DE19726850A1

DE19726850A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers mit einer Leiterschaltung

Info

Publication number: DE19726850A1
Application number: DE1997126850
Authority: DE
Inventors: Makoto Katsumata; Hidenori Yamanashi; Hitoshi Ushijima
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2017-06-25
Also published as: DE19726850B4; JPH1012994A; DE19726850B8

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formkör pers, der eine elektrisch leitende Schaltung (Leiterschaltung) aufweist.

Als ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, bei dem eine Leiter schaltung auf einer Oberfläche eines Kunststoff-Substrats erzeugt wird, ist in der ungeprüften japanischen Patentpublikationen Nr. Hei. 1-96384 ein Verfah ren beschrieben, bei dem eine Oberfläche eines Kunststoff-Substrats mit Aus nahme eines Teils, der für die Erzeugung der Schaltung vorgesehen ist, abge deckt wird, der Schaltungsbildungs-Abschnitt aktiviert und in eine Katalysator- Lösung eingetaucht wird und dann einer stromlosen Beschichtung unterzogen wird. Ziel dieses Verfahrens ist es, eine zweidimensionale Schaltung einer Leiterplatte (PBC) oder einer flexiblen Leiterplatte (FPC) zu erzeugen. Das Herstellungsverfahren umfaßt eine Reihe von Stufen und ist daher kompliziert. Es ist zwar bereits ein Bedampfungsverfahren, beispielsweise ein chemisches CVD-Verfahren oder ein physikalisches PVD-Verfahren, vorgeschlagen wor den, die Kosten für die Apparatur eines solchen Vakuum-Behandlungssystems und Vorbehandlungssystems sind jedoch extrem hoch, so daß die Geste hungskosten hoch sind.

Außerdem sind in den ungeprüften japanischen Patentpublikationen Nr. Hei 1- 96384 und 2-84790 Verfahren beschrieben, bei denen ein gegenüber einer stromlosen Beschichtungs-Lösung aktives (katalytisches) Harz und ein gegen über der gleichen stromlosen Beschichtungs-Lösung inaktives Harz in zwei Stufen gebildet werden und eine Schaltung (ein Stromkreis) durch stromlose Beschichtung erzeugt wird. Bei diesen Verfahren ist jedoch für die Durchfüh rung der stromlosen Beschichtungs-Behandlung eine lange Zeit erforderlich und für die Herstellung einer Überzugsschicht einer Dicke von 1 µm sind meh rere Stunden erforderlich.

Die Fig. 3A und 3B der beiliegenden Zeichnungen zeigen in schematischer Form Schnittansichten eines solchen Formgebungs-Verfahrens. In der Fig. 3A bezeichnen die Bezugsziffern 11 und 12 das gegenüber einer stromlosen Be schichtungs-Lösung aktive Harz bzw. das gegenüber der gleichen stromlosen Beschichtungs-Lösung inaktive Harz. Dem aktiven Harz 11 werden katalyti sche Füllstoffe 13 (z. B. Palladium-Katalysatoren, die auf gepulvertem Alumini umsilicat-Ton dispergiert sind) zugesetzt. Die Fig. 3B zeigt einen Zustand, bei dem eine Überzugsschicht 14 auf einer vergrößerten Oberfläche des aktiven Harzes 11 durch stromlose Beschichtung erzeugt worden ist. Da kein Veranke rungseffekt zwischen der Überzugsschicht 14 und dem aktiven Harz vorliegt, ist die Haftung des Überzugs gering.

Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt im Hinblick auf die Probleme des Standes der Technik. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah ren zur Herstellung eines Formkörpers, der eine elektrisch leitende Schaltung (Leiterschaltung) aufweist, bereitzustellen, bei dem die für die stromlose Be schichtungsbehandlung erforderliche Zeit kurz ist und die Haftung gut ist und das auch leicht auf einen Formkörper mit einer dreidimensionalen Struktur an gewendet werden kann.

Das obengenannte Ziel wird erfindungsgemäß erreicht mit einem Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, der eine elektrisch leitende Schaltung (Leiterschaltung) aufweist, bei dem gegenüber einer stromlosen Beschich tungs-Lösung inaktive und aktive Materialien verwendet werden, das Formen mit dem aktiven Material in einer ersten Stufe durchgeführt wird und das For men mit dem inaktiven Material in einer zweiten Stufen durchgeführt wird, wäh rend der in der ersten Stufe erhaltene Formkörper in eine Metallform einge führt wird, um dadurch den fertigen Formkörper herzustellen, der dann einer stromlosen Beschichtung unterworfen wird, so daß auf einem Abschnitt des aktiven Materials, der in Form eines Schaltungsmusters auf einer Oberfläche des fertigen Formkörpers freiliegt, selektiv ein elektrischer Leiter erzeugt wird, wobei als Material, das gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung aktiv ist, eine Zusammensetzung verwendet wird, die besteht aus 100 Gew.-Teilen eines thermoplastischen Olefinharzes, 10 bis 30 Gew.-Teilen eines thermo plastischen Polyesterharzes und 2 bis 10 Gew.-Teilen eines gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung aktiven Katalysators.

Erfindungsgemäß werden unter den Zusammensetzungen, die als gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung aktives Material verwendet werden sollen, das thermoplastische Olefinharz ausgewählt aus der Gruppe, die be steht aus Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen und irgendeiner Kombination davon, und vorzugsweise wird Polyethylen verwendet. Das thermoplastische Polyesterharz wird ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Polyester, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und irgendeiner Kombination davon, und vorzugsweise wird ein Polyester verwendet. Außerdem wird als gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung aktiver Katalysator vor zugsweise ein Metall der Gruppe 10 (IUPAC), wie Palladium oder Platin, das allgemein für die stromlose Beschichtung eingesetzt wird, oder irgendeine be liebige Verbindung davon verwendet.

Als gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung inaktives Material kann andererseits ein technisches Kunststoff-Material, wie Polysulfon, Polyethersul fon, Polyallylsulfon, Polyetherimid oder Acrylnitril-butadiensulfon, verwendet werden.

In den obengenannten Zusammensetzungen hat das thermoplastische Poly esterharz die Wirkung, die Haltbarkeit (Alterung) des thermoplastischen Ole finharzes zu verbessern. Wenn die Menge des thermoplastischen Polyester harzes unter 10 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des thermoplasti schen Olefinharzes, liegt, verschwindet diese Wirkung, während dann, wenn die Menge 30 Gew.-Teile übersteigt, diese Menge übermäßig hoch ist, wo durch die Formbarkeit verschlechtert wird.

Wenn die Menge des gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung akti ven Katalysators weniger als 2 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des thermoplastischen Olefinharzes, beträgt, wird die sogenannte Dispersions- Konzentration gering, so daß die Ausbreitung (Verteilung) und Haftung eines elektrischen Leiters schlecht wird, während dann, wenn die Menge des Kataly sators 10 Gew.-Teile übersteigt, die Haftung nicht entsprechend verbessert wird und daher ein derart hoher Gehalt unwirtschaftlich ist.

Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers, der eine elek trisch leitende Schaltung (Stromkreis) aufweist, wird in einer ersten Stufe unter Verwendung eines Materials, das gegenüber einer stromlosen Beschichtungs- Lösung aktiv ist, unter Anwendung irgendeines bekannten Formgebungsver fahrens, beispielsweise durch Spritzgießen, ein Schaltungs-Substrat mit dem gewünschten Schaltungsmuster auf seiner Oberfläche erzeugt. Dann wird das Schaltungs-Substrat in eine Metallform eingeführt und in einer zweiten Stufe wird unter Verwendung eines gegenüber der stromlosen Beschichtungs- Lösung inaktiven Materials der fertige Formkörper hergestellt, der einen Über zug aufweist, der so erzeugt wird, daß das Schaltungsmuster freiliegt.

Danach wird der fertige Formkörper erforderlichenfalls entfettet und gewa schen und dann in die stromlose Beschichtungs-Lösung eingetaucht. Als stromlose Beschichtungs-Lösung kann vorzugsweise eine Lösung verwendet werden, z. B. Emplate Cu 5100 oder dgl., die auf dem Markt erhältlich ist. Ob gleich die Temperatur der stromlosen Beschichtungs-Lösung im allgemeinen so ausgewählt wird, daß sie in einem Bereich von 20 bis 25°C liegt, und die Eintauchzeit vorzugsweise so ausgewählt werden kann, daß sie in einem Be reich von 5 bis 10 min liegt, sind diese Werte nicht kritisch, sondern können entsprechend der Zusammensetzung und Konzentration der stromlosen Be schichtungs-Lösung und der zu beschichteten Fläche in geeigneter Weise ge ändert werden.

Erfindungsgemäß sind die Vorbehandlung und die Nachbehandlung einfach und die Anzahl der Stufen ist gering, so daß die für die stromlose Beschich tungs-Behandlung erforderliche Zeit kurz ist, und dadurch kann die Produktivi tät stark verbessert werden.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung, in der das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird,

Fig. 2(A) bis 2(C) Schnittansichten, welche die Formgebungsstufen eines er findungsgemäßen Formkörpers zeigen; und

Fig. 3(A) und 3(B) Querschnittansichten, welche die Formgebungsstufen eines Formkörpers unter Anwendung eines konventionellen Verfahrens zei gen.

In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Schaltungs-Substrat, das er zeugt wird durch Spritzgießen eines gegenüber einer stromlosen Beschich tungs-Lösung aktiven Materials in einer ersten Stufe und das auf seiner vorde ren Oberfläche einen Abschnitt 2 für die Erzeugung einer Schaltung aufweist, so daß diese daraus vorsteht und das gewünschte Muster hat. Die Bezugszif fer 3 bezeichnet einen Beschichtungsabschnitt, der in der Weise erzeugt wird, daß das Schaltungs-Substrat 1 in eine Metallform eingeführt wird und ein ge genüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung inaktives Material in einer zweiten Stufe in der Weise spritzgegossen wird, daß der Abschnitt 2 für die Erzeugung der Schaltung an der vorderen Oberfläche freiliegt, so daß ein fer tiger Formkörper P₀ erhalten wird.

Die Fig. 2(A) zeigt in Form einer vergrößerten Schnittansicht einen Hauptab schnitt des fertigen Formkörpers P₀. Die jeweiligen Oberflächen des Über zugsabschnitts 3 und des die Schaltung bildenden Abschnitts 2 des Schal tungs-Substrats 1 liegen in einer Ebene und Katalysatoren 4, die gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung aktiv sind, sind in dem Schaltungsbil dungs-Abschnitt 2 des Schaltungs-Substrats 1, das aus dem gegenüber der Beschichtungs-Lösung aktiven Material besteht, dispergiert.

Wenn der fertige Formkörper P₀ nach Durchführung einer erforderlichen Vor behandlung, beispielsweise einer Entfettung oder einem Waschen auf generel le Weise unterworfen worden ist, in die stromlose Beschichtungs-Lösung ein getaucht wird, wird die Oberfläche des freiliegenden Schaltungsbildungs- Abschnittes 2 hydrolysiert und aufgerauht durch die Beschichtungs-Lösung, so daß eine große Anzahl von Poren 5 in der Oberfläche gebildet werden, wie in Fig. 2(B) gezeigt. Auf diese Weise wird die Oberfläche des Schaltungsbil dungs-Abschnittes 2 aktiviert und es wird eine Überzugsschicht 6 gebildet, welche die gewünschte Schaltung darstellt, wie in Fig. 2(C) gezeigt. In der Überzugsschicht 6 verteilt sich durch die obengenannte Aktivierung das Be schichtungs-Material schnell und die Beschichtungs-Komponente (Kupfer) wird auch in den Poren 5 abgeschieden, so daß eine Art Verankerungs-Effekt, wie dargestellt, und eine gute Haftung erzielt werden.

Test-Beispiel

Eine Zusammensetzung, bestehend aus 100 Gew.-Teilen Polyethylen, 20 Gew.-Teilen Polyethylenterephthalat und 5 Gew.-Teilen eines 10%igen Pal ladium-Katalysators, wurde als gegenüber der stromlosen Beschichtungs- Lösung aktives Material verwendet und das in Fig. 1 dargestellte Schaltungs- Substrat 1 wurde geformt durch Spritzgießen in einer ersten Stufe. Danach wurde der Überzugsabschnitt 3 in einer zweiten Stufe gebildet unter Verwen dung von Polysulfon als Material, das gegenüber der stromlosen Beschich tungs-Lösung inaktiv ist, wodurch der fertige Formkörper P₀ erhalten wurde. Die Größe des fertigen Formkörpers P₀ betrug 200 mm×200 mm×40 mm und die Breite und die Höhe, in der der Schaltungsbildungs-Abschnitt 2 überstand, betrugen 10 mm bzw. 5 mm.

Nach dem Entfetten und Waschen wurde der fertige Formkörper P₀ unter den folgenden Bedingungen einer stromlosen Beschichtung unterworfen:

Stromlose Beschichtungs-Lösung
Kupfersulfat(II)sulfat-pentahydrat: 7 g/l
Kaliumnatriumtartrat-tetrahydrat: 20 g/l
Natriumhydroxid: 5 g/l
Natriumcarbonat-deca-hydrat: 2 g/l
35%ige wäßrige Formaldehyd-Lösung. 5 ml/l
Temperatur der Beschichtungs-Lösung: 25 ± 2°C
Menge der Beschichtungs-Lösung: 1 l Beschichtungs-Lösung auf 20 cm² Schaltungsfläche
Eintauchzeit: 5-10 min

Als Ergebnis wurde ein Formkörper mit einer einheitliche Überzugsschicht (einer elektrisch leitenden Schaltung) mit einer Dicke von 1 µm und einer gu ten Haftung innerhalb einer kurzen Zeit von 5 bis 10 min erhalten.

Wie vorstehend beschrieben, kann erfindungsgemäß die stromlose Beschich tung so durchgeführt werden, daß eine Überzugsschicht mit einer guten Haf tung innerhalb einer kurzen Zeit erhalten wird unter Verwendung einer kon ventionellen Formgebungs-Vorrichtung und eines konventionellen stromlosen Beschichtungsbades, ohne daß diese verändert werden und ohne daß eine teure Apparatur, beispielsweise ein Vakuumverdampfer, erforderlich ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers, der eine elektrisch leiten de Schaltung (Leiterschaltung) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:
Formen eines Grund-Formkörpers aus einem aktiven Material, das gegenüber einer stromlosen Beschichtungs-Lösung aktiv ist;

Formen des Grund-Formkörpers zu einem fertigen Formkörper in der Weise, daß eine Oberfläche des fertigen Formkörpers mit einem inaktiven Material beschichtet wird, das gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung inaktiv ist, wobei ein Teil des aktiven Materials, das den Grund-Formkörper aufbaut, an der Oberfläche des fertigen Formkörpers freiliegt und
Durchführung einer stromlosen Beschichtung mit dem fertigen Formkörper, so daß auf dem Teil, an dem das aktive Material freiliegt, auf der Oberfläche des fertigen Formkörpers ein elektrischer Leiter in Form eines Schaltungsmusters gebildet wird,
wobei als Material, das gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung aktiv ist, eine Zusammensetzung verwendet wird, die besteht aus 100 Gew.-Teilen eines thermoplastischen Olefinharzes, 10 bis 30 Gew.-Teilen eines thermo plastischen Polyesterharzes und 2 bis 10 Gew.-Teilen eines gegenüber der stromlosen Beschichtungslösung aktiven Katalysators.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das thermo plastische Olefinharz ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polye thylen, Polypropylen, Polybutylen und einer Kombination davon.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polyesterharz ausgewählt wird aus der Gruppe, die be steht aus Polyester, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und ei ner Kombination davon.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der gegenüber der stromlosen Beschichtungs-Lösung akti ve Katalysator ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Metallen der Gruppe 10 des PSE und einer Verbindung derselben.