DE2131205C3

DE2131205C3 - Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit einem Metallkern

Info

Publication number: DE2131205C3
Application number: DE19712131205
Authority: DE
Inventors: Ruben T. Inglewood Calif. Apodaca
Original assignee: INTERNATIONAL ELECTRONIC RESEARCH CORP BURBANK CALIF US
Current assignee: INTERNATIONAL ELECTRONIC RESEARCH CORP BURBANK CALIF US
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1971-06-23
Publication date: 1981-07-30
Also published as: DE2131205B2; DE2131205A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit einem Metallkern aus einer Metallfolie nach Patent 19 54 973, bei welchem eine Kunstharzschicht auf der Metallfolie durch Auftragen eines Primers und wenigstens einem Film aus Kunstharzmaterial gebildet wird, die Kunstharzschicht ausgehärtet und aufgerauht wird, um sie benetzbar zu machen, und anschließend eine metallische Leiteranordnung auf der aufgerauhten Oberfläche gebildet wird.

Das Hauptpatent zeigt 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 synthetischem Plastikharzmaterial auf dieser Oberfläche, anschließende Wärmebehandlung dieser Schicht, abschließende Oberflächenbehandlung dieser Schicht und Sensitivierung der oberflächenbehandelten Schicht sowie Aufbringung einer Leiteranordnung auf die sensitivierte Oberfläche der Plastikharzschicht, bei welchem 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 Überschicht aufgebracht wird, welche als Grundlage für die folgende Aufbringung einer galvanischen Beschichtung dient.

Bisher bestand die im allgemeinen angewandte und vorherrschende Technik darin, eine Platte oder eine Unterlage aus nicht leitendem Material zu verwenden, die Oberfläche dieses Materials zur Aufbringung anderer Materialien aufzubreiten und dann über dem Schaltungsmuster auf der Oberfläche eine hinreichend dicke Metallschicht aufzubringen, um dadurch einen mechanisch stabilen Schaltkreis zu schaffen; danach wird das Abdeckmittel von den zwischen dem Schaltungsmuster liegenden Teilen entfernt und hierauf die überschüssigen metallischen Schichten von der Oberfläche der Unterlage weggeätzt, so daß nur noch das Schaltungsmuster übrig blieb.

Obwohl gedruckte Schaltungsplatten mit einem Kern aus elektrisch nicht leitendem Material sehr zweckmäßig sind, weisen sie doch den Nachteil auf, daß dis durch die in der Schaltung verwendeten Bauteile erzeugte

ίο Wanne nicht schnell genug und wirkungsvoll abgeleitet wird, sobald das Gerät in Betrieb ist Diese Situation wurde zunehmend kritischer, da die Schaltungen und die Bauteile kleiner wurden, insbesondere bei Anwendung der Mikro-Miniaturtechnik; bei der Verdichtung der Bauteile in Schaltungen auf einem zunehmend kleiner werdenden Raum nimmt dann auch der Raum ab, der um die Bauteile herum zur Zirkulation von Kühlluft verfügbar ist, durch die die Temperatur des elektrischen Geräts im Betrieb auf einem gewünschten Minimalwert gehalten werden soll.

In den letzten Jahren sind daher verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden, um Metallkerne für Schaltungsplatten zu verwenden. Obwohl bei diesen bisherigen Entwicklungen ein dielektrisches Material zur Beschichtung der Oberflächen der metallischen Unterlage oder des Metallkerns verwendet wurde, war es schwierig, die verwendeten dielektrischen Materialien zu behandeln, sie so aufzubringen, daß eine ausreichende Bindung sichergestellt war und sie außerdem so aufzubereiten, daß das elektrische Schaltungsmuster, sobald es einmal aufgebracht war, sich in dem Maß dauerhaft und zuverlässig erwies, wie es für komplexe elektronische Schaltungen erforderlich ist. Die hohen Kosten einer entsprechenden Behandlung einer Metallplatte, damit sie ein Schaltungsmuster einwandfrei aufnimmt, stellten einen weiteren Hinderungsfaktor dar. Weitere Schwierigkeiten ergaben sich, wenn die metallische Unterlage gebohrt und bearbeitet werden mußte, beispielsweise bei einer hinreichenden Isolation der Wandungen der durch die Metallfolie gebohrten Löcher, um einen Kurzschluß der durch die Schaltungsplatte hindurchgeführten elektrischen Zuleitungen der elektrischen Bauelemente zu vermeiden.
Bei der Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten mit einem Metallkern ist es sehr schwierig sicherzustellen, daß die die Schaltung bildenden Metallschichten, solange die Schaltungsplatte funktionsfähig ist, nicht von dem Metallkern abplatzen. Weiterhin besteht eine große Schwierigkeit darin sicherzustellen, daß eine hinreichende Haftung zwischen dem Metallkern und den später aufgebrachten, die gedruckte Schaltung bildenden Metallschichten besteht. Bisher wurde ein Verfahren zur Beschichtung eines Metallkerns mit einem plastischen Überzug angewandt und

dann der plastische Überzug mechanisch abgeätzt, um so eine Oberfläche auszubilden, die für eine hinreichende Haftung mit den später aufgebrachten Metallschichten geeignet ist.
Für den mechanischen Ätzvorgang wurde gewöhnlieh ein feinkörniges Material verwendet, das gegen die plastische Überzugsfläche geblasen wird. Obwohl durch einen derartigen mechanischen Ätzvorgang eine Oberfläche geschaffen ist, auf der die später aufgebrachten Metallschichten hinreichend haften, ergibt sich eine weitere Schwierigkeit daraus, daß das gesamte feinkörnige Material, das für den mechanischen Ätzvorgang verwendet ist, vollständig entfernt werden muß. Dieser Reinigungsvorgang ist zeitraubend und teuer, da, außer

wenn eine vollständige Reinigung durchgeführt ist, der verbleibende Rest des feinkörnigen Materials die tatsächliche Lebensdauer der gedruckten Schaltungspte.tten beeinflußt, indem es störend auf die Bindung zwischen den später aufgebrachten Metal'schichten und der behandelten Oberfläche des plastischen Überzugs einwirkt oder in die später aufgebrachten Metallschichten eingebettet wird, wodurch deren mechanische und elektrische Eigenschaften verändert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zv.' Herstellung einer gedruckten Schaltung mit einem Metallkern bezüglich der einfachen Herstellung der Schaltung und sicheren Haftung mehrerer Metallschichten auf einer Kunstharzschicht und der Beständigkeit der letzteren zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Bildung der Leiteranordnung die freiliegenden Bereiche der in an sich bekannter Weise nur durch chemische Behandlung aufgerauhten H^rzoberfläche wärmebehandelt werden, um sie in einen nicht benetzbaren Normalzustand zurückzuführen.

Aus der FR-PS 15 19 797 ist es zwar bei auf einer Kunststoffolie ohne Metallkern aufgebrachten gedruckten Schaltungen bekannt, die Haftung zwischen den beispielsweise galvanisch aufgebrachten Leiterbahnen und der Kunststoffolie dadurch zu verbessern, daß die Harzoberfläche mit Hilfe einer Lösungsbehandlung mit Mikroporen versehen wird, die eine Haftung des Metalls der Leiterbahnen erleichtern. Jedoch sind bei der bekannten Anordnung die aufzubringenden Metallschichten verhältnismäßig klein, da die Lösungsbehandlung nur an jenen Teilen der Kunststoffolie erfolgt, bei der Leiterbahnen aufzubringen sind.

Es ist ferner aus der JP-AS 15 251/64 bekannt, eine Kunststoffolie entweder durch Abschleifen mechanisch aufzurauhen oder durch eine Lösungsmittelbehandlung aufzurauhen, um die Aufnahme eines für die Leiterbahnen bestimmten Metalls aus einer Lösung zu erleichern. Gemäß dieser JP-AS sind jedoch die auf diese Weise erhaltenen Metallausscheidungen bezüglich ihrer Haftung an der Kunststoffolie unbefriedigend, so daß zur Verbesserung der Haftung gemäß der JP-AS eine Behandlung der aufgerauhten Oberfläche der Kunststoffolie mit einem Kunstharzlack (auf der Basis von Butadien-Acryl-Nitril) erfolgt.

Als Folge der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wird eine ausgezeichnete Haftung einer Anzahl von Metallschichten auf der Kunststoffolie erzielt, ohne daß zusätzliche Behandlungsvorgänge, wie die vorausgehend erwähnte Kunstharzlackbehandlung, notwendig sind. Dies wird dadurch ermöglicht, daß eine verhältnismäßig weitgehende Aufrauhung auf chemische Weise erfolgt, die jedoch anschließend nach dem Aufbringen der Leiteranordnung in den nicht von der Leiteranordnung eingenommenen Abschnitten der Kunstharzschicht durch eine Wärmebehandlung wieder beseitigt wird.

Eine abschließende Wärmebehandlung beim Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung ist zwar aus der DE-AS 1176 731 bekannt, jedoch erfolgt beim bekannten Verfahren diese abschließende Wärmebehandlung nicht zur Kompensation einer vorausgehenden Einwirkung auf ein Kunststoffsubstrat, auf dem eine Leiteranordnung aufgebracht wurde, sondern zur vollständigen Aushärtung einer vorzugsweise im Siebdruck auf eh Kunststoffsubstrat aufgebrachten Mischung aus Metall und Harzpartikeln.

Die Erfindung wird ini folgenden in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert- In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung einen Teil eines Metallkerns nach dem Rohr- und Bearbeitungsvorgang;

Fig.2 in perspektivischer Darstellung teilweise in aufgebrochener Form einen Teil des Metallkems nach dem Aufbringen einer Isolierschicht entlang der Linie 2-2derFig. 1;

F i g. 3 in perspektivischer Darstellung einen Teil der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform entlang der Linie 3-3 nach dem chemischen Behandlungsvorgang;

F i g. 4 in perspektivischer Darstellung einen Teil der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform entlang der Linie 4-4, wobei der Zustand des Iso'.ationsüberzugs nach dem chemischen Ätzvorgang zu ersehen ist;

Fig.4A in perspektivischer Darstellung eine der F i g. 4 ähnliche Ausführungsform, in der eine Reihe von Schichten bei Verwendung eines Überzugs aus Isolationsmateria] dargestellt ist;

Fig.5 einen Teil einer Querschnittsdarstellung des Überzugs in einem Zustand, der auf den in F i g. 4 dargestellten Verfahrensschntt folgt;
F i g. 6 einenTeil der Querschnittsdarstellung mit dem Isoiationsüberzug, nachdem die erste leitende Schicht vollständig aufgebracht ist;

F i g. 7 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene perspektivische Darstellung, aus der der Zustand der Platte nach einem ersten Aufbau aller Materialschichten zu entnehmen ist;

F i g. 8 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene, perspektivische, der F i g. 7 ähnliche Darstellung, in der der Verfahrensschntt dargestellt ist, der auf den in F i g. 7 dargestellten folgt;

F i g. 9 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene,

perspektivische, der F i g. 8 ähnliche Darstellung, in der der Aufbau der Leitung des Schaltungsmusters, durch die eine der Bohrungen hindurchgeht, vervollständigt ist;

Fig. 10 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene, perspektivische, der F i g. 7 ähnliche Darstellung, in der ein unterschiedliches Verfahren zur Aufbringung des Schaltungsmustors angewandt ist;

F i g. 11 und 12 teilweise im Schnitt wiedergegebene, perspektivische, der F i g. 10 ähnliche Darstellungen, aus der die folgenden Verfahrensschritte bei der Herstellung des Schaltungsmusters zu ersehen sind; und

Fig. 13 in perspektivischer Darstellung einen Teil so einer fertiggestellten Schaltungsplatte.

Anhand einer zur Illustration ausgewählten Ausführungsform der Erfindung wird eine gedruckte Schaltungsplatte mit einem Metallkern beschrieben, die auf beiden Oberflächen eine elektrisch leitende, gedruckte Schaltung aufweist; hierbei ist das Schaltungsmuster mittels metallischer Leiter miteinander verbunden, die durch Bohrungen in der Schaltungsplatte hindurchgehen. Selbstverständlich ist das Verfahren auch auf einer einzigen Oberfläche anwendbar, sobald ein einziges Schaltungsmuster auf einer Seite mit oder ohne Bohrungen ausreicht.

Üblicherweise wird als Dicke einer gedruckten Schaltung die endgültige Gesamtdicke der zusammengesetzten Platte bezeichnet, nachdem das Schaltungsmu?ter aufgebracht worden ist Aus diesem Grund ist die Materialfolie, die in vorliegendem Fall eine Metallfolie ist, etwas dünner als die zu erwartende Dicke des endgültigen Erzeugnisses, um ein Aufbringen

von Leitungen auf einer der beiden Seiten zu ermöglichen, wodurch dann letztlich die endgültige Dicke der Platte bestimmt ist. Im allgemeinen beträgt die Dicke einer fertigen gedruckten Schaltungsplatte etwa 0,079 cm. Es werden auch Platten mit anderen Stärken verwendet; jedoch ist das im folgenden beschriebene Verfahren zur Aufbereitung und Aufbringung eines elektrisch leitenden Schaltmusters praktisch immer das gleiche, unabhängig von der relativen Dicke der fertigen Schaltungsplatte.

In der gewählten Ausführungsform soll die endgültige Schaltungsplatte eine Dicke von 0,079 cm besitzen. Die Metallfolie soll daher anfangs ungefähr 0,0635 cm dick sein, damit noch mehrere Materialschichten aufgebracht werden können. In der Praxis können die Schichten doppelt, drei- oder viermal so dick oder gegebenenfalls auch dünner sein. Es können auch Platten mit einer Dicke von weniger als 0,0635 cm hergestellt werden. Der Grenzwert ist durch das Verhältnis zwischen der Bohrungsgröße und der Schaltungsplattendicke gegeben. Das Herstellungsverfahren ist auf eine Endabmessung einer Bohrung von 0,05 cm und eine Unterlagendicke von 0,0635 cm begrenzt. Die Art der Aufbringung des elektrisch nicht leitenden Überzugs ermöglicht es jedoch, bei Bohrungen mit einem Durchmesser, der größer als 0,05 cm ist, auch dünnere Unterlagen zu verwenden.

Aufgrund der Zähigkeit von Aluminium, dessen Wärmeleitfähigkeit und anderer Eigenschaften, aufgrund derer es leicht zu verarbeiten ist, besteht die Metallfolie vorzugsweise aus Aluminium. Es können allerdings auch andere Metallarten verwendet werden. Eine Metallfolie 10 wird zuerst auf die gewünschte Größe zugeschnitten, dann werden die Bohrungen 11 hineingebohrt, die benötigt werden, um die auf gegenüberliegenden Seiten der Folie befindlichen Schaltungsmuster zu verbinden und die außerdem dazu dienen, die Schaltungsdrähte der auf einer Seite der Platte elektrischen Bauelemente durch die Platte hindurchzuführen und elektrisch mit einem Schaltungsmuster auf der gegenüberliegenden Seite zu verbinden. Auf der Folie 10 sind nur einige Bohrungen 11 dargestellt; die genaue Anordnung der Bohrungen ist selbstverständlich so codiert, daß, wenn das gedruckte Schaltungsmuster endgültig aufgebracht ist, dieses die Bohrungen genau an den anfänglich gebohrten Stellen umgibt.

Es ist auch wünschenswert, die Folien fertigzustellen, bevor weitere Verfahrensschritte durchgeführt werden. Dies bedeutet, daß die Bohrungen 11 vorher zu entgraten sind, und auch noch einige andere Schlitze, Einschnitte und verschiedene Formgebungen, wie beispielsweise der Srhlit7 12 der Einschnitt I^ und das Abschneiden der Ecke 14, durchgeführt werden müssen. Die wiedergegebenen Ausschnitte sind lediglich beispielsweise angegeben, da jede Schaltungsplatte in jeder Beziehung individuell ausgestaltet sein wird, damit sie dem Gehäuse, in dem sie letztlich verwendet wird, angepaßt ist

Anschließend wird die Folie in einer Ätzlösung geätzt und dann 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 Oberflächenaufbereitung für Aluminium. Oberzüge mit chemischer Umsetzung, wie beispielsweise die verschiedenen Chromat-Umkehrfilme, wie Indite, sind hierzu geeignet Andere Metalle, wie Kupfer, Kupferlegierungen, Titan, Stahl, Magnesium, Lithium-Magnesiumlegierungen und andere Metalle oder Legierungen erfordern andere oder ähnliche Oberflächen-Aufbereitungen, um eine aufnahmefähige Oberfläche zu schaffen, die die Haftfähigkeit eines Überzugs auf der Metallunterlage begünstigt.

Die Folie ist dann für die Aufbringung eines elektrisch nicht leitenden Überzugs 15 aufbereitet, der im vorliegenden Fall die Eigenschaft besitzt, dem Wärmeübergang zu der Folie einen minimalen Widerstand entgegenzusetzen. In dem Ausführungsbeispiel sind beide Seiten der Folie 10 mit einem Überzug versehen, so daß auf beiden Seiten ein Schaltungsmuster aufgebracht werden kann. Zunächst wird auf beide Seiten oder Oberflächen der Folie 10 eine Grundierung aufgebracht, die dann mit einem oder mehreren aufeinanderfolgenden, relativ dünnen Überzügen aus einem Kunstharzmaterial beschichtet wird, das einen geeigneten Härter enthält; die Konsistenz dieses Kunstharzmaterials ist so dünn, daß bei jeder Beschichtung ein sehr dünner Überzug ausgebildet wird. Obwohl die Anzahl der aufeinanderfolgenden Schichten aus Kunstharzmaterial nicht kritisch ist, hat sich in der Praxis ergeben, daß mindestens drei Überzüge verwendet werden sollten. Damit die fertige, gedruckte Schaltungsplatte die erforderliche Qualität aufweist, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, mehr als zehn Überzüge zu verwenden, um die gewünschten physikali sehen Eigenschaften, die erforderliche elektrische Isolation und Wärmeleitfähigkeit zu erzielen. Selbstverständlich wird auch dieselbe Anzahl Beschichtungen mit Kunstharzmaterial auf die Wände der Bohrungen 11 aufgebracht. Als Kunstharzmaterial hat sich Polyurethanharz als besonders vorteilhaft herausgestellt; als ein Grundäerungsmitlel mti den erforderlichen Eigenschaften hat sich eine katalysierte Grundierungsschicht als vorteilhaft erwiesen, wie sie in MIL-P-15 328B oder MIL-P-14 504A beschrieben ist. Weitere Harze mit den geforderten Eigenschaften sind Epoxidharz, Polyimid,

Diallylphthalat, Polyester. Polyharnstoff,

Melamin-Formaldehyd und Silikonharze. Hierbei ist ein stark mit einem geeigneten Füller oder Pigment angefülltes Harz zweckmäßig; geeignete Füller sind Metalloxide, wie beispielsweise Aluminium- oder Berylliumoxid, und andere anorganische Oxide und Salze, mit denen die thermische Leitfähigkeit verbesserbar ist und die elektrische Isolation erhalten bleibt.

Nach Aufbringung von einer oder mehreren Harzschirhten wird die mit Überzügen versehene Folie stabilisiert. Unter Stabilisation wird im vorliegenden Fall eine Wärmebehandlung bei 150 bis 220⁰C für ungefähr 72 Stunden verstanden. Durch eine solche Behandlung wird das Harz stabilisiert und weitgehend dicht. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß bei Anwendung der hier empfohlenen Wärmebehandlung eine Überzugsschicht erzeugt wird, deren endgültige Dicke ungefähr 50 bis 60% der anfänglich aufgebrachten Dicke entspricht.
Da das Kunstharzmaterial die Aufgabe hat, den

fco Metallkern oder die Metallfolie von den metallischen Leitungen des Schaltungsmusters zu isolieren und außerdem eine Grundlage zu schaffen, auf der das Schaltungsmuster aufgebaut werden kann, muß der Kunstharzüberzug dauerhaft sein: außerdem muß er

M auch für eine Aufbnngung von Materialien geeignet und mit diesen Materialien verträglich sein, damit die aufgebrachten Matenahen haltbar sind und nicht ohne weiteres zerstört oder gar beseitigt werden können.

Es hat sich ergeben, daß für die Aufbereitung der Oberfläche des Kunstharzmaterials ein aus mehreren Verfahrensschritten bestehender Vorgang geeignet ist.

Die Platte wird beispielsweise durch Absprühen oder mechanisches Abschrubben gereinigt, danach wird ein alkalisches Reinigungsmittel verwendet, um irgendwelche möglicherweise auf der Oberfläche befindlichen öl- oder Fettspuren zu entfernen; anschließend wird die Platte in klarem Wasser abgespült.

Über die äußerste Schicht kann dann eine Außenschicht aus einem modifizierten, schnell härtenden Kunstharz aufgebracht werden, wie beispielsweise in F i g. 4A dargestellt ist. Eine annehmbare Schichtstärke beträgt ungefähr 0,0076 cm. Die einzelnen Schritte zur Bearbeitung der Überzugsschicht bleiben jeweils gleich, unabhängig davon, ob die spezielle Außenschicht als letzte Schicht des Isoliermateriais verwendet wird, oder ob die letzte Schicht dieselbe ist wie die darunterliegenden Schichten.

Im nächsten Verfahrensschritt wird die Unterlage leitend gemacht, damit ein gewünschtes Schaltungsmuster auf die Fläche elektroplattiert werden kann. Dies kann nach mehreren Verfahren durchgeführt werden, beispielsweise einer Vakuum-Metallisierung, einer Beschichtung mit leitendem Lackfirnis, mittels Plasmazerstäubung oder mittels einer stromlosen Abscheidung.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform wird die Oberfläche einem gesteuerten Abbau durch chemische Einflüsse unterworfen. Hierfür ist kaustisches Permanganat, wie beispielsweise Kaliumpermanganat/Natriumhydroxid, verwendbar, das sich teilweise in das Harzmaterial hineinfressen kann. Weiterhin kann als Ätzmittel eine chromsaure Lösung verwendet werden.

Wenn die oben beschriebene chemische Behandlung durchgeführt ist, wird die Platte mit einem sauren Medium abgespült, um alle Ätzmittel zu entfernen, gereinigt und neutralisiert.

Theoretisch bildet der chemische Abbauvorgang am Grund der Poren 16,17,18 etc. kleine Ausweitungen, die mit den Bezugszeichen 17', 18' etc. bezeichnet sind und die dazu dienen, die in ihnen abgeschiedenen Materialien besser festzuhalten, um so eine gewisse Verzahnungswirkung des aufgebrachten Materials zu schaffen. In der Praxis ist die Kunstharzoberfläche in der Regel nicht benetzbar; die vorbeschriebenen Abbauvorgänge haben daher den Zweck, sie temporär benetzbar zu machen, um die nachfolgend aufzubringenden Materialien auftragen zu können.

Die Oberfläche ist dann sensibilisiert; das bedeutet, die Oberfläche ist katalytisch geworden gegenüber der anschließenden Abscheidung des dünnen leitenden Metallfilms aus einem geeigneten, stromlosen Metallbad. Das hier in Betracht gezogene Scnsibilisicrcn besteht darin, die mit einem Überzug versehene Platte in ein Bad aus Metallsalzen einzubringen, und zwar solchen Metallsalzen, in denen Agenzien vorhanden sind, die das Metall aus den Salzen ausscheiden, und zwar das reine Metall, um es auf der Oberfläche und theoretisch in den Ausweitungen 17', 18' etc. niederzuschlagen, die durch den Abbauvorgang erzeugt worden sind. Die Sensibilisierungswirkung besteht darin, winzige Keime 20 aus reinem Metall zu bilden, die sich in den Ausweitungen ansammeln, die anfänglich gebildet und nachträglich erweitert worden sind. Es kann auch eine kolloidale Verteilung des Metalls benutzt werden.

Ein hierfür geeignetes Metall ist ein »edles« Metall, wie beispielsweise Palladium, und zwar in Form von Palladiumchlorid. Die Lösung kann beispielsweise einen pH-Wert von 0,01 bis 5 besitzen. Palladium ist eines der stabileren und länger haltenden Edelmetallsalze. Es ist zwar teuer, aber man benötigt nur eine relativ kleine Menge, um eine in der vorbeschriebenen Art mit

Überzügen versehene Folie zu sensibilisieren, so daß die relativ hohen Kosten des Metalls keinen ausschlaggebenden Faktor darstellen.

Nach der Abscheidung des Edelmetalls als Katalysator beginnt der Aufbau der Schichten oder der Materialfilme auf der Harzoberfläche. Auf den vorstehend beschriebenen Verfahrensschritt folgt dann eine stromlose Metallabscheidung, wie beispielsweise von Nickel oder Kupfer. Dies bedeutet, daß die behandelte Oberfläche einem stromlosen Metallbad ausgesetzt wird, um für die elektrische Leitfähigkeit eine Schicht 25 auszubilden. Anschließend erfolgt für ungefähr eine Stunde eine Erhitzung auf 110⁰C, an die sich eine alkalische Reinigung und eine saure Aktivierung anschließt.

Die Metallschicht 25 ist ungefähr 25 bis 125 · 10~⁶ cm stark.

Der nächste Verfahrensschritt besteht in einer Galvanisierung, bei der eine zweite Metallschicht 27, vorzugsweise Kupfer, in einer Stärke von 2,5-10-⁴cm auf die stromlos abgeschiedene Metallschicht galvanisiert wird. Diese Metallschicht wird im allgemeinen als Vordeck-Schicht bezeichnet und dient als Grundlage für die anschließende Bearbeitung und Galvanisierung.
Anschließend wird Kupfer auf das Vordeck-Metall durch Galvanisieren bei ungefähr 2.77 -10-² A/cm² in einer Pyrophosphat-Kupferlösung aufgebracht; dies reicht aus, um die erforderliche Dicke der Kupferschicht von beispielsweise 2,5 bis 7,5 -10~³ cm aufzubauen. Die dicke aufgebrachte Kupferschicht ist mit dem Bezugszeichen 29 bezeichnet. Nach der Aufbringung des Kupfers wird die Platte mit reinem Wasser gereinigt, mit einem milden Schleimittel mechanisch bearbeitet und anschließend abgesprüht.

Wenn die anfänglich beschriebenen Verfahrensvorgänge zeitweilig unterbrochen wurden und das Erzeugnis in der Zwischenzeit oxidierte, wird die Platte zunächst nochmals mit einem milden Schleifmittel abgerieben, dann abgesprüht in eine Säure getaucht, erneut abgesprüht, desoxidiert, abgesprüht, in einem Luftstrom getrocknet oder mit anderen Worten gereinigt und desoxidiert.

Das Aufbringen von Metallschichten mittels Plattierung kann nunmehr bis zu dem Zeitpunkt fortgesetzt werden, zu dem als oberste Schicht die Kupferschicht 29 in der gewünschten Stärke aufgebracht wird.

Ein Widerstandmaterial 36, das für alle nachfolgenden Lösungen undurchlässig ist, wird danach auf die gereinigte Küpferoberfläche in ganz speziellen Bereichen aufgebracht, wo die Schaltung erwünscht ist Bei diesem Verfahrensschritt ist es vorteilhaft das Erzeugnis bei ungefähr 100⁰C einige Minuten bis zu einer Stunde zu trocknen.

Geeignete Widerstandsmaterialien sind beispielsweise die, die beim Siebdruckverfahren oder bein Fotoemulsieren verwendet werden, wie beispielsweise bei Eastman Kodak »KPR« (naß) oder DuPont »Riston« (trocken). In jedem Fall wird die Schaltung mittels eines Fotonegativs unter Anwendung der üblichen Fototechniken bei der Herstellung gedruckter Schaltungen auf das Widerstandsmaterial aufgebracht

Was bisher in Verbindung mit der Aufbringung des Widerstandsmaterials auf die Oberfläche beschrieben wurde, gilt in gleicher Weise für jede Bohrstelle. In

Abhängigkeit von der Wahl des verwendeten Widerstandsmaterials wird die Bohrung entweder mit einem KPR-Siebdruckschirm oder mittels »Riston« überbrückt.

Bevor alle Metallschichten in den dazwischenliegenden, nicht zur Schaltung gehörenden Bereichen weggeätzt werden, muß die Widerstandsschicht, sofern eine solche vorhanden ist, entfernt werden. Danach können die Kupfer- und Nickelschichten durch Eintauchen in ein Eisenchlorid-Ätzbad, das auf etwa 38⁰C erwärmt ist, innerhalb von 3 Minuten weggeätzt werden (siehe Fig.8 und 9). Die frei daliegende Kunstharzschicht wird dann in eine Säure eingetaucht, mechanisch mit einem milden Schleifmittel abgerieben, abgesprüht, erneut in die Säure eingetaucht und in einem Luftstrom getrocknet.

Faiis erwünscht, kann eine Überzugsschicht 35 beispielsweise aus Zinn, aus Zinn-Bleilot oder aus Nickel auf die Kupferplatte aufgebracht werden. In diesem Fall wird dann das Widerstandsmaterial auf diese Überzugsschicht anstatt auf die Kupferplatte aufgebracht.

Bei diesem Vorgang wird in der Regel ein Überzugsmaterial ein 60/40 Zinn-Bleilot bei ungefähr 2,77-10-² A/cm² in einer Stärke von ungefähr 7,5 bis 12,5· 10"' cm aufgebracht.

Wenn ein solcher 60/40 Zinn- Bleilot-Legierungsüberzug aufgebracht ist, muß dem Eisenchlorid-Ätzbad ein Bad vorangehen, das aus Fluorborsäure/30% Wasserstoffsuperoxid besteht. Die jeweilige Verweilzeit in dem Ätzbad hängt von der jeweils verwendeten, handelsüblichen Marke ab.

Die oben beschriebenen Ätzverfahrensschritte sind nicht besonders kennzeichnend für die vorliegende Erfindung, vielmehr können beliebige andere übliche Ätzmittel verwendet werden (Ammonium-Persulfat, Chromschwefelsäure etc.).

Die über dem Schaltungsmuster 37 aufgebrachte Widerstandsschicht wird dann unter Anwendung eines herkömmlichen Widerstands-Materialentferners entfernt, um die Oberfläche der Kupferschicht 29 freizulegen, die sich bis dahin unterhalb des Widerstandsmaterials befunden hat Wenn eine Überzugsschicht aufgebracht ist, wird anstelle der Kupferschicht 29 die Überzugsschicht freigelegt Die Oberfläche wird dann beispielsweise durch Absprühen gereinigt um sicherzustellen, daß das gesamte Widerstandsmaterial auch vollständig entfernt ist

Über die Kupferoberfläche kann durch Galvanisieren eine 60/40 Zinn-Bleischicht 35 mit einer Stärke von 7,6 bis 12,7-10—⁴Cm bei Anlegen einer Stromstärke von 0,22 A/cm² (20 Ampere pro Quadratfuß) innerhalb von ungefähr 5 Minuten aufgebracht werden (siehe F i g. 7 und 8). Danach wird die Zinn-Bleischicht mit einem weichen Schleifmittel gereinigt und das Widerstandsmaterial 36 aufgebracht; hieran schließen sich dann die oben beschriebenen Verfahrensschritte an.
Der vorstehend beschriebene Vorgang wird im allgemeinen als Platten-Galvanisierung bezeichnet. Das vorbeschriebene Verfahren kann abgeändert werden, daß die Galvanisierungsschichten nur innerhalb der genauen Grenzen der Schaltung aufgebaut werden.

ίο Diese Verfahrensabwandlung wird dann im allgemeinen als Muster-Galvanisierung bezeichnet. Sie unterscheidet sich von dem grundsätzlichen, vorbeschriebenen Vorgang nur durch die Art und Weise, wie das Widerstandsmaterial exponiert und aufgebracht wird. In diesem Fall wird dann das Widerstandsmaterial mit einem Fotopositiv exponiert. Alle zwischen der Schaltung Hegenden Bereiche bleiben dann mit dem Widerstandmaterial bedeckt und die Schaltung wird freigemacht für das Material, das als Anfangsmaterial für den Aufbau der Beschichtung geeignet angesehen wird.

In den Fig. 10, 11, 12 und 13 ist eine Folge einer Mustergalvanisierung dargestellt, die beispielsweise den Schichten 25 und 27 überlagert sind, wenn diese Schichten aus Nickel bestehen. Die Schaltungsmuster-Galvanisierung beginnt mit einer Kupferplatte als Ausgangsmetall, auf das dann eine 60/40 Zinn-Bleilotschicht nur im Bereich der freigelegten Schaltung aufgalvanisiert wird. Hierbei sind verschiedene Abänderungen der Folge möglich, nämlich eine stromlose aufgebrachte Nickelschicht, eine in einem Sulfamatbad erzeugte Nickelschicht oder die Kupfer-Auflage kann als Grundmetall und Zinn, Gold, Nickel oder Rhodium als Überzugsschicht sowohl für das zuerst beschriebene Platten-Galvanisierungsverfahren oder das zuletzt beschriebene Muster-Galvanisierungsyerfahren verwendet werden. Schließlich kann die Überzugsschicht als Widerstandsmaterial in pezifischen Ätzmitteln verwendet werden, oder die freigelegte Schaltung kann erneut mit Widerstandsmaterial beschichtet und in der Eisenchloridlösung wie vorher beschrieben geätzt werden. Die endgültige Platte oder die gedruckte Schaitungsplatte wird dann bei ungefähr 177° C für eine Zeidauer von ungefähr 15 Minuten bis ungefähr eine Stunde einem Einbrennvorgang unterworfen, bis der Oberflächenteil des elektrisch nicht leitenden Materials normalisiert d. h. ausgeglüht ist und zwar in einen Zustand zurückgeführt ist, in dem die ursprünglichen physikalischen Verhältnisse der Kunststoffbeschichtung wieder hergestellt sind und die freigelegten Teile wieder nicht benetzbar geworden sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit einem Metallkern aus einer Metallfolie nach Patent 19 54 973, bei welchem eine Kunstharzschicht auf der Metallfolie durch Auftragen eines Primers und wenigstens einem Film aus Kunstharzmaterial gebildet wird, die Kunstharzschicht ausgehärtet und aufgerauht wird, um sie benetzbar zu machen, und anschließend eine metallische Leiteranordnung auf der aufgerauhten Oberfläche gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bildung der Leiteranordnung die freiliegenden Bereiche der in an sich bekannter Weise nur durch chemische Behandlung aufgerauhten Harzoberfläche wärmebehandelt werden, um sie in einen nicht benetzbaren Normalzustand zurückzuführen.