ионов меди. В качестве восстановителя может быть использован синтетический фосфин, полученный известными способами или отходящий газ производства гипофосфита натрия. Обработку проводят в камере,содержащем ы 100 см 3 фосфина на 1 г СиО 4-5 Н 2 О при комнатной температуре. Повышение температуры не влияет на скорость процесса. При этом концентрация фосфина в камере должна составлять 10 об..Вследствие протекания химического взаимодействия между фосфином и сульфатом меди на поверхности образца образуется электропроводящая пленка фосфида меди усредненного состава Си 3 Р 2. Время обработки поверхности образца фосфином 10-30 мин. При обработке менее 10 мин толщина пленки составляет 50-80 от теоретического, что связано с неполным протеканием реакции. А при обработке более 30 мин толщина пленки начинает уменьшаться,возможно, из-за химического взаимодействия фосфида меди с серной кослотой, образующейся на поверхности изделия наряду с фосфидом меди, например, по реакцииВ результате обработки фосфином получают покрытия толщиной 0,3-0,5 мкм в зависимости от количества Си 5 О 4, захватываемой поверхностью диэлектрика.На полученную электропроводную пленку далее наращивают слой металла требуемой толщины химическим способом, например из раствора (моль/л) М 1 О 4 7 Н 2 О - 0,1 МаН 2 РО 2 -Н 2 О - 0,2 МН 4 С 1 - 1 или же электрохимически из раствора (г/л) 1 НО 4 7 Н 2 О - 170 М 3 О 4 7 Н 2 О - 35 Ма 2 ЗО 4. 10 Н 2 О - 60 МаС 1 - 300 НЗВОЗ - 25.Таблица 1 Зависимость ТОЛЩИНЫ пленки Си 3 Р 2( , МКМ)от времени обработки в среде РНЗПример 1. Образцы из полиамида 15,5 см) обезжиривают в содовом растворе , травят в растворе К 2 Сг 2 О 7 - 35 г/л Н 2 О 4 (98)- 640 -680 мл Н 2 О - до 1 л при температуре 40 С в течение 2 мин. Повышение температуры и времени травления приводило К увеличению скорости диффузии травящего агента в приповерхностные слои пластмассы. Образец после травления тщательно промывают водой. Пригодность пластмассы для активирования определяют по смачиваемости всей поверхности. Подготовленные таким образом образцы смачивают в растворе 50-150 г/л СиО 4 5 Н 2 О, сушат при температуре 18-20 С, затем помещают в камеру для обработки фосфорсодержащим газом. Фосфин получают взаимодействием рассчитанного количества фосфида цинка и серной кислоты. Время активирования поверхности образцов 15 мин. По истечении времени активирования избыток рНзне вступивший в реакцию с ионами меди,откачивают в сосуд с раствором СиО 4 для нейтрализации, а пластмассовый образец вынимают и тщательно промывают холодной водой от остатков образующейся по реакции (1) серной кислоты. В результате химического взаимодействия сульфата меди с фосфином на поверхности образцов формируется пленка меди темно-стального цветатолщиной 0,4-0,5 мкм. На активированную таким образом поверхностьдалее наносят химически никель-фосфорное покрытие из раствора(моль/л) 1 НО 4 7 Н 2 О - 0,1 МаН 2 РО 2 Н 2 О - 0,2 МН 4 С 1 - 1 или же электролитическое покрытие из раствора (г/л) 1 НО 4 7 Н 2 О - 170 М 3 О 4 - 7 Н 2 О - 35 11 аО 4 10 Н 2 О - 60 11 аС 1 - 300 НЗВОЗ - 25. Плотность тока 1 0,6 А/дм 2 , продолжительность процесса 10-12 мин. Пример 2. На стеклянные образцы (8 х 3 см) равномерно наносят раствор фтористого натрия (120 г/л) и сверху приливают раствор,содержащий, г/л СНЗСООН - 40, С 2 Н 5 ОНреКтИфстекла до матового. Затем образцы обрабатывают в растворе 10-50 г/лСиО 4 5 Н 2 О , сушат при температуре 18-20 С и помещают в камеру для обработки фосфином. Обработку фосфином ведут в течение 15-20 мин. В результате на поверхности стекла образуется токопроводящая пленка черного цвета толщиной 0,4 мкм, пригодная для дальнейшей металлизации.Пример 3. Образцы из дерева размером 8 х 3 см пропитывают раствором СиО 4 - 5 Н 2 О концентрацией 100-200 г/л, сушат при температуре 30-40 С в течение 30 мин. и помещают в газовую камеру. Время активирования фосфином 15-30 мин. На полученную токопроводящую пленку темно-стального цвета толщиной 0,4-0,5 мкм осаждают никель фосфорное покрытие химическим способом, как в примере 1.Пример 4. Образцы из х/б ткани пропитывают раствором СиО 4 5 Н 2 О концентрацией 100-250 г/л, сушат при температуре 30-40 С в течение 15-20 мин. или при комнатной температуре в течение 30/40 мин., далее обрабатывают в среде фосфина в течение 10-20 мин. На полученную токопроводящую пленку толщиной 0,5 мкм наносят никельфосфорное покрытие химическим или электрохимическим способом (как) в примере 1.Данный способ позволяет получить токопроводящие пленки на любых диэлектриках, смачиваемых раствором соли меди,активированную таким образом поверхность можно покрывать слоем металла нужной толщины химическим или электрохимическим