DE2104551A1 - Printed circuit board protection - with plastics coating while punching for through-hole contacts - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung einer durchkontaktierten Schaltungsplatte Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer durchkontaktierten gedruckten Schaltungsplatte. Um Schaltungsplatten mit durchmetallisierten Bohrungen bzw. Löchern herzustellen, sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden. Ein solches Verfahren, bei dem die gedruckte Schaltungsplatte nach dem sogenannten Aufbauverfahren hergestellt wird, geht bekanntlich von einer unkaschierten Hartpapierplatte aus, die z.B. auf Phenolharz- oder Epoxidharzbasis aufgebaut ist. Nach dem Zuschneiden und Säubern der Hartpapierplatte wird diese mit einem Haftvermittler beschichtet, der im allgemeinen aus einer 3utadienkautschuk enthaltenden Kunststofflösung besteht. Nachdem der Haftvermittler getrocknet und ausgehärtet ist, werden die zur Aufnahme der vorgesehenen Bauelemente erforderlichen Löcher unter Verwendung schnellaufender Hartmetall-Spiralbohrer auf einer dazu erforderlichen elektronisch programmgesteuerten 3ohrmaschine gebohrt. Nach dem Bohren wird die mit Haftvermittler überzogene Hartpapierplatte in Ohromschwefelsäure passender Zusammensetzung einem oxidativen, chemischen Aufrauhprozeß ausgesetzt und anschließend den erforderlichen Spülbädern zugeführt. Die nun adsorbtionsfähige Hartpapierplatte wird einer 3keimung mit katalytisch wirksamen Palladiumatomen ausgesetzt und in einem stromlos arbeitenden, reduktiven Kupferbad allseitig chemisch dünn verkupfert oder vernickelt. Jetzt wird die Hartpapierplatte mit einer Maske bedruckt und die dem Leitungsbild entsprechenden, freibleibenden Stellen galvanisch auf die gewünschte Schichtstärke verstärkt. Nach Entfernung der gedruckten Maske und Abätzen der dünnen chemischen Kupferschicht resultiert eine fertige, gedruckte Schaltungsplatte, bei der auch die Löcher zur Aufnahme der vorgesehenen Bauelemente metallisch überzogen, d.h. durchkontaktiert, sind.
• Um ein solches Verfahren in einer Massenfertigung einsetzen zu können, muß es genügend wirtschaftlich sein. Bei dem beschriebenen Verfahren besteht -ein besonders unwirtschaftlicher Faktor in dem Zwang, die Hartpapierplatte zu bohren. Es wäre daher wEnschenswert, die Hartpapierplatte zu stanzen. Da aber beim Stanzen, insbesondere bei Verwendung von Phenolharz-Hartpapier, durch den Standdruck Zerstörungen, sogenannte Delaminierungen, und Rißbildungen auftreten, können das beschriebene und die bekannten Herstellungsverfahren nicht ohne weiteres angewandt werden, da in die derart beschädigten Stellen Reste aus den verwendeten Bädern eingeschlossen werden. Die Reste stellen starke Elektrolyte dar und fuhren in vielen Fällen zu unkontrollierbaren Verschlechterungen der elektrischen Eigenschaften der gedruckten Schaltungaplatte.
• Um nun die Billigkeit und Wirtschaftlichkeit des Stanzprozesses anwenden zu können, wird erfindungsgemäß vor dem Stanzen der zur Aufnahme von Bauelementen erforderlichen Löcher die Schaltungsplatte mit einer dünnen Eunststoffachutzachicht überzogen, und die Schaltungsplatte im Anschluß an den Stanzvorgang in eine Lacklösung getaucht, welche die beim Stanzen auftretenden Risse und Delaminierungen versiegelt, nach der Versiegelung die dünne Kunststoffschutzschicht entfernt und die Schaltungsplatte der weiteren chemischen und galvanischen Verkupferung zugeführt.
• Bei einer Schaltungaplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt mißt, können keine Elektrolyte in den I>elaminierungen und Rissen eingeschlossen werden, so daß eine elektrisch sichere Schaltungsplatte entsteht, die aus billigem Hartpapier besteht und im Stanzverfahren gelocht wird.
• In einem nachfolgend beschriebenen Ausführungebeispiel ist anhand der Herstellung einer durchkontaktierten gedruckten Schaltungsplatte nach dem Aufbauverfahren das erfindungsgem§ße Verfahren näher erläutert.
• Eine in bekannter Weise mit Haftvermittler beschichtete Hartpapierplatte wird mit einer dünnen Kunststoffschutzschicht überzogen. Diese Kunststoffschutzschicht ist wasserlöslich und mechanisch leicht abziehbar.
• Vorzugsweise wird diese Kunststoffschutzschicht aus wässrigen Auflösungen von Polyvinylalkoholen hergestellt, denen zur Steuerung der Elastizität, Reißfestigkeit und Haftfestigkeit ebenfalls wasserlösliche Begleitstoffe, Weichmacher, wie beispielsweise Glyzerin, Glykole, Polyvinyläther, und andere folienbildende Stoffe wie z.B. Gelatine, Dextrine und Zelluloseäther beigemischt sein können. Eine weitere wichtige Eigenschaft einer solchen Eunststoffachutzschicht ist, daß sie von keinem herkömmlichen Lacklösemittel angegriffen wird. Die Kunststoffschutzschicht bildet also über der Haftvermittlerschicht eine lösungsmittelfeste Schicht.
• In die so mit einer Doppelschicht aus Haftvermittler und wasserlöslicher, leicht abziehbarer Kunststoffschutzschicht versehene Hartpapierplatte werden nun die zur Aufnahme der Bauelemente erforderlichen Löcher gestanzt.
• Die gestanzte Hartpapierplatte wird nun in eine passende, für die Prozeßanforderungen geeignete Lacklösung getaucht, wodurch alle beim Stanzen hervorgerufenen von den Lochwandungen ausgehenden Risse und leleminierungen soweit getränkt bzw. versiegelt werden,-daß ein Eindringen von Bestandteilen der nachfolgend zu durchlaufenden Bäder , die starke Elektrolyte darstellen, wirksam verhindert wird. Die allseitig einschließlich der Löcher mit der Lacklösung bedeckte Hartpapierplatte wird mittels einer geeigneten Vorrichtung oberflächlich von überschüssiger Lacklösung befreit. Hierbei werden auch die Löcher, beispielsweise mittels Unterdruck, freigesaugt.
• Nach der Antrocknung der Lacklösung wird die, den Haftvermitt-1er schützende, Kunststoffschutzschicht mit Wasser abgelöst und/oder leicht mechanisch abgezogen.
• Nunmehr liegt eine völlig saubere, mit Haftvermittler beschichtete, Hartpapierplatte vor, bei der die Wandungen der Stanzlöcher mit einem die Delaminierungen und Risse versiegelnden Lacküberzug versehen sind.
• Die zur Versiegelung der Delaminierungen und Risse verwendete Lacklösung besteht vorzugsweise aus geeigneten Phenolharzen, Epoxidharzen oder Polyesterharzen in entsprechenden dünnflüssien Auflösungen in organisch passenden Lösungsmitteln. Nach der Antrocknung muß die Lacklösung zur Durchführung des weiteren Aufbauprozesses genügend alkalifest sein und eine geringe Ätzbarkeit in Ohromschwefelsäure aufweisen. Um die Netallaufnahme im anschließend folgenden stromlosen und galvanischen Prozeß zu erleichtern, können der Lacklösung sowohl mit Palladium aktivierte katalytische Pigmente als auch elektrisch leitende Stoffe, z.B. leitfähige Ruße und Grafit, zugemischt werden.
• Durch die Zumischung dieser Teile wird die Sicherheit einer fehlerfreien Metallabscheidung ;beträchtlich erhöht.
• Nach Beendigung der bisher beschriebenen Verfahrensschritte, die infolge der geringen Naterialkosten für die Kunststoffschutzschicht, sowie die Lacklösung äußerst wirtschaftlich ist, erfolgt die Weiterbehandlung der Hartpapierplatte nach dem an sich bekannten Aufbauverfahren. Hierbei wird nach einer oxidaktiven chemischen Aufrauhung des Hafttermittlers in einem Ohromschwefelsäurebad und den erforderlichen Spülungen die nun absorbtionsfähige Hartpapierplatte einer Bekeimung mit katalytisch wirksamen Pigmenten ausgesetzt und chemisch verkupfert. Nach Aufdruck einer Druckmaske werden die dem Leitungsbild entsprechenden Teile galvanisch verstärkt. Anschließend wird die Druckmaske und die dünne chemische Kupferschicht wieder entfernt. Es ist nun eine,aus billigem Hartpapier bestehende, im Stansverfahren gelochte und elektrisch sichere, durchkontaktierte, gedruckte Schaltungsplatte entstanden.
• Das gleiche erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch mit Vorteil zur ausschließlichen Schaffung von durchmetallisierten Löchern bei beidseitig kupferkaschierten Hartpapierplatten einsetzen.
• Die zugeschnittene, gereinigte, beidseitig kaschierte Hartpapier platte wird-mit der Kunststoffschutzschicht überzogen und die Löcher zur Aufnahme der Bauelemente gestanzt. Anschließend wird die Hartpapiexplatte in der Lacklösung getränkt, die in diesem Fall mit leitfähige u- und Grafitpigmenten angereichert ist, so daß sie für eine galvaniscbsKupferabscheidung genügend leitfähig ist.
• Nach Entfernen der Xunststoffschutzschicht und Aufbringen der Druckmaske erfolgt eine galvanische Verstärkung des Beiterbildes und der Löcher mit Kupfer, sowie die Abscheidung einer ätzbeständigen Metallachicht, z.B. aus Zinn oder Zinn-Blei. Nach einem Ätzprozeß resultiert ebenfalls eine durchkontaktierte, elektrisch einwandfreie, gedruckte Schaltungsplatte.
• Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt erhebliche wirtschaftliche Vorteile, z.B. billiges Hartpapier, Stanstechnik und technische Verbesserungen, z.B. Erhöhung der elektrischen Sicherheit, Schutz vor Langzeitkorrosion.

Claims (10)

1. Patentansxrüche

   9 Verfahren-zur Herstellung einer durchkontaktierten gedruckten Schaltungsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Stanzen der zur Aufnahme von Bauelementen erforderlichen Löcher die Schaltungsplatte mit einer dünnen Kunststoffschutz schicht überzogen wird, und daß die Schaltungsplatte im Anschluß an den Stanzvorgang in eine Lacklösung getaucht wird, welche die beim Stanzen auftretenden Risse und Delaminierungen versiegelt, nach der Versiegelung die dünne Kunststoffschutzschicht entfernt und die Schaltungsplatte der weiteren chemischen und galvanischen Verkupferung zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer durchkontaktierten, beidseitig kaschierten Schaltungsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Kunststoffschutzschicht auf die zugeschnittene, gesäuberte, beidseitig kaschierte Hartpapierplatte aufgebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung - einer durchkontaktierten, gedruckten Schaltungsplatte nach dem AuSbauverfah ren, bei dem eine zugeschnittene, gesäuberte und unkaschierte Hartpapierplatte mit einem Hafttermittler - einer Butadienkautschuk enthaltenden Kunststofflösung - beschichtet wird, der Haftvermittler nach oxidativer, chemischer Aufrauhung mittels eines Ohromschwefelsäurebades einer Bekeimung mit katalytisch wirksamen Pigmenten ausgesetzt wird und die derart vorbereitete Hartpapierplatte in einem stromlos arbeitenden, reduktiven Kupferbad oder Nickelbad allseitig chemisch metallisiert mit einer entsprechenden Maske bedruckt und die dem Leitnngsbild entsprechendrn Leitungszügo - galvanisch -auf die gewünschte Schichtdicke derart verstärkt werden, daß nach Entfernen der gedruckten Maske und Abätzen der dünnen chemischen Kupferschicht ein fertiges Leitungsbild resultiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartpapierplatte nach der Beschichtung mit Haftvermittler und dessen Trocknung mit der dünnen Kunststoffschutzschicht überzogen wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Xunststoffschutzschicht wasserlöslich und mechanisch leicht abziehbar ist.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschutzschicht aus Polyvinylalkoholen mit Zusätzen modifizierender Bestandteile, wie Gelatine, Dextrin, Glyzerin, Glykol, Butanal zur Steuerung der Elastizität, Reißfestigkeit und Haftfestigkeit, hergestellt wird.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versiegelung der beim Stanzen. auftretenden Risse und Delailnierungen eine Lacklösung aus Phenolharz verwendet wird.
7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen .1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versiegelung der beim Stanzen auftretenden Risse und Delainierungen eine Lacklösung aus Epoxidbarz verwendet wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lacklasung zur Erleichterung der chemischen und galvanischen Kupferabscheidung katalytisch wirksame, anorganische. Pigmente und/oder leitfähige Bestandteile zugesetzt werden.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als katalytisch wirksamer Bestandteil Palladium verwendet wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähiger Bestandteil Kohlenstoff verwendet wird.