DE2264956A1

DE2264956A1 - Vormaterial fuer gedruckte schaltungen

Info

Publication number: DE2264956A1
Application number: DE19722264956
Authority: DE
Inventors: Jiri Kamil Konicek
Original assignee: Perstorp AB
Current assignee: Perstorp AB
Priority date: 1971-08-30
Filing date: 1972-08-26
Publication date: 1975-10-16
Also published as: DE2264956C2

Description

VON KREISLER SCHONWALD MEYER EiSHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING

PATENTANWÄLTE Dr.-!ng. von Kreisler f 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. V/. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Seifing, Köln

Perstorp AB, P.O, Box 284 OO Perstorp (Schweden)

5 KÖLN l 21. Mai 1975 Ke/ar

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

"Vortnaterial für gedruckte SchaItimgen"

Gedruckte Schaltungen werden in großem Umfange in der Elektrotechnik verwendet. Sie werden gewöhnlich unter Verwendung eines kupferplatti-erten Kunststofflaminats als Ausgangsmaterial hergestellt. Eine Kopie des gewünschten Schaltbildes wird auf die Kupferschicht gedruckt oder auf photochemischem Wege aufgebracht. Das aufgebrachte Bild, das sogenannte Ätzresist, dient als Schutz während der anschließenden Entfernung des überflüssigen Kupfers durch Ätzen. Anschließend v/erden die elektronischem Komponenten am Laminat mit der so hergestellten Schaltung angebracht. Die Kupferleiter der Schal·* tung stellen die elektrischen Verbindungen dar, und das Laminat bildet die erforderliche mechanische Stütze oder Unterlage. Hierdurch können Raum und Gewicht beim Aufbau der elektronischen Einheit, deren Fertigung zuverlässig und rationell erfolgen kann, eingespart werden.

Die gebräuchlichsten Isolierplatten bestehen aus papierverstärkten Phenolharzlaminaten für verhältnismäßig einfache Schaltungen und aus mit Glasgewebe verstärkten Epoxyharzlaminaten, die verwendet werden, wenn die technischen Anforderungen hoch sind. Faserverstärkte Kunststofflaminate anderer Art werden ebenfalls verwendet. Auch Trägermaterialien aus Kunststoffolien und kunststoffbeschichteten Metallplatten werden in einem gewissen Umfange eingesetzt. Zum Aufbringen des Kupferüberzuges oder der Telefon: (0221) 234541-4 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatenf Köln

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Kupferschicht ist es üblich, Kupferfolien oder -bleche zu
verwenden, die auf ein den Träger bildendes, mit teilweise gehärtetem Kunststoff vorimprägniertes Fasermaterial gelegt werden, worauf das Verbundmaterial unter hohem Druck
und bei erhöhter Temperatur gepreßt wird. Anschließend erfolgt die endgültige Härtung des Kunststoffs, wodurch das
Fasermaterial in eine Platte umgewandelt wird, die fest
mit der Kupferfolie verbunden ist. Die Kupferfolie hat ; gewöhnlich eine Dicke von 25/um, jedoch können auch dickere und dünnere Folien verwendet werden. Nach einem anderen bekannten Verfahren wird die Kupferfolie unter Einwirkung
von Wärme und Druck mit einer Kunststoffolie vereinigt.

Aufgrund der schnellen Entwicklung auf dem Gebiet der i Elektronik wird der Bedarf an gedruckten Schaltungen
mit guter Maßgenauigkeit, insbesondere bei Schaltungen
mit geringen Linienbreiten und geringen Abständen zwischen den Leitern immer größer. Bereits heute sind gedruckte ι Schaltungen mit Linienbreiten von 0,2 mm in vielen Fällen !

erforderlich. Der Bedarf an noch kleinere Dimensionen dürf

te in Zukunft steigen und damit der Bedarf an Laminaten ! mit dünneren Kupferschichten. Seit kurzer Zeit werden in j steigendem Umfange Laminate mit 17 /um dicken Kupferfolien

/ ι

eingesetzt. Durch Verwendung dünnerer Kupferfolien v/erden

Vorteile erzielt,beispielsweise eine geringere sogenannte
"Unterätzung". Hierunter ist die Entfernung von Kupfer j unter dem Ä'tzresist durch die Ätzlösung zu verstehen, die I während der Auflösung der ungeschützten Teile der Kupferschicht gleichzeitig das Kupfer angreift, das durch das

Ätzresist bedeckt ist. Die Unterätzung ist ein schwieriges Problem, das eine unannehmbar schlechte Massgenauigkeit j insbesondere in Schaltungen mit feinen Leitern zur Folge
hat.

Durch eine geeignete Arbeitsweise ist es möglich, einen

hohen Grad von Genauigkeit bei der Herstellung des Ä'tz-

resists selbst zu erzielen. Durch die Unterätzung ergeben i

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sich jedoch Schwierigkeiten in der Aufrechterhaltung guter Maßgenauigkeit, beispielsweise bei den Linienbreiten, die das Verfahren der Abdeckung mit Hilfe eines Ä'tzresists an sich ermöglicht.

Dünne Kupferschichten sind nicht nur bei geringen Breiten ' der Linien vorteilhaft. Auch bei größeren Abständen zwi- ; sehen den Leitern und größeren Linienbreiten ermöglichen j dünnere Kupferschichten eine erhöhte Maßgenauigkeit, die i ein Vorteil beispielsweise in Fällen ist, in denen elek- .! trische Einflüsse zwischen den Leitern beim Aufbau der I elektronischen Schaltung' berücksichtigt werden müssen. Die Anforderungen in dieser Hinsicht dürften in Zukunft u.a. in Elektroniksystemen, die bei hohen Frequenzen arbeiten sollen, schärfer werden.

Dünnere Kupferschichten bieten noch weitere Vorteile. Beispielsweise wird die A'tzdauer erhelblich verkürzt. Ebenso wird die verbrauchte Menge an ätzlösung verringert. Die zur Bildung der Kupferschicht erforderliche Kupfermenge wird ebenfalls geringer. Aus den letztgenannten Gründen können dünne Kupferschichten auch dann vorteilhaft sein, wenn die Anforderungen bezüglich der Maßgenauigkeit nicht sehr hoch sind.

Wenn eine größere Dicke der Kupferleitungen erwünscht ist kann die Dicke durch chemische oder galvanische Abscheidung von Kupfer nach bekannten Verfahren gesteigert werden. Bei dieser Arbeitsweise wird das Kupfer nur auf den Teiler} der Kupferschicht abgeschieden, die die Leiter der endgül-j tigen gedruckten Schaltung darstellen und gewöhnlich den geringeren Teil der Gesaratoberfläche der gedruckten Schaltung ausmachen. Durch geeignete Arbeitsmethoden kann die Verstärkung der Dicke der Kupferschichten mit guter Maßgenauigkeit erfolgen, und bei Isolierplatten, die doppelseitig mit einem Leitungsbild aus Kupfer versehen sind, ! kann die Verstärkung der Dicke des Kupfers zweckmäßig in !

eAner^sogenanntenJPlattierung _durch__Löcher j

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erfolgen, die man häufig zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen den gedruckten Schaltungen beiderseits der Isolierplatte und zur Bildung von Löchern für die Anbringung elektrischer Bauteile vornimmt. Es ist somit kein zusätzlicher Arbeitsschritt für die Plattierung durch die Löcher erforderlich. Außerdem bestehen der Hauptteil der : 'Leitungen der Schaltung und die Kupferschicht in den Lö- j ehern aus homogenem und gleichzeitig abgeschiedenem Metall, was vom Standpunkt der Zuverlässigkeit zweckmäßig und ^ teilhaft ist.

Die vorstehenden Ausführungen veranschaulichen deutlich die Vorteile der Verwendung von Isolierplatten, die dünne-J-re Metallschichten tragen, als sie zur Zeit bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen üblich sind.

Üblicherweise wird zur Herstellung von metallbeschichteten Isolierplatten für gedruckte Schaltungen eine ununterf brochene oder geschlossene bildfreie Metallfolie, die durch Pressen bei erhöhter Temperatur oder in anderer Weise mit der Isolierplatte verbunden wird, als Ausgangsmaterial verwendet. Die am häufigsten verwendete Metallfolie besteht aus Kupfer und wird elektrolytisch hergestellt. Eine solche Kupferfolie hat einen hohen Reinheits-f " grad. Erhebliche Probleme ergeben sich jedoch, wenn auf diese Weise eine Isolierplatte mit einer Kupferfolie von weniger als 17/um Dicke hergestellt werden soll, da sich große Schwierigkeiten bei der praktischen Handhabung dieser dünnen Kupferfolien ergeben. Ein weiterer großer Nachteil bei sehr dünnen, elektrolytisch hergestellten Kupferfolien ergibt sich dadurch, daß die Kupferfolie häufig Kavitaten und durchgehende Löcher, sogenannte Mikroporen aufweist, die aus leicht verständlichen Gründen bei geringerer Dicke der Folie schwieriger zu vermeiden sind. Während des Pressens des Laminats kann noch ungehärtetes Harzmaterial durch die Poren dringen und sich an der freien Oberfläche

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beispielsweise während des späteren Ätzens der Kupferfolie führen kann. \

Weiterhin ist es bekannt, eine dünne Kupferschicht durch direktes Plattieren auf der Isolierplatte abzuscheiden, allerdings nicht allein durch Elektroplattieren, da der •Träger aus einem Isoliermaterial besteht. Man kann teilweise chemisch plattieren, was jedoch verhältnismäßig kostspielig und kompliziert ist. Beispielsweise muß die Oberfläche des Laminats häufig vorbehandelt werden, um gute Haftfestigkeit des abgeschiedenen Kupfers zu gewährleisten, und diese Vorbehandlung kannzu tiefen Kavitäten , und Hohlräumen im Schichtträger führen, die beim Plattie-

rungsprozeß mit Kupfer gefüllt werden. Dies bedingt verhältnismäßig lange Zeiten, um sicherzustellen, daß das gesamte Kupfer von den geätzten Teilen des Laminats entfernt wird. Die längere Ätzdauer erhöht di'.- Fertigungskosten und führt ferner zu einer verstärkten Unterätzung auch bei Laminaten mit dünnen Kupfers chi chi. en. j

Schliesslich ist es auch bekannt, die gesamte Oberfläche einer Metallplatte zunächst elektrolytisch rr.it einer höchstens 10 um starken Metallschicht aus beispielsweise Kupfer zu plattieren. Auf diese ununterbrochene und nicht gemusterte Metallschicht, die einen zeitweisen Träger darstellt, wird dann das Leitungsmuster plat eiert und das Ganze ansehliessend auf den endgültigen isolierenden Träger übertragen. Ansehliessend wird die ununterbrochene und nicht gemusterte Metallschicht wieder völlig vom endgültigen Träger entfernt, um das eigentliche Leitungsrnuster freizulegen.

Zur Vervollständigung der Darstellung des Standes der Technik bei der Herstellung von Materialien für gedruckte Schaltungen ist noch ein Verfahren au nennen, das beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 692 I90 beschrieben wird. Gemäss dieser Patentschrift wird, ein endgültiges Lei-

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tungshild aus Kupfer auf einen provisorischen Träger aufgebracht oder darauf gebildet, worauf dieser Träger, dessen Leitungsbild einer endgültigen Isolierplatte zugewandt ist, deren Harzmaterial noch ungehärtet 1st, gegen diese endgültige Isolierplatte gepresst wird. Beim Pressen dringt das Leitungsbild gewöhnlich in die endgültige Isolierplatte ein. Nach dem endgültigen Härten wird der provisorische Träger beispielsweise durch Ätzen entfernt. Diese Arbeitsweise, die in Verbindung mit Kupferschichten von üblicher Dicke beschrieben wird, dient häufig dem Zweck, eine fertige gedrückte Schaltung herzustellen, bei der die Oberfläche des Leitungsbildes in der gleichen Ebene wie die umgebende Fläche der Isolierplatte liegt. Dies ermöglicht die Verwendung sogenannter Gleitkontakte In der Schaltungsanordnung, für die die Schaltung verwendet werden soll. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieses bekannte Verfahren gewisse Nachteile hat, die zu Schwierigkeiten und Störungen wenigstens bei gewissen Anwendungen führen können. Einige dieser Nachteile werden in der britischen Patentschrift 1 116 299 erörtert, und im Zu- I sammenhang mit eier Erfindung ist ferner darauf hinzu- f weisen, dass sich praktische und wirtschaftliche Schwierigkeiten ergeben, wenn das Verfahren zur Herstellung von | gedruckten Schaltungen mit einem sehr hohen Präzisionsgrad, der unter anderem bei der Herstellung von Schaltungen mit sehr schmalen Leitern und sehr geringen •Abständen zwischen den Leitern erforderlich ist, ange- j wendet werden soll. Nach dem Ätzen muß der provisorische j Träger mit der Schaltung gehandhabt und transportiert und | auf die endgültige Isolierplatte gepreßt werden, und diese j Maßnahmen verschlechtern gemeinsam die Genauigkeit des Verfahrens. Es ist ferner zu bemerken, daß Laminate mit Schal-■

i tungsbildena auf Jeder Seite der endgültigen Isolierplatte und mit Plattierung durch die Löcher hindurch auf diese Weise praktisch sticht hergestellt werden können. Schließlich Ist darauf hinzuweisen, daß eine Vergrößerung der

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Dicke der Kupferleiter auf der Isolierplatte mit großen Schwierigkeiten verbunden ist, wenn ein hoher Genauigkeitsgrad gewünscht wird.. i

Diese Nachteile werden durch das Material gemäß der Erfindung weitgehend ausgeschaltet, wenn es für die Herstellung eines Basismaterials für gedruckte Schaltungen eingesetzt wird.

Erfindungsgemäß besteht dieses Vormaterial aus einer zur einmaligen Verwendung vorgesehenen Folie aus Aluminium, Zink oder Legierungen dieser Metalle oder aus Stahl mit j einer durch Elektroplattieren auf die Folie aufgebrachten dünnen, geschlossenen, nichtgemusterten Schicht eines | Metalls in einer Dicke von 1 bis 15,um und gegebenenfalls! einer mit dieser Metallschicht verbundenen Isolierplatte in Form eines flächigen Materials oder einer Folie aus Kunststoff. Die zur einmaligen Verwendung vorgesehene Folie wird im folgenden der Einfachheit halber "provisorischer Träger" genannt.

Die Dicke der nichtgemusterten dünnen Metallschicht sollt4 zweckmäßig zwischen 2 und 10 ,um liegen und kann vorzugsweise etwa 5 ,um betragen.

Die dünne Metallschicht, die später die Schaltung bilden soll, kann aus Kupfer oder Nickel oder Legierungen dieser Metalle bestehen. Sie kann eine einzelne Schicht sein oder aus einer Kombination von zwei oder mehr Schichten verschiedener Metalle oder ihrer Legierungen bestehen. Außer den vorstehend genannten Metallen können auch anderö Metalle und andere Kombinationen von Metallen verwendet werden.

Die Isolierplatte besteht zwekcmäßig aus einem steifen flächigen Kunststoff, der faserverstärkt sein kann,- beispielsweise einer Platte aus glasfaserverstärktem Epoxyharz, oder aus einer ebenfalls faserverstärkten Kunststoffolie.

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Gemäß einer weiteren Ausführurigsform der Erfindung, die insbesondere in Frage kommt, wenn eine Aluminiumfolie oder eine Folie aus einer Aluminiumlegierung als provisorischer Träger verwendet wird, kann eine verhältnismäßig dünne Schicht aus Zink, Zinn oder Legierungen dieser Metalle auf die der Metallschicht zugewandte Seite des provisorischen

Trägers aufgebracht sein. j

Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben.

Fig. 1 bis Fig. 3 veranschaulichen den Einfluß der Dicke der Kupferschicht auf die sogenannte Unterätzung. Sie . zeigen im Querschnitt eine aus Kupfer bestehende Metallschicht 2¹, 2¹¹ bzw. 2¹¹¹ einer gedruckten Schaltung, wobei die Schicht mit einer Isolierplatte 1 verbunden und von einem Ätzresist 3 bedeckt ist. In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 4 den durch Unterätzung entstandenen Hohlraum in der Metallschicht unter dem Ätzresist. U ist die Abmessung der Unterätzung. In Fig. 2 und Fig. J> ist die Unterätzung mit U bzw. U bezeichnet. Die Metallschicht 2¹ in Fig. 1 ist verhältnismäßig dick, nämlich 35/um, und erfordert eine lange Ätzdauer. Die Unterätzung ist in diesem Fall erheblich. Die Dicke der Metallschicht 2 in Fig. 2 ist geringer und beträgt etwa 17>um, und i

II ' I

die Unterätzung U ist erheblich geringer als die Unter-j

ätzung U¹ in Fig. 1. Die Metallschicht 2¹¹¹ ist sehr dünnj Sie hat beispielsweise eine Dicke von etwa 5/um und er- ! fordert nur eine kurze Ätzdauer. Die Unterätzung U ist j hier selbst bei sehr geringen Breiten der durch die Metall schicht gebildeten Leiter vernachlässigbar.

Das Vormaterial gemäß der Erfindung ist in den Fig. 4 bis Fig. 6 dargestellt. Auf einem provisorischen Träger 5 (Fig. 4) aus Aluminium ist eine dünne Kupferschicht 6 (Fig. 5) einer Dicke von weniger als 17/um galvanisch abgeschieden worden. Das in Fig. 5 dargestellte Material

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wird anschließend auf eine endgültige Isolierplatte J \ beispielsweise aus glasfaserverstärktem Epoxyharz lami- ^! niert oder gepreßt, während die Kupferschioht der Iso-. lierplatte zugewandt ist (Fig. 6). Fig. 11 zeigt ein j modifiziertes Material für gedruckte Schaltungen, bei dem auf dem provisorischen Träger 5 zunächst eine dünne Zinkschicht 9 aufgebracht und auf dieser dann eine Kupferschicht 6 galvanisch abgeschieden worden ist. j

Das'Material gemäß der Erfindung kann in der in den Fig.7— Fig. 10 dargestellten Weise eingesetzt werden, indem die _: zur einmaligen Verwendung vorgesehene und den provisorischen Träger darstellende Aluminiumfolie 5 beispielsweise durch Abstreifen oder Ätzen entfernt wird. Auf das in dieser Weise erhaltene Produkt (Fig. 7) wird ein Ätzresist 8 aufgebracht (Fig. 8), das einem gewünschten Schaltbild entspricht, worauf die unbedeckten Teile der dünnen Kupferschicht durch Ätzen entfernt werden (Fig. 9)* Nach der Auflösung des Ätzresists 8 wird die endgültige gedruckte Schaltung erhalten (Fig. 10).

Das in Fig. 7 dargestellte Material kann, wie in Fig. 8 und in Fig. 9 gezeigt, als solches verwendet werden. Dies hat den Vorteil, daß die Unterätzung beim Ätzprozeß vernachlässigbar wird. Dieser Vorteil kann jedoch auch erhalten bleiben, wenn Schaltungen mit verstärkter Dicke der Leitungen hergestellt werden sollen. Fig. 12 bis Fig. l4 zeigen, wie dies erreicht werden kann.

Auf eine Isolierplatte 11 ist eine Kupferschicht 12 in einer Dicke von beispielsweise 5/um aufgebracht worden. Zur Verstärkung der Dicke der Leitungen wird zunächst eine Maske 1J5* die dem Negativ des gewünschten Leitungsbildes entspricht, auf die Kupferschicht 12 aufgebracht, wie in Fig. 12 dargestellt. Anschließend wird weiteres Kupfer 16 galvanisch auf der Schicht 12 abgeschieden, bis! die gewünschte Dicke des Leiters von beispielsweise 35/umj

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- ίο -

erreicht ist, worauf ein zweites anderes Metall, das als i Ätzresist 17 dient, auf die abgeschiedene Kupferschicht aufgebracht wird. Alle diese Maßnahmen sind in Fig. 13 ; veranschaulicht. Abschließend wird die Maske 13 aufgelöst, und die von. der Maske abgedeckte dünne Kupferschicht wird durch Ätzen, das nur kurze Zeit erfordert, entfernt. Das Resultat zeigt Fig. l4, aus der ersichtlich ist, daß | ein Leiter von erheblicher Dicke von beispielsweise 35/uni und mit sehr genauen Dimensionen, die auf das Fehlen einer nennenswerten Unterätzuhg zurückzuführen sind, erhalten ; worden ist.

Flg. 15 zeigt schematisch als Beispiel die Herstellung eines für gedruckte Schaltungen geeigneten Vorrnaterials, das aus einer Aluminiumfolie mit einer darauf abgeschiedenen sehr dünnen Kupferschicht besteht. Die Aluminiumfolie 32 wird von einer Vorratsrolle 31 abgezogen und zunächst durch ein Reinigungsbad 33 und anschließend durch ein Spülbad 3^ gezogen, das NagCO^, Na^PO₂, oder NaOH enthält. Anschließend wird die Folie mit einer Zinkat- oder Stannatlösung 35 behandelt, wobei eine dünne Zinkschicht bzw. Zinnschicht auf die Aluminiumfolie aufgebracht wird. Nach erneutem Spülen in einer geeigneten Flüssigkeit 36 wird die B'olie nach unten in eine Lösung 37 eingeführt, die sich in einer Vorrichtung zum Elektroplattieren der Oberfläche der mit Zink bzw.Zinn beschich-; teten Folie befindet, wodurch eine dünne Kupferschicht auf der Folie abgeschieden wird. Die Lösung 37 kann beispielsweise eine Kupfersulfatlösung, Kupferpyrophosphatlösung oder Kupfercyanidlosung sein. Während des Galvanisierprozesses ist die Folie auf der Rolle 40 als Kathode und die Platte 4l als Anode geschaltet. Nach der j Plattierung wird das Produkt in einem Bad 43 gespült und | mit Hilfe eines Trockners 38 getrocknet, worauf die hier-j

1 bei erhaltene kupferplattierte Aluminiumfolie auf die

Rolle 39 gewickelt wird.

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- ii - I

Der beim Vormaterial gemäß der Erfindung verwendete pro- J visorische Träger braucht lediglich die Dicke zu haben, | die erfoderlich ist, um die dünne Kupferschicht zu bilden •und so zu tragen, daß das aus dem provisorischen Träger ; und der Kupferschicht bestehende Verbundmaterial während ■ der weiteren Verarbeitung bequem gehandhabt werden kann. : Vorzugsweise sollte der provisorische Träger wegwerfbar sein, so daß er nach dem Gebrauch vernichtet werden kann..· Seine Dicke hängt von der Steifigkeit der verwendeten · Werkstoffe ab, sollte jedoch nicht mehr als 200/um, vor- ; zugsweise nicht mehr als 100yum, beispielsweise etwa ^Oyum betragen. Er hat den Vorteil, daß er als Schutz gegen Oxydation, Verkratzung und andere Beschädigung der dünnen Metallschicht während des Transports, der Lagerung und der mechanischen Behandlung des Laminats dienen kann.

Ein weiterer Vorteil hängt, mit der oben genannten Anwesenheit durchgehender Löcher, sogenannter Mikroporen, in der Kupferschicht zusammen. Diese Mikroporen sind bei der galvanischen Abscheidung schwierig zu vermeiden. Sie führen, wie bereits erwähnt, zu Schwierigkeiten, da ein " Teil des Harzes während des unter hohem Druck erfolgenden Pressens zur Herstellung beispielsweise von mit Glasgewe-j be verstärkten Epoxyharzlaminaten durch die Mikroporen zur Oberfläche des Kupfers fließt. Die Flecken aus Epoxyharz auf der Oberfläche des Kupfers sind äußerst nachteilig bei der Herstellung der gedruckten. Schaltung j während des Ätzens, Plattierens und Lötens. Je dünner die-Kupferschicht ist, umso schwieriger ist es, dieses Problein zu vermeiden. Durch die Erfindung wird dieses Problem gelöst, da der provisorische Träger eine wirksame Sperrschicht während des Preßvorganges bildet und vollständig j

verhindert, daß Harz zur Oberfläche der Kupferschicht fließt.

Bevor der provisorische Träger mit der Kupferschicht auf die Isolierplatte gepreßt wird, ist es zweckmäßig, das Kupfer einer Oberflächenbehandlung zu unterwerfen, um die Haftfestigkeit zwischen dem Kupfer und dem Harz de

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Isolierplatte zu verbessern. Diese Oberflächenbehandlung ' dient dazu, die Oberfläche des Kupfers uneben zu machen, i Die Dicke der abgeschiedenen Kupferschicht ist daher als ; durchschnittliche Dicke gerechnet. Eine durchschnittliche Dicke von .10 /um entspricht einem Flächengewicht von etwa; 87 g/m². i

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele zur Her-' stellung des Vormaterials für gedruckte Schaltungen wei- _: ter veranschaulicht.

Beispiel 1

Eine Aluminiumfolie von 50 /um Dicke wurde in einer aus Wasser, Natriumcarbonat und Natriumphosphat bestehenden Reinigungslösung gewaschen. Die Folie wurde dann mit Wasser gespült und anschließend 2 Minuten bei 45 ⁰C und einer Stromdichte von 15 mA/cm in einer wäßrigen Lösung galvanisiert, die die folgenden Bestandteile enthielt:

Cu(CN)₂ 25 g/l

NaCN	20	g/l
Na₂CO₃	30 "	g/l
NaOH	3	g/l
Rochellesalz	70	6/1

Nach dem Waschen wurde die Folie 2 Minuten bei einer

P η

Stromdichte von 50 mA/cm und einer Temperatur von 42 C in einem Wasserbad plattiert, das die folgenden Bestandteile enthielt:

CuSO₄ 170 g/l H₂SO₄ 50 g/l

Anschließend wurde die Elektroplattierung im gleichen Bad

2 '

bei einer Stromdichte von 200 mA/cm für eine Zeit von 2 j Minuten fortgesetzt, um eine Oberfläche von hoher Kristal-r linität und guter Haftfestigkeit am Epoxyharz zu erzielenj Hierbei wurde eine Kupferschicht von 5 /um Dicke geb

Nach dem Elektroplattieren wurde die Aluminiumfolie

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gespült und getrocknet und dann auf einige Stücke eines mit einem Epoxyharz imprägnierten Glasgewebes gelegt, wobei die kupferbeschichtete Seite dem Gewebe zugewandt war. Das Laminat wurde gepreßt. Die Aluminiumfolie konnte nach dem Pressen abgezogen werden. Die mit dem endgültigen Laminat verbundene Kupferschicht hatte am Schichtträger eine Haftfestigkeit (Abreißkraft) von 1,52 kg/cm, gemessen nach der Methode ASTM D/1867 nach Verstärkung da* Dicke der Kupferschicht durch Plattieren auf 35/um.

Beispiel 2

Auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise wurde ein Laminat hergestellt, wobei jedoch die Aluminiumfolie durch Ätzen mit Salzsäure und nicht mechanisch durch Abreißen entfernt wurde. Die Abreißkraft des endgültigen Laminats betrug l,6l kg/cm.

Beispiel 3

Eine 80 /um dicke Zinkfolie wurde 2 Minuten bei 20 ⁰C und

einer Stromdichte von 100 mA/cm in einem Bad galvanisier das die folgenden Bestandteile enthielt:

CuSO^. 5H₂O 220 g/l H₂SO^ 100 g/l

Nach dem Spülen wurde die Folie 20 Sekunden bei Raumtempe-

ratur im gleichen Plattierbad bei einer Stromdichte von 500 mA/cm galvanisiert. Anschließend wurde die Galvanisierung im gleichen Bad 30 Sekunden bei einer Stromdichte;

2 ^s

von 50 mA/cm fortgesetzt. Hierbei wurde eine Kupferschicht von 6/um gebildet. Nach dem Pressen auf die in Beispiel l! beschriebene Weise wurde die Zinkfolie durch Ätzen mit Salzsäure entfernt. Auf dem endgültigen Laminat hatte diej Kupferschicht eine als Abreißkraft ausgedrückte Haftfesti," keit von2,l4 kg/cm.

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Beispiel 4

Eine Stahlfolie von 100 ,um Dicke vairde 2 Minuten bei 35 C

/um Dicke wurde 2 Minuten bei 35 °

/ 2

und einer Stromdichte von 24 mA/cm in einem Bad galvanisiert, das die folgenden Bestandteile enthielt:

CuP₂07 50 g/l

K₂P₂O₇ 250 g/i

Nach dem Waschen wurde die B'olie 3 Minuten bei 35 °C und

einer Stromdichte von 100 mA/cm in einem Bad galvanisiert, das die folgenden Bestandteile enthielt:
CuSOj₁.5H₂O 225 g/l

H₂SO₄ 100 g/l

Die Folie wurde anschließend im gleichen"Bad 20 Sekunden
bei 35 ⁰C und einer Stromdichte von 500 mA/cm galvanisiert. Anschließend wurde sie erneut im gleichen Bad 20
Sekunden bei 35 °C und einer Stromdichte von 100 mA/crn
galvanisiert.

Es wurde eine Kupferschicht von 10/um Dicke erhalten. Nach

/ ι

dem Pressen auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise j konnte die Stahlfolie abgestreift werden. Die Kupferschicht des endgültigen Laminats hatte eine als Abreißkraft ausgedrückte Haftfestigkeit von 1,88 kg/cm.

Beispiel 5

Auf eine Aluminiumfolie wurde eine 5/um dicke Schicht auf ! die in Beispiel 1 beschriebene V/eise auf galvanisiert. An-; schließend wurde die Folie unter Einwirkung von Wärme und I

Druck auf eine 75 /^UIn dicke Polyäthylenenterephthalatf olie |

/·■ i

gepreßt, wobei die kupferbeschichtete Seite der Folie zu- \ gewandt war. Als Bindemittel wurde ein hitzehärtbares j Polyurethanharz verwendet. Nach dem Verkleben der Metall-; folie mit der Kunststoffolie konnte die Aluminiumfolie j abgestreift werden. Es wurde ein flexibles Laminat, das j aus der Kunststoffolie und der 5 /um dicken Kupferschicht ! bestand, erhalten.

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Beispiel 6

Auf eine Aluminiumfolie wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise ein 10/um dicke Kupferschicht aufgalvanisiert. Anschließend wurde die Folie mit der kupferbeschichteten Seite auf ein Faservlies aus Polyesterfasern gelegt, das mit teilweise gehärtetem Epoxyharz imprägniert war. Nach dem Verpressen bei erhöhter Temperatur konnte die Aluminiumfolie abgestreift v/erden. Das erhaltene 'kupferplattierte Laminat hatte gute Flexibilität.

Beispiel 7

Auf einer Aluminiumfolie wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise eine ~$ /um dicke Kupferschicht galvanisch abgeschieden. Anschließend wurde die kupferplattier_r te Oberfläche der Folie mit einer 75 /um dicken Schicht eines teilweise gehärteten hitzebeständigen Epoxyharzes bedeckt. Eine 1 mm dicke Kupferplatte wurde ebenfalls mitj einer 75/um dicken Schicht des gleichen teilweise gehärteten Epoxyharzes bedeckt. Durch elektrolytische Behandlung hatte die Kupferplatte eine Oberfläche erhalten, die am Epoxyharz gut haftete. Die Folie und die Kupferplatte wurden unter Einwirkung von Hitze und Druck zusammengepreßt, wobei die mit dem Epoxyharz beschichteten Seiten einander zugewandt waren. Anschließend konnte die Aluminiumfolie durch Ä'tzen mit Salzsäure entfernt werden. Das endgültige Laminat bestand aus einer Kupferplatte und einer 3/um dicken Kupferschicht und einer zwischen.diesen beiden Schichten vorhandenen Elektroisolierschicht aus Epoxyharz.

Vom wirtschaftlichen Standpunkt sind Aluminiumfolien die vorteilhaftesten provisorischen Träger für das Vormaterial gemäß der Erfindung, da sie billig und leicht zu ätzen sind und vom Standpunkt des Umweltschutzes weniger gefährliche Abfallprodukte ergeben. Dei Verwendung solcher Folien ist jedoch nicht problemlos; denn es ist schwierig]

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gute Haftfestigkeit bei der Abscheidung einer Metall- ; schicht auf Aluminiumfolie durch Galvanisieren zu erzielen. Dies ist unter anderem der Fall, wenn eine Kupferschicht auf die Folie aufgebracht werden soll, wobei es gewöhnlich notwendig ist, ein cyanidhaltiges Galvanisierbad zu ver- ^: wenden, bei dem Abfallprodukte gebildet werden, die gefährlich für die Umwelt sind. Die Handhabung von Cyaniden während des Galvanisierprozesses ist ebenfalls mit Gefahren verbunden. Zweckmäßig werden deshalb erfindungsgemäß, wie Fig. 11 zeigt, als provisorische Träger Aluminiumfo- , lien verwendet, die mit einer dünnen Schicht aus Zink oder Zinn vorzugsweise in einer Dicke bis 2/um überzogen sind. Die dünne Metallschicht wird dann durch Galvanisieren auf dem Zink- oder Zinnüberzug abgeschieden. Die Haftfestig- ! keit zwischen dem Metall, beispielsweise Kupfer, und der ! Zink- oder Zinnschicht ist sehr gut. Ferner kann, falls gewünscht, die Verwendung von cyanidhaltigen Bädern vermieden werden.

Beispiel 8

Eine walzharte Aluminiumfolie wird 1 Minute bei Raumtemperatur in einer Zinkatlösung behandelt, die pro Liter 95 g ZnO und 520 g NaOH enthält. Nach der Behandlung wurde festgestellt, daß die Folie mit einer Zinkschicht bedeckt'

war. Die Zinkschicht wurde durch Eintauchen in 50$ige HNO^, aufgelöst, wodurch eine saubere Aluminiumoberfläche erhalten wurde. Die Aluminiumfolie wurde anschließend erneut 1 Minute bei Raumtemperatur in der oben genannten j Zinkat lösung behandelt, wodurch eine dünne Zinkschicht mi,t guter Haftfestigkeit an der Aluminiumfolie gebildet wurde:.

Die in dieser Weise behandelte Aluminiumfolie wurde 2 Mi-;

ο 2 '

nuten bei 50 C und einer Stromdichte von 50 mA/cm mit Nickel in einer Watts-Lösung plattiert, die folgende Bestandteile enthielt:

Nickelsulfat JOO g/l Nicke l.chlorid. „_A5._.s/l _J?^D. ORIGINAL

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Borsäure l8o g/l j

Anschließend wurde die Galvanisierung 1 Minute im gleichen Bad bei 50 C und einer Stromdichte von 150 mA/cm fortgesetzt.

Die plattierte Aluminiumfolie wurde mit der nickelplat- i tierten Seite auf einige Stücke eines mit Epoxyharz im- | prägnierten Glasgewebes gelegt und das Laminat gepreßt. {

Die·Aluminiumfolie mit der Zinkschicht konnte dann mit j HoSOh aufgelöst werden. Hierbei wurde ein Laminat erhal- | ten, das mit Nickel in einer Dicke von 5 /um beschichtet j war. Die als Abreißkraft ausgedrückte Haftfestigkeit j zwischen der Nickelschicht und dem harzimprägnierten Glas-

gewebe betrug 2_>l4 kg/cm^ gemessen an einer 35/um dicken Folie.

Beispiel 9

Eine walzharte Aluminiumfolie wurde 3 Minuten in eine 5$ige NaOH-Lösung und anschließend 1 Minute in eine Zinkatlösung getaucht, die die folgenden Bestandteile enthielt:

NaOH	60	g/l
ZnO	6	g/l
FeC1,.6H₀O 3 ^	2	g/l
Rochellesalz	55	g/l
NaNO₃	1	g/l

Die zinkbehandelte Aluminiumfolie wurde 6 Minuten bei

ο 2

6o C und einer Stromdichte vom 40 mA/cm mit Messing in ι einem Bad plattiert, das die folgenden Bestandteile enthielt:

CuCN 55 g/l

ZN(CN)₂ 31 g/1

NaCN ^r 95 g/l

Na₂CO-,

NH4OH

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Auf die in Beispiel 8 beschriebene Weise wurde ein Laminat hergestellt. Der provisorische Träger konnte nach dem Pressen mit H₂SO^ aufgelöst werden. Es wurde ein Lami- ^: nat mit einer h /um dicken Messingschicht mit einem Mengenverhältnis von Kupfer zu Zink im Messing von etwa γοOO

erhalten. Die Abreißkraft betrug 1,07 kg/cm. i

Beispiel 10 j

Eine walzharte Aluminiumfolie wurde auf die in Beispiel 8 beschriebene Weise mit .Zink behandelt. Anschließend wurde die Folie 5 Minuten bei Raumtemperatur und einer Strom- ;

2 '

dichte von 50 mA/cm mit Messing in einem Bad plattiert, :

das folgende Bestandteile	enthielt:	s/i
CuCN	20	g/l
Zn(CN)₂	45	g/l
NaCN	50	S/l
Na₂CO^	?2	g/l
NaOH	30	«/1
Rochellesalz	5

Auf die in Beispiel 8 beschriebene Weise wurde ein Laminat hergestellt. Der provisorische Träger konnte nach dem ι Pressen mit H₂SO^ aufgelöst werden. Es wurde ein Laminat | mit einer 5/Um dicken Messingschicht mit einem Mengenver-j hältnis von Kupfer zu Zink im Messing von 40:60 erhalten.' Die Abreißkraft betrug 1,07 kg/cm.

Beispiel 11

Eine Aluminiumfolie, die auf die in Beispiel 8 beschrie-

bene Weise mit Zink behandelt worden war, wurde bei Rautn-| temperatur für eine Zeit von 1, 2, 5 und 10 Minuten bei j

2 '

einer Stromdichte von βθ mA/cm in einer sauren Kupfer- j lösung plattiert, die pro Liter 200 g CuS0^#5H₂0 und 70 g HpSOh enthielt. Anschließend wurde die Folie in der gleichen Lösung 20 Sekunden bei einer Stromdichte von

200 mA/cm und anschließend weitere 20 Sekunden bei einer

509842/0006 _BAD ORIGIN^

2264356

Stromdichte von 50 mA/cm plattiert.

Auf die in Beispiel 8 beschriebene Weise wurde ein Laminat hergestellt. Nach dem Pressen konnte der provisorische Träger abgestreift werden. Das Laminat war mit Kupfer in einer Dicke von 4 ,um, 5/um,, 8/um bzw. Ij5/um beschichtet.

Die Haftfestigkeit an der Isolierplatte betrug !.,96 kg/cm .

_BAD

SG9842/ÖÖÖG

Claims

Patentansprüche

1) Vorniaterial fur gedruckte Schaltungen, bestehend aus einer zur einmaligen Verwendung vorgesehenen P'olie aus Aluminium, Zink oder Legierungen dieser Metalle oder aus Stahl mit einer durch Elektroplattieren auf die Folie aufgebrachten dünnen, geschlossenen, nichtgemusterten Schicht eines Metalls in einer Dicke von

1 bis 15 /um und gegebenenfalls einer mit dieser Metallschicht verbundenen Isolierplatte in Form eines flächigen Materials oder einer Folie aus Kunststoff.

2) Vormaterial nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine dünne, Kupfer enthaltende Schicht in einer Dicke von

2 bis 10 /um, vorzugsweise von 5/urn.

3) Vormaterial nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine zur einmaligen Verwendung vorgesehenen me-j tallischen Folie einer Dicke von nicht mehr als 200 Aim, vorzugsweise von nicht mehr als 100/um.

4) Vormaterial nach Anspruch 1 bis J>, gekennzeichnet durch eine Isolierplatte oder -folie aus faserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise glasfaserverstärktem Epoxyharz.

BAD ORIGINAL

509842/öOOG

Leerseite