KR20080060231A - 제품을 부분적으로 금속화하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제 1 성분(12)과 제 2 성분(13)을 포함하는 제품(11)을 금속화 하는 방법에 관한 것이다. 제품은 제 1 환경(14)에 노출되고, 여기서 제 1 성분의 표면은 친수성이 되고, 제 2 성분의 표면은 소수성이 된다.상기 제품은 그 다음 물 또는 수용액(15a)과 접촉한다. 그 후, 상기 제품은 필름 형성제 용액(17a)과, 그 다음 제 2 환경(17b)에 노출되며, 여기서 친수성 표면의 위치에서 필름 밑에 물을 유지시키는 동안, 유기용매는 증발시키고 필름(18)이 전 제품을 덮으면서 형성된다. 상기 제품은 헹궈져서(17c), 필름이 제 1 성분의 친수성 표면의 위치에서 제거된다. 그 후, 상기 제품은 핵 형성이 되고, 따라서 그 위에 핵 층(20)이 형성되며, 그 다음 필름은 그 위에 있는 핵 층을 포함하지만, 제 1 성분의 친수성 표면에 핵 층을 남겨두고 제거된다(19b). 마지막으로, 제품의 표면을 금속화 환경(21)에 노출시켜, (오직)제1 성분의 표면 위에 금속화된 층(22)을 가져온다.
금속화, 제 1 성분, 제 2 성분, 중합체 물질
Description
본 발명은 제 1 중합체 물질로 이루어진 제 1 성분과, 제 2 중합체 물질로 이루어진 제 2 성분을 포함하는 제품을 금속화하는 방법에 관한 것이다.
습식-화학법으로 부도체를 금속화하는 종래의 방법은 일반적으로 다음의 과정으로 수행한다:
1. 에칭: 친수성 표면을 얻고 마이크로 규모에서 상기 표면을 조면화 (roughing)하여 우수한 부착을 위한 상태를 얻는 것;
2. 민감화: 표면에 Sn2 +이온의 흡착;
3. 활성화: Sn2 +이온에 의해 Pd2 +를 금속 Pd로 환원;
주의: 플라스틱 표면에 Pd를 얻기 위해 매우 자주 이용되는 또 다른 방법이 있고, 여기서 단계 2 와 3은 하기로 대체된다:
2') 핵화: 표면에, Sn2 +이온에 의해 안정된, Pd 나노입자의 흡착
3') 가속화: Pd의 표면으로부터 Sn이온의 제거
4. 무전해 금속화: 이온 형태로 적용될 금속 및 환원제 모두를 포함하는 용 액에서 Pd에 적용될 금속(예를 들면, Cu 또는 Ni)의 촉매 환원.
부도체 기판(substrate)은 이와 같이 관련 금속이 증착될 수 있는 금속 Pd의 핵을 형성한다(핵 또는 시드(seed)가 제공됨).
마스크 등의 사용 없이, 예를 들면 두 가지 유형의 플라스틱(즉, 하나는 금속화되는 것이고, 다른 것은 그렇지 않은 것)으로 이루어진 제품을 선택적으로 금속화하기 위하여, 요구되는 선택도는 화학적 또는 물리적 공정에 기초할 것이다. 그러나, 문제는 단계 2 와 3에서 Sn/Pd 핵화(핵의 형성)가, 강한 흡착 성질 때문에, 에칭이 되든 안되든, 어느 정도는 거의 모든 플라스틱 표면에서 항상 발생한다는 것이다. 이와 같이 이 공정 동안 금속 침전이 전혀 발생하지 않는 범위에서 플라스틱을 선택하거나 변형하는 것(에칭, 조사 또는 다른 표면처리에 의해)은 가능하지 않다. 두 플라스틱에 침전된 금속 층 사이의 부착에서 중요한 차이에 도달하는 것이 실제로 가능하나, 기계적 방법(예를 들면, 초음파)으로 금속층을 제거하는 것은 어렵고 원했던 100% 선택도를 제공하지 못할 것이다. (또한［1］을 참고).
비록 플라스틱의 금속화가 수십 년간 실시되어 왔지만, 화합물 플라스틱 제품의 선택적 금속화는 MID, MEMS, 2K 사출 성형 같은 기술의 출현 및 소형화 및 경량화의 추구에 의하여 시작된 최근 기술이다.
부가적인 금속화 외에, 전 제품이 금속화되고 그 후에 그것의 일부가 화학적, 물리적(플라즈마) 또는 광학적(레이저) 에칭에 의해 제거되는 서브트렉티브 (subtractive) 패턴 방법이 존재한다.
여기에 몇 가지 부가적인 금속화 방법이 있다:
a) Pd/Sn 콜로이드의 흡착이 영향받기 위한 플라스틱 표면의 선택적 컨디셔닝
b) 예비 촉매화된(precatalized) 중합체 물질
c) 민감화된 플라스틱의 레이저 활성화
d) 마스킹 또는 컨택 프린팅
e) 특허 WO2005035827에 개시된 방법
주의: 방법 c) 와 d) 그리고 부분적으로 a)를 위해 1-성분 기판이 이용될 수 있다.
a) 플라스틱 표면의 선택적 컨디셔닝
［1］에는 두 개의 다른 플라스틱에서 한 플라스틱은 콜로이드를 강하게 흡수하는 것으로 나타내고, 다른 것은 그렇지 않도록 표면처리를 가하여 선택적 금속 증착을 얻기 위해 시도된 방법이 설명되어 있다. 이 방법은 오직 매우 제한된 경우에서 100% 선택도로 나타난다. 거의 언제나 금속화 되지 않은 플라스틱에 약간의 금속 증착이 있다. 특히 마이크로 적용에서, 이것은 매우 중요하고 전기 회로에서 단락 회로를 매우 쉽게 만든다. 문헌［7］은 조절된 플라즈마에 의한 소수성 플라스틱(한 성분)의 지엽적 활성화를 개시하며, 여기서 플라즈마에 의하여 활성화된 표면은 친수성이 강해지고, 따라서 Pd 핵 형성에 강한 친화력을 나타낸다.
b) 예비 촉매화된 중합체
지난 몇 해 동안, MID 및 2K 사출 성형 적용 방식에, 예비 촉매화된 중합체 과립들의 다양한 유형들이 시장에 도입되었다. 예를 들면 Pd 입자들을 포함하는 Ticona의 Vectra 820i Pd 및 보다 최근의, 화학적 방출 이후, 무전해 금속화 과정을 위해 Pd와 동일한 촉매기능을 가진, 철 안료를 포함하는 Degussa［2,3］의 Vestodur PBT가 있다. 2K 사출 성형 공정에서 비-예비 촉매화된 중합체와 함께 이러한 예비 촉매화된 중합체를 이용하면, 선택적으로 금속화 할 수 있는 제품을 만드는 것이 가능하다. 이런 예비 촉매화된 시스템의 가장 중요한 난점은 높은 가격 및 촉매 물질의 양은 중합체의 특성 및 가공에 반대로 영향을 주기 위하여 매우 많아야 한다는 사실이다. 게다가, 무전해 금속화를 위해, 사용은 금속화를 시작하는 매우 활성적인 화학으로 만들어져야 한다; 실제 이것은 불안정한, 매우 어렵게 조절할 수 있는 금속화 공정을 의미한다.
c) 레이저의 도움으로 패턴에 의한 플라스틱의 금속화
최근, 독일 회사 LPKF는 무전해 금속화 공정에서 촉매적으로 활성화되기 위하여, UV 레이저 노출로 방출될 수 있는 금속 유기물 및 금속 산화물 첨가제로 예비 촉매화된 플라스틱의 개발에 많은 일을 했다. 이와 같이, UV 레이저의 도움으로, 패턴은 나중에 금속화될 수 있는 플라스틱 캐리어(carrier)상에 기록될 수 있다［4,5］. 이 공정은 또한 레이저 디렉트 스트럭쳐링(LDS)이라 불린다. 가장 중요한 단점은 유기 금속 첨가제가 엔지니어링 플라스틱의 사출 성형에 이용된 온도를 견딜 수 없다는 것과, 촉매 물질의 양은 중합체의 특성 및 가공에 반대로 영향을 미치기 위해 매우 높아야 한다는 사실이다.
d) 마스킹/ 리소그래피/ 컨택 프린팅
선택적 금속화는 마스크의 이용으로 가능하다; 2D 적용을 위해 이것은 명백 한 루트이나, 3D 적용 마스킹 기술은 종종 너무 복잡하다. 패턴의 적용은 우선 완성품을 금속화하고, 그 다음 금속 층을 마스크를 통하여 에칭하여 원하는 패턴을 만드는 서브트렉티브 방법으로 실시될 수 있다. 게다가, 추가적으로 금속화하는것 또한 가능하다. 금속화 되는데 적합한 특수한 금속화 잉크가 스크린 프린팅 또는 컨택 프린팅 공정에서 이용될 수 있다［6］. 아마도, 마스크는 포토 레지스트(더 복잡하고 3D 구조에서는 가능하지 않음)에서 광학적으로 제조될 수 있을 것이다. 부가적으로, 소위 활성 마스크를 이용하여 진행하는 최근 발전이 있다. 갈바닉 기술외에, PVD같은 진공 기술［7］은 금속화에 이용될 수 있으며, 습식-화학적 금속화에 관하여, 큰 단점으로서 이런 기술은 더 복잡한 3D 물체에 부적합하게 만드는 쉐도우 효과에 의해 영향을 받는다는 것이다.
e) 특허 출원 WO2005035827에 개시된 방법
WO2005035827 방법은 사용된 플라스틱 유형간 화학적 용해도 차이를 이용한다. 개시된 방법은 많은 단계 즉, 에칭, 민감화, 활성화 및 제품을 Pd 핵을 포함하는 "시드 층"으로 완전하게 커버링하는 것을 포함한다. 마지막 준비 단계에서 금속화 되지 않는 플라스틱 표면은, (오직)그 표면에서 촉매 Pd 핵을 제거하는, 선택적이지만, 매우 공격적이지 않은 에칭제를 사용하여 조금씩 에칭된다. 이 단계 후 제품은 유핵 성분의 무전해 금속화를 준비한다. 즉, 전 제품을 금속화 환경에 노출 함으로써, 그 동안 오직 유핵 성분(들)만을 금속화할 것이다.
상기 개시된 방법은 많은 플라스틱 조합품, 즉, 각 조합을 위한 선택적 제제가 발견되어, -최종 제조 단계에서-제품 표면을 "선택적 에칭"하는데 적합한, Pd 핵 층을 두 플라스틱 성분 중 하나에서 에칭에 의해 분리하고, 동시에, 영향받지 않은 다른 성분의 표면에 Pd 핵 층을 남겨두는 데 적합한 조합품에 적용될 수 있다. 그러나, 고품질 엔지니어링 플라스틱 예를 들면, LCP들, PEEK, PPS, PPA 같은 것들을 위해, 대부분의 경우는 적합한 선택적 에칭제가 발견될 수 없는 것처럼 보인다. -MID들 같은 전자 응용에서 응용하기에 가장 흥미로운- 이 HQ 엔지니어링 플라스틱은 고온 안정성(리플로우 납땜 가능한)이 뛰어나고 일반적으로 화학적으로 매우 내성이 있다. 그것들의 표면은 오직 강하게 산화하는 산에 의해서만 영향받을 것이다. 그러나, 그런 사실 때문에, WO2005035827에 의해 공지된 과정을 이용할 때, 그런 강하게 산화하는 산은 개시된 공정의 마지막 제조 단계에서 선택적 에칭에 적합하지 않다. 왜냐하면 그러한 강산화제는 플라스틱 성분 중 하나가 아닌, 양쪽 성분 모두로부터, 촉매 Pd 핵(시드 층)을 제거할 것이기 때문이다. 반면, 약산화제는 HQ 엔지니어링 플라스틱의 높은 화학 내성 때문에, 그런 약산화제가 제품의 하나 또는 나머지 플라스틱 성분 (핵 형성된)표면에 영향을 미칠 수 없기 때문에, 역시 작용하지 않을 것이다. 요약하면, 양쪽 "시드 층"-이어지는 금속화 단계의 기초 역할을 함-중 하나가 파괴되거나 또는 "시드 층"을 포함하는 양쪽 표면이 전혀 영향을 받지 않는 반면, 개시된 공정의 마지막 제조 단계에서 선택적 에칭에 적합한 제제가 발견될 수 없다.
제 1 및 제 2 성분을 포함하는 제품을 금속화하는 새로운 방법은 예를 들면, 고품질의 엔지니어링 플라스틱을 이용하지만, 이를 위한 적합한 선택성 에칭 수단이 발견될 수 없는 경우들에 용액을 제공하기 위한 것이다.
첫 번째 관점에서, 본 발명은 제 1 중합체 물질의 제 1 표면 및 제 2 중합체 물질의 제 2 표면을 갖는 제품의 선택적 표면 금속화 방법을 제공하고, 상기 방법은 하기의 순차적인 단계를 포함한다:
a) 제 1 표면을 친수성으로, 또는 물 또는 수용액과 실질적으로 상용성으로 되게 하는, 그리고 제 2 표면을 소수성으로, 또는 물 또는 수용액과 실질적으로 비상용성으로 되게 하는 조건에 상기 제 1 및 제 2 표면을 노출시키고;
b) 상기 제 1 및 제 2 표면을 물 또는 수용액에 접촉시키고;
c) 상기 제 1 및 제 2 표면을 수-불혼화성 용매, 바람직하게는 유기 용매 중의 필름 형성제 용액에 접촉시키고;
d) 상기 제 1 표면상에 상기 필름 형성제에 의한 필름 접합은 그 위에 물 또는 수용액의 존재에 의해 본질적으로 방해되는 반면, 상기 제 2 표면상에 상기 필름 형성제에 의한 필름 형성이 가능하도록 상기 용매를 증발시키고, 그리고 임의로 상기 제 1 표면에서 상기 필름을 제거하기 위해 상기 제 1 및 제 2 표면을 물 또는 수용액과 접촉시키고;
e) 상기 제 1 및 제 2 표면에 금속 층을 증착하기 위하여 통상적인 금속화 공정을 수행하고, 상기 공정은 바람직하게는 촉매 핵으로 상기 표면을 핵 형성하는 것을 포함하고, 가장 바람직하게는 무전해 금속화와 함께 Sn/Pd 핵 형성하는 것을 포함하고, 그리고
f) 상기 제 1 표면을 금속화하기 위하여, 상기 제 2 표면으로부터 상기 금속화된 필름을 제거하는 단계.
요약하면, 본 방법은 다음과 같이 실시될 수 있다:
제 1 중합체 물질로 구성된 제 1 성분(12)과, 제 2 중합체 물질로 구성된 제 2 성분(13)을 포함하는 제품(11)은 제 1 환경(14)에 노출되고, 여기서 제 2 성분의 표면은 소수성이 되거나 소수성 상태로 잔존하는 반면, 제 1 성분의 표면은 친수성이 되거나 친수성 상태로 잔존한다;
-상기 제품은 그 다음 물 또는 수용액(15a)과 접촉하며;
-상기 제품은 물에 비혼화성(섞이지 않거나 잘 섞이지 않는다) 용매에서 필름 형성제 용액(17a)과, 그 다음 제 2 환경(17b)과 접촉하고, 여기서 친수성 표면의 위치에서 필름 밑에 물을 유지시키는 동안, 유기용매는 증발시키고 필름(18)이 전 제품을 덮으면서 형성되며;
-상기 제품은 헹궈져서(17c), 필름이 친수성 표면의 위치에서 제거되며;
-상기 제품은 촉매 핵(19a)에 의해 핵 형성이 되고, 따라서 그 위에 핵 층(20)이 형성되며, 그 다음 필름은 그 위에 있는 핵 층을 포함하지만, 제 1 성분의 친수성 표면에 핵 층을 남겨두고 제거된다(19b).
첫 번째 단계에서 제품을 제 1 환경에 노출시키는데, 여기서 제 2 성분의 표면은 소수성으로 되거나 소수성으로 잔존하는 반면, 제 1 성분 표면은 친수성이 되거나 친수성으로 잔존한다.
만약 두 성분의 표면이 소수성(가장 흔한 상황)이면, 제 1 환경은, 제 2 성분의 표면은 소수성으로 잔존하는 반면, 제 1 성분의 표면은 친수성으로 만드는데 적합한 제제를 포함하는 것이 바람직하다.
그러나, 만약 두 성분의 표면이 친수성이면, 제 1 환경은, 제 2 성분의 표면은 소수성이 되는 반면, 제 1 성분의 표면은 친수성으로 남게 하는데 적합한 제제를 포함하는 바람직하다.
만약 제 2 성분의 표면은 소수성인 반면, 제 1 성분의 표면은 친수성이면, 제 1 환경은 제 1 성분 또는 제 2 성분 중 어느 하나의 표면을 친수성에서 소수성으로, 또는 그 반대로 바꾸기 위한 어떠한 제제도 필요로 하지 않는다; 바꿔 말하면, 이러한 경우 제 1 환경은 그러한 의미에서 중성일 수 있다.
이하에서, 제 1 성분 및 제 2 성분은 자연적으로 또는 예를 들면, 두 성분의 제조 동안 사용된, 소수성 성형 이형제에 의해 소수성 표면을 갖는다는 것이 추정될 것이다.
비록 공지된 공정의 마지막 제조 단계에서 제품 표면의 시드 층을 선택적으로 에칭하기에 적합한 제제를 발견할 수는 없었지만, 본 출원인은 지금, 놀랍게도, 제제 예를 들면, 다른 제품 성분 중 물에 대한 표면 친화력(끌어당기는 힘)을 선택적으로 변형할 수 있는 제제, 즉, 한 성분의 표면은 친수성이 되는(또는 잔존하게 되는) 반면, 다른 성분의 표면은 소수성이 되도록(또는 잔존하도록)하는 제제, -또한 HQ 플라스틱을 위함-를 발견할 수 있다는 사실을 발견하였다는 것에 주목하여야 한다.
이 선택 단계 이후, 다른 플라스틱의 다른 표면 에너지 현상을 근거로 같은 제제에 노출시켰을 때, 친수성 표면을 가지는 제 1 성분 및 소수성 표면을 가지는 제 2 성분을 만든다 -전 제품(또는 그것의 관련 부분(part))을 물 또는 수용액에 노출하여, 전체적으로 수막을 만든다. 그 다음, 수막은 제 1 성분의 친수성 표면에는 잔존하는데 반해, 오히려 제 2 성분의 소수성 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있다.
적합한 표면 물질은 유기 또는 무기(중합체) 물질을 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 바람직하게 표면은 합성 중합체 물질이다. 바람직한 중합체는 LCP(용액 결정 중합체), PPA(폴리프탈아미드), PA(폴리아미드) 유형 PA4,6 PA6T/x, PA 6/6T, PPS(폴리페닐렌술피드), PES(폴리에테르술폰), SPS(신디오택틱 폴리스틸렌), PEI(폴리에테르이미드), (변성) PPE(폴리페닐렌에테르), PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트), PC(폴리카보네이트), PC/ABS 블렌드(폴리카보네이트/아크릴로니트릴-부타디엔-스틸렌), ASA(아크릴로니트릴-스트리롤-아크릴에스테르), PP(폴리프로필렌), PI(폴리이미드) 및 PEEK(폴리에테르에테르케톤)이다. LCP, PPA 및 PA4,6 및 PPS가 가장 바람직하다. 분절 공중합체에서 하나의 분절의 중량평균분자량은, 약 10 내지 약 500,000 범위, 바람직하게는 약 500 내지 약 25,000 범위, 더 바람직하게는 약 100 내지 5,000 범위, 특히 바람직하게는 약 500 내지 1,000 범위일 수 있다.
적합한 필름 형성제는 예를 들면, 칸델릴라 왁스, 폴리디메틸실록산, 스테아르산, 파라핀, 비놀레(binolle) 또는 폴리에틸렌 또는 폴리아크릴레이트의 저 분자량 중합체 등을 포함한다. 당업자는 그것이 습식 친수성 제 1 표면에서는 씻겨지는 반면 소수성 제 2 표면에서는 선택적으로 보유된다는 사실로 인하여 소수성 제 2 표면의 금속화를 방해할 수 있는 한, 그리고 (미코팅)제 1 및 (필름 코팅)제 2 표면 모두에 금속화 공정을 실시할 때, 제2 표면으로부터 제거될 수 있는 한 필름 형성제의 정확한 성질은 무관하다는 것을 알 수 있을 것이다.
필름 형성제에 적합한 (유기)용매로서 톨루엔, 디클로로메탄, 펜탄, 헵탄, 헥산, 아세톤, 벤젠, 클로로포름, 메탄올, 크실렌, 에틸에테르 등이 이용될 수 있다.
실제에서, 제품이 물 밖으로 꺼내어져, 용매에 공급될 때, 중력, 건조, 또는 국부 탈습식 때문에 친수성 표면 수막이 그대로 유지되지 않는 위험이 있다는 것이 관찰된다. 따라서 제품을 수분 기저 점성 용액에 노출시켜, 보다 더 안정한 친수성 상에 잔존하는 점성 수막을 만드는 것이 바람직하다. 점성 액체는 예를 들면, 수중의 폴리아크릴 산 용액일 수 있고, 여기에 염(예를 들면 NaCl)이 첨가되어, 보다 더 극성으로 만들고, 친수성 부분의 습윤성을 증가시킬 수 있다.
다음 단계에서 제품은 물에 비혼화성인(섞이지 않거나 잘 섞이지 않음) (유기)용매 중의 (더 또는 덜 단단한)필름 형성제 용액에 노출시키고, 그 다음 환경, 예를 들면, 공기, 가스 또는 진공에 노출되는데, 여기서 용매는 증발하고 예를 들면, 습식 친수성 표면을 유지하면서, 필름 아래 수막(오직 친수성 표면 부분)은 그대로 두는 반면, 필름은 최소한 제 1 및 제 2 표면 및 선택적으로 전 제품을 덮으면서 형성된다.
다음, 제품은 예를 들면 물로 헹구어져서, -수막의 존재로 인해- 이런 위치에서 필름이 성분 표면에 부착하지 않는 사실 때문에 제 1 성분의 친수성 표면 위치에서 필름이 제거된다.
부가적인 제조 단계로서, -계획된 선택적 금속화 전에-제품은 촉매 핵에 의해 핵을 형성할 수 있으며, 그 다음 제 1 성분의 친수성 표면에 있는 핵은 제외하고, 필름 위의 핵 층을 포함하면서, 예를 들면, 필름이 용해되어 있는 유기 용액에 의해 필름이 제거된다.
마지막 단계로서 -마지막 제조 단계 이후- 제품의 표면은 다양한 공정 단계 이후, 핵 형성 상태로 잔존하는 제 1 성분 표면의 금속화를 야기하는, 금속화 환경에 노출될 수 있다.
제품을 금속화하는 방법 외에, 본 발명은, 또한 제품 자체 즉, 제 1 중합체 물질로 구성된 제 1 성분 및 제 2 중합체 물질로 구성된 제 2 성분을 포함하는 제품에 관한 것이며, 상기 제 1 성분의 제품 표면은 금속화 되거나 또는 위에 개시된 방법을 이용하여 금속화하기 위해 준비된다.
양쪽의 중합체 성분 또는 어느 하나의 성분은 열경화성 또는 열가소성 중합체 물질 또는 엘라스토머로 만들어질 수 있다.
새로운 방법은 이전의 기술 방법에 관하여 많은 이점은 가진다: 레이저 구조(c) 및 마스킹 기술(d)에 관해, 제품이 배치 방식으로 가공되며 구조화는 각 제품에 개별적으로 하지 않아도 된다는 이점을 갖는다. 특허 WO2005035827(e)에 관해 플라스틱의 다른 군이 처리될 수 있는 이점을 갖는다. 이 군은, 적용의 관점에서 매우 흥미있는, LCP, PPA 및 PPS같은 HQ 엔지니어링 플라스틱의 군 중 많은 플라스틱을 포함한다. 예비 촉매화된 기판이 사용된, 방법(b)에 관해, 중합체 물질의 기계적 특성의 보유뿐 아니라 물질의 낮은 비용의 이점 외에도, 큰 이점은 가공 방법이 훨씬 더 견고할 수 있다는 것이다. 예비 촉매 중합체의 사용은 제어하기가 매우 어렵고 매우 좁은 공정 윈도를 갖는 매우 활성적이지만 또한 불안정한 금속화 화학을 요구한다.
한편 새로운 방법은 표준 안정성 무전해 금속화 화학을 이용한다. 금속화의 선택성은 기술 (a), (b) 및 (c)에 의해 도달할 수 있는 것보다 원칙적으로 더 크다. 3D 패트로나이징 적합성은 방법 (c) 및 (d)에 비해 우수하다. 금속 패턴은 표면 및 제품(관통 홀, 블라인드 홀 포함) 전체 모두에 이용될 수 있다.
이하에서 본 발명은 예시적인 구체 예에 의해 설명될 것이다.
WO2005035827에서 얻은, 도 1 a-g는 다른 중합체 물질로 만든 두 부분을 포함하는 성분의 종래 금속화 공정 기술을 도식적으로 도시한 것으로, 도 1a에서는 제 1 중합체 물질 예를 들면, 중합체로 만들어진, 제1 성분 부분(1) 및 제 2 중합체 물질 예를 들면, 중합체로 만들어진, 제 2 성분 부분(2)으로 이루어진 성분을 나타낸다. 도 1b는 전체 성분이 우수한 결합 특성을 위하여, 친수성 및 거친 표면(4)을 갖기 위하여 활성화 또는 에칭 환경(3)(예들 들면, 에칭 배스)에 노출되는 것을 도시한다. 종래 기술 방법 모두, 성분(1) 표면 및 성분(2) 표면은, 양 성분 표면이 친수성이 될 것이기 때문에, 에칭 환경에 의해 영향받게 되는 것으로 여겨진다는 것이 강조된다.
도 1c는 성분 표면(4)은 -공정 환경(5)에서- 금속화를 위해, 예를 들면, 표면으로의 Sn 이온의 흡착 및 이어지는 활성화에 의하여, 예를 들면, 상기 Sn 이온을 이용하여 Pd 이온을 금속 Pd로 환원하여, 금속화 시드(또는 핵) 층(6)을 만드는 것에 의하여 "민감하게 한다". 그 다음, 도 1d 는 시드 층(6)을 포함하는 성분 표면이, 상기 제 1 성분 부분(1)의 표면은 용해성이지만, 제 2 성분 부분(2)은 그렇지 않은 용매(7)에 노출시키는 것을 나타낸다. 그 위에 시드 층(6)을 포함하는, 성분 부분(1)의 표면은, 용매(7)에 용해(또는 용매로 에칭)되어, 그 후 잔유물이 제거될 것이다.
도 1e는 금속화된 시드 층(6)이 오로지 부분적인 시드 층(8)에 의해 나타나는 제 2 성분 부분(2)의 표면에 머무르는 것을 나타낸다. 도 1f는 금속화 환경(9)에 (전체)성분을 노출한 이후에, 부분적인 시드 층(8)으로 덮인 성분 부분(2)만이, 제 1 성분 부분(1)의 시드 층의 부재 및 부분(2)에서 시드층의 존재에 의해 금속화 -금속 층(10)으로 나타남- 될 것을 나타낸다. 금속화 환경(9)은 관련된 코팅 금속 이온 및 환원 화학물질 모두를 포함하는 용액으로부터 시드 층(8)에 적용된 금속 코팅(예를 들면 Cu 또는 Ni)의 촉매 환원에 기초한 것일 수 있다.
도 1g에 나타난, 최종 금속화 공정 결과는, 두 부분 성분 중 오직 한 부분 즉, 부분(2)는 금속 층(10)에 의해 덮이고, 반면 다른 부분, 부분(1)은, "구별" 용매(7)에(도 1d) 의해 용해되었던, 금속화 시드 층(6)의 부재로 인해, 덮이지 않은 상태로 잔존하는, 두-부분 성분이다.
도 2는 제 1 중합체 물질로 구성된 제 1 성분(12), 및 제 2 중합체 물질로 구성된 제 2 성분(13)을 포함하는 -도 1a에 나타남- 제품(11)을 금속화하는 새로운 방법을 도시한다. 양쪽 물질은 예들 들면, 종래 기술인 부분적 금속화 방법에 적합하지 않을 수 있는 HQ 플라스틱 또는 세라믹이 있다.
도 2b는 제품이 제 1 환경(14)에 노출되고, 여기서 제 2 성분 표면은 소수성으로 되거나 소수성으로 잔존하는데 반해, 제 1 성분 표면은 친수성으로 되거나 친수성으로 잔존하는 것을 나타낸다. 두 성분의 표면이 소수성일 때, 제 1 환경(14)은, 제 2 성분(13) 표면은 소수성으로 잔존하는 반면, 제 1 성분(12) 표면은 친수성으로 되게 하는데 적합한 제제를 포함한다. 성분(12) 및 (13)의 표면이 모두 친수성일 때(예를 들면, 자연적인것 또는 예비 공정 단계에서 그렇게 제조된 것) 제 1 환경은, 제 2 성분(13) 표면은 소수성으로 되는 반면, 제 1 성분(12)은 친수성으로 잔존하게 하는데 적합한 제제를 포함한다.
제 1 성분 표면이 이미 친수성이고 제 2 성분 표면이 소수성일 때, 예를 들면, 자연적이거나 또는 이전의 제조 공정에 의한 것, 또는 이전 공정에서 그렇게 만들어진 것일 때, 제 1 환경(14)은, 제 1 성분 표면은 친수성으로 잔존하고 제 2 성분 표면은 소수성으로 잔존하도록, 중성일 수 있다. 그런 경우 도 2b에 나타난 단계는 건너뛸 수 있다.
따라서, 각 경우에 제 1 성분(12) 표면은 친수성이고(친수성으로 만들어지고), 제 2 성분(13) 표면은 소수성이다(소수성으로 만들어진다).
다음, -도 2c에 도시된 바와 같이- 제품은 물 또는 수용액(15a)에 노출된다. 다음에 -도 2d에 나타낸 바와 같이- 제품(11)은 물과 잘 섞이지 않는 유기 용매(17a)에서 필름 형성제 용액에 노출되어, 제 1 성분 표면에 수막을 남겨두는 반면 제 2 성분(13)의 소수성 표면에 수막을 밀어낸다. 다음에 제품(11)을 제 2 환경(17b)에 노출시키고, 여기서 용매는 증발하고 더 또는 덜 단단한 코팅 또는 필름(18)이 -예를 들면 왁스 또는 저분자 중합체를 포함하는- 필름 형성 용액으로부터 형성되며, 필름(18)은 그 아래의 즉, 소수성 위치에서, (부분적)수막(16)을 유지하면서, 전 제품을 덮을 것이다.
이후에 필름을 제 1 성분의 친수성 표면의 위치에서 제거하기 위해, 제품을 물(17c)로 헹군다. 도 2d 공정 단계의 결과는 도 2e에 나타냈다. 즉, 제품(11)은 소수성 표면 부분(들)에서 필름(18)에 의해 싸지고 친수성 표면 부분(들)은 유리되어 남아서, 도 2f에 도시된 것처럼 유리된 표면(들)의 핵 형성이 가능하다.
도 2f는 제품이 제품 전 표면에 걸쳐 핵 층(20)을 만드는, 촉매 핵을 포함하는 환경(19a)에서 핵 형성하는 방법을 나타낸다. 다음에(부분적으로 덮인) 필름(18)은 제품(11)을 임시필름(18)이 용해되어 있는 용매(21)에 노출시켜 그 위 핵층(19)을 포함하여 제거되나, 제 1 성분(12)의 친수성 표면에 핵 층(19)은 남아 있다.
최종적으로, 위 제조 단계는 -도 2g에서 도시된 바와 같다- 제품(11)의 표면은, 오직 제 1 성분(12)의 (핵 형성된)표면만을 금속화하는 금속화 환경(21)에 노출시켜 도 2i에 나타난 것처럼, 성분(12) 및 (13)을 포함하고, 성분(12)만이 금속화된 표면(22)을 제공하는 부분적으로 금속화한 제품을 만드는 단계로 이어진다.
마지막으로 두 개의 구체적인 실시예가 주어질 것이다.
도 1 은 WO2005035827에 개시된, 여러 단계의 종래의 기술 방법을 도식적으로 나타낸다.
도 2는 여러 단계의, 위에 기술한 새로운 방법의 구체 예를 도식적으로 나타낸다.
실시예
#1:
LCP
/
PPS
이 실시예는 두 가지 다른 플라스틱을 포함하는 부분의 선택적 금속화를 설명한다: Ticona사의, 액체 결정성 중합체(LCP) Vectra 82Oi, 및 폴리페닐렌술피드PS); 예를 들면, Philips Chevron Chemical사의, Ryton R-7 또는 Ryton BRl1l BL-S유형. 다음 단계의 실시는 PPS표면은 금속이 없이 남는 반면, LCP표면은 선택적으로 금속화시킨다.
이런 물질의 사출 성형된 2-성분 부분은 다음과 같이 제조된다:
1. T = 80℃에서 5분 동안 예를 들면, MID Select 9020에서(Cookson Electronics사 제품) 알카리 에칭. 이것은 PPS표면은 소수성으로 잔존하는 반면 친수성 LCP표면을 만든다.
2. 1분 동안 T = 75℃의 뜨거운 물에서 헹군 다음 순수(pure water)에서 차가운 물로 잠시 헹군다.
3. 1g l-1 NaCl를 더한 4 중량%의 폴리아크릴산(Mw = 1200g mol-1)의 나트륨염 용액에 부분을 5 내지 10초 동안 저으면서 함침시킨다. 이것은 단계 4에서 사용되는 아크릴레이트 용액이 LCP를 젖게하는 것을 방지하도록 도우며 게다가 PPS 표면으로부터 유기 아크릴레이트 상에 의한 수 상이 교체되는 것을 돕는다.
4. 부분을 2초 동안 실온에서 5 중량% 농도의, 유기용매 예를 들면, NeoCryl 유형 B725, B735, B736 (DSM사)에 함침한다. 용매는 디클로로메탄 또는 톨루엔이다.
5. 부분을 아크릴 중합체 용액으로부터 제거하며 약 30 내지 60초 동안 대기 중에서 건조시킨다.
6. 부분을 LCP표면으로부터 아크릴 중합체를 제거하기 위하여 약 30초 동안 순수에서 강력하게 저어지면서 헹군다.
7. 부분을 실온에서 2분 동안 예를 들면, 10g l-1 SnCl2.2H2O와 40ml l-1 HCl 로 이루어져 있는 민감화 용액에 함침한다.
8. 부분을 30초 동안 순수에서 헹군다.
9. 부분을 실온에서 1분 동안 예를 들면, 0.25g l-1 PdCl2 와 2.5 ml l-1 HCl로 이루어진 활성화 용액에 함침한다.
10. 부분을 30초 동안 순수에서 헹군다.
11. 부분을 PPS로부터 Pd 핵과 아크릴레이트 필름을 제거하기 위하여, 30초 동안 유기용매 예를 들면, 아세톤에서 헹군다.
12. 부분을 30초 동안 순수에서 헹군다.
13. 부분을 통상의 무전해 도금액 예를 들면, 무전해 니켈 Enplate EN 435E (Cookson Electronics사 제품)에서 금속화한다.
이로 인하여 LCP 표면의 선택적 금속화가 얻어진다.
실시예
#2:
PA4
,6/
PPA
이 실시에는 두 가지 다른 플라스틱을 포함하는 부분의 선택적 금속화를 설명한다: DSM사의, 상품명 Stanyl TE200 F6을 갖는 폴리아마이드 4,6(PA4,6) 및 Solvay Advanced Polymers사의 제품 AS4133HS NT형 폴피프탈아미드(PPA). 다음 단계에 따른 실시는 PPA 표면은 금속이 없는 상태로 남는 반면 PA4,6 표면의 선택적 금속화를 이끈다.
이 물질의 사출 성형 2-성분 부분은 다음과 같이 제조된다.
1. 부분을 2분 동안 실온에서 100g l-1 HCl 용액에 함침한다. 이것은 PPA 표면은 소수성으로 잔존하게 하는 반면 폴리아마이드 4,6 표면은 친수성이 되게 한다.
2. 부분을 순수로 빨리 헹군다.
3. 다음 과정은 실시예 #1의 단계 3 내지 13과 같다.
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Claims (4)
- 제 1 중합체 물질의 제 1 표면, 및 제 2 중합체 물질의 제 2 표면을 가지는 제품에 대한 선택적 표면 금속화 방법으로서, 상기 방법은:a) 제 1 표면을 친수성으로, 또는 물 또는 수용액과 실질적으로 상용성으로 되게 하는, 그리고 제 2 표면을 소수성으로, 또는 물 또는 수용액과 실질적으로 비상용성으로 되게 하는 조건에 상기 제 1 및 제 2 표면을 노출시키고;b) 상기 제 1 및 제 2 표면을 물 또는 수용액과 접촉시키고;c) 상기 제 1 및 제 2 표면을 수-불혼화성 유기 용매 중의 필름 형성제 용액과 접촉시키고;d) 상기 제 1 표면상에 상기 필름 형성제에 의한 필름 접합은 그 위에 물 또는 수용액의 존재에 의해 본질적으로 방해되는 반면, 상기 제 2 표면상에 상기 필름 형성제에 의한 필름 형성이 가능하도록 상기 용매를 증발시키고, 그리고 임의로 상기 제 1 표면에서 상기 필름을 제거하기 위해 상기 제 1 및 제 2 표면을 물 또는 수용액과 접촉시키고;e) 상기 제 1 및 제 2 표면에 금속 층을 증착하기 위하여 금속화 공정을 수행하고, 상기 공정은 바람직하게는 촉매 핵으로 상기 표면을 핵 형성하는 것을 포함하고, 가장 바람직하게는 무전해 금속화와 함께 Sn/Pd 핵 형성하는 것을 포함하고, 그리고f) 상기 제 1 표면을 금속화하기 위하여, 상기 제 2 표면으로부터 상기 금속화된 필름을 제거하는:순차적인 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 표면 및 제 2 표면은 소수성이고, 단계 a)에서 노출은, 제 1 표면은 친수성이 되고 제 2 표면은 소수성으로 잔존하도록 하는 제제와 상기 제 1 및 제 2 표면을 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 표면 및 제 2 표면은 친수성이며 단계 a)에서 노출은 제 1 표면은 친수성으로 잔존하고 제 2 표면은 소수성이 되도록 하는 제제와 상기 제 1 및 제 2 표면을 접촉시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 중합체 물질로 구성된 제 1 성분(12) 및 제 2 중합체 물질로 구성된 제 2 성분(13)을 포함하는 제품으로서, 상기 제 1 성분 표면은 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 만들어진 금속화 층(22)을 포함하는 것인 제품.
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