Способ подготовки полированной неметаллической поверхности к химической металлизации Советский патент 1985 года по МПК C23C18/18 

4:: СЛ 1 Изобретение относится к химической металлургии непроводящих материа лов, в частности материалов с полированной поверхностью, и может быть использовано в приборостроении, в вы числительной технике, и особенно в микроэлектронике при изготовлении резисторов, шаблонов, кварцевых резонаторов, пленочных магнитов и т.д. Традиционный способ подготовки поверхности непроводящих материалов включает следующие стадии: очистку, сенсибилизацию, которую проводят путем обработки в растворе двухлори того олова, активацию в растворе на основе хлористого палладия с последующей сушкой (1 j . Однако при металлизации полированных поверхностей таких материалов, как стекло, полиимид данный способ не обеспечивает необходимую адгезию. Слабая адгезия может быть вызвана, в свою очередь, слабой химической связью продуктов гидролиза соли олова со стеклом, обуслов ленной незавершенностью реакции гид ролиза хлористого олова, а также тем, что могут возникнуть большие упругие напряжения на границе разде ла подслой палладия - металлическая пленка из-за нарушения структурного соответствия (пленку палладия, как правило, получают кристаллической текстурованной, а покрытие осаждают на подслой палладия чаще в аморфном состоянии или с другим типом и параметрами кристаллической решетки), Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ предварительной подготовки полированной неметаллической поверхности, например полированного стекла, к химической металлизацииJ включающий очистку обработку в растворе азотной кислоты сенсибилизацию путем обработки при комнатной температуре в растворе двухлористогс олова с добавкой этилового спирта, активацию путем обработки при комнатной температуре в растворе на основе хлористого палладия с добавкой хлористого натрия с последующей термообработкой при 100-120°С в течение 10 мин 2. Согласно этому способу прочность сцепления покрытия из сплава никель фосфор с основой достигается за счет 50 предварительной обработки стекла раствором азотной кислоты, так как известно, что при воздействии на обычное стекло сильными кислотами, в частности ННО„ , происходит вымывание некоторых основных окислов (BjO, NagO, свободного SiOg), в результате чего поверхность стекла становится микропористой, микрошероховатой, что неизбежно отражается на адгезии и качестве покрытия: адгезия значительно повьшается, а качество, в частности блеск, заметно ухудшается,. Т.е. по этому способу для повышения адгезии в ущерб качеству покрытия искусственно огрубляют поверхность, делают ее шероховатой. Цель изобретения - обеспечение возможности получения блестящих покрытий без снижения их адгезии. Поставленйая цель достигается тем, что согласно способу подготовки полированной неметаллической поверхности к химической металлизации, включающему очистку, сенсибилизацию путем обработки в растворе двухлористого олова и активацию путем обработки при комнатной температуре в растворе на основе хлористого палладия с последующей термообработкой,, для сенсибилизации используют раствор, содержащий 0,2-0,5 г/л двухлористого олова, и проводят ее в две стадии с промежуточной обработкой в кипящем 33%-ном растворе перекиси водорода в течение 5-7 мин, активацию ос тцестБлкют в растворе на основе хлористого палладия, содержащем, г/л: Хлористьш палладий 0,03-0,04 Гипофосфнт натрия -0,01-0,02 Полиэтиленгликоль 10-15 . при рН 5,0-6,0, а термообработку проводят на воздухе при 150-450°С в течение 30-40 мин. При приготовлении раствора активирования сначала отдельно в небольшом объеме воды растворяют гипофосфит натрия, затем перед употреблением приготовленный раствор хлористого палладия и полиэтиленгликоля сливают и смешивают с раствором гипофосфита натрия. Полиэтиленгликоль служит стабилизатором раствора, Промежуточную обработку в перекиси водорода проводят для того, чтобы усилить химическую связь ионов олова, в конечном счете - адгезию металло3покрытия с поверхностью Стекла, но при этом они теряют восстановительную форму по отношению к ионам палладия, что вызывает необходимость в операции повторной сенсибилизации, которая содействует также более равномерному распределению палладия на поверхности стекла. Необходимость активирования в растворе, содержащем, кроме хлорис того палладия гипофосфит натрия, с последующей термообработкой вызвана следующим обстоятельством. Как показьшают химический анализ и элект ронно-микроскопические исследования активный подслой образуется при этом аморфным .а счет попадания в палладий восстановленного из гипофосфита фосфора. Таким образом, наличие гипо фосфита натрия в растворе активирования создает благоприятные условия для регулирования в известных пределах строением подслоя сообразно стро ению металлической пленки: если полу чают аморфное металлопокрытие, то присутствие гипофосфита натрия в ука занном количестве необходимо, при этом термообработку полученного металлопокрытия для дополнительного увеличения адгезии проводят при пониженных температурах (150--200 С); если осаждают кристаллическую пленку например кобальт - фосфор, то активирование желательно проводить без гипофосфита, а термообработку при этом проводить при температуре 350450°С. Присутствие гипофосфита натрия в растворе активирования позволяет также полнее использовать хлористый палладий, интенсифицировать процесс активирования, так как он является сильным восстановителем по отношению к ионам палладия. Приме р. Образец (покровное стекло) очищают в горячем растворе порошка Новость и после промывки водой опускают в холодный раствор двухлористого олова 0,2 г/л, спустя 0 30 с извлекают, равномерно промьшают водой и быстро опускают в кипящий 33%-ный раствор перекиси водорода, после обработки в перекиси (5 мин) тщательно промывают водой и вновь подвергают повторной аналогичной сенсибилизации с последующим активированием (только после промывки) в растворе, содержащем, г/л: хлористый палладий 0,04; гипофосфит натрия 0,02; полиэтиленгликоль 10, при комна-тной температуре и рН 5,0 до появления; едва заметного на белом фоне сплошного темного фона. После промывки и сушки проводят термообработку на воздухе при 200 С в течение 30 мин. На обработанный образец осаждают аморфный сплав, например кобальт фосфор, из состава, содержащего, г/л: сернокислый кобальт 30; гипофосфит натрия 50; лимоннокислый натрий 80; уксуснокислый натрий 100; аммоний сернокислый 40, при и рН 7,8 (2 мл/л аммиака). Процесс ведут непрерьшно в течение 5ч. При этом толщина покрытия достигает примерно 20 мкм. ВизуапБный контроль показывает, что стадия зарождения и последующего роста пленки протекает равномерно, носит сплошной характер. Проведены эксперименты для сравнительной количественной оценки адгезии покрытий, полученных по предлагаемому и известному (прототипу) способам, в соответствии с примерами, приведенными в таблице. Для испытаний образцов на адгезию используют простой, но достаточно точный метод, основанный на фиксации усиления в момент отрыва покрытия от основы. Образцами служит никель-фосфорные по крытия, полученные из раствора 2, на покровное стекло размером 10х. х10 мм, толщиной 3,0 мкм. Осадки никель - фосфор, полученные из этого раствора, аморфны. Величину адгезии каждого образца определяют по двум испытаниям.

ijD

CN

о о

N

CN

CN -CS А

о

Л

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОЛИРОВАННОЙ НЕМЕТАПЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ К ХИМИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ, включающий очистку, сенсибилизацию путем обработки в растворе двуххлористого олова и активацию путем обработки при комнатной температуре в растворе на основе хлористого палладия с последующей термообработкой,- отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности .получения блестящих покрытий без снижения адгезии, для сенсибилизации используют раствор, содержащий 0,2-0,5 г/л двухлористого олова, и проводят ее в две стадии с промежуточной обработкой в кипящем 33%.-ном растворе перекиси водорода в течение 5-7 мин, активацию осуществляют в растворе на основе хлористого палладия , содержащем, г/л: Хлористьй палладий 0,03-0,04 П1ПОФОСФИТ натрия 0,01-0,02 д Полиэ тилен гликоль 10-15 ® при рН 5,0-6,0, а термообработку // проводят на воздухе при 150-450 С t в течение 30-40 мин.

ш

CSI

о

о о

««

k

vO

-аf л

о

t I + I + I +

+ + + + + + +

I + I I + I I

- с гл ю vo г

7

Из таблицы следует, что адгезия покрытия, полученного при использовании предлагаемого способа подготовки поверхности составляет 2,2 кг/мм ; при использовании способа-прототипа без дополнительной обработки в HNOj - 1,5 кг/мм (пример 1), Изменения на етадии активирования в способе-прототипе, практически не влияют на величину адгезии (пример 5). Покрытие, полученное в аналогичных условиях, только минуя обработку стекла в азотной кислоте, при указанной толщине начинает отслаиваться (пример 6 и 7).

J

Покрытия, полученные предпагаэмым способом, блестящие, а покрытия, полученные по прототипу - матовые.

450508

Таким образом, предлагаемый способ подготовки полированных поверхностей непроводящих материалов, например стекла, надежно гарантирует 5 получение качественных (блестящих) металлических покрытий, в частности из сплава кобальт - фосфор, в достаточно широком интервале толщин (от субмикронных до десятков микрон).

10 Кроме того, способ дает возможность полнее и рациональнее использовать дорогой хлористый палладий.

Этот способ может быть успешно использован при металлизации не

15 только диэлектриков, но и полупроводниковых материалов в виде пластин, имеющих полированную поверхность, например кремния, арсенида галлия и других.