DE4418016A1 - Nichtleiter-Metallisierung - Google Patents
Nichtleiter-MetallisierungInfo
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
- C23C18/20—Pretreatment of the material to be coated of organic surfaces, e.g. resins
- C23C18/28—Sensitising or activating
- C23C18/30—Activating or accelerating or sensitising with palladium or other noble metal
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
- H05K3/181—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Metallisieren von Nichtleitern
gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie die Verwendung dieses Verfahrens
zum Herstellen von Leiterplatten und anderen Körpern gemäß den Ansprüchen 13
und 14.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Metallisierung von Nichtleitern wird deren
Oberfläche durch Entfetten, Anätzen und Zwischenspülungen vorbehandelt.
Danach wird in mehreren Verfahrensschritten zu nächst die Oberfläche in einem
besonderen Bad aktiviert und anschließend zur sogenannten Bekeimung in eine
Metallsalz-Lösung getaucht. Nach mehrfacher gründlicher Spülung erfolgt in
einem Stripper-Bad die Ablösung von unerwünschten Rückständen, die erneut in
einem Spülbad beseitigt werden müssen. Die nun auf der Oberfläche vorhandene
Metallschicht bildet die Grundlage für eine chemische Verkupferung, die bis zu
einer gewünschten Schichtstärke aufgebaut werden kann.
Für das Abscheiden der Metallschichten auf der Nichtleiter-Oberfläche sind eine
Vielzahl an Verfahrensschritten notwendig, so daß das Verfahren sehr aufwendig
und teuer ist. Insbesondere eine umweltgerechte Entsorgung der verbrauchten
Chemikalienbäder führt zu nicht unerheblichen Kosten. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, daß sich durch die zahlreichen Wasserspülungen oft ein dünner
Feuchtigkeitsfilm auf der Oberfläche befindet, der, ebenso wie Verunreinigungen
in den chemischen Bädern, die Haftfähigkeit der Metallschichten stark
herabgesetzt. Anschließend auf dem Nichtleiter abgeschiedene chemische
Schichten sind daher nicht immer beständig und können sich leicht ablösen.
Es ist ein wichtiges Ziel der Erfindung, die Metallisierung von Nichtleitern zu
vereinfachen und beschleunigen. Insbesondere bezweckt die Erfindung eine
zuverlässige Nichtleiter-Metallisierung in einem gegenüber der herkömmlichen
Technik abgekürzten, wirtschaftlichen Verfahren. Die Erfindung ist ferner auf
bevorzugte Verwendungen gerichtet.
Der Grundgedanke der Erfindung ist in Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen
gehen aus den Ansprüchen 2 bis 12 hervor. Wichtige Anwendungen sind
Gegenstand der Ansprüche 13 und 14.
Bei einem Verfahren zum Metallisieren von Nichtleitern, wobei man ein zu
beschichtendes Material, z. B. Papier, Kunststoff, glasfaserverstärkte Platten
o. dgl., durch Entfetten, Anätzen und Zwischenwässern vorbehandelt, wird das
vorbehandelte Material erfindungsgemäß einer eine Metallverbindung
enthaltenden Lösung und anschließend einem Vakuum ausgesetzt. Die
Metallabscheidung auf dem Nichtleiter erfolgt damit unmittelbar nach der
Vorbehandlung, so daß herkömmlich notwendige material- und zeitaufwendige
Zwischenschritte wie z. B. Aktivieren, Bekeimen, Strippen und zahlreiche
Zwischenspülungen vermieden werden. Neben der aufwendigen Badführung
entfällt zudem das Entsorgen der chemischen Bäder, wenn diese verbraucht sind.
Das Verfahren verursacht somit erheblich geringere Kosten und entlastet die
Umwelt durch weniger Abfallprodukte. Im Vakuum verdampfen die auf der
Oberfläche und zwischen den Metallsalzen angelagerten Feuchtigkeits-
Bestandteile, z. B. Wasserdampf und/oder Lösemittel, sehr rasch und nahezu
vollständig, so daß sich das reine Metallsalz mit einer außerordentlich hohen
Haftfestigkeit auf der Oberfläche anlagert.
Bevorzugt enthält die Lösung nach Anspruch 2 wenigstens ein Metall aus der VIII.
Nebengruppe des Periodensystems, beispielsweise eines der leichten
Platinmetalle. Diese Metalle sind gut bindefähig und leicht zu beschaffen.
In vorteilhafter Weise wird das vorbehandelte Material laut Anspruch 3
unmittelbar in eine Palladiumsalz-Lösung getaucht, die gemäß Anspruch 4
Palladiumacetat und Chloroform enthalten kann. Palladiumacetat als
Palladiumsalz ist besonders gut für das Abscheiden von Kupfer geeignet und
besitzt besonders gute Hafteigenschaften. Chloroform hat eine hohe
Verdampfungsgeschwindigkeit, so daß Lösemittelreste schnell entfernt sind.
Nach Anspruch 5 und 6 wird ein netzmittel-ähnliches, hoch oberflächenaktives
Lösemittel wie z. B. aliphatische Halogenverbindungen verwendet, welches eine
geringe Viskosität besitzt. Dadurch kann selbst in sehr kleinen Bohrungen des zu
beschichtenden Materials eine ausreichende Menge Metall abgeschieden werden.
Die einfache und wirksame Realisierung selbst kleinster Durchkontaktierungen ist
dadurch gewährleistet.
Von besonderem Vorteil ist die Maßnahme von Anspruch 7, indem das mit der
Palladiumsalz-Lösung benetzte Material unmittelbar einem Vakuum ausgesetzt
wird. Im Vakuum verdampfen die auf der Oberfläche adsorbierten Rückstände
bzw. Trennschichten schnell und vollständig, so daß die Haftfähigkeit der
Palladiumschicht stark erhöht wird. Gemäß Anspruch 8 findet die Verdampfung
von Feuchtigkeitselementen an der Oberfläche des Nichtleiters statt. Eventuell im
zu beschichtenden Material eingeschlossene (absorbierte) Feuchtigkeit und
Lösemittelreste dampfen somit nicht aus, nur die an der Oberfläche befindlichen
Flüssigkeitsreste werden entfernt, so daß das aufgebrachte Metallsalz nicht in das
Material eindringen kann und keine unerwünschten Oberflächen-Veränderungen
entstehen. Das Metallsalz verbleibt auf der Oberfläche.
Der Vakuum-Druckbereich liegt laut Anspruch 9 zwischen 10 Pa und 0,01 Pa,
vorzugsweise bei etwa 1 Pa. Derartige Drücke lassen sich schnell und
reproduzierbar erreichen. Der apparative Aufwand ist relativ gering, da z. B. die
Verwendung einer einfachen Drehschieberpumpe bereits ausreicht. Der in der
Vakuumkammer herrschende Druck kann leicht messend beobachtet werden.
Gemäß Anspruch 10 bleibt auf der zu beschichtenden Oberfläche ein reines
Metallsalz, z. B. Palladiumacetat, zurück. Da keine störenden Trennmedien mehr
vorhanden sind, ist die Haftfestigkeit des Palladiums sehr hoch. Eine anschließend
chemisch abgeschiedene Schicht ist in der Lage hohen Belastungen stand zu
halten.
Anspruch 11 sieht vor, das zu beschichtende Material nach der
Vakuumbehandlung einer Stickstoffatmosphäre auszusetzen, so daß sich kein
Wasserdampf aus der Umgebungsluft auf dem Material ablagern bzw. in das
Material eindringen kann. Gemäß Anspruch 12 wird das vorbehandelte und mit
einem Metallsalz beschichtete Material in vorteilhafter Weise aus einer
Vakuumkammer direkt in ein chemisches Kupferbad geführt.
Die Verwendung eines Verfahrens zum Metallisieren von Nichtleitern,
insbesondere glasfaserverstärkten Platten, gemäß Anspruch 12 ermöglicht eine
kostengünstige Fertigung von Leiterplatten. Ebenso gestattet die Anwendung des
Verfahrens zum Metallisieren von nicht-leitenden Körpern, insbesondere aus
Pappe, Papier oder Kunststoff, eine schnelle und einfache Herstellung von
Gebrauchsgegenständen wie Haushaltsartikeln, Schreibgeräten, zu
verchromenden Armaturen, Griffen und dergleichen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem
Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Es zeigen in stark schematisierter
Darstellung:
Fig. 1 einen Querschnitt einer zu beschichtenden Platte mit auf der
Oberfläche abgeschiedenem Palladiumsalz,
Fig. 2 einen Querschnitt der Platte von Fig. 1 nach Verdampfen der
Flüssigkeitselemente,
Fig. 3 einen Querschnitt der Platte von Fig. 1 nach der chemischen
Aufkupferung,
Fig. 4a ein Verfahren nach dem Stand der Technik und
Fig. 4b ein Verfahren nach der Erfindung.
Eine zu beschichtende Platte 10 aus einem nichtleitenden Material wird zunächst
im Rahmen einer Vorbehandlung entfettet, gespült, angeätzt und nochmals in
einem Wasserbad gespült. Die auf diese Weise vorbehandelte Platte 10 wird in
eine Metallsalz-Lösung gebracht, die vorzugsweise in Chloroform gelöstes
Palladiumacetat 20 enthält (Fig. 1).
Anschließend wird die Platte 10 in einer Vakuumkammer getrocknet. Die auf der
Oberfläche adsorbierten Flüssigkeitsbestandteile 21 der Lösung verdampfen
rasch durch den herrschenden Unterdruck und das Palladiumacetat 20 lagert sich,
wie in Fig. 2 dargestellt, auf der Plattenoberfläche 11 ab. Die Trocknung der Platte
10 unter Vakuum hat den Vorteil, daß nicht nur die Flüssigkeitsbestandteile 21 der
Lösung verdampfen, sondern auch andere auf der Oberfläche 11 adsorbierte
Feuchtigkeitselemente 22 wie z. B. Wasserdampf vollständig entfernt werden. Es
entsteht eine in Fig. 3 schematisch angedeutete reine Palladiumacetatschicht 23.
Die mit dem Palladiumacetat 20 beschichtete Platte 10 kann nun in einem
chemischen Kupferbad mit einer Kupferschicht 24 versehen werden.
Wie man aus Fig. 4a und 4b erkennt, benötigt die herkömmliche Technologie
deutlich mehr Verfahrensschritte als die erfindungsgemäße Nichtleiter-
Metallisierung. Insbesondere faßt der Verfahrensschritt 6 nach der Erfindung die
Schritte 6, 7, 8 und 9 nach dem herkömmlichen Verfahren zusammen, so daß
insgesamt 3 Verfahrensschritte eingespart werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf
die Geschwindigkeit und die Kosten des Verfahrens aus, insbesondere bei einem
industriellen Einsatz des Verfahrens. Zudem wird eine beachtliche
Qualitätsverbesserung erreicht. Neben der aufwendigen Badführung der
herkömmlichen chemischen Bäder entfällt auch eine notwendige Entsorgung der
eingesparten Bäder, wenn sie verbraucht sind.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen
beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Man erkennt jedoch, daß
bei einem Verfahren zum Metallisieren von Nichtleitern, bei dem ein zu
beschichtendes Material 10, z. B. Papier, Kunststoff, glasfaserverstärkte Platten
o. dgl., durch Entfetten, Anätzen und Zwischenwässern vorbehandelt wird, das
Material 10 einer eine Metallverbindung enthaltenden Lösung und anschließend
einem Vakuum ausgesetzt wird. Die Lösung enthält wenigstens ein Metall aus der
VIII. Nebengruppe des Periodensystems, beispielsweise Palladium als einem der
leichten Platinmetalle. Vorzugsweise benutzt man ein netzmittel-ähnliches, hoch
oberflächenaktives Lösemittel mit geringer Viskosität, z. B. Chloroform. Unmittelbar
nach dem Eintauchen des Materials 10 in eine Palladiumsalz-Lösung wird es
einem Vakuum von etwa 1 Pa ausgesetzt, so daß auf der zu beschichtenden
Oberfläche 11 ein reines Metallsalz, z. B. Palladiumacetat, zurückbleibt. Das derart
behandelte Material 10 wird aus einer Vakuumkammer direkt in ein chemisches
Kupferbad geführt. Der Einsatz von aufwendigen Chemikalien wird durch ein
physikalisches Vakuumverfahren ersetzt.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung
hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten,
räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als
auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste
10 Platte
11 Plattenoberfläche
20 Palladiumacetat
21 Flüssigkeitsbestandteile
22 Feuchtigkeitselemente
23 Palladiumschicht
24 Kupferschicht
11 Plattenoberfläche
20 Palladiumacetat
21 Flüssigkeitsbestandteile
22 Feuchtigkeitselemente
23 Palladiumschicht
24 Kupferschicht
Claims (14)
1. Verfahren zum Metallisieren von Nichtleitern, bei dem ein zu beschichtendes
Material (10), z. B. Papier, Kunststoff, glasfaserverstärkte Platten o. dgl. durch
Entfetten, Anätzen und Zwischenwässern vorbehandelt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das vorbehandelte Material (10) einer eine
Metallverbindung enthaltenden Lösung und anschließend einem Vakuum
ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lösung wenigstens ein Metall aus der VIII. Nebengruppe des
Periodensystems enthält, beispielsweise eines der leichten Platinmetalle.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das vorbehandelte Material unmittelbar in eine Palladiumsalz-Lösung
getaucht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Palladiumsalz- Lösung Palladiumacetat und Chloroform enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
die Verwendung eines netzmittel-ähnlichen, hoch oberflächenaktiven
Lösemittels, z. B. aliphatische Halogenverbindungen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Lösemittel eine geringe Viskosität besitzt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das mit der Palladiumsalz-Lösung benetzte
Material (10) unmittelbar einem Vakuum ausgesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Vakuum-
Druckbereich, in dem die Verdampfung von Feuchtigkeitselementen (20, 21)
an der Oberfläche des Nichtleiters stattfindet.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Vakuum-Druckbereich zwischen 10 Pa und 0,01 Pa, vorzugsweise bei
etwa 1 Pa liegt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der zu beschichtenden Oberfläche (11) ein
reines Metallsalz, z. B. Palladiumacetat (20), zurückbleibt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß nach der Vakuumbehandlung das zu
beschichtende Material (10) einer Stickstoffatmosphäre ausgesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das vorbehandelte und mit einem Metallsalz
(20) beschichtete Material (10) aus einer Vakuumkammer direkt in ein
chemisches Kupferbad geführt wird.
13. Verwendung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
12 zum Metallisieren von Nichtleitern, insbesondere glasfaserverstärkten
Platten für die Herstellung von Leiterplatten.
14. Verwendung eines Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis
12 zum Metallisieren von nicht-leitenden Körpern, insbesondere aus Pappe,
Papier oder Kunststoff, für die Herstellung von Gebrauchsgegenständen wie
Haushaltsartikeln, Schreibgeräten, zu verchromenden Armaturen, Griffen
und dergleichen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944418016 DE4418016A1 (de) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Nichtleiter-Metallisierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944418016 DE4418016A1 (de) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Nichtleiter-Metallisierung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4418016A1 true DE4418016A1 (de) | 1995-11-30 |
Family
ID=6518796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944418016 Withdrawn DE4418016A1 (de) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Nichtleiter-Metallisierung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4418016A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2184959A3 (de) * | 2008-11-11 | 2013-01-09 | Neuschäfer Elektronik GmbH | Leiterplatte zur Bestückung mit oberflächenmontierbaren und drahtgebundenen Bauteilen und Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte |
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-
1994
- 1994-05-24 DE DE19944418016 patent/DE4418016A1/de not_active Withdrawn
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