一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法
【专利摘要】一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，它涉及一种表面化学镀铜的方法。本发明的目的是为了解决现有聚酰亚胺表面化学镀铜工艺不成熟，镀层结合强度不好，覆盖度差以及造价高的问题。本发明的方法如下：一、对聚酰亚胺表面进除油处理；二、对聚酰亚胺进行粗化处理；三、对聚酰亚胺进行活化处理；四、对聚酰亚胺进行还原处理；五、对还原处理后的聚酰亚胺在温度为55～65℃，pH为8～10的条件下，进行化学镀铜，即完成聚酰亚胺表面化学镀铜。本发明利用活化体系是硫酸铜和次亚磷酸钠的无钯活化，通过还原剂还原出铜盐中的铜，在非金属材料表面形成初始沉积点，并以此沉积点为活化中心进行化学镀铜。本发明应用于化学镀领域。
【专利说明】一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种表面化学镀铜的方法。【背景技术】
[0002]聚酰亚胺(PI)材料具有低介点常数和高热稳定性，以其优良的物理性能，机械性能等应用于电器电子领域。但是，随着科技的进步，在某些潜在的领域，纯粹的PI已经表现出较大的缺陷。因此在PI优异性能的基础上，沉积一层金属，增强其导电性，扩大其使用范围是十分必要的。而在众多的金属化方法中，化学镀方法具有较多优势。由于PI表面吸附性差，为了使金属沉积在薄膜表面，须对PI薄膜表面进行特殊的预处理。其中，敏化和活化是最重要的两步，传统的化学镀活化为敏化-活化两步法和钯催化液一步法。但是，由于其成本较高，且贵金属容易污染镀液等原因，开展非贵金属的活化新工艺是十分必要的。与其他非金属表面金属化处理的方法相比较，化学镀铜是最经济，最简单的方法。作为化学镀的活化中，铜比其他贵金属电阻系数低、电荷迁移阻力小且镀层致密、附着力良好。
[0003]目前生产过程中，在聚酰亚胺表面化学镀铜的工艺不成熟，镀层结合强度不好，覆盖度差。大多非金属材料表面化学镀都是采用传统的敏化-活化两步法和钯催化液一步法，此种方法造价高，使化学镀工艺的使用受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有聚酰亚胺表面化学镀铜工艺不成熟，镀层结合强度不好，覆盖度差以及造价高的问题，而提供一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法。
[0005]本发明的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法是按下述步骤完成的:
[0006]一、采用丙酮对聚酰亚胺表面进行清洗至无挂液为止，然后采用蒸馏水对聚酰亚胺表面进行水洗至无挂液为止；
[0007]二、对步骤一处理后的聚酰亚胺进行粗化处理；
[0008]三、对步骤二粗化处理后的聚酰亚胺进行活化处理；
[0009]四、对步骤三活化处理后的聚酰亚胺进行还原处理；
[0010]五、对步骤四还原处理后的聚酰亚胺在温度为55~65°C，pH为8~10的条件下，进行化学镀铜，即完成聚酰亚胺表面化学镀铜。
[0011]本发明的效果为:
[0012]本发明利用活化体系是硫酸铜和次亚磷酸钠的无钯活化，通过还原剂还原出铜盐中的铜，在非金属材料表面形成初始沉积点，并以此沉积点为活化中心进行化学镀铜。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是实施例的化学镀铜后聚酰亚胺薄膜AFM的二维图；
[0014]图2是实施例的化学镀铜后聚酰亚胺薄膜AFM的三维图；
[0015]图3是实施例的化学镀铜后聚酰亚胺薄膜的XRD图，其中，A为聚酰亚胺的XRD曲线，B为化学镀铜后聚酰亚胺薄膜的XRD曲线；
[0016]图4为实施例中浸溃活化液后聚酰亚胺薄膜的SEM图；
[0017]图5为实施例中活化热处理后聚酰亚胺薄膜的SEM图；
[0018]图6为实施例中还原后聚酰亚胺薄膜的SEM图。
【具体实施方式】
[0019]本发明技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0020]【具体实施方式】一:本实施方式的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法是按下述步骤完成的:
[0021]一、采用丙酮对聚酰亚胺表面进行清洗至无挂液为止，然后采用蒸馏水对聚酰亚胺表面进行水洗至无挂液为止；
[0022]二、对步骤一处理后的聚酰亚胺进行粗化处理；
[0023]三、对步骤二粗化处理后的聚酰亚胺进行活化处理；
[0024]四、对步骤三活化处理后的聚酰亚胺进行还原处理；
[0025]五、对步骤四还原处理后的聚酰亚胺在温度为55~65°C，pH为8~10的条件下，进行化学镀铜，即完成聚酰亚胺表面化学镀铜。
[0026]本实施方式利用活化体系是硫酸铜和次亚磷酸钠的无钯活化，通过还原剂还原出铜盐中的铜，在非金属材料表面形成初始沉积点，并以此沉积点为活化中心进行化学镀铜。
[0027]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:步骤二中所述的粗化处理操作步骤如下:将步骤一处理后的聚酰亚胺膜放入70°C的浓度为40~60g/L的NaOH溶液中浸溃5~15min，即完成粗化处理。其它与【具体实施方式】一相同。
[0028]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:所述的NaOH溶液浓度为50g/L。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0029]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:所述的浸溃时间为lOmin。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0030]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤三中所述活化处理操作步骤如下:将步骤二粗化后的聚酰亚胺膜放入活化液浸溃20min后，然后放入100~140°C烘箱中加热30~40min，即完成活化处理；其中所述的活化液是由浓度为20~40g/L的CuSO4和浓度为40~60g/L的NaH2PO2组成的。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0031]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤三中所述活化处理操作步骤如下:将步骤二粗化后的聚酰亚胺膜放入活化液浸溃20min后，然后放入120°C烘箱中加热35min，即完成活化处理；其中所述的活化液是由浓度为20~40g/L的CuSO4和浓度为40~60g/L的NaH2PO2组成的。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0032]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:所述的活化液是由浓度为30g/L的CuSO4和浓度为50g/L的NaH2PO2组成的。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0033]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤四中所述还原处理操作步骤如下:将步骤三活化后的聚酰亚胺膜放入质量百分含量为10~30%的甲醛溶液中浸溃5~15min，即完成还原处理。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。
[0034]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤四中所述还原处理操作步骤如下:将步骤三活化后的聚酰亚胺膜放入质量百分含量为20%的甲醛溶液中浸溃lOmin，即完成还原处理。其它与【具体实施方式】一至八之一相同。
[0035]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同的是:步骤五中所述的化学镀铜采用的镀铜液组分为:浓度为5~15g/LCuS04溶液、浓度为0.5~1.5ml/L的HCHO溶液和浓度为10~30g/L的C4O6H2KNa溶液。其它与【具体实施方式】一至九之一相同。
[0036]【具体实施方式】^:本实施方式与【具体实施方式】一至十之一不同的是:步骤五中所述的化学镀铜采用的镀铜液组分为:浓度为IOgAXuSO4溶液、浓度为lml/L的HCHO溶液和浓度为20g/L的C4O6H2KNa溶液。其它与【具体实施方式】一至十之一相同。
[0037]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0038]本实施例的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法是按下述步骤完成的:
[0039]一、除油处理:采用丙酮对聚酰亚胺表面进行清洗至无挂液为止，然后采用蒸馏水对聚酰亚胺表面进行水洗至无挂液为止；
[0040]二、粗化处理:将步骤一除油处理后的聚酰亚胺膜放入70°C的浓度为50g/L的NaOH溶液中浸溃lOmin，即完成粗化处理；
[0041]三、活化处理:将步骤二粗化后的聚酰亚胺膜放入活化液浸溃20min后，然后放入120°C烘箱中加热35min，即完成活化处理；其中所述的活化液是由浓度为30g/L的CuSO4和浓度为50g/L的NaH2PO2组成的；
[0042]四、还原处理:将步骤三活化后的聚酰亚胺膜放入质量百分含量为20%的甲醛溶液中浸溃IOmin,
[0043]五、对步骤四还原处理后的聚酰亚胺在温度为50°C，pH为9的条件下，进行化学镀铜，即完成聚酰亚胺表面化学镀铜；其中，所述的化学镀铜采用的镀铜液组分为:浓度为10g/LCuS04溶液、浓度为lml/L的HCHO溶液和浓度为20g/L的C4O6H2KNa溶液。
[0044]本实施例制得的化学镀铜后聚酰亚胺薄膜AFM的二维图如图1所示本实施例化学镀铜后聚酰亚胺薄膜AFM的三维图如图2所示，由图1和2可知本实施例制得的化学镀铜后聚酰亚胺薄膜均匀致密。本实施例化学镀铜后聚酰亚胺薄膜的XRD图如图3所示，其中，A为聚酰亚胺的XR D曲线，B为化学镀铜后聚酰亚胺薄膜的XRD曲线；由图3可知在2 Θ =43°，出现的衍射峰尖而细，无杂峰，说明得到了单质铜。
[0045]图4为经步骤三浸溃活化液后聚酰亚胺薄膜的SEM图，图5为经步骤三活化热处理后聚酰亚胺薄膜SEM图。从图4和图5中可以看出，浸溃活化液后的聚酰亚胺薄膜表面覆盖着一层薄膜，粗化的凹痕被填平，活化热处理后，表面薄膜变得紧致。
[0046]图6为本实施例中经步骤四还原后的聚酰亚胺膜的SEM图。从图6中可以看出，还原后的聚酰亚胺薄膜表面出现少量堆积的微粒，可能为铜或者铜的氧化物。化学镀铜后的聚酰亚胺薄膜表面覆盖了一层比较均匀的微粒，应该为铜单质。
【权利要求】
1.一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于聚酰亚胺表面化学镀铜的方法是按下述步骤完成的: 一、采用丙酮对聚酰亚胺表面进行清洗至无挂液为止，然后采用蒸馏水对聚酰亚胺表面进行水洗至无挂液为止； 二、对步骤一处理后的聚酰亚胺进行粗化处理； 三、对步骤二粗化处理后的聚酰亚胺进行活化处理； 四、对步骤三活化处理后的聚酰亚胺进行还原处理； 五、对步骤四还原处理后的聚酰亚胺在温度为55~65°C，pH为8~10的条件下，进行化学镀铜，即完成聚酰亚胺表面化学镀铜。
2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于步骤二中所述的粗化处理操作步骤如下:将步骤一处理后的聚酰亚胺膜放入70°C的浓度为40~60g/L的NaOH溶液中浸溃5~15min，即完成粗化处理。
3.根据权利要求2所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于所述的NaOH溶液浓度为50g/L。
4.根据权利要求2或3所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于所述的浸溃时间为IOmin。
5.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于步骤三中所述活化处理操作步骤如下:将步骤 二粗化后的聚酰亚胺膜放入活化液浸溃20min后，然后放入120°C烘箱中加热35min，即完成活化处理；其中所述的活化液是由浓度为20~40g/L的CuSO4和浓度为40~60g/L的NaH2PO2组成的。
6.根据权利要求5所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于所述的活化液是由浓度为30g/L的CuSO4和浓度为50g/L的NaH2PO2组成的。
7.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于步骤四中所述还原处理操作步骤如下:将步骤三活化后的聚酰亚胺膜放入质量百分含量为10~30%的甲醛溶液中浸溃5~15min，即完成还原处理。
8.根据权利要求7所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于步骤四中所述还原处理操作步骤如下:将步骤三活化后的聚酰亚胺膜放入质量百分含量为20%的甲醛溶液中浸溃lOmin，即完成还原处理。
9.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于步骤五中所述的化学镀铜采用的镀铜液组分为:浓度为5~15g/LCuS04溶液、浓度为0.5~1.5ml/L的HCHO溶液和浓度为10~30g/L的C4O6H2KNa溶液。
10.根据权利要求9所述的一种聚酰亚胺表面化学镀铜的方法，其特征在于步骤五中所述的化学镀铜采用的镀铜液组分为:浓度为IOgAXuSO4溶液、浓度为lml/L的HCHO溶液和浓度为20g/L的C4O6H2KNa溶液。
【文档编号】C23C18/40GK103540915SQ201310559664
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】李丽波, 毕建聪, 马月, 国绍文 申请人:哈尔滨理工大学