DE2014138A1

DE2014138A1 - Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten

Info

Publication number: DE2014138A1
Application number: DE19702014138
Authority: DE
Inventors: Frederick W. Oyster Bay; McCormack John F. Roslyn Heights; Zeblisky Rudolph J. Hauppauge; Williamson John Duff Miller Place; Polichette Joseph South Farmingdale; N.Y Schneble, (V.St.A.)
Original assignee: Photocircuits Corp., Glen Gove, N.Y. (V.St.A.)
Priority date: 1969-03-27
Filing date: 1970-03-18
Publication date: 1970-11-05
Also published as: NL173700B; DE2014138B2; DE2014138C3; AT311460B; CH504147A; FR2040016A5; AT312730B; CH502748A; SE369027B; DE2014104B2; DE2014104C3; NL7004485A; CA939831A; NL173700C; DE2014104A1

Description

Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten

Für diese Anmeldung wird die Priorität der entsprechenden US-Anmeldung -iilr. 811 142 vom 27« März 1969 in Anspruch tjfenommen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten, mit Löchern versehenen Leiterplatten mit Leiterzügen in einer oder, mehreren Ebenen, einschließlich sogenannter Mehrebenen, bei denen die Löcher metallisierte Wandungen besitzen.

Die der Erfindung zugrunde-Iiegendβ Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das die wirtschaftliche Herstellung von zuverlässig arbeitenden Leiterplatten ermöglicht, bei denen die Leiterzüge vor .Beschädigungen geschützt sind, und die Wandungen der Löcher bei hoher Lochdichte eine aus reichende, gegebenenfalls einen sicheren Lötanschlutt gewährleistende Stärke aufweisen.

00 98 45/1638

BAD ORIGINAL

2-Q-H438—

-z-

toach dem erf indungs gemäß en Verfahren werden derartige Leiterplatten dergestalt hergestellt, daß man zunächst in an sich bekannter .'/eise eine Ein- oder Mehrebenenleiterplatte als gedruckte ,Schaltung herstellt, bei der vorerst keine Lochun&en angebracht werden.

Anschließend werden die freiliegenden Leiterzüge bzw. diese und die freiliegende Überfläche des Basismaterials zumindest teilweise mit einer permanenten aus Isoliermaterial bestehenden Deckscüicnt überzogen, üie Oberfläche diener Deckschicht wird sodann mit einer Metallfolie beziehungsweise einem vorgeformcen Metallfilm bedeckt, und die Metalloberfläche anschließend oder in einem späteren Veriahrensschritt mit einer nichtleitenden Schutzschicht versehen. Nachdem die Lochungen hergestellt sind, werden die Lochwandungen in an aich bekannter Weise mit einer dünnen, stromlos abgeschiedenen Metallscnicht überzogen, hierauf wird der Metallüberzug der Lochwandungen durch galvanische Metallabscheidung bis zu gewünschten Dicke aufgebaut, wobei die Metallfolie, beziehungsweise der Metallfilm, als Stromzuleitung dient. Schließlich wird die Metallfolie beziehungsweise der Jj'ilm sowie die üchutzaohioht entfernt.

- 3 009845/1638

i£s hat sich als vorteilhaft' erwiesen, deii Me'talifilm "-" ' ·' ^beziehungsweise die Metallfolie mit einer Kle'bschicht zu · versehen, die zur Verankerung auf der Oberfläche der permanenten Decks cüient dient', " ^;- ' ^;

In einer bevorzugten Ausf uhrungsforin des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aerauetarifilm· beziehungsweise die Metallfolie vor aem Aufbringen auf die permanente Deckschicht mit einer Schutzschicht aus Isoliermaterial versehen, oder es wird exne isolierstoffolie benutzt, die einseitig eine Metallschicht trägt. ' - ■-""-.

Die galvanische Met all ab scheidung kann nach "einer weiteren Ausgestaltung des Verahrens so lange fortgesetzt werden, bid sich um die Ränder der Lochungen Ringe- aus Metall bilden, oder bis die^e sogar über die Ränder der Lochungen hinaus und auf die Oberfläche der permanenten Deckschicht reichen. ' . ■

Je nach der Dauer des galvanischen Abscheidungsvoyganges ergüben sich Metallbeläge auf den Wandungen der Lochungen, die den Abbildungen 1 oder 2 entsprechen.oder einem beliebigen dazwischen liegenden Stadium. ;

Q0-984 5/ 163 8

BAD ORIGINAL

In den Schnittdarstellungen der Abbildungen 1 und 2 bedeuten 1000 das Basismaterial aus Isolierstoff, 1200 Leiterzüge, 1500 eine Lochung und 1600 die permanente Deckschicht. Der metallische Lochwandbelag ist in Abbildung 1 und 2 mit 1502, und der bei entsprechend langdauernder Metallabscheidung sich ausbildende iiing in Abbildung 2 mit 1525 bezeichnet,

Sollen die metallisierten Lochwandungen für Lötverbindungen benutzt werden, so hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Metallbelag auf den Lochwandun^en mindestens bis zum üand der Lochun^en und vorteilhaft erweise über diesen hinaus bis auf die Überfläche der permanenten Deckschicht reicht, üeicht der Metallbelag nicht bis zum Rand, so hat dies in der Kegel einen nachteiligen Jäinl'luß auf den Lötvorgang. Auf Grund von Untersuchungen der Anmelderin ist es für die Ausbildung einer verläßtliehen Lötverbindung wesentlich, daß das heiße Lot mit den Metallwandbelägen in thermisch leitende Verbindung gelangt. Dies wird vermittels des zuvor beschriebenen Metallringes um die Lochöffnung mit Sicherheit erreicht, da dieser direkt mit dem heißen Lot in Kontakt kommt, und zwar sowohl bei Hand^ötung als auch beim Tauch- oder Wellenlötverfahren.

009845/1638

-2

Di© Metallriiiige am die Loehränder erfüllen ihren Zweckm auch wenn sie relativ sehr sciimal sin&\, so daß nach dem erfindungsgemäBen Verfahren hergestellte gedruckte Leiterplatten .sehr hohe Leiter- und Loehdichten aufweisen können, ohne daß es zu Schwierigkeiten bezüglich der Einhaltung von Minimal abstand en aus elektrischen Gründen oder auch zur Ausbildung von Lotbrücken beim Lötvorgang kommt.

Als Material für die permanente Deckschicht eignen sich Isolierstoffe, die die darunter liegenden Leiter vor Korrosion scnützen, beziehungsweise solche die lötfest und lotabweisend sind.

Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung von sogenannten katalytischen Basisniaterialien erwiesen» Das sind solche Materialien, die einen Stoff enthalten, der bewirkt, daß auf allen Oberflächen? die einem stromlos Metall abscheidenden Bad ausgesetzt werden, sich ohne äußere Stromzufuhr ein Metallbelag aufbaut. Bei der Verwendung eines derartigen Materials kann die Platte direkt nach dem Anfertigen der Lochungen einem an aich bekannten stromlos _o Metall .abscheidenden Bad ausgesetzi; werden, und zvyar für eine Zeitspanne, die ausreicht, um einen dünnen Metallbelag auf den Lochwandungen herzustellen, der mit dem einen 'ieil dier Looh-wandung bildenden Metallbelag auf der Überfläche

009845/

BAD ORIGINAL

-2-

der permanenten Deckschicht in elektrisch leicender Verbindung steht.

His ergeben sich hierbei insgesamt die folgenden Verfahrensschritte, wobei angenommen wird, daß man von beispielsweise beidseitig mit Kupferfolie beschichteten, durchweg katalytischem Basismaterial" ausgeht.

Beispiel I

1. Herstellen der Leitermuster auf beiden Oberflächen unter Benutzung der an sich bekannten Druclc- und Ätztechnik}

2. Reinigen der Oberfläche'einschließlich der Leiterzügej

3. Aufbringen der permanenten Deckschicht, beispielsweise einer Jäpoxydharzschicht. Dies kann in an sich bekannter Weise vermittels einer tfalzenlackiereinrichtung öder einer beliebigen anderen bekannten Einrichtung geschehen

4. Aufbringen einer Kunststoffolie, die einseitig metallkaschiert ist und deren metallische- Oberfläche eine Kleberschicht besitzt, welche die Haftung auf der ausgehärteten Epoxydharzschicht bewirktf

5. Herstellen und tteinigen der lochungenj ^

6. Einbringen in ein stromlos Metall abscheidendes riad ■ für beispielsweise 30 Minuten)?

• 7 -

009845/1638

BAD ORIGINAL

213

7. Galvanisches Abscheiden von Metall auf den Loehwandungen, wobei der auf die permanente Deckschicht aufgebrachte Metallbelag als Stromzuführung dient, und die Galvanisierungszeit so bemessen wird, daß sich an den Loehrähdern über die Oberfläche -der permanenten Deckschicht hinausragende Metallringe bilden;

8. .Entfernen der Kunststoffolie mit dem darunter befind-

liehen Metallbelag. .

Geht man von gewöhnlichem,also nicht katalytischem Baismaterial aus, so bedarf es in an sich bekannter"Weise einer Behandlung der Lochwandungen, um diese für die stromlose Metallabscheidung zu- sensibilisieren. Die sich dann ergebenden Verfahrensschritte sollen beispielsweise an Hamd· der Herstellung einer gedruckten Vielebenen—Leiterplatte beschrieben werden, wobei das angewendete Verfahren einer bevorzugten Ausführungsform entspricht ε

Beispiel II

1. Herstellen der Leiterzüge der einzelnen Lagen auf dünnem doppelseitig kupferkaschiertem Basismaterial nach an sich bekannten Verfahren!

00984 5/16 3 8

BAD ORIGINAL

2. Verpressen zweier oder mehrerer Lagen unter Dazwischen schaltung einer Isolierstotischicht zu einer einheitlichen Platte nach, bekannten Terfähren}

3. Überziehen der Oberfläche mi-t eimer· permanenten Deckschicht, beispielsweise einer modifizierten. iLßoxydharz schicht,, wobei gegebenenfalls- Ans©Muß finger! eist en. ausgespart; werden;'

4.. foe&eafcem d-er JD'eaksehichtoberflachie mit einer·

5» üerstellea der Lochtmgen nach einem beliebigen toekaonit geworcL enen ¥ erfahren;

6. Behandeln des Werkstückes mit an sich bekannten Lösungen zum Sensibilisxeren von Oberflächen für die stromlose Metal!abscheidung}

7. Bedecken der Kunst st of ±" -Pol ienoberf lache mit einer Schutzschicht;

8. Einbringen der Werkstücke in eine stromlos metallisierende Badlösung beispielsweise 30 bis 40 Minuten}

9. Galvanisches Abscheiden von Metall oder Metallen auf den Lochwandungen, wobei der Abscheidungeproeess solange fortgesetzt wird, bis sich um die Lochränder Metallringe bilden, die bis über die Ebene der permanenten Deok-

sonicht hinausragen}
- 9 - '

009845/1638

BAD ORIGINAL

ID. ULntfernem -.der ^sihut ζ schicht und der.K darunter liegenden,Metallbelag

h einer anderen Äusfiährungsform der Erfindung geht,man bis zum Yerf anr ens schritt 4, in der oben, angegebenen Weise vor. Sodann wird jedoch die Kunststoff -Folie mit einer entfernbar en oder abziehbaren Schutzschicht versehen und erst hieran anschließend werden die Lochungen hergestellt und das Werkstück der Sensibilisierungslösung ausgesetzt. Sodann wird die Schutzschicht von der Folienoberflache entfernt und entsprechend den Verfahrensschritten 7 (oder 8) bis 10 weitergearbeitet. -

Weiterhin kann auch das Verfahren nach Beispiel 2 "ent- '. sprechend- der -Erfindung-' derart'abgewandelt werderi>· daß als y er fahr ens schriet 4 eine einseitig-'mit-'Klebstoff* aüsge-^; et at t ete Met allf oli e auf gebracht wird,_rt d er en and ere. Qberflache frei liegt. ;...·. .,.;.;:

Anschließend, werden die Lochungen-angefertigt, und das Werk stück in die Sensibilisierungs-Flüssigkeit oder Flüssigkeiten gebracht. Hierauf wird die Überfläche, und zwar ent

^.idüt;. ::^s-:;c»_;..;^"i_tw'-ii'. -'■■'·■·'-- -'.·■■■--.'··. * ·ί·.:';;^;-<^; <->;. ην.· ι-.; ..-■ -■, .>■;■■ weder ehe oder nachdem ein dünner, stromlos abgeschiedener

Mjetallbelag hergestellt ist, mit einer isolierenden Sohutz

BJ3hicht versehen und eine Behandlung naoh Schritt 9 und 10

aiig e se hl ο y et en <

....■ - ίο .^- J

BAD ORIGINAL

Claims

20U138.

- ίο

Pat entansprüche

Iy' Verfahren zur nerstellung von gedruckten Leiterplatten mi Leiterzügen in einer oder mehreren .ebenen und mit Lochungen mit metallisierten wandungen, dadurch gekennzeichnet , dai3 zunächst die Leiter züge in an sich bekannter Weise mindestens auf einer der Oberflächen eines Basismaterials hergestellt werden, daß anschließend die freiliegenden Leiterzüge b^w. diese und die freiliegende Oberfläche des Basismaterial zumindest teilweise mit einer permanenten, aus Isoliermaterial bestehenden Deckschicht üb'erzogen werden, daß danach die Oberfläche mit eintr Metallfolie bzw. einem vorgeformten Metallfilm überzogen wird, deren bzw. dessen freiliegende Oberfläche mit einer den elektrischen Strom nicht leitenden Schutzschicht versehen ist, daß anscnließend die Lochungen hergestellt und die Lochwandungen in an sich bekannter Weise mit einer dünnen, stromlos abgeschiedenen Metallschicht überzogen werden, daß nachfolgend auf den metallüberzogenen Lochwandungen eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht gewünschter Dicke aufgebaut wird, wobei die Metallfolie bzw. der Metallfilm als Stromzuleitung dienen, und daß schließlich die Metallfolie bzw. der Metallfilm sowie die Schutzschicht entfernt werden.

- 11 -

009845/16 3 8 ^;

BAD ORIGINAL

• - li -
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß · die Metallfolie bzw. der Metallfilm einseitig mit einer der Haftung auf der Oberfläche der permanenten Deckschicht dienenden KlebscJiicht versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekeHimseiehmet„ daß die galvanische Metallabscheidung so lange fortgesetzt wird, bis sich an den Rändern ά,&τ ein Hing aus Metall bildet.
4". Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekemaizei.eintet„ d der Ring über den Jiand der Lochung tend sm£ <iie Ober- . fläche der permanenten Deckschicht reicht.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4* dadurch gekennzeichnet, daß eine der Oberflächen, der Metallfolie bzw. des Metallfilms vor dem Aufbringen auf die permanente Deckschicht mit einer Schutzschicht aus Isoliermaterial versehen wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Aufbringen auf die permanente Deckschicht bestimmte Metallbelag einseitig fest verbunden mit einer Folie aus Isolierstoff aufgebracht wird.

- 12 -

009845/1638

BAD ORIGINAL

- 12 -
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurcn gekennzeichnet, daß die permanente .Deckschicht aus einem Material besteht, das die darunter liegenden ■^eiterzüge vor Korrosion schützt.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die permanente Deckschicht aus einem Material besteht, das lötfest und lotabweisend ist.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß ein Basismaterial benutzt wird, das die Eigenschaft besitzt, auf seine* einem stromlos Metall abscheidenden Bade ausgesetzten Flächen einen Metallbeiag aufzubauen.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche Ibis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochwandungen vor dem stromlosen Metallisieren in an sich bekannter Weise für den Aufbau stromlos abgeeohledtner Sohiohten aus ge eigneten Badlösungen eensibilisiert werden«

009845/1638

BAD ORIGINAL