CN1432072A - 制备三维选择性金属化部件的方法和三维选择性金属化部件 - Google Patents

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Abstract

通过二组分注模法制备的部件(T)，其中欲金属化区域(B1)由第一种塑料组成，不想金属化区域(B2)由第二种塑料组成。在部件(T)的整个表面晶核化之后，借助于溶剂选择性再除去不想金属化区域(B2)中的晶核化。在该溶剂中第一种塑料是不可溶解的，第二种塑料是可溶解的。然后使用化学金属沉积和如果需要电镀金属沉积进行选择性金属化(M)。

Description

制备三维选择性金属化部件的方法 和三维选择性金属化部件
借助于电镀技术的塑料金属化可以使该塑料产品在无任何附加措施下完全金属化。然而，对于大多数应用来说，仅希望该产品部分金属化。对于选择性金属化来说存在各种不同的可能性。因此可以采用二种不同的塑料分二步来注模产品(二组分注模法)，其中一种塑料是可金属化的，而另一种塑料是不能的。这里，首先由一种塑料压铸一个部件，接着将该部件放置在模子中，并且通过另一塑料的压铸使其完成。之后当采用各种方法使该产品金属化时，一种塑料金属化，而另一种则不。同样可以通过使用光敏漆来实现选择性金属化。这里首先通过化学方法使整个产品具有薄的导电金属层。随后涂覆光刻胶，并通过选择性曝光和显影形成光刻胶中的图案。这种图案通过电镀加深，之后可以除去光刻胶。那么可以在蚀刻工序中除去该起始层，从而保留已出现的图样。选择性金属化的另一种可能是通过使用激光实现的。这里在整个表面金属化之后通过激光烧蚀局部除去所不需的金属层(参见Berichtsband über das 15.Ulmer Gesprch am 6.Und7.Mai 1993 in Neu-Ulm，Eugen G.Leuze Verlag，Saulgau，第114至120页，A.F.P.M van Veggel“工业塑料的牢固金属化”(Hatfeste Metallisierung von technischen Kunststoffen))
在通过二组分注模法制备选择性金属化制品的一种替代方案中，采用第一种核催化(Kernkatalysierter)塑料和第二种非核催化的塑料。由于晶种已经与第一种塑料混合，所以这里不需要注模模件的湿法化学的晶核化(Bekeimung)。随后于化学金属沉积浴中金属化时，在由核催化塑料组成的区域中出现可选择性金属沉积。
在权利要求1和24中描述的本发明的目的是以简单和经济的方式使三维部件选择性金属化。
本发明是以这种认识为基础的，即通过二组分注模法制备的部件的整个表面的晶核化可以选择性地通过溶剂再次除去。这种溶剂不侵蚀待金属化区域中使用的第一种塑料，而应该容易地溶解在无需金属化区域中使用的第二种塑料，并因此选择地再次除去该区域中的晶核化。在随后的化学金属沉积(stromlosen Metallabscheidung)中，选择性金属化由第一塑料组成的区域，因为这里还存在晶核化。
本发明制备三维选择性金属化部件的方法的有利实施方案由从属权利要求2至23获知。
权利要求2的实施方案使化学沉积金属层的电镀加强成为可能。这种增强金属化特别适合于导线结构。
权利要求3的实施方案采用钯体系中的晶核化使待金属化区域中的特别有效的催化化学金属沉积成为可能。
权利要求4的实施方案可以采用碱液作为溶剂来选择性地除去晶核化。这里利用这样的事实，即第一组塑料在碱液中是稳定的，而第二种塑料在碱液中是可溶解的。根据权利要求5和6在碱液中稳定的第一塑料优选是PA和PS。根据权利要求7至10，在碱液中可溶解的第二种塑料优选是LCP、PEI、PET和PBT。根据权利要求11和12，为了选择性地除去晶核化，优选使用基于KOH或NaOH的溶剂。除使用纯的KOH和纯的NaOH外，还可以使用包括KOH或NaOH作为主要组分的溶剂混合物。
权利要求13的方案可以使用酸作为溶剂来选择性地除去晶核化。这里利用这样的事实，即第一组塑料在酸中是稳定的，而第二种塑料在酸中是可溶解的。根据权利要求14至17，在酸中稳定的第一种塑料优选是LCP、PEI、PET或PBT。根据权利要求18和19在酸中可溶解的第二种塑料优选是PA或PS。根据权利要求20至23，为了选择性地除去晶核化，优选使用基于HCl或H2SO4或由CrO3和H2SO4组成的混合物或由CCl3-COOH和H2SO4组成的混合物。在权利要求20和21中，除纯的HCl或纯的H2SO4外，也可以使用包括HCl或H2SO4作为主要组分的溶剂混合物。
权利要求24涉及三维可选择金属化部件，其在于由第一塑料制成的金属化区域和由第二塑料制成的未金属化区域。这里，该第一塑料和第二塑料具有特别的性能，该性能是由在给定溶剂中的溶解度确定的。这里该第一种塑料在给定的某种溶剂中至少绝大部分(zumindestweitgehend)是不可溶解的，而该第二种塑料在该相同溶剂中至少绝大部分是可溶解的。所以，例如该第一种塑料在碱液中是稳定的，而第二种塑料在碱液中是可溶解的。第一种塑料也可以在酸中是稳定的，而第二种塑料在酸中是可溶解的。采用材料的这种性能可以在制备三维选择性金属化部件时在碱液或酸中选择性除去晶核化。
下面借助于附图详细说明本发明的实施方案。
附图1是通过二组分注模法制备的三维部件；
附图2是整个表面晶核化之后的附图1的部件；
附图3是选择性除去接种的晶核化之后的附图2的部件；
附图4是选择性金属化之后附图3的部件和
附图5是同轴插头
附图1中表示的是正方体部件T，其是通过二组分注模法由第一种塑料和第二种不同塑料制备的。由第一种塑料组成的并稍后欲金属化的部件用B1表示，而由第二种塑料组成的并不想金属化的区域由B2表示。
附图2表示湿化学晶核化之后附图1中表示的部件T。这里部件T的整个表面的晶核化是通过用BK表示的小颗粒表示的。在钯体系中处理时，通过钯晶种形成晶核化BK。
附图3是选择性除去不想金属化区域B2中的晶核化BK之后的附图2中表示的部件T。选择性除去晶核化BK是通过将部件T浸渍在溶剂中来进行的，在该溶剂中第一种塑料是不可溶解的，而第二种塑料是可溶解的。这里通过在不想金属化区域B2中第二种塑料的溶解使晶核化BK分离，而欲金属化区域B1(参见附图1)中的晶核化保持不变。
附图4是区域B2选择性金属化后附图3表示的部件T。通过区域B1(参见附图1)中的细分布的晶核化BK的催化活化的表面浸渍在化学无电运转的浴中时引起基质金属化的沉积。在晶核化生长之后，沉积以自动催化的方式继续进行，直至获得的金属化M具有所需的层厚。在描述的实施例中，金属化M还可以通过随后的电镀金属沉积来加强。
附图5表示同轴插头，其基础由选择性金属化部件T1构成。该部件在很大程度上等同于上述部件T，其中同样以所述方式获得选择金属化M。将同轴插头的插头衬套SH插入部件T1的前侧，而在部件T1的外下缘整体成型并精巧地配备向下露出的触头N。该触头N由第一种塑料组成，也就是说金属化M经触头N延伸。同样在部件T1的下缘存在凹槽A，其中插入冲压的金属部件MT。该金属部件MT以附图中未示出的方式与同样未示出的插头衬套SH的内部导线电连接。由附图5同样可以看出，触头N和金属部件MT的下表面在相同高度处于一平面中，并因此使导线板等上的SMD-装配成为可能。
下面描述用于制备附图1至4中描述的部件T的各种不同的实施例，其中这些实施例当然也可以转用到附图5描述的同轴插头的制备中。
实施例1：
附图1表示的部件T是通过二组分注模法制备的，其中欲金属化区域B1由PA(聚酰胺)组成和不想金属化的区域B2由LCP(液晶聚合物)组成。附图2的晶核化BK是根据湿法化学在钯体系中产生的。附图3的随后选择除去区域B2中的钯晶核是通过将部件T浸渍在KOH的水溶液(苛性钾溶液)中完成的。然后，在冲洗过程之后，在常规浴中通过化学铜沉积和随后的电镀铜沉积来制备附图4的金属化M。
实施例2：
与实施例1不同，欲金属化区域B1由PS(聚苯乙烯)组成。
实施例3：
与实施例1不同，不想金属化区域B2由PEI(聚醚酰亚胺)组成。
实施例4：
与实施例2不同，不想金属化区域B2由PEI(聚醚酰亚胺)组成。
实施例5：
与实施例1不同，不想金属化区域B2由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)组成。
实施例6：
与实施例1不同，不想金属化区域B2由PET(聚对苯二甲酸丁二酯)组成。
实施例7：
与实施例1不同，为了选择性除去钯晶核使用NaOH的水溶液(苛性钠溶液)。
实施例8：
与实施例2不同，为了选择性除去钯晶核使用NaOH的水溶液(苛性钠溶液)。
实施例9：
与实施例3不同，为了选择性除去钯晶核使用NaOH的水溶液(苛性钠溶液)。
实施例10：
与实施例4不同，为了选择性除去钯晶核使用NaOH的水溶液(苛性钠溶液)。
实施例11：
与实施例5不同，为了选择性除去钯晶核使用NaOH的水溶液(苛性钠溶液)。
实施例12：
与实施例6不同，为了选择除性去钯晶核使用NaOH的水溶液(苛性钠溶液)。
实施例13：
附图1表示的部件T是通过二组分注模法制备的，其中欲金属化区域B1由LCP(液晶聚合物)组成和不想金属化的区域B2由PA(聚酰胺)组成。附图2的晶核化BK是根据湿法化学在钯体系中产生的。根据附图3，随后选择性除去区域B2中的钯晶核是通过将部件T浸渍在浓盐酸的水溶液(这二种组分的含量各自是50体积％)中完成的。然后，在冲洗过程之后，在常规浴中通过化学铜沉积和随后的电镀铜沉积来制备附图4的金属化M。
实施例14：
与实施例13不同，欲金属化区域B1由PEI(聚醚酰亚胺)组成。
实施例15：
与实施例13不同，欲金属化区域B1由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)组成。
实施例16：
与实施例13不同，欲金属化区域B1由PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)组成。
实施例17：
与实施例13不同，不想金属化区域B2由PS(聚苯乙烯)组成。
实施例18：
与实施例14不同，不想金属化区域B2由PS(聚苯乙烯)组成。
实施例19：
与实施例15不同，不想金属化区域B2由PS(聚苯乙烯)组成。
实施例20：
与实施例16不同，不想金属化区域B2由PS(聚苯乙烯)组成。
实施例21：
与实施例13不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例22：
与实施例14不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例23：
与实施例15不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例24：
与实施例16不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例25：
与实施例17不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例26：
与实施例18不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例27：
与实施例19不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例28：
与实施例20不同，为了选择性除去钯晶核使用50％的H2SO4(硫酸)水溶液。
实施例29：
与实施例13不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例30：
与实施例14不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例31：
与实施例15不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例32：
与实施例16不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例33：
与实施例17不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例34：
与实施例18不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例35：
与实施例19不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例36：
与实施例20不同，为了选择性除去钯晶核使用由300克/升CrO3(三氧化铬)和300克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例37：
与实施例13不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例38：
与实施例14不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例39：
与实施例15不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例40：
与实施例16不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例41：
与实施例17不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例42：
与实施例18不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例43：
与实施例19不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
实施例44：
与实施例20不同，为了选择性除去钯晶核使用由150克/升CCl3-COOH(三氯乙酸)和150克/升的H2SO4(硫酸)组成的水溶液。
在上述实施例1至44中，用于除去晶核化的处理时间是5分钟。所用溶剂的温度是50℃。所用溶剂的浓度这样调节，即保证除去不想金属化区域B2中的晶核化BK。

Claims (24)

1.一种制备由电绝缘材料制成的三维选择性金属化部件(T；T1)的方法，其包括下列步骤：
a)通过二组分注模法制备部件(T；T1)，其中欲金属化区域(B1)由第一种塑料组成，不想金属化区域(B2)由第二种塑料组成；
b)部件(T；T1)的整个表面晶核化；
c)借助于溶剂选择性除去不想金属化区域(B2)中的晶核化(BK)，在该溶剂中第一种塑料至少绝大部分是不可溶解的，第二种塑料至少绝大部分是可溶解的。
d)在欲金属化区域(B1)中进行化学沉积金属。
2.权利要求1的方法，其特征在于，在步骤d)中产生的金属化(M)通过电镀金属沉积来加强。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于，在步骤b)中采用钯晶核化该部件。
4.权利要求1至3中之一项的方法，其特征在于，使用在碱液中至少绝大部分不可溶解的第一种塑料，使用在碱液中至少绝大部分可溶解的第二种塑料，并使用碱液作为溶剂以选择性除去晶核化(BK)。
5.权利要求4的方法，其特征在于，使用PA作为第一种塑料。
6.权利要求4的方法，其特征在于，使用PS作为第一种塑料。
7.权利要求4至6中之一项的方法，其特征在于，使用LCP作为第二种塑料。
8.权利要求4至6中之一项的方法，其特征在于，使用PEI作为第二种塑料。
9.权利要求4至6中之一项的方法，其特征在于，使用PET作为第二种塑料。
10.权利要求4至6中之一项的方法，其特征在于，使用PBT作为第二种塑料。
11.权利要求4至10中之一项的方法，其特征在于，为了选择性除去晶核化(BK)，使用基于KOH的溶剂。
12.权利要求4至10中之一项的方法，其特征在于，为了选择性除去晶核化(BK)，使用基于NaOH的溶剂。
13.权利要求1至3中之一项的方法，其特征在于，使用在酸中至少绝大部分不可溶解的第一种塑料，使用在酸中至少绝大部分可溶解的第二种塑料，并使用酸作为溶剂以选择性除去晶核化(BK)。
14.权利要求13的方法，其特征在于，使用LCP作为第一种塑料。
15.权利要求13的方法，其特征在于，使用PEI作为第一种塑料。
16.权利要求13的方法，其特征在于，使用PET作为第一种塑料。
17.权利要求13的方法，其特征在于，使用PBT作为第一种塑料。
18.权利要求13至17中之一项的方法，其特征在于，使用PA作为第二种塑料。
19.权利要求13至17中之一项的方法，其特征在于，使用PS作为第二种塑料。
20.权利要求13至19中之一项的方法，其特征在于，为了选择性除去晶核化(BK)，使用基于HCl的溶剂。
21.权利要求13至19中之一项的方法，其特征在于，为了选择性除去晶核化(BK)，使用基于H2SO4的溶剂。
22.权利要求13至19中之一项的方法，其特征在于，为了选择性除去钯晶核，使用由CrO3和H2SO4组成混合物作为溶剂。
23.权利要求13至19中之一项的方法，其特征在于，为了选择性除去晶核化(BK)，使用由CCl3-COOH和H2SO4组成的混合物作为溶剂。
24.一种由电绝缘材料制成的三维可选择金属化部件(T；T1)，其由
-金属化区域(B1)中的第一种塑料，
-在未金属化区域(B2)中的第二种塑料组成，
-其中第一种塑料在给定溶剂中至少绝大部分是可溶解的。
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