DE19511380A1

DE19511380A1 - Verfahren zur Elektroplattierung einer nichtleitenden Oberfläche

Info

Publication number: DE19511380A1
Application number: DE19511380A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Sakamoto; Toshio Tanimura
Original assignee: MEC Co Ltd
Current assignee: MEC Co Ltd
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1995-03-28
Publication date: 1995-10-26
Also published as: US5547558A; GB9505158D0; JPH07268682A; GB2287958A; TW309545B; GB2287958B; CN1109924A; KR950032720A

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).

(1) Waschen der Substratoberfläche

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.

(2) Konditionierbehandlung

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.

(3) Applikation der speziellen Kohlenstoffteilchen

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.

(4) Säurebehandlung

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.

(5) Mikroätzung

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.

(6) Elektroplattierung

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.

Beispiele Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.

Beispiel 3

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.

Beispiel 4

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.

Beispiel 5

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.

Vergleichsbeispiel 1

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.

Vergleichsbeispiel 2

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.

Vergleichsbeispiel 3

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.

Vergleichsbeispiel 4

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

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.