本發(fā)明涉及電子電器生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于在陶瓷上制作導(dǎo)體線路的離子鈀活化液及其制備方法。

背景技術(shù)：

陶瓷不僅耐熱性好、導(dǎo)熱性高，最重要是熱膨脹系數(shù)與Si和SiC接近，然而陶瓷在制作電子電器時(shí)，存在無選擇性或選擇性不佳的問題，需要掩膜技術(shù)，過程復(fù)雜，并且制作的線路一般比較寬，不利于集成更多的電子電器元件。后期發(fā)展一種在陶瓷基礎(chǔ)上混入金屬氧化物的方法，制作成特種陶瓷。然而混入金屬氧化物的陶瓷不能很好的燒鑄成型，并且后期加工需要波長特定且能量大的激光，導(dǎo)致工藝也無法推廣開來。也有直接在陶瓷上沖擊銅鎳或者膠體鈀等技術(shù)，但是制作過程中線路會出現(xiàn)不上鍍、全部上鍍、漏鍍、溢鍍、線路不均、線路結(jié)合力等不良情況，導(dǎo)致制作的導(dǎo)體線路出現(xiàn)電氣性能不良，附著力差，受熱后斷裂、乃至脫落等異常；并且這種技術(shù)使用時(shí)，藥水控制困難，因此這種方法無法廣泛應(yīng)用。

例如：專利CN104561955A提及的在陶瓷基板上直接沖擊銅工藝，對陶瓷基板的材質(zhì)提出要求，例如氧化鋯鈦酸鹽等陶瓷不能實(shí)現(xiàn)金屬化需求，即使可以沖擊銅鎳工藝，也容易出現(xiàn)全部上鍍、和全部不上鍍、漏鍍、溢鍍，導(dǎo)致導(dǎo)體線路厚度不均和不平整以及結(jié)合力不良情況。

例如：專利CN 102776492 B提及陶瓷內(nèi)含有功能粉體，因混入多個(gè)組分金屬氧化物或者其他金屬化合物，改變陶瓷本身物理結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能，線路完整性差，線路電氣性能和可靠性受到影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)在陶瓷基體上制作選擇性導(dǎo)體線路時(shí)，存在無選擇性或者選擇性不佳以及制作線路電氣性能不良的問題，提出了本發(fā)明的一種用于在陶瓷上制作導(dǎo)體線路的離子鈀活化液及其制備方法，以便克服上述問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于在陶瓷上制作導(dǎo)體線路的離子鈀活化液制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)將預(yù)定質(zhì)量的鈀鹽溶解在100體積份的pH緩沖劑溶液中，攪拌1h，加入去離子水至800體積份；

步驟(2)加入10-100體積份的高分子載體溶液，攪拌30min；

步驟(3)加入表面活性劑溶液1-100體積份，用去離子水定容到1000體積份，攪拌2-4h，靜置48h后即得所述離子鈀活化液。

可選地，所述鈀鹽為硫酸鈀或氯化鈀，所述離子鈀活化液中鈀離子濃度控制在1600-2400ppm。

可選地，所述pH緩沖劑為硫酸、醋酸、琥珀酸和磷酸中的一種或者幾種，所述離子鈀活化液的pH值控制在2以下。

可選地，所述高分子載體為甲基硅烷、阿拉伯膠和羧甲基纖維素鈉中的一種或者幾種，所述離子鈀活化液中高分子載體的濃度控制在1-10g/L。

可選地，所述表面活性劑為萘磺酸鹽或十二烷基磺酸鈉，所述離子鈀活化液中表面活性劑的濃度控制在10-100ppm。

可選地，所述步驟(1)中的攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，所述步驟(2)中的攪拌轉(zhuǎn)速為10r/min，所述步驟(3)中的攪拌轉(zhuǎn)速為100r/min；所述離子鈀活化液的制備溫度為50℃。

可選地，所述方法還包括步驟(4)將所述步驟(3)制得的離子鈀活化液配置為工作液，具體為：配置預(yù)定量的pH緩沖劑溶液，取20體積份的所述離子鈀活化液加入配置好的pH緩沖劑溶液中，用去離子水定容至1000體積份，加熱至30℃，攪拌10min即可。

可選地，所述配置成的工作液中，鈀離子含量為5-500ppm，pH緩沖劑含量為1-10％體積分?jǐn)?shù)，高分子載體含量為0.1-5g/L，表面活性劑含量為1-30ppm。

可選地，所述配置成的工作液中，鈀離子含量為100-500ppm；高分子載體含量為0.5-5g/L；表面活性劑含量為1-10ppm。

依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于在陶瓷上制作導(dǎo)體線路的離子鈀活化液，所述離子鈀活化液按照如上述任一項(xiàng)所述的方法制備。

本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明所使用的高分子載體，一端可以負(fù)電子聚集鈀離子，一端容易吸附差異化表面的粗糙表面，而差異化后，未處理的表面不容易吸附高分子載體以及高分子載體上鈀離子。

本發(fā)明的離子鈀活化液選擇性高，對陶瓷基體無特殊要求，無需在陶瓷基體中添加特殊的功能性材料，可以直接用于對經(jīng)過激光鐳射的陶瓷進(jìn)行活化，經(jīng)還原后生成連續(xù)且具有可自催化能力(指金屬沉積層可以形成連續(xù)催化，不斷生長)和導(dǎo)電功能的鈀金屬薄層，再經(jīng)化學(xué)鍍或電鍍形成具有信號承載能力的三維立體線路，適用于需要信號承載和導(dǎo)通連接功能的功能模塊制造需求，尤其符合超細(xì)集成電路封裝等工藝要求。

利用本發(fā)明的離子鈀活化液制成的導(dǎo)體線路，具備電氣性能測試穩(wěn)定、附著力良好的優(yōu)勢，按照ISO 2409附著力標(biāo)準(zhǔn)測試，可靠性達(dá)到ISO等級0級，具備良好的附著力和可靠性，不會出現(xiàn)鍍層溢鍍、漏鍍、氣泡或者脫落等問題。

附圖說明

圖1為陶瓷基材示意圖；

圖2為激光輻射后陶瓷基材示意圖；

圖3為在圖2輻射后的陶瓷基材上形成鈀金屬層的示意圖；

圖4為在圖3所示陶瓷基材上經(jīng)金屬化形成導(dǎo)體線路的示意圖；

圖5為陶瓷表面鐳射區(qū)域的掃描電鏡(SEM)圖；

圖6為陶瓷表面非鐳射區(qū)域的SEM圖；

圖7為陶瓷表面鐳射區(qū)域活化后的SEM以及能譜圖；

圖8為陶瓷表面非鐳射區(qū)域活化后的SEM以及能譜圖；

圖9為陶瓷基材上最終形成的導(dǎo)體線路；

圖10為陶瓷基材上最終形成導(dǎo)體線路放大200倍的放大圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

鈀離子活化液以及工作液的配置

(1)首先將3g硫酸鈀溶解在100ml、50％體積分?jǐn)?shù)的硫酸中，在50℃轉(zhuǎn)速200r/min攪拌1h后，加入去離子水至800ml，再加入10-100ml甲基硅烷高分子載體溶液，在50℃轉(zhuǎn)速10r/min攪拌30min后，加入表面活性劑萘磺酸鹽溶液1-100ml，用去離子水定容至1L，在50℃轉(zhuǎn)速100r/min攪拌2-4h后，靜置48小時(shí)即得離子鈀活化液。

(2)工作液的配置：往1L的燒杯中加入200ml去離子水，加入50ml分析純的硫酸，攪拌冷卻至20℃，加入20ml步驟(1)制得的離子鈀活化液，用去離子水補(bǔ)充至1L加熱至30℃，攪拌10min后，即可使用。

實(shí)施例2

鈀離子活化液以及工作液的配置

(1)首先將3g硫酸鈀溶解在100ml、50％體積分?jǐn)?shù)的醋酸中，在50℃轉(zhuǎn)速200r/min攪拌1h后，加入去離子水至800ml，再加入10-100ml阿拉伯膠高分子載體溶液，在50℃轉(zhuǎn)速10r/min攪拌30min后，加入表面活性劑萘磺酸鹽溶液1-100ml，用去離子水定容至1L，在50℃轉(zhuǎn)速100r/min攪拌2-4h后，靜置48小時(shí)即得離子鈀活化液。

(2)工作液的配置：往1L的燒杯中加入200ml去離子水，加入50ml分析純的硫酸，攪拌冷卻至20℃，加入20ml步驟(1)制得的離子鈀活化液，用去離子水補(bǔ)充至1L加熱至30℃，攪拌10min后，即可使用。

實(shí)施例3

鈀離子活化液以及工作液的配置

(1)首先將4g氯化鈀溶解在100ml、50％體積分?jǐn)?shù)的琥珀酸中，在50℃轉(zhuǎn)速200r/min攪拌1h后，加入去離子水至800ml，再加入10-100ml羧甲基纖維素鈉高分子載體溶液，在50℃轉(zhuǎn)速10r/min攪拌30min后，加入表面活性劑十二烷基磺酸鈉溶液1-100ml，用去離子水定容至1L，在50℃轉(zhuǎn)速100r/min攪拌2-4h后，靜置48小時(shí)即得離子鈀活化液。

(2)工作液的配置：往1L的燒杯中加入200ml去離子水，加入50ml分析純的磷酸，攪拌冷卻至20℃，加入20ml步驟(1)制得的離子鈀活化液，用去離子水補(bǔ)充至1L加熱至30℃，攪拌10min后，即可使用。

實(shí)施例4

本發(fā)明的離子鈀活化液用于在陶瓷上形成導(dǎo)體線路的過程，如圖1-4所示，依次包括制作陶瓷基體、按照電路形狀對陶瓷基體進(jìn)行激光照射、形成導(dǎo)體催化層和形成導(dǎo)體鍍層，具體地：

(1)陶瓷基體首先按照需要的線路形狀經(jīng)過激光照射，例如，陶瓷基材經(jīng)過波長為200-2000nm；輸出功率為10-100W，激光束移動速度為50-3000mm/s，脈沖頻率為1-200kHz，填充線距為0.01-0.1mm的激光鐳射出需要的線路。

對陶瓷的鐳射區(qū)和非鐳射區(qū)表面進(jìn)行掃描電鏡測試，圖5為陶瓷鐳射過后的表面形貌圖，圖6為陶瓷未鐳射的表面形貌，從圖中可以得出，經(jīng)過激光鐳射過區(qū)域出現(xiàn)差異化，為接下來的選擇性活化提供吸附場所。

(2)將步驟(1)鐳射過陶瓷基板浸入上述實(shí)施例中步驟(2)配置成的工作液內(nèi)，時(shí)間控制為5min。

(3)將步驟(2)活化過的陶瓷基板取出后用去離子水清洗5-10min即可。對活化過后的陶瓷表面鐳射區(qū)和非鐳射區(qū)進(jìn)行SEM及其能譜測試。圖7框選區(qū)域?yàn)殍D射區(qū)活化后的陶瓷的SEM及其能譜測試，圖8框選區(qū)域?yàn)榉氰D射區(qū)活化后的陶瓷的SEM及其能譜測試。

從結(jié)果中可以看出，本發(fā)明的離子鈀活化液對于陶瓷基體表面的活化具有良好的選擇性，經(jīng)過鐳射的區(qū)域得到活化，有鈀元素附著；而非鐳射區(qū)沒有得到活化，沒有鈀元素附著。

(4)將步驟(3)活化過的陶瓷基板放入溫度為30℃，濃度為1-10％體積分?jǐn)?shù)的水合肼溶液內(nèi)還原，時(shí)間為2min，優(yōu)選地，水合肼的濃度為5％體積分?jǐn)?shù)。

(5)將步驟(4)被還原過的陶瓷基板進(jìn)行金屬化處理，如化學(xué)鍍或電鍍，即可形成選擇性導(dǎo)體線路。對形成的線路進(jìn)行放大觀察，其結(jié)果如圖9和10所示，在圖9和10中，其線寬和線距均為0.08mm，因此通過本發(fā)明的離子鈀活化液，可以獲得均勻超細(xì)的集成線路。

對步驟(5)獲得的導(dǎo)體線路進(jìn)行電氣性能測試和可靠性測試，測得其電氣性能良好，按照ISO 2409附著力標(biāo)準(zhǔn)測試，可靠性達(dá)到ISO等級0級，具備良好的附著力和可靠性，不會出現(xiàn)鍍層溢鍍、漏鍍、氣泡甚至脫落的情況。

根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)測試工作液內(nèi)鈀離子濃度、溫度、活化時(shí)間和水洗時(shí)間的不同組合，結(jié)果如表1所示，其中附著力采用ISO等級表示。

表1

從表1中得到以下結(jié)果：

本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)得出，工作液內(nèi)鈀離子含量低時(shí)，應(yīng)延長活化時(shí)間，如得到厚度在0.01um以上的鈀鍍層，活化鈀離子濃度控制在100-500ppm，時(shí)間控制在10min以上。

另外，本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)還得出，工作液內(nèi)高分子載體濃度控制范圍在0.5-5g/L時(shí)，活化液最穩(wěn)定，線路不會出現(xiàn)溢鍍現(xiàn)象；工作液內(nèi)表面活性劑濃度控制范圍在1-10ppm/L時(shí)，選擇性最好，非鐳射區(qū)域不會出現(xiàn)Pd離子吸附。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明的離子鈀活化液選擇性高，對陶瓷基體無特殊要求，無需在陶瓷基體中添加特殊的功能性材料，可以直接用于對經(jīng)過激光鐳射的陶瓷進(jìn)行活化，經(jīng)還原后生成連續(xù)且具有可自催化能力和導(dǎo)電功能的鈀金屬薄層，再經(jīng)化學(xué)鍍或電鍍形成具有信號承載能力的導(dǎo)體線路。若將陶瓷多層覆合在一起，可制作成立體多層線路，也可以制作成三維立體線路，適用于需要信號承載和導(dǎo)通連接功能的功能模塊制造需求，尤其符合超細(xì)集成電路封裝等工藝要求。

利用本發(fā)明的離子鈀活化液制成的導(dǎo)體線路，具備電氣性能測試穩(wěn)定、附著力良好的優(yōu)勢，按照ISO 2409附著力標(biāo)準(zhǔn)測試，可靠性達(dá)到ISO等級0級，具備良好的附著力和可靠性，不會出現(xiàn)鍍層溢鍍、漏鍍、氣泡或者脫落等情況。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，在本發(fā)明的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行其他的改進(jìn)或變形。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，上述的具體描述只是更好的解釋本發(fā)明的目的，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。