CN115537788A - 一种化学镀活化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学镀活化剂及其制备方法与应用，其中，所述化学镀活化剂包括水溶剂，以及溶解在水溶剂中的金属纳米粒子、表面活性剂和还原剂，金属纳米粒子为铜纳米粒子、镍纳米粒子、钴纳米粒子、铂纳米粒子和铜、镍、钴、铂中至少两种金属任意组成的合金纳米粒子中的一种或多种。本发明采用铜、镍、钴等代替贵金属钯作为催化剂，不仅降低了生产成本，而且赋予了化学镀活化液优异的稳定性和催化性能，所述化学镀活化液为均一、稳定的胶体，在室温下，长期密封保存仍保持原状；所述化学镀活化剂在一定温度的镀液中几分钟即可实现光亮镀层的效果，极大提高了生产效率；所述化学镀活化剂可实现在基材上镀金属或合金，赋予非导电基材导电性。
Description
技术领域
本发明涉及活化剂技术领域，特别涉及一种化学镀活化剂及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，电子产品不断地向着更轻、更薄、更快、更便携的方向快速发展，对集成电路的速度要求也越来越快、体积越来越小，印制板内部铜线的宽度越来越窄，达到亚微米级别。化学镀铜技术可以实现在绝缘印制板之间导电互联，是集成电路发展中不可或缺的关键技术。而且锂离子电池等能源器件如使用聚合物为芯、表面为金属层的复合集流体不仅可以提高能源器件的比容量和比能量，还可以提高其安全性并降低成本，与真空溅射等表面金属化相比，化学镀表面金属化成本更低、金属层厚度更均匀、也更易规模化生产。在化学镀过程中，绝缘基材的活化步骤在整个化学镀过程中非常重要。活化剂的性能直接影响镀层的性能和化学镀金属化过程的成本。目前市面上使用的活化剂主要是Pd/Sn胶体，但是，金属Pd粒子表面的Sn2+层在长期化学镀过程中容易被氧化为Sn4+，这将大大降低活化液的长期稳定性和活性。此外，Pd/Sn胶体活化液需要在活化前进行预浸，活化后进行脱胶，这增加了化学镀工艺步骤的烦琐；最重要的是贵金属Pd资源有限且昂贵，这大大增加了化学镀工艺的生产成本，制约了化学镀在电子工业中的进一步发展，不符合化学镀向高性能、低成本的未来发展方向。
开发高性能、低成本的化学镀催化剂来取代商业上昂贵的胶体钯活化液，符合电子制造未来的发展方向，也有利于在实际生产中提高化学镀的效率，降低化学镀的生产成本。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种化学镀活化剂及其制备方法与应用，旨在解决现有Pd基催化剂的价格昂贵和稳定性较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种化学镀活化剂，其中，包括水溶剂，以及溶解在所述水溶剂中的金属纳米粒子、表面活性剂和还原剂，所述金属纳米粒子为铜纳米粒子、镍纳米粒子、钴纳米粒子、铂纳米粒子和铜、镍、钴、铂中至少两种金属任意组成的合金纳米粒子中的一种或多种。
所述的化学镀活化剂，其中，按重量百分比计，所述化学镀活化剂包括5-50％的金属纳米粒子、1-30％的表面活性剂、1-30％的还原剂，余量为水。
所述的化学镀活化剂，其中，所述表面活性剂为Brij 35、Tween 20和PVP中的一种或多种。
所述的化学镀活化剂，其中，所述还原剂为次亚磷酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、水合肼、甲醛、乙醛的一种或多种。
一种化学镀活化剂的制备方法，其中，包括步骤：
将表面活性剂加入到水溶剂中，得到表面活性剂保护液；
将金属纳米粒子前驱体盐分散于所述表面活性剂保护液中，得到混合溶液；
在室温条件下将含有还原剂的水溶液以滴加的方式加入到所述混合溶液中，在还原剂的作用下所述金属纳米粒子前驱体盐被还原成金属纳米粒子，制得所述化学镀活化剂。
一种化学镀活化剂的应用，其中，将所述的化学镀活化剂用于绝缘基材表面镀金属层。
所述化学镀活化剂的应用，其中，将所述化学镀活化剂用于绝缘基材表面镀金属层的步骤包括：
将所述绝缘基材浸泡于所述化学镀活化剂中进行活化处理，得到活化基材；
将所述活化基材进行去离子水冲洗后再浸泡在金属镀液中进行化学镀处理，在所述活化基材表面完成镀金属层。
所述化学镀活化剂的应用，其中，在将所述绝缘基材浸泡于所述化学镀活化剂中进行活化处理之前，还包括步骤：
对绝缘基材进行清洗处理，得到清洗后绝缘基材；
将所述清洗后绝缘基材放入含有重铬酸盐、氢氧化钠或高锰酸钾水溶液中进行粗化处理，得到粗化后的绝缘基材。
所述化学镀活化剂的应用，其中，活化处理的温度为20-80℃，时间为1-30min；化学镀处理的温度为20-80℃，时间为1-30min。
所述化学镀活化剂的应用，其中，所述绝缘基材为聚合物基材、陶瓷基材和硅基材中的一种。
有益效果：本发明提供了一种化学镀活化剂及其制备方法与应用，本发明采用低成本的铜、镍、钴等代替贵金属钯作为催化剂，不仅降低了生产成本，而且赋予了化学镀活化液优异的稳定性和催化性能，所述化学镀活化液为均一、稳定的胶体，在室温下，长期密封保存仍保持原状；所述化学镀活化剂在一定温度的镀液中几分钟即可实现光亮镀层的效果，极大提高了生产效率；所述化学镀活化剂可实现在基材上镀金属或合金，赋予非导电基材导电性。
附图说明
图1为获得的胶体活化液的丁达尔效应。
图2为镀铜前(左)和镀铜后(右)的ABS图片。
图3为聚合物镀铜后铜层的金相显微镜示意图。
图4为镀铜后的ABS的电阻测试。
图5为镀铜后的ABS百格法测试前后的金相显微镜示意图。
图6为未化学镀的聚合物(左)和镀钴后的聚合物(右)图片。
图7为镀钴后的聚合物表面镀层的金相显微镜图。
图8为镀钴前后的聚合物百格法测试前后的金相显微镜示意图。
具体实施方式
本发明提供一种化学镀活化剂及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种化学镀活化剂，其包括水溶剂，以及溶解在所述水溶剂中的金属纳米粒子、表面活性剂和还原剂，所述金属纳米粒子为铜纳米粒子、镍纳米粒子、钴纳米粒子、铂纳米粒子和铜、镍、钴、铂中至少两种金属任意组成的合金纳米粒子中的一种或多种。
本发明采用低成本的铜、镍、钴和铂代替贵金属钯作为催化剂，不仅降低了生产成本，而且赋予了化学镀活化液优异的稳定性和催化性能，所述化学镀活化液为均一、稳定的胶体，在室温下，长期密封保存仍保持原状；所述化学镀活化剂在一定温度的镀液中几分钟即可实现光亮镀层的效果，极大提高了生产效率；所述化学镀活化剂可实现在聚合物、陶瓷、硅等基材上镀金属或合金，赋予非导电基材导电性，可应用微电子导电互连、电磁屏蔽、导热散热、能源器件集流体等领域。
在一些实施方式中，按重量百分比计，所述化学镀活化剂包括5-50％的金属纳米粒子、1-30％的表面活性剂、1-30％的还原剂，余量为水。
在一些实施方式中，所述表面活性剂为Brij 35、Tween 20和PVP中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述还原剂为次亚磷酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、水合肼、甲醛、乙醛的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，还提供一种化学镀活化剂的制备方法，其包括步骤：
S10、将表面活性剂加入到水溶剂中，得到表面活性剂保护液；
S20、将金属纳米粒子前驱体盐分散于所述表面活性剂保护液中，得到混合溶液；
S30、在室温条件下将含有还原剂的水溶液以滴加的方式加入到所述混合溶液中，在还原剂的作用下所述金属纳米粒子前驱体盐被还原成金属纳米粒子，制得所述化学镀活化剂。
本发明提供的化学镀活化剂的制备方法操作简单易实现，且制得的化学镀活化剂生产成本低，而且赋予了化学镀活化液优异的稳定性和催化性能，所述化学镀活化液为均一、稳定的胶体，在室温下，长期密封保存仍保持原状；所述化学镀活化剂在一定温度的镀液中几分钟即可实现光亮镀层的效果，极大提高了生产效率；所述化学镀活化剂可实现在基材上镀金属或合金，赋予非导电基材导电性。
在一些实施方式中，还提供了一种化学镀活化剂的应用，将所述的化学镀活化剂用于绝缘基材表面镀金属层，其具体包括步骤：
对绝缘基材进行清洗处理，得到清洗后绝缘基材；
将所述清洗后绝缘基材放入含有重铬酸盐、氢氧化钠或高锰酸钾水溶液中进行粗化处理，得到粗化后的绝缘基材；
将粗化后的绝缘基材浸泡于所述化学镀活化剂中进行活化处理，得到活化基材，活化处理的温度为20-80℃，时间为1-30min；
将所述活化基材进行去离子水冲洗后再浸泡在金属镀液中进行化学镀处理，在所述活化基材表面完成镀金属层，化学镀处理的温度为20-80℃，时间为1-30min。
在本实施例中，所述绝缘基材为聚合物基材、陶瓷基材和硅基材中的一种，但不限于此。作为举例，若在绝缘基材表面镀的为金属铜，则所述金属镀液为镀铜液，所述镀铜液包括：四水合酒石酸钾钠、二水合乙二胺四乙酸二钠、五水合硫酸铜、亚铁氰化钾、氢氧化钠和甲醛，其中，氢氧化钠的浓度为0.015-0.030g/ml，四水合酒石酸钾钠的浓度为0.015-0.030g/ml，五水合硫酸铜的浓度为0.015-0.030g/ml，二水合乙二胺四乙酸二钠的浓度为0.02-0.040g/ml，亚铁氰化钾的浓度为0.001-0.002g/ml，甲醛为0.95ml溶于10ml水；若在绝缘基材表面镀的为金属钴，则所述金属镀液为镀钴磷液，其包括七水硫酸钴、一水次磷酸钠、柠檬酸三钠、硼酸和氢氧化钠，其中，七水硫酸钴的浓度为20-30mg/mL，一水次磷酸钠的浓度为30-50mg/mL，柠檬酸三钠的浓度为15-30mg/mL，硼酸的浓度为20-30mg/mL，氢氧化钠的浓度为30-50mg/mL。
本发明提供的所述化学镀活化剂在一定温度的镀液中几分钟即可实现光亮镀层的效果，极大提高了生产效率；所述化学镀活化剂可实现在基材上镀金属或合金，赋予非导电基材导电性。
下面通过具体实施例对本发明作进一步的解释说明：
实施例1
称取0.110g的Brij 35加入100ml去离子水中，加热搅拌溶解；向上述溶液中滴加109μl Tween 20，搅拌均匀；向上述混合溶液中滴加660μl H2PtCl6·6H2O(0.1g/ml)溶液和0.037g Cu(NO3)2·6H2O，磁力搅拌30min，超声30min；称取0.01g NaBH4溶解于50ml去离子水中，搅拌均匀；剧烈搅拌下，将含0.01g NaBH4的50ml H2O中滴加到上述混合溶液中，搅拌60min，获得胶体活化液。
接着，将经过粗化后的ABS基材浸泡于60℃的胶体活化液中5min，然后将活化后的ABS用去离子水冲洗，后浸泡于60℃的镀铜液中镀铜5min，镀铜结束用去离子水冲洗干净，得到镀铜ABS。
图1为获得的胶体活化液的丁达尔效应，从中可以判断获得的是胶体活化液；
图2为镀铜前(左)和镀铜后(右)的ABS图片，从中可以看到镀铜后的ABS表面形成了一层光亮均一的铜层；
图3为ABS镀铜后铜层的金相显微镜示意图，从中可以看到铜层均一致密；
图4为镀铜后的ABS的电阻测试，从中可以看到，ABS上的镀铜层电阻大小为：0.3Ω；
图5为镀铜后的ABS百格法测试前后的金相显微镜示意图，从中可以看到百格法测试后铜层依然存在，说明铜层的粘附性强。
实施例2
称取0.110g的Brij 35加入100ml去离子水中，加热搅拌溶解；向上述溶液中滴加109μl Tween 20，搅拌均匀；向上述混合溶液中滴加0.037g Co(NO3)2·6H2O，磁力搅拌30min，超声30min；称取0.01g NaBH4溶解于50ml去离子水中，搅拌均匀；剧烈搅拌下，将含0.01g NaBH4的50ml H2O中滴加到上述混合溶液中，搅拌60min，获得钴胶体活化液。
接着，将经过粗化后的ABS基材浸泡于50℃的钴胶体活化液中5min，然后将活化后的ABS用去离子水冲洗，后浸泡于80℃的镀钴液中镀钴5min，镀钴结束用去离子水冲洗干净，得到镀钴ABS。
图6为未化学镀的ABS(左)和镀钴后的ABS(右)图片，从中可以看到在经过化学镀钴后ABS表面覆盖了一层灰色的钴；
图7为镀钴后的ABS表面镀层的金相显微镜图，从中可以看到钴层是均匀致密的；
图8为镀钴前后的ABS百格法测试前后的金相显微镜示意图，从中可以看到百格法测试后钴层依然存在，说明钴层的粘附性强。
实施例3
称取0.110g的Brij 35加入100ml去离子水中，加热搅拌溶解；向上述溶液中滴加109μl Tween 20，搅拌均匀；向上述混合溶液中滴加1.85g Cu(NO3)2·6H2O(摩尔比1:50)，磁力搅拌30min，超声30min；称取0.01g NaBH4溶解于50ml去离子水中，搅拌均匀；剧烈搅拌下，将含0.01g NaBH4的50ml H2O中滴加到上述混合溶液中，搅拌60min，获得铜胶体活化液。
接着，将经过粗化后的PET基材浸泡于60℃的胶体活化液中5min，然后将活化后的PET用去离子水冲洗，后浸泡于60℃的镀铜液中镀铜5min，镀铜结束用去离子水冲洗干净，得到镀铜PET。
实施例4
称取0.110g的Brij 35加入100ml去离子水中，加热搅拌溶解；向上述溶液中滴加109μl Tween 20，搅拌均匀；向上述混合溶液中滴加1.85g Ni(NO3)2·6H2O，磁力搅拌30min，超声30min；称取0.01g KBH4溶解于50ml去离子水中，搅拌均匀；剧烈搅拌下，将含0.01g KBH4的50ml H2O中滴加到上述混合溶液中，搅拌60min，获得胶体活化液。
接着，将经过粗化后的PI基材浸泡于30℃的胶体活化液中30min，然后将活化后的PI用去离子水冲洗，后浸泡于70℃的镀镍液中镀镍5min，镀镍结束用去离子水冲洗干净，得到镀镍PI。
实施例5
称取0.110g的Brij 35加入100ml去离子水中，加热搅拌溶解；向上述溶液中滴加109μl Tween 20，搅拌均匀；向上述混合溶液中滴加521μl H2PtCl6·6H2O(0.1g/ml)溶液和1.85g Cu(NO3)2·6H2O(摩尔比1:50)，磁力搅拌30min，超声30min；称取0.01g NaBH4溶解于50ml去离子水中，搅拌均匀；剧烈搅拌下，将含0.01g NaBH4的50ml H2O中滴加到上述混合溶液中，搅拌60min，获得胶体活化液。
接着，将经过粗化后的PET基材浸泡于25℃的胶体活化液中5min，然后将活化后的PET用去离子水冲洗，后浸泡于70℃的镀镍液中镀铜5min，镀镍结束用去离子水冲洗干净，得到镀镍PET。
实施例6
称取0.110g的Brij 35加入100ml去离子水中，加热搅拌溶解；向上述溶液中滴加109μl Tween 20，搅拌均匀；向上述混合溶液中滴加260.5μl H2PtCl6·6H2O(0.1g/ml)溶液和1.85g Ni(NO3)2·6H2O，磁力搅拌30min，超声30min；称取0.01g NaBH4溶解于50ml去离子水中，搅拌均匀；剧烈搅拌下，将含0.01g NaBH4的50ml H2O中滴加到上述混合溶液中，搅拌60min，获得胶体活化液。
接着，将经过粗化后的ABS基材浸泡于80℃的胶体活化液中5min，然后将活化后的ABS用去离子水冲洗，后浸泡于80℃的镀钴液中镀铜5min，镀估结束用去离子水冲洗干净，得到镀钴ABS。
综上所述，本发明采用液相还原法将上述金属前驱体还原成纳米金属胶体活化剂，然后将该胶体催化剂应用在非导电基材上进行化学镀金属，将经过预处理的基材浸泡在镀液中化学镀，由于该功能性活化剂中含有催化化学镀的纳米粒子催化剂，一旦引发化学镀，沉积的金属层会进一步自催化化学镀，最终可以实现非导电基材的金属化。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种化学镀活化剂，其特征在于，包括水溶剂，以及溶解在所述水溶剂中的金属纳米粒子、表面活性剂和还原剂，所述金属纳米粒子为铜纳米粒子、镍纳米粒子、钴纳米粒子、铂纳米粒子和铜、镍、钴、铂中至少两种金属任意组成的合金纳米粒子中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的化学镀活化剂，其特征在于，按重量百分比计，所述化学镀活化剂包括5-50％的金属纳米粒子、1-30％的表面活性剂、1-30％的还原剂，余量为水。
3.根据权利要求1-2任一所述的化学镀活化剂，其特征在于，所述表面活性剂为Brij35、Tween 20和PVP中的一种或多种。
4.根据权利要求1-2任一所述的化学镀活化剂，其特征在于，所述还原剂为次亚磷酸钠、硼氢化钠、硼氢化钾、水合肼、甲醛、乙醛的一种或多种。
5.一种如权利要求1-4任一所述化学镀活化剂的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将表面活性剂加入到水溶剂中，得到表面活性剂保护液；
将金属纳米粒子前驱体盐分散于所述表面活性剂保护液中，得到混合溶液；
在室温条件下将含有还原剂的水溶液以滴加的方式加入到所述混合溶液中，在还原剂的作用下所述金属纳米粒子前驱体盐被还原成金属纳米粒子，制得所述化学镀活化剂。
6.一种化学镀活化剂的应用，其特征在于，将权利要求1-4任一所述的化学镀活化剂用于绝缘基材表面镀金属层。
7.根据权利要求6所述化学镀活化剂的应用，其特征在于，将所述化学镀活化剂用于绝缘基材表面镀金属层的步骤包括：
将所述绝缘基材浸泡于所述化学镀活化剂中进行活化处理，得到活化基材；
将所述活化基材进行去离子水冲洗后再浸泡在金属镀液中进行化学镀处理，在所述活化基材表面完成镀金属层。
8.根据权利要求7所述化学镀活化剂的应用，其特征在于，在将所述绝缘基材浸泡于所述化学镀活化剂中进行活化处理之前，还包括步骤：
对绝缘基材进行清洗处理，得到清洗后绝缘基材；
将所述清洗后绝缘基材放入含有重铬酸盐、氢氧化钠或高锰酸钾水溶液中进行粗化处理，得到粗化后的绝缘基材。
9.根据权利要求7所述化学镀活化剂的应用，其特征在于，活化处理的温度为20-80℃，时间为1-30min；化学镀处理的温度为20-80℃，时间为1-30min。
10.根据权利要求6-9任一所述化学镀活化剂的应用，其特征在于，所述绝缘基材为聚合物基材、陶瓷基材和硅基材中的一种。
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|---|---|
| CN (1) | CN115537788A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116216628A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-06-06 | 清华大学 | 一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6534117B1 (en) * | 1999-07-07 | 2003-03-18 | Sony Corporation | Electroless plating method and electroless plating solution |
| US20030113576A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-06-19 | Intel Corporation | Electroless plating bath composition and method of using |
| JP2005008936A (ja) * | 2003-06-18 | 2005-01-13 | C Uyemura & Co Ltd | 無電解めっき皮膜の形成方法、それに用いる置換触媒溶液、並びに放熱めっき部材及び電子部品用基材 |
| US6861097B1 (en) * | 1997-10-17 | 2005-03-01 | Shipley Company, L.L.C. | Electroless plating processes |
| CN102199763A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-09-28 | 广东工业大学 | 一种能网印的化学镀活化剂制备方法及其活化处理工艺 |
| JP2013237881A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Ishihara Chem Co Ltd | 無電解銅メッキ方法 |
| CN109295442A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-02-01 | 河北工业大学 | 胶体铜活化碳纤维并一步制备化学镀铜-镍双金属层的方法 |
| CN109487249A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-03-19 | 电子科技大学 | 一种化学镀铜活化剂及其制备方法和基于该活化剂的全加成制作线路的方法 |
| KR20220055792A (ko) * | 2020-10-27 | 2022-05-04 | 한국과학기술연구원 | 알루미늄 또는 크롬 함유층을 포함하는 회로 기판 및 이의 제조방법 |
-
2022
- 2022-08-29 CN CN202211043224.1A patent/CN115537788A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861097B1 (en) * | 1997-10-17 | 2005-03-01 | Shipley Company, L.L.C. | Electroless plating processes |
| US6534117B1 (en) * | 1999-07-07 | 2003-03-18 | Sony Corporation | Electroless plating method and electroless plating solution |
| US20030113576A1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-06-19 | Intel Corporation | Electroless plating bath composition and method of using |
| JP2005008936A (ja) * | 2003-06-18 | 2005-01-13 | C Uyemura & Co Ltd | 無電解めっき皮膜の形成方法、それに用いる置換触媒溶液、並びに放熱めっき部材及び電子部品用基材 |
| CN102199763A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-09-28 | 广东工业大学 | 一种能网印的化学镀活化剂制备方法及其活化处理工艺 |
| JP2013237881A (ja) * | 2012-05-11 | 2013-11-28 | Ishihara Chem Co Ltd | 無電解銅メッキ方法 |
| CN109295442A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-02-01 | 河北工业大学 | 胶体铜活化碳纤维并一步制备化学镀铜-镍双金属层的方法 |
| CN109487249A (zh) * | 2019-01-03 | 2019-03-19 | 电子科技大学 | 一种化学镀铜活化剂及其制备方法和基于该活化剂的全加成制作线路的方法 |
| KR20220055792A (ko) * | 2020-10-27 | 2022-05-04 | 한국과학기술연구원 | 알루미늄 또는 크롬 함유층을 포함하는 회로 기판 및 이의 제조방법 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| FANGZHENG ZHEN等: "pH-induced phase evolution and enhanced physical properties of coprecipitated WO3-CuO powders and reduced bodies for microelectronics packaging", 《CERAMICS INTERNATIONAL》, 5 September 2018 (2018-09-05), pages 22601 * |
| 陈海相等: ""镍活化织物表面的化学镀镍研究"", 《电镀与精饰》, vol. 26, no. 5, 15 September 2004 (2004-09-15), pages 7 - 8 * |
| 马洪芳等: "ABS塑料无钯活化化学镀铜"", 《第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集》, 19 September 2012 (2012-09-19), pages 44 * |
| 高德淑等: ""非金属电镀胶体活化液的研究"", 《表面技术》, vol. 22, no. 2, 1 May 1993 (1993-05-01), pages 63 - 65 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116216628A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-06-06 | 清华大学 | 一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法 |
| CN116216628B (zh) * | 2023-03-10 | 2024-04-19 | 清华大学 | 一种金属纳米颗粒微图案化学镀结构及其制备方法 |
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