DE1621516B1

DE1621516B1 - Verfahren zur Verbesserung der Loetbarkeit von Leiterplatten aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch AEtzen

Info

Publication number: DE1621516B1
Application number: DE19671621516D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Merkenschlag Hermann; Josef Dr Strohmayer; August Stumbaum
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-10-11
Filing date: 1967-10-11
Publication date: 1971-10-07
Also published as: NL6814611A; FR1586321A; CH523971A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit elektrischer Leiterplatten mit Leiterbahnen aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Ätzen.

Vor dem Löten zur Herstellung der elektrischen Anschlüsse an Leiterplatten werden die Leiterplatten sorgfältig gereinigt. Hierzu bedient man sich Reinigungsverfahren, die bei der Technik des Galvanisieren Verwendung finden. Darüber hinaus ist es bekannt, Oxidschichten auf den Leiterbahnen aus Kupfer oder Kupferlegierungen kurzzeitig mit einer Lösung aus verdünnter Schwefelsäure mit Natriumdichromat oder mit Eisensulfat und Ammoniumpersulfat zu behandeln. Alle diese Verfahren haben in erster Linie den Zweck, Oxidschichten von den Oberflächen zu entfernen. Weiterhin ist bekannt, daß auf mechanischem Wege durch Sandstrahlen, Scheuern, Schleifen, Schwabbeln, Bürsten und sogar durch Radieren mit einem Spezialgummi das gleiche Ergebnis erzielbar ist. Diese mechanischen Behandlungsmethoden erzeugen über den Reinigungseffekt hinaus rauhe Oberflächen der Leiterbahnen, die die Benetzbarkeit durch das Lot günstig beeinflussen.

Die mechanischen Behandlungsverfahren bringen eine Reihe schwerwiegender Nachteile mit sich. Bei allen diesen Verfahren ist es außerordentlich schwierig, den Umfang der Metallabtragung von der Oberfläche der Leiterbahnen zu kontrollieren. Auch ist es häufig nicht zu vermeiden, daß die Oberfläche des Trägermaterials in unerwünschter Weise beeinträchtigt wird. Die beim Sandstrahlen, Scheuern, Schleifen, Schwabbeln benutzten Schleifmittel können sich sowohl in den Leiterbahnen als auch an schlecht zugänglichen Stellen des Trägermaterials festsetzen und die Lötung beeinträchtigen. - -

Leiterplatten mit Leiterbahnen aus Kupfer oder Kupferlegierungen müssen nach ihrer Herstellung möglichst rasch bestückt und verlötet werden, denn es hat sich gezeigt, daß die Lötbarkeit dieser Leiterplatten innerhalb von wenigen Wochen derart abnimmt, daß keine einwandfreie Lötverbindungen mehr erzielt werden können, wenn mit den aus bekannten Gründen zu verwendenden nicht oder nur wenig korrosiven Flußmitteln gelötet wird.

Bei der Suche nach Oberflächenbehandlungsverfahren, die sowohl eine hohe als auch eine länger anhaltende Lötbarkeit der Leiterplatten gewährleisten, wurde ein Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit elektrischer Leiterplatten mit Leiterbahnen aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Ätzen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche der Leiterbahnen zumindest an den zu lötenden Stellen mit einer an sich bekannten Ätzlösung aus Kupferchlorid, Salzsäure und Ammoniumchlorid angeätzt und nachher in eine wäßrige Salzsäurelösurig getaucht wird.

Durch das Anätzen wird Kupfer von der Oberfläche abgetragen und die Oberfläche angerauht. Der erzielte Rauhigkeitsgrad und die Tatsache, daß nach der Anwendung des Verfahrens reinste Kupfer-Oberflächen vorliegen, dürften die Gründe für die außergewöhnlich gute Benetzbarkeit durch das Lot sein.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werden Oberflächen erreicht, die eine Lötbarkeit besitzen, die wesentlich höher liegt als die Lötbarkeit, die durch die oben beschriebenen mechanischen Verfahren erreichbar ist. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß die Lötbarkeit der so behandelten Oberflächen mehrere Mo

nate anhält, ohne daß erhebliche Abnahmen der Lötbarkeit festgestellt werden konnten. Es konnte weiterhin festgestellt werden, daß Leiterplatten, die unmittelbar nach dem Behandeln mit einem Kolophoniumlötlack überzogen worden waren, auch nach einjähriger Lagerung noch gute Lötfähigkeit besaßen. Auch konnten durch das Verfahren Oberflächen, die keine Lötbarkeit mehr besaßen, reaktiviert werden.

Die Konzentrationen der zu verwendenden Ätzlösung werden vorzugsweise so eingestellt, daß bei der jeweiligen Betriebstemperatur des Bades kein Löslichkeitsproduktüberschritten wird. Bei Zimmertemperatur haben sich beispielsweise folgende Konzentrationen als günstig erwiesen:

0,5 bis 2,5 Mol Kupferchlorid pro Liter,
2,5 bis 0,5 Mol Ammoniumchlorid pro Liter,
0,2 bis 0,6 Mol Salzsäure pro Liter,

wobei die Summe der Konzentrationen etwa 3 Mol pro Liter ergeben soll. Innerhalb dieses Bereiches der Konzentrationen hat sich eine Ätzlösung aus 0,9 bis 1,1 Mol pro Liter Kupferchlorid, 1,5MoI pro Liter Ammoniumchlorid und 0,6 bis 0,4 Mol pro Liter Salzsäure als besonders geeignet erwiesen.

Bei einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Leiterplatte kurzzeitig in die vorgenannte Ätzlösung getaucht und danach sorgfältig mit Leitungswasser abgebraust. Nach einer kurzen Weiterbehandlung in 12°/₀iger Salzsäure erfolgt ein erneutes Abbrausen der Leiterplatte mit Leitungswasser und eine Neutralisation, indem die Leiterplatte in 3°/₀ige Ammoniaklösung getaucht und darauf erneut mit Leitungswasser abgebraust wird. Am Schluß der Behandlung steht ein Spülen in entsalztem Wasser und Trocknen an der Luft. - ---.._

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Lötbarkeit elektrischer Leiterplatten mit Leiterbahnen aus Kupfer oder Kupferlegierungen durch Ätzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Leiterbahnen zumindest an den zu lötenden Stellen mit einer an sich bekannten Ätzlösung aus Kupferchlorid, Salzsäure und Ammoniumchlorid angeätzt und nachher in eine wäßrige Salzsäurelösung getaucht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration an Kupferchlorid, Ammoniumchlorid und Salzsäure in derÄtzlösung so aufeinander abgestimmt werden, daß bei der jeweiligen Betriebstemperatur kein Löslichkeitsprodukt überschritten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen der Ätzlösung bei Zimmertemperatur etwa in folgenden Grenzen 0,5 bis 2,5 Mol Kupferchlorid pro Liter, 2,5 bis 0,5 Mol Ammoniumchlorid pro Liter und 0,2 bis 0,6 Mol Salzsäure pro Liter gehalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Leiterbahnen mit einer Lösung geätzt wird, die 0,9 bis 1,1 Mol/l Kupferchlorid, 1,5 Mol/l Ammoniumchlorid und 0,6 bis 0,4 Mol/l Salzsäure enthält.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

3 4

Oberfläche der Leiterbahnen in die Ätzlösung ge- Leitungswasser abgebraust, mit entsalztem Wasser taucht, danach mit Leitungswasser abgebraust und gespült und schließlich an der Luft getrocknet wird, mit einer etwa 12%igen Salzsäurelösung weiter-

6. Verfahren nach einem oder mehreren der behandelt wird, darauf wieder mit Leitungswasser Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß abgebraust und durch eine etwa 3°/oige Ammoniak- 5 die Oberfläche zusätzlich mit einem Lötlack Überlösung neutralisiert wird, danach abermals mit zogen wird.