DE1521006C - Verfahren zur Vorbehandlung von nicht leitenden Unterlagen fur das galvanische Aufbringen von guthaftenden Kupferschich ten fur elektrische Schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbehandlung von nichtleitenden Unterlagen für das galvanische Aufbringen von gilthaftenden Kupferschichten für elektrische Schaltungen durch gleichzeitiges Aufdampfen von verschiedenen Metallen im Hochvakuum. Die nichtleitenden Unterlagen können z. B. aus Glas, Tonerde, Keramik oder einem organischen Kunststoff bestehen, zu dem auch ein zäher, durchsichtiger, kältebeständiger Polyesterfilm aus Äthylenglykol und Terephthalsäure zählen kann.

Aus dem »Jahrbuch der Oberflächentechnik« (1959), S. 580 bis 584, ist die Herstellung von Metallüberzügen, z. B. von Kupferfilmen, durch ein Aufdampfverfahren im Hochvakuum auf erwärmten Spaltflächen von Alkalihalogeniden bekannt. Die Vakuumbedampfung ist wichtig, um Kunststoffe oder Textilien sowie Papier mit Metallüberzügen zu versehen.

Es ist ein-Verfahren zur Vorbereitung elektrisch .nichtleitender Stoffe wie Glas, Porzellan, Steingut für die Galvanisierung mit Hilfe der thermischen Metallverdampfung des Überzugsmaterials und des Niederschlages im Hochvakuum bekannt. Auf solche Weise behandelte, elektrisch nichtleitende Stoffe zeichnen sich an ihrer Oberfläche durch eine größere Gleichmäßigkeit, hochgradige Oxidfreiheit, gute, elektrische Leitfähigkeit und ein größeres Haftvermögen für galvanische Überzüge aus. Etwa vorhandene Poren und Risse auf dem Grundkörper werden durch die thermische Metallverdampfung im Hochvakuum haftfest aufgefüllt und geschlossen. Daher ist das Vorbehandlungsverfahren nicht nur für die Erzielung leitender Schichten auf nichtleitenden Stoffen, sondern auch dazu geeignet, um auf an sich leitenden Stoffen eine Oberflächenschicht zu erzeugen, die eine für die nachfolgende Galvanisierung besonders geeignete Grundlage bildet. Bei der thermischen Verdampfung und im elektrolytischen Bad können auch verschiedene Metalle niedergeschlagen werden. Im Hochvakuum können auch gleichzeitig oder nacheinander Metalle verschiedener Verdampfungstemperatur verdampft werden (deutsche Patentschrift 694 076).

Ferner ist bekannt, eine aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff, z. B. Kunststoff oder Keramik bestehende Platte, die als gedruckte Schaltung verwendet werden soll, metallisch zu überziehen. Der metallische Überzug besteht aus einer inneren, durch Aufdampfen gebildeten Metallschicht und aus einer äußeren, dicken Metallschicht, die auf elektrolytischem oder chemischem Wege auf die innere, dünne Metallschicht aufgebracht ist (deutsches Gebrauchsmuster 1 758 861).

Bei der Herstellung von Kupferbasisschichten, die die untere Schicht in einem galvanisierten Speicherclement für datenverarbeitende Vorrichtungen bilden, nach diesen bekannten Verfahren zeigt sich, daß bei der Verwendung von Kupfer für beide Schichten, also für die aufgedampfte und die elektrolytisch niedergeschlagene Schicht sich nach der Aufdampfung beide Schichten gemeinsam ablösen, insbesondere wenn die vorausgehende Reinigung der Unterlage nicht nach einem speziellen Verfahren durchgeführt wurde oder die Unterlage nach ihrer Reinigung eine Weile in einem feuchten Raum gelegen hatte. Wie sich herausgestellt hat, ist diese unerwünschte Ablösung auf die Bildung chemischer Verbindungen /wischen den Verunreinigungen oder dem an der Oberfläche der Unterlage adsorbierten Wasserdampf und dem Kupfer zurückzuführen. Dieser Wasserdampf läßt sich auch nicht im Hochvakuum beseitigen. .

Wenn an Stelle von Kupfer ein anderes Metall aufgedampft wird, das chemisch inaktiver als Kupfer ist, entsteht die Schwierigkeit, daß bei einer anschließenden Herstellung der elektrischen Schaltungen durch Wegätzen gewisser Abschnitte das galvanisierte Kupfer in unterschiedlicherweise als das darunter befindliche chemisch inaktivere Metall weggelöst wird. Folglich müssen wegen dieser Eigenschaft nacheinander verschiedene Ätzlösungen benutzt werden, was mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verknüpft ist, wobei in vielen Fällen die erste Ätzlösung durch mehrmaliges Spülen oder anderen Maßnahmen völlig entfernt werden muß, bevor die nächste Ätzlösung zur Anwendung kommen kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde.

Materialien zur Aufdampfung anzugeben, die wegen ihrer größeren chemischen Widerstandsfähigkeitbesser als Kupfer an der nichtleitenden Unterlage haften, die aber in ihrem Verhalten gegenüber den üblichen Kupferätzlösungen keinen Unterschied zu

reinem Kupfer zeigen. —- ·"'

Die.se Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Aluminium- oder Chrombronze auf die gegebenenfalls erwärmte Unterlage aufgedampft wird.
Derartige Legierungen können 20 bis 95 % Kupfer und,80 bis 5% Aluminium und/oder Chrom enthalten. Vorzugsweise können die Legierungen 92 % Kupfer und 10¹Vo Chrom aufweisen. Die Dicke der aufgedampften Lesuer-ur^gen kann im Bereich von 500 bis 50 000 A,\ vorzugsweise bei etwa 4000 A

Hegen. .

Wie man herausgefunden hat, läßt sich die Adhäsion durch die Aufbringung der aufgedampften kupferhaltigen Legierung auf einer erwärmten Unterlage z. B. aus Glas, Keramik u. dgl. verbessern.

wenn während der Aufdampfung eine erhöhte Temperatur im Bereich von 200 bis 400° C beibehalten wird. Man erhält jedoch auch einwandfreie Ergebnisse, wenn die Aufdampfung bei Raumtemperatur des Materials der Unterlage erfolgt. Dieser Arbeitsgang ist besonders brauchbar, falls das reaktionsunfähige, nichtleitende Material der Unterlage einen durch Wärme zersetzbaren Stoff, z. B. ein organisches Polymerisationsprodukt wie Polyäthylen. Polypropylen, Zellglas u. dgl. darstellt.

Nun sei ein typisches Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.

EinSchiffchen aus Wolfram, das mit einerMischung aus etwa 75 bis 80 Gewichtsprozent Kupfer und 20 bis 25 Gewichtsprozent Aluminium gefüllt ist, wird in ein Vakuumsystem gebracht. Außerdem wird die Unterlage, z. B. eine Glasplatte in das System eingeführt, die durch eine Blende vom Schiffchen getrennt wird.

Dann wird das System bis auf einen geringen Druck von etwa IO~^emm Hg evakuiert. Das Kupfer und Aluminium im Wolframschiffchen werden bis zum Schmelzpunkt erwärmt, während die Glasunter-Iage irgendwie auf etwa 300° C gebracht wird. Während einer gewissen Zeitspanne wird die Blende zwisehen dem Wolframschiffchen und der Glasunterlage entfernt, so daß sich eine Schicht aus einer Aluminium-Kupfer-Legierung von annähernd 4000 A Dicke auf der Unterlage niederschlägt. Dieses auf dem Glas

aufgedampfte Material enthält 92 Gewichtsprozent Kupfer und 8 Gewichtsprozent Aluminium.

Nachdem die gewünschte Menge dieser Aluminiumbronze aufgedampft ist, wird die Blende geschlossen und das System abgeschaltet, und man läßt die Anordnung während etwa 4 Stunden bis auf Raumtemperatur abkühlen. Das Material der Glasunterlagc, das mit Kupfer-Aluminium überzogen ist, wird aus dem System herausgenommen, und es wird eine Kupferschicht von z. B. etwa 0,025 mm Dicke darauf galvanisiert.

Das galvanisch abgeschiedene Kupfer weist eine überlegene, ausgezeichnete Adhäsion an der mit Aluminium-Kupfer überzogenen Glasunterlage auf. Diese Kupferschicht kann nicht nach den üblichen Prüfmethoden entfernt oder abgepellt werden; hierzu zählen das Pellen als Band nach Scotch, das Abschaben oder das Anreißen an den Rändern mit einer Rasierklinge. Fernerhin werden die Schichten, die auf diese Weise auf der Glasunterlage aufgebracht sind, also die aufgedampfte Kupfer-Aluminium-Schicht und die elektrolytisch niedergeschlagene Kupferschicht leicht mit einer üblichen Kupferätzlösung, z. B. Eisenchloridlösung geätzt. Diese Kombination der Schichten zeigt keinen erkennbaren Unterschied zu reinem Kupfer, wenn man von der überlegenen, ausgezeichneten Adhäsion des elektrolytisch aufgebrachten Kupfers an dem darunterliegenden Material absieht.

Gute Ergebnisse hinsichtlich der Adhäsion des galvanisch abgeschiedenen Kupfers werden auch mit anderen aufgedampften Kupfer-Aluminium-Filmen oder -Schichten, sogar mit solchen erhalten, die bis zu etwa 80 Gewichtsprozent Aluminium. enthalten.

Dasselbe gilt für aufgedampfte Kupfer-Chrom-Schichten, insbesondere für eine mit etwa K) Gewichtsprozent Chrom. Die ausgeführten Prüfungen zeigen, daß die Vorteile der Erfindung auch mit Unterlagcn erzielt werden, die während der Aufdampfung etwa auf Raum- oder Umgebungstemperatur gehalten werden.

Die Vorteile bei der Anwendung des aufgedampften Films z. B. aus Aluminiumbronze oder Chrom- bronze hinsichtlich der verbesserten Adhäsion des elektrolytisch aufgebrachten Kupfers umfassen auch die Tatsache, daß das aufgedämpfte Material während der elektrolytischen Aufbringung des Kupfers nicht das galvanische Bad verunreinigt. Weiterhin ist die galvanisch abgeschiedene Kupferschicht äußerst glänzend und eignet sich zur Aufnahme einer zusätzlichen, galvanisch abgeschiedenen. Metallschicht, ζ. Β. eines magnetischen Nickeleisenfilms. Daher kann insbesondere eine feste, guthaftende Kupferbasisschicht vorbereitet werden, auf der zusammenhängende Schaltungen angebracht werden, und die als untere Schicht in einem galvanisierten Speicherelement für datenverarbeitende Vorrichtungen dient.

Claims (1)

1. Patentanspruch: ~~, "

   Verfahren zur Vorbehandlung von nichtleitenden Unterlage»- für das. galvanische Aufbringen von guthaftenden Kupferschichten für elektrische Schaltungen durch gleichzeitiges Aufdampfen von' verschiedenen Metallen im Hochvakuum, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumbronzeoder Chrombronze auf dje gegebenenfalls erwärmte Unterlage'aflfgedampft wird.