DE2041402C2

DE2041402C2 - Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenausdehnung von Leiterzügen auf gedruckten Schaltungen

Info

Publication number: DE2041402C2
Application number: DE19702041402
Authority: DE
Inventors: Hans-Egon 7000 Stuttgart Gensler
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Bayer Pharma AG
Priority date: 1970-08-14
Filing date: 1970-08-14
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2041402A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausmessung der Oberflächenausdehnung von Leiterzügen auf gedruckten Schaltungen mittels Stromstärkemessung durch Verwendung einer das Spiegelbild der zu vermessenden Leiterplatte darstellenden Gegenelektrode.

Die Herstellung von Leiterplatten kann bekanntlich nach dem Subtraktiv- oder nach dem Additiv-Verfahren erfolgen.

Das Subtraktiv-Verfahren geht von einer kupferkaschierten Basisplatte aus, auf der die Leiterzüge, z. B. mittels eines Abdecklackes aufgedruckt werden, der nach Wegätzen der nicht benötigten Kupferschicht durch geeignete Mittel entfernt wird.

Beim Additiv-Verfahren werden demgegenüber nach einer chemischen Verkupferung der im Ausgangszustand metallfreien Kunststoffplatte nach dem Aufbringen der Lackabdeckung die Leiterzüge in ihrer ganzen Schichtdicke galvanisch aufgebaut.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, eine sichere Durchkontaktierung der Bohrungen zu gewährleisten, welche für eine einwandfreie Verbindung de! Leiterzüge von der Unterseite zur Oberseite der Schaltungen erforderlich sind.

Die Qualität einer derart durchmetallisierten Leiterplatte hängt indessen wesentlich von der Schichtdicke des Metallniederschlags auf den Leiterzügen und insbesondere in den Bohrungen ab, deren Bestimmung jedoch außerordentlich schwierig ist.

Eine Möglichkeit hierfür bietet z. B. die Messung der Stromstärke, mittels derer bei bekannter Flächenausdehr.ung des zu galvanisierenden Werkstückes die Stromdichte berechnet und die Abscheidungsgeschwindigkeit ermittelt werden kann.

Zur Bestimmung der hierfür erforderlichen Obertlächenausdehnung sind bereits Verfahren bekannt. So lassen sich die zu galvanisierenden Oberflächen z. B. geometrisch ausmessen oder auch errechnen, was bei Leiterplatten wegen ihres meist sehr diffusen und verwickelten Leiterbildes aber praktisch nicht durchführbar ist.

Ein anderes Verfahren, das in der Praxis überwiegend angewendet wird, beruht auf der fotometrischen Messung der Schwächung eines Lichtstromes durch das Negativ oder durch das Diapositiv der Leiterplatte. Hierbei läßt sich allerdings nur die geometrisch erfaßbare Oberfläche ermitteln, während die wahre Oberfläche eines geschliffenen Basismaterials infolge der Rauhigkeit naturgemäß größer ist.

Ein weiteres Verfahren besteht darin, die Leiterzüge oder ihre Negativ-Umgebung nach bekannten Methoden aus einer kupferkaschierten Platte herauszuätzen und aus der Gewichtsdifferenz auf die Fläche zu schließen. Einigermaßen befriedigende Werte lassen sich nach diesem Verfahren jedoch nur nach genauer Kenntnis der Schichtdicke der Kupferkaschierung erhalten, die aber ebenfalls nicht die wahre Oberfläche wiedergeben.

Die Druckschrift DE-GM 68 13 246 beschreibt weiterhin ein Gerät zur Bestimmung der Oberflächenausdehnung von gedruckten Schaltungen, bei dem die elektrischen Ströme, die durch eine konstante Spannungsquelle verursacht über je eine Elektrolytstrecke, die einmal zwischen der zu vermessenden Leiterplatte ι? und einer Gegenelektrode und zum anderen über eine Elektrode mit bekannter Oberflächenausdehnung und einer Gegenelektrode, fließen, in Relation zueinander gebracht werden. Dieses Gerät ist für die schnelle Messung der wirksamen Oberfläche beliebig geformter elektrisch leitender Gegenstände bestimmt, eignet sich jedoch nicht für eine exakte Ausmessung der Oberflächenausdehnung feinster Leiterzüge.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden und eine genaue Ausmessung der wahren Oberflächenausdehnung der Leiterüberzüge zu ermöglichen.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem zunächst die Stromstärke zwischen der zu vermessenden Leiterplatte und einer dieser Platte

μ spiegelbildlich gleichen Platte in einem Elektrolyten bei konstanter Spannung bestimmt wird, welche dann zur unter den gleichen Bedingungen ermittelten Stromstärke zwischen Leiterplatten bekannter Oberflächenausdehnung in Relation gesetzt wird und daß zwischen den

3s Platten senkrecht zur Leiterplattenoberfläche stehende Rasterblenden angeordnet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbürgt eine sehr hohe Meßgenauigkeit. Durch die Rasterblenden wird gleichzeitig erreicht, daß die Stromlinien ohne jede

ίο Streuung senkrecht auf die Elekirodenoberfläche geführt werden.

Zweckmäßigerweise lassen sich als Rasterblenden solche aus Hartpapier mit Bienenwabenstruktur verwenden.

Der bei dieser Messung resultierende Wert ist eine Stromstärke, die dann mit Hilfe einer Eichkurve, d. h. einer bekannten Beziehung zwischen Stromstärke und Oberfläche in eine Fläche umgewandelt werden kann. Zu diesem Zweck wird unter den gleichen Bedingungen wie vorher die Stromstärke zwischen Leiterplatten bekannter Oberflächenausdehnung bestimmt, wobei sich aus den ermittelten Werten die gesuchte Oberflächenausdehnung ergibt.

Da in die Messung der Zustand des Elektrolyten und gegebenenfalls der Oberflächenbeschaffenheit der Elektroden mit eingeht, sollte jeder Messung zweckmäßigerweise eine Eichung unmittelbar vorausgehen.

Zur Durchführung einer solchen Eichung werden z. B. auf einem Gestell, auf dem auch die Meßplatten festgeklemmt werden, im selben Abstand wie die Meßplatten mehrere Eichplatten in verschiedenen Größen in spiegelbildlicher Gegenüberstellung in einen Elektrolyten eingebracht. Diese Eichplatten stellen ebenfalls Leiterplatten dar, jedoch mit einem einheitlichen und wohl definierten Leiterbild genau bekannter Oberflächenausdehnung. Ihre maximale Oberfläche soll zweckmäßigerweise der größtmöglich vorkommenden und ihre minimale Oberfläche der kleinstmöglich

vorkommenden Oberfläche der auszumessenden Leiterplaiten entsprechen. Diese Eichplatten-Paare können in beliebiger Zahl in einem zweiten Stromkreis zugeschaltet werden.

Da die Eichung jeweils im Zusammenhang mit der Messung und genau im Bereich des Meßstromes durchgeführt wird, werden alle Schwankungen in den Eigenschaften des Elektrolyten automatisch eliminiert und dadurch die ohnehin schon hohe Genauigkeit nochmals gesteigert

Um die Aufstellung einer Eichkurve zu vermeiden, kann man vorteilhafterweise das Strommeßinstrument auch mit einer beweglichen Skala für die Oberflächenausdehnung versehen, die dadurch geeicht wird, daß der entsprechende Wert der Skala während der Eichmessung auf dem Zeiger des Amperemeters eingestellt wird.

Als vorteilhaft wird eine Lösung verwendet, weiche die in der Regel aus Kupfer bestehenden Leiterzüge weder angreift noch passiviert.

Insbesondere eignen sich Elektrolyte mit hoher Abscheidungspolarisation, wie z. B. ein cyanidischer Kupferelektrolyt folgender Zusammensetzung:

75 g/l Kaliumkupfercyanid
30 g/l Natriumcyanid

3 g/l Natriumbisulfat

6 g/l Natriumcarbonat

Das folgende Beispie! erläutert die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens:

Zunächst erfolgt die Herstellung der als Gegenelektrode verwendeten spiegelbildlich gleichen Patte, indem z. B. die lichtempfindliche Fotoschicht einer kupferkaschierten Kunststoffplatte durch die umgedrehte Fotoschablone (Negativ oder Diapositiv) der zu vermessenden Platte belichtet und dann, wie üblich, entwickelt wird.

ι« Anschließend erfolgt das Einspannen der zu vermessenden Platten auf ein Meßgestell, welches gemeinsam mit den festmontierten Eichplatten-Paaren in den Meßelektrolyten eingesetzt wird. Die Zusammensetzung und die Temperatur des Elektrolyten können dabei in weiten Grenzen schwanken.

Als nächstes wird eine erste Messung des über die Meßplatten fließenden Stromes bei einer während der ganzen Messung genau konstant gehaltenen Badspannung durchgeführt.

Darauf wird auf die Eichplatten bekannter Oberflächenausdehnung umgeschaltet, wobei nun soviel Eichplatten zugeschaltet werden, bis etwa derselbe Strom fließt wie vorher über die Meßplatten.

Die Oberflächenausdehnung der zugeschalteten Eichplatten ist dann identisch mit derjenigen des zu bestimmenden Leiterzuges.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Bestimmung der Oberflachenausdehnung von Leiterzügen auf gedruckten Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Stromstärk ■■: zwischen der zu vermessenden Leiterplatte und einer dieser Platte spiegelbildlich gleichen Platte in einem Elektrolyten bei konstanter Spannung bestimmt wird, welche dann zur unter den gleichen Bedingungen ermittelten Stromstärke zwischen Leiterplatten bekannter Oberflächenausdehnung in Relation gesetzt wird und daß zwischen den Platten senkrecht zur Leiterplattenoberfläche stehende Rasterblenden angeordnet werden.