DE2337032B2 - Verfahren zum Herstellen eines Basismaterials - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Basismaterials

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mit einer entfernbaren Deckschicht versehenen Basismaterials für die Fertigung von gedruckten Leiterplatten, das aus einem Kernmaterial, beispiels weise einem Schichtpreßstoff und einer für die nach folgende stromlose Metallisierung geeigneten Oberflächenschicht aus härtbaren Harzen oder Kunststoffen oder Gemischen davon, welche gegebenenfalls Füllstoffe enthalten, besteht, bei dem eine Seite der
jo als temporärer Träger für die Oberflächenschicht dienenden Deckschicht mit einer Schicht des Materials der Oberflächenschicht im unpolymerisierten, viskosen Zustand und in vorgegebener Dicke versehen wird, die so beschichtete Tragschicht mit ihrer Ober flächenschicht auf die Oberfläche des Kernmaterials aufgelegt und die Oberflächenschicht mit dem Kernmaterial unter Aushärtung mittels Wärme und Druck fest verbunden wird und bei dem die Tragschicht vor dem stromlosen Metallisierungsvorgang entfernt wird.
Ein derartiges Verfahren ist bereits bekannt (DE-AS 2136212). Bei diesem Verfahren wird der Kondensationsgrad des Oberflächenfilms, bevor dieser auf das Basismaterial aufgebracht wird, durch geeignete Temperaturführung so eingestellt, daß die flüchtigen Reaktionsprodukte weitgehend entweichen, um spätere Lötschwierigkeiten zu verhindern. Eine weitergehende Aufgabenlösung oder Zielsetzung ist diesem bekannten Verfahren nicht zu entnehmen. Ein wesentlicher Nachteil dieses oder anderer be kannter Verfahren besteht nun darin, daß die be schichtete Oberfläche bis zur vollständigen Trocknung bei den gegebenen Fertigungstechniken kaum staubfrei gehalten werden kann und durch die Klebeigenschaften keine Zwischenlagerung in gestapelter oder aufgerollter Form möglich ist.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, das Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß die oft wünschenswerte und im Produktionsablauf häufig unumgängliche Zwischenlagerung des oberflächenbeschichteten Materials ohne Schwierigkeiten und qualitative Verluste auch im aufgerollten oder gestapelten Zustand möglich wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich durch die
im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch das. Aushärten der Oberflächenschicht wird
dieser jegliche für die Zwischenlagerung nachteilige Klebeigenschaft genommen, ohne daß sich hierdurch B.idere Nachteile für das Verfahren ergeben. Damit wird auf wirtschaftliche und einfache Weise die exakt reproduzierbare Herstellung der genannten beschichteten Materialien für die Herstellung von gedruckten Leiterplatten nach dem Additiv-Verfahren möglich, d. h. also nach einem Verfahren, bei dem auf der Oberflächen-Kunstharzschicht nach dem Entfernen der temporären Tragschicht und Behandlung in sonst üblicher Verfahrensweise, stromlos abgeschiedene Metallschichten aufgebracht werden. Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Verfahrensweise folgt nachstehend und nur in beispielsweiser Form die Beschreibung der Zeichnungen:
Fig. 1 stellt eine Fabrikationseinrichtijng für das Überziehen des als Unterlage für den Übertragungsvorgang dienenden Materials mit einem aushärtbaren Harz dar. Das Beschichten dieser Übertragungsunterlage geschieht beispielsweise dergestalt, dab das Material zwischen Walzen geführt wird, wobei auf oder vor einer die Harzmasse aufgegossen wird.
Fig. 2—4 zeigen Querschnittdarstellungen; erstens die mit einer gehärteten Harzschicht bedeckte Basismaterialplatte, wobei die Harzschicht noch mit dem als Übertragungsträger dienenden Material bedeckt ist, in Fig. 2. In Fig. 3 wird die gleiche Basismaterialplatte nach dem Abziehen des Übertragungsmaterials gezeigt und in Fig. 4 schließlich die bereits für das Aufbringen der Metallabscheidung aktivierte Überzugschicht. .
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beansprucht zum Herstellen von Gegenständen beispielsweise nach Art der Schichtpreßstoffe, die mit einer harzreichen Oberflächendeckschicht von vorbestimmter Schichtdicke und dem Verwendungszweck angepaßten Eigenschaften versehen ist, wobei diese Deckschicht zunächst auf die Oberfläche eines Übertragungsmaterials aufgebracht und dort teilweise ausgehärtet wird, um sodann vorzugsweise zugleich mit dem Herstellen des Schichtpreßstoffes auf dessen Oberfläche übertragen zu werden.
Nach der Erfindung wird zunächst die Oberfläche des Übertragungsmaterials mit dem gewünschten Harzgemisch geeigneter Viskosität bedeckt. Das Harz oder Harzgemisch gehört zur Gruppe der im unpolymerisierten Zustand flüssigen und durch Polymerisation aushärtbaren Materialien.
Das Material zur Unterlage wird so gewählt, daß das Harz im gehärteten Zustand an diesem nicht haftet und doch eine genügende Haftung in dem nicht- beziehungsweise teilausgehärteten Zustand aufweist. Im nächsten Verfahrensschritt wird die auf dem Übertragungsmaterial befindliche Harzschicht so weit dusgehärtet, daß ihre Oberfläche auf anderen mit ihr in Kontakt gebrachten Oberflächen nicht mehr ohne eine Wärmebehandlung haftet. Das so vorbereitete beschichtete Übertragungsmaterial kann dann beispielsweise zwecks Lagerung im aufgerollten Zustand aufbewahrt werden. In einem dritten Verfahrensschritt wird die Oberfläche des zu beschichtenden Materials mit der Schichtseite des beschichteten Übertragungsmaterials in Kontakt gebracht und die Harzschicht durch Wärme bzw. Wärme und Druck voll ausgehärtet und so mit der Oberfläche des zu beschichtenden Schichpreßstoffes fest verbunden.
Nach einer Ausgestaltungsform der Erfindung wird das beschichtete Übertragungsmaterial auf die Oberfläche des Stapels aus imprägniertem Schichtmaterial für den Schichtpreßstoff vor dem Verpressen aufgebracht und in einem gemeinsamen Preß-Wärme-Härtevorgang der Schichtpreßstoff gefertigt und mit der
5 Oberflächenschicht versehen.
Die aus dem Übertragungsmaterial bestehende Deckschicht schützt die darunter liegende Harzschicht vor mechanischen und chemischen Einflüssen, beispielsweise beim Transport oder dem Bohr- oder
ίο Stanzvorgängen und dergleichen mehr. Sie wird zweckmäßig erst vordem Vorbehandeln bzw. der Metallisierung entfernt.
Die aufgebrachte Harzschicht wird nach einem der bekannten Verfahren vs/eiterbehandelt, also beispielsweise durch chemische Mittel mikroporös und benetzbar gemacht, um sodann in bekannter Weise mit einem aus stromlos arbeitenden Bädern abgeschiedenen Metallbelag versehen zu werden. Letzterer kann, falls erwünscht, vermittels galvanischer Abscheidung verstärkt werden.
Für die Hersteilung festhaftender Metallisierungen hat sich die Verwendung von Harzschichten als besonders geeignet erwiesen, weiche feinverteilte Partikel, beispielsweise Gummi oder Kunstgummi, enthalten, die durch chemische Einwirkung abgebaut werden können, wodurch eine mikroporöse Oberfläche gebildet wird. Die Zusammensetzung der Harzschicht ist jedoch nicht auf derartige Gemische beschränkt, man kann beispielsweise auch monomere
jo Mischungen verwenden bzw. Kunststoffgemische, die bereits einen die stromlose Metallabscheidung katalytisch bewirkenden Stoff enthalten. Eines der Harze oder Harzgemische kann zu der Gruppe der Phenol-, Epoxyd-, Melamin-, Polyakryl-, Polyester- oder PoIystyrenharze gehören, diese können, aber müssen nicht mit Partikeln chemisch leicht abbaubarer Stoffe versehen sein wie beispielsweise Butadien.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestal-
• tungsform wird sowohl dem Harzgemisch der Deckschicht als auch jenem des Basisträgermittels ein Stoff beigemischt, der katalytisch auf die stromlose Metallabscheidung wirkt. Solche Stoffe eignen sich besonders gut zur additiven Herstellung gedruckter Leiterplatten.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 das Prinzip einer großfabrikatorischen Herstellungseinrichtung nach der Erfindung. Hierbei ist das Übertragungsmaterial mit 2 bezeichnet und das zur Herstellung der Oberflächenschicht dienende Harzmaterial mit 4. Letzteres wird zwischen den Walzen 6 und 8 auf das Übertragungsmaterial einseitig aufgebracht.
Die auf dem Übertragungsmaterial befindliche Harzschicht wird durch Wärmeeinwirkung beispielsweise vermittels der Wärmequelle 16 in den teilausgehärteten Zustand B gebracht und das beschichtete Trägermaterial wird sodann auf die Rolle 10 aufgewickelt und bis zur Weiterverwendung gelagert.
Für die Weiterverarbeitung werden geeignete Abschnitte des beschichteten Trägermaterials auf den Stapel von getränkten Lagen eines Schichtpreßstoffes mit der Schichtseite nach innen aufgelegt und der ganze Stapel wird üblicherweise in geeigneten Pressen unter Druck und Hitzeeinwirkung zu einem Schichtpreßstoff verpreßt. Dieser besitzt eine Schicht geeigneter Dicke und eine Zusammensetzung aus zweckmäßig gewählten Harzen. Seine Oberfläche ist durch das Übertragungsmaterial für die Lagerung, den Versand sowie für die Weiterverarbeitung geschützt.
Fig. 2 zeigt den Schichtpreßstoff nach dem Verlassen der Laminierpresse, wobei der Schichtpreßstoff des Basismaterials mit 12 und die im Übertragungsverfahren aufgebrachte Harzschicht mit 4 und das Trägermaterial für die Harzschicht mit 2 bezeichnet ist.
Fig. 3 zeigt das gleiche Material, jedoch nach dem das Übertragungsmaterial entfernt worden ist.
Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die den Zustand veranschaulichen soll nach der Behandlung der Oberflächenschicht mit geeigneten chemischen Mitteln, um in dieser die Mikroporen 14, die zur Verankerung der stromlos abgeschiedenen Metallschicht dienen, herzustellen.
Die besonderen Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens beruhen unter anderem darin, daß Beschichtungsstärke und Beschichtungsmaterial in weiten Grenzen frei gewählt werden können und daß die Oberflächenqualität der nach diesem Verfahren aufgebrachten Schichten ohne weiteres auch für hochwertige Weiterverarbeitungsvorgänge wie zum Beispiel den Photodruck geeignet ist.
Das Verfahren eignet sich zur Serienfertigung besonders gut. Das Beschichten des Übertragungsmaterials geschieht in einem in seiner Technologie voll beherrschten und für die Großfabrikation geeigneten Vorgang, zweckmäßigerweise im Durchlaufverfahren, und das Übertragen der Schicht auf das Basismaterial, beispielsweise den Schichtstoff, erfolgt in einfacher Weise vorzugsweise nach dem herkömmlichen Fabrikationsprozeß für Schichtpreßstoff.
Da das zur Oberflächenschicht dienende Harzgemisch auf einem Übertragungsmaterial und in einem entsprechend gehärteten Zustand auf das Basismaterial aufgebracht wird, wird auch völlig vermieden, daß das Harzgemisch des Basisschichtpreßstoffes durch die Oberflächenschicht hindurchdringt bzw. sich mit dieser vermischt.
Das Übertragungsmaterial für die Harzschicht kann nach der Erfindung derart ausgewählt werden, daß es nicht nur als temporärer Schutz für die Harzschichtoberfläche während Lagerung und Transport sowie der nachfolgenden Fertigungsschritte dient, sondern auch die Durchführung bestimmter Fertigungsvorgänge erleichtert. Beispielsweise wird als Übertragungsmaterial eine auf der Außenseite metallkaschierte Kunststoffolie oder überhaupt eine Metallfolie verwendet, so wirkt diese während eines Bohrvorganges als Wärmefalle und dient zur schnellen Abfuhr der im Bohrvorgang entstehenden Hitze von der Bohrstelle.
In dem nun folgenden Teil der Beschreibung sollen einige Beispiele für vorzugsweise Ausgestaltungsformen der Erfindung gegeben werden, diese bedeuten aber in keiner Weise eine Einschränkung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehenden Möglichkeiten.
Beispiel 1
Eine Übertragungsgrundlage, bestehend aus mit Polyäthylen überzogenem Papier, wird in einem Aufwalzverfahren, das von einer Abspulrolle auf eine Aufspulrolle arbeitet, mit einer härtbaren Kautschukmasse überzogen. Diese enthält:
Methyläthylketon (a)
Celluloseazetat (b)
Nitrilkautschuk fl. 350 g
Nitrilkautschuk in Stücken 590 g
H2SO
Wärmeaushärtbares öllösliches Phenolharz 350 g Epoxyharz (Epichlorohydrinderivat) 400 g
geschäumtes kolloidales SiO2 300 g
Butylkarbitol (c)
Genügend Lösungsmittel, um eine Viskosität von 12000 cps zu ergeben, wobei das Verhältnis der Lösungsmittel a:B:C sich wie 1:5,7:4,4 verhält.
Aus dem harzüberzogenen Trägermaterial werden nun Stücke beispielsweise 7,5 X 10 cm geschnitten, ι ο und diese werden nun auf einen Stapel von getränktem Schichtmaterial in der Weise aufgelegt, daß die Harzschicht dem Schichtmaterial zugewendet ist. Letzteres kann ausz. B. Phenolpapier oder Epoxyglas bestehen.
Diese werden nun unter den allgemein üblichen Bedingungen in einer Laminierpresse zum Laminat verarbeitet, und zwar für Phenolpapier bei etwa 100 Atm und 170° C und für Epoxyglas bei etwa 20 Atm und ebenfalls 170° C, wobei die Laminierzeit für Phenolpapier 45 Minuten beträgt, für die Epoxygrundlage 2" nur 15-30 Minuten.
Die derart vorbereiteten Schichtstoffplatten, versehen mit einer harzreichen Oberflächenschicht, werden wie folgt zu gedruckten Schaltungen verarbeitet:
(i) Herstellen des Lochungsmusters
(ü) Entfernen der Überzugsträgerplatte beispielsweise durch Anziehen
(iii) Aktivieren der Oberfläche durch Behandeln in einer Lösung von:
K2Cr2O7 37 g
500 ml
Wasser 500 ml
für 30 Minuten bei 23-27° C.
(iv) Sodann wird die Oberfläche für die Metallabscheidung aus autokatalytischen Metallabscheidungsbädern sensibilisiert, hierzu wird diese zunächst in eine Lösung von 100 g SnCl2 in 55 ml HCl konz. und 1000 ml Wasser gebracht und nach dem Abspülen in ein Bad von 1 g PdCL2 und 40 ml HCl konz. in 1000 ml Wasser getaucht.
(v) Nach dem Trocknen wird die übliche Untergrundwiderstandslackschicht aufgebracht.
(vi) Aus einem der üblichen stromlos arbeitenden Kupferabscheidungsbäder wird in der gewünschten Stärke das Leiterzugsmuster abgeschieden.
(vii) Die Widerstandslackschicht wird entfernt, und
(viii) das fertige Produkt 30 Minuten lang bei etwa 150° C nachgehärtet.
Beispiel 2
Für die Überzugsmasse wird statt der Kautschuk-(Polyacrylonitrilbutadien) eine Epoxygrundlage (beispielsweise [Epichlorhydrinibiphenol] mit Diäthylentriamin Zusatz) verwendet. Nach dem Härten dei Schicht und dem Entfernen des Überträgers wird die Oberfläche permanent benetzend und polar gemacht indem diese für 2-5 Minuten bei ca. 30° C in Dimethylformamid getaucht wird, mit Wasser gespült unc anschließend für etwa 1 Minute in eine Lösung au; 100 g/l CrO3 und 250 ml/1 konzentrierte H2SO4 ge bracht wird und wiederum daran anschließend für 1 Minuten in eine 5%ige NaHSO3-Lösung gebracht schließlich wird die Oberfläche gründlich erst kalt unc dann heiß gespült. Die soweit vorbereitete Platte wire für die Metallabscheidung aus stromlos arbeitender Bädern sensibilisiert, indem man sie beispielsweise mi einer PdCL2-SnCl2-Lösung behandelt. Eine negative Abdeckmasse wird aufgedruckt und vermittels strom' loser Metallabscheidung das Leiterzugsmuster in ge
7 8
wünschter Stärke aufgebaut. Kupfcr(I)oxyd (katalytisch wirksame Subst.) 60 g
Das in diesem Beispiel genannte Epoxyharz ist ein
Beispiel 3 Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und Biphe-
Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren nol A mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen
wird eine durchweg katalytische Oberflächenschicht => 340 und 350 und einer Viskosität von 3600-6400 cps
der folgenden Zusammensetzung benutzt. bei 25° C.
Epoxyharz 15 g Statt des in Beispiel 1 verwendeten Kupferbades
Butadien-acrylonitrilkautschuk 15 g können auch andere stromlos arbeitende Metallab-
ToIUi)I 50 g scheidungsbäder verwendet werden wie beispiels-
Phenolformaldehydharz (öllöslich) 11 g Hi weise Nickel-, Kobalt-oder Silberabscheidungsbäder.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen eines mit einer entfernbaren Deckschicht versehenen Basismaterials für die Fertigung von gedruckten Leiterplatten, das aus einem Kernmaterial, beispielsweise einem Schichtpreßstoff und einer für die nachfolgende stromlose Metallisierung geeigneten Oberflächenschicht aus härtbaren Harzen oder Kunststoffen oder Gemischen davon, welche gegebenenfalls Füllstoffe enthalten, besteht, bei dem eine Seite der als temporärer Träger für die Oberflächenschicht dienenden Deckschicht mit einer Schicht des Materials der Oberflächenschicht im unpolymerisierten, viskosen Zustand un in vorgegebener Dicke versehen wird, die so beschichtete Tragschicht mit ihrer Oberflächenschicht auf die Oberfläche des Kernmaterials aufgelegt und die Oberflächenschicht mit dem Kernmaterial unter Aushärtung mittels Wärme und Druck fest verbunden wird und bei dem die Tragschicht vor dem stromlosen Metallisierungsvorgang entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Tragschicht vor dem Auflegen auf die Oberfläche des Kernmaterials einer Härtungsbehandlung unterzogen wird, um das Material der Oberflächenschicht in den nichtklebenden Zustand zu verfestigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragschicht (2) eine Folie bzw. ein Film aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyalkylenterephthalat, Polytetrafluoroäthylen, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragschicht (2) ein mit Kunststoff bzw. mit Metall beschichtetes Papier bzw. eine metallbeschichtetc Kunststoffolie verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragschicht (2) eine Metallfolie verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Oberflächenschicht (4) versehene Tragschicht (2) auf den Stapel aus imprägnierten Lagen des Kernmaterials (12) vor dem zum Herstellen des Schichtpreßstoffes dienenden Heißpreßvorgang aufgelegt und mit der Oberflächenschicht (4) durch die Hitze- und Druckeinwirkung beim Verpressen des Stapels zum Schichtpreßstoff verbunden wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzgemisch des Kernmaterial (12) und das Gemisch der Oberflächenschicht (4) gleichzeitig voll ausgehärtet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise Härtung mittels Wärme oder UV-Strahlung erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragschicht (2) in Form einer Folie von einem Vorrat, vorzugsweise einer Vorratstrommel, abgezogen, beschichtet, vorgehärtet und bis zur Weiterverarbeitung gelagert wird, vorzugsweise auf einer Vorratstrommel aufgespult.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschich-
tende Tragschicht (2) vor dem Aufbringen der Schicht (4) mit einem Entformungsmittel versehen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
9, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schicht (4) mindestens einen Bestandteil enthält, der mittels nachfolgender chemischer Behandlung der gehärteten Schicht diese benetzbar und mikroporös macht.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Oberflächenschicht (4) als auch das Kernmaterial (12) beziehungsweise nur letzteres mit einem Bestandteil versehen wird, der auf die stromlose Metallabscheidung katalysierend wirkt.
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