DE1446214B2

DE1446214B2 - Verfahren zur chemischen Metallabscheidung auf dielektrischen Gegenständen

Info

Publication number: DE1446214B2
Application number: DE19611446214
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: National Cash Register Co
Current assignee: National Cash Register Co
Priority date: 1960-12-22
Filing date: 1961-12-20
Publication date: 1970-11-26
Also published as: DE1446214A1; US3194681A; GB918220A; CH404334A

Description

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Um eine metallische Schicht auf nichtleitende oder auf der Plattenoberfläche vorhandenen natürlichen

dielektrische Stoffe aufzubringen, muß ein chemisches Poren und Unebenheiten feine Rillen geschaffen, in

Abscheidungsverfahren angewandt werden, da sich denen die abgelagerte metallische Leiterschicht gut

galvanische Verfahren hierzu nicht eignen. Solche haften kann.

chemischen Abscheidungsverfahren zum Zwecke des 5 Als Vorbereitungsbad können je nach der Art des

»Metallisierens« von dielektrischen Trägern sind be- abzulagernden Metalls entweder ein Sensibilisierungs-

reits bekannt. bad, ein Aktivierungsbad oder auch beide Bäder

Die Haftfähigkeit des abgeschiedenen Metalls auf nacheinander verwendet werden,

dem dielektrischen Träger beruht auf rein physi- Soll Kupfer oder Silber abgeschieden werden, dann

kalischer Wirkung und kann durch »Aufschließen« io wird die Platte nach gründlicher Reinigung der zu

der Metalloberfläche wesentlich verbesssert werden. überziehenden Oberfläche in ein aus einer wäßrigen

Sensibilisierungs- und Aktivierungsverfahren, die zum Lösung eines geeigneten Metallsalzes bestehendes

»Aufschließen« der Trägeroberfläche dienen, sind Sensibilisierungsbad getaucht. Bei der praktischen

beispielsweise aus der österreichischen Patentschrift Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens be-

182 591 und der USA.-Patentschrift 2 872 359 be- 15 stand das Sensibilisierungsbad aus einer Lösung von

kannt. Dort werden beispielsweise Zinnsalz- und/oder 2 g Zinnchlorid und 1 ecm Salzsäure in 100 ecm

Edelmetallsalzlösungen als Vorbereitungsbäder ver- Wasser. Um ein besseres Eindringen der Sensibilisie-

wendet. rungslösung in die kleinen Poren und Ritzen auf der

Bekannt sind auch Waschverfahren, bei denen die Plattenoberfläche zu bewirken und dadurch einen

Waschflüssigkeit durch Ultraschall bewegt wird, um 20 engeren Kontakt der Sensibilisierungslösung mit der

Schmutzteilchen aus schwer zugänglichen Werk- ganzen Oberfläche derselben zu erreichen und um

stücken herauszuspülen. Hierzu sei beispielsweise auf ständig neue Lösung in Berührung mit der Oberfläche

die Zeitschrift »Metalloberfläche«, 1956, S. 257 bis der zu behandelnden Platte zu bringen, wird das Sen-

260, verwiesen. sibilisierungsbad durch Druckwellen mit einer Fre-

Aus der deutschen Patentschrift 934 393 ist auch 25 quenz zwischen 20 und 40OkHz in Bewegung ge-

die Anwendung von Ultraschall zum Bewegen des halten. Diese Ultraschallwellen können durch einen

Überzugsbades für die chemische Ablagerung von beliebigen der bekannten Ultraschallgeneratoren er-

Metallschichten auf einem Träger bekannt. Durch die zeugt und durch eine ebenfalls bekannte Ubertra-

Anwendung von Ultraschall wird eine größere Haft- gungsvorrichtung dem Bad zugeführt werden,

fähigkeit der Überzugsschicht auf dem Träger er- 30 Die Platte wird dann aus dem Sensibilisierungsbad

reicht. Diese verbesserte Haftwirkung ist auf das »Auf- herausgenommen und die nicht adsorbierte Sensibili-

schließen« des zu überziehenden Trägers in seiner sierungslösung abgespült. Bei verschiedenen als lei-

Mikrostruktur zurückzuführen. Dieses Verfahren wird tende Schicht verwendeten Metallen muß vor deren

immer dann angewendet, wenn die geforderte Haft- Aufbringen die Platte einem aus der wäßrigen Lösung

fähigkeit nicht von vornherein gegeben ist. 35 eines Salzes eines anderen Metalls bestehenden Akti-

Um auch die Innenwände von Bohrungen, insbe- vierungsbad ausgesetzt werden. Für dieses Aktiviesondere Sacklöchern, mit einer Metallschicht zu über- rungsbad können beispielsweise Palladium- oder ziehen, war es beispielsweise aus der deutschen Pa- Goldchlorid verwendet werden. Bei Verwendung von tentschrift 892 842 bekannt, nach Einfüllen einer Silber als leitende Schicht ist kein Aktivierungsbad Schmelze des gewünschten Metalls in die zu beschich- 4° erforderlich, da sich dieses direkt auf der sensibilitende Bohrung einen Magnetostriktionsschwinger in serten Oberfläche chemisch ablagern läßt. Bei Verletztere einzuführen. -Zur Beschichtung der Innen- wendung von Kupfer ist jedoch die Behandlung der wände einer Vielzahl sehr kleiner Bohrungen ist dieses Platte in einem Aktivierungsbad erforderlich. Nach Verfahren jedoch völlig ungeeignet. Einführen der zu aktivierenden Platte in das Bad

Der Erfindnung liegt· deshalb die Aufgabe zugrunde, 45 wird letzteres durch Ultraschall in Bewegung geein verbessertes Verfahren zum Überziehen der Innen- halten, wodurch wiederum ein besseres Eindringen flächen von in einer Platte aus dielektrischem Mate- der Aktivierlösung in die kleinen Poren und Riefen rial, beispielsweise einer gedruckten Schaltungsplatte, auf der Plattenoberfläche erreicht, ein engerer Konvorgesehenen Bohrungen zu schaffen. takt der Aktivierlösung mit allen Teilen der Platten-

Die Erfindung betrifft somit die Anwendung des 50 oberflächen gewährleistet und ständig neue Lösung

Verfahrens zur chemischen Metallabscheidung aus in Berührung mit der zu aktivierenden Oberfläche ge-

Metallsalzlösungen auf dielektrische Gegenstände zur bracht wird.

Verbesserung der Sensibilisierung der zu überziehen- Der vorher auf der Oberfläche der Platte adsorden Flächen, bei dem mindestens ein mit Ultraschall- bierte Sensibilisierungsstoff wirkt als Reduktionswellen beschicktes Vorbereitungsbad angewandt wird, 55 mittel, das je nach dem für die Aktivierungslösung auf das Überziehen von inneren Flächen von mit sehr verwendeten Salz dieser Lösung z. B. Palladium oder kleinen Löchern versehenen dielektrischen Gegen- Gold entzieht, das dann auf der Oberfläche der diständen. elektrischen Platte abgeschieden wird. Bei einer

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden praktischen Anwendung der Erfindung wurde als nachstehend an Hand von für gedruckte Schaltungen 60 Aktivierungsbad eine Palladiumchloridlösung ververwendeten dielektrischen Platten näher beschrieben. wendet, die aus einer Lösung von 0,05 g Palladium-Die Oberfläche der nichtleitenden Platte, auf der chlorid und 1 ecm Salzsäure in 100 ecm Wasser beein elektrisch leitendes Material chemisch abge- stand.

schieden werden soll, können wie bei herkömm- Nach der Aktivierung der Platte wird diese in eine

liehen chemischen Abscheidungsverfahren vorbereitet 65 Verkupferungslösung eingetaucht. Es handelt sich

werden, d. h., sie wird gründlich gereinigt und durch hierbei um ein bekanntes Verfahren, bei dem das

Verwendung eines Schleifmittels oder einer Metall- Leitermaterial, in diesem Falle also Kupfer, aus der

bürste leicht aufgerauht. Hierdurch werden außer den Lösung reduziert und auf der aktivierten Oberfläche

Claims

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der dielektrischen Platte chemisch abgelagert wird. Die mit Bohrungen versehene Platte wird zunächst Bei einer praktischen Durchführung des erfindungs- in ein aus einer wäßrigen Lösung eines Metallsalzes

gemäßen Verfahrens wurde die Kupferlösung aus bestehendes Sensibilisierungsbad getaucht. Bei diesem 50 ecm Kupfersulfatlösung, 50 ecm Natrium-Kalium- Bad kann es sich beispielsweise, wie bereits be-

Tartrat, Natriumhydroxidlösung und 10 ecm Formalin 5 schrieben, um eine Lösung von Zinnchlorid handeln,

zu 100 ecm destilliertem Wasser bereitet. Um ein vollständiges Eindringen der Zinnchlorid-

Es hat sich gezeigt, daß, wenn die Sensibilisie- lösung in die Bohrungen zu erreichen, wird das Bad

rungs- und Aktivierungsbäder durch Ultraschall in erfindungsgemäß durch Ultraschallwellen mit einer

Bewegung gehalten werden, eine verbesserte leitende Frequenz zwischen 20 und 400 kHz in Bewegung ge-

Schicht mit besseren Hafteigenschaften bei Anwen- io halten.

dung einer wesentlich schwächeren Verkupferungs- Nach der Behandlung in dem Sensibilisierungsbad

lösung erzielt wurde. Der Vorteil einer schwächeren wird von der Platte die nichtadsorbierte Sensibilisie-

Verkupferungslösung besteht darin, daß das Be- rungslösung abgewaschen. Anschließend wird die

streben dieser Lösung, während des Ablagerungspro- Platte, wie bereits beschrieben, in ein aus einer wäß-

zesses spontan zu zerfallen, vermindert wird. 15 rigen Lösung eines Salzes eines anderen Metalls, bei-

Das Verfahren nach der Erfindung wurde im vor- spielsweise Palladium- oder Goldchlorid, bestehendes

angegangenen im Zusammenhang mit dem Überziehen Aktivierungsbad getaucht. Das adsorbierte Zinn-

der vollständigen Oberfläche einer Platte aus dielek- chlorid wirkt als Reduktionsmittel, das eine Abschei-

trischem Material mit Metall beschrieben. Sollen da- dung des Palladiums bzw. des Goldes aus der Lösung

gegen nur eine Seite der Platte bzw. nur bestimmte 20 bewirkt, so daß die Innenflächen der Bohrungen mit

Teile der Plattenoberflächen mit einem Überzug ver- einer sehr dünnen Palladium- oder Goldschicht ver-

sehen werden, dann können die nicht zu beschichten- sehen werden. Während dieses Bades wird die Lö-

den Flächenteile vor dem ersten Bad mit einem sung ebenfalls durch Ultraschall in Bewegung ge-

Schutzüberzug, beispielsweise Lack, versehen werden. halten.

Nach Beendigung des Verfahrens läßt sich dieser 25 Die Platte wird dann, ähnlich wie bereits be-

Schutzüberzug zusammen mit der auf ihm abgelager- schrieben, in eine Kupfersalzlösung getaucht, um auf

ten Metallschicht leicht entfernen. den Innenflächen der Bohrungen durch chemische

Wie bereits ausgeführt, wäre bei Verwendung von Abscheidung einen Überzug aufzubringen. Dabei

Silber als abscheidendes Metall kein Aktivierungsbad wird das Kupfer aus der Lösung abgezogen und che-

erforderlich. Bei Verwendung von Nickel wäre da- 30 misch auf den sensibilisierten und aktivierten Innen-

gegen nur das Aktivierungsbad, nicht aber das Sensi- flächen der Bohrungen abgelagert,

bilisierungsbad nötig. In jedem Fall werden jedoch Die auf chemischem Weg abgeschiedene Kupfer-

das Sensibilisierungs- und Aktivierungsbad während schicht kann anschließend durch einen zusätzlichen

des Eintauchens der zu behandelnden Platte erfin- Galvanisierungsvorgang verstärkt werden,

dungsgemäß durch Ultraschall in Bewegung gehalten, 35 Danach kann der Schutzüberzug entfernt und die

um ein besseres Eindringen der Badlösungen in die Schaltungseinheit in herkömmlicher Weise fertigge-

kleinen Poren und Riefen auf den zu beschichtenden stellt werden.

Oberflächenteilen der Platte und das Benetzen dieser Bei der praktischen Erprobung des im vorangegan-

Teile mit ständig neuer Lösung zu bewirken. genen beschriebenen Verfahrens wurden beim Über-

Ein weitere Anwendungsart des erfindungsgemäßen 40 ziehen der Innenflächen von Bohrungen mit einem Verfahrens besteht in der Herstellung elektrischer Durchmesser von nur 0,33 mm in einer Platte aus Schaltungseinheiten, bei denen beide Seiten einer Epoxydglas (mit einem Epoxydharz getränktes Glas-Platte aus dielektrischem Material mit einem Leiter- gewebe mit einer Stärke von 0,8 mm) mit Metall ausmuster versehen sind. Zur Herstellung elektrischer gezeichnete Ergebnisse erzielt. Es gelang sogar, die Verbindungen zwischen einzelnen Teilen der auf den 45 Innenflächen von Bohrungen mit nur 0,13 mm beiden Seiten der Platte angeordneten Leitermuster Durchmesser in einem ähnlichen Material mit befriewird die Platte überall dort mit Bohrungen versehen, digendem Ergebnis mit Metall zu überziehen.
wo Verbindungen zwischen den Leitermustern herzustellen sind. Um die Verwendung von Kontaktbrücken

zur Herstellung dieser Verbindungen überflüssig zu 50 Patentanspruch:
machen, werden die Innenflächen der Bohrungen

häufig mit einer Metallschicht überzogen. Anwendung des Verfahrens zur chemischen

Nach Herstellung einer elektrischen Schaltungsein- Metallabscheidung aus Metallsalzlösungen auf diheit nach einem beliebigen bekannten Verfahren wird elektrische Gegenstände zur Verbesserung der die Platte mit einem Schutzüberzug, beispielsweise 55 Sensibilisierung der zu überziehenden Flächen, aus Lack, versehen und überall dort mit Bohrungen bei dem mindestens ein mit Ultraschallwellen beversehen, wo elektrische Verbindungen zwischen den schicktes Vorbereitungsbad angewandt wird, auf Leitermustern erforderlich sind. Dadurch wird die das Überziehen von inneren Flächen von mit sehr Metallschicht nur auf den Innenflächen der Bohrun- kleinen Löchern versehenen dielektrischen Gegengen abgeschieden. 60 ständen.