DE1954973B2 - Verfahren zur herstellung von mit einem metallkern versehenen gedruckten schaltungen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von mit einem metallkern versehenen gedruckten schaltungenInfo
- Publication number
- DE1954973B2 DE1954973B2 DE19691954973 DE1954973A DE1954973B2 DE 1954973 B2 DE1954973 B2 DE 1954973B2 DE 19691954973 DE19691954973 DE 19691954973 DE 1954973 A DE1954973 A DE 1954973A DE 1954973 B2 DE1954973 B2 DE 1954973B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- copper
- synthetic plastic
- metal
- layers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
- H05K3/381—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/1601—Process or apparatus
- C23C18/1603—Process or apparatus coating on selected surface areas
- C23C18/1607—Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning
- C23C18/1608—Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning from pretreatment step, i.e. selective pre-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
- C23C18/1803—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces
- C23C18/1824—Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces by chemical pretreatment
- C23C18/1837—Multistep pretreatment
- C23C18/1844—Multistep pretreatment with use of organic or inorganic compounds other than metals, first
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/05—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate
- H05K1/056—Insulated conductive substrates, e.g. insulated metal substrate the metal substrate being covered by an organic insulating layer
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
- H05K3/181—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/44—Manufacturing insulated metal core circuits or other insulated electrically conductive core circuits
- H05K3/445—Manufacturing insulated metal core circuits or other insulated electrically conductive core circuits having insulated holes or insulated via connections through the metal core
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0313—Organic insulating material
- H05K1/0353—Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
- H05K1/0373—Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement containing additives, e.g. fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/02—Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
- H05K2203/025—Abrading, e.g. grinding or sand blasting
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/03—Metal processing
- H05K2203/0315—Oxidising metal
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/03—Metal processing
- H05K2203/0392—Pretreatment of metal, e.g. before finish plating, etching
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
- H05K2203/1105—Heating or thermal processing not related to soldering, firing, curing or laminating, e.g. for shaping the substrate or during finish plating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
- H05K2203/1147—Sealing or impregnating, e.g. of pores
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/02—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
- H05K3/06—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
- H05K3/061—Etching masks
- H05K3/062—Etching masks consisting of metals or alloys or metallic inorganic compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/108—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by semi-additive methods; masks therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
- H05K3/382—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the metal
- H05K3/383—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the metal by microetching
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
- H05K3/42—Plated through-holes or plated via connections
- H05K3/425—Plated through-holes or plated via connections characterised by the sequence of steps for plating the through-holes or via connections in relation to the conductive pattern
- H05K3/426—Plated through-holes or plated via connections characterised by the sequence of steps for plating the through-holes or via connections in relation to the conductive pattern initial plating of through-holes in substrates without metal
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung
mit einem Metallkern, bestehend aus den Verfahrensschritten einer Ätzung der Metallplatte in einer alkalischen
Lösung und chemischen Reinigung von wenigstens einer der Oberflächen, anschließende Aufbringung
einer Schicht von f.ynthetischem Plastikharzmaterial auf diese Oberfläche, anschließende
Wärmebehandlung dieser Schicht, abschließende Oberflächenbehandlung dieser Schicht und Sensitivierung
der oberflächenbehandelten Schicht sowie Aufbringung einer Leiteranordnung auf die sensitivierte
Oberfläche der Plastikharzschicht.
Für die Herstellung von gedruckten Schaltungen werden in der Regel Platten aus einem nichtleitenden
Material verwendet, auf deren Oberfläche entweder Muster von metallischen Leitern aufgedruckt werden,
oder auf denen eine metallische Schicht aufgebracht
wird, von der Teile anschließend weggeätzt werden. Es zeigt sich jedoch, daß bei derartigen gedruckten
Schaltungen die erzeugte Wärme in vielen Fällen nicht schnell genug abgeleitet werden kann, so daß
insbesondere bei gedruckten Schaltungen mit Schaltkomponenten in Mikrominiaturgröße Schwierigkeiten
auftreten.
Man ist somit bereits dazu übergegangen, gedruckte Schaltungen zu verwenden, welche einen metallischen
Kern aufweisen. So ist es beispielsweise bekannt (siehe USA.-Patentschrift 3 296 099), auf eine metallische
Platte eine Schicht aus synthetischem Werkstoffmaterial aufzubringen, worauf wahlweise ein mechanischer
Sandblas- oder chemischer Ätzvorgang durchgeführt wird. Diese Ätzbehandlung dient dazu, die Haftung
der anschließend aufgebrachten elektrischen Leiter zu verbessern. Es zeigt sich jedoch, daß trotz eines
derartigen Verfahrens die erforderlichen Haftungseigenschaften zwischen der synthetischen Kunststoffschicht
und den aufgebrachten elektrischen Leitern nicht voll zufriedenstellend ist, so daß die Betriebszuverlässigkeit derartiger gedruckter Schaltung sehr
oft zu wünschen übrig ließ.
Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zui Herstellung einer mit einem Metallkern versehenen gedruckten Schaltung zu schaffen, bei welcher
die Haftfähigkeit der aufgebrachten Schaltungsleiter gegenüber der synthetischen Kunststoffschicht verbessert
ist.
FrilndungsgemäR wird dies dadurch erreicht. dnR
zur Aufbringung der synthetischen Plastikharz.schieht
zuerst ein Film eines Zwischenmaterials auf die unerwürmle
chemisch gereinigte Oberfläche der Metallplatte aufgebracht wird,daß anschließend das synthetische
Plastikharzmaterial auf diese Zw ischenmaienalschicht
aufgesprüht wird, daß anschließend die Oberfläche der Plaslikharzmatenalschieht nach einer
Wärmebehandlung mechanisch geätzt wird, daß anschließend die mechanisch geätzte Oberfläche zusätzlich
noch chemisch geätzt wird und daß schließlich auf die chemisch ueätzte Oberfläche eine t'berschiclit
iufgebracht wird, welche als Grundlage für die folgende
Aufbringung einer galvanischen Beschichtung dient.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine doppelte Behandlung der Oberfläche der aufgebrachten
synthetischen Kunststoffschicht vorgenommen. Zuerst wird die Oberfläche der aufgebrachten K nststoffschicht
mit Hilfe eines mechanischen Ätzvorgangs — beispielsweise durch Sandblasen — bearbeitet,
worauf die mechanisch geätzte Oberfläche noch chemisch geätzt wird, indem beispielsweise eine
alkalische Permanganatlösung aufgebracht wird, durch welche die während des mechanischen Ätzvorgangs
gebildeten Taschen in ihrer Struktur geändert werden. Dadurch ergibt sich ein Oberfiächengefüge,
welches nach Sensitivierung eine ausgezeichnete Haftung der aufgebrachten Leiter der Druckschaltung
auf der Kunststoffoberfläche ergibt.
Um möglichst gute Isoliereigenschaften der zwischen dem Metallkern und den elektrischen Leitern
vorhandenen Isolierschicht zu erreichen, erweist es sich als zweckmäßig, wenn das synthetische Plastikmaterial
in Form einer Mehrzahl von Harzschichten aufgebracht wird.
Um elektrische Verbindungswege zwischen beiden Seiten der gedruckten Schaltungen zu schaffen, ohne
daß dabei Kurzschlüsse gegenüber der Metallplatte auftreten können, erweist es sich als zweckmäßig,
wenn in der Metallplatte zuerst Ausnehmungen eingebracht werden und wenn diese Ausnehmungen mit
aufeinanderfolgenden Schichten von synthetischen Harzschichten beschichtet werden. Die gegenüberliegenden
Hauptflächen der Metallplatte werden dann zweckmäßigerweise mit einem synthetischen Kunststoff
beschichtet, worauf beide Hauptflächen in der bereits angegebenen Art und Weise behandelt werden.
Als synthetische Kunststoffschicht eignet sich besonders Polyurethanharz. Dabei erweist es sich als
zweckmäßig, wenn nicht weniger als sechs aufeinanderfolgende Schichten eines synthetischen Kunststoffmaterials
aufgebracht werden.
Um die Haftfähigkeit der Kunststoffschicht gegenüber
den aufgebrachten Metalleitern noch weiter zu verbessern, erscheint es vorteilhaft, wenn eine Überschicht
eines isolierenden Materials auf die oberste Schicht der Isoliermaterialschicht aufgebracht wird,
wobei diese Überschicht ein metallisches Salz enthält.
Zur chemischen Ätzung kann vorzugsweise eine alkalische Permanganatlösung oder eine Chromsäurelösung
verwendet werden.
Die Erfindung soll nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben
werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils des
Metallkerns nach dem Bohr- und Bearbeitungsvorgang:
I:ig. 2 eine perspektivische Ansicht eine». Teils des
Melallkerns nach Aufbringen einer Isolierschicht entsprechend der Linie 2-2 in F i μ. I ;
Fill. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils des
Melallkerns gem. Fi μ. 2 entlang der Linie 3-3 nach
Durchführung der mechanischen Bearbeitung:
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Metallkerns von Fig. 3 entlang der Linie 4-4 unter
Darstellung des Isolalionsüber/ugs nach dem chemischen
At/voruan»:
Fig. 5 eine Teilschnittansicht des Überzugs nach
dem Verfahrensschritt von F i g. 4;
F i g. 6 eine Teilschnittansicht mit dem Isolationsüberzug nach dem vollständigen Aufbringen aer
ersten Nickelschicht;
F i g. 7 eine perspektivische Ansicht, zum Teil im Schnitt, der Platte nach einem ersten Aufbau aller
Schichten;
F i g. 8 eine perspektivische Ansicht, zum Teil im ίο Schnitt, zur Erläuterung der folgenden Verfahrensschritte;
F i g. 9 eine perspektivische Ansicht, zum Teil im Schnitt, entsprechend Fig. 8, wobei der Aufbau der
Leitung durch eine Bohrung und auf beiden Seiten eines Kerns vervollständigt ist;
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht, zum Teil im
Schnitt, ähnlich wie F i g. 7, jedoch unter Anwendung eines anderen Verfahrens zur Aufbringung des
Schaltungsmusters;
Fig. 11 und 12 perspektivische Ansichten, teils im
Schnitt, entsprechend Fig. 10 zur Darstellung der anschließenden Verfahrensschritte bei der Hei stellung
des Schaltungsmusters;
Fig. 13 eine perspektivische Teilansicht einer fertiggestellten
Schaltungsplatte;
Fig. 14 eine Schnittansicht zur Darstellung des
weiteren Aufbaus des Isolierüberzugs zum Aufbau des Nickelniederschlages unter Verwendung einer
Kernbildungstechnik;
Fig. 15 eine Teilschnittansicht mit Einzelheiten der Kernbildungstechnik nach Fig. 14 und
Fig. 16 eine perspektivische Ansicht- — teils im
Schnitt, — einer weiteren Ausbildungsform, die den Aufbau aller Materialschichten umfaßt.
Als eine lediglich zur Illustration ausgewählte Ausbildungsform der Erfindung soll im folgenden eine gedruckte Schaltungsplatte mit einem Metallkem beschrieben werden, die auf ihren beiden Oberflächen eine elektrisch leitende gedruckte Schaltung aufweist. wobei die beiden Schaltungsmuster mittels metallischer Leiter verbunden sind, die durch in der Platte vorgesehene Bohrungen hindurchragen. Es ist jedoch verständlich, daß das Verfahren zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses ohne weiteres auch auf eine einzige Oberfläche anwendbar ist, sofern das Vorliegen eines einzigen Schaltungsmusters auf einer Seite ausreicht.
Als eine lediglich zur Illustration ausgewählte Ausbildungsform der Erfindung soll im folgenden eine gedruckte Schaltungsplatte mit einem Metallkem beschrieben werden, die auf ihren beiden Oberflächen eine elektrisch leitende gedruckte Schaltung aufweist. wobei die beiden Schaltungsmuster mittels metallischer Leiter verbunden sind, die durch in der Platte vorgesehene Bohrungen hindurchragen. Es ist jedoch verständlich, daß das Verfahren zur Herstellung eines solchen Erzeugnisses ohne weiteres auch auf eine einzige Oberfläche anwendbar ist, sofern das Vorliegen eines einzigen Schaltungsmusters auf einer Seite ausreicht.
Herkömmlicherweise wird als Dicke einer gedruckten Schaltungsplatte die Gesamtdiche der Platte bezeichnet,
nachdem das Schaltungsmuster aufgebracht wurde. Aus diesem Grunde ist die Dicke des Kernmaterials,
das im vorliegenden Fall aus einem Metallblech besteht, etwas dünner als die zu erwartende
Dicke des Enderzeugnisses, um zu ermöglichen, daß auf einer oder beiden Seiten Leitungen angeordnet
werden können, die dann letztlich die Gesamtdicke bestimmen. Im allgemeinen beträgt die Dicke einer
fertigen gedruckten Schaltuncsplntte etwa 0.8 mm.
Ls sind auch andere Stärken weit \abreitet, doch ist 6n ilas hier im folgenden beschriebene Verfahren zur
Herstellung und zur Aufbringung emes elektrisch leitenden
Sclialtungsmiisters praktisch ;mmer das
gleiche, imahhängm. von tier rclali\cn Dicke des l-.iulcr/eugnisses.
6-, Bei dem hier gewählten Ausbildimgsbeispiel soll
die fertige gedruckte Schaltung u.S mm die!, -ein. Kminit
ist es /weckmäl.lig. von einer Metaiiinnenschichi
aus/imehen. 'leren Dicke etwa ι).d mm beträgt, um
noch verschiedene Materialschichten aufbringen zu können. In der Praxis können diese Schichten aber
auch zwei-, drei- oder viermal so dick oder gegebenenfalls auch dünner sein. So kann man auch gedruckte
Schaltungsplatten von einer Stärke kleiner als 0,6 mm herstellen. Der Grenzwert wird durch das
Verhältnis zwischen der Bohrungsstärke und der Dicke der Schaltungsplatte bestimmt. So ist das Herstellungsverfahren
auf die Endabmessung einer Bohrung von 0,5 mm in einer 0,06 mm dicken Unterlage begrenzt. Die Art der Aufbringung des elektrisch
nichtleitenden Überzugs ermöglicht jedoch, daß bei Verwendung von Bohrungen, deren Durchmesser
größer als 0,05 mm sind, auch dünnere Unterlagen verwendet werden können.
Das Metallblech besteht vorzugsweise aus Aluminium, wegen dessen Zähigkeit, dessen Wärmeleitfähigkeit
und anderer Eigenschaften, auf Grund deren es leicht zu bearbeiten ist. Man kann allerdings auch
andere Metalle verwenden. Eine Metallfolie 10 wird zunächst auf die gewünschte Größe zugeschnitten,
dann werden die Bohrungen 11 eingebohrt, die man braucht, um die auf den sich gegenüberliegenden
Oberflächen der Folie befindlichen Schaltungsmuster miteinander zu verbinden und die außerdem dazu
dienen, Schaltungsdrähte von auf einer Seite der Platte angeordneten elektrischen Bauelementen durch
die Platte hindurchzuführen und elektrisch mit einem auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Schaltungsmuster
zu verbinden. Bei der dargestellten Folie 10 sind nur einige Bohrungen 11 gezeigt. Die genaue
Anordnung der Bohrungen ist codiert. Wird schließlich das Muster der gedruckten Schaltung aufgebracht,
dann umgibt dieses die Bohrungen genau an den Stellen, an denen sie anfänglich angebracht wurden.
Es ist wünschenswert, die Folien fertigzustellen, bevor weitere Verfahrensschritte ausgeführt werden.
Das bedeutet, daß die Bohrungen 11 entgratet werden müssen und außerdem auch noch andere Schlitze.
Einschnitte oder verschiedene Formgebungen, beispielsweise der Schlitz 12. der Ausschnitt 13 und das
Abschneiden des Ecks 14. vorgenommen werden müssen. Die aufgeführten Ausschnitte sind lediglich
als Beispiele angeführt: da jede gedruckte Schaltung in jeder Beziehung individuell ausgestaltet sind wird,
um dem Gehäuse, in dem sie letztlich verwendet wird,
angepaßt zu werden.
Anschließend wird die Folie in einer Ätzlösung geätzt und anschließend eloxiert. Das Eloxieren läuft
auf eine chemische Oberflächenbehandlung hinaus, deren Aufgabe es ist. die Oberfläche chemisch zu reinigen,
auf die anschließend Materialien aufgebracht werden sollen. Das Eloxieren ist eine geeignete Oberflächenvorbereitung
für Aluminium, bei der Überzüge, welche einen chemischen Umsatz bewirken,
beispielsweise die verschiedenen Chromatumsatzfilme. wie Iridite. verwendet werden können. Andere
Metalle, wie Kupfer. Kupferlegierungen. Titan, Stahl. Magnesium. Lithium-Magnesiumlegierungen oder
andere Metalle oder Legierungen, erfordern andere oder ähnliche Oberflächenvorbereitungen, um eine
Oberfläche zu schaffen, die die Haftfähigkeit eines Überzugs an der Metallunterlagc begünstigt.
Die Folie ist dann für die Aufbringung eines elektrisch
nichtleitenden Überzugs 15 vorbereitet, der im vorliegenden Beispiel die Eigenschaft hat. dem
Wärmeübergang zur Folie einen minimalen Widerstand entgegenzusetzen. Im Ausfü'.irungsbeispiel sind
beide Oberflächen der Folie 10 mit einem Überzug versehen, um zu ermöglichen, daß auf beiden Seiten
ein Schaltungsmuster angebracht werden kann. Zunächst wird auf beide Oberflächen der Folie eine
Grundierung aufgebracht, die dann mit mehreren aufeinanderfolgenden relativ dünnen Überzügen aus
einem Kunslharzmaienal, welches einen geeigneten
Härter enthält, beschichtet wird. Die Konstistenz dieses Kunstharzmaterials ist so dünn, daß sich bei jeder
Beschichtung ein sehr dünner Überzug ausbildet. Zwar ist die Anzahl der aufeinanderfolgenden Überzüge
aus dem Kunstharzmaterial nicht kritisch, man stellte jedoch in der Praxis fest, daß man nicht weniger
als drei Überzüge verwenden sollte. Damit die fertiggestellte gedruckte Schalungsplatte die erforderliche
Qualität aufweist, wurde als zweckmäßig befunden, etwa zehn Überzüge zu verwenden, damit die
gewünschten physikalischen Eigenschaften, die erfor-
ao derliche Isolation und Wärmeleitfähigkeit erzielt werden. Die gleiche Anzahl von Überzügen aus dem
Kunstharzmaterial wird auch auf die Bohrwände der Bohrungen 11 aufgebracht. Ein als besonders vorteilhaft
befundenes Kunstharzmaterial ist Polyurethanharz.
Als eine Grundierungsschicht mit den erforderlichen Eigenschaften hat sich eine katalysierte Grundierungsschicht
erwiesen, wie sie in MlL-P-15328B
oder MIL-P-14504 A beschrieben ist.
Nach Herstellung der zahlreichen Harzschichten wird die mit Überzügen versehene Folie stabilisiert.
Unter Stabilisation versteht man im vorliegenden Fall eine Wärmebehandlung bei Temperaluren von
150° bis 220° C während ungefähr 72 Stunden. Bei
dieser Wärmebehandlung wird das Harz stabilisiert und beachtlich kompakt. In der Praxis hat man festgestellt,
daß bei Anwendung der oben empfohlenen Wärmebehandlung eine Überzugsschicht erzeugt wird,
deren endgültige Dicke ungefähr 50 bis 60% der aufgebrachten Dicke entspricht.
Da das Kunstharzmaterial die Aufgabe hat. den Metallkern oder die Metallfolie von den metallischen
Leitungen de« Schaltungsmusters zu isolieren und
außerdem eine Basis zu schaffen, auf der das Schaltungsmuster
aufgebaut werden kann, muß der aus dem Kunstharz bestehende Überzug dauerhaft sein.
Außerdem muß er für eine Aufbringung von Materialien geeignet sein, damit diese haltbar sind und nicht
ohne weiteres zerstört oder gar entfernt werden können.
Man hat festgestellt, daß hierbei für die Vorbereitung
der Oberfläche des Kunstharzmaterials ein aus mehreren Verfahrensschritten bestehender Vorganc
geeignet ist. Zunächst wird die Oberfläche des Überzugs 15. d. h. im vorliegenden Ausführungsbeispie:
die Oberflächen auf beiden Seiten der Folie, mi einem Sandstrahl bearbeitet, wobei vorzugsweise Gra
natpartikel Nr. 220 verwendet werden, die mit einen Druck zwischen 4 bis 8 kp pro cm2 auf treffen. Bei de
Sandstrahlbearbeitung wird eine Vielzahl von Ein drücken 16,17,18 etc. auf der Oberfläche erzeugl
wobei die einzelnen Eindrücke verschiedene Forme) und Größen haben, abhängig teilweise von der Groß
der Granatpartikel, teilweise von dem verwendete Druck und von der Konzentration der Partikel wall
rend des Sandstrahlbearbeitungsvorgangs.
Nach der Beendigung des Sandstrahlbearbeitung! Vorgangs wird die Platte sorgfältig gereinigt, beispiel;
weise durch Absprühen oder mechanisches Abschruppen,
wonach dann ein alkalisches Reinigungsmittel angewendet wird, um möglicherweise auf der Oberfläche
befindliche Öl- oder Fellspuren zu entfernen. Abschließend wird die Platte in klarem Wasser gespült.
Übe; die äußerte Schicht kann man dann eine
Außenschicht aus einem abgewandelten, schnellhärtendem
Kunstharz aufbringen. Eine hierfür geeignete Schichtstärke beträgt ungefähr 0,08 mm. Diese
Außenschicht wird dann ebenfalls einem Sandstrahlbearbeitungsvorgang unterworfen und mechanisch
geschruppt. Die Bearbeitungsschritte für die Überzugsschicht bleiben sich jeweils gleich, unabhängig
davon, ob eine spezielle Außenschicht verwendet wurde oder ob die letzte Schicht des Isolierniaterials
liegenden Schichten. Bevorzugt wird ein Harzmaterial, welches mit einem Metallsalz modifiziert ist.
Hierfür kann man beispielsweise ein Nickeloxyd verwenden, um die Haftfähigkeit des anschließend aufgebrachten
nicht nach einem Elektroplattierverfahren aufgebrachten Nickel zu verbessern.
Der nächste Schritt besieht darin, die mechanisch bearbeitete oder einem Sandgebläsevorgang unterworfene
Oberfläche chemisch zu ätzen. Hierfür ist ein kaustisches Permanganatätzmittel, wie Kaliumpcrmanganat/Natiiumhydroxyd
verwendbar. Man kann auch eine chromsauere Lösung als Ätzmittel verwenden, die sich in das Kunstharzmaterial einfressen
kann.
In Fällen bei denen der oben beschriebene Außenüberzug vorliegt und die Platte mit einem sauren Medium
abgespült wurde, um das gesamte Kaliumpermanganat zu entfernen und ferner alkalisch gereinigt
und neutralisiert wurde, wird das Nickeloxyd der Außenschicht zu Nickel in Natriumhypophosphit
reduziert. Die Poren der exponierten Oberfläche werden dann durch Eintauchen in eine Lösung, beispielsweise
eine Zinn-II-Zinnlösung sensibilisiert.
Das Ziel des chemischen Ätzvorgangs besteht darin, am Grund der Eindrücke 16, 17, 18 etc., die bei
der mechanischen Bearbeitung entstanden, kleine Ausweitungen zu erzeugen, die mit den Bezugszeichen
16'. 17'. 18' etc. bezeichnet find, und die Aufgabe haben in ihnen abgeschiedene Materialien besser festzuhalten,
indem sie eine gewisse Verzahnungswirkung des aufgebrachten Materials zulassen. Tn der Praxis
1st die Kunstharzoberfläche in der Regel nicht benetzbar. Die oben beschrieben aufeinanderfolgenden Ätzverfahren
haben den Zweck, sie temporär benetzbar tu machen, um die nachfolgend aufzubringenden
Materialien anwenden zu können.
Das hier in Betracht gezogene Sensibilisieren besteht darin, die mit einem Überzug versehene Platte
In ein Bad aus Metallsalzen einzubringen, und zwar Solchen Metallsalzen, in denen die vorliegenden
Agenzien das Metall aus den Salzen austreiben, und fcwar das reine Metall, um es auf der Oberfläche, insbesondere
aber in den Ausweitungen 16', 17', 18' etc. der Eindrücke niederzuschlagen, die bei dem Ätzvorgang
erzeugt wurden, der sich an die mechanische Bearbeitung anschloß. Die Wirkung dieser Sensibili-Sierung
besteht darin, winzige Keime 20 aus reinem Metall zu bilden, die sich in den genannten Ausweitungen
der Eindrücke ansammeln.
Ein hierfür geeignetes Metall ist ein »Edel«-Metall,
ils solches sei Palladium, und zwar in Form von Palladiumchlorid als Beispiel genannt. Die Lösung
kann beispielsweise einen pH-Wert zwischen U.üi und 5 haben. Palladium ist eines der stabilieren und
längerhaltenden Edelmetallsalze. Zwar ist es leuer aber man benötigt eine relativ kleine Mcnpc!. um eine
mit Überzügen versehene Folie der beschriebenen
Art zu sensibilisieren, so daß die relativ hohen Kosten des Metalls keinen Ausschlag geben.
Nach der Abscheidung der winzigen Metallkeime
ίο 20 in den Eindrücken beginnt der Aufbau der Schichten
oder der Materialfilme auf der Harzoberfläche. Auf den voranstehend beschriebenen Verfahrensschritt kommt eine Abschneidung eines nicht in einem
Elektroplattierverfahren abgeschiedenen Nickels. Das bedeutet, daß man die behandelte Oberfläche in ein
Nickclbad einbringt, um dieses in einer Dicke aufzubi'iiiiien.
welch? für die elektrische I ciifähi^keit ausreicht.
Diese Schicht ist mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet. Anschließend erfolgt eine Erhitzung auf
1100C, die etwa eine Stunde dauert. Sodann wird
alkalisch gereinigt und eine saure Aktivierung vorgenommen. Ein vorzugsweise verwendetes Nickelbad
besteht aus einem Nickelsulfamat, gebildet aus einer Mischung von NiSO4; NiSO4 und Ni-SO2.
Die Nickelschicht 25 ist etwa 0,3 bisl ,2 μ dick.
Der nächste Verfahrensschritt besteht in einem Elektroplattieren bei dem eine zweite Nickelschicht
27 einer Dicke von ungefähr 2,5 μ auf das Nickel galvanisch aufgebracht wird, und zwar beispielsweise
unter Verwendung von ungefähr 40 mA pro cm2, mittels eines Nickelsulfamat-Bades. Anschließend wird
mit heißem Wasser gespült. Die Nickelplattierung dient dazu, eine Grenzschicht zu bilden, die eine Auflösung
der Nickclabscheidung in einem Kupferelektroplaltierungsbad
verhindert.
Die Oberfläche wird dann durch Eintauchen in ein Bad aus sauren Salzen bei 6 Volt aktiviert. Hierdurch
erfolgt eine Entpassivierung der aus dem Sulfamat gebildeten Nickeloberfläche, um die Ausbildung von
übereinanderliegenden Schichten zwischen dieser Nickeloberfläche und den nachfolgend aufplattierten
Schichten zu verhindern und damit eine Verringerung der Aggressionsfähigkeit zu vermeiden. Auf die exponierte
Überfläche der zweiten Nickelschicht 27 wird dann ein Pyrokupfer aufgebracht, indem man die
Plane mit dem bisher aufgebrachten Überzug in eine Pyrophosphat-Kupferlösung eintaucht und unter Anwendung
von ungefähr 25 mA pro cm2 30 bis 90 Sekunden lang elektroplattiert, um eine Schicht 28 einer
Dicke von ungefährt 0,5 μ, bestehend aus Kupfer der genannten Art aufzubauen. Danach wird die Platte
ungefähr eine halbe Stunde lang auf etwa 176" C erhitzt.
Anschließend wird ein Pyrophosphat-Kupfer auf die Pyrokupferauflage mittels Eleklroplattierung bei
ungefähr 25 ASF in einer Pyrophosphat-Kupferlösung während einer Zeit aufgebracht, die ausreicht
um die erforderliche Dicke der Kupferschicht, beispielsweise 25 bis 75 μ aufzubauen. Diese Schicht ist
mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet. Nach Beendigung der Kupferaufbringung auf die Platte wird diese
mit reinem Wasser gereinigt und mit einem weichen Schleifmittel bearbeitet, und anschließend abgesprüht.
Sofern die bisher beschriebenen Verfahrensschritte zeitlich unterbrochen wurden und das Erzeugnis in
der Zwischenzeit oxydierte, wird die Platte zunächst nochmals durch Anwendung eines weichen Schleifmittels
gereinigt und dann abgesprüht, in Säure ein-
20? 537/475
getaucht, erneut abgesprüht, reduziert, abgesprüht, in einem Luftstrom getrocknet oder mit anderen Worten,
gereinigt und desoxydiert.
Das Aufbringen von Metallschicht! mittels Plattieiung
kann dann fortgesetzt werden, wobei die oberste Schicht durch die Pyrokupfersehicht 29 gebildet
wird, die bis zur Erreichung der gewünschten Stärke aufgebracht wird.
Ein Widerstandsmaterial 36, welches für sämtliche nachfolgenden Lösungen undurchlässig ist, wird sodann
auf die gereinigte Kupferoberfläche aufgebracht, und zwar an den speziellen Bereichen, wo das Schaltungsmuster
gewünscht wird.
Geeignete Standard-Widerstandsmaterialien sind beispielsweise die, die beim Siebdruckverfahren entwickelt
wurden oder bekannte Photoemulsionen. In jedem Fall wird die Schaltung mitteis eines Photonegativs
unter Anwendung der Siandard-Phototcchniken für die Herstellung gedruckter Schaltungen auf
das Widerstandsmaterial aufgebracht.
Was bisher in bezug auf die Aufbringung des Widerstandsmaterials auf die Oberfläche beschrieben
wurde, gilt auch in gleicher Weise für jede Bohrungsstelle. Abhängig von der Wahl des Widerstandsmaterials
wird die Bohrung entweder mit einem KPR-Siebdruckschirm oder mittels Riston überbrückt.
Bevor alle Metallschichten in den dazwischenliegenden schaltungsfreien Bereichen weggeätzt werden,
muß das Widerstandsmaterial, sofern ein solches vorliegt, entfernt werden. Danach können die Kupfer-
und Nickelschichten durch Eintauchen in ein Ferrichloridätzbad, welches auf 37° C erwärmt ist,
innerhalb 3 Minuten weggeätzt werden. (Siehe F i g. 8 und 9.) Die exponierte Kunstharzschicht wird dann
in Säure eingetaucht, mechanisch mit einem milden Schlcifrniuel abgeschruppt, abgesprüht, erneut in
Säure eingetaucht und in einem Luftstrom getrocknet.
Falls erwünscht, kann eine Überzugsschicht 35 aus Zinn, einem Zinn-Bleilot, oder aus Nickel auf die
Kupferplatte aufgebracht werden. In diesem Fall wird das Widerstandsmaterial auf diese Überzugsschicht
und nicht auf die Kupferschicht aufgebracht.
Bei diesem Vorgang wird in der Regel als Überzugsmaterial ein 60/40-Zinn-Bleilot bei 25 ASF in
einer Dicke von ungefähr 7 bis 12 μ aufgebracht.
Bei Anwendung eines solchen 60/40-Zinn-Bleilot-Legierungsüberzupes
muß dem Ferrichloridätzbad. bestehend aus Fluorborsäurc/30 % Wasserstoffsuperoxyd
vorangehen. Die Ätzzeit bestimmt sich durch die jeweilige verwendete handelsübliche Qualität.
Die oben beschriebenen Atzverfahrensschritte bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung, vielmehr
können beliebige Standardätzmittel (Ammonium-Persulfat. Chrom-Schwefelsäure etc.) verwendet werden.
Die über dem Schaltungsmuster 37 aufgebrachte Widerstandsschicht wird dann unter Anwendung
eines herkömmlichen Widerstandsmaterialentfemers entfernt, um die Oberfläche der Kupferschicht 29 freizulegen,
die sich bis dahin unterhalb des Widerstandsmaterials befand. Wurde eine Überzugsschicht aufgebracht,
dann wird an Stelle der Kupferschicht 29 die Überzugsschicht freigelegt. Die Oberfläche wird dann,
beispielsweise durch Absprühen, gereinigt, um sicher zu gehen, daß das ganze Widerstandsmaterial vollständig
entfernt ist.
Über die Kupferoberfläche kann durch Elektroplattieren eine 60/40-Zinn-Bleischicht 35 einer Dicke
von 7 bis 12 μ unter Anwendung einer Stromstärke von 20 mA pro cm2 während 5 Minuten aufgebracht
werden. (Siehe Fig. 7 und 8.) Danach wird die Zinn-Bleischicht
mit einem weichen Schleifmittel gereinigt, dann das Widerstandsmaterial 36 aufgebracht, so daß
sich die oben beschriebenen Verfahrensschritte anschließen können.
Der voranstehend beschriebene Vorgang wird im allgemeinen als Platten-Plattierung bezeichnet. Das
ίο beschriebene Verfahren kann aber auch dadurch abgewandelt
werden, daß man die Plattierungsschichten nur innerhalb der genauen Grenzen der Schaltung
aufbaut. Ein solches Vorgehen bezeichnet man im allgemeinen als Musterplattierung. Es unterscheidet
sich von dem grundsätzlichen Vorgang, welcher oben beschrieben ist, nur durch die Art und Weise, wie das
Widerstandsmaterial exponiert und aufgebracht wird. In diesem Fall wird das Widerstandsmaterial unter
einem Photopositiv exponiert. Alle zwischen der
ao Schaltung liegenden Bereiche bleiben mit einem Widerstandsmaterial bedeckt, und die Schaltung selbst
ist für das Metall frei, welches für den Anfang des Aufbaus der Beschichtung als geeignet angesehen
wird.
as Fig. 10, 11, 12 und 13 zeigen eine Folge einer
Musterplattierung, beginnend mit einer Kupferschicht als Grundmetall, auf die dann eine 60/40-Zinn-Bleilotschicht
plattiert wird, und zwar nur im Bereich der exponierten Schaltung. Diese Folge kann mannigfach
abgewandelt werden. Nämlich: Eine nicht durch ein Elektroplattierverfahren aufgebrachte Nickelschicht,
eine in Sulfamatbad erzeugte Nickelschicht oder die Kupfcrauflage können als Grundmetall verwendet werden
und Zinn, Gold, Nickel oder Rhodium als Überzugsschicht. Schließlich kann die Überzugsschicht aufgebracht
werden, da das Widerstandsmaterial in spezifischen Ätzmitteln oder die exponierte Schaltung
erneut mit einem Widerstandsmaterial überzogen und dann — wie oben beschrieben wurde — in Ferrichlorid
geätzt werden können.
Entsprechend einer speziellen Ausbildungsform des vorstehend beschriebenen Verfahrens wird die oberste
Schicht aus dem schnell härtenden Kunstharzmaterial. die sich über der nidiiieitfähigcn Überzugsschicht 15
befindet, weggelassen.
Anschließend an die Abscheidung der winzigen Metallkeime 20 in den Eindrücken beginnt der Aufbau
der Schichten oder der Materialfilme auf der Kunstharzoberfiäche, wie in F i g. 14 gezeigt ist. Der
erste Schritt besteht darin, die in der oben beschriebenen Weise vorbereitete Oberfläche mit Keimkernen
zi; versehen. Das bedeutet die Metallkeime 20 aus Palladium miteinander zu verbinden, die in den Einkerbungen
abgeschieden wurden. Für diese Verbin-SS dung wurde als geeignet Nickel angesehen, und zwar
in Form einer Nickel-Salzlösung unter Verwendung eines Borreduktionssystems. Hierbei soll ein Anwachsen
21 des Nickels auf den Keimen 20. die bei der Sensibilisierung entstanden, eingeleitet werden, so
daß das wachsende Nickel, wie bereits beschrieben, die Eindrücke ausfüllt und sich über deren Außenränder
über die Oberfläche des Kvmstharzmaterials ausbreitet.
In der Praxis kann diese Ausbreitung durch Flekken 22 (siehe F i g. 15), begrenzt werden, zwischen
denen sich freie Stellen 23 befinden. Unter diesen Umständen reicht die Kernbildung allein nicht aus.
um eine zuverlässige Nickcloberfläche über dem ge-
samten Harzmaterial auszubilden. Demzufolge kann auf den Kernbildungsvorgang eine Abscheidung von
Nickel aus einer Nickel-Salzlösung erfolgen. Das bedeutet, daß man die vorher einer Kernbildung unterworfene
Oberfläche in ein Nickelbad mit größerer Plattierungsgeschwindigkeit einbringt, um eine Dicke
zu erreichen, die für eine elektrische Leitfälligkeit
ausreicht. Diese Schicht ist mit dem Bezugszeichen 25' bezeichnet und entspricht der Schicht 25 in dem
vorher beschriebenen Beispiel.
Die mit Nickel überdeckte Platte wird dann in eine schwach saure Lösung zur Reinigung eingetaucht.
Eine solche schwach saure Lösung besteht beispielsweise aus 2- bis 1 Oprozentiger Schwefelsäure-Lösung.
Nach dieser Behandlung wird die Platte erneut gespült.
Die ausgebildete Nickelschicht 25' wird dann mit Kupfer belegt. Dies bedeutet, daß ein Film 26 aus
Kupfer auf dem Nickel ausgebildet wird, dessen Stärke zwischen 0,5 und 2,5 μ beträgt, indem man
von einem Kupferpyrophosphatbad oder einem anderen hierfür geeigneten Bad Gebrauch macht. Ein
solches Bad führt zur Abscheidung einer nur sehr kleinen Kupfermenge, erzeugt aber einen Kupferfilm
mit guter Adhäsionswirkung. 1st hierdurch über der gesamten Oberfläche ein solcher Kupferfilm ausgebildet
worden, dann wird diese Kupferoberfläche gereinigt. Bei der Herstellung hat es sich gezeigt, daß bei
Vorliegen vorgearbeiteter Rohmaterialien als Lagerbestände diese vorgearbeiteten Materialien am besten
dadurch behandelt werden können, indem man das Verfahren bis zum Ende der Kupferauflage durchführt
und dann die Platten lagert. Benötigt man eine solche Speicherung jedoch nicht, dann kann sich die
Reinigung an die Kupferauflage unmittelbar anschließen, was besser ist, als würde man dies erst
dann vornehmen, wenn die gelagerten Platten verwendet werden sollen.
Der sich nunmehr anschließende Verfahrensschritt ist eine EJektroplattierung, bei der eine zweite Schicht
27' aus Nickel auf die Kupferauflage plattiert wird, beispielsweise unter Verwendung eines Nickelsulfamatbades.
Die Nickelplattierung über der Kupferaufiage
dient dem Ziel, eine Grenzschicht auszubilden,
durch die die Auflösung der Nickelabscheidung durch das Kupferelektroplattierungsbad verhindert wird.
Ab hier wird, sofern die Platte von einem Tank zum nächsten weitergeschoben wird, als nächster
Schritt ein Spülvorgang vorgenommen, der mit 2- bis 1 Oprozentiger Schwefelsäure ausgeführt wird. Er kann
jedoch ausgelassen werden, wenn das Verfahren kontinuierlich im selben Tank durchgeführt wird. Die
exponierte Oberfläche der zweiten Nickelschicht 27' wird dann einer Pyrokupferauflage ausgesetzt, indem
man die Platte mit den bisher vorliegenden Überzügen in eine Pyrophosphat-Kupferlösung für die
Dauer von 30 bis 90 Sekunden eintaucht, um eine Schicht 28' einer Dicke von ungefähr 0.3 bis 1,2 μ
Kupfer der genannten Art zu erzeugen.
Pyrophosphatkupfer wird dann auf die Pyrokupferauflage durch Elektroplattieren in einer Pyrophosphat-Kupferlösung
aufgebracht, wobei dieser Vorgang so lange fortgesetzt wird, bis die gewünschte Dicke
erzeugt ist. Die dickere aufgebaute Pyrophosphat-Kupferschicht ist durch das Bezugszeichen 29' in
Fig. 16 bezeichnet Danach wird die Platte mit reinem
Wasser gereinigt und mit einem milden Schleifmittel abgeschruppt und dann abgesprüht. Nach der
Reinigung wird die Oberfläche des Pyrophosphat-Kupfers mit einem schwachen, aus Ammoniumpersulfat
bestehenden Ätzmittel behandelt.
Die so aufgebauten zahlreichen Metallschichten j können nunmehr mit einem Widerstandsmaterial 40'.
bestehend aus einer lichtempfindlichen oder photoempfindlichen Emulsion versehen werden. Nach Aufbringen
der Emulsion wird sie gehärtet, wobei darauf geachtet, werden muß, den Überzug nicht ultraviolcttem
Licht auszusetzen.
Die Photowiderstandsschichl oder lichtempfindliche Emulsion wird dann von einem photographischen
Negativ (nicht dargestellt) bedeckt und unter ultraviolettem Licht exponiert. Hierdurch wird ein
Schaltungsmuster, d. h. ein Linienmuster, die letztlich die Leitungen einer elektrischen Schaltung darstellen,
erzeugt. Hierbei liegt die elektrische Schaltung als Positivbild vor. Wo das ultraviolette Licht auf den
l'hotowiderstand auftreffen konnte, härtet sich der Photowiderstand und bildet einen Widerstand gegenüber
den Abscheidungslösungen im Reinigungsmittel und den Lösungsmitteln im allgemeinen. Die Linien
jedoch, die durch das Positiv des Bildes erzeugt wurden und die Linien wiedergeben, wo sich später die
Schaltung befinden soll, sind nicht durch das ultraviolette Licht getroffen worden und bleiben daher
weich.
Nach der Exposition zur Erzeugung des Schaltungsmusters wird die Oberfläche in eine Entwicklerlösung
eingetaucht. Der Entwickler löst die Linien, die das Oberflächenmuster bilden, auf, wobei der
Photowiderstand innerhalb dieses Linienmusters weggewaschen wird und das darunterliegende Pyrophosphat-Kupfer
freigelegt wird. Der verbleibende Überzug wird eingefärbt, so daß die Bedienungsperson
eine Möglichkeit hat, visuell Unvollkommheiten festzustellen. Nach der Überprüfung durch die Bedienungsperson
wird der überschüssige Entwickler durch Absprühen ausgewaschen, die Oberfläche vom Wasser
getrocknet und anschließend in einem Ofen bei einer Temperatur von ungefähr 100° C während einer
halben Stunde getrocknet. Hierdurch wird eine harte Oberfläche auf der Platte ausgebildet, die man anfassen
kann. Nun ist es an der Zeit, nadelstichfeine öffnungen, die in dem leitfähigen Schaltungsmuster
vorliegen können, Unvollkommenheiten. Beschädigungen, Schaden im Negativ, auf das Muster gefallene
Staubpartikel und vielleicht noch andere Schaden zu retuschieren. Der Retuschiervorgang wird mit Hilfe
einer Farbbürste vorgenommen, um ein entsprechendes Material, beispielsweise eine Asphalt- oder
Vinylfarbe aufzumalen. Nunmehr besteht das Schaltungsmuster aus eingearbeiteten Linien, wie in Fig.
11, die das blanke Pyrophosphat-Kupfer freilegen. Sie
können nunmehr mit einem anderen Metall bedeckt werden. Im allgemeinen verwendet man hierfür eine
Zinn-Bleimischung, die schichtweise auf das exponierte Pyrophosphat-Kupfer bis zu einer Dicke von
12 bis zu 70 μ aufgebracht werden kann. Man kann
auch Gold aufbringen, wenn bisher noch kein Gold verwendet wurde; seine Dicke beträgt dann ungefähr
2 bis 2.5 μ.
Sobald das exponierte Pyrophosphat-Kupfer-Schaltungsmuster
mit einem ungleichen Metall bedeckt wurde, wird das Widerstandsmaterial aus den zwischen
den Schaltungslinien verlaufenden Bereichen entfernt. Danach wird die Oberfläche abgesprüht, um
sicher zu sein, daß kein Widerstandsmaterial zurück-
2548
Dleibt. Durch die Entfernung des Widerstandsmaterials
wird die Oberfläche des Pyrophosphat-Kupfers 29' in allen Teilen freigelegt, abgesehen von denen,
über die bereits ein anderes Metall, wie Zinn-Blei aufgebracht wurde. Während aller vorangehender
Verfahrensschrilte ist daran zu denken, daß die Metallschichtcn auch auf den Wänden der Bohrungen
aufgebaut werden, die durch die Folie hindurchragen, und zwar in gleicher Weise, wie auf der oder den
Oberflächen der Folie. Sobald das Widerstandsmaterial von den Zwischenbereichen, bestehend aus Pyrophosphat-Kupfer,
entfernt wurde, kann die Platte geätzt werden. Der Ätzvorgang kann in einem geeigneten
Ätzbad, beispielsweise mit einer Ferrichloridlösung, einer Ammoniumpersulfallösung oder einer
Chrom-Schwefelsäurelösung vorgenommen werden. Die Auswahl der Lösung hängt davon ab, welches
Überzugsmaterial auf die Platte aufgebracht wurde. Wurde als Über/ugsmaterial Zinn-Blei verwendet,
dann kann eine Chrom-Schwefelsäure verwendet werden. Wurde jedoch Gold aufgebracht, dann verwendet
man eine Ferrichloridlösung. Obwohl die Ferrichloridlösung billiger ist, kann in der Regel aber dann
keine Ferrichloridlösung verwendet werden, wenn als Überzugsmaterial Zinn-Blei aufgebracht wurde, da Λ5
diese das Blei angreift und den Überzug zerstören würde. Beim Ätzen werden alle Kupfer- und Nickelschichten
entfernt und die Leitungen des Schaltungsmusters 31 bleiben allein auf der Oberfläche. Der
Ätzvorgang reinigt die zwischen den Metall-Leitungen befindlichen Zwischenräume und läßt nur die nackte
Oberfläche des Kunstharzüberzugs IS zurück.
Die gedruckte Schaltungsplatte wird dann auf ihrer gesamten Oberfläche gereinigt, so daß alle Säuren
und/oder Salze neutralisiert und entfernt werden. Das Erzeugnis ist dann gebrauchsfertig, wenn die entsprechenden
elektrischen Bauelemente (nicht dargestellt) aufgebracht sind, deren Zuführungen (nicht dargestellt)
durch die Bohrungen 11 hindurchgesteckt und mit den Leitungen des Schaltungsmusters auf der 4c
gegenüberliegenden Seite der Folie verlötet sind.
Wie oben erwähnt, kann das Schaltungsmuster mittels eines Siebdruckverfahrens aufgebracht werden.
Bei einer solchen Ausbildungsform der Erfindung werden die gerade beschriebenen Verfahrensschritte
durchgeführt, und zwar teilweise bis zum Auflegen des Pyrophosphatkupfers und der Ausbildung der
Pyrophosphatkupferschicht mit anschließender üblicher Reinigung durch Abreiben der Schaltung
mittels eines weichen Schleifmittels und Absprühen mit sich anschließender milder Ätzung unttr Verwendung
eines Materials wie Ammoniumpersulfat oder auch einschließlich dieser Vorgänge. An dieser Stelle
ändert sich der Vorgang dadurch, daß das Widerstandsmaterial mit Hilfe eines herkömmlichen Siebdruckverlahrcns
so aufücbiacht wird, daß das Schalliinsivmusicr
frei bleibt, wobei die exponierte Oberfläche tier I'yrophosphal-Kupferschicht das
Sehall iiiv.ismuster definiert, während das Widerstnndsmalerial.
welches mil Il
des Sicbdruckverfahrens r">
aulgebracht winde, die /wischen den 1 .citungsnv.istcrn
befindlichen Bereiche ausfüllt. Fine Ouerschnittsansicht
des Aufbaues der Schichten entspricht in diesem Zustand dr-ii in IMs:. Id dargestellten Atisfiihr'-Migsbei-.pV
,.■.;, Ausnahme des Aufbaues, der
erreicht \w\\\ ■ ohne ilen Druckvorgang durch ein
photograph;· el·,·. N.-gmiv und ohne das Auswaschen
des Widersinn !. ivatv rials von dem Schallunusmuster.
Danach wird das Überziehen oder die Anwendung eines anderen Metalls, beispielsweise Zinn-Blei oder
Gold auf das exponierte Pyrophosphat-Kupfer ausgeführt, und zwar in der oben beschriebenen Weise,
wonach die Entfernung des Widerstandsmaterials folgt und dann die Metallschichten, welche ursprünglich
von dem Widerstandsmaterial bedeckt waren, abgeätzt werden, bis zum Harzüberzug, jedoch nicht
durch diesen hindurch.
Bei einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung, die etwas wirtschaftlicher hinsichtlich der Materialien
und der für das Verfahren erforderlichen Zeit arbeitet, werden die anfänglichen Verfahrensschritte wiederholt,
und zwar bis zur Erzeugung der Pyrophosphat-Kupferauflage über die Nickelplattierung
einschließlich. Bei dieser Ausbildungsform wird ein Pyrokupferfilm oder eine Pyrokupferschicht aufgebracht,
jedoch erfolgt hier kein Aufbau der der Dicke der Pyrophosphat-Kuptevschicht entsprechen würde.
Anschließend wird die Platte mit Hilfe eines milden Schleifmittels 'ibgeschTuppt, dann abgesprüht
und mit einem schwachen Ätzmittel behandelt, beispielsweise mit Ammoniumpersulfat oder mit anderen
Worten gereinigt und desoxydiert. Dann wird das Photowiderstandsmaterial auf die dünne Schicht aus
Pyrophosphat-Kupfer ε .ifgebracht und die Emulsion,
wie oben beschrieben, gehärtet, dann durch ein Negativ unter ultraviolettem Licht exponiert, um auf diese
Weise ein positives Schaltungsmuster auf dem Widerstandsmaterial zu erzeugen. Alternativ kann das
positive Schaltungsmuster mit Hilfe des Siebdruckverfahrens erzeugt werden, welches oben beschrieben
wurde, bei dem die zwischen dem Schaltungsmuster befindlichen Flächenbereiche mit einem Widerstandsmaterial
ausgefüllt werden, während das Pyrophosphat-Kupfer in dem Leitungsmuster exponiert vorliegt.
Auch hier findet das Verfahren mit allen oben beschriebenen Verfahrensschritten im Inneren der
Bohrungen auf den Wänden der Bohrungen und auf den Oberflächen statt.
Auch hier wird das Widerstandsmaterial getrocknet, gehärtet und das Schaltungsmuster, wie oben beschrieben,
retuschiert.
Bei dieser Ausbildungsform der Erfindung wird des exponierte Material in einer milden alkalischen
Lösung gereinigt, um beispielsweise Fingerabdrücke und entsprechende Fehler zu entfernen und aktiviert
beispielsweise mit Hilfe eines mit Ammoniumpersulfatlösung vo-genommenen Desoxydationsvorgangs.
Bei jeder der genannten Möglichkeiten liegt das Pyrophosphat-Kupfermaterial frei im Schaltungsmuster vor, so daß der Aufbau des Pyrophosphat-Kupfers
nur innerhalb des Schaltungsmusters eintreten kann. Mit anderen Worten: der Aufbau des
Kupfers ist auf das Schaltungsmuster begrenzt und umfaßt nicht die gesamte Oberfläche der Platte.
Nach dem Aufbau wird dns ScitnlttinpTmister. wie
oben beschrieben, mit einem anderen Met.ill. beispielsweise
mil Zinn-Blei oder Gold überzügen.
Das Widerstandsmaterial wird dann unter Aiiw· ndung
eines herkömmlichen Lösungsmittels tür das Widerstandsmaterial entfern'., so daß die Oberfläche
der dünnen Schicht der l'vroiihosphai-KupleiaufhiL'c
die bisher unier dem Widerstandsmaterial vorlag, freigelegt ist. Die Oberfläche wird dann durch Sprühen
gereinigt, damit man mit Sicherheit das g;ur/e Widcrstandsrnatena· entfernt hat. Dieser Reinigung
folüt ein At/en. Obwohl der Ätzvorsians: hier dem
16
3ben beschriebenen Ätzvorgang entspricht, bei dem
Ferrichlorid oder Ammoniumpersulfat oder Chrom-Schwefelsäure, vorgeschlagen wurde, abhängig von
dem für den Überzug verwendeten Metall, sind die Anforderungen an den Ätzvorgang geringer, da nur
eine sehr dünne Schicht von Pyrophosphat-Kupfer weggeätzt werden muß, an Stelle eines Aufbaues, der
der Dicke der Schicht 29 entspricht. Mit fortschreitendem Ätzen wird die zuerst aufgebrachte Kupferauflage
entfernt und die Nickelschicht 25, die die Oberfläche des Harzüberzugs 15 verriegelt, bleibt intakt.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, säää
maßnahmen vorgenommen
2sasÄ?=
23sas
bei der Aufbringung
sk
geordnet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit einem Metallkern, bestehend aus
den Verfahrensschritten einer Ätzung der Metallplatte in einer alkalischen Lösung und chemischen
Reinigung von wenigstens einer der Oberflächen, anschließende Aufbringung einer Schicht
von synthetischem Plastikharzmaterial auf dieser Oberfläche, anschließende Wärmebehandlung
dieser Schicht, abschließende Oberflächenbehandlung dieser Schicht und Sensitivierung der oberflächer.behandelten
Schicht sowie Aufbringung einer Leiteranordnung auf die sensitivierte Oberfläche
der Plastikharzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbringung der synthetischen Plastikharzschicht zuerst ein Film
eines Zwischenmaterials auf die unerwärmte chemisch gereinigte Oberfläche der Metallplatte
aufgebracht wird, daß anschließend das synthetische Plastikharzmaterial auf diese Zwischenmaterialschicht
aufgesprüht wird, daß anschließend die Oberfläche der Plastikmaterialharzschicht
nach einer Wärmebehandlung mechanisch geätzt wird, daß anschließend die mechanisch geätzte
Oberfläche zusätzlich noch chemisch geätzt wird und daß schließlich auf die chemisch geätzte
Oberfläche eine Oberschicht aufgebracht wird, welche als Grundlage für die folgende Aufbringung
einer galvanischen Beschichtung dient.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Plastikmaterial
in Form einer Mehrzahl von Harzschichten aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Metallplatte zuerst
Ausnehmungen eingebracht werden und daß diese Ausnehmungen mit aufeinanderfolgenden
Schichten von synthetischen Harzschichten beschichtet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegenden
Hauptflächen der Metallplatte mit dem synthetischen Plastikharzmaterial beschichtet
werden und daß beide Hauptflächen anschließend daran behandelt werden, so daß auf beiden Seiten
der Metallplatte eine gedruckte Schaltung entsteht.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
synthetisches Plastikharzmaterial ein Polyurethanharz verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Mehrzahl von nicht weniger als sechs aufeinanderfolgenden Schichten des synthetischen Plastikharzmalerials
erzeugt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine r'u
tJlxTsc!iichl eines isolierenden Materials auf die
oberste Schicht der Isoliennaierialschichl aufgebracht
wird, wobei these Oberschicht ein metallisches
Salz enthält.
8. Verfahren nach einem der * 01 ''.'gehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur chemischen Atzin-· .-:n alkalisches IVrmanganat
\erwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur chemischen
Ätzung eine Chromsäure-Lösung verwendet wird.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US77251768A | 1968-11-01 | 1968-11-01 | |
US77251768 | 1968-11-01 | ||
US86569569A | 1969-10-13 | 1969-10-13 | |
US86569569 | 1969-10-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1954973A1 DE1954973A1 (de) | 1970-07-02 |
DE1954973B2 true DE1954973B2 (de) | 1972-09-07 |
DE1954973C DE1954973C (de) | 1973-04-12 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE1954973A1 (de) | 1970-07-02 |
BE740993A (de) | 1970-04-30 |
CH518049A (de) | 1972-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0227857B1 (de) | Verfahren zum Herstellen von gedruckten Schaltungen | |
DE2064861C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltkarten. Ausscheidung in: 2065346 und 2065347 und 2065348 und 2065349 | |
DE2017613C3 (de) | Verfahren zum Herstellen von Koaxial-Schal tungsanordnungen | |
DE3341431A1 (de) | Verfahren zum reinigen von loechern in gedruckten schaltungsplatten mit permanganathaltigen und basischen loesungen | |
CH631587A5 (de) | Verfahren zum herstellen von elektrischen leiterplatten und basismaterial zur ausfuehrung des verfahrens. | |
DE3700910A1 (de) | Verfahren zum aufbau elektrischer schaltungen auf einer grundplatte | |
CH543218A (de) | Verfahren zum Herstellen einer gedruckten Schaltung auf einem Metallkern | |
DE2847070A1 (de) | Verfahren zur behandlung eines mit additiv aufplattierten gedruckten leiterzuegen versehenen substrates | |
EP0185303B1 (de) | Elektrisch leitende Kupferschichten und Verfahren zur Herstellung derselben | |
DE69730288T2 (de) | Vorrichtung zur Herstellung von Leiterplatten mit galvanisierten Widerständen | |
DE1446214A1 (de) | Verfahren zum Aufbringen von metallischen UEberzuegen auf Dielektrika | |
DE2015643A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Mehrschi cht-Stromkreispaneelen | |
DE2515875A1 (de) | Gedruckte schaltung und verfahren zu ihrer herstellung | |
DE1954973C (de) | Verfahren zur Herstellung von mit einem Metallkern versehenen gedruck ten Schaltungen | |
DE2715875A1 (de) | Leiterplatte und verfahren zur herstellung einer leiterplatte | |
DE1954973B2 (de) | Verfahren zur herstellung von mit einem metallkern versehenen gedruckten schaltungen | |
DE1954998C (de) | Mit einem Metallkern versehene gedruckte Schaltungsplatte | |
DE2014138C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten | |
DE1790293B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von ge druckten Schaltungen Ausscheidung aus 1665314 | |
DE2131205C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit einem Metallkern | |
DE2209178A1 (de) | Verfahren zur herstellung von leiterplatten mit galvanisch verzinnten loetaugen und lochwandungen | |
DE1665771B1 (de) | Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungsplatten | |
DE2161829B2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte | |
DE1954998A1 (de) | Gedruckte Schaltungsplatte mit Metallkern zur Waermeabtellung | |
DE1615853A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von gedruckten Schaltungen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |