Способ селективной активации гладких поверхностей стекла и керамики перед химической металлизацией Советский патент 1991 года по МПК C23C18/06 C23C18/28 H05K3/18 

Изобретение относится к химическому нанесению металлических покрытий из водных растворов, в частности к селективной активации гладких поверхностей стекла и керамики перед металлизацией, и может быть использовано при создании функциональных устройств микроэлектроники и радиотехники, а также в оптическом

приборостроении при изготовлении сеток, шкал, линеек и др. деталей.

Цель изобретения -упрощение процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

-На предварительно очищенную подложку из стекла, керамики, кварца, имею- э

щих особо гладкую поверхность (14-16 класс), методами центрифугирования, поливом или вытягивания наносят светочувствительную композицию с использованием раствора, содержащего, мас.%: алкоксид титана 0,5-3, органическая кислота 0,5-2,5, палладийхлористоводородная кислота 0,04-0,06, полярный органический растворитель до 100. Сушку композиции проводят на воздухе при комнатной температуре в течение времени, достаточном для испарения растворителя (1-10 мин). Полученный светочувствительный слой селективно экспонируют источником УФ-света с длиной волны менее 340 нм, после чего удаляют его с неэкспонированных участков промывкой подложки в воде или водно-изопропаноль- ном растворе в течение 3-10 мин. Экспонированные участки подложки металлизируют погружением в раствор химического осажт дения. Раствор светочувствительной композиции готовят смешиванием расчетных количеств растворов всех компонентов. При этом в качестве алкоксида титана используют полибутил титана и тетрабутоксититан, в качестве органической кислоты - гликоле- вая, щавелевая и лимонная, а в качестве полярного органического растворителя - спирты (изопропанол, третичный бутанол и др.), ацетонитрил или их смеси. Палладийх- лористоводородную кислоту синтезируют по следующей методике: навеску хлорида палладия помещают в кварцевую чашку, добавляют 2-4-кратный избытой концентрированного раствора соляной кислоты и нагревают на водяной бане до полного растворения соли палладия и испарения избытка соляной кислоты и воды; процесс упаривания заканчивают после образования густой жидкой массы, в которую после остывания на воздухе добавляют изопропанол или третичный бутанол до образования 0,5%-ного раствора, который используют для приготовления композиции. Компоненты композиции смешивают в следующей последовательности: к 5-10%-ному раствору органической кислоты в изопропаноле приливают 10-15%-ный раствор алкоксид титана в изопропаноле или третичном бута- ноле, после чего добавляют раствор палла- дийхлористоводородной кислоты и растворитель.

При проведении экспериментальных исследований установлено, что увеличение концентрации алкоксида титана свыше 3 мас.% приводит к снижению механической прочности слоя и светочувствительности, а при концентрации менее 0,5 мас,% резко снижается равномерность слоя и наблюдается образование пленки в виде

островковой структуры. Увеличение концентрации органической кислоты свыше 2,5 мас.% снижает механическую прочность и адгезию металлического слоя при металлизации, а при концентрации менее 0,5 мас.% снижается светочувствительность композиции и устойчивость растворов композиции во времени. При снижении концентрации палладийхлористоводородной кислоты менее 0,04 мас.% наблюдается снижение равномерности осаждения металла при металлизации (особенно никелировании), а увеличение концентрации свыше 0,06 мас.% экономически нецелесообразно.

П р и м е р 1. На предварительно очищенную стеклянную пластинку методом центрифугирования (1000 об/мин) наносят раствор, содержащий, мас.%: полибутилти- танат 3. щавелевую кислоту 2,5; палладийх- лористоводородную кислоту 0,06; изопропанол до 100. Сушка слоя происходит в процессе центрифугирования. Полученный светочувствительный слой экспонируют полным спектром ртутно- кварцевой лампы ДРТ-1000 через кварцевый фотошаблон и помещают в воду на 2-3 мин, после чего металлизируют в растворе химического никелирования, содержащем, г/л: ацетат никеля 10; ацетат аммония 20; гипофосфит натрия 20, при температуре 50°С в течение 5 мин. Получают электропроводящий никелевый рисунок с толщиной слоя металла 0,3 мкм.

Пример2. На предварительно очищенную стеклянную пластину методом полива наносят раствор, содержащий, мас.%: полибутилтитанат 0,5; гликолевая кислота 0,5; палладийхлористоводородная кислота 0,04; третичный бутанол до 100, осуществляют сушку на воздухе при комнатной температуре в течение 10 мин, после чего экспонируют, промывают и никелируют как в примере 1. Получают металлический рисунок заданной конфигурации с толщиной никелевого слоя 0,3 мкм,

П р и м е р 3. Операции осуществляют как в примере 1 при использовании в качестве композиции раствора, содержащего, мас.%: тетрабутоксититан 2, лимонная кислота 2, палладийхлористоводородная кислота 0,05; смесь (1:1) изопропанола с третичным бутанолом до 100. Получают никелевый рисунок как в примере 1.

П р и м е р 4. Нанесение светочувствительной композиции, сушку и экспонирование осуществляют как в примере 2, но вместо гликолевой кислоты используют лимонную. После экспонирования подложку промывают в водно-изопропанольном растворе (соотношение компонентов 1:1) в течение 5 мин, а металлизацию проводят в растворе химического серебрения, содержащем, г/л: нитрат серебра 2,5; лимонная кислота 20; метол 5, в течение 5 мин. Получают электропроводящий серебряный рисунок.

П р и м е р 5. На предварительно очищенную ситалловую пластинку методом центрифугирования (200 об/мин) наносят раствор, содержащий, мас.%: полибутилти- танат2, щавелевая кислота 1, палладийхло- ристоводородная кислота 0,05; смесь изопропанола с ацетонитрилом (1:1) до 100. Экспонирование, промывку и металлизацию проводят как в примере 1. Получают никелевый электропроводящий рисунок.

Предлагаемый способ селективной активации позволяет упростить процесс за счет уменьшения количества операций с 8 до 3. Он обеспечивает одновременное формирование на поверхности диэлектрика ад- гезивного слоя на основе гидратированного оксида титана и палладиевого катализатора, не требует проведения операций, повышающих адгезию металлического покрытия к основе, например травления, выщелачи- вания и т.п. При использовании предлагаемого способа активации достигается высокая адгезионная прочность получаемого металлического покрытия к особо гладким поверхностям (более высокая по сравнению с хромовой пленкой, напыленной в вакууме; удаление покрытия возможно лишь стравливанием или шлифовкой); высокая селективность процесса осаждения, обеспечивающая получение рисунка с

заданной топологией и разрешающей способностью, достаточной для изготовления на полированных стеклах дифракционных решеток и функциональных металлических рисунков с размером электропроводящих элементов 1,5-2,0 мкм, неровностью края не хуже 0,01-0,02 мкм.

Указанные положительные качества обеспечивают технико-экономические преимущества предлагаемого способа активации по сравнению с известными.

Формула изобретения

1.Способ селективной активации гладких поверхностей стекла и керамики перед химической металлизацией, включающий создание на поверхности адгезивного слоя на основе гидратированного оксида титана и палладиевого катализатора, экспонирование и промывку, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса, адгезивный слой и катализатор формируют одновременно путем обработки поверхности в растворе, содержащем, мас.%: алкоксид титана 0,5-3; органическая кислота 0,5-2,5; палладийхлористоводородная кислота 0,04-0,06; полярный органический растворитель до 100, а промывку проводят в воде или водно-изопропановом растворе.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что используемый раствор в качестве алкоксида титана содержит полибутилтита- нат, тетрабутоксититан, в качестве органической кислоты - гликолевую, щавелевую, лимонную, а в качестве полярного органического растворителя - спирты, ацетонитрол или их смеси.

Изобретение относится к химическому нанесению металлических покрытий из водных растворов, в частности к селективной активации гладких поверхностей стекла и керамики перед металлизацией. Цель изобретения - упрощение процесса. Согласно изобретению покрываемую поверхность обрабатывают в растворе, содержащем, мас.%: алкоксид титана (полибутилтитанат, тетрабутоксититан) 0,5 - 3, органическую кислоту (гликолевую, щавелевую, лимонную) 0,5 - 2,5, палладийхлористоводородную кислоту 0,04 - 0,06 и полярный органический растворитель (спирты, ацетонитрил или их смеси) до 100, после чего селективно экспонируют источником УФ-света и промывают в воде или водно-изопропанольном растворе. Обработка поверхности раствором на основе алкоксида титана указанного состава обеспечивает одновременное формирование адгезивного слоя на основе гидратированного оксида титана и палладиевого катализатора, позволяет уменьшить количество операций до трех вместо восьми. При использовании предложенного способа активации достигается также высокая адгезионная прочность покрытия к особо гладким диэлектрическим поверхностям (более высокая по сравнению с хромовой пленкой, напыленной в вакууме), селективность процесса осаждения, обеспечивающая получение рисунка с заданной топологией и разрешающей способностью, достаточной для изготовления на полированных стеклах дифракционных решеток, и функциональных металлических рисунков с размером электропроводящих элементов 1,5 - 2,0 мм, неровностью края не хуже 0,01 - 0,02 мкм.