DE19511380A1 - Verfahren zur Elektroplattierung einer nichtleitenden Oberfläche - Google Patents
Verfahren zur Elektroplattierung einer nichtleitenden OberflächeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektroplattierung
einer nichtleitenden Oberfläche und insbesondere ein Verfahren zur Elektro
plattierung der Innenwände von Durchgangslöchern in Leiterplatten von ge
druckten Schaltungen.
Bei Leiterplatten, wie beispielsweise doppelseitigen Platten oder Mehr
schichtenplatten, sind im Substrat Durchgangslöcher vorgesehen. Die Innen
wände der Durchgangslöcher sind mit einem leitfähigem Metall elektroplattiert,
um die Leitfähigkeit zwischen den Schaltkreisen zu gewährleisten.
Zur Elektroplattierung der nichtleitfähigen Innenwände von Durch
gangslöchern sind verschiedene Methoden bekannt. Shortt et al. beschreiben ei
ne Methode, bei der die Elektroplattierung durchgeführt wird, nachdem die
Durchgangslochinnenwände durch die Applikation von Silber-, Kupfer oder
Graphitteilchen elektrisch leitfähig gemacht wurden (US-PS 3 163 588). Bei
dieser Methode kommt es jedoch zu Defekten, wie beispielsweise Nadel
löchern in der Plattierungsschicht der Durchgangslochinnenwand, falls übermä
ßig plattierte Bereiche entfernt werden. Diese Innenwand muß nochmals elek
troplattiert werden, wodurch das Verfahren nicht nur kompliziert wird, sondern
wodurch seine Anwendung bei der Herstellung von zuverlässigen Leiterplatten
mit hoher Schaltungsdichte, wie sie derzeit gefordert werden, nicht möglich ist.
In der US-PS 3 099 608 wird von Radovsky et al. angedeutet, daß dann,
wenn Graphit als leitfähige Schicht für die Elektroplattierung verwendet wird,
nachteiligerweise die Abscheidung der durch Elektroplattierung abzuscheiden
den Metalle schlecht ist.
Derzeit wird als Verfahren zur Plattierung von Metall auf den Durch
gangslochinnenwänden eine stromlose Kupferplattierung angewandt. Die
stromlose Kupferplattierung hat jedoch folgende Nachteile: (1) Es ist eine ver
gleichsweise lange Zeitspanne erforderlich, (2) es müssen während des Plattier
verfahrens zahlreiche Bäder dauernd überwacht werden (erforderliche Kompo
nenten müssen dem jeweiligen Bad zugeführt werden, und es muß ausreichend
Sorgfalt getragen werden, daß die Bäder nicht mit Komponenten aus vorausge
henden Stufen verunreinigt werden, da die Bäder gegenüber Verunreinigungen
äußerst empfindlich sind), (3) es werden zahlreiche Waschbäder benötigt und
diese Bäder verbrauchen große Mengen an Wasser für das Waschen, und (4)
die Abwasserbeseitigung ist teuer.
Von Randolph et al. ist eine Methode der Elektroplattierung vorgeschla
gen worden, bei der die stromlose Kupferplattierung, die mit den erwähnten
Nachteilen behaftet ist, nicht angewandt wird. Es wird vorgeschlagen, die Elek
troplattierung nach Ausbildung einer Rußschicht durchzuführen, wozu eine
Dispersion von Ruß, welche einen durchschnittlichen Durchmesser von weni
ger als etwa 3 µm aufweist und ein Surfaktans enthält, auf die Durchgangs
lochinnenwand appliziert wird und wobei auf dieser Rußschicht ferner eine
Graphitschicht ausgebildet wird, indem man eine Dispersion von Graphit mit
einem durchschnittlichen Durchmesser von weniger als etwa 1,5 µm und ein
Surfaktans appliziert (US-PS 5 139 642). Bei dieser Methode ist die Ausbil
dung von zwei Schichten, nämlich einer Rußschicht und einer Graphitschicht,
als Basisschichten für die Elektroplattierung erforderlich, mit dem Resultat,
daß die Verfahren komplizierter werden und die Kosten steigen.
Eine Verbesserung gegenüber US-PS 5 139 642 stellt das in
GB 2 274 853 beschriebene Verfahren dar. Mit diesem Verfahren konnte die
Zuverlässigkeit gesteigert und die Kosten bei der Elektroplattierung von nicht
leitfähigen Oberflächen in gewissem Ausmaß reduziert werden, indem man ei
ne Graphitschicht unter Verwendung von einer wässerigen Dispersion von Gra
phitteilchen und einem Bindemittel ausbildet.
Von den Erfindern wurden umfangreiche Untersuchungen mit dem Ziel
durchgeführt, ein effizienteres und zuverlässigeres Verfahren zu entwickeln,
um auf nicht leitfähigen Oberflächen ein leitfähiges Metall elektrisch abzu
scheiden (d. h. eine Elektroplattierung durchzuführen), insbesondere auf der
Durchgangslochinnenwand einer Leiterplatte. Dabei wurde festgestellt, daß die
Elektroplattierung eines leitfähigen Metalls auf einer Schicht von Kohlenstoff
teilchen, wie beispielsweise Graphitteilchen, erzeugt durch das Aufbringen der
artiger Teilchen auf die Durchgangslochinnenwände und Eintauchen in eine
stark saure wässerige Lösung, zu hervorragenden elektroplattierten Oberflächen
führt, die keinerlei Defekte, wie beispielsweise Hohlräume oder Fehlstellen
aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Verfahrens zur
Elektroplattierung einer nichtleitenden Oberfläche, umfassend
- a) das Bereitstellen einer wässerigen Dispersion, welche Graphitteilchen mit ei nem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 µm oder weniger oder Rußteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1 µm oder weniger oder beide (im folgenden als "spezielle Kohlenstoffteilchen" bezeich net) enthält,
- b) die Applikation dieser wässerigen Dispersion von speziellen Kohlenstoffteil chen auf eine nichtleitende Oberfläche, um die speziellen Kohlenstoffteilchen aufzubringen und anzuheften
- (c) das Eintauchen der nichtleitenden Oberfläche in eine stark saure wässerige Lösung mit einem pH von 3 oder niedriger und
- (d) die Elektroplattierung, wobei die Schicht der speziellen Kohlenstoffteil chenschicht als leitfähige Schicht dient.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens
zur Elektroplattierung einer Durchgangslochinnenwand von einer Leiterplatte
für gedruckte Schaltungen, insbesondere einer Leiterplatte mit einer Oberfläche
aus einer leitfähigen Metallschicht, umfassend
- (a) das Bereitstellen einer wässerigen Dispersion der speziellen Kohlenstoff teilchen
- (b) die Applikation dieser wässerigen Dispersion spezieller Kohlenstoffteilchen auf die Oberfläche der erwähnten Leiterplatte von gedruckten Schaltungen, welche Durchgangslöcher aufweist, um die speziellen Kohlenstoffteilchen auf zubringen und anzuheften
- (c) das Eintauchen der Leiterplatte in eine stark saure wäßrige Lösung mit ei nem pH von 3 oder niedriger
- (d) die Entfernung der Schicht aus speziellen Kohlenstoffteilchen, die an der Oberfläche der leitfähigen Metallschicht haftet, indem man diese Metallschicht bis zu einer Dichte von 0,01 bis 5,0 µm ätzt, und
- (e) die Elektroplattierung, wobei die leitfähige Metallschicht und die Schicht der speziellen Kohlenstoffteilchen als eine leitfähige Schicht dient.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung wer
den anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen noch
deutlicher.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die wässerige
Dispersion der speziellen Kohlenstoffteilchen auf die nichtleitende Oberfläche
appliziert, um die speziellen Kohlenstoffteilchen daran anzuheften.
Die Graphitteilchen in den speziellen Kohlenstoffteilchen sind superfei
ne Teilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2 µm oder weniger,
vorzugsweise 1 µm oder weniger und besonders bevorzugt 0,7 µm oder weni
ger. Falls der durchschnittliche Durchmesser größer ist als 2 µm, wird nicht nur
die Leitfähigkeit niedriger, auch die Haltfähigkeit eines leitfähigen Metalls, das
auf die nichtleitende Oberfläche elektroplattiert werden soll, ist gering. Als die
Rußteilchen werden superfeine Teilchen mit einem durchschnittlichen Durch
messer von 1 µm oder weniger, vorzugsweise 0,5 µm oder weniger und beson
ders bevorzugt 0,3 µm oder weniger verwendet. Falls der durchschnittliche
Durchmesser größer ist als 1 µm, können sich Fehlstellen ausbilden, d. h. Berei
che, in denen das Metall nach der Elektroplattierung nicht abgeschieden wurde.
Die Zuverlässigkeit der Elektroplattierung wird dadurch verringert. Es können
beliebige spezielle Kohlenstoffteilchen verwendet werden, deren Teilchengröße
die oberen Grenzwerte nicht übersteigt. Hinsichtlich der unteren Grenzwerte
bestehen keine speziellen Beschränkungen. Die Graphitteilchen und die Ruß
teilchen können entweder unabhängig oder in Kombination verwendet werden.
Die Menge der speziellen Kohlenstoffteilchen in der wässerigen Disper
sion ist kleiner als 10 Gew.-% ( Gew.-% wird im folgenden einfach als % be
zeichnet) und vorzugsweise 1 bis 5%. Falls diese Menge größer ist als 10%,
ist die Anheftbarkeit eines leitfähigen Metalls, das auf die nichtleitende Ober
fläche elektroplattiert werden soll, schlecht; falls die Menge kleiner ist als 1%,
ist die Dichte der Graphitteilchen oder der Rußteilchen in der gebildeten
Schicht zu klein, um dieser Schicht eine ausreichende Leitfähigkeit zu
verleihen.
Außer den speziellen Kohlenstoffteilchen können gegebenenfalls ver
schiedene andere Komponenten der wässerigen Dispersion dieser Teilchen ein
verleibt werden. Derartige Komponenten umfassen Bindemittel zur Steigerung
der Haftfähigkeit der speziellen Kohlenstoffteilchen auf den nichtleitenden
Oberflächen, Surfaktantien zur Förderung der Haftfähigkeit der speziellen
Kohlenstoffteilchen und der Stabilität der Dispersion, wasserlösliche Polymere
zur Steigerung der Stabilität der Dispersion und dergleichen.
Es können sowohl organische als auch anorganische Bindemittel als
Bindemittel eingesetzt werden, wobei die anorganischen Bindemittel, wie bei
spielsweise Natriumsilikat und Kaliumsilikat, mehr bevorzugt sind.
Die Menge des gegebenenfalls in der wässerigen Dispersion enthalten
den Bindemittels liegt gewöhnlich im Bereich von 0,05 bis 5%. Falls die Men
ge des Bindemittels zu groß ist, werden die Leitfähigkeit und die Fähigkeit zur
Filmbildung verringert. Als Surfaktantien können anorganische Surfaktantien,
wie beispielsweise solche vom Carbonsäuretyp, vom Polycarbonsäuretyp, vom
Naphthalinsulfonsäuretyp und vom neutralen Phosphoattyp verwendet werden.
Nichtionische Surfaktantien und kationische Surfaktantien können je nach den
Bedingungen der Dispersion ebenfalls verwendet werden. Das wasserlösliche
Polymere, das der wässerigen Dispersion zugesetzt werden kann, umfaßt bei
spielsweise Carboxymethylcellulose, Stärke und Gummiarabicum. Außerdem
wird die wässerige Dispersion der speziellen Kohlenstoffteilchen vorzugsweise
auf einen pH von etwa 9-13 eingestellt, durch die Zugabe von wässerigem Am
moniak, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder dergleichen, vorzugsweise
Ammoniak.
Die wässerige Dispersion der Graphitteilchen kann mit dem nassen Ver
fahren hergestellt werden. Dieses umfaßt Pulverisieren, Dispergieren und Klas
sifizieren. Diese Methode ist, im Hinblick auf die Verbesserung der Disper
sionsstabilität und einer engen Teilchengrößenverteilung der Graphitteilchen
bevorzugt. Im Falle der Rußteilchen ist keine Pulverisierbehandlung zur Her
stellung der wässerigen Dispersion erforderlich.
Um die wässerige Dispersion der speziellen Kohlenstoffteilchen auf eine
nichtleitende Oberfläche zu applizieren, kann man Sprüh-, Eintauch- oder Be
schichtungsverfahren anwenden, und zwar ohne spezielle Beschränkungen.
Anschließend wird die nichtleitende Oberfläche in ein stark saure wäs
serige Lösung mit pH 3 oder niedriger eingetaucht, um die speziellen Kohlen
stoffteilchen, die an der Oberfläche haften, zu flockulieren. Diese Behandlung
führt zu einer Verdichtung der Schicht aus den speziellen Kohlenstoffteilchen
und verringert den elektrischen Widerstand, wodurch die Plattierbarkeit von
Metallen gefördert wird.
Als die stark saure wässerige Lösung kann eine wässerige Lösung von
Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Salpetersäure oder dergleichen mit pH 3
oder niedriger, vorzugsweise pH 0,1-1 verwendet werden. Falls der pH höher
ist als 3, werden die Graphitteilchen oder die Rußteilchen in dieser sauren wäs
serigen Lösung dispergiert, wodurch es schwierig wird, diese Teilchen auf den
nichtleitenden Oberflächen anzuheften. Hinsichtlich des unteren Grenzwertes
des pH′s bestehen keine speziellen Beschränkungen. Es kann eine beliebige
wässerige Lösung verwendet werden, deren pH 3 nicht übersteigt.
Unter Verwendung der Schicht aus den speziellen Kohlenstoffteilchen
als eine leitende Schicht wird anschließend ein leitfähiges Metall
elektroplattiert.
Hinsichtlich des Elektroplattierverfahrens bestehen keine speziellen Be
schränkungen. Die Elektroplattierung kann beispielsweise bei Umgebungstem
peratur und bei 1,5 bis 3 A/dm² während 60 bis 90 Minuten in einem herkömm
lichen Elektroplattierbad durchgeführt werden. Auch hinsichtlich des leitfähi
gen Metalls, das für die Elektroplattierung verwendet wird, bestehen keine spe
ziellen Beschränkungen. Kupfer und Nickel werden als Beispiele genannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Elektroplattierung verschie
dener nichtleitender Materialien angewandt werden. Es ist besonders brauchbar
für die Elektroplattierung von Durchgangslochinnenwänden von Leiterplatten
gedruckter Schaltungen. Derartige Leiterplatten sind beispielsweise kupferlami
nierte Phenolharzleiterplatten auf Papierbasis, kupferlaminierte Epoxyharzlei
terplatten auf Glasbasis, kupferlaminierte Compositleiterplatten, kupferlaim
nierte Polyimidleiterplatten, kupferlaminierte fluorhaltige Harzleiterplatten und
kupferlaminierte Leiterplatten für flexible Schaltungen. Da die Haftfähigkeit
bei Anwendung des erfindungsgemäßen Elektroplattierverfahren ganz außeror
dentlich gut ist, kann erfindungsgemäß eine gleichmäßig anhaftende und in ho
hem Maß zuverlässige Elektroplattierung sogar auf den Innenwänden von glat
ten Durchgangslöchern, Vialöcher genannt, erzeugt werden, wobei es sich um
Löcher mit einem Durchmesser von 0,3 bis 0,5 mm handelt.
Die typischen Stufen, die angewandt werden, um unter Verwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens Durchgangslochinnenwände von Leiterplatten
gedruckter Schaltungen mit einer Elektroplattierung zu versehen, werden im
folgenden erläutert. Dabei wird als Beispiel der Fall beschrieben, bei dem die
Elektroplattierung auf Durchgangslochinnenwänden eines Substrats ausgeführt
wird, bei dem auf beiden Seiten (auf beide Oberflächen des Substrats) Kupfer
folien laminiert sind (eine kupferlaminierte Epoxyharzleiterplatte auf
Glasbasis).
Diese Behandlung dient zur Reinigung der Durchgangslochinnenwände
und umfaßt das Waschen der Leiterplatte mit einer schwach alkalischen Lösung
von etwa pH 9-12, die ein anionisches Surfaktans, wie beispielsweise einen
Phosporsäureester enthält, bei 35-65°C während etwa 20 bis 60 Sekunden und
Spülen mit Wasser.
Diese Behandlung dient zur Beschleunigung des Anheftens der speziel
len Kohlenstoffteilchen auf der gereinigten Oberfläche der Durchgangslochin
nenwände und umfaßt normalerweise die Behandlung mit einer schwach alkali
schen Lösung von pH 9-12, enthaltend kationisches Surfaktans vom Polyamin
typ, Polyamidtyp oder dergleichen bei 20-60°C während etwa 20 bis 60 Sekun
den, und Spülen mit Wasser.
Die Leiterplatte wird in die wässerige Dispersion eingetaucht, welche
die speziellen Kohlenstoffteilchen enthält, und zwar normalerweise bei
20-60°C während etwa 30 bis 90 Sekunden.
Die Leiterplatte wird in die stark saure wässerige Lösung mit pH 3 oder
niedriger eingetaucht, und zwar normalerweise bei 20-60°C während etwa 30
bis 100 Sekunden und wird anschließend mit Luft bei 60-90°C während etwa
30 bis 90 Sekunden angeblasen, um Wasser zu entfernen.
Diese Stufe dient zur Entfernung der Schicht der speziellen Kohlenstoff
teilchen auf der Kupferoberfläche. Unter den Schichten aus speziellen Kohlen
stoffteilchen, die auf der Oberfläche der Kupferfolie haften und solchen, die
auf dem Kupfer (der Kupferfolie im Querschnitt) und der nichtleitenden Ober
fläche (Glasfaser, Epoxyharz) haften, welche in der Durchgangslochinnenwand
frei liegen, führen erstere zu einer Verringerung der Haftfähigkeit des leitfähi
gen Metalls, welches auf der Kupferoberfläche elektroplattiert werden soll und
beeinträchtigen die Leitfähigkeit zwischen der Kupferoberfläche und dem
leitfähigen Metall. Aus diesem Grund muß die Schicht aus speziellen Kohlen
stoffteilchen auf der Kupferoberfläche entfernt werden. Bei dieser Behandlung
werden die speziellen Kohlenstoffteilchen entfernt, indem man die Kupferober
fläche unterhalb der Schicht aus speziellen Kohlenstoffteilchen ätzt, und zwar
ohne daß die speziellen Kohlenstoffteilchen selbst einer direkten Wirkung aus
gesetzt werden. Diese Behandlung kann beispielsweise durchgeführt werden,
indem man das Substrat in eine Ätzlösung vom Schwefelsäure-
Wasserstoffperoxid-Typ eintaucht, und zwar bei einer Temperatur von
20-30°C, um bis zu einer Dicke von etwa 0,01-5,0 µm, vorzugsweise
0,1-3,0 µm und besonders bevorzugt 0,1-1,2 µm zu ätzen, gefolgt von Waschen
und Trocknen.
Falls die Ätztiefe geringer ist als 0,01 µm, bleiben die speziellen Koh
lenstoffteilchen auf der Kupferoberfläche; falls eine übermäßige Ätzung von
5,0 µm durchgeführt wird, geht die Leitfähigkeit zwischen dem Kupfer und der
Schicht aus speziellen Kohlenstoffteilchen auf der nichtleitenden Oberfläche
verloren, und es können sich bei der Elektroplattierung Fehlstellen bilden.
Die Elektroplattierung kann in einem herkömmlichem Elektroplattierbad
bei Normaltemperatur (Umgebungstemperatur) und bei 1,5 bis 3 A/dm² wäh
rend 60-90 Minuten durchgeführt werden.
Es ist möglich, die erwähnten Stufen (1) (Waschen der Substratoberflä
che) und Stufe (2) (Konditionierbehandlung) zu kombinieren. In diesem Fall
kann beispielsweise die Leiterplatte mit einer schwachen alkalischen Lösung
von etwa pH 9-12, die ein kationisches Surfaktans vom Polyamin-Typ,
Polyamid-Typ oder dergleichen und ein Lösungsmittel wie beispielsweise
Ethanol enthält, bei 20-60°C während etwa 20 bis 60 Sekunden behandelt wer
den und mit Wasser gespült werden.
Andere Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Be
schreibung von Ausführungsbeispielen noch deutlicher.
Ein Substrat (10 cm × 25 cm × 1,6 mm), bestehend aus einer isolieren
den Schicht aus Glasfaser, die mit Epoxyharz imprägniert ist, und Kupferfolie
mit einer Dicke von 35 µm, die auf beide Seiten der isolierenden Schicht lami
niert ist, und das etwa 960 Durchgangslöcher mit einem Durchmesser von 0,3
bis 0,8 mm aufweist, wird wie folgt bearbeitet.
Das Substrat wird in eine Lösung eingetaucht, die aus 0,5% eines katio
nischen Surfaktans, 1,0% Amin und einer Restmenge Wasser besteht (ein Rei
nigungskonditionierer) und zwar bei 45°C während 40 Sekunden. Anschlie
ßend wird mit Wasser gewaschen (Waschen und Konditionieren), das Substrat
wird anschließend 60 Sekunden bei 25°C in eine Graphitdispersion einge
taucht, bestehend aus 4,0% Graphitteilchen mit einem durchschnittlichen Teil
chendurchmesser von 0,4 µm, 0,5% Carboxymethylcellulose, 0,5% Natrium
silicat, 1% eines kationischen Surfaktans und einer Restmenge Wasser, einge
stellt mit Ammoniak auf pH 10. Das Substrat wird anschließend in eine
10%-ige wässerige Schwefelsäurelösung mit einem pH von 0,2 eingetaucht,
und zwar bei 20°C während 30 Sekunden, gefolgt von Trocknung bei 90°C
während 100 Sekunden (Säurebehandlung). Zur Durchführung der Mikroät
zung wird dieses Substrat in eine Flüssigkeit eingetaucht, umfassend Schwefel
säure und Wasserstoffperoxid (CA-90: Warenzeichen, Produkt von MEC Co.),
und zwar bei 25°C während 20 Sekunden. Anschließend wird mit Wasser ge
waschen und getrocknet. Kupfer wird durch diese Mikroätzbehandlung bis auf
eine Dicke von 1 µm entfernt.
Anschließend wird unter Verwendung eines herkömmlichen Kupferplat
tierbades eine Elektroplattierung auf dem Substrat durchgeführt bei 2 A/dm²
während 90 Minuten bei 25°C.
Bei einem Test mit Rückseitenbeleuchtung wird festgestellt, daß auf den
Wänden der Durchgangslöcher eine einförmige Kupferelektroplattierschicht
ausgebildet worden ist, und daß in keinem der Durchgangslöcher Fehlstellen
vorhanden sind, selbst in denen nicht, welche einen geringen Durchmesser von
0,3 bis 0,5 mm aufweisen. Selbstverständlich liegen auch in den Durchgangslö
chern mit einem vergleichsweise großen Durchmesser von 0,6 bis 0,8 mm kei
ne Fehlstellen vor. Ferner wird die Haftung (Adhäsion) mittels dem Fließlottest
bewertet, (entsprechend JIS C 5012, mit der Ausnahme, daß Lot mit einer Tem
peratur von 260-265°C anstelle von Öl verwendet wird und der Test in 10 Zy
klen durchgeführt wird). Man stellt fest, daß von den Durchgangslochwänden
kein elektroplattiertes Kupfer abgelöst wird.
Das gleiche Substrat, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, wird auf die
gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt und elektroplattiert, mit der Ausnah
me, daß der Gehalt der Graphitteilchen in der wässerigen Graphitdispersion
3,0% beträgt.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß das Substrat eine hervorragende Elek
troplattierung mit einer einförmig dicken Kupferschicht aufweist, wobei in kei
nem der Durchgangslöcher, einschließlich denen mit einem geringen Durch
messer von 0,3 bis 0,5 mm, irgendwelche Fehlstellen vorhanden sind. Außer
dem wird bei dem Adhäsionstest keine Ablösung vom elektroplattiertem Kup
fer von den Innenwänden der Durchgangslöcher festgestellt.
Ein Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt und
elektroplattiert. Dabei wird jedoch eine Graphitdispersion verwendet, beste
hend aus 3% Graphitteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmes
ser von 0,4 µm, 0,5% Kaliumsilicat, 1% eines kationischen Surfaktans und ei
ner Restmenge Wasser, und eingestellt auf pH 10 mit Ammoniak.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß das Substrat eine ausgezeichnete Elek
troplattierung mit einer einförmig dicken Kupferschicht aufweist, wobei in kei
nem der Durchgangslöcher, einschließlich denen mit einem kleinen Durchmes
ser von 0,3 bis 0,5 mm, irgendwelche Fehlstellen vorliegen. Außerdem wird bei
dem Adhäsionstest keine Ablösung von elektroplattiertem Kupfer von den
Wänden der Durchgangslöcher festgestellt.
Ein Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt und
elektroplattiert. Dabei wird eine Graphitdispersion verwendet, welche 4,5%
Graphitteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,5 µm
enthält.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Bei
spiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß das Substrat eine ausgezeichnete Elektro
plattierung mit einer einförmig dicken Kupferschicht aufweist, wobei in keinem
der Durchgangslöcher irgendwelche Fehlstellen vorliegen, auch nicht in sol
chen mit einem kleinen Durchmesser von 0,3 bis 0,5 mm. Außerdem wird bei
dem Adhäsionstest keine Ablösung des elektroplattiertem Kupfers von den
Wänden der Durchgangslöcher festgestellt.
Ein Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt und
elektroplattiert. Dabei wird jedoch anstelle der wässerigen Dispersion von Gra
phit eine Rußdispersion verwendet, bestehend aus 3,0% Rußteilchen mit ei
nem durchschnittlichem Teilchendurchmesser von 0, 1 µm, 1% eines kationi
schen Surfaktans und einer Restmenge an Wasser, und eingestellt auf einen pH
von 10 mit Kaliumhydroxid.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß das Substrat hervorragend elektroplat
tiert ist mit einer einförmig dicken Kupferschicht, die in keinem der Durch
gangslöcher Fehlstellen aufweist, auch nicht in solchen mit einem kleinen
Durchmesser von 0,3 bis 0,5 mm. Außerdem wird bei dem Adhäsionstest keine
Ablösung von elektroplattiertem Kupfer von den Wänden der Durchgangslö
cher festgestellt.
Ein Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt und
elektroplattiert. Dabei wird jedoch eine Graphitdispersion verwendet, welche
3,0% Graphitteilchen mit einem durchschnittlichem Teilchendurchmesser von
3 µm enthält.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß in etwa 70% der Durchgangslöcher
mit einem Durchmesser von 0,6 bis 0,8 mm und in fast allen Durchgangslö
chern mit einem Durchmesser von 0,3 bis 0,5 mm Fehlstellen vorhanden sind.
Der Adhäsionstest wird bei den Durchgangslöchern durchgeführt, welche einen
Durchmesser von 0,8 mm oder größer haben. Kupfer, das innerhalb der Löcher
elektroplattiert ist, wird abgelöst. Das Produkt ist folglich nicht akzeptabel.
Ein Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt und
elektroplattiert. Dabei wird jedoch eine Graphitdispersion verwendet, welche
4,5% Graphitteilchen mit einem durchschnittlichem Teilchendurchmesser von
3 µm enthält.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß in etwa 50% der Durchgangslöcher
mit einem Durchmesser von 0,6 bis 0,8 mm, sowie in fast allen Durchgangslö
chern mit einem Durchmesser von 0,3 bis 0,5 min Fehlstellen vorliegen. Der
Adhäsionstest wird bei den Durchgangslöchern mit einem Durchmesser von
0,8 mm oder größer durchgeführt. Das innerhalb der Löcher elektroplattierte
Kupfer löst sich ab, woraus folgt, daß das Produkt nicht akzeptabel ist.
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß bei Einhaltung der erfindungsgemä
ßen Verfahrensbedingungen Kupfer ausgezeichnet elektroplattiert werden
kann, mit einer starken Haftung an die Durchgangslochwände, verglichen mit
dem Fall, bei dem eine wässerige Graphitdispersion verwendet wird, welche
Graphitteilchen mit einem durchschnittlichem Teilchendurchmesser von größer
als 2 µm enthält.
Das gleiche Substrat, wie es in Beispiel 1 verwendet wurde, wird in eine
wässerige Lösung eingetaucht, die 0,5% eines kationischen Surfaktans und
1,0% eines Amins (ein Reinigungskonditionierer) enthält, und zwar 40 Sekun
den bei 45°C. Anschließend wird mit Wasser gewaschen (Waschkonditionie
rung). Das Substrat wird anschließend in eine Graphitdispersion eingetaucht,
bestehend aus 1,5% Graphitteilchen mit einem durchschnittlichem Teilchen
durchmesser von 0,4 µm, 0,5% Carboxymethylcellulose, 0,5% Natriumsilicat,
1% eines anionischen Surfaktans und eine Restmenge an Wasser, eingestellt
auf pH 10 mit Ammoniak, und zwar bei 25°C während 60 Sekunden. Das Sub
strat wird mit Luft beblasen bei einer Temperatur von 40°C während 45 Sekun
den, um das Dispersionsmedium zu entfernen. Anschließend wird das Substrat
in eine Flüssigkeit eingetaucht, welche Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid
umfaßt (CA-90: Warenzeichen, Produkt von MEC Co.), und zwar während 20
Sekunden bei 25°C. Daraufhin wird mit Wasser gewaschen und getrocknet
(Mikroätzung). Kupfer wird durch diese Mikroätzungbehandlung bis auf eine
Dicke von 1 µm entfernt. Die Elektroplattierung erfolgt auf die gleiche Weise
wie in Beispiel 1.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Bei
spiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß in etwa 20% der Durchgangslöcher mit
einem Durchmesser von 0,6 bis 0,8 mm und in etwa 5% der Durchgangslöcher
mit einem Durchmesser von 0,3 bis 0,5 mm Fehlstellen vorliegen.
Ein Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt und
elektroplattiert und zwar mit der Ausnahme, daß eine Rußdispersion verwendet
wird, welche 3,0% Rußteilchen mit einem durchschnittlichem Teilchendurch
messer von 2 µm verwendet wird.
Das elektroplattierte Substrat wird auf die gleiche Weise wie in Bei
spiel 1 bewertet. Man stellt fest, daß in etwa 90% der Durchgangslöcher mit
einem Durchmesser von 0,6 bis 0,8 mm und fast allen Durchgangslöchern mit
einem Durchmesser von 0,3 bis 0,5 min Fehlstellen vorliegen.
Die obigen Ergebnisse zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfah
ren Kupfer hervorragend mit starker Haftung an die Durchgangslochwände
elektroplattiert werden kann, verglichen mit dem Fall, bei dem eine wässerige
Graphitdispersion, enthaltend Graphitteilchen mit einem durchschnittlichem
Durchmesser von größer als 2 µm, verwendet wird bzw. verglichen mit dem
Fall, bei dem eine wässerige Rußdispersion, enthaltend Rußteilchen mit einem
durchschnittlichem Teilchendurchmesser von größer als 2 µm, verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine zuverlässige Elek
troplattierung auf nichtleitfähigen Oberflächen bei niedrigen Kosten. Dieses
Verfahren ist in hohem Maße zuverlässig und kann mit Vorteil insbesondere
bei mehrschichtigen Leiterplatten von gedruckten Schaltungen angewandt wer
den, bei denen Durchgangslöcher mit geringem Durchmesser vorliegen.
Claims (2)
1. Verfahren zur Elektroplattierung einer nichtleitenden Oberfläche, um
fassend die Ausbildung einer Schicht aus Kohlenstoffteilchen auf der nichtlei
tenden Oberfläche und die Elektroplattierung unter Verwendung der Schicht
aus Kohlenstoffteilchen als eine leitfähige Schicht, dadurch gekennzeichnet,
daß man
- (a) eine wässerige Dispersion bereitstellt, welche Graphitteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 2 µm oder weniger oder Rußteil chen mit einem durchschnittlichem Teilchendurchmesser von 1 µm oder weni ger oder beide (im folgenden als "spezielle Kohlenstoffteilchen" bezeichnet) enthält,
- (b) diese wässerige Dispersion von speziellen Kohlenstoffteilchen auf eine nichtleitende Oberfläche appliziert, um die speziellen Kohlenstoffteilchen da ran anzuheften,
- (c) die nichtleitende Oberfläche in eine stark saure wässerige Lösung mit einem pH von 3 oder niedriger eintaucht und
- (d) die Elektroplattierung unter Verwendung der Schicht aus den speziellen Kohlenstoffteilchen als eine leitfähige Schicht durchführt.
2. Verfahren zur Elektroplattierung einer Durchgangslochinnenwand ei
ner Leiterplatte für gedruckte Schaltungen mit einer Oberfläche aus einer leitfä
higen Metallschicht, dadurch gekennzeichnet, daß man
- (a) eine wässerige Dispersion der speziellen Kohlenstoffteilchen gemäß An spruch 1 bereitstellt,
- (b) diese wässerige Dispersion von speziellen Kohlenstoffteilchen auf die Oberfläche der mit Durchgangslöchern versehenen Leiterplatte appliziert, um die speziellen Kohlenstoffteilchen anzuheften,
- (c) die Leiterplatte in eine stark saure wässerige Lösung mit pH 3 oder niedri ger eintaucht,
- (d) die an der Oberfläche der leitfähigen Metallschichten anhaftende Schicht aus speziellen Kohlenstoffteilchen entfernt, indem man diese Metallschichten in einer Dicke von 0,01 bis 5,0 µm ätzt, und
- (e) die Elektroplattierung durchführt, wobei die leitfähige Metallschicht und die Schicht aus speziellen Kohlenstoffteilchen als eine leitende Schicht dient.
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