DE2039891C3 - Verfahren zum gleichzeitigen Galvanisieren einer Vielzahl gesonderter Flächenbereiche auf einer elektrisch nichtleitenden Trägerschicht - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß für das erstgenannte elektrisch leitende Material im Schritt a) ein nicht ausgehärtetes duroplastisches Haftmaterial verwendet wird, welches unmittelbar nach dem Auftragen ausgehärtet wird, und im Schritt b) für das weitere elektrisch leitende Material ein thermoplastisches Haf'.ma :rial verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Schritt a) das nicht ausgehärtete, duroplastische Haftmaterial durch ein Sieb hindurch aufgebracht wird, welches ein positives Bild der zu galvanisierenden Flächenbereiche aufweist, bei dem Schritt b) das thermoplastische Hattmaterial als flüssige Lösung durch ein Negativbild-Sieb hindurch auf die Nichtbildfläche aufgebracht und schließlich das Lösungsmittel aus dem thermoplastischen Haftmaterial ausgetrieben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende thermoplastische Haftmaterial auf die gesamte Nichtbildfläche der Trägerschicht aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitende thermoplastische Haftmaterial in Form eines Streifenmusters auf die Nichtbildfläche der Trägerschicht aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der gesonderten Flächenbereiche aus duroplastischem Haftmaterial das elektrisch leitende thermoplastische Haftmaterial als Gitter- oder Streifenmuster auf die Oberfläche der Trägerschicht aufgebracht wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleich-7f>iticren Galvanisieren einer Vielzahl gesonderter Flächenbereiche auf einer elektrisch nichtleitenden Trägerschicht in folgenden Schritten:

α) Auftragen eines elektrisch leitenden Materials auf jeden dieser gesonderten Flächenbereiche,

b) Verbinden jedes dieser Flächenbereiche mit einer gemeinsamen Anschlußklemme durch Aufbringen eines weiteren elektrisch leitenden Materials,

c) Abdecken der elektrisch leitenden, nicht zu galvanisierenden Flächenbereiche mit einem nicht galvanisierbaren Material,

d) Galvanisieren der nicht abgedeckten elektrisch leitenden Flächen,

e) Entfernen des nicht galvanisierbaren Materials und damit Freilegen der aus dem weiteren Material besiehenden Schicht und

f) Entfernen der aus dem weiteren Material bestehenden Schicht durch Lösen in einem Lösungsmittel, gegen welches das erstgenannte Material beständig ist.

Ein solches Verfahren findet hauptsächlich zur Herstellung der Leiterbahnen bei der Fertigung gedruckter Leiterplatten für elektronische Geräte Anwendung.

Ein Verfahren dieser Art ist bereits aus der USA.-Patentschrift 2 834 723 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein erstes leitendes Material auf die Trägerschicht aufgebracht, und anschließend werden die zu galvanisierenden Flächenbereiche mit einer Maske abgedeckt. Nach dem Aufbringen einer weiteren leitenden Schicht und darüber einer nichtleitenden Schicht wird die Maske zusammen mit den darauf befindlichen Teilen der beiden zuletzt aufgebrachten Schichten wieder abgezogen, damit die zu galvanisierenden Fiächenbereiche der zuerst aufgebrachten leitenden Schicht freigelegt werden und galvanisiert werden können. Nach dem Galvanisieren werden die beiden zuletzt aufgebrachten Schichten mit Hilfe von Lösungsmitteln von den nicht galvanisierten Flächenbereichen wieder entfernt.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren, daß es infolge der Verwendung einer Maske umständlich ist und, da die beiden letztgenannten Schichten auch auf die Maske aufgetragen werden, hinsichtlich des Materialverbrauchs unwirtschaftlich ist. Schließlich müssen die beiden zuletzt aufgebrachten Materialschichten mit unterschiedlichen, ätzenden Lösungsmitteln wieder entfernt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs dargelegten Art zu vereinfachen, wirtschaftlicher 711 gestalten und so zu verbessern, daß keine Ätzmittel oder andere korrodierende Materialien erforderlich sind.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist ein solches Verfahren gemäö der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß für das erstgenannte elektrisch leitende Material im Schritt a) ein nicht ausgehärtetes duroplastisches Haftmaterial verwendet wird, welches unmittelbar nach dem Auftragen ausgehärtet wird, und im Schritt b) für das weitere elektrisch leitende Material ein thermoplastisches Haftmaterial verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf. Die für die leitenden, zu galvanisierenden Flächenbereiche verwendeten Duroplaste weisen ein sehr großes Haftvermögen auf der Trägerschicht auf, welches auch durch Schlageinwirkung oder extreme Temperaturen nicht nachteilig beeinflußt wird. Außerdem wird Leitermaterial eingespart, da keine durch-

eeiiende Metallschicht aufgetragen wird, sondern die Striche Leitfähigkeit des Duroplastes durch den K von feinverteiltem Metall, beispielsweise herstellbar ist. Ferner kann für das duro-S£he Haftmaterial und das thermoplastische SSerial das gleiche Ausgangsmaterial verwendet SeIdTn welchem ein Härter zugesetzt bzw. nicht *uge-Sä ist Das ist möglich, weil das Grundmaterial ohne denZusatzdes Härters nicht aushärten kann und daher iermöplastisch bleibt, während es bei Zusatz des SEErsizu einem Duroplast aushärtet. Dadurch ergibt Sch eine wesentliche Verbilligung und Vereinfachung der Lagerhaltungder verwendeten Materialien. Schließfich weist die Erfindung noch den Vorteil auf, daß das ΑΓορ astische Haftmaterial und das nicht galvani-Material gemeinsam mittels eines einzigen smiuels entfernbar sind, welches weder korro-

ierend nocn ätzend- ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in ver-

andere

■ τ

lieh von der Anwendung zweier elektrisch leitender Haftmaterialien aus, welche ■•-♦-«^««•Hiirhe Eigenschaften aufweisen, d, h., das
einem Lösungsmittel unlöslich, in
gut löslich ist. Das unlösliche F"¹
sprechend seiner Haftfähigkeit ι
ausgewählt werden, wobei für die
zahl von Materialien zur Verfugung liehe Kuftmaterial, welches bei dem

ίο der Frfindung veiwendet wird, ist ein ,

Kunstharz, während das lösliche Haftmaterial thermoplastisches Material ist.

Das duroplaslische Haftmaterial ist leitend und wird nur auf die zu galvanisierenden

15 T

_e,_ektriscb

herstellt

ei

eiendenFlächen-Anschlußklemme

_dur0-

Welches ein positives Bild der zu galvar verenden Hächenbereiche aufweist, beim Schritt b) wird das ,₅ thermoplastische Haftmaterial als flüssige Lösung duS ein Negativbild-Sieb hindurch auf die Nicht-Sache aufgebracht und schließlich das Lösungs-Stdaus dem thermoplastischen Haftmaterial ausge-¹IS einer weiteren Ausführungsform der ErHndung wird das elektrisch le.tende thermoplastische Smaterial auf die gesamte Nichtbildfläche der Trägerschicht aufgebracht. .

^TrBd einer weiteren Ausführungsform der Erhndung wirrt das elektrisch leitende thermoplastische Haftmaterial in Form eines Streifenmusters auf die Nichtbildfläche der Trägerschicht au gebracht, wodurch erheblich Material eingespart wird ,_u . _{des Lo}.

harz durch ^™^⁸^*^ Abkühlen auf sung^miltels und durch anschi eu _Kunstharz

Rauintcmpcratur verfcstjt werdejh u ^

«ird jedoch be. dmE^ ^ngsuwE g _{]n der} ^^ί^Α Ausdruck .thej-

ein,

können

de«^

autv-eisen ^

^iIe aushartbar sind.

^^ J_{ie Epox}idharze besonda sie hervorragende Hafte.genschaften .da ^ehe^«, g ^^ _ßcsland.

k ίί en

pi

_billiger sind

als

,_asten

als Epoxidharze, H aft material ν er-

rensweise wird erheblich Material eingespart

Einige bevorzugte Ausfuhrungsformen der Ernndung w^gerdennachLhend mit Bezug auf die Zeichnun-

gen beispielsweise beschrieben. Ls zeigt ^g F i g. 1 den Auftrag eines elektrisch leitenden duroplastischen Haftmaterials auf zu galvanisierende Flächenb.reiche einer elektrisch n.chtlc.tendcr. Trager-

F i g. 2 punktiert die Fläche der Trägerschicht. welche mit einem elektrisch leitenden thermoplastischen Haftmaterial bedeckt ist,

F i g. 2A eine Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung, bei welchem das thermoplastische llaftniulcrial als diagonales Streifenmuster auf die Trägerschicht aufgebracht ist,

F i g. 3 in Querschraffierung die Fläche der Trägerschicht, welche mit einem nicht galvanisierbaren Material bedeckt ist, und

F i g. 4 eine elektrisch nichtleitende Trägerschicht,

welche vor dem Aufbringen des duroplastischcn Haft

materials mit einem Diagonalstreifenmustcr aus ther

moplastischem Haftmaterial versehen worden ist.

Das Verfahren ni'di der Erfindung geht grundsätz JgJ C_{1111n das} duroplastische Haftmate ti Hcispleis l Drucken oder durch

^^^ feines SiSbes, welches das Haftma.eria „,!r im Bereich der Bildflächen hindurchtreten laut, ₅o nur -n B rc*h _{ütcrU werd}en. Nnch dem

\^u^^C ^^'^tenals wird dasselbe aus.ehar. _{Haftmaterial>} welches zur B,l-

mmmi

cemcinsame Anschlußklemme frei bleiben.

^e S?e Leiterplatte wird danach in. ein ?a J*

- 6₅

•teilt. Die frei gebliebenen zu galvanisierenden llächcn-Dcrciehe werden bis zu tier gewünschten Schichtdicke Jes Mctallauflrages galvanisiert, und die Leiterplatte wird sodann wieder aus dem galvanischen Had herausgenommen. Das nicht galvanisicrbarc Material wird entfernt und damit das lösbare thermoplastische llaftmaterial wieder freigelegt. Sodann wird ein Lösungsmittel angewendet, welches das thermoplastische üaftmaterial von der Trägerschicht ablöst. Das Lösungsmittel kann durch bekannte Verfahren aufbereitet und dann wieder verwendet werden. Falls das lösbare Haftmaterial durch das Zusetzen von Teilchen aus Silber oder einem anderen Metall leitend gemacht worden ist, kann das Metall ebenfalls leicht wiedergewonnen werden, da es zum Abscheiden aus der Lösung neigt.

Zur Erläuterung des erfindungsgcmäßen Verfahrens an Hand der Zeichnungen wird davon ausgegangen, daß die beiden verwendeten Haftmatcrialien ein thermoplastisches und ein duroplastisches Material sind, welche jeweils durch einen Zusatz von feinverteiltem Silber elektrisch leitend gemacht worden sind. Die Trägerschicht 1 ist eine Isolierstoffplattc. Die Trägerschicht besteht vorzugsweise aus einem Material, welches durch das zur Entfernung des thermoplastischen Haftmaterials verwendete Lösungsmittel nicht angegriffen wird und welches den notwendigen Wärmebehandlungen standhält. Ein Sieb weist ein Posilivbild der zu galvanisierenden Flächenbereiche auf. Das elektrisch leitende duroplastische Haf tmatcriel tritt durch die Positivbildflächen des Siebes hindurch und läßt sich als dünne Schicht 2 auf der Trägerschicht 1 nieder (F i g. 1). Die Leiterplatte wird auf die Aushärtetemperatur des duroplastischen Haftmalerials aufgeheizt. Sodann wird ein Sieb verwendet, dessen Bild gleich dem Negativ des Positivbildes ist. Das thermoplastische Haftmaterial 3 wird durch das Negativbildsjcb hindurch auf die gesamte Nichlbildfläche aufgetragen, was durch Punktierung in F i g. 2 dargestellt ist. Die Leiterplatte wird sodann erwärmt und dadurch das Lösungsmittel aus dem thermoplastischen Material ausgetrieben. Ein nicht galvanisierbares Material 5 wird sodann ebenfalls durch ein Negativbildsieb hindurch auf das thermoplastische Haftmaterial 3 aufgetragen, so daß es dieses mit Ausnahme eines frei bleibenden Anschlußstreifens 4 völlig bedeckt (F i g. 3). Die Leiterplatte wird wiederum erwärmt und damit das Lösungsmittel in dem nicht galvanisierbaren Material 5 ausgetrieben. Die einzigen nicht mit nicht galvanisierbarem Material bedeckten Oberflächenbereiche der Schaltungsplatte sind die zu galvanisierenden Flächenbereiche 2 und der Anschluß-Streifen 4. Die Leiterplatte wird in ein galvanisches Bad eingetaucht, und mit dem Anschlußstreifen 4 wird eine elektrische Verbindung hergestellt, so daß sämtliche nicht bedeckten Bildflächen galvanisiert werden. Der Anschlußstreifen 4 wird beim Eintauchen in das galvanische Bad ebenfalls galvanisiert und kann später von der Leiterplatte abgeschnitten vierden. Das aufgalvanisierte Metall ist gewöhnlich Kupfer. Nach dem Erreichen der gewünschten Dicke der Metallschicht wird die Leiterplatte aus dem galvanischen Bad herausgenommen und das nicht galvenisierbare Material 5 entfernt. Das thermoplastische Haftmaterial 3 wird sodann mit Hilfe eines Lösungsmittels, in welchem das duroplastischc Haftmaterial unlöslich ist, entfernt. Wenn das Lösungsmittel außerdem in der Lage ist, das nicht galvanisierbare Material aufzulösen, so können das thermoplastische I!altmaterial und das nicht galvanisierharc Material in einem Arbeitsgang entfernt werden.

Bei einem Anwcndimgsbcispicl des crfindungsgcmäßen Verfahrens war die Trägerschicht eine glasfaserverstärkte Epoxidhar/pUiltc. Das duroplastischc Haftmaterial war folgendermaßen zusammengesetzt·.

Gewichts-

ίο ^lcilc

Epoxidharz 20

Metaphenylendiamin 3

Xylol ..." 8

Butyl-Cellosolvc 16

Feinvcrteiltes Silber war mit dem duroplastischen Haftmaterial im Verhältnis von 5 Gewichtsteilcn Haftmatcrial 2:11 10 Gewichtsteilcn Silber vermischt.

Das verwendete Epoxidharz war ein Epichlor-

ao hydrin-Bisphenol-A-Epoxidharz mit einem niedrigen Molekulargewicht von etwa 380 und ist bei Raumtemperatur gießbar flüssig. Das thermoplastische Haftmaterial wird durch Vermischen von 10 Teilen feinvcrteiltem Silber in 5 Teilen einer 50°/₀igen Lösung von

as Epichlorhydrin-Bisphenol-A-Epoxidharz mit einem Molekulargewicht von etwa 900 und einem Schmelzpunkt zwischen 65 und 75^rC in Butyl-Ccllosolve hergestellt.

Ein weiteres elektrisch leitendes, duroplaslisches Haftmaterial, welches durch ein feinmaschiges Sieb hindurch auftragbar ist, weist folgende Zusammensetzung auf:

Gewichtstcilc

Phenolharz 20

Butyl-Cellosolve 10

Feinverteiltes Silber 58

Die folgenden Zusammensetzungen sind Beispielt für andere elektrisch leitende, thermoplastische Haft materialien, welche für das Auftragen durch ein fein maschiges Sieb hindurch geeignet sind:

B e i s ρ i e 1 1

Teile

Epoxidharz 20

Zu je einem Drittel Xylol, Cellosolve und

Methylisobutylketon 80

Feinverteiltes Silber 55

Bei spi el 2

Feinverteiltes Silber ist mit einem gleichen Ante einer 40°/_oigen Lösung von Copolymer-Acrylharz Toluol, gemischt.

Beispiel 3

5 Teile feinverteiltes Silber sind mit 10 Teilen ein 30%igen Wasserlösung von Polyvinylpyrrolidon j mischt

Wenn das thermoplastische Haftmaterial gem Beispiel 3 als lösliches Haftmaterial verwendet wii sollte dieses nicht Temperaturen oberhalb 120° C ai gesetzt werden, damit eine Vernetzung vermieden wii Wenn diese Vorsichtsmaßnahme beachtet wird, ka das thermoplastische Material nach Beispiel 3 m

dem Entfernen des nicht galvanisierbaren Materials leicht von der Trägerschicht durch Auswaschen mit Wasser entfernt werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise (vgl. F i g. 2) die gesamte Nirribildfläche mit dem elektrisch leitenden thermoplastischen Haftmaterial abgedeckt, da sich auf diese Weise die gleichmäßigste Schichtdicke der galvanisierten Flächenbereiche erzielen läßt. Es ist jedoch klar, daß nicht die gesamte Nichtbildfläche mit dem elektrisch leitenden, thermoplastischen Haftmaterial bedeckt werden muß, weil dieses Material lediglich die Aufgabe hat, eine elektrische Verbindung zwischen den zu galvanisierenden Flächenbereichen und der gemeinsamen Anschlußklemme herzustellen. Aus Gründen der Materialersparnis kann das elektrisch leitende, thermoplastische Haftmaterial auf die Nichtbildfläche in Form paralleler Streifen 3' (vgl. F i g. 2A) oder als Gittermuster aufgebracht werden, welches durch sich überkreuzende Parallelstreifen gebildet wird. Das Gittermuster muß ausreichend dicht sein, damit sämtliche Bildflächen mit der gemeinsamen Anschlußklemme elektrisch verbunden sind. In F i g. 2A sind die parallelen Streifen 3' in einer gemeinsamen Anschlußklemme endend dargestellt, weiche sich längs der Ränder der Schaltungsplatte erstreckt. Es ist klar, daß die Streifen auch bis zum Rand der Schaltungsplatte verlaufen und während des Galvanisierbetriebes durch eine große, elektrisch leitende Klammer miteinander verbunden sein können, welche mit sämtlichen parallelen Streifen Kontakt hat.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann derart abgewandelt werden, daß zunächst das elektrisch leitende thermoplastische Haftmaterial 3' als diagonales Streifenmuster auf die nichtleitende Trägerschicht aufgebracht wird (vgl. F i g. 4). Das thermoplastische Haftmaterial wird in flüssiger Form durch ein Sieb hindurch aufgebracht oder durch einen mit Streifen versehenen Zylinder auf die Trägerschicht aufgedruckt.

Danach wird Wärme zugeführt, welche die Lösungsmittel austreibt und das thermoplastische Haftmaterial nach und nach verfestigt. Das duroplastische Haftmaterial wird sodann aufgedruckt oder durch ein Seidensieb hindurch auf die zu galvanisierenden

ao Flächen aufgetragen, wie in F i g. 1 dargestellt. Das duroplastische Haftmaterial liegt dann auf den diagonalen Streifen auf. Die Schaltungsplatte wird erwärmt, damit das duroplastische Haftmaterial aushärtet. Die übrigen Verfahirensschritte laufen in rlei

as oben beschriebenen Weise ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

«9631/3

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Verfahren zum gleichzeitigen Galvanisieren einer Vielzahl gesonderter Flächenbereiche auf einer elektrisch nichtleitenden Trägerschicht in folgenden Schritten:

a) Auftragen eines elektrisch leitenden Materials auf jeden dieser gesonderten Flächenbereiche, to

b) Verbinden jedes dieser Flächenbereiche mit einer gemeinsamen Anschlußklemme durch Aufbringen eines weiteren elektrisch leitenden Materials,

c) Abdecken der elektrisch leitenden, nicht zu galvanisierenden Flächenbereiche mit einem nicht galvanisierbaren Material,

d) Galvanisieren der nicht abgedeckten elektrisch leitenden Flächen,

e) Entfernen des nicht galvanisierbaren Materials und damit Freilegen der aus dem weiteren Material bestehenden Schicht und

f) Entfernen der aus dem weiteren Material bestehenden Schicht durch Lösen in einem Lösungsmittel, gegen welches das erstgenannte Material beständig ist,