DE19502988A1 - Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Polymeroberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Polymeroberflächen, das für die Herstellung von Trägern gedruckter Schaltungen in der Elektrotechnik und Elektronik, und zur Herstellung elektrisch leitender Bestandteile in solchen Schaltungen geeignet ist.

Die galvanische Beschichtung von Polymeroberflächen erfolgt vorwiegend in der Weise, daß zuerst eine dünne elektrisch leitende Schicht aufgebracht wird. Als elektrisch leitende Schicht kann eine dünne Metallschicht dienen. Diese wird z. B. mit Hilfe der stromlosen Verfahren der Metallabscheidung erzeugt. Dazu muß eine vorangehende Aktivierung des elektrisch nichtleitenden Polymers mit katalytisch wirkenden Keimen vorgenommen werden. Dazu sind die folgenden Verfahren im Einsatz:

• - Tauchen in eine Lösung, die das wirksame Metall enthält
• - Aufbringen einer Polymerlösung, die eine Verbindung des wirksamen Metalls enthält, die nach dem Trocknen oder anderweitigen Verfestigen der Polymerschicht durch einen Reduktionsvorgang in die Form eines Katalysators umgewandelt wird oder
• - durch physikalische Verfahren wie Bedampfen oder Besputtern.

Ein weiteres grundlegendes Verfahren besteht darin, daß das elektrisch nicht leitende Polymer in die Lösung eines Metalls getaucht wird, wobei ein Film auf dem Polymer entsteht, dessen elektrische Leitfähigkeit zum nachfolgenden Galvanisieren ausreichend ist.

Ein drittes Verfahren besteht darin, daß anstelle einer elektrisch leitenden Metallschicht als Grundlage für die nachfolgende galvanische Beschichtung eine intrinsische elektrisch leitende Polymerschicht aufgebracht wird. Alle drei Verfahren sind bei der Herstellung von durchkontaktierten gedruckten Schaltungen im Einsatz. Durch die Anwendung der beiden letztgenannten Verfahren kann die stromlose Metallisierung umgangen werden, die von der Zahl der Verfahrensschritte sowie der Überwachung und Entsorgung der Prozeßlösungen her hohen Aufwand benötigt.

In der DE 38 06 884 wird ein Verfahren zur Herstellung Durchkontaktierter gedruckter Schaltungen beschrieben, das zur dritten Gruppe gehört. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Leitlacke Polymere mit intrinsisch elektrischer Leitfähigkeit verwendet werden. Die Oberfläche des Trägers wird in einem oxidierend wirkenden Bad vorbehandelt, anschließend gespült und danach in eine monomere Lösung von Pyrrol, Furan, Thiophen oder deren Derivaten getaucht und eine Nachbehandlung in einem sauren Bad vorgenommen. Daran schließt sich die übliche galvanische oder außenstromlose Metallisierung an.

Nachteilig für eine umfassende Anwendung der beiden letztgenannten Verfahren ist, daß die galvanische Metallisierung nur über kleine Abstände, wie sie bei der Durchkontaktierung von gedruckten Schaltungen vorliegen und ausreichen, in vertretbaren Zeiträumen möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die galvanische Direktmetallisierung von nichtleitenden Polymeren unter Zuhilfenahme einer dünnen elektrisch leitenden Polymerschicht so zu beschleunigen, daß die Metallisierung über größere Abstände hinweg effektiv möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Polymeroberfläche, die mit einem elektrisch leitfähigen Polymer überzogen ist, vor der galvanischen Metallabscheidung in einer wäßrigen metallhaltigen Lösung behandelt wird. Die Einwirkzeit liegt in einem Bereich von 1 s bis 30 min, die Temperatur der Lösung in einem Bereich von 10 bis 80 °C.

Wesentlich an der metallhaltigen Lösung ist, daß diese feinste Metallkeime oder gelöste Ionen enthält, die in eine Keimform umgewandelt werden.

Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß nach der zusätzlichen Behandlung der leitfähigen Polymerschicht in einer wäßrigen metallhaltigen Lösung sich die Geschwindigkeit der nachfolgend vorgenommenen galvanischen Beschichtung wesentlich erhöht.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens werden in den Unteransprüchen genannt und nachstehend an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Eine Polyimidfolie des Typs Kapton der Firma Du Pont mit den Abmessungen 4×5 cm² wurde mit Aceton gereinigt und eine Polypyrrolschicht gemäß den Arbeitsbedingungen des DM5-2-Verfahren der Fa. Blasberg aufgebracht. Dazu wurde zuerst in einer alkalischen Lösung von Kaliumpermanganat mit einem pH-Wert von 9 für 10 min bei 88 °C behandelt, gespült und danach in einer 10 Volumen-Prozent Pyrrol enthaltenden Lösung 2 min bei Zimmertemperatur belassen, gespült und für 2 min bei Zimmertemperatur in eine 100 g/l Schwefelsäure enthaltende Lösung eingebracht. Der elektrische Widerstand der entstandenen Polypyrrolschicht, gemessen zwischen zwei aufgesetzten Meßspitzen im Abstand von 3 cm lag bei 535 kΩ. Nach dieser Vorbereitung wurde die Folie

· 2 min in 8% Salzsäure
· 5 min in eine kolloide Palladiumlösung, die 1 g/l Palladium,
· 20 g/l Zinn-(II)-chlorid und 8% Salzsäure enthielt
· 2 min in 8% Salzsäure getaucht und in entionisiertem Wasser gespült.

Danach lag der elektrische Widerstand, gemessen nach derselben Methode wie vor der Behandlung bei 7 MΩ. Bei der anschließenden galvanischen Beschichtung in einem kommerziell erhältlichen Glanzkupferbad mit 20 g/l Kupfer, 180 g/l Schwefelsäure und Zusätzen zur Verbesserung der Streufähigkeit und des Glanz es wurde nach 5 min eine Fläche von 2×3 cm² mit einer glänzenden und haftfesten Kupferschicht bedeckt, die nach 10 min auf 10 cm² angewachsen war. In einem Parallelversuch wurde ohne die zusätzliche Behandlung mit dem Palladiumkolloid unter sonst gleichen Bedingungen nur eine Fläche von 0,3×0,3 cm² metallisiert.

Im zweiten Ausführungsbeispiel wurde eine Kaptonfolie wie in Beispiel 1 vorbehandelt und gemäß dem DMS-E-Verfahren der Fa. Blasberg mit einer Polythiophenschicht bedeckt. Dazu wurde sie mit einer alkalischen Lösung von Kaliumpermanganat behandelt, gespült und danach 1 min in einer wäßrigen Lösung belassen, die 1 Vol-% eines Thiophenderivates enthielt. Danach wurde sie 2 min in einer wasserlöslichen Polysäure der Konzentration 2% behandelt. Der elektrische Widerstand, gemessen wie im Beispiel 1, lag danach bei 7 kΩ. Nach dieser Vorbereitung wurde die Folie ebenfalls einschließlich der Vor- und Nachbehandlung mit dem Palladiumkolloid behandelt, wobei der elektrische Widerstand auf 30 kΩ stieg. Bei der nachfolgenden galvanischen Beschichtung wurde unter sonst gleichen Bedingungen auf der mit dem Palladium behandelten Folie in 5 min eine Fläche von 15 cm² beschichtet gegenüber einer Fläche von 3,4 cm² ohne die erfindungsgemäße Behandlung.

Claims (10)

1. Verfahren zur galvanischen Beschichtung von Polymeroberflächen, die mit einem elektrisch leitfähigen Polymer überzogen sind, gekennzeichnet dadurch, daß vor der galvanischen Metallabscheidung eine Behandlung der Oberfläche mit einer wäßrigen metallhaltigen Lösung durch Einwirken während einer Zeit von 1 s bis 30 min, bei einer Temperatur von 10 bis 80°C vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einwirkzeit etwa 2 min und die Temperatur etwa 25°C beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die metallhaltige Lösung das Metall in Form von fein dispergierten Teilchen enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die metallhaltige Lösung das Metall in kolloid verteilter Form enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß die metallhaltige Lösung ein Schutzkolloid enthält.

6. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als metallhaltige Lösung eine übliche Lösung zur Direktmetallisierung von Verbindungslöchern in gedruckten Schaltungen verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die metallhaltige Lösung Zusätze enthält, die die Haftfestigkeit auf der zu metallisierenden Schicht erhöhen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß das Metall der metallhaltigen Lösung Palladium, Kupfer, Gold oder Platin oder eines der genannten Metalle im Gemisch mit einem oder mehreren der genannten Metalle oder im Gemisch mit weiteren Metallen ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die metallhaltige Lösung das Metall als gelöstes Salz enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 4 oder 9, gekennzeichnet dadurch, daß die metallhaltige Lösung zusätzlich ein Reduktionsmittel enthält.