Способ металлизации диэлектриков

 

Способ металлизации поверхности диэлектрического материала включает предварительную подготовку поверхности путем последовательной обработки в растворах гидроокиси щелочного металла концентрацией 10 - 30 мас.% при 20-35^oC в течение 10-25 мин, перекиси водорода концентрацией 10-20 мас.% при 20-25^oC в течение 30-45 мин и перманганата калия концентрацией 5-10 мас.% при 20-35^oC в течение 30-45 мин и формирование проводящего слоя путем последовательной обработки в растворах сульфида щелочного металла концентрацией 10-20 мас.% при 20-25^oC в течение 20-45 мин и смеси раствором солей металлов из группы растворимых солей меди, никеля или свинца концентрацией 15-25 мас. % с раствором аммиака концентрацией 15-25 мас.% при их соотношении (4-5):1 в течение 20-45 мин при температуре 20-25^oC. 4 табл.

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при производстве металлизированных изделий, изготавливаемых из диэлектрических материалов.

Известен способ металлизации диэлектриков, включающий предварительную обработку поверхности тлеющим разрядом в вакууме, формирование проводящего слоя путем напыления хрома или титана последующее нанесение металлического слоя электрохимическим методом.

Недостатком этого способа является использование сложного и дорогостоящего вакуумного оборудования для напыления проводящего подслоя, что повышает себестоимость получаемых изделий. Кроме того, указанный способ не позволяет организовать непрерывный процесс производства при металлизации ленточных изделий.

Из известных способов наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ металлизации диэлектрического материала, включающий предварительную обработку поверхности в эфире и серной кислоте, формирование проводящего подслоя путем последовательной обработки растворами хлоридов палладия и олова и нанесение проводящего подслоя из раствора на основе сульфата меди. Дальнейшая металлизация поверхности производится известными электрохимическими методами.

Недостатками данного способа является: металлизируемый материал должен иметь определенный состав, чтобы подвергаться обезжириванию и травлению без существенного изменения размеров и свойств и выдерживать высокие температуры раствором (80 95^oC), при которых обычно проводится химическая металлизация. Кроме того, необходимость применения палладия значительно увеличивает стоимость металлического покрытия и ограничивает область применения этого способа металлизации.

Задачей изобретения является создание способа металлизации поверхности диэлектрического материала, который позволяет проводить процесс металлизации без применения дорогостоящего палладия, что существенно снижает стоимость процесса металлизации.

Указанный технический результат достигается за счет проведения предварительной обработки последовательно в растворах гидроокиси щелочного металла концентрацией 10 30 мас. при температуре 20 35^oC в течение 10 25 мин, перекиси водорода концентрацией 10 20 мас. при температуре 20 - 25^oC в течение 30 45 мин и перманганата калия концентрацией 5 10 мас. при температуре 20 35^oC в течение 30 45 мин. Формирование проводящего подслоя проводят путем последовательной обработки в растворах сульфида щелочного металла концентрацией 10 20 мас. при температуре 20 25^oC в течение 20 45 мин и смеси растворов солей металлов из группы растворимых солей меди, никеля, свинца и т. п. концентрацией 15 25 мас. и аммиака концентрацией 15 25 мас. в соотношении от 4: 1 до 5:1 при температуре 20 - 25^oC в течение 20 45 мин, причем произведение растворимости сульфидов используемых металлов не должно превышать 10^-24.

Описанная технология беспалладиевой металлизации поверхности диэлектрических материалов, как следует из анализа уровня техники неизвестна, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна".

Заявленное изобретение соответствует изобретательскому уровню, т. к. вся совокупность существенных признаков влияет на достижение указанного технического результата.

Пример реализации способа. Проведена металлизация поверхности пористой пенополиуретановой (поролоновой) пластины согласно предлагаемому способу. Технология металлизации и режимы обработки приведены в табл. 1.

В предложенном способе формирование микрошероховатости исходной металлизируемой диэлектрической поверхности обеспечивается химическим осаждением на исходной диэлектрической поверхности микрочастиц диоксида марганца (MnO₂), образуемых в результате взаимодействия перекиси водорода (H₂O₂) и перманганата калия (KMnO₄) (операции 1, 2 и 3).

Оптимальное содержание реагентов и время обработки определяются размером части MnO₂ и толщиной осаждающихся на диэлектрическом материале слоев диоксида марганца и сульфида металла (MeS), входящего в раствор N 5. Увеличенная по сравнению с указанной в табл. 1 концентрация реагентов, время и температура обработки приводят к чрезмерному увеличению размера частиц MnO₂ и образованию толстого и непрозрачного слоя MnO₂ и MeS.

Меньшая концентрация реагентов, время и температура обработки не позволяют образоваться достаточному количеству микрочастиц MnO₂ и MeS, что не обеспечивает требуемой прочности сцепления проводящего металлического покрытия с диэлектрическим материалом.

Данные, подтверждающие оптимальность заявленных диапазонов концентраций щелочи, перекиси водорода и перманганата калия, представлены в табл. 2, 3 и 4. В качестве критерия качества обработки выбрано сопротивление проводящего неметаллического подслоя, осажденного при постоянных (одинаковых) условиях выполнения операций 4 и 5 (табл. 1).

Сходных признаков с признаками, изложенными в отличительной части предложенной формулы доступных заявителю источниках информации, не обнаружено.

Таким образом, предложенный способ предварительной обработки исходной металлизируемой поверхности диэлектрического материала является новым по сравнению с известными способами обработки и обеспечивает достижение технического результата сцепления проводящего неметаллического подслоя без предварительного травления поверхности диэлектрика и без применения драгоценного металла (палладия).

Пример. Проводят предварительную обработку металлизируемого диэлектрика (пенополиуретана) последовательно в растворах щелочи (NaOH 25%) в течение 20 мин при 25^oC, перекиси водорода (20%) в течение 40 мин при 20^oC и перманганата калия (10%) в течение 40 мин при 25^oC. Сопротивление проводящего неметаллического подслоя, осаженного путем последовательной обработки в растворах Na₂S·9H₂O (200 г/л, 30 мин, 20^oC) и CuSO₄·5H₂O (100 г/л) + NH₄OH (25% 200 г/л) (40 мин, 25^oC) составляло 30 кОм, что вполне приемлемо для дальнейшего электрохимической осаждения металлического покрытия.

Формула изобретения

Способ металлизации поверхности диэлектрического материала, включающий предварительную подготовку, формирование проводящего слоя методом химического осаждения и нанесения металлического слоя электрохимическим способом, отличающийся тем, что предварительную подготовку поверхности ведут путем последовательной обработки в растворах гидроокиси щелочного металла концентрацией 10 30 мас. при 20 35^oС в течение 10 25 мин, перекиси водорода концентрацией 10 20 мас. при 20 25^oС в течение 30 45 мин и перманганате калия концентрацией 5 10 мас. при 20 35^oС в течение 30 - 45 мин, а формирование проводящего слоя проводят путем последовательной обработки в растворах сульфида щелочного металла концентрацией 10 20 мас. при 20 25^oС в течение 20 45 мин и смеси растворов солей металлов из группы растворимых солей меди, никеля или свинца, концентрацией 15 25 мас. с раствором аммиака концентрацией 15 25 мас. при их соотношении (4 ^oC 1) 1 в течение 20 45 мин при 20 25^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2