DE2652428A1 - Verfahren zur herstellung von gedruckten schaltungen bzw. schaltungsplatten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von gedruckten schaltungen bzw. schaltungsplatten

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DE2652428A1
DE2652428A1 DE19762652428 DE2652428A DE2652428A1 DE 2652428 A1 DE2652428 A1 DE 2652428A1 DE 19762652428 DE19762652428 DE 19762652428 DE 2652428 A DE2652428 A DE 2652428A DE 2652428 A1 DE2652428 A1 DE 2652428A1
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Description

28 664 n/wa
XEROX CORPORATION, ROCHESTER, N.Y./USA
Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen bzw. Schaltungsplatten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten und insbesondere die Verwendung von Nickel als Ätzresist bei der Bildung der leitfähigen Bereiche der Platte.
In der Vergangenheit sind gedruckte Schaltungsplatten durch ein Verfahren hergestellt worden, in dem die Kupferleiter durch überziehen der Kupferleiter und durchgehenden Löcher
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mit Nickel und anschliessende Plattierung einer Goldschicht hierauf gebildet wurden. Das Gold wurde als Ätzresist verwendet, nach dessen Anwendung das überschüssige Kupfer durch Ätzung entfernt wurde. Da das Ätzmittel Gold nicht angriff ergab sich als Ergebnis des Verfahrens eine erwünschte Schaltungskonfiguration. Selbst nach der Entwicklung neuer Ätzmittel, die Nickel nicht angriffen, wurde Gold verwendet, um eine Lötbarkeit zu verleihen, da Nickel für die auf die Platte aufzubringenden Komponenten nicht gelötet werden konnte. Diese Methodik war infolge des starken Goldeinsatzes offensichtlich teuer. Mit der Erhöhung der Goldpreise haben sich auch die Kosten der Plattenherstellung erhöht.
Zur Überwindung der bei den bekannten Verfahren der Herstellung von Platten auftretenden Schwierigkeiten, wird durch die Erfindung eine Methodik der Verwendung von Nickel als Ätzresist und anschliessende chemische Aktivierung des Nickels um die Anhaftung des Lotes hierauf zu gestatten, geschaffen. Es ist nur mehr erforderlich Gold auf den Plattenrand- bzw. -kanten-Verbindungsstücken, sofern überhaupt, zu plattieren.
In der beigefügten Figur ist das Verfahren der Erfindung durch ein Fliesschema gezeigt.
Das Fliesschema der Figur zeigt das erfindungsgemässe Verfahren.
Auf eine freie gedruckte Schaltungsplatte, die von einem beliebigen bequemen Typus, wie beispielsweise einer Epoxyglaskonstruktion mit Löchern sein kann, in die die Leiter
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von Komponenten, die auf der Platte aufzubringen sind, eingebracht werden, wird durch eine stromlose Kupferplattierungsstufe eine dünne Kupferschicht auf der Platte und durch die durchgehenden Löcher um eine Leitfähigkeit von einer Seite der Platte auf die andere zu gestatten, abgeschieden.
Auf die Kupferoberfläche wird eine Maske aufgebracht, die als freiliegendes Kupfer lediglich diese Bereiche, die die leitfähigen Elemente der Schaltplatte bilden werden, und beliebige Kontakte und Zwischenräume, die hiermit in Verbindung stehen lässt.Dies kann durch Aufbringung einer Maske durch ein Seidensiebverfahren (silk screen process) oder durch Aufbringung einer fotoempfindlichen Maske und durch Bildaufbringung der gewünschten Schaltungskonfiguratxon hierauf erfolgen, wonach die leitfähigen Spuren mit zusätzlichem Kupfer, wie es erforderlich ist, elektroplattiert werden.
Die Platte, bei der die Maske noch über den nicht leitfähigen Kupferbereichen angeordnet ist, wird einem Plattierungsvorgang unterworfen, wodurch Nickel über das Kupfer in der gewünschten Schaltungskonfiguration beschichtet wird. Die Plattierung kann eine Dicke von 0,1 bis 1 mil darstellen. Die Maske auf dem nicht leitfähigen Kupfer wird von der Platte abgelöst und die Platte einem alkalischen Ätzmittel unterworfen, welches das freiliegende Kupfer wegätzt, welches jedoch nicht das Nickel angreift, das nunmehr das Schaltungskupfer bedeckt. Ein geeignetes Ätzmittel stellt eines unter mehreren handelsüblichen Markenlösungen, wie beispielsweise Continuetch, vertrieben durch Macdermid Inc., dar.
Am Ende dieses Teils des Verfahrens verbleibt eine Platte
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mit einem Kupferüberzug in den leitfähigen Bereichen, welche wiederum durch eine Nickelschicht bedeckt ist.
Das Nickel wird verwendet, um den leitfähigen Bereichen der Platte Festigkeit zu verleihen und um auch ein Durchbluten des Kupfers in die Deckschichten zu verhindern. Wenn das Kupfer durch die Deckschichten durchbluten gelassen wird, welches nachfolgend zu löten ist, führt das durch die Durchblutung ausgebildete Kupferoxid zu einem schlechten elektrischen Kontakt und führt zu nicht verwendbaren Platten oder Platten mit einer kurzen Lebensdauer.
Wenn die Platten Ecken- bzw. Kantenleitstücke aufweist, wie sie beispielsweise in Schaltungsplatten für elektronischen Computervorrichtungen verwendet werden können, müssen beispielsweise die Randleitstücke oder Vorsprünge mit einem hochleitfähigen Material überzogen werden, um einen ausgezeichneten elektrischen Kontakt zu ergeben. Für die Überziehung derartiger Kontakte ist Gold ein bevorzugtes Material gewesen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass lediglich die VorSprünge selbst mit Gold überzogen werden müssen, anstelle der gesamten Schaltungskonfiguration, wie dies die Praxis in der Vergangenheit war.
In der Vergangenheit wäre eine Goldschicht über den gesamten leitfähigen Bereich plattiert worden, um eine Lötbarkeit zu ergeben, da Nickel im allgemeinen nicht leicht gelötet werden konnte. Dies war natürlich goldaufwendig.
Nach der Plattierung der RandIeitungsstücke mit Gold können die Randleitungsstücke maskiert werden, um zu verhindern, dass das Gold während der nachfolgenden Verarbeitungsstufen entfernt
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wird. Zusätzlich können andere Teile der Platte, auf die das Lot nicht aufgebracht werden soll, maskiert werden.
Um dem Nickel Lötbarkeit zu verleihen, muss das Nickel durch Eintauchen der Platte in eine Lösung aktiviert werden, die ein Chlorid eines Metalles, wie Palladiuxnchlorid oder Zinn-(II)chlorid oder Chlorwasserstoffsäure zusammen mit einem Netzmittel enthält. Einige verwendbare Netzmittel sind nichtionische Netzmittel, wie Triton X-100, vertrieben durch Rohm & Haas Company, Neodol 25-9, vertrieben durch Shell, oder Sterox W J, vertrieben durch Monsanto. Andere für die Verwendung mit Chlorwasserstoffsäure und Netzmittel mögliche Substanzen umfassen Zinkchlorid oder die Chloride edler Metalle. Zusätzliche Herstellungsstufen, wie Waschen, Reinigen und dergleichen können ebenfalls durchgeführt werden.
Nach der Aktivierung des Nickels wird die Platte einem Fluss geschmolzenen Lotes unterworfen, der an den nickelbeschichteten Teilen der Platte und den durchgehenden Löchern anhaftet. Das Lot kann durch beliebige bekannte Techniken aufgebracht werden, unter Einschluss der Eintauchung der Platte in ein Bad aus geschmolzenem Lot und Vibration der Platte in einem Bad aus geschmolzenem Wachs oder öl zur Entfernung des überschüssigen Lotes und zur Kontrolle der Dicke von dessen Abscheidung oder durch eine Heissluftlotausgleichstechnik, wo die Platte in ein Bad aus geschmolzenem Lot eingetaucht und beim Zurückziehen das überschüssige Lot von der Platte und den durchgehenden Löchern durch Heissluftverblasung entfernt wird.
Die Beendigung dieser Stufe ergibt eine fertige Platte, die für die Fabrikation und die Aufbringur-g der Komponenten
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bereit ist. Nachdem die Komponenten in die durchgehenden Löcher der Platten eingebracht sind, wird es durch eine Wellenlotvorrichtung zur elektrischen Verbindung der Komponenten an die Platte geführt.
In den folgenden Beispielen wird Chlorwasserstoff in Reagenzqualität (37 Vol.%) verwendet.
Beispiel 1
Eine Lösung von Chlorwasserstoffsäure, Reagenzqualität (10 Gew.%), Zinn(II)chlorid, wasserfrei (1,5 Gew.%) und Palladiumchlorid (1,0 Gew.%) wird in Wasser gebildet, wobei das Wasser und ein Netzmittel den verbleibenden Prozentsatz an Gewichten der Lösung bilden. Eine Platte mit einer Nickelplattierung auf Teilen hierauf wird in die Lösung während 50 bis Sekunden bei 22 + 2°C eingetaucht. Nach der Trocknung wird das Lot durch eine Heissluftlotausgleichstechnik aufgebracht, wobei sich als Ergebnis eine gute elektrische und mechanische Bindung zwischen dem Nickel und dem Lot ergibt.
Beispiel 2
Eine Lösung aus Chlorwasserstoffsäure, Reagenzqualität (17 Gew.%), Zinn(II)Chlorid, wasserfrei (2,5 Gew.%) und Palladiumchlorid (.5 Gew.%) wird in Wasser gebildet, wobei das Wasser und ein Netzmittel den verbleibenden Gewichtsprozentsatz der Lösung ausmachen. Eine Platte mit einer Nickelplattierung
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auf Teilen hierauf wird in die Lösung während 25 bis 35 Sekunden bei 22 + 2°C eingetaucht. Nach der Trocknung wird Lot durch eine Heissluftlotausgleichstechnik aufgebracht, wobei sich als Ergebnis eine gute elektrische und mechanische Bindung zwischen dem Nickel und dem Lot ergibt.
Beispiel 3
Eine Lösung aus Chlorwasserstoffsäure, Reagenzqualität (22 Gew.%), Zinn(II)chlorid,wasserfrei (3,5 Gew.%) und Palladiumchlorid (2,0 Gew.%) wird in Wasser gebildet, wobei das Wasser und ein Netzmittel den verbleibenden Gewichtsprozentsatz der Lösung bilden. Eine Platte mit einer Nickelplattierung auf Teilen hierauf wird in der Lösung während 15 bis 25 Sekunden bei 22 + 2°C eingetaucht. Nach der Trocknung wird das Lot durch eine Heissluftlotausgleichstechnik aufgebracht, wobei sich als Ergebnis eine gute elektrische und mechanische Bindung zwischen dem Nickel und dem Lot ergibt.
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Claims (34)

PATENTANSPRÜCHE
1.) Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungsplatten, gekennzeichnet durch
(a) Herstellung der Platte mit freiliegendem Kupfer in dem gewünschten Schaltungsmuster,
(b) Plattierung von Nickel über das freiliegende Kupfer,
(c) Wegätzung jeglichen Kupfers, das nicht durch Nickel bedeckt ist,
(d) Anwendung einer Lotmaske, um lediglich Nickelbereiche, die mit Lot bedeckt werden sollen, freizulegen,
(e) Aktivierung des Nickels zur Annahme des Lotes und
(f) Aufbringung des Lotes auf das Nickel.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung des Nickels die Behandlung des Nickels mit einer Lösung umfasst, die aus einer Lösung eines Chlorides eines Metalles, Chlorwasserstoffsäure und einem Netzmittel besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung eines Chlorides eines Metalles eine Palladiumchloridlösung ist.
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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung eines Chlorides des Metalls eine
Lösung von Zinkchlorid ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung eines Chlorides des Metalls eine
Zinn(II)Chloridlösung ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 10 bis 22 Gew.% Chlorwasserstoffsäure, 1,5 bis 3,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und
als Rest der Lösung Wasser und ein Netzmittel umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung weiter 1 bis 2 Gew.% Palladiumchlorid umfasst.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in die Lösung während 15 bis 16
Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2°C eingetaucht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 10 Gew.% Chlorwasserstoffsäure,
1,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und 88,5 % Wasser
und Netzmittel umfasst.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung weiter 1,0 Gew.% Palladiumchlorid umfasst und das Wasser und Netzmittel 87,5 Gew.% der Lösung darstellen.
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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass diePlatte in die Lösung während 50 bis 60 Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2 C eingetaucht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 17 Gew.% Chlorwasserstoffsäure, 2,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und 80,5 % Wasser und Netzmittel umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung weiter 0,5 Gew.% Palladiumchlord umfasst, und das Wasser und Netzmittel 80 Gew.% der Lösung darstellen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass .die Platte in die Lösung während 25 bis 35 Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2°C eingetaucht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 22 Gew.% Chlorwasserstoffsäure, 3,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und 74,5 Gew.% Wasser und Netzmittel umfasst.
16. Verfahren nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass dieLösung weiter 2,0 Gew.% Palladiumchlorid umfasst, und das Wasser und Netzmittel 72,5 Gew.% der Lösung darstellen.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in die Lösung während 15 bis 25 Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2°C eingetaucht wird.
18. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte, gekennzeichnet· durch
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(a) überziehen einer Platte mit Kupfer,
(b) Bohren durchgehender Löcher in die Platte,
(c) Plattierung der durchgehenden Löcher mit Kupfer,
(d) Laminierung eines Ätzresists auf die Platte in der Form einer gewünschten Schaltung,
(e) Plattierung der Schaltung mit Nickel,
(f) Ätzung des überschüssigen Kupfers von der Platte,
(g) Aktivierung des Nickels zur Annahme von Lot, und
(h) Überziehen des Nickels mit Lot.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich net, dass die Aktivierung des Nickels die Behandlung des Nickels mit einer Lösung umfasst, die aus einer Lösung eines Chlorides eines Metalls, Chlorwasserstoffsäure und eines Netzmittels besteht.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, dass die Lösung eines Chlorides eines Metalles eine Lösung von Palladiumchlorid darstellt.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, dass die Lösung eines Chlorides eines Metalles eine Lösung von Zinkchlorid darstellt.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich net, dass doe Lösung eines Chlorides eines Metalles eine Lösung von Zinn(II)chlorid darstellt.
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- η S
23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichne t , dass die Lösung 10 bis 22 Gew.% Chlorwasserstoffsäure, 1,5 bis 3,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und als Rest der Lösung Wasser und ein Netzmittel umfasst.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung weiter 1 bis 2 Gew.% Palladiumchlorid umfasst.
25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in die Lösung während 15 bis 60 Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2°C eingetaucht wird.
26. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 10 Gew.% Chlorwasserstoffsäure, 1,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und 88,5 % Wasser und Netzmittel umfasst.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass dieLösung weiter 1,0 Gew.% Palladiumchlorid umfasst und dass Wasser und Netzmittel 87,5 Gew.% der Lösung darstellen.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in die Lösung während 50 bis 60 Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2°C eingetaucht wird.
29. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennueichn e t , dass die Lösung 17 Gew.% Chlorwasserstoffsäure, 2,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und 80,5 % Wasser und Netzmittel umfasst.
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- te G
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung weiter 0,5 Gew.% Palladiumchlorid umfasst, und das Wasser und die Netzmittel 80 Gew.% der Lösung darstellen.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in die Lösung während 25 bis 35 Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2° C eingetaucht wird.
32. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung 22 Gew.% Chlorwasserstoffsäure, 3,5 Gew.% wasserfreies Zinn(II)chlorid und 74,5 Gew.% Wasser und Netzmittel umfasst.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung weiter 2,0 Gew.% Palladiumchlorid umfasst und das Wasser und Netzmittel 72,5 Gew.% der Lösung darstellen.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte in die Lösung während 15 bis 25 Sekunden bei einer Temperatur von 22 + 2°C eingetaucht wird.
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DE19762652428 1975-11-24 1976-11-17 Verfahren zur herstellung von gedruckten schaltungen bzw. schaltungsplatten Withdrawn DE2652428A1 (de)

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