Металлизация пластмасс - Шалкаускас М.И.
Скачать (прямая ссылка):
29
рождают в нем частицы металла. Известно, что если раствор химического никелирования обтекает покрываемую поверхность с большой скоростью, то процесс никелирования на такой поверхности не идет. По-видимому, что-то нужное для реакции уносится и она гаснет, как пламя, задутое ветром.
Для удаления образующихся со временем в объеме раствора частиц металла растворы химической металлизации рекомендуется непрерывно фильтровать. Фильтрацией иногда удается остановить начавшееся разложение раствора. Лучшими для этой цели являются микропористые фильтры с диаметром отверстий 1—20 мкм.
И наконец, в растворы химической металлизации вводят стабилизаторы, которые препятствуют объемной реакции восстановления ионов металла. Идеальный стабилизатор полностью прекращает взаимодействие восстановителя с ионами металла в растворе и не уменьшает скорости образования металлического покрытия.
В качестве стабилизаторов используют самые различные химические соединения. Это и окислители (кислород, перекись водорода), и ионы металлов-ингибиторов (ванадия, висмута, молибдена, ниобия, рения, мышьяка, сурьмы), и соли серы, селена, таллия, ртути, и органические соединения серы, азота, фосфора, и поверхностно-активные вещества. Однако хороших стабилизаторов еще очень"мало, так как многие из применяемых в настоящее время, будучи каталитическими ядами, сильно замедляют скорость металлизации. Исходя из этих соображений полезность действия стабилизаторов можно выразить следующим соотношением: Лп=итг /а0-т9—1, где V и тг — соответственно средняя скорость осаждения металла и продолжительность стабильной работы раствора (индукционный период разложения) в присутствии стабилизатора, а и0 и т? — то же, но без стабилизатора. При Лп=0 добавка предполагаемого стабилизатора не оказывает ни положительного, ни отрицательного влияния, а при —1<Л„<;0 — ухудшает эффективность использования раствора химической металлизации. При Лп>0 стабилизатор явно полезен, и чем большее значение Ап1 тем больше полезность стабилизатора, тем ближе он к идеальному.
Следует отметить, что от стабилизатора зависит и такое своеобразное свойство растворов химического меднения, как дифференциальный рост покрытий. В отверстиях или узких щелях покрытие растет быстрее, чем на плоской по-
30
верхности, и при определенной толщине его р; ст прекращается *. Это явление в последнее время привлекает все большее внимание из-за возможности создания на его основе высокоэффективных технологий металлизации печатных плат.
Причины автокатализа и механизм процессов химического осаждения (восстановления) металла тоже еще полностью не раскрыты. Существует довольно много различных предположений, среди которых можно выделить два направления.
Первое из них опирается на ставшие фундаментальными представления французского химика П. Сабатье о решающей роли промежуточных соединений в процессах катализа. Согласно этому подходу, процессы автокаталитического восстановления металлов протекают на поверхности металла потому, что только на ней из восстановителя отщепляется активный промежуточный продукт, вероятнее всего, соединение водорода, которое и восстанавливает ионы металла. Полагают, что такими соединениями могут быть: водород в адсорбированном состоянии, ионы гидрида, прямо связанные с металлом, более сложные соединения гид-ридного типа с ионами металла. Можно предположить, что гидриды или соединения гидридного типа окисляются только до водорода. Тогда хорошо объясняется тот факт, что при окислении восстановителя на поверхности металла выделяется водород. В некоторых случаях водород образуется в таком же количестве, как и восстановленный металл, то есть на 1 моль восстановленного металла выделяется 1 моль водорода. Таким образом, восстановление
Ме
ионов металла можно выразить уравнением 2Н~+Ме*-—>¦ -^Ме+Н,
Прямых доказательств участия ионов гидрида в процессах химической металлизации пока нет. Установлено лишь, что при восстановлении ионов меди борогидридом процесс протекает через промежуточное образование гидрида меди (СиН), который в щелочной среде раствора меднения раз-
'Подрядчик Р. С, Шалкаускас М. И. Опыт толстослойного химического меднения. — Обмен опытом в радиопромышленности, т. 14, 1973, № 1, с. 18—21; Poskanzer A.M., Davis S. С. An efficient electroless plating system for printed circuitry. — Plating and Surface Finishing, 1982, vol. 69, N 5, pp. 94—97.
31
І,
Бас
/
Оке +е
<р, мв
Рис. 7. Сопряжение электрохимических реакций анодного окисления восстановителя (Вос.-+Окс.+е) и катодного осаждения металла (Ме+-)-й—>Ме°) в процессе химической металлизации в
лагается на медь и водород. Однако утверждать, что это. имеет место во всех случаях, было бы слишком смело.
Другое направление исходит из того очевидного положения, что в электролите на металлическом электроде всегда протекают электрохимические реакции. Следовательно, при анодном окислении восстановителя потенциал электрода сдвигается в отрицательную область, где должны протекать и катодные процессы электрохимического осаждения металла из его ионов. Таким образом, весь окислительно-восстановительный процесс химической металлизации протекает на металлической поверхности электрода путем сопряжения двух или более электрохимических реакций (рис. 7). Подобные же рассуждения приводят при объяснении процессов коррозии металлов, только при коррозии процесс идет в направлении растворения металла, а при химической металлизации — в направлении его осаждения.
