DE1590481A1 - Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen auf Isolierstoffoberflächen mittels stromloser Metallabscheidung.
• Für die Herstellung gedruckter Schaltungen auf Isolierstoffoberflächen haben bisher insbesondere folgende Verfahren Bedeutung erlangt.
• Bei dem als Folienätzverfahren bekannten Verfahren wird auf eine kupferkaschierte Basisplatte die gewünschte Schaltung mittels eines beständigen Abdecklackes aufgedruckt. Anschließend. wird geätzt, d. h., man entfernt das für die Schaltung nicht benötigte Kupfer. Der Abdecklaek wird hierauf durch geeignete Waschmittel entfernt und die darunter atehengebliebene Leiterbahn liegt frei. Dieses Verfahren kann auch in abgewandelter Form im Negativdruck durchgeführt werden, wobei nicht die Leiterbahnen aufgedruckt, sondern diejenigen Teile abgedeckt wer-den, die für die gedruckte Schaltung nicht gebraucht werden. Die Leiterbahn wird dann auf elektrolytischem Wege durch Me-talle verstärkt und darauf die Kupferkanahierung nach Abwaachung des Abdecklackes mit einem xtzmittel entfernt, das die mit anderen Metallen überzogene Leiterbahn nioht angreift. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß erhebliche Mengen an Kupfermetall durch Ätzung entfernt werden müssen, was höchst aufwendig und überdies unwirtschaftlich ist.
• Nach einem anderen Verfahren wird auf eine aufgerauhte und entfettete Kunststoffplatte die Leiterbahn im Siebdruckverfahren aufgebracht. Das hierfür benutzte Harz oder Harzgemisch enthält feinverteiltes Metall oder Metallsalzpartikel. Hierauf wird die derart vorbereitete Platte nach entsprechender Aktivierung der Metallpartikel mit einem metallabscheidenden Bad, meist einem Kupferbad, behandelt, wobei das Metall auf den Metallkeimen abgeschieden wird. Dieses Verfahren ist insofern unbefriedigend, indem die aufgetragenen Lacke bzw. Harze meist einer Nachbehandlung, z. B. einer Erwärmung, unterzogen werden müssen, um sie genügend widerstandsfähig zu machen bzw. fest und dauerhaft mit der Isolierstoffoberfläche zu verbinden. Demgegenüber wurde nun gefunden, daß diese Nachteile vermieden werden können, indem auf der Isölierstoffoberfläche ein Metall-salz aufgebracht wird, welches an den gewünschten Leitermustern oder auf der gesamten Oberfläche durch Erhitzung in Gegenwart eines Reduktionsmittels unter Bildung einer Metallkeimaehicht zersetzt wird, worauf die derart vorbereitete Oberfläche entweder darauffolgend oder nach vorheriger Abdeckung der Flächen, auf denen kein Leitermuster entstehen soll, mit einer stromlos metallabscheidenden Lösung behandelt wird, um an den gewünschten@tsllen eine Metallschicht abzusoheiden. Das erfindungsgemäße Verfahren, das in überraschend einfacher und schneller Weise durchgeführt werd enlann, bedient sich der Zersetzung von Edelmetallsalzen, z. B. Gold-, Silber-, Kupfer-; Palladium-, Nickel-, Zinn- oder Kobaltsalzen u. a., bevorzugt slid Salze anorganischer Säuren, wie Sulfa% Nitrate, Chloride u.a., durch Erwärmung in Gegenwart eines Reduktionsmittels. Zu diesem Zweck werden die Metallsalze, zweckmäßigerweise gelöst in einem Lösungsmittel, bevorzugt Wasser, gemeinsam mit einem chemischen Reduktionsmittel, z. B. Formaldehyd, auf die Isolierstoffoberfläche aufgebracht, was zweckmäßigerweise z.B. durch einfaches Tauchen der Teile in eine diese Mittel enthaltende Lösung und anschließendes Trocknen an der Luft oder in einem mäßig warmen Luftstrom erfolgt. Hierauf werden die Isolierstoffoberflächen kurzfristig an den gewünschten Leitermustern erhitzt, was zweckmäßigerweise durch Aufpressen eines er-hitzten Metallstempels erfolgt, der die gewünschten Leitermu- ster in Hochdruck eingefräst oder eingeätzt enthält, wobei an den gewünschten Stellen Metallkeine in Form der gewünschten Schaltung abgeschieden werden. Durch darauffolgendes Behandeln der Isolierstoffoberfläehe mit einer stromlos metallabschei- denden Lösung lassen sich die mit Metallkeimen bedeckten Lei- terbahnen dann mit einer Metallschicht, z. B. aus Silber, Kup- fer, Nickel oder anderen geeigneten Metallen versehen.
• Man kann indessen auch derart verfahren, indem auf die Isolier- stoffoberfläche zunächst, wie oben beschrieben, ein Metallsalz nebst Reduktionsmittel aufgebracht und an den gewünschten Lei- termustern durch Aufpressen eines erhitzten Stempels erhitzt wird. Im Negativdruck werden darauf die Flächen, die nicht metallisiert werden sollen, mit einem geeigneten Lack abgedeckt, worauf nach anschließender Behandlung der Oberfläche mit einer stromlos metallabscheidenden Lösung der Abdecklack gewünschtenfalls wieder entfernt wird.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die mit einem Metallsalz und einem Reduktionsmittel behandelte Oberfläche des Isolierstoffes in ihrer Gesamtheit kurzfristig erhitzt, was z. B. durch Ziehen oder Pressen der derart vorbereiteten Isolierstoffplatte durch einen von innen beheizten Kalander erfolgen. kann. Die Oberfläche wird darauf an den Stellen, die nicht zu den Leiterbahnen gehören, mit einem Abdecklaek versehen und dann mit einer stromlos metallabscheidenen Lösung behandelt, um an den gewünschten Bahnen eine Metallschicht abzuscheiden. Abschließend entfernt man darauf zweckmäßigerweise den Abdecklack und die darunter befindliche Metallkeimschicht nach an sich bekannten Methoden, z. B. durch Abätzen. Die erfindungsgemäß hergestellten Leiterbahnen können gewünschtenfalls in an sich bekannter Weise galvanisch mit einer oder mehreren Metallschichten verstärkt werden.
• Die Temperatur des erhitzten Stempels bze. des Kalanders kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Metallsalz und der Dauer des Preßvorganges sowie der Art des verwendeten Isolierstoffes variiert werden und wird zweckmäßig etwa zwischen 100 und 3000 C, bevorzugt etwa 200 bis 250o C, gehalten, um die Preßdauer bzw. Verweilzeit im Kalander möglichst klein, bevorzugt unterhalb 0,5 Sekunden, zu halten.
• Isolierstoffe, die an sich schon eine Neigung besitzen, Metalle aus metallabscheidenden Bädern anzunehmen, werden vor der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßigerweise mit einer dünnen Schicht eines trockenen Abdecklackes versehen. Hierfür eignet sich beispielsweise ein Phenolharz in alkoholischer Lösung. Als Isolierstoffmaterialien für die erfindungsgemäße Herstellung der gedruckten Schaltungen eignen sich die hierfür üblichen Kunststoffe, z. B. Phenolharze, Epoxydharze und andere. In Fällen, bei denen die Isolierstoffoberfläche bereits reduzierende Komponenten enthält, wie z. B. die Phenoplaste und die Aminoplaste, erübrigt sich die Zugabe eines chemischen Reduktionsmittels zu den verwendeten Metallsalzen, die dann lediglich allein auf die Oberfläche aufgetragen und durch die Erhitzung unter gleichzeitiger Einwirkung des im Isolierstoff enthaltenen Reduktionsmittels unter Bildung von Metallkeimen zersetzt werden.
• Für die Plattierung dieser Schaltungen durch stromlose Abscheidung der gewünschten Metalle werden die üblichen reduktiven Bäder verwendet, i wie diese z. B. in der Veröffentlichung nS'v.,.-omlos erzeugte Metallüberzüge' erschienen im Eugen G . Leuze Verlag, Saulgau/Württ. (Verlag der Fachzeitschrift "Galvanotechnik") von Dipl.-Phys. Karl Müller, Ing. Hanns Benninghoff und Karl Schneider, Seiten 21 bis 25 beschrieben sind.
• Falls die zu behandelnden Isolierstoffe verunreinigte, z. B. fettige Oberflächen aufweisen, ist es zweckmäßig, diese vor der eigentlichen Behandlung einer entsprechenden Vorbehandlung zu unterziehen, die z. B. durch Abschmirgeln oder Behandlung mit einer Alkalibeize erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber den früher verwendeten Verfahren den Vorteil, daß nur geringe Mengen an Metall entfernt werden müssen, da die Isolierstoffoberfläche anstelle einer kaschierten Metallfolie lediglich kauirr wägbare Spuren von Metallkeimen enthält. Es ermöglicht ohne größeren Aufwand in einfachster Weise extrem schnell die Herstellung beliebiger Leiterstücke mit größter Dimensionsgenauigkeit. Von besonderem Vorteil ist außerdem, daß die Haftfestigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Leiterbahnen außerordentlich groß ist, da die Metallschicht teilweise in den Isolierstoff eingebettet wird. Außerdem brauchen nur äußerst geringe Mengen Metall von der Isolierstoffoberfläche entfernt zu werden, da diese lediglich kaum wägbare Spuren von Metallkeimem enthält. ,Die-folgenden Versuchsbeispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. B e i s p i e i i Eine aus Phenoplast bestehende Basisplatte wird nach Aufrauhen der Oberfläche mit Schmirgelpapier in eine wäßrige Lösung, enthaltend

  10 9/1 CuS04 . 5 H20

  14 g/1 Natriumhydroxyd

  8 g/1 Paraformaldehyd

  sowie einen Komplexbildner

  und einen Stabilisator,

  getaucht und anschließend in einem mäßig warmen Luftstrom getrocknet. Hierauf wird ein auf etwa 2000 C erhitzter Metallstempel, der die Leiterbahn in Hochdruck eingefräst oder eingeätzt enthält, etwa 0,3 Sekunden lang unter geringem Andruck auf die vorbereitete Platte gepreßt.
• Darauf wird die Platte erneut in die vorher beschriebene Lösung bei Raumtemperatur gebracht und bei einer Einwirkungszeit von 6 Stunden und einer Temperatur von 60o C verkupfert. Das gebildete Leitermuster läßt sich durch galvanische Abscheidung von Metallen beliebig verstärken.
• B e i s p i e 1 2 Eine Phenolharzplatte wird wie im Beispiel 1 beschrieben nach dem Aufrauhen der Oberfläche mit einer wäßrigen Lösung enthaltend ein Metallsalz, ein Reduktionsmittel sowie übliche Zusatzstoffe behandelt und dann getrocknet. Die derart vorbereitete Platte wird darauf durch einen erhitzten Kalander gezogen, worauf die Abscheidung einer dünnen Kupferschicht von 0,05 mg erfolgt. Anschließend bedeckt man die Stellen, an denen kein Leitermuster entstehen soll, mit einem üblichen Abdecklack und läßt anschließend. die obengenannte Lösung 6 Stunden lang bei einer Temperatur von 60o C-einwirken, wobei auf dem nicht abgedeckten Leitermuster eine Kupferschicht von etwa 30 mg abgeschieden wird. Der Abdecklack kann dann in üblicher Weise wieder entfernt und die darunter befindliche dünne Kupferschicht weggeätzt werden, wobei allerdings auch-die auf den Leitermustern abgeschiedene Metallschicht geringfügig angegriffen wird.

Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen auf Isolierstoffoberflächen mittels stromloser Metallabscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Isolierstoffoberfläche ein Metallsalz aufgebracht wird, welches an den gewünschten Leitermustern oder auf der gesamten Oberfläche durch Erhitzung in Gegenwart eines Reduktionsmittels unter Bildung einer Metallkeimschicht zersetzt wird, worauf die derart vorbereitete Oberfläche entweder darauf- folgend oder nach vorheriger Abdeckung der Flächen, auf denen kein Leitermuster entstehen soll, mit einer stromlos metallabscheidenden Lösung behandelt wird, um an den gewünschten Stellen eine Metallschicht abzuscheiden.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da9 als Metallsalz ein Gold-, Silber-, Kupfer-, Palladium-, Nickel-, Zinn- oder Kobaltsalz verwendet wird.
3. 3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da9 als Reduktionsmittel Formaldehyd verwendet wird. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung an den gewünschten Leitermustern durch Aufpressen eines erhitzten Metallstempels bewirkt wird, der die gewüruohten Leitermuster in Hochdruck enthält. 5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der gesamten Isolierstoffoberfläche dadurch erfolgt, indem der Isolierstoff durch einen innen beheizten Kalander gezogen wird. 6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum stromlosen Abscheiden einer Metallschicht eine Lösung enthaltend ein Kupfersalz sowie Formaldehyd benutzt wird. 7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da8 die stromlos abgeschiedene Metallschicht auf galvanischem Wege verstärkt wird.