CH654161A5 - Verfahren zum herstellen von gedruckten leiterplatten mit lochungen, deren wandungen metallisiert sind. - Google Patents

Description

654 161

2

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten mit Lochungen mit metallisierten Wandungen, wobei der metallische Wandbelag sowie die Leiterzüge vermittels stromloser Metallab-scheidung allein oder mit darauffolgender galvanischer Metall-abscheidung hergestellt werden, und als Ausgangsmaterial ein für die Leiterplattenherstellung geeigneter Träger dient, dessen Oberfläche mit einer Haftvermittlerschicht versehen ist, die ihrerseits mit einer Folie aus Metall oder Kunststoff temporär abgedeckt ist, nachfolgend als Basismaterial bezeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial zunächst mit jenen Lochungen versehen wird, deren Wandungen zu metallisieren sind; dass anschliessend das Basismaterial einer Ätzlösung ausgesetzt wird, die geeignet ist, die in der bzw. den Lochwandungen freiliegende Haftvermittlerschicht abzubauen, ohne die Abdeckfolie in störendem Ausmass oder überhaupt anzugreifen; dass der Haftvermittler-Abbauvorgang so lange fortgesetzt wird, bis nicht nur ein bei der Lochherstellung sich ausbildender Haftvermittlergrat oder -wulst abgebaut ist, sondern die Haftvermittlerschicht selbst, ausgehend vom Lochrand bzw. von den Lochrändern, unterhalb der Abdeckfolie, in geringem Umfang entfernt ist; dass anschliessend die Abdeckfolie entfernt und sodann das Leiterzugmuster vermittels stromloser Metallabscheidung allein oder zusammen mit galvenischer Metallabscheidung zugleich mit der Lochwandmetallisierung aufgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht im Bereich um den Lochrand bzw. die Lochränder, unterhalb der Abdeckfolie, zumindest bis zu einer Distanz vom Lochrand abgebaut wird, die der Dicke der Haftvermittlerschicht entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur galvanischen Abscheidung dienende Bad eine hohe Streufähigkeit aufweist.

"Leiterplatten nach Art gedruckter Schaltungen mit Lochungen, deren Wandungen metallisiert sind, finden in steigendem Mass Anwendung. Der Lochwandmetallbelag dient bei Leiterplatten mit Leiterzügen auf nur einer Seite zur Verbesserung der Lötstellenqualität zwischen in derartige Lochungen eingeführte Anschlussdrähte von Bauteilen und dem zugehörigen, mit dem Lochwandbelag elektrisch und mechanisch verbundenen Leiterzug. Bei Leiterplatten mit Leiterzügen auf beiden Seiten des Trägermaterials dient der-Metallwandbelag gleichzeitig oder allein zur elektrischen Verbindung von auf-verschiedenen Seiten angeordneten Leiterzügen.

Eine besonders vorteilhafte Methode zum Herstellen derartiger Leiterplatten geht von einem Basismaterial aus, dessen Oberfläche ein- oder beidseitig mit einer Haftvermittlerschicht ausgestattet ist, die ihrerseits mit einer Abdeckfolie versehen ist.

Ein solches Basismaterial wird beispielsweise derart hergestellt, dass ein Schichtpressstoff mit einer Haftvermittlerschicht durch Tauchen, Aufgiessen oder nach einem anderen, bekannten Verfahren beschichtet und die Oberfläche der Haftvermittlerschicht mit einer, in einem späteren Verfahrensschritt wieder entfernbaren, Abdeckschìcht aus Kunststoff oder Metall, vorzugsweise Aluminium, versehen wird.

Ein besonders weit verbreitetes Verfahren benutzt eine mit dem-Haftvermittler beschichtete Folie, beispielsweise aus Aluminium. Diese wird zusammen mit den imprägnierten Lagen des Schichtpressstoffes unter Einwirkung von Hitze und Druck zum mit der Abdeckfolie und einer Haftvermittlerschicht versehenen Basismaterial verpresst. Als Haftvermittler dienen beispielsweise mit Kunstgummi modifizierte Phenolharze.

Nach dem Herstellen der Lochungen und dem Entfernen der

Abdeckfolie wird die Haftvermittlerschicht in bekannter Weise, wie z.B. durch Einwirken von Chromschwefelsäure, mikroporös und benetzbar gemacht, um anschliessend das Leiterzugmuster vermittels stromloser Metallisierung allein oder zusammen mit galvanischer Abscheidung aufzubauen.

Derartige Leiterplatten zeichnen sich durch ausgezeichnete Haftfestigkeit der Leiterzüge, auch unter LÖtbad-Temperatur-bedingungen, aus.

Mit den durch den Trend zur Miniaturisierung verbundenen immer höheren Anforderungen an Leiterplatten erweist es sich als nachteilig, dass sich beim Stanz- oder Bohrvorgang zum Herstellen der Lochungen ein Wulst aus Haftvermittlermaterial an der Ausgangsseite der Lochung aufbaut. Diese Wulstbildung ist um so störender, je kleiner der Lachdurchmesser ist. In der fertiggestellten Leiterplatten stellt der Metallbelag in der Wulstgegend eine Schwachstelle dar, die insbesondere unter Wärmeschock-Bedingungen, wie sie beim Massenlötvorgang auftreten, oftmals zur sofortigen Rissbildung oder zum späteren Ausbilden einer fehlerhaften Verbindungsstelle führt.

Insbesondere für die Verwendung von Leiterplatten unter Bedingungen, die mit grossen Temperaturschwankungen verbunden sind, wie dies beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt der Fall ist, bestand ganz allgemein der Bedarf, die Qualität von Leiterplatten mit sogenannten durchmetallisierten Lochwandungen derart zu verbessern, dass durch Feinrissbildung im Bereich der Lochwandmetallisierung bzw. des Überganges zum Oberflächenleiterzug bewirkte Widerstandsanstiege oder gar Unterbrechungen im Betrieb bzw. als Folge von zyklischen Temperaturbelastungen mit hoher Sicherheit vermieden werden können.

Es hat sich nun in überraschender Weise gezeigt, dass das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, bei dem nicht nur die zuvor beschriebenen Haftvermittlerwulste entfernt werden, sondern die Haftvermittlerschicht vom Lochrand aus radial in geringem Umfang abgebaut wird, zu Leiterplatten führt, die sich durch ausserordentlich hohe Qualität und Unempfindlich-keit gegenüber Temperaturbelastungen auszeichnen.

Nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird von einer Arbeitstafel als Basismaterial ausgegangen, das ein-oder beidseitig eine Haftvermittlerschicht trägt, deren Oberflä-che(n) mit einer Abdeckfolie, beispielsweise einer Aluminiumfolie, versehen ist (sind).

Nach dem Herstellen des Lochmusters wird die Arbeitstafel einem Ätz- oder Lösungsmittel für die Haftvermittlerschicht ausgesetzt, das die Abdeckfolie nicht oder nicht in störendem Umfang angreift. Als Ätzmittel eignen sich beispielsweise, je nach Art des Abdeckfolienmaterials, Chromsäure, alkalische Permanganatlösungen sowie Alkalimetallhydroxyd-Lösungen.

Die Einwirkungszeit der Ätzlösung wird derart gewählt,

dass die Haftvermittlerschicht unterhalb der Abdeckfolie, vorzugsweise bis zu einem radialen Abstand vom betreffenden Lochrand, der mindestens der Dicke der Haftvermittlerschicht entspricht, abgebaut wird.

Anschliessend wird die Abdeckfolie entfernt. Dies kann, wiederum abhängig vom Folienmaterial, durch geeignete Ätzbzw. Lösungsmittel oder aber durch mechanisches Abziehen erfolgen.

Darauf wird die Arbeitstafel in bekannter Weise behandelt, um die Haftvermittlerschicht mikroporös und benetzbar zu gestalten. Hierauf wird die Oberfläche einschliesslich der Lochwandungen katalytisch für die stromlose Metallabscheidung sensibilisiert und hierzu beispielsweise einer Lösung ausgesetzt, die das Reaktionsprodukt aus Pd(II)chlorid und Sn(II)Chlorid enthält.

Die derart vorbereitete Arbeitstafel wird in ein stromlos Metall, beispielsweise Kupfer oder Nickel, abscheidendes Bad gebracht und darin so lange belassen, bis sich eine zur Stromleitung bei der nachfolgenden galvanischen Metallisierung aus5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

654 161

reichende Schichtdicke ausgebildet hat. Nach dem Aufbringen einer dem Negativ, des gewünschten Leiterzugmusters entsprechenden Abdeckmaske, beispielsweise im Licht- oder Sieb-druckschablonen-Druck, werden die Leiterzüge zugleich mit der Lochwandmetallisierung mittels galvanischer Metallabscheidung bis zur gewünschten Dicke aufgebaut, die Abdeckmaske entfernt und die in den Gebieten zwischen den Leiterzügen nunmehr freiliegende, dünne, stromlos hergestellte Metallschicht entfernt.

Soll das Leiterzugmuster ausschliesslich durch stromlose Metallabscheidung aufgebaut werden, so wird die Abdeckmaske bereits nach dem katalytischen Sensibilisieren aufgebracht und die Arbeitstafel so lange im stromlos metallisierenden Bad belassen, bis die gewünschte Schichtdicke der Leiterzüge erreicht ist.

Anstelle des im vorbeschriebenen Verfahren benutzten Basismaterials kann auch von einem solchen ausgegangen werden, das durchwegs einen Stoff enthält, der katalytisch auf die stromlose Metallabscheidung wirkt. In diesem Fall erübrigt sich die Behandlung in einer Sensibilisierungslösung.

Im folgenden soll das erfindungsgemässe Verfahren anhand der Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt ein für das Verfahren geeignetes Basismaterial.

In dieser Abbildung stellt 1 die temporäre Abdeckfolie aus Kunststoff oder Metall, beispielsweise Aluminium, dar, 2 den Isolierstoffträger, beispielsweise einen glasfaserverstärkten Epo-s xydharzpressstoff, 3 die Haftvermittlerschicht un'd 4 eine Lochung, deren Wandung metallisiert werden soll.

»Fig. 2 zeigt die gleiche Basismaterialplatte, nachdem diese einem Abbàumittel ausgesetzt wurde, das die Haftvermittlerschicht 2 von der Lochung 4 her unter der Abdeckfolie 1 in ei-10 nem vorgegebenen, der Einwirkungszeit entsprechenden Aus-mass entfernt, so dass dort eine Haftvermittlerschicht-frei Zone 5 entsteht.

Fig. 3 zeigt den Zustand nach dem Entfernen der Abdeck-schicht 1;

i5 Fig. 4 in idealisierter Weise den Querschnitt durch die fertiggestellte Leiterplatte. Hier bezeichnet 6 den Leiterzug und 6' die Lochwandmetallisierung, die im Bereich 6" durch weitgehendes oder teilweises Ausfüllen der Zone 5 verstärkt, wurde.

20 Fig. 5 zeigt gleichfalls in idealisierter Weise den Querschnitt durch eine nach üblichen Methoden ohne Anwendung des erfin-dungsgemässen Verfahrens hergestellte Leiterplatte.

1 Blatt Zeichnungen