DE3152748C2

DE3152748C2 - Herstellverfahren für und nach diesem Verfahren hergestellte Leiterplatten

Info

Publication number: DE3152748C2
Application number: DE19813152748
Authority: DE
Inventors: Fritz 4154 Tönisvorst Stahl; Horst Dr. 4170 Geldern Steffen
Original assignee: Ruwel-Werke Spezialfabrik fur Leiterplatten 4170 Geldern De GmbH
Current assignee: Ruwel-Werke Spezialfabrik fur Leiterplatten 4170 Geldern De GmbH
Priority date: 1981-03-18
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1984-01-19
Also published as: DE3152748A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Semi- oder Volladditiv-Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, bei welchem die zwischen den Leiterzügen freiliegende Haftvermittlerschicht praktisch ohne Angriff auf das Basismaterial oder das Kupfer der Leiterzüge in einer Behandlung mit einer Chromsäure-Lösung und nachfolgender geeigneter Spülschritte abgetragen wird.

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leiternlatten nach dem Voll- bzw. Semi-Additiv-Verfahren auf mit Haftvermittler beschichtetem Basismaterial, bei welchem zunächst die Leiterzüge in an sich bekannter Weise hergestellt werden, und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die zwischen den Leiten 'igen freiliegende Haftvermittlerschicht zum Teil bzw. zur Gänze abgetragen wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, ohne nachteilige Wirkung auf das Leiterzugkupfer und/oder die Verankerung der Leiterzüge die Haftvermittlerschicht einschließlich der Reste der Katalysierungslösung vollständig oder zumindest so weit zu entfernen, daß der Oberflächenwiderstand zwischen diesen wesentlich verbessert und, falls erforderlich, auf den Wert des Basismaterials selbst gebracht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei derartigen, unter den Bezeichnungen »Voll-Additiv«- bzw. »Semi-Additiv«-Verfahren bekannt gewordenen Hersteiiprozessen wird beispielsweise von Phenolharzpapier-Laminaten, glasfaserverstärkten Epoxydharz-Schichtpreßstoffen und dergleichen ausgegangen, eo Um eine verläßliche Verankerung von beispielsweise durch stromlose Metallabscheidungsprozesse hergestellten Leiterzügen auf solchen Basismaterialien zu erzielen, ist es bekannt, deren Oberfläche mit Haftvermittlerschichten, beispielsweise entsprechend DE-PS 16 64 314 zu versehen, nach dem Aufbringen einer solchen Schicht die Oberfläche zumindest teilweise auszuhärten und anschließend durch Behandlung mit geeigneten Badlösungen benetzbar und mikroporös zu machen. Auf der so vorbereiteten Oberfläche wird sodann aas gewünschte Leiterzugmuster mittels bekannter Metallabscheidungsverfahren aufgebaut.

Mit den insbesondere bei Leiterplatten mit sehr geringen Abständen zwischen benachbarten Leiterzügen, sogenannten Feinleiterplatten, gestiegenen Anforderungen an den Oberflächenisolationswiderstand hat es sich bei den bekannt gewordenen Verfahren als nachteilig erwiesen, daß die mit Haftvermittlerschichten erzielbaren Werte nicht an jene Oberflächenwiderstände heranreichen, wie sie beispielsweise für nicht mit Haftvermittler beschichtete Epoxydharzlaminate oder Polyimide typisch sind bzw. für Feinleiterpiatten gewünscht werden.

Wird in bekannter Weise der als Basismaterial dienende Isolierstoffträger mit einem üblichen Haftvermittler auf Phenolharz/Gummibasis beschichtet, dieser ausgehärtet und du.-ch Behandlung mit einer Chromschwefelsäurelösung polar und mikroporös gemacht, und die Haftvermittlerschichtoberfläche anschließend mit bekannten, Zinn/Palladium-Verbindungen enthaltenden Katalysatorlösungen behandelt, so werden diese Verbindungen adsorptiv an der Oberfläche angelagert und bilden so, gegebenenfalls nach entsprechender Behandlung, für die stromlose Metallabscheidung katalytisch wirksame Zentren. Dies erfolgt in der Regel durch Behandlung mit geeigneten Spülbädern, die einmal den Überschuß der Katalysatorlösung entfernen, und zum anderen die Überführung der Palladiumverbindungen in katalytisch besonders wirksame Keime bewirken. Gleichzeitig kommt es zur Hydrolyse der Zinnverbindungen. Das Hydrolyseprodukt wird gleichfalls an der Oberfläche angelagert.

Bei dem Semi-Additiv-Verfahren wird sodann eine relativ dünne Metallschicht, in der Regel eine Kupferschicht, aus bekannten, ohne äußere Stromzufuhr arbeitenden Metalliserungsbädern abgeschieden.

Nach dem Aufbringen einer dem Negativ des gewünschten Leiterbildes entsprechenden Abdeckmaske wird dann in bekannter Weise, in der Regel galvanisch, in den nicht abgedeckten Flächen Kupfer bis zur gewünschten Dicke abgeschieden. Falls erwünscht, kann hierauf die Abscheidung anderer Metalle wie Nickel, Gold oder lötfähiger Zinn/Blei-Legierungen erfolgen.

Sollten Leiterplatten mit beidseitigem Leiterzugmuster und Löchern mit metallisierten Lochwandungen hergestellt werden, so werden die Löcher bereits vor dem Katalysieren angebracht und im übrigen wird in analoger Weise, wie oben beschrieben, verfahren. Hierauf wird die Abdeckmaskenschicht entfernt und die dünne, stromlos aufgebrachte Kupferschicht mittels eines zeitlich entsprechend bemessenen Ätzschrittes entfernt.

Es hat sich gezeigt, daß sich durch die angelagerten, auch durch den Kupferätzschritt nicht entfernten Katalysatorreste einschließlich der Zinnverbindungen der Oberflächenwiderstand noch in beträchtlichem Umfang über den für den Haftvermittler selbst geltenden Wert hinaus verschlechtert. Dieser Effekt tritt besonders dann störend auf, wenn Haftvermittlerschichten mit Zusammensetzungen, verv/endet werden, die an sich noch relativ gute Oberflächenwiderstände erbringen.

Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, die Oberfläche des Haftvermittlers durch Nachbehandlung mit Reinigungslösungen von den

angelagerten Produkten zu befreien. Beispielsweibe wird in DE-AS 12 06 976 ein Verfahren zum Herstelle« von Leiterplatten nach dem Additiv-Verfahren beschrieben, bei dem ebenfalls nach dem Ausbilden der Leiterzüge die zwischen diesen befindliche Haftvermittlerschicht abgetragen werden soll. Es wird aber offen gelassen, wie hierzu verfahren werden soll. Weiterhin wird in DE-AS 16 44 709 eir Verfahren zum Entfernen von zwischen Leiterzügen befindlichen Kiebstoffresten beschrieben und hierfür Chromschwefelsäure vorgeschlagen. Dieses Verfahren bezieht sich aber aussch'ießlich auf Trägerplatten aus Polyolefin und einen Klebstoff bestehend aus dem Reaktionsprodukt eines Glykols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen und einer dibasischen Säure mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. Das beschriebene Verfahren eignet sich aber ausschließlich für die angegebenen Materialien. Die heute für starre Leiterplatten üblichen Materialien und Haftvermittler wurden durch eine solche Behandlung stark angegriffen |,und eine Unterätzung der Leiterzüge wäre die Folge. iifNach der vorliegenden Erfindung werden die oben' !beschriebenen Nachteile dadurch vollkommen vermieffclen, daß nach der Fertigstellung des Leiterzugmusters •;f'die zwischen den Leiterzügen befindliche Haftvermitt-'lerschicht zum Teil oder vollständig entfernt wird.
i Versuche, den ausgehärteten Haftvermittler mit "'organischen Lösungsmitteln wie Methyläthylketon oder halogenierten Kohlenwasserstoffen wieder in Lösung zu bringen, scheitern daran, daß durch eine solche ^Behandlung das Basismaterial selbst in unzulässiger «Weise angegriffen wird.

Ätzlösungen wie die zum Herstellen der polaren und mikroporösen Haftvermittler-Oberflächenschicht benutzte Chromschwefelsäure führt zum Abtrag des Leiterzugkupfers und vor allem in störender Weise zur Unterätzung der Leiterzüge.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung werden diese Nachteile vollständig vermieden. Die Haftvermittlerschicht kann teilweise oder vollkommen entfernt werden. Durch rlas Verfahren nach der Erfindung wird somit in überraschender Weise ei reicht, daß ohne jede nachteilige Wirkung auf Basismaterial und Leiterzüge ') und deren Verankerung der Oberflächenwiderstand wesentlich verbesser! und erforderlichenfalls bis auf den Wert des verwendeten Basismaterials selbst gebrr.cht v/ird.

i„ Beispiel

Eine in bekannter Weise auf einem mit Haftvermittler beschichteten Basismaterial nach dem Semi-Additiv-Verfahren hergestellte gedruckte Leiterplatte weist typisch, und je nach verwendetem Haftvermittler, einen Oberflächenwiderstand von beispielsweise 1,3 χ ΙΟ⁹ Ohm auf.

Die Leiterplatte wird zur Verbesserung des Oberflächenwiderstandes mit einer wäßrigen Lösung von 900g/l CrO₃ bei einer Badtempeiatur von 50°C für 2 -'«.Minuten behandelt. Anschließend wird die/Leiterplatte

';m Wasser gespült' und danach mitieinerfösung, die ein , - '-'Reduktionsmittel für 6wertiges Chrom "enthält,., wie ί beispielsweise Eisen(ii)sulfat, Natriumsulfat oder^For- _:

/maldehyd, behandelt, dann in Leitungswasser und ^anschließend in deionisiertem Wasser gespült und getrocknet.

Durch diese Behandlung wurde die ca. 30 μ starke .^Haftvermittlerschicht vollkommen entfernt.

Der gemessene Oberflächenwiderstand betrug 10¹² ,30^Tphm, wurde also gegenüber dem Ausgangszustand um 'fast drei Zehnerpotenzen verbessert.

Das Verfahren ist beispielhaft für nach dem

Semi-Additiv-Verfahren in der beschriebenen Weise hergestellte Leiterplatten beschrieben, kann jedoch in

:35 (gleicher Weise auch für nach anderen, beispielsweise ; dem VoiJ.-Additiv-Verfahren hergestellte Leiterplatten benutzt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten nach dem Voll- bzw. Semi-Additiv-Verfahren auf mit Haftvermittler beschichtetem Basismaterial, bei welchem zunächst die Leiterzüge in bekannter Weise hergestellt werden, und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die zwischen den Leiterzügen freiliegende Haftvermittlerschicht zum Teil bzw. zur Gänze abgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Leiterzügen versehene Basismaterial zunächst mit einer wäßrigen Chromsäure-Lösung behandelt wird, und daß anschließend die Reaktionsrückstände wie öwertige Chromverbindungen durch eine Behandlung mit einem Reduktionsmittel wie Eisen(II}suIfat, Natriumsulfit oder Formaldehyd entfernt werden, und sich daran ein Spül- sowie ein Trockenschritt anschließen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Chromsäure-Lösung eine hochkonzertrierte Lösung ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Leiterzügen versehene Basismaterial für 2 Minuten mit einer Lösung von 900 g/l CrO₃ in Wasser bei 5O⁰C behandelt wird, anschließend in Wasser gespült und nach einer Behandlung mit einer Eisen(!I)sulfat- bzw. Natriumsulfit- bzw. Formaldehyd-Lösung zunächst in Leitungswasser und anschließend in deionisiertem Wasser gereinigt wird.