DE2160284A1

DE2160284A1 - Elektroplattierverfahren

Info

Publication number: DE2160284A1
Application number: DE19712160284
Authority: DE
Inventors: Michael Anthony de Hamilton Township; Sharp Donald Jex Lawrence Township; NJ. Angelo (V.StA.). P
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-12-04
Publication date: 1972-07-06
Also published as: CA940868A; FR2117994B1; NL7116988A; BE776344A; FR2117994A1; US3729389A; SE7115468L

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY Incorporated DeAngelo 4-12

ί? X e. k t_r_ojg_latt ± <3 τ_ ν e_ r_ f.a_h_r_e_n_ _

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Elektroplätieren leitender Zonen, insbesondere auf das Elektroplattieren diskreter, nicht kontinuierlicher und voneinander getrennter Leitungmuster, die auf einer isolierenden Unterlage aufgebracht sind.

Das Niedersehlagen metallischer Beschichtungen auf leitende Oberflächen wird häufig durch Elektroplattieren bewirkt. Elektroplattiermethoden werden dazu benutzt, Metallmuster auf isolierenden Unterlagen, z. B. gedruckte Schaltungen, aufzubauen. Insbesondere werden solche Schaltungen häufig hergestellt, in dem zuerst dünne leitende Muster in einem stromlosen Plattierungsschritt erzeugt werden. Das stromlose Plattieren wird beendigt, wenn eine ausreichende Dicke erreicht ist, um die Elektroplattierströme führen zu können. Das dünne, stromlos abgeschiedene Muster wird dann mit Hilfe einer Elektroplattierung aufgebaut.

Wenn die Muster auf den Unterlagen elektrisch nicht unterbrochen sind, dann ist das Elektroplattieren eine ziemlich einfache

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Angelegenheit. Wenn jedoch eine Vielzahl voneinander isolierter, diskreter leitender Muster auf einer Unterlage vorhanden sind, so ergeben sich naturgemäß Schwierigkeiten beim gleichzeitigen Plattieren aller diskreter Muster.

Die verschiedensten Methoden , z. B. Durchführungslöcher mit metallbeschichteten Innenwandungen, die diskrete Muster auf gegenüberliegenden Seiten einer Unterlage miteinander verbinden, wenn diese Muster so gelegen sind, Verbindungsleitungen zwischen diskreten Mustern, die später wieder weggeätzt werden, und eine Vielzahl Leiter zu den zahlreichen diskreten Mustern, werden dazu benutzt, alle die diskreten Muster mit einer Kathode während des Elektroniederschlages zu verbinden. Jedoch sind alle diese Methoden ersichtlich umständlich, zeitraubend und kostspielig, insbesondere auch deswegen, weil sie zusätzliche Verfahrens schritte erfordern.

Zur teilweisen Überwindung dieser Schwierigkeiten sind auch schon Methoden entwickelt worden, bei denen eine rostfreie Stahlwalze als die Kathode in einem Elektrolyt verweddet wird. Eine flexible Unterlage für die gedruckte Schaltung, die zahlreiche diskrete dünne metallische Muster enthält, wird dann um die kathodische rostfreie Stahlwalze geführt. Das Zuführen

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der Unterlage für die gedruckte Schaltung um die Walze herum veranlaßt, daß Teile der diskreten Muster mit der Walze in Kontakt kommen, so daß eine Elektroplattierung auf der Vielzahl diskreter Muster stattfindet.

Jedoch bedingt die Verwendung einer rostfreien Stahl walze als Kathode ein weiteres Problem; da die Stahlwalze selbst mit dem abgeschiedenen Metall elektroplattiert wird. Das aufplattierte Metall haftet an der rostfreien Stahlwalze - Kathode - nicht,kann daher leicht entfernt werden. Wenn die Beschichtung auf der Walfee entfernt werden muß, so bedingt dieses einen zusätzlichen Verfahrensschritt. Manchmal fällt die Beschichtung auch von selbst von der Walze ab, was die Beschichtung nachteilig beeinflußt, welche auf die Muster aufplattiert wird. Wenn beispielsweise Durchführungslöcher verwendet werden, dann setzt die leicht abtrennbare Beschichtung diese Durchführungen zu. Dieses Zusetzen führt häufig zu Diskontinuitäten beim Aufbauen der elektroplattierten Teilbeschichtung.

In der britischen Patentschrift 867 560 vom 10. Mai 1969 ist eine modifizierte Walzenplattiermethode beschrieben, um gleichzeitig diskrete Muster auf einer isolierenden Unterlage einer Elektroplattierumg zu unterziehen. Hierbei werden eine Reihe

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Nickel- oder rostfreie Stahlkugeln benutzt, die einen Teil der Oberfläche der Unterlage bedecken, um die Vielzahl der hierauf aufgebrachten diskreten Muster und auch sich gegenseitig zu berühren. Die Kugeln und die Unterlage sind ihrerseits in einer Trommel untergebracht, die eine Anode und die elektrolytische Plattierlösung enthält. Die Kugelreihe wird mit dem Minuspol einer Spannungsreihe verbunden, so daß die Kugelreihe insgesamt die Kathode des Elektroplattiersystems darstellt.

Die Trommel wird dann gedreht, wodurch sich die Kugelreihe - in innigem gegenseitigem Kontakt - zumindest periodisch jedes einzelne Muster berühren. Eine derartige Berührung resultiert zu einem Aufbau einer Elektroplattierung auf den diskreten Mustern.

Das bei dieser modifizierten Trommelplattiermethode eigene Problem ist das, daß das aufplattierte Metall auch auf die Kathodenkugeln aufplattiert wird. Die Haftung des auf die Kugeln aufplattierten Metalles ist schlecht und wegen der Abrollbewegung der Kugeln auf der Unterlage, blättert das aufplattierte Metall auf die Kugeln ab und wird pulverisiert. Auch hier beeinträchtigt das solcherart pulverisierte Metall den auf den Schaltungsmustern aufplattierten Metallniederschlag oder setzt die Durchführungs-

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löcher zu, die dazu benutzt werden, beide Seiten der Unterlage zu plattieren, wodurch eine diskontinuierliche Plattierung entsteht.

Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein Verfahren zum Elektroplattieren leitender Muster oder Bereiche, insbesondere auf das Elektroplattieren diskreter, nicht kontinuierlicher und voneinander getrennter leitender Muster, die auf einer isolierenden Unterlage vorhanden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt zunächst das Auswählen eines geeigneten Elektroplattierbades. Die diskreten leitenden Bereiche, die entweder einzeln oder kollektiv auf einer isolierenden Unterlage vorhanden sind oder von dieser getragen werden, beisoielsweise gedruckte Schaltungen, werden in das Elektroplattierbad eingetaucht. Eine geeignete Anode wird ausgewählt und in das Elektroplattierbad eingesetzt. Die diskreten Bereiche werden, wenn sie in das Bad eingetaucht sind, von einer Kathode kontaktiert, die aus einem Material aufgebaut ist, das zwar den für den Elektroniederschlag benötigten elektrischen Strom leiten kann, aber passiv gegenüber einem Elektroniederschlag ist, d. h., daß das aufzuplattierende Metall sich nicht auf dem Kathodenmaterial niederschlägt. Es wurde gefunden,

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daß ein diesbezüglich geeignetes Material ein aus der als die Ventilmetalle bekannten Gruppe von Metallen ausgewähltes Material ist. Auf das Einsetzen der diskreten leitenden Bereiche in die Lösung und auf den Kontakt mit der Ventilmetallkathode hin, wird eine hinreichende Stromdichte innerhalb des Bades aufrechterhalten, wodurch diediskreten leitenden Bereiche eine aufplattierung erfahren.

Das erfindungsgemäße Verfahren erreicht die Elektroplattierung, ohne daß erstens eine Vielfalt kathodischer Verbindungsleiter zu jedem einzelnen diskreten Bereich erforderlich wäre, zweitens Zwischenverbindungen zwischen jedem leitenden Bereich benötigt würden, die nachfolgend wieder zu entfernen wären, und drittens jeder leitende Bereich während des Elektroniederschlags mit einem Kathodenmaterial in Kontakt steht, da elektrisch leitet aber gegen über einem Elektroniederschlag auf seiner eigenen Oberfläche passiviert ist, d. h., daß sich auf dem Kathodenmaterial keinerlei Metallplattierung unter den gewählten Betriebsbedingungen bildet.

Die Erfindung ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert; es zeigen:

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Pig. 1 eine Schnittansißht einer allgemeinen Aus-

führungsform einer Plattierapparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 A eine Schnittansicht der Anordnung nach Fig. 1 in demjenigen Zeitpunkt, in welchem eine anfängliche Metallplattierung auf einer Vielzahl diskreter leitender Teile auf einer isolierenden unterlage aufgebaut werden;

Fig. 2 B eine Schnittansicht der Anordnung nach Fig. 2A, nachdem die letzte Metallplattierung auf den diskreten leitenden Teilen aufgebaut worden ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer ersten alternativen Ausführungsform der allgemeinen Plattierapparatur, bei der eine Ventilmetallwalze als Kathode in einem Elektroplattierbad benutzt wird, wobei die Kathode entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 ausgebildet ist;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten alternativen

Ausführungsform der allgemeinen Plattierapparatur, bei der eine Vielzahl Ventilmetallwalzen als Kathode in einem Elektroplattierbad benutzt werden, die entsprechend dem erfindungsgemäßen Ve rfahren in seiner Ausführungsform

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nach Fig. 1 ausgebildet sind;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer typischen Walzen

plattierapparatur, die nach der Ausführungsform nach Fig. 1 des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, und

Fig. 6 eine Schnittansicht eines elektrolytischen Plattier

bades mit einer Ventilmetallkathode, die so angeordnet ist, um eine Hull-Zelle zu simulieren und entsprechend der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Fig. 1 ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend hauptsächlich anhand eines Elektroniederschlages von metallischem Kupfer unter Verwendung von Tantal-, Niob-. Molybdän- und Wolframkathoden beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß dieses nur der Erläuterung dient und nicht im beschränkenden Sinne zu verstehen ist. So leuchtet ein, daß das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen anwendbar ist auf alle Ventilmetallkathoden, die chemisch verträglich sind, d. h., die keiber chemischen Wechselwirkung mit der im Einzelfall speziell zu verwendenden elektrolytischen Plattierlösung und unterliegen, welche zu dem Elektroniederschlag des jeweils gewünschten Metalles führen, das seinerseits nicht auf Kupfer

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allein beschränkt ist.

In Fig. 1 ist eine Unterlage 60 dargestellt, die irgendein Material ist, das elektrischen Strom zu führen vermag. Um eine Metallschicht oder Beschichtung 65 auf der Unterlage 60 niederzuschlagen, wird diese einer Elektroplattierungsbehandlung unterworfen. Ein geeigneter inerter, isolierender Behälter 74 wird ausgewählt. Ein geeigneter Behälter ist ein solcher, der mit den Elektroplattierbadbestandteilen nicht reagiert, did zur Anwendung gelangen sollen. Innerhalb des Behälters befindet sich eine Elektroplatierlösung 76, beispielsweise eine Standardkupferlösung in Form von sautem Sulfat, sauren Fluorborat, alkalischem Zyanid oder alkalischem Rochellcyanid.

Es sei bemerkt, daß die ausgewählte Elektroplattierlösung von dem aufzuplattierenden Metall abhängt, ferner von der Verträglichkeit der Plattierlösung mit der Unterlage 60 und der Verträglichkeit der Plattierlösung mit dem das spezielle Ventilmental·· enthaltende Material, das für die Kathode vorgesehen ist. Die obigen Erfordernisse sind allgemein bekannt oder können vom einschlägigen Fachmann ohne weiteres ermittelt werden.

Innerhalb des Behälters 74 ist eine geeignete Kathode 77, die von 209828/1070

einem inerten Träger 78 gehalten sein kann und die über geeignete Anschlußmittel 75 mit dem Minuspol einer Spannungsquelle 80, beispielsweise einer Batterie, verbunden ist. Eine geeignete Kathode ist eine solche, die ein Material, beispielsweise Tantal, umfaßt, welches elektrisch leitet, aber gegenüber der Elektroplattierwirkung der Lösung 76 inert oder passiviert ist, d. h., keine Metallplattierung unter den Bedingungen erfährt, " wie diese zur Aufplattierung eines Metalles, z. B, Kupfer, auf

die Unterlage 60 aus der Lösung 76 zur Anwendung gelangen.

Wie gefunden wurde, sind neben Tantal andere geeignete Metalle diejenigen, welche aus der als Ventilmetalle bekannten Gruppe von Metallen ausgewählt sind. Der Ausdruck Ventilmetall bezeichnet eine C Gruppe von Metallen, die - wie beschrieben von L. Young, Anodic Oxide Films, Academie Press Inc., 1961, Seite 4 - als grund- W sätzliche Eigenschaft die Tendenz haben, eine schützende, elektrisch hochbeständige Oxidschicht auf eine anodische Polarisation hin unter Ausschluß aller anderen Elektrodenprozesse bilden. Im allgemeinen kann jedes Metall verwendet und als ein Ventilmetall klassifiziert werden, das auf seiner Oberfläche Oxidfilme bildet, die den auf Tantal sich bildenden Qxidschichten etwa analog sind.

Die ausgewählten Ventilmetalle sind jene, die 1.) schützende

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Oxide von guter elektrischer Unversehrheit bilden können, d. h., jene Ventilmetalle, die gute Widerstände bilden, die zweitens chemisch mit den speziell zu verwendenden Piatierlösungen verträglich sind, d. h., daß sich die Ventilmetalle und/oder ihre Oxide nicht in nennenswertem Ausmaß in der Plattierlösung lösen, und drittens Oxide haben, die sich selbst regenieren, d. h., jene Ventilmetalle, die, wenn sie Luft oder Sauerstoff ausgesetzt wer d en, spontan Oxide bilden. Die typichsten Beispiele hierfür sind Ta, Nb, Al, Mo, Cr, W und Ti.

Es versteht sich, daß jedes Ventilmetall, das die obigen Kriterien erfüllt, verwendet werden kann. Es versteht sich auch, daß eine Kombination von Ventilmetallen, beispielsweise eine Legierung hieraus, als das Kathodenmaterial verwendet werden kann. Schließlich versteht es sich auch, daß eine Kombination wenigstens eines geeigneten Ventilmetalls und wenigstens eines anderen Metalles, beispielsweise in Legierungsform, als das Kathodenmaterial verwendet werden kann. Vorzugsweise ist der ventilmetallische Bestandteil ein Hauptbestandteil der Kombination oder Legierung, d.h., das Ventilmetall ist mit wenigstens 30 Gewichtsprozent, je nach Metalltyp, vorhanden. In dieser Hinsicht sind die ausgewählten Metalle jene Metalle, die ersten chemisch mit den ausgewählten Ventilmetallen verträglich sind und zweitens

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auch chemisch mit der verwendeten elektrolytischen Plattierlösung veträgiich sind.

An dieser Stelle sei bemerkt, daß es zwar bekannt war, daß es recht schwierig ist, ein Ventilmetall, z. B. Tantal, mit einer Elektroplattierung zu versehen, der Befund äußerst überraschend ist, daß man eine im leitenden Kontakt mit einem Ventilmetall stehende leitende Unterlage, z. B. Kupfer, einer Metallplattierung unterziehen kann, ohne daß sich ein Plattierniederschlag auf dem Ventilmetall bilden würde.

In die Lösung 76 ist eine geeignete Anode 79, z. B. eine Kupferanode, eingebaut, die über geeigenete Anschlußleiter 81 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 80 verbunden ist. Die Unterlage 60 wird in die Platierlösung 76 eingetaucht und soweit abgesenkt, bis Kontakt zu der Ventilmetallkathode 77 hergestellt ist, die beispielsweise aus Tantal besteht. Eine hinreichend hohe Stromdichte wird innerhalb der Lösung 76 aufrecht erhalten, wodurch das Metall, beispielsweise Kupfer, auf die Unterlage 60 aufplattiert wird, um eine Metallschicht 65 der gewünschten Dicke zu bilden. Für eine beim Elektroniederschlag von Kupfer verwendete Tantalkathode beträgt, wie gefunden wurde, die maximale Stromdichte, die ohne Auftreten eines Passivierungs-

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durchbruches, d. h., des Durchbruches der Widerstandsfähigkeit der Tantalkathode gegenüber einem Elektroniederschlag auf ihrer Oberfläche, so daß sich dort dann Kupfer nie-

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derschlagen würde, 0, 269 A/cm ist.(Oberflächengebiet der zu beschichtenden Unterlage).

In Fig. 1 ist die Ventilmetallkathode 77 im Querschnitt dargestellt. Ein wünschenswertes Ventilmetall, z. B. Tantal, Niob usw. hat von hause aus einen Oxidfilm 82, der die gesamte Oberfläche bedeckt. Dieser auf natürlichem Wege entstandene Oxidfilm

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82 reicht in der Dicke von 5 bis 20 A für Tantal bei 25°C.

Es wird angenommen, daß dieser Oxidfilm die Kathode passivüzrt, d. h., sie daran hindert, plattiert zu werden, während sie gleichwohl als die Kathode während des Elektronieder Schlages wirksam ist. Deshalb sollte bezüglich des für die Kathode 77 benutzten Ventilmetalles die Plattierlösung 76 eine solche sein, die diese Oxidschicht 80 nicht angreift und dadurch auch zu keinem Niederschlag auf der Kathode 77 führt, was sonst zu dem oben in Verbindung mit den oben erörterten Kathoden aus rostfreiem Stahl und /oder Nickel erörterten Abblättern von Metall, Pulverisierung desselben und Zusetzen von den Durchführungslöchern resultieren würde.

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Ein Ventilmetall, das die Tendenz hat, eine solche natürliche Oxidbeschichtung 82 zu bilden, d.h., eine Oxidbeschichtung, die sich in Gegenwart von Luft oder Sauerstoff spontan bildet, ist natürlich wünschenswert. Jedoch können auf thermischem oder elektrischem Wege erzeugte Oxide dieselbe Punktion wie das auf natürlichem Wege entstandene Oxid ausführen. Deshalb kann ein Ventilmetall vor seiner Verwendung als Kathode anodisiert werden, um die natürliche Oxidschicht zu verstärken oder um überhaupt erst eine Oxidschicht zu bilden und dadurch die Einsatzmöglichkeit der Ventilmetallkathode zu verbessern. Es wurde gefunden, daß im Falle von Tantal die Tantalkathode eine Oxidschicht haben kann, die einem 100-Volt-Oxidfilm (10 - 20 A/pro Volt) äquivalent ist, wonach erst der Kontaktwirkungsgrad beginnt abzunehmen, wenn die Kathode in Verbindung mit einem Standardkupferplattierbad benutzt wird.

In Fig. 2A ist ein Druckschaltüngsbrett 70 dargestellt. Das Schaltungsbrett 70 ist aus einer Unterlage aus dielektrischem Material 71 aufgebaut, das aus den einschlägigen dielektrischen Materialien ausgewählt ist. Auf der Unterlage 71 befinden sich in diskreten Bereichen dünne metallische leitende Muster 72, beispielsweise aus Kupfer, die hierauf nach üblichen Maskiermethoden, Aufdampfprozessen oder stromlose Niederschlags-

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methode, aufgebracht worden sind, oder nach der Methode erzeugt worden sind, wie diese in der eigenen belgischen Patentschrift 729 860 vom 14. 5. 69 (entspricht der eigenen älteren Anmeldung P 19 17 474. 4) beschrieben ist. Die Verbindung diskreter Muster 72 auf gegenüberliegenden Seiten der Unterlage 71 kann durch eine oder mehrere Durchführungslöcher 73 erfolgen.

Um die diskreten Metallmuster 72 auf der Unterlage 71 aufzubauen, werden diese einer Elektroplattierbehandlung unterworfen. Es wird eine Apparatur wie die nach Fig. 1 ausgewählt, die einen geeigneten, chemisch inerten isolierenden Behälter 74 umfaßt. Ein geeignete Behälter 74 ist ein solcher, der nicht mit den zur Anwendung gelangenden Reagentxen des Elektroplattierbades reagiert. Innerhalb des Behälters 74 befindet sich eine Metall-Elektroplattierlösung 76, beispielsweise eine Standard-Kupferplattierlösung in Form von saurem Sulfat, saurem Fluorborat, alkalischem Zyanid oder alkalischem Rochelle-Zyanid-

Es sei nochmals bemerkt, daß die ausgewählte Elektroplattierlösung von dem Metall abhängt, das aufplattiert werden soll, ferner von ihrer Verträglichkeit mit den Metallmustern 72 und ihrer Veträglichkeit mit der Kathode. Die obigen Forderungen

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sind allgemein bekannt oder können vom einschlägigen Fachmann leicht erfüllt werden.

Innerhalb des Behälters 74 befindet sich eine Ventilmetallkathode 77, die von einem inerten Träger 78 getragen sein kann und die über geeignete Anschlüßleiter 75 mit dem Minuspol einer Spannungsquelle 80, beispielsweise einer Batterie, verbunden ist. In die Lösung 76 eingetaucht ist ferner eine Anode 79, beispielsweise eine Kupferanode, die über geeignete Anschlußleiter 81 mit dem Pluspol der Spannungs quelle 80 verbunden ist. Die gedruckte Schaltung 70 wird in die Lösung 76 eingetaucht und soweit abgesenkt, bis die diskreten Muster 72 in Kontakt mit der Ventilmetallkathode 77, z.B. Tantal, kommen. Es wird eine hinreichende Stromdichte innerhalb der Lösung 76 aufrechterhalten, wodurch das Metall, beispielsweise Kupfer, selektiv nur auf die diskreten Muster 72 und nicht auf die Ventilmetallkathode 77 aufplattiert wird. Da jedoch die oberen Leitungsmuster 72A der Hauptmasse der Plattierlösung 76 und der hierin aufrechterhaltenen Stromdichte ausgesetzt sind, tritt eine bevorzugte Plattierung der oberen Muster 72A auf, wie dieses in Fig. 2A dargestellt ist. Nachdem die erforderliche Dicke des elektroplattieren Metalles auf den Bereichen 72A erhalten worden ist, kann die gedruckte Schaltung 70 umgedreht werden,

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so daß die frisch plattierten Muster 72A nun in direktem Kontakt mit der Kathode 77 stehen (Fig. 2B). Das Elektroplattieren wird dann fortgesetzt, bis sich Metall in gleicher Dicke auf den nunmehr exponierten Mustern 72 niedergeschlagen hat.

Es versteht sich, daß diskrete Muster nur auf einer Seite der Unterlage vorhanden sein können, die durch einen Kontakt zwischen den metallbeschichteten Wänden der Durchführungslöcher 73 und der Kathode 77 aufgebaut werden können. Es sei auch nochmals bemerkt, daß bei Verwendung einer Tantalkathode im Falle eines ElektroniederSchlages von Kupfer gefunden wurde, daß die maximale Stromdichte, die ohne Durchbruch der halb-

2 passiven Tantalkathode verwendet werden kann, bei 0, 269 A/cm des Oberflächengebietes des aufzuplattierenden Muster gelegen ist.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein kontinuierliches Band oder eine flexible Druckschaltung 83 mit diskreten dünnen leitenden Teilen 84 hierauf, z. B. aus Kupfer, die nach üblichen Methoden hergestellt worden sind, wird um eine Zufuhrrolle 86 in einem ersten Behälter 87 eingeführt. Sowohl die Rolle 86 als auch der Behälter 87 sind aus chemisch inertem Isoliermaterial, z. B. aus Glas oder Kunststoff,

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hergestellt. Innerhalb des Behälters 87 befindet sich eine Standard-Metallplattierlösung 88, z. B. eine Kupferplattierlösung in Form, von saurem Kupfersulfat, sauren Fluorborat, alkalischen Zyanid oder alkalischem Rochelle-Salz. Innerhalb des Behälters 87 befindet sich eine Trommel 89, die aus einem Ventilmetall hergestellt ist. Zu einer Ventilmetallachse90, auf der die Trommel 89 rotiert, ist der Anschlußleiter 91 zur nega- tk tiven Seite einer Spannungsquelle 92, z. B. einer Batterie, befestigt, wodurch die Trommel 89 als Kathode wirkt. In die Plattierlösung 88 ist ferner eine geeignete Anode 93 eingetaucht, beispielsweise eine Kupferanode, die über geeignete Anschlußleiter mit dem Pluspol der Spannungsquelle 92 verbunden ist.

Beim Betrieb wird das flexible gedruckte Schaltungsband 83 mit diskreten dünnen leitenden Bereichen 84 auf beiden Seiten, ^ die über Durchführungslöcher 95 miteinander verbunden sind,

von der Zuführwalze 86 zur kathodischen Trommel 89 geführt, die die diskreten Teile 84 auf der Unterseite des Bandes 83 kontaktiert. Es wird eine hinreichende Stromdichte innerhalb der Lösung 88 aufrecht erhalten, wodurch eine Metallplattierung, wegen Expositionsbeschränkungen vorzugsweise auf den diskreten Mustern 84 auf der Oberseite des Bandes und nicht auf den Mustern 84, die in Kontakt mit der Trommlel 89 stehen,

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auftritt-. Wiederum sei bemerkt, daß, weil kein metallischer Elektroniederschlag auf der Ventilmetallkathode, d. h. _% der Trommel 89, auftritt, keine Gefahr besteht, daß sich die Durchführungslöcher 85 zusetzen und damit zu unregelmäßigkeiten in der Metallplattierung führen.

Das Band 83 wird in die Plattierlösung 88 innerhalb des Behälters 87 mit einer Geschwindigkeit eingeführt'tund wieder herausgezogen, die zu der gewünschten Plattierungsdicke auf den diskreten Teilen 84 führt, welche sich nicht in direktem Kontakt mit der Trommel 89 befinden. Das Band wird dann über eine zweite inerte Zufuhrwalze 96 geführt, die das elektroplattierte Band 83 aus dem ersten Behälter 87 herausführt, wonach dann das flexible Band nach üblichen (nicht dargestellten) Methoden umgekehrt wird, so daß nunmehr die elektroplattierten diskreten Teile 84 auf der Oberseite des Bandes 83 in Kontakt mit einer dritten inerten Zuführwalze 86A in Berührung kommen. Das Band 83 wird dann von der Walze 86A in einen zweiten Behälter 87A eingeführt, der die identische Plattierlösung 88, Kathodenwalze 89 und Anode 93 des Behälters 87 enthält. Innerhalb der Lösung wird hinreichende Stromdichte aufrechterhalten, wodurch eine Metallplattierung auftritt, und zwar wiederum vorzugsweise auf denjenigen Mustern 84, die vorher auf der Unterseite des Bandes 83 gelegen waren,

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nun aber voll der Lösung 88 und der hierin aufrechterhaltenen Stromdichte ausgesetzt sind. Das Band verläßt dann die Lösung 88 und den Behälter 87A mit einer Geschwindigkeit, die den gewünschten Dicken-Aufbau in den vorher noch nicht nennenswert plattierten Bereichen 84 liefert.

In Fig. 4 ist ein weiterer typischer Plattierprozeß dargestellt, fe bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird.

Eine flexible gedruckte Schaltung 97 in Form eines kontinuierlichen Bandes mit diskreten, dünnen leitenden Teilen 98, beispielsweise aus Kupfer, hierauf, die nach üblichen Methoden hergestellt worden sind, wird über eine elektrisch isolierte und chemisch inerte Zuführwalze 99, in einen gleichfalls elektrisch isolierenden Behälter 101 eingeführt, der gegenüber der eingefüllten Elektroplattierlösung inert ist. Im Behälter 101 befindet fe sich eine Standard-Metallplattierlösung 102, z. B. die oben erwähnten Kupferplattierlösungen. Des weiteren befinden sich innerhalb des Behälters 101 eine Reihe Walzen 103. Die Walzen 103 sind aus einem der Ventilmetalle hergestellt, beispielsweise aus Tantal, Niob usw. An der Walzenreihe 103 ist eine Ventilmetallkontaktschiene 104 befestigt, die ihrerseits über Anschlußmittel 106 mit dem Minuspol einer Spannungsquelle 107, beispielsweise einer Batterie, verbunden ist. In die Plattierlösung 102; ist eine

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geeignete Anode 108, beispielsweise eine Kupferanode, eingetaucht, die über geeignete Schaltungsmittel 110 mit dem Pluspol der Konstantspannungsquelle 107 verbunden ist.

Beim Betrieb wird das Band 97 mit seinen diskreten dünnen leitenden Bereichen 98 auf einer Seite von der Walze 99 zu den negativ gepolten Ventilmet all walz en 103 geführt, wodurch Kontakt zwischen diesen kathodischen Walzen 103 und allen diskreten Teilen 98 hergestellt wird. Eine ausreichende Stromdichte wird innerhalb der Lösung 102 aufrecht erhalten, wodurch eine Metallplattierung auf den diskreten Mustern 98, nicht aber auf den Walzen 103 stattfindet. Das Band 97 wird durch die Plattierlösung 102 mit einer Geschwindigkeit hindurchgeführt, die für die Teile 98 die Metallplattierung in der gewünschten Dicke liefert. Wiederum sei betont, daß die Verwendung der Ventilmetallkathodenwalzen einen metallischen Niederschlag hierauf verhindert, der seinerseits zu Unregelmäßigkeiten im gewünschten Niederschlag führen würde.

Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete typische Trommelplattiervorrichtung. Eine hohle zylindrische Trommel 109 , die gegenüber den zur Anwendung gelangenden Elektroplattier-

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lösungen inert ist und die aus elektrisch isolierendem Material besteht, ist auf einer drehbaren Welle 111 axial montiert, und das ganze ist gegenüber der Vertikalen schräg geneigt. Auf dem Boden 112 der Trommel 109 befindet sich ein isolierendes Schaltungsbrett 113 mit diskreten leitenden Teilen oder Mustern 114. Eine Standard-Metallplattierlösung 116 befindet sich in der Trommel 109 und bedeckt das Schaltungsbrett 113. Getrennte elektrisch leitende Kugeln oder Körper 117, die aus Metallen der Ventilmetallgruppe, z. B. aus Tantal, Niob usw., hergestellt sind, liegen auf der Oberfläche der leitenden Teile 114 in innigem Kontakt miteinander. Die leitenden Kugeln 117 werden durch Drehen der Trommel 109 gerührt, so daß sie sich über die einzelnen leitenden Muster 114 hinwegbewegen. Die elektrische Verbindung vom Minuspol einer Spannungsquelle 118, z. B. einer Batterie, erfolgen zu den Kugeln 117 mit Hilfe von Metallzapfen 119-119. Die Metallzapfen 119 sind in die Trommelwand eingelassen und ihre äußeren Flächen stehen in Kontakt mit einem Kontakt schleifer 121, der über eine Anschlußleitung 122 mit dem Minuspol der Spannungs quelle 118 verbunden ist. In die Plattierlösung 116 ist des weiteren eine Anode 123, z. B. eine Kupferanode, eingetaucht, die über die Anschlußleitung 114 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 118 verbunden ist.

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Beim Betrieb wird eine ausreichende Stromdichte innerhalb der Lösung 116 aufrechterhalten, um ein Metall, beispielsweise Kupfer, auf die diskreten Teile 114 auf zuplattieren. Es findet keine Elektroplattierung auf den als die Kathode vorgesehenen Ventilmetallkugeln statt, und deshalb tritt auch keine Metallablätterung oder Pulverisierung auf, die zu Plattierungsunregelmäßigkeiten führen würden.

Beispiel 1

Bei der Anordnung nach Fig. 6 wurde eine Kathode 126 aus Tantal (99, 9%) benutzt. Die Tantalkathode 126 wurde chemisch poliert mit einer Reinigungslösung aus Volumteilen HNO , zwei Volumteilen H SO und ehern Volumteil HF. Ein Kupferdraht 127 eines Durchmessers von 0,051 cm wurde auf die polierte Tantalkathode 126 aufgewickelt, die eine Oxidschicht trug. Der Draht wurde in λ

innigem Kontakt mit der Kathode 126 aufgewickelt. Der Draht 127 hatte einen Abstand von 0, 318 cm zwischen den einzelnen Windungen, und die Gesamtlänge des Kupferdrahtes 127 betrug 267 cm.

Eine handelsüblich erhältliche Plattierlösung 128, die aus 50 Gewichtsprozent Cu (BF ), 5 Gewichtsprozent Borfluor säure und 50 Gewichtsprozent deionisiertem Wasser bestand, wurde in einen

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geeigneten Polytetrafluoräthylen-Be hälter 129 gegeben. Eine Kupferanode 131 wurde in die Plattierlösung 128 eingetaucht und über Anschlußleiter 132 mit dem Pluspol einer Batterie 133 verbunden. Die Tantalkathode 126 mit ihrem hierauf aufgewickelten Draht 127 wurde in die Lösung 128 eingetaucht und in einer solchen Stellung gehalten, daß eine simulierte Hull-Zelle entstand, d. h. eine Zelle, in der ein breiter Stromdichtenbereich erhalten wird durch die geometrische Anordnung der Kathode.

DieTemperatur der Lösung 128 wurde bei 31 C gehalten und ein konstanter Strom von 5 Ampere wurden 15 Minuten lang in die Lösung 128 geschickt. Kupfermetall wurde nur auf dem im Kontakt mit der Tantalkathode 126 stehenden Kupferdraht 127 niedergeschlagen. Kein Niederschlag fand sich auf der Tantalkathode 126 selbst in den benachbarten Gebieten des Drahtes 127, bei

2 dem eine Stromdichte von 0, 269 A/cm herrschte.

Beispiel II

Es wurde wie nach Beispiel I , jedoch mit der Ausnahme gearbeitet, daß die Kathode 126 aus Niob (99, %) mit einer Oxidschicht darauf bestand und der hindurchgeschickte Strom 0, 42 Ampere betrug. Die Gesamtlänge des Kupferdrahtes 127 betrug 30, 5 cm. : ;

2 0 9 8 2 8/1079 ,;. : -.

Kupfermetall wurde nur auf dem Kupferdraht 127 in Kontakt mit der Niobkathode 126 niedergeshlagen. Es fand sich kein Niederschlag auf der Niobkathode 126 selbst in dem zum Draht

2 127 benachbarten Gebieten, auch eine Stromdichte von 0, 215 A/cm

herrschte.
Beispiel III

Es wurde wie nach Beispiel I, jedoch mit der Ausnahme gearbeitet, daß die Kathode 126 aus Molybdän (99, 5%) mit einer Oxidschicht hierauf bestand und daß der durch die Lösung hindurchgeschickte Strom 0, 171 Ampere betrug. Die Gesamtlänge des aufgewickelten Kupferdrahtes 127 betrug 30, 5 cm. Kupfermetall wurde nur auf dem in Kontakt mit der Molybdänkathode 126 befindlichen Kupferdraht 127 niedergeschlagen. Es gab keinen Niederschlag auf der Molybdänkathode 126 selbst in dem zum Draht 127 benachbarten

2 Gebieten, wo eine Stromdichte von 0, 086 A/cm herrschte.

Beispiel IV

Es wurde wie nach Beispiel I, jedoch mit der Ausnahme gearbeitet, daß die Kathode 126 aus Wolfram (99, 5%) mit einer Oxidschicht hierauf bestand und daß der in die Lösung geschickte Strom

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O, 085 Ampere betrug. Die Gesamtlänge des aufgewickelten Kupferdrahtes war 18 cm. Kupfermetall wurde nur auf dem in Kontakt mit der Wolframkathode befindlichen Kupferdraht 127 niedergeschlagen. Es gab keinen Niederschlag auf der Wolframkathode 126 selbst in den zum Draht 127 benachbarten Ge-

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bieten, wo eine Stromdichte von 0, 73 A/cm herrschte.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

fly Elektroplattierverfahren, bei dem ein Körper mit

wenigstens einem zu plattierenden diskreten leitenden Teil in ein elektrolytisches Plattierbad eingetaucht, der leitende Teil mit einer Kathode in Kontakt gebracht und zwischen der Kathode und einer Anode eine zur Plattierung des leitenden Teils ausreichende Stromdichte aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet,

daß als die Kathode ein Material verwendet wird, das elektrisch zu leiten vermag ohne dabei selbst elektroplattiert zu werden,
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kathodenmaterial aus den Metallen der Ventilmetall-Gruppe ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kathode eine Kombination von Metallen verwendet wird, wobei zumindest 30 Gewichtsprozent des Materials ein aus der Ventilmetall-Gruppe ausgewählter Bestandteil ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetall aus Tantal, Niob, Molybdän und Wolfram ausgewählt wird.

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5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode ein Oxid des Ventilmetalls auf der Oberfläche trägt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn Tantal als das Ventilmetall verwendet wird, dieses anodisiert wird, um einen maximal 100 V-Oxid-Film zu erhalten.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Kupferionen enthaltenden elektrolytischen Bades und der Verwendung von Tantal als das Kathodenmaterial mit einer Stromdichte von bis zu

maximal 0, 269 Ampere/cm gearbeitet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Her- ^ stellung gedruckter Schaltungen, bei dem (durch Elektroplattiermethoden) die Dicke eines leitenden Films, der in Form diskreter Muster auf einer isolierenden Unterlage vorliegt, erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die diskreten leitenden Muster mit einer Kathode in Kontakt gebracht werden, die aus einem Material aufgebaut ist, das elektrisch zu leiten vermag, die Elektroplattierung aber nur auf den diskreten leitenden Mustern stattfindet.

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9. Gegenstand gekennzeichnet durch seine Herstellung

nach dem Verfahren entsprechend einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche.

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