專利名稱：一種用于聚酰亞胺粗化活化的處理液和一種聚酰亞胺表面粗化活化的方法
一種用于聚酰亞胺粗化活化的處理液和一種聚酰亞胺表面粗化活化的方法技術領域
本發(fā)明屬于非金屬表面活化領域，尤其涉及一種用于聚酰亞胺粗化活化的處理液 和一種聚酰亞胺表面活化的方法。
背景技術：
聚酰亞胺(Polyimide，簡稱PI)材料有著良好的絕緣性和密封性，且熱穩(wěn)定性高、 可耐高溫和極低溫、具有很好的機械性能、熱膨脹系數(shù)低、無毒，尤其是他具有低的介電常 數(shù)，能降低導線之間的的電流干擾和能耗。所以，PI在微電子領域有著廣大的應用前景。
在電子業(yè)和微電子業(yè)，化學鍍技術由于廉價和常溫操作性而受到較廣的應用。但 傳統(tǒng)化學鍍技術步驟繁瑣，操作不便且耗時較多，污染較大，難進行細微化生產(chǎn)而限制了其 部分應用。非金屬基材化學鍍的關鍵步驟在于對非金屬基材進行活化，使非金屬基材上具 有活性中心，化學鍍層在活性中心上生長。
CN1772948A中公開了一種PI薄膜上激光誘導選擇性化學鍍的方法，通過采用強 堿浸泡PI表面使生成酰亞胺鹽，轉(zhuǎn)入硝酸銀溶液中，使PI表面束縛銀離子，然后對PI薄膜 表面進行選擇性激光輻射，然后轉(zhuǎn)入稀酸溶液中交換氫離子，高溫處理時PI薄膜表面酰亞 胺酸閉環(huán)，最后PI薄膜表面進行化學鍍，得到PI薄膜表面上具有微米級圖形的化學鍍層。 該方法中，采用貴金屬硝酸銀溶液，且采用激光輻射還原銀離子，成本太高；硝酸銀對光極 其敏感，壽命較短。
CN101446037A中公開了一種導電聚酰亞胺纖維的制備方法，該方法中先對聚酰 亞胺纖維進行預處理，然后用含有高錳酸鉀、氫氧化鈉/氫氧化鉀和0P-10的粗化液進行 化學粗化，再在含水合胼和乙二胺四乙酸二鈉中的混合液中清洗；然后采用氯化亞錫敏化、 銀氨溶液/氯化鈀活化或者采用膠體鈀活化、解膠處理；最后進行化學鍍銅。該方法中，采 用銀氨溶液/氯化鈀活化或者膠體鈀活化，貴金屬成本太高，且活化液需現(xiàn)配現(xiàn)用，壽命較 短；活化完成后活性中心與聚酰亞胺纖維附著力較差；另外，該方法需先對聚酰亞胺纖維 進行預處理、粗化，再進行活化、化學鍍，方法復雜，步驟繁瑣。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中存在的活化液成本高、壽命短、活性中心與基材附著力 差以及活化工藝復雜的技術問題。
本發(fā)明提供了一種用于聚酰亞胺粗化活化的處理液，所述處理液為含有鎳的絡合 物、強堿、水合胼和表面活性劑的水溶液；所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
本發(fā)明還提供了一種聚酰亞胺表面粗化活化的方法，該方法為將聚酰亞胺基材與 處理液接觸，然后熱處理得到表面具有金屬鎳的聚酰亞胺基材；其中，所述處理液為本發(fā)明 提供的用于聚酰亞胺粗化活化的處理液。
本發(fā)明的處理液中采用非貴金屬鎳的絡合物，成本低；本處理液中的各組分性質(zhì)較穩(wěn)定，處理液可保存時間較長，壽命較高；處理液中含有水合胼，可粗化PI基材表面，增 強活性中心與基材的附著力；含有強堿，使鎳離子與PI基材形成化學鍵，進一步提高活性 中心與基材的附著力。本發(fā)明的處理液能對PI基材進行粗化和活化處理，因此采用本發(fā)明 的處理液對PI基材處理時無需進行復雜的前處理過程，簡化工藝。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種用于聚酰亞胺粗化活化的處理液，所述處理液為含有鎳的絡合 物、強堿、水合胼和表面活性劑的水溶液；所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
本發(fā)明的處理液中，所述水合胼既對PI具有微腐蝕性，又具有還原性。水合胼可 粗化PI表面；強堿用于在PI表面生成酰亞胺的鉀/鈉鹽，然后鎳的絡合物提供活性鎳離子 與鉀離子/鈉離子進行交換，得到表面束縛鎳離子的PI ；表面活性劑能提高活性鎳離子與 PI基材的附著力；在還原劑水合胼的存在下，加熱，PI基材表面束縛的鎳離子被還原，形成 金屬鎳活性中心。
鎳的絡合物在水溶液中的穩(wěn)定性比氫氧化鎳高，因此本發(fā)明中采用鎳的絡合物， 以防止強堿條件下生成氫氧化鎳沉淀、降低活化效果。所述鎳的絡合物為本領域技術常用 的各種鎳的絡合物，例如可以為乙酸鎳、四氨合鎳絡合物、檸檬酸鎳、丁二酸鎳。
所述表面活性劑為本領域技術人員常用的各種表面活性劑，用于降低基材表面張 力，使PI基材表面吸附更多水合胼和金屬鎳離子，促進鎳離子與鉀/鈉離子的置換，形成結(jié) 合力強穩(wěn)定性高的化學鍵，從而提高活性中心與基材的附著力。本發(fā)明中，所述表面活性劑 可以采用十二烷基硫酸鈉、α -烯基磺酸鈉，十二烷基苯磺酸納等。
所述處理液中，鎳的絡合物的含量為10_30g/L，強堿的含量為20_70g/L，水合胼 的含量為20-40g/L，表面活性劑的含量為0. 5-2g/L。
將本發(fā)明的處理液中的各組分溶解于水中即可制備所述用于PI粗化活化的處理 液，對于各組分的加入順序沒有特別限定。優(yōu)選情況下，先將強堿溶于水中，得到強堿溶液； 然后加入鎳的絡合物，攪拌至溶解；再加入水合胼，最后加入表面活性劑，攪拌使混合。優(yōu)選 情況下，每次加入原料后都進行攪拌操作，使原料快速溶解。
本發(fā)明還提供了一種聚酰亞胺表面粗化活化的方法，該方法為將聚酰亞胺基材與 處理液接觸，然后熱處理得到表面具有金屬鎳的聚酰亞胺基材；其中，所述處理液為本發(fā)明 提供的用于聚酰亞胺粗化活化的處理液。
本發(fā)明的處理液中既含有可粗化PI基材的組分水合胼，又可在PI基材表面生成 活性中心，且活性中心與基材的附著力非常高，因此采用本發(fā)明的處理液對PI表面進行處 理時，無需進行復雜的前處理過程，簡化工藝。
根據(jù)本發(fā)明的方法，將PI基材與處理液接觸，即可得到表面束縛鎳離子的PI基 材，該鎳離子與PI基材以化學鍵形式連接，因此附著力非常高；另外，在PI基材與處理液接 觸時，水合胼對PI有微腐蝕性，能粗化PI基材表面，提高活性中心與基材的附著力。
為節(jié)約能耗，所述接觸的溫度優(yōu)選為30-40°C，接觸的時間優(yōu)選為5-10分鐘；這樣 一方面可以避免接觸時間太短可能引起粗化活化不充分、導致在非金屬基材表面沉積的活 性中心位點不均勻，從而可能會導致后續(xù)化學鍍時鍍層厚度不均勻的缺點，同時還能克服 接觸時間太長可能引起的在非金屬基材表面沉積的活性中心位點的薄膜過厚，從而導致后續(xù)化學鍍鍍層的附著力不夠的問題。
據(jù)本發(fā)明所提供的方法，在與本發(fā)明的處理液接觸的過程中，還可以翻動PI基 材，使基材的全表面都能與處理液接觸。另外，本發(fā)明對于PI基材和處理液的用量沒有特 別地限定，只需使PI基材的表面被處理液完全浸沒即可。
根據(jù)本發(fā)明的方法，PI基材與處理液接觸完成后，需對PI基材進行熱處理。熱 處理時，PI基材表面吸附的水合胼活性增強，還原鎳離子，使生成金屬鎳，從而在PI表面 形成催化鍍鎳活性中心，后續(xù)可在該PI基材表面進行化學鍍鎳。所述熱處理的溫度為 150-200°C，熱處理時間為10-20分鐘。
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例和對比例中所采用的原料皆由 商購得到。
實施例1
本實施例用于說明本發(fā)明提供的用于聚酰亞胺粗化活化的處理液及聚酰亞胺表 面粗化活化的方法。
(1)配制處理液在去離子水中加入氫氧化鉀，攪拌均勻；加入乙酸鎳，攪拌至溶 解；加入水合胼，攪拌；最后加入十二烷基硫酸鈉，得到本實施例的處理液Al，其中各組分 及含量為乙酸鎳20g/L，氫氧化鉀30g/L，水合胼30g/L，十二烷基硫酸鈉lg/L。
(2)粗化活化將5CmX5CmX0· 05mm的PI薄膜浸入步驟(1)制備的處理液中， 35°C下浸泡8分鐘；取出后轉(zhuǎn)入烘箱中，200°C下烘烤15分鐘。
(3)化學鍍清洗經(jīng)過步驟(2)的PI薄膜，放入200mL化學鍍鎳液中，化學鍍20分 鐘；化學鍍鎳液中各組分為硫酸鎳20g/L，檸檬酸銨20g/L，氯化銨15g/L，乙酸鎳10g/L， 次亞磷酸鈉20g/L，硫脲0. 6g/L
化學鍍完成后，用去離子水洗滌表面，得到鍍件，記為Bi。
對比例1
采用CN1772948A實施例1公開的方法，，制備本對比例的鍍件，記為DBl ；其中采 用的活化液為6g/L的硝酸銀溶液，記為DAl。
對比例2
采用CN101446037A實施例8公開的方法，制備本對比例的鍍件，記為DB2 ；其中所 采用的活化液記為DA2。
實施例2
(1)配制處理液采用與實施例1中相同的方法配制本實施例的處理液A2，處理液 中各組分及含量為檸檬酸鎳15g/L，氫氧化鈉40g/L，水合胼22g/L，十二烷基硫酸鈉 0.8g/L0
(2)采用與實施例1中相應的步驟(2- 對PI基材表面依次進行粗化活化和化學鍍。
通過上述步驟，得到本實施例的鍍件，記為B2。
實施例3
(1)配制處理液采用與實施例1中相同的方法配制本實施例的處理液A3，處理液 中各組分及含量為四氨合鎳絡合物30g/L，氫氧化鉀40g/L，水合胼35g/L，十二烷基苯 磺酸納2g/L。
(2)采用與實施例1中相應的步驟(2- 對PI基材表面依次進行粗化活化和化學鍍。
通過上述步驟，得到本實施例的鍍件，記為B3。
實施例4
(1)配制處理液采用與實施例1中相同的方法配制本實施例的處理液A4，處理液 中各組分及含量為四氨合鎳絡合物40g/L，氫氧化鉀80g/L，水合胼45g/L，十二烷基硫 酸鈉5g/L。
(2)采用與實施例1中相應的步驟(2- 對PI基材表面依次進行粗化活化和化學鍍。
通過上述步驟，得到本實施例的鍍件，記為B4。
實施例5
采用與實施例1相同的方法配制處理液，并對PI基材進行粗化活化和化學鍍， 不同之處在于步驟O)中，PI薄膜在處理液中30°C下浸泡15分鐘；取出后轉(zhuǎn)入烘箱中， 150°C下烘烤25分鐘。
通過上述步驟，得到本實施例的鍍件，記為B5。
性能測試
1、處理液壽命測試把A1-A4和DA1-DA2靜置于空氣中，記錄處理液/活化液有明 顯顆粒出現(xiàn)或變色的時間/天，即為處理液/活化液壽命。測試結(jié)果如表1所示。
2、鍍層附著力測試用劃格器在鍍件B1-B5和DB1-DB2表面的鍍層上劃100個1 毫米X 1毫米的正方形格。用美國3M公司生產(chǎn)的型號為600的透明膠帶平整粘結(jié)在方格 上，不留一絲空隙，然后以最快的速度60度角揭起，觀察劃痕邊緣處是否有脫漆。如沒有任 何脫漆為5B，脫漆量在0-5%之間為4B，5-15%之間為!3B，15-35%之間為2B，35-65%之間 為1B，65%以上為0B。測試結(jié)果如表1所示。
3、鍍層表面形態(tài)目測鍍層所形成的圖案；用SEM掃描電鏡(日本電子株式會社 JSM-5610LV)觀測各鍍件B1-B5和DB1-DB2的表面形態(tài)。測試結(jié)果如表1所示。
表 權利要求
1.一種用于聚酰亞胺粗化活化的處理液，所述處理液為含有鎳的絡合物、強堿、水合胼 和表面活性劑的水溶液；所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
2.根據(jù)權利要求1所述的處理液，其特征在于，所述鎳的絡合物為乙酸鎳、四氨合鎳絡 合物、檸檬酸鎳、丁二酸鎳中的一種。
3.根據(jù)權利要求1所述的處理液，其特征在于，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、 α -烯基磺酸鈉，十二烷基苯磺酸納中的一種或多種。
4.根據(jù)權利要求1所述的處理液，其特征在于，所述處理液中，鎳的絡合物的含量 為10-30g/L，強堿的含量為20-70g/L，水合胼的含量為20_40g/L，表面活性劑的含量為 0. 5-2g/L。
5.一種聚酰亞胺表面粗化活化的方法，該方法為將聚酰亞胺基材與處理液接觸，然后 熱處理得到表面具有金屬鎳的聚酰亞胺基材；其中，所述處理液為權利要求1-4任一項所 述的用于聚酰亞胺粗化活化的處理液。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，聚酰亞胺基材與處理液接觸的條件包括 接觸溫度為30-40°C，接觸時間為5-10分鐘。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，熱處理的條件包括熱處理的溫度為 150-200°C，熱處理時間為10-20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于聚酰亞胺粗化活化的處理液，所述處理液為含有鎳的絡合物、強堿、水合肼和表面活性劑的水溶液；所述強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。本發(fā)明還提供了一種采用該處理液對聚酰亞胺表面粗化活化的方法，該方法為將聚酰亞胺基材與處理液接觸，然后熱處理得到表面具有金屬鎳的聚酰亞胺基材。本發(fā)明的處理液，成本低，壽命高；對聚酰亞胺表面粗化活化的效果非常好，活性中心與基材的附著力高；且采用本發(fā)明的處理液對PI基材進行處理時無需進行前處理，工藝簡化。
文檔編號C23C18/30GK102031505SQ20091019073
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權日2009年9月25日
發(fā)明者韋家亮 申請人:比亞迪股份有限公司