DE2135384B2 - Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten und nach diesem Verfahren hergestelltes Erzeugnis - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten und nach diesem Verfahren hergestelltes ErzeugnisInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten mit
hervorragender Haftung der gedruckten metallischen Stromwege an dem nicht leitfähigen Schichtträger. Das
Verfahren nach der Erfindung ist auf thermoplastische und wärmehärtbare Harzschichtträger anwendbar.
Im Nachstehenden sind die Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten nach dem
bisherigen Stande der Technik kurz zusammengefaßt:
Das Ausgangsmaterial ist ein isolierender Schichtoder Verbundstoff, gewöhnlich Epoxy- oder Phenolharz, von welchem eine oder beide Seiten mit einer
0,0254 bis 0,0762 mm dicken Metallfolie, gewöhnlich Kupfer oder Nickel, überzogen sind, die mit Hilfe eines
Klebstoffes oder durch Anwendung von Wärme und Druck befestigt ist
Der mit Metall beschichtete Schichtträger wird mit einem lichtempfindlichen Deckmittel überzogen (einem
Produkt das bei Anwendung von Licht polymerisiert
und so lösungsmittelbeständig wird). Eine transparente
photographische Reproduktion des Schaltungsschemas wird über das Deckmittel gelegt, und nach Belichten mit
Ultraviolettstrahlungen wird das latente Bild in einem geeigneten Lösungsmittel »entwickelt«, welches die
unbelichteten Bereiche beseitigt Dies führt gewöhnlich zu einem »positiven« Bild des Schaltungsverlaufs aus
Deckmittel, so daß die zu erhaltende Metallfolie durch das polymerisierte Deckmittel geschützt ist. Das
ungeschützte Metall wird weggeätzt, worauf das
zurückbleibende Deckmittel abgelöst wird und die
verbleibenden Metallteile zu einer zusätzlichen Metallisierung oder zum Anbringen von Bauelementen fertig
sind.
Sofern auf beiden Seiten Metallfolien vorgesehen
so sind und zwischen bestimmten Bereichen Zwischenverbindungen benötigt werden, werden durch die Platte
hindurch an den erforderlichen Stellen durchgehende Löcher gebohrt worauf die gesamte Oberfläche
einschließlich der nicht leitfähigen Wände der durchge
henden Löcher durch nichtelektrischen Niederschlag
mit Metall beschichtet wird. Dann wird nach dem vorerwähnten Verfahren ein negatives Schema aus
lichtempfindlichem Deckmittel aufgebracht, bei welchem diesmal jedoch die Schaltungsbereiche unge-
schützt sind. Diese Bereiche werden elektrolytisch bis auf die gewünschte Dicke metallisiert und dann mit
einem metallischen Deckmittel (z. B. einer Zinn-Blei-Legierung) überzogen. Das lichtempfindliche Deckmittel
wird abgelöst und das Metall der nicht zar Schaltung
gehörenden Bereiche in einem geeigneten sauren oder alkalischen Ätzmittel weggeätzt.
Ein Nachteil des vorstehend beschriebenen Verfahrens stellt das seitliche Unterminieren oder »Unter-
schneiden« des zu erhaltenden geschätzten Metallbereiches
im Verlaufe der Ätzvorgänge dar.
IL Das additive Verfahren
Das Ausgangsmaterial ist eine nicht leitende Harzplatte,
die mit einem negativen Schaltungsschema bedeckt wird. Sie wird so nichtelektrisch metallisiert,
und nach dem Ablösen bleibt der Metallniederschlag nur an den gewünschten leitfähigen Bereichen befestigt
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist das allgemein schlechte Haftvermögen des nichtelektrischen Niederschlages
gegenüber dem isolierenden Schichtträger. Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist ein aus den
folgenden Verfahrensschritten bestehendes Verfahren vorgeschlagen worden, (s. Transact of the Inst of Metal
Finishing, 46 (1968), 194-197): Die Platte wird mit einem Hauptreagens (stark wirkender Klebstoff für
nichtelektrische Niederschläge) behandelt die durchgehenden Löcher werden durch die Tafel gestanzt über
die gesamte Oberfläche wird ein nichtelektrischer Nickelniederschlag aufgebracht ein negatives Bild aus
lichtempfindlichem Deckmittel wird aufgebracht und entwickelt die Schaltungsteile werden galvanisiert das
Deckelmittel abgelöst und der anfängliche Nickelniederschlag an den nicht leitenden Teilen
weggeätzt Dabei bleibt der Schaltungsbereich zur weiteren Behandlung, wie beispielsweise zum Aufbringen
eines Schutzfilms zum Vergolden usw, fertig zurück. Eine Schwierigkeit dieses Verfahrens besteht in
der Verwendung des Hauptreagens und in der sorgfältigen Zubereitung und anfänglichen Aufbringung
dieses Materials auf die Platten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zufriedenstellende Haftung zwischen der Leitermetallschicht,
z. B. aus Cu und Ni, und dem nicht leitfähigen, isolierenden Schichtträger, insbesondere wärmehärtbaren
Schichtträger, einer gedruckten Schaltungsplatte ohne Verwendung eines Hauptreagens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgeinäß dadurch gelöst, daß die Außenmetallfolie von einem geschichteten, aus
Metallfolie und polymerisiertem Harzschichtträger bestehenden Verbundstoff mit Hilfe einer Ätzmittellösung
chemisch abgelöst, die entstehende, nicht leitende Oberfläche katalysiert die katalysierte Oberfläche mit
einem Leitermetall in Form der gedruckten Schaltung metallisiert und die Schaltungsplatte nach dem Katalysierverfahrensschritt
mindestens einmal erhitzt wird, um die Temperatur der Platte über die Umgebungstemperatur,
jedoch wesentlich unter die Temperatur zu erhöhen, bei welcher ein Zersetzen des Harzschichtträ- so
gers eintritt
Die Metallummantelung oder der Metallfilm kann so dünn wie praktisch durchführbar sein, da diese
Verkleidung keine mechanische Festigkeit zu haben braucht und vor dem Aufbringen irgendeiner Schaltung
vollständig abgelöst oder weggeätzt wird. Deshalb kann jede übliche Ätz- oder Ablöselösung verwendet werden,
die zum Lösen des Metalls geeignet ist und für die der Harzschichtträger im wesentlichen unempfindlich ist.
Beispielsweise können bei Kupfer Lösungen wie FeCl3,
Chromschwefelsäure, ammoniakhaltiges Chlorit, 50%iges HNO3 oder Persulfatlösung verwendet werden.
Für die Katalyse der unplattierten Oberfläche kann ein beliebiger üblicher Katalysator zum Katalysieren
von nicht leitenden Oberflächen vor dem nichtelektrischen Metallisieren verwendet werden. Beispielsweise
kann saure SnCI2-Lösung, auf die Hydrochlor-PdCI2-Lösung
folgt verwendet werden. Auch kann Sn-Pd-Hydrosol verwendet werden. Die Katalyse kann in
Zusammenhang mit der Behandlung mit einer Beschleunigungslösung, beispielsweise einer passenden verdünnten
Säure oder einem Alkali, durchgeführt werden.
Das Aufbringen eines Schaltungsschemas kann in üblicher Weise, beispielsweise unter Verwendung von
wie vorstehend beschriebenen Bildern aus lichtempfindlichem Deckmittel, erfolgen.
Das nichtelektrische Metallisier en kann nach üblichen
Verfahren durchgeführt werden. Im allgemeinen werden nichtelektrische Kupfer- oder Nickelüberzüge
verwendet Typische Badzusammensetzungen und Verfahren sind in den USA-Patenten 28 74 072; 30 75 855;
30 95 309 (Cu); 25 32 283; 29 90 296 und 30 62 666 (Ni) beschrieben. Jedoch kann auch jegliches sonstige, bei
nichtelektrischen Verfahren üblicherweise verwendete Metal! verwendet werden.
Es gibt zwei oder mehr mögliche alternative Prozeduren zur Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung. Nach der ersten wird der katalysierte Schichtträger zunächst nichtelektrisch mit dem Leitermetall
metallisiert, worauf über das Metall ein Schaltungsschema aus geeignetem Deckmittel aufgebracht
wird und die Platte wie vorstehend beschrieben fertiggestellt d. h. ein Schaltungsbereich aufgebaut, das
Deckmittel abgelöst und der nicht zur Schaltung gehörende 3ereich geätzt wird. Bei der zweiten
Prozedur wird ein Schema aus Deckmittel unmittelbar auf die katalysierte Oberfläche aufgebracht worauf das
Metallisieren nur auf den ausgewählten Bereichen erfolgen kann. Gewöhnlich erfolgt dies auf nichtelektrischem
Wege. Unter bestimmten Umständen kann es jedoch nur unmittelbares Galvanisieren erfolgen (s. z. B.
USA-Patent 30 99 608). Die Platte wird wie üblich (s. oben) fertiggestellt, obwohl bei dieser Alternative kein
letztliches Ätzen der nicht zur Schaltung gehörenden Bereiche erforderlich ist In beiden vorstehend beschriebenen
Fällen können die Leiterteile der Platte nach Belieben weiter geändert werden, indem beispielsweise
ein metallisches Deckmittel aufgebracht, das Deckmittel in ausgewählten Bereichen abgelöst wird und diese
Bereiche mit einer Schutzmetallschicht wie Gold, Silber, Nickel, oder einem beliebigen Edelmetall geschützt
werden.
Das Erhitzen oder die Hitzebehandlung der gewöhnlich aus einem wärmehärtbaren Epoxy- oder Phenolharz
hergestellten Platte können in Abhängigkeit von der verwendeten Prozedur an einer beliebigen der
folgenden Stellen erfolgen: nach der Katalyse, nach dem Aufbringen der anfänglichen Metallschicht, nach dem
Aufbringen des unentwickelten Deckmittels, nach dem Entwickeln des Schaltungsschemas oder nach der
Fertigstellung der Schaltungsplatte. Die Hitzebehandlung ist beim Erzielen einer guten Haftung mit zwischen
890 und 4450 g/cm liegenden Schäl- oder Abhebefestigkeiten förderlich. Die Hitzebehandlung kann bei etwa
1050C für die Dauer von 30 Minuten durchgeführt werden, obwohl niedrigere Temperaturen und längere
Zeiträume ebenfalls geeignet sind. Falls das Erhitzen der Platte vor dem nichtelektrischen Aufbringen eines
Leitermetalls durchge ührt wird, kann es zweckmäßig werden, die katalysierten Schaltungsbereiche mit
verdünnten Säurelösungen zu reaktivieren.
Der Grund, warum das Verfahren nach der Erfindung eine so gute Haftung zwischen dem Schichtträger und
der aufgebrachten Metallschicht herbeiführt, ist nicht bekannt, obwohl er mit dem Vorhandensein eines
Oxidfilms auf der anfänglichen Metallfolie an der
Metall-Kunststoff-Grenzfläche und mit der Ablöseprozedur in Zusammenhang stehen könnte.
Die nachfolgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung in ihren Einzelheiten. Bei diesen Beispielen
sind einige für den erfahrenen Fachmann selbstverständliche Verfahrensschritte, wie beispielsweise das
Abspülen, fortgelassen worden.
Eißü kupferplattierte Glas-Epoxy- oder -Phenolharzplatte mit durch sie hindurch gestanzten durchgehenden
Löchern wird gründlich gereinigt, worauf das Kupfer in
einer beliebigen der vorerwähnten Ätzmittellösungen geätzt wird. Nach Abspülen mit Wasser und Neutralisieren in verdünntem Alkali wird die Platte mit Hilfe eines
der vorstehend beschriebenen Verfahren katalysiert Dann wird die Platte mit Hilfe eines der vorerwähnten
Verfahren gänzlich mit einer Metallschicht von 254 bis 762 χ 10-6 mm Dicke nichtelektrisch metallisiert Darauf wird mii Hilfe eines beliebigen der üblichen
Verfahren, beispielsweise der vorstehend beschriebenen, auf die Platte ein passendes Schema aus Deckmittel
aufgebracht Nach dem Entwickeln des Schaltungsbildes wird die Platte getrocknet und für die Dauer von
30 Minuten bei etwa 1500C hitzebehandelt Darauf werden die Schaltungsbereiche bis zu einer zum
Bewirken einer angemessenen Leitfähigkeit ausreichenden Dicke mit Hilfe üblicher Mittel entweder nichtelektrisch oder elektrolytisch metallisiert Dazu kann Kupfer
oder Nickel verwendet werden. Dann wird der Schaltungsbereich vergoldet oder versilbert oder mit
Lot bedeckt, das Deckmittel wird in einem Lösungsmittel mit für polymerisierte organische Überzüge stark
lösenden Eigenschaften abgelöst und der ursprüngliche Metallniederschlag mit verdünntem HNO2 entfernt Die
fertige Platte wird abgespült, getrocknet und nochmals bei etwa iO5°C für die Dauer von 30 Minuten
hitzebehandelt.
Eine Harzplatte wird bis zur Katalysestufe wie im Beispiel 1 beschrieben behandelt. Dann wird sie mit
einem lichtempfindlichen Deckmittel überzogen und durch eine Transparent mit einem positiven Schaltungsbild hindurch belichtet Die Platte wird entwickelt zum
Bilden eines negativen Deckmittelschaltungsschemas. Dann wird sie wie im Beispiel 1 beschrieben hitzebehandelt, worau/ die katalysierten Flächen mit verdünntem
H2SO4 reaktiviert werden. Darauf wird ein nichtelektrischer Nickel- oder Kupferniederschlag auf den Schaltungsbereichen bis zur gewünschten Dicke aufgebaut
und die Platte erneut hitzebehandelt Auf die Leiterbereiche wird ein Tauchüberzug aus Zinn oder Lot
aufgebracht und das lichtempfindliche Deckmittel wie im Beispiel 1 erwähnt abgelöst
Falls es erwünscht ist Kontaktfingerbreich der Schaltungsplatte zum Verbessern der Kontaktflächen
weiter zu vergolden oder zu versilbern, wird das Zinnoder Lotdeckmittel von den Kontaktfingerbereichen
abgelöst und die Platte in einem Gold- oder Silberband einem nichtelektrischen Metallisieren unterworfen. Eine
Reaktivierung der zu metallisierenden Bereiche kann hier notwendig sein, falls die katalytische Oberflächenwirkung durch vorangehende Behandlung teilweise
aufgehoben worden ist Die Platte wird wieder getrocknet und hitzebehandelt
Die Prozedur entspricht im wesentlichen der nach Beispiel 2 mit folgenden Unterschieden: Die Platte mit
ihrem Deckmittelüberzug wird von ihrer Belichtung und
ihrer darauffolgenden Entwicklung hitzebehandelt
Nach dem Entwickeln wird nichtelektrisch eine Metallschicht (254 bis 762 χ 10~6 mm dick) aufgebracht
und die Platte getrocknet sowie für die Dauer von 30 Minuten bei etwa 1050C hintzebehandelt Zum
Reaktivieren der ungeschützten Bereiche des ursprünglichen Leitermetallbelags wird die Platte in 10%igem
H2SO4 gebeizt zum anschließenden nichtelektrischen
Metallisieren mit Kupfer, Nickel und Gold in dieser Reihenfolge, worauf das Ablösen des Deckmittels und
ein weiteres Trocknen und Hitzebehandeln der fertigen Platte folgt
Eine geschichtete Nickel-Kunststoff-Platte wird wie im Beispiel 3 beschrieben behandelt mit der Ausnahme,
daß das negative Schaltungsbild mit nichtelektrischem Nickel unmittelbar bis auf die gewünschte Leitergesamtdicke metallisiert wird. Das Deckmittel wird
abgelöst auf die Leiterbereiche ein Schutzmetall aufgebracht und die Platte getrocknet sowie hitzebehandelt.
In diesem Beispiel wird eine Harztafel wie im Beispiel 1 beschrieben behandelt mit der Ausnahme,
daß sie vor dem Aufbringen des Abdeckmittels hitzebehandelt wird.
In diesem Beispiel wird eine Harzplatte wie im Beispiel 4 beschrieben behandelt mit Ausnahme folgender Veränderungen: Das Abdeckmittel wird durch ein
handelsübliches lichtempfindliches Deckmittelband (z. B. »RISTON«) ersetzt Dann wird die Platte mit dem
sich aus dem Wegwaschen des unbelichteten Bandes ergebenden entwickelten negativen Bild unter den in
den vorgehenden Beispielen beschriebenen Bedingungen hitzebehandelt, worauf die Leiterbereiche bis auf
die gewünschte Leiterdicke mit nichtelektrischem
Nickel metallisiert werden. Dann wird eine Schutzmetallschicht aufgebracht, das Deckmittel abgelöst und die
Platte wie üblich getrocknet und hitzebehandelt.
Claims (8)
1. Verfahren zum Bewirken einer besseren Haftung zwischen einer Leitermetallschicht und
einem nicht leitfhäigc-n Schichtträger einer gedruckten Schaltungsplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die AuBenmetallfoIie von einem geschichteten, aus Metallfolie und polymerisiertem Harzschichtträger bestehenden Verbundstoff mit Hilfe
einer Ätzmittellösung chemisch abgelöst, die entstehende, nicht leitende Oberfläche katalysiert, die
katalysierte Oberfläche mit einem Leitermetall in Form der gedruckten Schaltung metallisiert und die
Schaltungsplatte nach dem Katalysierverfahrensschritt mindestens einmal erhitzt wird, um die
Temperatur der Platte über die Umgebungstemperatur, jedoch wesentlich unter die Temperatur zu
erhöhen, bei welcher ein Zersetzen des Harzschichtträgers eintritt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein wärmehärtbares Epoxy-
oder Phenolharz ist
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte für die Dauer von
30 Minuten auf etwa 105° C erhitzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte sowohl nach dem Katalysierungs- als auch nach dem Metallisierungsverfahrensschritt erhitzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie des Ausgangsverbundstoffes Kupfer oder Nickel ist
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihenfolge von
unmittelbar auf die Katalyse folgenden Verfahrensschritten ein anfänglicher dünner Kupfer- oder
Nickelniederschlag mit einer Dicke von etwa 254 bis 762 χ 10~6mm über die gesamte Oberfläche
nichtelektrich aufgebracht, ein Schema aus Abdeckmittel in negativer Form der gewünschten Schaltung
aufgetragen, der Schichtträger getrocknet und hitzebehandelt, der Schichtträger zum Aufbau einer
gewünschten Gesamtdicke im leitenden Bereich der gewünschten Schaltung mit zusätzlichem Leitermetall galvanisiert, ein metallisches Deckmittel aus
einer Lösung des metallischen Deckmittels auf das freiliegende Leitermetall aufgebracht, das Deckmittel von dem nicht zur Schaltung gehörenden Teil der
Oberfläche abgelöst, der gesamte anfängliche dünne nichtelektrische Niederschlag weggeätzt, das metallische Deckmittel von ausgewählten Teilen der
Leiterschaltung abgelöst, auf die ausgewählten Teile oder Leiterschaltung nichtelektrisch oder elektrolytisch ein aus Gold, Silber und Nickel ausgewähltes
Schutzmetall aufgebracht und die fertige Schaltungsplatte hitzebehandelt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihenfolge von unmittelbar auf
die Katalyse folgenden Verfahrensschritten ein Schema aus Abdeckmittel in negativer Form der auf
die Platte zu druckenden gewünschten Schaltung aufgebracht, die Platte getrocknet und hitzebehandelt, der freiliegende Schaltungsbereich durch seine
Berührung mit einer verdünnten Säurelösung reaktiviert, der freiliegende Schaltungsbereich mit
mindestens einem leitfähigen Metall bis auf eine gewünschte Dicke nichtelektrisch metallisiert, die
Schaltungsplatte getrocknet und hitzebehandelt, das
Deckmittel von den nicht zur Schaltung gehörenden
Bereichen abgelöst und die fertige Schaltungsplatte hitzebehandelt wird.
8. Verfahren nach einen der Ansprüche 1,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalyse der
Schichtträgeroberfläche mit Hilfe eines Zinn-Palladium-Hydrosols in einer einen Schritt umfassenden
Prozedur durchgeführt wird.
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DE2135384C3 DE2135384C3 (de) | 1980-08-21 |
Family
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Family Applications (1)
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Also Published As
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