DE1790293B2

DE1790293B2 - Verfahren zur Herstellung von ge druckten Schaltungen Ausscheidung aus 1665314

Info

Publication number: DE1790293B2
Application number: DE1790293A
Authority: DE
Inventors: John F. Roslyn Height Mccormack; Frederick W. Oyster Bay Schneble; Fritz 4150 Krefeld Stahl; H.M. 4170 Geldern Steffen
Original assignee: Photocircuits Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1966-02-22
Filing date: 1966-02-22
Publication date: 1973-12-13
Also published as: DE1665314B1; DE1665314C2; DE1790293A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen, bestehend aus einem Träger aus isolierendem Material, einer haftungsvermittelnden Zwischenschicht und einer ganz oder teilweise darauf befindlichen Metallgrundschicht, bei dem die Zwischenschicht oder die gegebenenfalls vorhandene, diese bedeckende Metallgrundschicht mit einer Abdeckmaske versehen wird, die die dem gewünschten Leitermuster entsprechenden Bezirke frei läßt, sodann die so maskierte Oberfläche in den frei liegenden Bezirken durch einen Kupferüberzug verstärkt wird und anschließend die Abdeckmaske und die gegebenenfalls vorhandene, zwischen den Leiterzügen befindliche Metallgrundschicht weggeätzt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1206 976).

Im allgemeinen bestehen derart gefertigte gedruckte

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Schullungen aus Leiterzügen aus Kupferfolie, die Herstellung besondere Sorgfalt erforderlich ist, um auf einem Isoliermaterial fest aufgebracht sind. Für eine gute Lötfähigkeit sicherzustellen,
umfangreiche Verdrahtungen hat es sich als zweck- Insbesondere für Konsumgüter, wie Rundfunkmäßig erwiesen, die Leiterzüge auf beiden Seiten und Fernsehgeräte, ist es unerläßlich, bei gedruckten einer Isolierstoffplatte anzuordnen und an vorhe- 5 Schaltungen auf Massenlötverfahren, wie Tauchstimmlen Punkten entsprechende Leiterzüge, durch oder Schlepplöten, zurückgieifen zu können. Wenn die Isolierschicht hindurch, miteinander z'.i verbinden. hierbei übliche Leiterplatten ohne metallisierte Loch-Besonders vorteilhaft ist es hierbei, die Wandungen wandungen benutzt werden, so ist nicht nur eine sehr der Durchbohrungen innerhalb des Isoliermaterials genaue Lötstellenkontrolle erforderlicii, sondern es durch Kombination von mit und ohne Stromzufuhr in müssen auch eine große Anzahl sogenannter »kalter« erfolgenden Metallobsi-heidungen zu plattieren, so oder sonst mangelhafter Lötstellen nachgelötet werden, daß eine direkte Verbindung eines Leiterzuges auf Hierzu ist ein unverhältnismäßig hoher Personalder einen Seite mit einem Leiterzug auf der anderen aufwand erforderlich, der sich notwendigerweise auf Seite des Isoliermaterials sichergestellt ist. die Wirtschaftlichkeit ungünstig auswirkt. Ein weiterer Zum Herstellen von Leiterplatten ohne, aber auch 15 Nachteil bei der Verwendung der bisher bekannten mit metallisierten Lochwandungen kann von einer Leiterplatten liegt darin, daß es beim Herstellvorgang entsprechenden mehrstufigen Verfahrensweise aus- unerläßlich ist, das Basis-Folienkupfer im Bereich gegangen werden. Bei einem bekannten Verfahren der Leiterzüge galvanisch um eine Schicht zu verstär-(britische Patentschrift 1013 606) wird wenigstens ken, die jener entspricht, die minimal innerhalb einer eine Schicht eines Klebemittels auf die angerauhte 20 Lochung verlangt werden muß. Dies führt zu der Oberfläche einer Isolierstoffplatte aufgebracht und Verwendung von Leiterzügen, die eine nutzlos dicke nachfolgend die Oberfläche mit Zinn und Palladium Kupferschicht aufweisen. Weiter hat es sich als voraktiviert. Dann wird eine bis zu 0,5 μ starke Kup- praktisch unmöglich erwiesen, wesentlich dünnere ferschicht auf die gesamte, mit Klebstoff überzogene Folien, also solche unter 10 μ Dicke, genügend poren-Oberfläche auf chemischem Wege stromlos abgeschie- 25 frei herzustellen und einigermaßen sicher zu handden und nachfolgend durch Elektrolyse auf 1 bis 2 μ haben. Besor? lere Schwierigkeiten treten vor allem verstärkt. dabei auf, derartig dünne Folien aufzukaschieren. Auf die Kupfer-Basisschicht wird eine Schablone ~ Die erstgenannte Verfahrensweise, bei der von aufgebracht, welche diejenigen Abschnitte der Ober- einem unkaschierten Basismaterial ausgegangen wird, fläche des .Opfers frei läßt, die die Leiterbahnen 30 weist als erheblichen Nachteil den Mangel ausreibilden sollen. Nunmehr wird durch Elektrolyse wei- chender Haftung zwischen Basismaterial und Kupferteres Kupfer auf diese Ouerflächenbereiche aufge- !eitern auf. Behoben wird dieser Nachteil zwar teilbracht, bis das Kupfer eine ge vünschte Stärke erreicht weise dadurch, daß die Oberfläche des Isoliermaterials hat. Schließlich werden die Schablone und durch mit einem Klebemittel versehen und die mit den galvaeinen Ätzvorgang auch die nicht verstärkten Kupfer- 35 nisch abgeschiedenen Leiterzügen ausgestattete Leiterbereiche entfernt. platte abschließend einem Wärmeaushärt- und Preßist für die Schaltung eine Leiterplatte erforderlich, Vorgang unterzogen wird; derartige Aushärtevorgänge die auf beiden Seiten mit Leiterzügen ausgestattet sind jedoch nicht nui sehr aufwendig, sie erfordern sein soll, so wird als Basismaterial eine Isolierstoff- auch eine genaue Arbeitsfolgeüberwachung und gehen platte benutzt, die auf beiden Seiten mit einer Kupfer- 40 damit über den Umfang der üblicherweise von Leiterfolienschicht versehen ist. plattenherstellern auszuführenden Arbeitsgänge weit

Es ist für die Herstellung gedruckter Schaltungen hinaus.

auch bekannt, die Kupferoberfläche einer Elektrolyt- Weiterhin ist es erforderlich, die ursprüngliche, Kupferfolie, mit der die Isolierschicht kaschiert wird, stromlos abgeschiedene Metallschicht mit einer galvamit einer ätzfesten Schicht zu versehen, wobei alle 45 nischen Schutzschicht zu versehen, wenn nicht außerjene Oberflächenbezirke, die dem gewünschten Leiter- ordentliche und kostenvermehrende Sorgfalt bei der zugmuster entsprechen, durch Offsetdruck, Siebdruck, Handhabung der Halbfabrikate beobachtet werden Photodruck oder nach einem anderen Druckverfahren soll. All dies führt zu einer Komplizierung und Verabgedeckt werden. Die derart vi -bereiteten Platten schlechterung der Wirtschaftlichkeit und hatte zur werden nachfolgend einem Ätzmittel, beispielsweise 5° Folge, daß sich derartige Verfahren gegenüber dem Eisentrichlorid oder Ammoniumpersulfat, so lange Folienätzverfahren nicht haben durchsetzen können, ausgesetzt, daß alles nicht abgedecktes Kupfer voll- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die kommen entfernt wird. Anschließend wird die Schutz- Verfahrensweise bei der Herstellung gedruckter Schalschicht entfernt, so daß die ungeätzten Folienbezirke, Hingen so zu gestalten, daß die Haftfestigkeit zwischen die dem gewünschten Leiterzugmuster entsprechen, 55 den durch Metallabscheidung hergestellten Leiterfrei liegen. Unter Umständen hat es sich auch als zügen und dem Trägermaterial verbessert wird, wobei zweckmäßig erwiesen, mit einer Ätzschutzschicht zu letzteres sowohl bei stromloser Metallabscheidung arbeiten, die selbst lötbegünstigende Eigenschaften allein als auch zusammen mit einer galvanischen Abbesitzt und daher nach dem Ätzvorgang nicht entfernt scheidung für gedruckte Schaltungen mit und ohne zu werden braucht. Bei Standard-Leiterplatten liegt 60 metallisierte Lochwandungen einfach und wirtschai'tdas Verhältnis zwischen der die Leiterzüge bildenden lieh zu verwenden sein soll.

Kupferoberfläche und der Isolierstoffoberfläche etwa Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei 30 bis 40%. Das bedeutet, daß 60 bis 70% des ur- dadurch erreicht, daß auf die Oberfläche des Trägers sprünglichen Kupfers weggeätzt werden müssen. Das eine mindestens einen durch Oxydationsmittel oxydierist jedoch in wirtschaftlicher Hinsicht sehr nachteilig, 65 baren, wärmehärtbaren modifizierten Gummi bzw. da es sich bei der für die Herstellung des Basismaterials Kunstgummi (Kautschuk) gleichmäßig verteilt entverwendeten Kupferfolie um ein hochwertiges Produkt haltende Schicht appliziert, daß man die aufgetragene handelt, das frei von Poren sein muß und bei dessen Schicht durch Erwärmen wenigstens teilweise härtet

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und dall man die wenigstens teilweise gehärtete Schicht vor der stromlosen oder stromlosen und galvanischen Metallabscheidung zumindest in den zu metallisierenden Hereichen mit einem Oxydationsmittel, vorzugsweise mit einer Chromsohwefelsäure- oder Permanganatlösung, behandelt.

Bei einer derartigen Verfahrensweise ist es auf vorteilhafte Weise möglich, aufgebrachte Kupferschichfen fest _ind dauerhaft mit Isolierstoffoberflächen zu verbinden, ohne daß es hierfür eines Preßdruckes unter Wärmezufuhr bedarf. Das verwendete Basismaterial zur Herstellung von Leiterplatten ist in einfacher Weise handhabbar. Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, den Härtevorgang sowie den Oxydationsprozeß aufeinander abzustimmen und den Härte-Vorgang abzubrechen, ehe ein Zustand erreicht wird, in dem das benutzte Oxydationsmittel nicht mehr oder nur sehr langsam wirksam werden kann. Auf Grund einer Reihe von Versuchen konnte nachgewiesen werden, daß eine Anpassung des Oxydationsvorganges an den Härtevorgang in weiten Grenzen und bei großer Toleranz möglich ist. Der Wärmeprozeß kann bis zur vollständigen Aushärtuno geführt werden, soll jedoch vor dem Überhärten abgebrochen werden.

Als geeignete Klebschichten werden solche verwendet, die einen (natürlich vorkommenden) Kautschuk oder synthetischen Kautschuk enthalten, der oxydierbar und abbaubar ist, wobei dieser Bestandteil feinst verteilt in der Klebschicht oder zumindest an der Oberfläche derselben in einer Zone, die beispielsweise eine Dicke von 10 μ besitzt, vorhanden sein muß. Brauchbare Substanzen sind beispielsweise Kautschukarten, beispielsweise Nitrilkautschuk, Butadien-Styrd-Mischpolymerisate, Butylkautschuk, Polybutylen, Neopren, Buna N, Polyvinylacetal-Harze, Silikon-Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Carboxylreste aufweisende Kunstharze, modifizierte Polyamide und mit Phenolharzen, Epoxydharzen und anderen geeigneten Harzen und Kunststoffen modifizierte Produkte derselben.

Als Oxidations- und Abbaumittel haben sich beispielsweise Chromschwefelsäure bzw. Permanganat-Lösungen als besonders geeignet herausgestellt.

Im folgenden soll die Zusammensetzung von Basismaterial für das vorliegende Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen an einigen Beispielen näher dargestellt werden, wobei betont wird, daß für die Herstellung des Basismaterials selbst hier kein Schutz begehrt wird.

50 Beispiel I

Als Basismaterial dient eine Hartpapierplatte der Klasse 4 von beispielsweise 1,5 mm Dicke. Diese Platte wird zunächst, beispielsweise mit einem alkatischen Reiniger, von allen Verunreinigungen befreit, falls dies erforderlich sein sollte. Sie wird sodann mit einer Harzschicht versehen, Als geeignete Kunststoffkomposition hierfür kann dienen:

Harzgemisch A

Toluol 50 g

Diacetonalkohol 50 g

Butadien-Acrylnitril-Kautschuk .... 11g

öllösliches Phenol-Formaldehydharz 7,5 g

Feinteiliges SiO₂ 20 g

Harzgemisch B

Epoxydharz 15g

Butadien-Acryhiilril-Kautschuk 15 g

Diacetonalkohül 50 g

Toluol 50 g

öllösliches Phenol-Formaldehydharz 11 g

Feinteiliges SiO_a -5 g

oder

Harzgemisch C

Burtadien-Acylnitril-Kautschuk 15 g

Chlorierter Kautschuk Visk. 10 cP . . 20 g

Diacetonalkohol 75 g

Nitromethan 70 g

Öllösliches Phenol-Formaldehydharz 10 g

Äthanol 10 g

Feinteiliges SiO., 7 g

Xylol ." 50 g

Das Auftragen kann -n bekannter Weise, beispielsweise mittels Rollenlackiei maschinen, Rackellackiermaschinen oder im Tauchverfahren geschehen. Je nach der gewählten Aufbringart muß die Viskosität entsprechend eingestellt werden. Wird beispielsweise ein Auftrag mit Walzenlackiermaschinen gewählt, so ist eine Viskosität von etwa lOOOOcP zweckmäßig; für das Tauchverfahren hingegen sind Werte zwischen 500 und 1000 cP vorteilhaft. Das Einstellen erfolgt durch Zugabe von Lösungsmittel bzw. Füller, wie SiOo.

Für das vorliegende Beispiel soll Walzenauftrag benutzt werden, und zwar mit einer Einstellung, die eine Trockenschichtdicke von 20 bis 30 μ ergibt. Nach dem Schichtauftrag wird diese ausgehärtet. Dies kann im IR-Ofen oder im Frischluft-Umwälzofei; geschehen. Für das vorliegende Beispiel wird ein Umlaufofen mit Frischluftzufuhr benutzt.

Als Harzgemisch dient jenes nach Formel B, eingestellt auf 70OcP Viskosität. Der Auftrag erfolgt durch Tauchen, wobei die Geschwindigkeit, mit der die Platten herausgezogen werden (senkrecht), beispielsweise 6 m pro Stunde beträgt. Das Härten der luftvorgetrockneten Platten erfolgt im Frischluft-Umwälzofen bei 150⁰C für 4 Stunden. Die abgekühlten Platten sind praktisch unbegrenzt haltbar und lagerfähig und dienen als eines der Basismaterialien.

Beispiel II

Als Ausgangsmaterial dient wieder ein Phenol-Formaldehyd-Papier Preßlaminate; zum Beschichten im Tauchverfahren dient ein

Harzgemisch D

Methyläthylketon 415 g

Cellosolveacetat 2375 g

Nitrilkautschuk, flüssig 590 g

Nitrilkautschuk in Brocken 350 g

öllösliches Phenolharz, wärmehärtbar 350 g Epoxydharz (Epochlorhydrin-

Abkömmling) 400 g

Feinteiliges SiO₂ 300 g

Diäthylenglykolbutyläther 1830 g

Viskosität etwa 600 cP bei 22° C.

Die beschichteten Platten werden im Frischluft-Umwälzofen bei 155° C für 3 V₂ Stunden gehärtet.

Beispiel III

Wie Beispiel II, jedoch mit etwa 1000g SiO₂ und einer Lösungsmittclmenge, die eine Viskosität von etwa 12 00OcP ergibt, wobei der Auftrag mit einer Walzenlackiermasehinc erfolgt.

Beispiel IV

Wie Beispiel II, jedoch mit einem modifizierten Kautschuk (Handelsname Hysol (RTM) Kunstharz zum Beschichten der Trägermalerialplattcn, wobei die Viskosität auf etwa 550 cP eingestellt ist und der Auftrag im Tauchverfahren mit einer Abziehgeschwindigkeit von etwa 7 m pro Stunde erfolgt. Das Härten erfolgt durch Erwärmen auf 130⁰C für 45 Minuten.

Das beispielsweise nach einem der voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Basismaterial wird zum Herstellen einer fest haftenden Metallschicht zunächst, zumindest in den zu metallisierenden Bezirken, einem geeigneten Oxydations- bzw. Abbaumittel ausgesetzt. Als geeignet haben sich z. B. Chiomschwefelsäurcbäder bzw. Permanganatlösungen erwiesen. Beispielsweise kann zu diesem Zweck ein Bad folgender Zusammensetzung benutzt werden:

Bad a

Kaliumbichromat 37 g

Wasser 500 ml

Konz. Schwefelsäure 500 ml

Wird vorbereitetes Basismaterial nach Beispiel IV benutzt, so beträgt die Einwirkungszeit beispielsweise bei Zimmertemperatur 30 Minuten.

Anschließend wird in Wasser gespült, und es werden die Chromsäurerestc, beispielsweise mittels einer schwach sauren 5-%-Natriumsulfitlösung oder einer 5- bis 10-%-Fe''-Salzlösung, wie Eisensulfatlösung, und nachfolgendem Spülen mit Wasser entfernt. Die derart mit Mikroporen versehene beschichtete Trägerplatte bzw. das Basismaterial ist praktisch unbegrenzt lagerfähig, wenn sie nur vor der Weiterbehandlung nach längcrem Lagern kurz in HCI, 10°_o, oder einer anderen geeigneten Säure gespült wird.

Soll die ganze Oberfläche der Basismaterialplatte nach Beispiel IV mit einer Metallschicht überzogen werden, so wird diese in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Einwirken von stabilisierten Silbersalzlösungen der von Palladiumsalzlösungen für die stromlose Metallabscheidung aktiviert. Zweckmäßig wird die Oberfläche in ebenfalls bekannter Weise zunächst einem Bad ausgesetzt, das Zinnionen enthält. Anschließend wird dann die aktivierte Basismaterialplatte einem stromlos Metall abscheidenden Bad ausgesetzt, beispielsweise einem solchen, das Nickel oder Kupfer abzuscheiden vermag.

An Stelle der Materialplatte nach Beispiel IV kann auch eine solche nach einem der anderen Beispiele benutzt werden. Ebenso kann zum Oxydieren und Herstellen der Mikroporen eine anders zusammengesetzte Chromschwefelsäurelösung verwendet werden, wie z. B.

Badb

Natriumbicnromat 120 g

Konz. Schwefelsäure 600 ml

Wasser 500 ml

oder eine Permanganat-Lösung entsprechender Kon zentration oder ein anderes geeignetes Oxydations und Abbaumittel. Die Einwirkungszeit dieses Bade richtet sich nach der Art des Bcschichtungsmaterial und dessen Härlezustand und kann für jede gewünsch te Kombination in einfacher Weise durch Versucl festgelegt werden.

Beispiel V

ίο beschreibt das Herstellen eines die ganze Oberfläche des Basismaterials bedeckenden Kupferüberzuges Hierzu wird ein nach Beispiel IV oder in andere beschriebener Weise vorbereitetes, mit Mikroporei ausgestattetes Basismaterial zunächst einer Lösimj ausgesetzt, die beispielsweise

100gZinn(I!)-chlorid,
55 ml Salzsäure,
1000 ml Wasser

_ao enthält.

Nach dem Spülen wird die Oberfläche sodann einen Bad ausgesetzt, das beispielsweise aus

I g Palladiumchlorid,
40 ml Salzsäure,
1000 ml Wasser

besteht.

Nach dem sorgfältigen Spülen wird die Basismaterial oberfläche einem geeigneten Kupferabscheidungsbac ausgesetzt. Um ausgezeichnete Haftung zwischen den Kupferfiim und dem Untergrund sicherzustellen unc um zu vermeiden, daß bei späteren Schockvibrations oder Biegebelastungen Risse in dem Kupferfiim auftreten, hat es sich als zweckmäßig und vorteilhaft erwiesen, dafür Sorge zu tragen, daß die stromlos abgeschiedene Metallschicht gute Duktilität aufweist Außerdem hat sich aus entsprechenden Untersuchungen ergeben, daß es durch Benutzen bestimmtei Kupferabscheidungsbäder möglich ist, eine Metallschicht herzustellen, die große Reinheit besitzt und auf Grund ihrer Struktur und Beschaffenheit gestattet, auf ihr weitere, fest haftende, stromlos odei galvanisch hergestellte Metallschichten abzuscheiden, Bäder geeigneter Zusammensetzung enthalten neben einem Komplexbildner für die Cu(II)-Ionen einen Komplexbildner für CU(I)-Ionen in geringer Menge sowie die sonstigen üblichen Bestandteile. Eine gul geeignete Badlösung besteht beispielsweise ans

Bade

30 g pro Liter Cu₂SO₄ · 5H₂O,
150 g pro Liter R.ochellesalz,

1 ml Netzmittel,

30 mg pro Liter Natriumcyanid,
15 ml pro Liter Formaldehyd (37%),

Natriumhydroxyd in einer Menge, die ein pH von 13 ergibt.

Dieses Bad liefert einen gut duktilen, glatten, glänzenden Kupferniederschlag in einer Schichtstärke von etwa 3 μ in 45 Minuten bzw. 6 μ in 1 V₂ Stunden.

Es hat sich gezeigt, daß derartige Niederschläge außerordentlich lagerfähig sind. Sie können durch einfaches Aktivieren in beispielsweise Schwefelsäure auch nach längerem Lagern für das Aufbringen eines weiteren, stromlos oder galvanisch abgeschiedenen Überzuges vorbereitet werden. Darüber hinaus weisen solche Schichten nicht nur eine sehr hohe Haftfestig-

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keil auf, sondern sind auch, da stromlose Abschei- Maske entspricht dem Negativ des gewünschten düngen richtungsabhängig erfolgen, weitgehend frei Leilcrzugnuislers, läßt also jene Bezirke unbedeckt, von Poren. Etwa zu Beginn des Abschcidungsprozcsscs die den gewünschten Leitern entsprechen. Als Farbe sich auf Grund von Aktivierungsimpcrfcktionen aus- wird eine Komposition benutzt, die einerseits gute bildende, porenförmigc Inseln werden im weiteren 5 Widerstandsfähigkeit gegenüber den weiteren zur Verlauf des stromlosen Mctallabscheidimgsvorgatigcs Anwendung gelangenden Badflüssigkciten aufweist, automatisch aufgefüllt. Hierdurch unterscheiden sich andererseits aber in einfacher Weise mittels eines gedcraii.Rc Metallfolien grundsätzlich von galvanisch eigneten Lösungsmittels entfernt werden kann. Solche hergestellten. Wegen der bei letzteren unvermeidlichen Druckfarben sind in großer Zahl erhältlich. Ihre Porenbildung sowie der außerordentlichen Schwierig- io Widerstandsfestigkeit wird zweckmäßigerweise durch keifen bei der Herstellung sehr dünner galvanisch ab- einen Härtevorgang, beispielsweise durch eine Wärmegeschiedener Folien und bei deren Aufbringen auf trocknung, verbessert. Die derart mit dem Maskeneinen Träger war es bislang praktisch unmöglich, ein aufdruck versehene Basistrtaterialplatte wird anschliemit einer dünnen, beispielsweise 10 μ starken Kupfer- ßend kurz, beispielsweise in einer alkalischen Lösung, folie versehenes Basismaterial herzustellen. Die prak- 15 gereinigt und nach dem Spülen mit Wasser die Kupferlisch porenfreie Kupferfolie geringer Dicke ist hoch oberfläche, beispielsweise in Schwefelsäure (10%), rcduktil, haftet außerordentlich fest auf dem Unter- aktiviert. Sodann wird die Platte in ein duktiles grund und gestattet es ohne Schwierigkeit, auf ihr Metall, beispielsweise solches Kupfer ohne äußere fest haftende, weitere Mctallschichtcn abzuscheiden. Stromzufuhr abscheidendes Bad gebracht und darin

In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen ao belassen, bis eine Kupferschicht der gewünschten

werden, daß stromlose und galvanische Metallab- Dicke in den dem Leiterzugmuster entsprechenden

Scheidungen getrennt durchgeführt oder auch kombi- Bezirken aufgebaut ist. Ein besonders gut geeignetes

niert werden können, also beispielsweise eine Metall- Dad besteht beispielsweise aus einer Badlösung nach

schicht gewünschter Dicke zum Teil durch Abschei- folgender Zusammensetzung:

dung aus einen stromlos arbeitenden Bad und zum as ν „„t_a„„it_nt nnn-^xA wr ·, _L- r>.,rw .,1

Teil durch galvanische Abscheidung hergestellt werden ρ "^P _ni,, ΐί _H '' S*S? x!^w/ u^V^f

kann. Dies kann besonders vorteilhaft sein, wenn der RoScxblidner ^M°'^{/Llter blS 3}'^{5 Mol/I}

fertige Leiterzug aus Metallen verschiedener Art be- für Kunf (\U

stehen soll, also beispielsweise aus 20μ Kupfer, 8μ ;„„„., nnm υ tu- 1· «■,<-»« ,„

Nickel und 2 μ Gold." " * ,. _Ko^_exbi,dner ^ "°^ "" ^ ^¹''

fur das Aktivieren der Lochwandungen hat sich für Ku f Ml

als besonders vorteilhaft eine Badlösung erwiesen, · ^p 0™™*». ·„ . ,.„„„..,„

die aus einer wäßrigen Lösung von Zinn- und PaIIa- ^IOnen ⁰'⁰⁰⁰⁰⁵ Mol/Liter bis 0,09 Mol/l

diumionen besteht und von 0,1 bis 5ⁿ _n Methyläthyl- Alkalihydroxyd, um ein pH zwischen 10 und 14

keton enthält. Diese gleiche Lösung kann auch zum 35 einzustellen. Ein derartiges Bad besteht beispielsweise

Aktivieren vor dem Aufbringen der ersten dünnen aus

Kupferfolie mit Erfolg benutzt werden. .

Um beispielsweise eine beidseitig mit einer gedruck-

ten Schaltung versehene Leiterplatte herzustellen, CuSO₄ · 5 H₂O ] 5 g, 1

wird das Basismaterial nach Art des im Beispiel V 40 Rochellesalz 45 g 1

beschriebenen Produktes nach einem der bekannt- Natriumcyanid 0,7 g'l

gewordenen Druckverfahren oder in anderer Weise HCHO (37%) 10ml 1

mit einer Abdeckmaske versehen, die lediglich jene »...„„, , . .

Bezirke frei läßt, die den gewünschten Leiterzügen Natriumhydroxyd, um ein pH von 13,5 zu erreichen.

entsprechen. Sodann wird die so maskierte Schicht 45 Sehr gut geeignet ist auch ein Bad der folgenden einem stromlos Metall, beispielsweise Kupfer, ab- Zusammensetzung
scheidenden Bad ausgesetzt und in diesem belassen, g_a(j _e

bis eine Abscheidung genügender Dicke erreicht ist.

Hierauf wird die Maske in üblicher Weise entfernt CuSO₄ ■ 5HjO 5 _g/|

und die darunter befindliche Basismaterialkupferfolie 50 Tnnatnumnrtrilotriacetat (40%) 23 ml/l

durch kurze Behandlung mit Ammoniumpersulfat Glyconitnl 12 mg/1

oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel ent- 2-Mercaptobenzothiazol 0,08 mg/1

fernt. Dies geschieht außerordentlich rasch und wirt- ™^CH9 <³⁷%) 10 ml/1

schaftlich, da die Basismaterialfolie aus einer gegen- Netzmittel 2 g/l

über üblichen Kupferkaschierten Basismaterialien 55 Natriumhydroxyd 2,1 g/l

außerordentlich dünnen Kupferschicht besteht. g ^ *

Dieses Verfahren soll in dem nachfolgenden Beispie, genauer darge.egt werden. Ä^l

B e i s ρ i e I VI _6o äthylendiamintriacetat (41 %) 15 ml/1

Als Ausgangsmaterial dient ein beispielsweise ent- ?2Α" 1 ⁸^/,

sprechend Beispiel V hergestelltes Basismaterial mit ThiSh 1 "' '

einer Kupferfilmstärke von z. B. 5 μ und einem beide Thiod.athanol ₀,000015 ml/1

Selten vollkommen bedeckenden Kupferfilm. SSST ¹J ^

Um eine Leiterplatte mit beidseitig angebrachter 65 "cixmuiei 1 _g/\

gedruckter Schaltung anzufertigen, wird zunächst auf Diese Bäder liefern hochglänzende außerordentlich

beiden Seiten des Basismaterials, in diesem Beispiel duktile Kupfemiederschläge von beispielsweise 35 μ mittels Siebdrucks, eine Maske aufgedruckt. Diese Dicke in 15 Stunden.

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Sobald die erwünschte Metallschichtstärke erreicht ist, wird die Maskenfarbe abgelöst, die Ware sorgfältig gespült und beispielsweise mit einem Wasseitauchlack überzogen, um Korrosion zu vermeiden.

5 Beispiel VlI

stellt eine andere erfindungsgemäße Verfahrensweise dar. Hierbei wird die das Leitermuster bildende Metallschicht galvanisch aufgebaut. Zunächst wird, wie im Beispiel VI beschrieben, eine Maske aufgebracht, die lediglich die dem Leitermuster entsprechenden Bezirke frei läßt. Sodann wird die Platte in ein galvanisches Metallabscheidungsbad, beispielsweise in ein Pyrophosphat-Kupferbad eingebracht, wobei der elektrische Anschluß vom Einhängegestell zu der dünnen Kupferfolie des Basismaterials erfolgt. Nach entsprechender Galvanisierzeit, beispielsweise nach etwa 45 Minuten für 35 μ Cu wird die Platte gespült und nach dem Entfernen der Farbe und dem Lösen des ao zwischen den Leiterzügen frei liegenden Basismaterialkupfers mit einer Schutzschicht gegen Korrosion versehen.

Beispiel VIII

beschreibt die Herstellung von Leiterplatten mit metallisierten Lochwandungen unter Verwendung der in den Beispielen VI und VII beschriebenen Verfahrensschritte. Hierbei wird zunächst das Basismaterial der Art, wie sie für die Beispiele VI und VII beschrieben wurde, mit den Löchern und Durchbrüchen versehen, deren Wandungen metallisiert und/oder als Verbindungen zwischen Leiterzügen auf beiden Seiten zweiseitiger Leiterplatten dienen sollen. Sodann wird die mit den Lochungen versehene Basismaterialplatte beispielsweise mittels einer Zinn- und Edelmetallionen enthaltenden Lösung behandelt, um die Lochwandungen für die stromlose Metallabscheidung zu aktivieren. Anschließend wird, wie in den Beispielen VI und VII beschrieben, die Maske gedruckt und weiter, wie dort ausgeführt, verfahren, wobei jedoch in jedem Falle eine stromlose Metallschicht, gegebenenfalls geringerer Dicke, hergestellt werden muß.

Schließlich haben Untersuchungen ergeben, daß die fertiggestellte Leiterplatte vor dem Aufbringen eines Korrosionsschutzes für kurze Zeit einem Säurebad ausgesetzt wird, um so alle von früheren Verfahrensschritten noch zurückgebliebenen Salzreste zu entfernen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird bei der Herstellung von Leiterplatten von einem Basismaterial nach Art der im Beispiel I bzw. II beschriebenen Materialien ausgegangen. Diese bestehen, wie dort ausgeführt, aus einem geeigneten Trägermaterial, beispielsweise einem Phenol-Papierlaminat, das mit einer geeigneten Oberflächenschicht versehen ist. Dieses Basismaterial wird zunächst mit einer gegenüber dem Oxydations- und Abbaubad sowie den Bädern des Aktivierungsprozesses für die stromlose Metallabscheidung resistenten Maske bedeckt, die lediglich die dem späteren Leitermuster entsprechenden Oberflächenbezirke frei läßt. Der Aufdruck kann beispielsweise im Siebdruck erfolgen, und als besonders geeignet haben sich hochätzfeste Druckfarben erwiesen. Um deren Beständigkeit noch zu verbessern, kann es zweckmäßig sein, diese durch einen Wärmevorgang zu härten. Sollen die Leiterplatten mit metallisierten Lochwandungen versehen werden, so werden die entsprechenden Lochungen entweder vor oder nach dem Aufbringen dieser Maske hergestellt.

Sodann wird die frei liegende Basismaterialoberfläche dem Oxydations- und Abbaumittel, beispielsweise einer Permanganatlösung, ausgesetzt, und zwar für eine Zeit, die ausreicht, um eine ausreichende Oxydation herbeizuführen und Mikroporen auszubilden. Daran anschließend wird die Platten-Oberfläche nach vorangehender Spülung aktiviert, also beispielsweise einer Zinn- und Edelmetallionen enthaltenden Lösung ausgesetzt. Zweckmäßigerweise enthält die die Edelmetallionen enthaltende Lösung einen geringen Prozentsatz, etwa bis zu 5%, an MEK. Nach dem Spülen wird die Maskenfarbe entfernt. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, solche Maskenfarben zu benutzen, die sich in alkalischen Lösungen ablösen lassen. Hierauf wird die derart vorbehandelte Basismaterialplatte einem geeigneten stromlos Metall abscheidenden Bad ausgesetzt, und zwar für eine Zeit, die zum Aufbau einer Schicht gewünschter Stärke ausreicht.

Besonders vorteilhaft können die in den vorangehenden Beispielen beschriebenen stromlos arbeitenden Bäder benutzt werden. Abschließend werden die Platten sorgfältig gespült und gegebenenfalls nach weiteren Reinigungs- und Neutralisierbädern mit einem Korrosionsschutz versehen. Als solcher kann beispielsweise ein Wassertauchlack oder eine im Sprüh verfahren aufgetragene Zinnschicht oder eine Walzenverzinnung dienen.

Besonders vorteilhaft erweist sich bei dieser erfindungsgemäßen Ausführung, daß zwischen den Leitern keine Reste von Substanzen aus dem Aktivierungszyklus vorhanden sein können, die etwa ohne sorgfältige Reinigung zu einer Verschlechterung des Oberflächenwiderstandes Anlaß sein könnten.

Andererseits mag es unter Umständen verfahrenstechnisch einfacher sein, von einem Basismaterial auszugehen, wie es dem Beispiel III entspricht. Dieses Basismaterial besitzt eine bereits mit dem Oxydationsund Abbaumittel behandelte Oberflächenschicht. Für die Weiterverarbeitung zu Leiterplatten ergeben sich zwei Verfahrensvarianten. Nach der einen wird zunächst die Maske aufgebracht und anschließend so verfahren, wie in dem für Basismaterial nach dei Art der Beispiele I und Π gegebenen Verfahrensbeispiel ausgeführt.

Es kann jedoch auch zunächst die ganze unmaskierte Oberfläche für die stromlose Metallabscheidung aktiviert und erst daran anschließend die Maske aufgedruckt werden. Abgesehen von dieser Unterschiedlichkeit wird wie für die erste Variante angedeutet,

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Claims

Palentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen, bestellend aus einem Träger aus isolierendem Material, einer haftvermittelnden Zwischenschicht und einer ganz oder teilweise darauf befindlichen Metallgrundschicht, bei dem die Zwischenschicht oder die gegebenenfalls vorhandene, diese bedeckende Metallgrundschicht mit einer Abdeckmaske versehen wird, die die dem gewünschten Leitermusier entsprechenden Bezirke frei läßt, sodann die so maskierte Oberfläche in den frei liegenden Bezirken durch einen Kupferüberzug verstärkt wird, anschließend die Abdeckmaske und die gegebenenfalls vorhandene zwischen den Leiterzügen befindliche Metallgrundschicht weggeätzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche des Trägers eine mindestens einen durch Oxydationsmittel oxydierbaren, wärmeaushärtbaren modifizierten Gummi bzw. Kunstgummi (Kautschuk) gleichmäßig verteilt enthaltende Schicht appliziert, daß man die aufgetragene Schicht durch Erwärmen wenigstens teilweise härtet und daß man die wenigstens teilweise gehärtete Schicht vor der stromlosen oder stromlosen und galvanischen Metallabscheidung zumindest in den zu metallisierenden Bereichen mit einem Oxydationsmittel, Vorzugsweise mit einer Chromschwefelsäure- oder Permanganatlösung behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger vor oder nach dem Aufbringen der Maskenschicht mit Löchern bzw. Durchbrüchen versehen wird, die zugleich mit dem Aufbau der Leiterzüge vermittels stromloser bzw. stromloser und galvanischer Metallabscheidung und in an sich bekannter Weise mit einem metallischen Wandbelag versehen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des mit der Schicht versehenen Trägers mit einer Abdeckmaske versehen wird, die lediglich die dem gewünschten Leiterbild entsprechenden Bezirke frei läßt, hierauf die maskierte Oberfläche für die entsprechende Zeitspanne einem Oxydationsmittel ausgesetzt und einem Aktivierungsvorgang für die stromlose Metallabscheidung unterworfen wird, um schließlich nach dem Entfernen der Abdeckschicht in ein bekanntes stromlos abscheidendes Metallisierungsbad für eine solche Zeitspanne gebracht zu werden, daß darin die erwünschten Leiterzüge in entsprechender Dicke aufgebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Oxydationsmittel ausgesetzt gewesene Oberfläche mit einer Maske bedruckt wird, die lediglich jene Bezirke frei läßt, die dem erwünschten Leiterbild entsprechen, die frei gelassenen Bezirke hierauf für die stromlose Metallabscheidung aktiviert und anschließend nach dem Entfernen der Maskenschicht die Leiterzüge in an sich bekannter Weise in einem stromlos Metall abscheidenden Bad aufgebaut werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Oxydationsmittel ausgesetzt gewesene Oberflächenschicht, nachdem sie für die Abscheidung aus stromlos arbeitende! Bädern in bekannter Weise aktiviert worden isi mit einer Abdeckmaske versehen wird, die ledig lieh die dem gewünschten Leitermuster entspre eilende Bezirke frei läßt, anschließend die Leiter züge in einem stromlos arbeitenden Metallisie rungsbad hergestellt und die Abdeckmaske, fall erwünscht, entfernt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die zum Aktiviere! für die stromlose Metallabscheidung neben Zinn und Palladiumionen eine geringe Menge eine: organischen Lösungsmittels, vorzugsweise Methyl Äthylketoii in einer Konzentration von 0,1 bi: 5°_u, enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Mm Oxydationsmittel ausgesetzte Oberfläche anschließend einen: Bad ausgesetzt wird, das neutralisierend wirki bzw. Reste des Oxydationsmittels in eine auswaschbare Form überführt, die in einem anschließenden Waschvorgang entfernt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den aufgebauten Leiterzügen versehene, von der Maskenschicht und gegebenenfalls von einer dünnen zwischen den Leiterzügen befindlichen Metalischicht befreite Oberfläche nach dem Spülen einem Säurebad ausgesetzt und anschließend wiederum gespült und, falls erwünscht, mit einer Schutzschicht versehen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Säurebad eine 10-%-Salzsäurelösung ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das stromlos Metall abscheidende Bad ein Kupferbad ist, das neben einem Reduktionsmittel und anderen geeigneten Bestandteilen sowohl Cupri-Ionen- als auch Cupro-Ionen-Komplexbildner enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad ein wasserlösliches Cyanid, vorzugsweise in einer Konzentration von 0,004 bis 0,025 Mol/l, enthält.