<Desc/Clms Page number 1>
"Solution photosensible pour le dépôt de métal sur un substrat isolant et son utilisation"
La présente invention est relative à une solution photosensible à viscosité ajustable pour le dépôt de métal sur un substrat isolant et à son utilisation.
Le brevet EP 0 687 311 de la déposante concerne une résine polymérique à viscosité et pH ajustables pour le dépôt de palladium catalytique sur un substrat, comprenant, en combinaison, un sel de palladium, un complexant du type acide carboxylique ou chlorure, un polymère contenant des groupes hydroxyle et/ou carboxyle soluble dans l'eau, un composé basique tel qu'un sel basique ou une base et un solvant choisi parmi l'eau, le méthanol et l'éthanol, la valeur de pH étant comprise entre 1 et 10, ainsi qu'à ses applications pour le dépôt de palladium catalytique sur la surface de substrat et pour la métallisation de ces surfaces.
Bien que ce type de résine polymérique au palladium se soit révélée avantageuse dans un grand nombre d'applications de métallisation de substrats polymériques et autres, notamment en raison de leur stabilité dans le temps et de l'ajustabilité de leurs viscosité et pH, elle présente cependant un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels, l'utilisation obligatoire de palladium qui est un métal noble à la fois coûteux et extrêmement fluctuable sur le marché et le passage obligatoire par un bain autocatalytique (electroless) pour la métallisation du substrat non conducteur et également en raison du fait que la photosensibilité de la résine est réduite à une gamme de longueurs d'onde étroite comprises entre 190 et 300 nm,
limitant ainsi fortement le
<Desc/Clms Page number 2>
type d'applications envisageables et la source de rayonnement utilisable à cet égard.
Un des buts essentiels de la présente invention consiste, par conséquent, à remédier aux inconvénients précités et à présenter une solution photosensible à viscosité ajustable ne nécessitant plus obligatoirement l'utilisation d'un métal noble tel que le palladium et faisant appel également à d'autres métaux plus communs et moins coûteux et dont la photosensibilité est élargie à une gamme de longueurs d'onde entre 190 et 450 nm et demandant une énergie d'irradiation beaucoup plus faible que les résines polymériques connues jusqu'ici, inférieure à 100 mJ/cm2 et ne nécessitant pas le passage obligatoire par un bain autocatalytique pour la métallisation du substrat, permettant dès lors une métallisation électrolytique directe.
A cet effet, suivant l'invention, la solution photosensible comprend, en combinaison, un composé de fer (III), un sel métallique, un polymère filmogène soluble dans l'eau, un complexant pour le fer (III) et/ou le sel métallique et un solvant choisi parmi l'eau, l'éthanol, l'isopropanol, le butanol et l'acétone.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le composé de fer (III) est un sel de fer (III) et notamment l'oxalate de fer (III), le citrate de fer (III), le tartrate de fer (III) ou un mélange d'au moins deux de ces sels.
Suivant une autre forme de réalisation avantageuse, le sel métallique est un sel de métal de transition et notamment choisi dans le groupe comprenant le cuivre, l'or, le platine, le palladium, le nickel et le cobalt, et est préférentiellement le sulfate de cuivre (II), le chlorure de cuivre (II), le chlorure de palladium (II) ou un mélange d'au moins deux de ces sels.
Suivant une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, le polymère contenant des groupes hydroxyle et/ou carboxyle est choisi dans le groupe comprenant les polymères cellulosiques, les
<Desc/Clms Page number 3>
polymères acryliques, les polysaccharides, les composés polyvinyliques du type polyvinyl pyrrolidone et alcool polyvinylique et leurs mélanges, et est de préférence un polysaccharide tel qu'un sel de sodium d'un éther mixte carboxyméthylique et 2-hydroxypropylique de gomme de guar.
La présente invention concerne également un procédé de dépôt de métal sur la surface d'un substrat isolant, à l'aide de la solution photosensible, qui consiste à appliquer ladite solution sous la forme d'un film sur le substrat d'une manière sélective ou non, à sécher le film appliqué sur ledit substrat et à irradier à l'aide d'un rayonnement ultraviolet et/ou laser d'une gamme de longueurs d'onde comprises entre 190 et 450 nm et d'une énergie comprise entre 25 mJ/cm2 et 100 mJ/cm2 jusqu'à l'obtention d'une couche de métal sélective ou non sur le substrat.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, à titre d'exemple non limitatif, de solutions photosensibles suivant l'invention et de leurs applications pour le dépôt de métal sur la surface de substrats isolants ainsi que pour la métallisation de ces surfaces.
Comme on l'a déjà précisé précédemment, le but des solutions photosensibles à viscosité variable de l'invention est de remplacer les solutions et résines polymériques au palladium connues jusqu'à présent, dont les inconvénients principaux ont été précisés, et de développer des solutions photosensibles à viscosité ajustable et d'une applicabilité beaucoup plus étendue que les résines connues comprenant, en combinaison, un composé de fer (III), un sel métallique, un polymère filmogène soluble dans l'eau, un complexant pour le fer (III) et/ou le sel métallique et un solvant choisi parmi l'eau, l'éthanol, l'isopropanol, le butanol et l'acétone.
Les composés de fer (III) sont des produits bien connus des spécialistes de la technique et sont utilisés dans tous les systèmes d'imagerie au fer et plus particulièrement dans le cadre de procédés
<Desc/Clms Page number 4>
photographiques et notamment des procédés photographiques à base d'argent. Des composés de fer (III) avantageux sont les sels de fer (III) et, plus spécifiquement, l'oxalate de fer (III), le citrate de fer (III), le tartrate de fer (III) et les mélanges d'au moins deux de ceux-ci.
En fait, sous l'influence de la lumière ultraviolette et/ou laser le composé de fer (III) se décompose en fer (II), qui est un puissant agent réducteur car il donne rapidement un électron pour se retransformer en fer (III). Ce fer (II) réduit ainsi les sels métalliques conformément à la réaction suivante :
EMI4.1
M représentant le métal du sel métallique utilisé.
Le sel métallique peut être introduit directement dans la solution photosensible de l'invention ou bien la réduction de ce dernier peut s'effectuer séparément. Le métal du sel métallique est avantageusement un métal de transition choisi parmi les Groupes IB et IIIV du Tableau Périodique des Eléments, et est plus particulièrement le cuivre, l'or, l'argent, le platine, le palladium, le nickel ou le cobalt ou un mélange d'au moins deux de ceux-ci.
Avantageusement, le polymère filmogène soluble dans l'eau est un polymère contenant des groupes hydroxyle et/ou carboxyle et a déjà été défini dans le cadre du brevet EP 0 687 311 dont question précédemment. Ce polymère filmogène sert en fait d'agent de réglage de la viscosité de la solution photosensible de manière à obtenir ainsi un film continu et homogène à la surface du substrat à l'aide de différents moyens d'enduction tels que pulvérisation, trempage, application au rouleau, sérigraphie, tempographie ou analogue.
Des exemples de polymères filmogènes appropriés sont les polymères cellulosiques, les polymères acryliques, les polysaccharides, les composés polyvinyliques du type polyvinyl pyrrolidone et alcool polyvinylique et leurs mélanges, un
<Desc/Clms Page number 5>
polysaccharide tel qu'un sel de sodium d'un éther mixte carboxyméthylique et 2-hydroxypropylique de gomme de guar convenant particulièrement bien à cet effet. Le complexant pour le fer (III) et/ou le sel métallique est avantageusement du type acide carboxylique, chlorure ou sulfate. Ce complexant, en se coordinant au fer (III), a pour but de solubiliser le sel métallique. Des exemples de complexants du type acide carboxylique sont l'acide tartrique, l'acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA) et ses dérivés et leurs mélanges.
Outre les composants précités et le solvant choisi parmi l'eau, l'éthanol, l'isopropanol, le butanol et l'acétone, on ajoutera en fonction de l'application spécifique envisagée des agents du type colorant, tensioactif pour augmenter la mouillabilité du film de la solution déposée, antimousse et des solvants organiques pour augmenter l'adhérence du film et par conséquent du dépôt métallique, ou une combinaison de deux de ces agents ou plus.
Pour ce qui est des concentrations des différents composants de la solution photosensible de l'invention, celles-ci dépendront bien entendu de la nature de ces composants et du solvant utilisé. Toutefois, on utilisera d'une manière générale, suivant l'invention, le composé de fer (III) en une concentration, par litre de solution, de 0,5 à 100 g et de préférence de 1,5 à 60 g, le sel métallique en une concentration, par litre de solution, de 0,1 à 5 g et de préférence de 0,5 à 3 g, le polymère filmogène en une concentration, par litre de solution, de 0,1à 100 g et de préférence de 1 à 50 g et le complexant en une concentration, par litre de solution, de 0,1à 50 g et de préférence de 0,4 à 25 g.
La concentration en agents additionnels peut aller pour chaque type d'agent de 0,01 à 1 % en poids de la solution, les solvants organiques à titre d'ajouts utilisés pour augmenter l'adhérence du film sur le substrat pouvant quant à eux être utilisés en des pourcentages en poids allant de 0,01 à 30 %.
<Desc/Clms Page number 6>
Le dépôt de métal sur la surface d'un substrat isolant, peut se faire suivant l'invention de deux manières différentes. Suivant une première forme de réalisation, on mélange tous les composants constituant la solution photosensible, à savoir le composé de fer (III), le sel métallique, le polymère filmogène, le complexant et le solvant ainsi que les éventuels ajouts et on applique ladite solution sous la forme d'un film sur le substrat d'une manière sélective ou non en fonction de l'application envisagée. Ensuite, on sèche le film appliqué sur le substrat et on irradie à l'aide d'un rayonnement ultraviolet et/ou laser d'une gamme de longueurs d'onde comprises entre 190 et 450 nm et d'une énergie comprise entre 25 mJ/cm2 et 100 mJ/cm2 jusqu'à l'obtention d'une couche de métal sélective ou non sur le substrat.
Ou bien, suivant une seconde forme de réalisation, on applique sur le substrat isolant une partie de la solution photosensible comprenant au moins le composé de fer (III) et le polymère, sous la forme d'un film d'une manière sélective ou non, on sèche le film appliqué sur ledit substrat, on irradie à l'aide d'un rayonnement ultraviolet et/ou laser d'une gamme de longueurs d'onde comprises entre 190 et 450 nm et d'une énergie comprise entre 25 mJ/cm2 et 100 mJ/cm2 et on trempe le substrat ainsi irradié dans la partie restante de la solution comprenant au moins le sel métallique et le complexant jusqu'à l'obtention d'une couche de métal sélective ou non sur le substrat.
On notera à cet égard que la viscosité finale de la solution photosensible est généralement comprise entre 1 cps et 30. 000 cps et est réglée en fonction de la concentration dans celle-ci du polymère filmogène utilisé.
On donne ci-après des exemples de solutions photosensibles de l'invention ainsi que leurs techniques de mise en oeuvre.
<Desc/Clms Page number 7>
Exemple 1
Solution photosensible pour le dépôt de cuivre conducteur sur un substrat isolant, en deux étapes Composition de la résine :
Concentration
EMI7.1
<tb> Oxalate <SEP> de <SEP> fer <SEP> [Fe2(C2O4)3] <SEP> 1,2 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> g/litre
<tb>
<tb> Sel <SEP> sodique <SEP> d'éther <SEP> mixte <SEP> carboxy-
<tb>
<tb> méthylique <SEP> et <SEP> 2-hydroxypropylique
<tb>
<tb> de <SEP> gomme <SEP> de <SEP> guar <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> g/litre
<tb>
<tb> Eau <SEP> quantité <SEP> pour <SEP> faire <SEP> 1 <SEP> litre
<tb>
La solution ci-dessus est appliquée sur un substrat non conducteur, par trempage, sérigraphie, pulvérisation ou application au rouleau, et ensuite est séchée à l'air, séchage à l'air qui est accéléré par de l'air chaud à une température maximale de 80 C.
Le film ainsi obtenu est irradié à l'aide de lampes U. V. communément utilisées et/ou de laser (par exemple au moyen de diodes) et ayant un spectre au moins compris entre 250 et 450 nm, le temps nécessaire pour que le film reçoive une énergie minimale de 25 mJ/cm2. Si une métallisation sélective est désirée, l'irradiation se fera au travers d'un masque mis au contact du substrat. Le substrat est ensuite plongé dans une solution aqueuse de cuivre (II). Cette solution peut consister en une solution concentrée de sulfate de cuivre, chlorure de cuivre ou même en un bain autocatalytique (electroless) au cuivre. Il en résulte le dépôt d'une couche de cuivre conductrice sélective ou non. Dans le cas d'une métallisation sélective, les partie non irradiées sont solubilisées dans une solution aqueuse d'acide tartrique.
Une surcharge métallique électrolytique est alors rendue possible, le substrat étant rendu conducteur.
<Desc/Clms Page number 8>
Exemple 2
Solution photosensible pour le dépôt de palladium catalytique sur un substrat isolant, en deux étapes
On utilise la même composition de solution que celle de l'Exemple 1 et on procède comme dans l'Exemple 1 mais à la place d'utiliser une solution aqueuse de cuivre (II) on utilise une solution aqueuse de palladium (II). On obtient ainsi le dépôt d'une couche de palladium catalytique, sélective ou non. Dans le cas d'une métallisation sélective, les parties non irradiées sont également solubilisées dans une solution aqueuse d'acide tartrique. Le palladium catalytique ainsi obtenu peut être métallisé en plongeant ensuite le substrat dans un bain autocatalytique.
Exemple 3
Solution photosensible pour le dépôt de cuivre conducteur sur un substrat isolant, en une étape Composition de la solution :
Concentration
EMI8.1
<tb> Citrate <SEP> de <SEP> fer <SEP> (III) <SEP> (C6H5FeO7) <SEP> 1,2 <SEP> à <SEP> 60 <SEP> g/litre
<tb>
<tb> Sulfate <SEP> de <SEP> cuivre <SEP> (II) <SEP> et/ou <SEP> chlorure
<tb>
<tb> de <SEP> cuivre <SEP> (II) <SEP> (CUS04 <SEP> et/ou <SEP> CuCI2) <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 3 <SEP> g/litre
<tb>
<tb> Acide <SEP> tartrique <SEP> (C4H606) <SEP> 0,
4 <SEP> à <SEP> 21 <SEP> g/litre
<tb>
<tb> Sel <SEP> sodique <SEP> d'éther <SEP> mixte <SEP> carboxy-
<tb>
<tb> méthylique <SEP> et <SEP> 2-hydroxypropylique
<tb>
<tb> de <SEP> gomme <SEP> de <SEP> guar <SEP> 1 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> g/litre
<tb>
<tb> Eau <SEP> quantité <SEP> suffisante <SEP> pour <SEP> faire <SEP> 1 <SEP> litre
<tb>
La solution photosensible est appliquée sur un substrat non conducteur, par trempage, sérigraphie, pulvérisation, application au rouleau ou analogue et est ensuite séchée à l'air, séchage accéléré par de l'air chaud à une température maximale de 80 C.
Le film ainsi obtenu est irradié à l'aide de lampes U.V. communément utilisées et/ou de laser
<Desc/Clms Page number 9>
(au moyen de diodes) et ayant un spectre au moins compris entre 250 et 450 nm, le temps nécessaire pour que le film reçoive une énergie minimale de 25 mJ/cm2. Si une métallisation sélective est désirée, l'irradiation se fera au travers d'un masque mis au contact du substrat. Il en résulte le dépôt d'une couche de cuivre conductrice sélective ou non.
Dans le cas d'une métallisation sélective, les parties non irradiées sont solubilisées dans une solution aqueuse d'acide tartrique. Une surcharge métallique électrolytique est alors rendue possible, le substrat étant rendu conducteur.
Exemple 4
Solution photosensible pour le dépôt de palladium catalytique sur un substrat isolant, en une étape Composition de la solution:
Concentration Oxalate de fer (III) [Fe2(C204)3] 1,2 à 60 g/litre Chlorure de palladium (II) (PdCb) 0,5 à 3 g/litre Acide tartrique (C4H606) 0,4 à 21 g/litre Sel sodique d'éther mixte carboxy- méthylique et 2-hydroxypropylique de gomme de guar 1 à 50 g/litre Eau quantité suffisante pour faire 1 litre
On procède comme dans l'Exemple 3 et on obtient une couche de palladium catalytique, sélective ou non. Dans le cas d'une métallisation sélective, les parties non irradiées sont solubilisées dans une solution aqueuse d'acide tartrique.
Le palladium catalytique ainsi obtenu peut être métallisé en plongeant ensuite le substrat dans un bain autocatalytique.
Les substrats testés dans le cadre des exemples précités sont les céramiques, le verre, les matières plastiques du type polyimide,
<Desc/Clms Page number 10>
polyétherimide, PVC, époxy, ABS, polycarbonate, polyamide ou analogues.
Outre les avantages clairement définis de la solution photosensible de l'invention comparativement aux résines polymériques connues on notera qu'elle ne contient pas de composé basique ou base du type hydroxyde de potassium, hydroxyde de sodium ou autre, qui sont toujours des composés difficiles à manipuler en raison de leur toxicité.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
<Desc / Clms Page number 1>
"Photosensitive solution for depositing metal on an insulating substrate and its use"
The present invention relates to a photosensitive solution with adjustable viscosity for depositing metal on an insulating substrate and to its use.
Applicant's patent EP 0 687 311 relates to a polymeric resin with adjustable viscosity and pH for the deposition of catalytic palladium on a substrate, comprising, in combination, a palladium salt, a complexing agent of the carboxylic acid or chloride type, a polymer containing water-soluble hydroxyl and / or carboxyl groups, a basic compound such as a basic salt or a base and a solvent chosen from water, methanol and ethanol, the pH value being between 1 and 10, as well as its applications for the deposition of catalytic palladium on the substrate surface and for the metallization of these surfaces.
Although this type of palladium polymer resin has proved advantageous in a large number of metallization applications of polymeric and other substrates, in particular because of their stability over time and the adjustability of their viscosity and pH, it has however, a certain number of drawbacks, among which, the compulsory use of palladium which is a noble metal which is both expensive and extremely fluctuating on the market and the obligatory passage through an electroless bath for the metallization of the non-conductive substrate. and also due to the fact that the photosensitivity of the resin is reduced to a range of narrow wavelengths between 190 and 300 nm,
thus greatly limiting the
<Desc / Clms Page number 2>
type of possible applications and the source of radiation usable in this regard.
One of the essential aims of the present invention therefore consists in remedying the abovementioned drawbacks and in presenting a photosensitive solution with adjustable viscosity no longer necessarily requiring the use of a noble metal such as palladium and also calling upon other more common and less expensive metals whose photosensitivity is extended to a range of wavelengths between 190 and 450 nm and requiring a much lower irradiation energy than the polymeric resins known up to now, less than 100 mJ / cm2 and not requiring the obligatory passage by an autocatalytic bath for the metallization of the substrate, allowing therefore a direct electrolytic metallization.
To this end, according to the invention, the photosensitive solution comprises, in combination, an iron (III) compound, a metal salt, a water-soluble film-forming polymer, a complexing agent for iron (III) and / or the metal salt and a solvent chosen from water, ethanol, isopropanol, butanol and acetone.
According to an advantageous embodiment of the invention, the iron compound (III) is an iron salt (III) and in particular iron oxalate (III), iron citrate (III), iron tartrate ( III) or a mixture of at least two of these salts.
According to another advantageous embodiment, the metal salt is a transition metal salt and in particular chosen from the group comprising copper, gold, platinum, palladium, nickel and cobalt, and is preferably sodium sulfate. copper (II), copper (II) chloride, palladium (II) chloride or a mixture of at least two of these salts.
According to another advantageous embodiment of the invention, the polymer containing hydroxyl and / or carboxyl groups is chosen from the group comprising cellulosic polymers,
<Desc / Clms Page number 3>
acrylic polymers, polysaccharides, polyvinyl compounds of the polyvinyl pyrrolidone type and polyvinyl alcohol and mixtures thereof, and is preferably a polysaccharide such as a sodium salt of a mixed carboxymethyl and 2-hydroxypropyl ether of guar gum.
The present invention also relates to a method of depositing metal on the surface of an insulating substrate, using the photosensitive solution, which consists in applying said solution in the form of a film to the substrate in a selective manner or not, to dry the film applied to said substrate and to irradiate using ultraviolet and / or laser radiation with a range of wavelengths between 190 and 450 nm and an energy between 25 mJ / cm2 and 100 mJ / cm2 until a selective or non-selective metal layer is obtained on the substrate.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description below, by way of nonlimiting example, of photosensitive solutions according to the invention and of their applications for the deposition of metal on the surface of insulating substrates as well as for the metallization of these surfaces.
As already specified above, the purpose of the photosensitive solutions with variable viscosity of the invention is to replace the solutions and polymeric palladium resins known up to now, the main drawbacks of which have been specified, and to develop solutions. photosensitive with adjustable viscosity and of a much wider applicability than known resins comprising, in combination, an iron (III) compound, a metal salt, a water-soluble film-forming polymer, a complexing agent for iron (III) and / or the metal salt and a solvent chosen from water, ethanol, isopropanol, butanol and acetone.
Iron (III) compounds are products well known to those skilled in the art and are used in all iron imaging systems and more particularly in the context of methods
<Desc / Clms Page number 4>
photographic and in particular silver-based photographic processes. Advantageous iron (III) compounds are the iron (III) salts and, more specifically, iron (III) oxalate, iron (III) citrate, iron (III) tartrate and mixtures of at least two of these.
In fact, under the influence of ultraviolet and / or laser light the iron (III) compound breaks down into iron (II), which is a powerful reducing agent because it quickly gives an electron to transform back into iron (III) . This iron (II) thus reduces the metal salts in accordance with the following reaction:
EMI4.1
M representing the metal of the metal salt used.
The metal salt can be introduced directly into the photosensitive solution of the invention or the reduction of the latter can be carried out separately. The metal of the metal salt is advantageously a transition metal chosen from Groups IB and IIIV of the Periodic Table of the Elements, and is more particularly copper, gold, silver, platinum, palladium, nickel or cobalt or a mixture of at least two of these.
Advantageously, the water-soluble film-forming polymer is a polymer containing hydroxyl and / or carboxyl groups and has already been defined in the context of patent EP 0 687 311, of which question above. This film-forming polymer in fact serves as an agent for adjusting the viscosity of the photosensitive solution so as to thus obtain a continuous and homogeneous film on the surface of the substrate using various coating means such as spraying, soaking, application. by roller, screen printing, tempography or the like.
Examples of suitable film-forming polymers are cellulosic polymers, acrylic polymers, polysaccharides, polyvinyl compounds of the polyvinyl pyrrolidone and polyvinyl alcohol type and mixtures thereof, a
<Desc / Clms Page number 5>
polysaccharide such as a sodium salt of a mixed carboxymethyl and 2-hydroxypropyl ether of guar gum which is particularly suitable for this purpose. The complexing agent for iron (III) and / or the metal salt is advantageously of the carboxylic acid, chloride or sulphate type. This complexing agent, by coordinating with iron (III), aims to dissolve the metal salt. Examples of complexing agents of the carboxylic acid type are tartaric acid, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and its derivatives and their mixtures.
In addition to the aforementioned components and the solvent chosen from water, ethanol, isopropanol, butanol and acetone, agents of the dye or surfactant type will be added, depending on the specific application envisaged, to increase the wettability of the film of the deposited solution, antifoam and organic solvents to increase the adhesion of the film and therefore of the metallic deposit, or a combination of two or more of these agents.
As regards the concentrations of the various components of the photosensitive solution of the invention, these will of course depend on the nature of these components and on the solvent used. However, in general, according to the invention, the iron (III) compound will be used in a concentration, per liter of solution, of 0.5 to 100 g and preferably of 1.5 to 60 g, the metal salt in a concentration, per liter of solution, of 0.1 to 5 g and preferably of 0.5 to 3 g, the film-forming polymer in a concentration, per liter of solution, of 0.1 to 100 g and preferably from 1 to 50 g and the complexing agent in a concentration, per liter of solution, of 0.1 to 50 g and preferably of 0.4 to 25 g.
The concentration of additional agents can range from 0.01 to 1% by weight of the solution for each type of agent, the organic solvents as additions used to increase the adhesion of the film to the substrate being able to be used in weight percentages ranging from 0.01 to 30%.
<Desc / Clms Page number 6>
The deposition of metal on the surface of an insulating substrate can be done according to the invention in two different ways. According to a first embodiment, all the components constituting the photosensitive solution are mixed, namely the iron (III) compound, the metal salt, the film-forming polymer, the complexing agent and the solvent as well as any additions and said solution is applied. in the form of a film on the substrate in a selective manner or not depending on the application envisaged. Then, the film applied to the substrate is dried and irradiated using ultraviolet and / or laser radiation with a range of wavelengths between 190 and 450 nm and an energy between 25 mJ / cm2 and 100 mJ / cm2 until a selective or non-selective metal layer is obtained on the substrate.
Or, according to a second embodiment, a part of the photosensitive solution comprising at least the iron (III) compound and the polymer is applied to the insulating substrate, in the form of a film in a selective or non-selective manner. , the film applied to said substrate is dried, irradiated using ultraviolet and / or laser radiation with a range of wavelengths between 190 and 450 nm and an energy between 25 mJ / cm2 and 100 mJ / cm2 and the substrate thus irradiated is quenched in the remaining part of the solution comprising at least the metal salt and the complexing agent until a layer of metal, selective or not, is obtained on the substrate.
It will be noted in this regard that the final viscosity of the photosensitive solution is generally between 1 cps and 30,000 cps and is adjusted as a function of the concentration therein of the film-forming polymer used.
Examples of photosensitive solutions of the invention are given below, as well as their implementation techniques.
<Desc / Clms Page number 7>
Example 1
Photosensitive solution for the deposition of conductive copper on an insulating substrate, in two stages Composition of the resin:
Concentration
EMI7.1
<tb> Oxalate <SEP> of <SEP> iron <SEP> [Fe2 (C2O4) 3] <SEP> 1,2 <SEP> to <SEP> 60 <SEP> g / liter
<Tb>
<tb> Salt <SEP> sodium <SEP> of ether <SEP> mixed <SEP> carboxy-
<Tb>
<tb> methyl <SEP> and <SEP> 2-hydroxypropyl
<Tb>
<tb> from <SEP> eraser <SEP> from <SEP> guar <SEP> 1 <SEP> to <SEP> 50 <SEP> g / liter
<Tb>
<tb> Water <SEP> quantity <SEP> for <SEP> make <SEP> 1 <SEP> liter
<Tb>
The above solution is applied to a non-conductive substrate, by soaking, screen printing, spraying or roller application, and then is air dried, air dried which is accelerated by hot air at a temperature maximum of 80 C.
The film thus obtained is irradiated using commonly used UV lamps and / or laser (for example by means of diodes) and having a spectrum at least between 250 and 450 nm, the time necessary for the film to receive a minimum energy of 25 mJ / cm2. If a selective metallization is desired, the irradiation will be done through a mask put in contact with the substrate. The substrate is then immersed in an aqueous solution of copper (II). This solution can consist of a concentrated solution of copper sulphate, copper chloride or even a copper electroless bath. This results in the deposition of a selective or non-selective conductive copper layer. In the case of selective metallization, the non-irradiated parts are dissolved in an aqueous solution of tartaric acid.
An electrolytic metal overload is then made possible, the substrate being made conductive.
<Desc / Clms Page number 8>
Example 2
Photosensitive solution for the deposition of catalytic palladium on an insulating substrate, in two stages
The same solution composition is used as that of Example 1 and the procedure is as in Example 1 but instead of using an aqueous solution of copper (II) an aqueous solution of palladium (II) is used. This gives the deposition of a layer of catalytic palladium, selective or not. In the case of selective metallization, the non-irradiated parts are also dissolved in an aqueous solution of tartaric acid. The catalytic palladium thus obtained can be metallized by then immersing the substrate in an autocatalytic bath.
Example 3
Photosensitive solution for depositing conductive copper on an insulating substrate, in one step Composition of the solution:
Concentration
EMI8.1
<tb> Citrate <SEP> of <SEP> iron <SEP> (III) <SEP> (C6H5FeO7) <SEP> 1,2 <SEP> to <SEP> 60 <SEP> g / liter
<Tb>
<tb> Sulphate <SEP> of <SEP> copper <SEP> (II) <SEP> and / or <SEP> chloride
<Tb>
<tb> from <SEP> copper <SEP> (II) <SEP> (CUS04 <SEP> and / or <SEP> CuCI2) <SEP> 0.5 <SEP> to <SEP> 3 <SEP> g / liter
<Tb>
<tb> Tartaric acid <SEP> <SEP> (C4H606) <SEP> 0,
4 <SEP> to <SEP> 21 <SEP> g / liter
<Tb>
<tb> Salt <SEP> sodium <SEP> of ether <SEP> mixed <SEP> carboxy-
<Tb>
<tb> methyl <SEP> and <SEP> 2-hydroxypropyl
<Tb>
<tb> from <SEP> eraser <SEP> from <SEP> guar <SEP> 1 <SEP> to <SEP> 50 <SEP> g / liter
<Tb>
<tb> Water <SEP> sufficient <SEP> quantity <SEP> for <SEP> to make <SEP> 1 <SEP> liter
<Tb>
The photosensitive solution is applied to a non-conductive substrate by soaking, screen printing, spraying, application with a roller or the like and is then air dried, accelerated drying with hot air at a maximum temperature of 80 C.
The film thus obtained is irradiated using commonly used UV lamps and / or laser
<Desc / Clms Page number 9>
(by means of diodes) and having a spectrum at least between 250 and 450 nm, the time necessary for the film to receive a minimum energy of 25 mJ / cm2. If a selective metallization is desired, the irradiation will be done through a mask put in contact with the substrate. This results in the deposition of a selective or non-selective conductive copper layer.
In the case of selective metallization, the non-irradiated parts are dissolved in an aqueous solution of tartaric acid. An electrolytic metal overload is then made possible, the substrate being made conductive.
Example 4
Photosensitive solution for the deposition of catalytic palladium on an insulating substrate, in one step Composition of the solution:
Concentration Iron (III) oxalate [Fe2 (C204) 3] 1.2 to 60 g / liter Palladium (II) chloride (PdCb) 0.5 to 3 g / liter Tartaric acid (C4H606) 0.4 to 21 g / liter Sodium salt of mixed carboxy-methyl and 2-hydroxypropyl ether of guar gum 1 to 50 g / liter Water sufficient to make 1 liter
The procedure is as in Example 3 and a layer of catalytic palladium, selective or not, is obtained. In the case of selective metallization, the non-irradiated parts are dissolved in an aqueous solution of tartaric acid.
The catalytic palladium thus obtained can be metallized by then immersing the substrate in an autocatalytic bath.
The substrates tested in the context of the above examples are ceramics, glass, plastics of the polyimide type,
<Desc / Clms Page number 10>
polyetherimide, PVC, epoxy, ABS, polycarbonate, polyamide or the like.
In addition to the clearly defined advantages of the photosensitive solution of the invention compared to known polymeric resins, it should be noted that it does not contain any basic or base compound of the potassium hydroxide, sodium hydroxide or other type, which are always compounds which are difficult to handle due to their toxicity.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the scope of this patent.