DE2160839A1

DE2160839A1 - Verfahren zur Herstellung von mmde stens einer leitenden Form

Info

Publication number: DE2160839A1
Application number: DE19712160839
Authority: DE
Inventors: Michael Anthony de Hamilton Township Sharp Donald Jex Lawrence Township NJ Angelo (V St A ) P
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1971-12-08
Publication date: 1972-09-07
Also published as: CA934484A; US3729388A; FR2117993B1; SE7115467L; NL7116911A; BE776345A; FR2117993A1

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY . . _: DeAngelo 5-1.5

Incorporated

NEWYORK jN.Y.) 10007, USA

Verfahren zur Herstellung von mindestens einer leitenden Form

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung mindestens, einer leitenden Form und insbesondere auf die Herstellung von mindestens einer diskreten leitenden Form auf einer Unterlage. .

Bisher wurde der Aufbau von diskreten leitenden Formen oder Mustern auf unterschiedlichen, isolierenden Trägern, z.B. in der Form von gedruckten Schaltungen, durch verschiedene * Elektroplattiermethoden durchgeführt. Eine Technik besteht darin, die dünnen metallischen Muster auf eine Unterlage aus rostfreiem Stahl durch geeignetes Maskieren und stromloses Plattieren zu erzeugen. Die dünnen metallischen Muster werden

dann mit einer klebrigen oder haftenden Oberfläche eines isolierenden Trägermaterials in Berührung gebracht und von der Unterlage aus rostfreiem Stahl abgeschält oder losgelöst,

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wobei ein sehr dünnes, aufgrund stromlosem Plattieren . erzeugtes metallisches Muster auf dem isolierenden Trägermaterial erhalten wird. Die dann angetroffene Schwierigkeit besteht darin* auf alle diskreten leitenden.Muster,gleichzeitig die Elektroplattierung durchzuführen, um die leitenden Muster mit der gewünschten Dicke herzustellen. Die gewünschte Dicke kann nicht bequem durch stromloses Plattieren erzeugt werden, und zwar wegen der langsamen Geschwindigkeit des Niederschlagens und der hieraus resultierenden Kosten, Wenn eine Bedampfungsteehnik benutzt wird, kann ebenfalls die gewünschte Dicke nicht wirtschaftlich erzielt werden. Verschiedene Methoden benutzen Verbindungen zwischen diskreten Mustern, wobei diese Verbindungen später weggeätzt werden, oder verwenden eine Vielzahl von Leitungen zu den verschiedenen diskreten Mustern. Bei diesen bekannten Methoden werden alle diskreten Muster mit einer Kathode während des Elektrpplattierens verbunden. Diese Methoden sind jedoch langwierig, benötigen viel Zeit und zusätzliche Schritte und sind deshalb teuer.

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Wenn das Muster gemäß stromlosem Plattieren auf eine Unterlage aus rostfreiem Stahl aufgebracht wird, muß vor dem Loslösen oder Schälen des metallischen Musters durch den klebrigen isolierenden Träger eine geeignete Maskierung während des Elektroplattierens erfolgen. Wenn keine geeignete Maskierung vorgesehen ist, würde auch die Unterlage aus rostfreiem Stahl, welche als Kathode wirkt, ebenfalls mit dem niedergeschlagenen Metall elektroplattiert werden, was zu unerwünschten leitenden Bereichen führt, die zusammen mit den gewünsditen Mustern abgeschält werden könnten.

Beim Herstellen vieler Artikel durch Elektroplattieren werden Kerne aus rostfreiem Stahl benutzt und der erhaltene elektroplattierte Artikel wird direkt von dem Kern abgeschält. Bei vielen dieser Artikel, insbesondere bei elektroplattierten Abschiemungen und Gittern, werden zusätzliche Schritte benötigt, welche die Kosten erhöhen. Im einzelnen wird ein Blech aus rostfreiem Stahl mit einer photoempfindlichen Schicht bedeckt, welche in einem gewünschten Gittermuster

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belichtet und entwickelt wird. Unbelichtete Teile der Schicht werden weggewaschen, so daß der rostfreie Stahl in diesen Bereichen zum Vorschein kommt. Der freigelegte rostfreie Stahl wird dann im Sinne von Aussparungen weggeätzt, wonach die entwickelte Photosfahicht entfernt wird. Die gesamte Oberfläche des rostfreien Stahles wird mit einem "Verhinderungs-" Kunststoffmaterial beschichtet, d.h. mit einem Material, welches die EIektroplattierung verhindert. Das Kunststoffmaterial wird ausgehärtet und die Oberfläche des rostfreien Stahles wird zur Entfernung des Kunststoffes von den nichtgeätzten Flächen bearbeitet, so daß die geätzten Teile gefüllt sind. Die Elektroplattierung wird dann auf dem Blech aus rostfreiem Stahl oder auf den Kern durchgeführt, wobei die mit Kunststoff gefüllten Aussparungen als Zurückweisungsstellen wirken. Ein elektroplattiertes Gitter wird mit Durchbrechungen von geeigneter Größe und Gestalt gebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem leitende Muster, Formen oder Artikel niedergeschlagen und mit der erforderlichen Dicke

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aufgebaut werden können, ohne daß Maskierungsvorgänge oder die anderen vorstehend beschriebenen Methoden durchgeführt werden.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Die Erfindung richtet sich also auf ein Verfahren der Herstellung von mindestens einer leitenden Form und insbesondere von mindestens¹ einer diskreten leitenden Form auf einer Unterlage. Das Verfahren umschließt die Auswahl eines passenden Trägers mit einem Material, das den zum Elektroplattieren elektrischen Strom zu leiten vermag, aber bezüglich EIektroplattierung passiv ist. Das Metall, welches aus dem Elektroplattierbad ausgefällt werden soll, darf also nicht auf dieses Material sich niederschlagen. Es wurde gefunden, daß ein solches passendes Trägermaterial aus der Gruppe der sog, "Ventilmetalle¹¹ ausgewählt werden kann. Auf dem Träger aus Ventilmetall wird durch stromloses Plattieren oder ein anderes bekanntes Verfahren mindestens ein diskretes Muster oder Form aus dünnem Metall niedergeschlagen. Dieser Träger aus Ventilmetall

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mit dem aufgebrachten dünnen diskreten Muster oder Form (es können auch mehrere Muster sein) wird in ein passendes Elektroplattierbad eingetaucht, welches eine-passend gewählte Anode aufweist. Der Träger aus Ventilmetall wird kathodisch im Verhältnis zur Anode geladen und es wird ein Strom genügender Dichte im Bad aufrechterhalten, wobei nur die diskreten leitenden Muster oder Formen plattiert und zu der gewünschten Dicke aufgebaut werden.

Die diskreten leitenden Muster oder Formen haben nur eine schwache Haftung an dem Träger aus Ventilmetall und können deshalb ziemlich leicht abgezogen werden. Die leitenden Formen oder Muster können von Hand abgezogen, d.h. einfach von dem Träger aus Ventilmetall angehoben, oder es kann eine passende Unterlage oder Hintergrundträger ausgewählt werden und zum Entfernen der Muster oder Formen dienen.

Als passende Unterlage oder Hintergrundträger kann jedes Material verwendet werden, dessen Oberfläche im klebrigen oder anhaftenden Zustand gehalten werden kann, und zwar entweder

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durch Wärme oder chemische Behandlung der Unterlage selbst oder durch Beschichtung der Oberfläche der Unterlage mit einem zweiten Material, welches ein dauernder oder zeitweiliger Kleber oder Kitt darstellt. Die Unterlage kommt mit mindestens einer klebrigen oder anhaftenden Oberfläche in Berührung mit den oberen Oberflächen der aufgebauten Formen oder Muster, die noch von dem Träger aus Ventilmaterial getragen werden. Die Kontaktgebung erfolgt mit genügendem Druck, um erstens das nachfolgende Entfernen der diskreten aufgebauten Muster von dem Träger aus Ventilmetall sicherzustellen, wenn die Unterlage anschließend entfernt wird, und um zweitens den dauernden oder zeitweiligen Halt der diskreten Muster auf der Kontaktoberfläche sicherzustellen, nachdem die Unterlage von dem Träger entfernt ist. Dabei werden diskrete metallische Muster auf einem passenden Hintergrundträger gebildet, welcher im Falle einer gedruckten Schaltung eine isolierende Unterlage ist.

Mit dem neuen Verfahren wird die Herstellung optimalisiert, und zwar erstens durch Fortfall der Notwendigkeit einer Mehrzahl von kathodischen Leitungen zu jedem diskreten

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Muster, zweitens durch Fortfall der Notwendigkeit- von Verbindungen zwischen den leitenden Mustern, welche anschließend entfernt werden müssen, drittens durch Niederschlagen jeder diskreten leitenden Form oder Muster auf einem Trägermaterial, welches als Kathode während der nachfolgenden Elektroplattierung dienen kann, aber welches gegenüber Elektroplattierung auf den eigenen Oberflächen passiviert ist, d.h. es findet kein metallischer Niederschlag auf der Oberfläche des Trägermaterials statt, sondern nur an diskreten leitenden Bereichen, die darauf angebracht sind, und viertens durch Fortfall der Notwendigkeit der Maskierung der Kathode, wobei die gesamten Oberflächen des niedergeschlagenen Trägermaterials der Plattierungslösung während der nachfolgenden Elektroplattier- Schritte ausgesetzt sein können.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt eines Trägers aus Ventilmetall, welcher drei diskrete leitende Muster als Niederschlag aufweist;

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Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Plattier einrichtung, die zur Durchführung des neuen Verfahrens zum Aufbau von diskreten, leitenden Mustern nach
Fig. 1 benutzt wird;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Hintergrundträger oder eine Unterlage in Kontakt mit den aufgebauten diskreten Mustern nach Fig, 2, die noch auf dem Träger aus Ventilmetall sitzen;

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Hintergrundträger oder eine Unterlage nach Fig, Ϊ, nachdem die
aufgebauten Muster von dem Träger aus Ventilmetall entfernt worden sind und auf der Kontaktoberfläche haften;

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Kern aus Ventilmetall, welches ein dünnes leitendes Muster als Niederschlag aufweist;

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Fig. 6 eine Draufsicht des Kerns nach Fig. 5 mit den leitenden, niedergeschlagenen Mustern;

Fig. 7 einen Querschnitt durch eine Plattier einrichtung gemäß Erfindung während der Durchführung des Plattierens auf den Kern nach Fig. 5;

Fig. 8 einen Querschnitt durch einen durch Elektroplattierung gebildeten Artikel nach dessen Entfernunf von dem Kern nach Fig. 5;

Fig. 9 einen Querschnitt durch ein elektrolytisches Plattierbad, welches eine Kathode aus Ventilmetall enthält, die zur Stimulierung einer

Hull-Zelle dient, wobei das Verfahren gemäß Erfindung nach Fig. 2 durchgeführt wird;

Fig. 10 einen Querschnitt durch einen Träger aus beispielsweise Tantal, auf dem ein Kupfermuster niedergeschlagen ist;

Fig. 11 einen Querschnitt durch den Träger aus Tantal nach Fig. 10 mit dem Kupfermuster darauf; und

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Fig. 12 einen Querschnitt durch das losgelöste

Kupfermuster nach Fig. 10 auf einem Hintergrundträger.

Die vorliegende Erfindung wird hauptsächlich anhand von
Elektroniederschlag von metallischem Kupfer mit Kathoden aus Tantal, Mob, Molyden und Wolfram erläutert. Es versteht sich jedoch, daß diese Beschreibung nur als Beispiel dienen soll und zum Zwecke der Erläuterung, nicht der Beschränkung, gegeben ist. Es versteht sich, daß der Erfindungsgedanke auch auf alle Kathoden aus Ventilmetall anwendbar ist,, mit denen einen chemische Verträglichkeit besteht, d. h, welche keine chemische Verbindung mit einer speziellen elektrolytischen Plattierungslösung eingehen, die zur Durchführung der
ELektroplattierung mit dem speziellen gewünschten Metall
dient, welches Metall somit nicht auf Kupfer beschränkt
ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein passendes Trägerglied 51 gezeigt, welches ein Material, z.B. aus Tantal, enthält, das den elektrischen Strom leitet, während es als Kathode

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in der Plattierungslösung geschaltet ist, aber welches unempfänglich oder passiviert gegenüber der Elektroplattierung der Plattierlösung ist, welcher der Träger 51 unterworfen wird. Die Ausdrücke "unempfänglich" oder "passiviert" sollen ausdrücken, daß das Material nicht mit Metall plattiert wird unter den Bedingungen zur Elektroplattierung eines Metalls, z.B. Kupfer, und zwar gemäß diskreter leitender Muster oder Formen, die auf den Träger 51 aufgebracht und niedergeschlagen werden sollen. Andere passende Materialien außer Tantal sind, wie gefunden wurde, die Gruppe der sog, "Ventilmetalle". Diese Gruppe ist von L. Young in einem Aufsatz 'Anodic Oxide Films' in Academic Press Inc., 1961, Seite 4, beschrieben worden, und besitzt als fundamentale Charakteristik die Eigenart, die Tendenz zurBildung einer schützenden hochohmigen Oxidschicht bei anodischer Polarisation mit dem Ausschluß aller anderen Elektrodenprozesse zu haben. Im allgemeinen können solche Metalle als Ventilmetalle verwendet und klassifiziert werden, welche Oxidfilme auf ihrer Oberfläche bilden, die sich ähnlich verhalten wie der auf Tantal gebildete Film. Ausgewählte Ventilmetalle sind also solche, die erstens in der Lage sind, Schutz-

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oxide von guter elektrischer Integrität, d.h. gute Widerstandsschichten zu bilden und zweitens die chemisch verträglich mit den speziellen anzuwendenden Plattierungslösungen sind, d.h. daß die Ventilmetalle und/oder ihre Oxide nicht löslich, zumindest nicht in größerem Maße, in dem Plattierungsmedium sind, und drittens die Oxide aufweisen, welche selbstregenerierend sind, d.h. die spontan spontan Oxidschichten bilden, wenn sie Luft oder Sauerstoff ausgesetzt sind. Die typischsten Beispiele sind Ta, Nb, Al, Mo, Cr, W und Ti.

Es versteht sich, daß ein beliebiges Ventilmetall, auf welches die obigen Kriterien zutreffen, verwendet werden kann. Es versteht sich auch, daß Kombinationen von Ventilmetallen, z.B. eine Legierung, ebensogut als Trägergliedmaterial verwendet werden kann. Es versteht sich schließlich, daß eine Kombination von mindestens einem passenden Ventilmetall und mindestens einem anderen ausgewählten Metall, z.B. in Legierungsform, ^lIs Trägergliedmaterial verwendet werden kann. Vorzugsweise ist die Ventilmetallgruppe ein Hauptbestandteil der Kombination oder der Legierung, d.h. es ist mindestens ungefähr 30 Gewichts-

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prozent Ventilmetall zugegen, abhängig vom Typ des Metalls. In dieser Beziehung sind ausgewählte Metalle solche, welche erstens chemisch verträglich mit den ausgewählten Ventilmetallen sind und zweitens chemisch verträglich mit der elektrolytischen Plattierungslösung sind. ■

Auf mindestens einer Oberfläche des Trägers 51 aus Ventilmetall sind einzelne (diskrete) dünne leitende Muster oder Formen 52, z.B. aus Kupfer, aufgebracht. Es versteht sich, daß die Muster oder Formen selbstverständlich eine beliebige Gestalt oder Konfiguration aufweisen können und daß, obwohl eine Mehrzahl von Formen dargestellt worden ist, auch nur eine einzige Form oder Muster verwendet werden kann. Die Muster 52 können durch stromloses Plattieren, z.B. gemäß Be-PS 729 860 (= P 19 17 474.4) aufgebracht werden. Es wird darauf hingewiesen, daß stromloses Plattieren mit diesem Verfahren nicht gut auf rostfreiem Stahl aufgebracht werden kann, welches ein Material ist, das in Abschälprozessen weithin benutzt wird. Es wid auch darauf hingewiesen, daß alternativ die Muster 52 gemäß üblichem Maskieren und

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stromlosem Plattieren, ferner gemäß Bedampfungstechniken oder anderen bekannten Metallniederschlagstechniken hergestellt werden können.

Die einzelnen Formen oder Muster 52 sind bestimmt, einer Elektroplattierbehandlung unterworfen zu werden, um entlang dieser Muster 52 zu wachsen. Gemäß Fig. 2 wird ein passender inerter Behälter 53 gewählt, welcher nichtleitend ist und mit den Bestandteilen des Elektroplattierbades nicht reagiert. Enthalten in dem Behälter 53 ist eine Metallelektroplattierlösung 54, beispielsweise ein standardisiertes saures Kupfersulfat, saures Fluorborat, Alkalizyanid oder Alkali- Kalium natrium-Tartr at-Zy anidlö sung. Es wird daraufhingewiesen, daß die gewählte Elektroplattierlösung von dem auszuscheidenden Metall, der chemischen Verträglichkeit der Plattierlösung mit den metallischen Mustern 52 und der chemischen Verträglichkeit der Plattierlösung mit dem Träger aus Ventilmetall abhängt, der ausgewählt und bestimmt ist, um beladen und als Kathode verwendet zu werden. Die obigen Erfordernissen sind bekannt oder können leicht experimentell von den zuständigen

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Fachleuten bestimmt werden.

Innerhalb des Behälters 53 ist eine passende Anode 56 untergebracht, z.B. eine Kupferanode, die durch eine'geeignete Einrichtung 57 zum positiven Pol einer Konstantspannungsquelle

58 geführt ist, z.B. einer Batterie.

Der unmaskierte Träger 51 mit den freien Oberflächenanteilen und den diskreten Mustern 52 (welche auf mindestens einer Oberfläche des Trägers enthalten sind) wird dem Elektroplattierbad oder -lösung 54 ausgesetzt und durch eine geeignete Einrichtung

59 mit dem negativen Pol der Sp annungs quelle 58 verbunden, wobei der Träger 51 als Kathode wirkt. Es wird an dieser Stelle betont, daß nicht wie bei anderen bekannten Verfahren, der kathodische Träger 51 maskiert werden muß, um ihn vor Niederschlag auf seiner Oberfläche zu schützen, da der Träger 51 aus Ventilmetall gegenüber Elektroniederschlag passiviert ist. Deshalb können alle Oberflächenbereiche des kathodischen Trägers 51 und die diskreten Formen oder Muster 52, dem umgebenden Elektroplattierbad ausgesetzt werden. An dieser

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Stelle wird bemerkt, daß die Schwierigkeit bekannt ist, ein Metall aus der Gruppe der Ventilmetalle, z.B. Tantal, elektrozuplattieren. Es ist jedoch überraschend, daß man eine leitende Form oder Muster, z.B. aus Kupfer, welches in Kontakt mit dem Ventilmetall steht, metallplattieren kann, ohne daß ein solcher Elektronieder schlag auf dem Ventilmetall stattfinden würde.

Eine genügend hohe Stromdichte wird in der Lösung 54 aufrechterhalten, wobei das Metall, z.B. Kupfer, wahlweise nur auf die diskreten Muster 52 elektroplattiert wird, und nicht auf die Kathode aus Ventilmetall, d.h. den Träger 51» Die Elektroplattierung wird fortgesetzt, bis die gewünschte Dicke des Niederschlages erzielt ist. Für ein Kathodenträgerelement aus Tantal, welches bei der Elektroplattierung von Kupfer verwendet wird, ist die maximale Stromdichte 250 Ampere pro

° 2
Quadratfuß oder 0, 269 A /cm , gerechnet auf die Oberfläche der zu plattierenden Muster. Bei Überschreiten dieser Grenze verschwindet die Passivierung der Tantalkathode allmählich, so daß sich darauf Kupfer niederschlägt.

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In Fig. 1 und 2 ist ein Querschnitt des Trägers 51 aus Ventilmetall gezeigt. Ein gewünschtes Ventilmetall, z.B. Tantal, Niob usw., besitzt natürlicherweise einen Oxidfilm 61, welcher die Oberfläche bedeckt. Dieser natürlich vorkommende Oxidfilm 61 hat eine Dicke im Bereich von 5 - 20 K , und zwar für Tantal bei

ο
. 25 C. Es wird angenommen, daß dieser Oxidfilm den Träger

passiviert, d.h. ihn davor bewahrt, elektroplattiert zu werden, während er als Kathode geschaltet ist. Deshalb wird als Plattierbad 54 ein solches ausgewählt, welches die Oxidhaut 61 des speziellen, als Kathode geschalteten Trägers 51 aus Ventilmetall nicht angreift und somit nicht zu einer Elektroplattierung des kathodisch geladenen Trägers 51 führt*.

Ein Ventilmetall, welches die Tendenz hat, solch eine natürliche Oxidhaut 61 zu bilden, d. h. eine Oxidhaut, die sich spontan in Luft oder Sauerstoff bildet, ist natürlich wünschenswert. Es können jedoch auch thermisch oder elektrisch gebildete Oxide, welche die gleichen Funktionen wie natürlich gebildete Oxide haben, verwendet werden. Deshalb kann ein Ventilmetall vor der Benutzung als Kathode anodisch oxidiert werden, um

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eine Oxidschicht zu bilden, die gegebenenfalls noch verbesserte .Eigenschaften gegenüber der natürlich gebildeten Oxidschicht aufweist. Im Falle von Tantal wurde gefunden, daß die Tantalkathode eine maximale Oxidschicht aufweisen kann, welche einem 100 Volt-Oxidfilm (10-20 Ä/Volt) äquivalent ist, wonach die Kontakt Wirksamkeit anfängt, nachzulassen, wenn die Kathode in einem standardisierten Kupferbad verwendet wird.

Nachdem die Muster 52 bis zur gewünschten Dicke aufgebaut worden sind, die im Falle von Kupfermuster auf einem Tantalträger typischerweise mindestens von 5.000 - 10.000 A reicht, wird der unmaskierte Träger 51 aus dem Plattierbad 54 entfernt. Die aufgebauten Muster 42 können von Hand, d.h. durch einfaches Aufheben, von dem Träger 51 entfernt werden oder alternativ mittels eines geeigneten Untergrundes oder Hintergrundträgers 62, wie aus Fig. 3 u. 4 hervorgeht. Geeignete Hintergrundträger oder Unterlagen 62 bestehen aus einem Material, dessen Oberfläche klebrig oder anhaftend ist. Entsprechend präpariertes Metall, Holz, Glas, Kunststoff, Keramik, Tuch usw. kann verwendet werden. Wenn eine

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gedruckte Schaltung hergestellt werden soll, ist die Unterlage 62 entweder ein Nichtleiter, d.h. ein dielektrisches Material, oder ein leitendes Material, beispielsweise ein Metall, welches mit einem geeigneten dielektrischen (isolierenden) Klebstoffmaterial beschichtet ist, so daß die Oberfläche des Metalls haftend gemacht wird.

Die ausgewählte Unterlage 62 wird auf mindestens einer Oberfläche mit einem passenden Beschichtungsmaterial zur Bildung einer Klebstoffschicht 63 bedeckt. Ein passendes Beschichtungsmaterial braucht nur zeitweise klebende Eigenschaften aufzuweisen, z.B. Wachse (Bienenwachs), welche als geeignete Klebstoffe bei Raumtemperatur wirken, jedoch ihr Klebvermögen bei höheren Temperaturen verlieren. Das Beschichtungsmaterial kann auch dauernd klebrig sein, z.B. aus warmhärtenden Kunststoffen bestehen, insbesondere Phenol- oder Gummi-Kunststoff zusammensetzungen, die, wie bekannt, sich durch Wärme aushärten lassen. Es versteht sich jedoch, daß im Falte die ausgewählte Unterlage allein durch physikalische oder chemische Behandlung klebrig gemacht werden kann, "die Anwendung eines Beschichtungsmaterials nicht notwendig ist, um zu der anhaftenden

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Oberfläche 63 zu gelangen. Typische Unterlagen dieser Art sind Kunststoffe, die durch einwirkende Wärme oder Lösungsmittel klebrig gemacht werden können. Die klebrige Oberflächenschicht 63 muß jedoch genügend KLebrigkeit bewahren, wenn sie während einer gewissen Zeit der Luft ausgesetzt ist, und zwar für eine halbe Stunde oder mehr, so daß jedenfalls eine richtige Haftung der aufgebauten Muster 52 erzielt wird.

Die geeignete Unterlage 62 mit mindestens einer klebrigen Kontaktoberfläche 63 wird auf die auf dem Träger 51 aufgebauten Muster 52 gelegt, so daß die Oberflächenbereiche des Musters 52 mit der klebrigen Oberfläche 63 der Unterlage 62 in Berührung kommen. Es wird genügend Druck auf die Unterlage 62 entlang ihrer gesamten Länge aufgebracht, wobei die Oberflächenbereiche der Muster 52 leicht in die klebrige Oberfläche 63 eingebettet werden. Als genügender Druck wird ein solcher angesehen, der erstens das nachfolgende Entfernen der Muster 52 von dem Träger 51 sicherstellt, wenn die Unterlage oder der Hintergrundträger 62 entfernt wird, und zweitens den seitlichen Halt der Muster 52 auf der Oberfläche 63 der

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Unterlage 62 garantiert.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird die Unterlage 62 dann angehoben und von dem Träger 51 entfernt, wobei die Muster von dem. Träger 51 aus Ventilmetall abgezogen werden und ständig oder zeitweise auf der Kontaktoberfläche 63 der isolierenden Unterlage 62 gehalten werden. Der dauernde Halt der Muster kann dann, wenn notwendig, durch ein bekanntes Verfahren sichergestellt werden, z.B. durch Anwendung von Druck allein, durch kombinierte Wärme und Druck oder, im allgemeinen gesprochen, durch einen geeigneten Behandlungsschritt, der die Klebrigkeit der Unterlage 62 aufhebt. Es wird darauf hingewiesen, .daß die Muster 52 nur schwach an dem Träger aus Ventilmetall haften. Diese schwache Haftung erlaubt die oben beschriebene Loslösung und Übertrag. Es wird auch darauf hingewiesen, daß der oben beschriebene Abschälschritt umgekehrt werden kann, d. h. daß der Träger 51 mit dem Muster 52 auf eine Unterlage 62 gelegt werden kann, und daß der Trägeröl anschließend nach oben angehoben wird und von der Unterlage 62 entfernt wird, um die Ablösung zu vervollständigen.

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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung können kompliziert gestaltete metallische Muster oder Artikel durch Elektroplattierung hergestellt werden, indem Kerne benutzt werden, welche erstens nicht maskiert werden brauch, zweitens nicht vor der Elektroplattierung geätzt werden müssen und drittens während der Elektroplattierung nicht maskiert werden brauchen.

In Fig. 5 ist ein geeignetes Trägerglied oder Kern 64 dargestellt. Dieses besteht pns einem Material, z.B. Tantal, welches den elektrischen Strom leitet und als Kathode in einer Plattierlösung wirkt, jedoch gegenüber der Elektroplattierung unwirksam oder passiviert ist. Mit anderen Worten, das Material wird unter den Bedingungen zur Elektroplattierung eines Metalls, z. Kupfers, auf einen dünnen metallischen Überzug, welcher auf dem Kern oder dem Träger 64 sitzt, nicht plattiert. Wie zuvor erläutert, sind auch andere Materialien aus der Gruppe der Ventilmetalle, außer Tantal, geeignet, sofern nur eine Verträglichkeit mit dem speziell gewählten Plattie rungs bad besteht.

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Auf dem Kern 64 ist eine dünne leitende Form oder ein Überzug 66 aufgebracht, der entsprechend der allgemeinen Gestalt des Kernes 64 im Sinne der Einzelheiten des herzustellenden Artikels gestaltet ist, siehe auch Fig. 6. Der metallische Überzug oder die Form 66 kann durch stromloses Plattieren ^ aufgebracht werden, wie durch Fr-PS 6 910 063 der Anmelderin

bekannt, es kann jedoch auch ein bekanntes Maskieren und stromloses Plattieren oder eine bekannte Bedampfungstechnik angewendet werden, um die Form 66 herzustellen.

Die Form oder Schicht 66 ist dazu bestimmt, durch die Elektroplattierbehandlung in ihrer Stärke zu wachsen. Hierzu wird ein passender, nichtre agierender Behälter 67 gewählt (Fig. 7), d.h. ein dielektrischer Behälter, der nicht mit den Bestandteilen des Elektroplattierbades reagiert. Innerhalb des Behälters 67 wird eine Metallplattierlösung 68 eingefüllt, z.B. standardisiertes Kupfersulfat, saures Fluoborat, Alkalizyanid oder alkalisches Kaliumnatriumtartrat-Zyanidlösung. Es wird wiederum darauf hingewiesen, daß die ausgewählte Elektroplattierlösung von dem niederzuschlagenen Metall, der chemischen Verträglichkeit

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der Plattierlösung mit dem metallischen Muster oder der Form 66 und der chemischen Verträglichkeit der Plattierlösung 68 mit dem Kern 66 aus Ventilmetallaabhängt. Die obigen Erfordernisse sind entweder bekannt oder können leicht vom Fachmann bestimmt werden. Innerhalb des Behälters 67 ist eine geeignete Anode 69 z.B. aus Kupfer angebracht, die über eine geeignete Einrichtung 71 mit dem positiven Pol einer Konstantspannungsquelle 62, z.B. einer Batterie, verbunden ist.

Der unmaskierte Kern 64 aus Ventilmetall mit seinen freien Oberflächen und der metallischen Artikelform 66, die sich auf dem Kern abstützt, werden in das Elektroplattierbad 68 eingetaucht und durch eine geeignete Einrichtung 73 mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 72 verbunden, wobei der Kern 64 als Kathode wirkt. Es wird wiederum darauf hingewiesen, daß ungleich anderen bekannten Elektroplattierverfahren der kathodische Kern 64 nicht maskiert zu werden braucht, um ihn gegen Niederschlag an seiner Oberfläche zu schützen, da das Ventilmetall gegenüber Elektroniederschlag passiviert

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ist, so daß alle Oberflächenbereiche des kathodischen Kerns und des Musters 66 der umgebenden Elektroplattierlösung ausgesetzt werden können. In der Lösung 68 wird eine genügend hohe Stromdichte aufrechterhalten, wobei das Metall, z. B. Kupfer, nur auf die Form 66 elektroplattiert wird, und nicht auf den Kern 64 aus Ventilmetall. Die Elektroplattierung wird fortgesetzt, bis die gewünschte Stärke erreicht ist. Für eine Tantalkathode, die zur Elektroplattierung von Kupfer verwendet wird, wurde eine maximale Stromdichte von 250 A pro Quadratfuß oder 0, 269 A/cm , gerechnet pro Fläche des zu plattierenden Musters, gefunden. Wenn dieser maximale Wert überschritten wird, wird die Schwelle der Passivierung der Tantalkathode durchbrochen und es scheidet sich auch Kupfer auf dem Tantal ab.

Wie bereits früher erwähnt, haben die Ventilmetalle, z, B. Tantal, Niob usw. einen natürlichen Oxidfilm, welcher die Oberflächenbereiche bedeckt und von dem angenommen wird, daß er die Kathoden aus Ventilmetall gegenüber Elektroplattierung schützt. Deshalb wird für den speziellen Kern aus Ventilmetall, der als Kathode verwendet wird, ein solches Plattierbad ausgewählt, welches nicht diesen Oxidfilm

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angreift und dann zu einem Niederschlag auf den kathodisch geschalteten Kern 64 führen könnte. Da auch thermisch oder elektrisch gebildete Oxide die gleichen Funktionen wie natürlich gebildete Oxide ausüben können, kann der Kern aus Ventilmetall vor der Benutzung als Kathode anodisch oxidiert werden, um eine Oxidschicht zu bilden, ggf. unter Verbesserung der Betriebsweise des kathodischen Kernes 64 aus Ventilmetall. Es wurde im Falle von Tantal gefunden, daß die Tantalkathode eine maximale Oxidschicht von 100 Volt-Oxidfilm ,(10-20 A/Volt) aufweisen kann, wonach der Kontaktwirkungsgrad beginnt abzunehmen, wenn die Kathode in iinem konventionellen Kupferplattierbad angewendet wird.

Nachdem die Form 66 im Sinne der gewünschten Dicke angewachsen ist, wird der unmaskierte Kern 64 aus dem Plattierbad 68 entfernt. Die Dicke beträgt im Falle einer Kupferform auf einem Tantalkern mindestens 5.000 bis 10.000 A . Die Artikelform 66 mit der gewünschten Dicke wird dann entweder von Hand oder durch ein anderes bekanntes Mittel von dem Kern 64 getrennt, wobei der gewünschte Artikel

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66 erhalten wird, wie aus Fig. 8 hervorgeht. Beispiel I

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wurde eine Kathode 74 mit 99, 9% ™ Tantal gewählt. Die Tantalkathode 74 wurde chemisch mit einer

Polierlösung poliert, die aus zwei Volumenteilen HNO. und

zwei Volumenteilen H SO sowie einem Volumenteil HF bestand. Ein Kupferdraht 76 mit O, 02 Zoll oder 0, 051 cm Durchmesser war um die polierte Tantalkathode 74 gewunden, welche eine Oxidschicht aufwies. Die Wndung des Drahtes war eng» Der Windungsabstand betrug 0, 125 Zoll oder 0, 318 cm und die Gesamtlänge des Kupferdrahtes 76 betrug 105 Zoll oder 267 cm»

Eine kommerziell erhältliche Plattierlösung 77, bestehend aus 50 Gewichtsprozent Cu .(BF.) , 5 Gewichtsprozent Borflußsäure und 50 Gewichtsprozent deionisiertes Wasser, wurde in einen passenden Behälter 78 aus Polytetrafluoräthylen eingefüllt. Eine Kupferanode 79 wurde ausgewählt und in die Plattierlösuhg 77 eingetaucht, sowie durch eine geeignete Einridatung 81 mit dem

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positiven Pol einer Batterie 82 verbunden. Eine Tantalkathode 74 mit dem umwindenden Draht 76 wurde in die Lösung 77 eingetaucht und darin so gehalten, daß eine simulierte HuIl-Zelle gebildet wird, d. h. eine Zelle mit einem breiten Stromdichtebereich infolge der geometrischen Anordnung der Kathode erhalten wird.

Es wurde eine Temperatur von 30 C der Lösung 77 und ein Strom von 5 A wahrend einer Zeitdauer von 15 Minuten aufrechterhalten. Kupfer schied sich nur auf demKupferdraht 76 in Kontakt mit der Tantalkathode 74 ab. Ein Niederschlag auf der Tantalkathode 74 selbst in der Nähe der Drähte 76 fand nicht statt, die eine Stromdichte von 250 A pro Quadratfuß oder 0, 269 A/cm aufwiesen.

Beispiel II

Das Verfahren nach Beispiel I wurde mit einer entsprechenden Einrichtung wiederholt, außer daß die Kathode 74 aus Niob (99, 9%) mit Oxidschicht bestand. Auch hatte der Kupferdraht eine

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Gesamtlänge von 12 Zoll oder 30, 5 cm und der durch die Lösung 77 geschickte Strom war 0,428 A stark.

Metallisches Kupfer wurde nur auf dem Kupferdraht 76 in Kontakt mit der Niobkathode 74 abgeschieden. Ein Niederschlag auf der Niobkathode 74 selbst in der Nähe der Flächen des Drahtes 76 fand nicht statt, welcher eine Stromdichte von 200 K pro Quadratfuß oder 0, 215 R[cxn aufwies.

Beispiel III

Das Verfahren nach Beispiel I wurde mit einer ähnlichen Einrichtung wiederholt, außer daß die Kathode 74 aus Molybden ,(99, 5%) mit einer darauf befindlichen Oxidschicht bestand. Auch hatte der Kupferdraht 76 eine Gesamtlänge von 12 Zoll oder 30, 5 cm und der durch die Lösung geschickte Strom war

ο
0,171 A . Metallisches Kupfer wurde nur auf dem Kupferdraht

76 in Kontakt mit der Molybdenkathode 74 abgeschieden.

Es fand kein Niederschlag auf der Molybdenkathode 74 selbst in der Nähe der Flächen des Drahtes 76 statt, der eine

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Stromdichte von 80 K pro Quadratfuß oder 0, 086 j£/cm aufwies.

Beispiel IV

Das Verfahren nach Anspruch I wurde mit einer ähnlichen Einrichtung wiederholt, außer daß die Kathode 74 aus Wolfram (99, 5%) mit entsprechender Oxidschicht bestand. Der Kupferdraht 76 hatte eine Gesamtlänge vonTZoll oder 17, 8 cm und der durch die Lösung 77 geschickte Strom war 0,085 A. Das metallische Kupfer schlug sich nur auf dem Kupferdraht 76 in Kontakt mit der Wolframk_t thode 74 nieder. Ein Niederschlag

auf der Wolframkathode 74 selbst in der Nähe der.Drähte 76 fand nicht statt, die eine Stromdichte von 68 A pro Quadratfuß

ο 2

oder 0,073 A pro cm aufwiesen.

Beispiel V

Es wurdeeein Tantalträger 84 gemäß Fig. 10 und 11 hergestellt. Der Träger 84 besteht aus einer 2,000 A starken Tantelschicht 76 auf einem Glasträger 87j das Tantal war auf dem 01asträger

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durch an sich bekannte Verfahren aufgespüht wurden. Der Träger 84 wurde in eine Flußsäure-Lösung ^HF) von 2 Gewichtsprozent für 5 Minuten getaucht und dann mit deionisiertem Wasser gespült.

. Es wurde dann dem Verfahren nach Fr-PS 6 910 083 der .

Ψ '

Anmelderin gefolgt, d.h. die Oberfläche des Trägers 84 wurde zunächst mit einer l%igen SnCl -Lösung sensibilisiert. Der sensibilisierte Träger 84 wurde dann in deionisiertem Wasser während einer Minute gespült und dann selektiv ultraviolettem Licht ausgesetzt, um ein Muster aus Photobeschleunigersalz zu bilden, welches ein edles Metall zu reduzieren vermag. Der belichtete Träger 84 wurde dann in eine 0, 01 molare wäßrige Lösung von PdCl während 30 Sekunden getaucht, um einen Überzug aus Pd auf dem Tantalträger 84 zu bilden. Der mit Palladium beschichtete Tantalträger 84 wurde dann in ein autokatalytisches Plattierungsbad zum stromlosen Plattieren von Kupfer eingetaucht, welches kommerziell erhältlich ist, und es wurden 200 A dicke leitende Muster aus metallischem Kupfer 88 erzeugt, von dem eine Ansicht in Fig. 11 dargestellt ist.

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Der Träger 84 mit den Kupfermustern 88 wurde dann in eine 48-gewichtsprozentige Kupfer-Borflußsäure-Lösung eingetaucht, die kommerziell erhältlich ist. Mit dem unmaskierten Träger 84 der Tantalschicht 86 war eine Leitung vom negativen Pol einer Batterie verbunden. Eine Kupferanode wurde in das Bad eingetaucht und dieses wurde auf eine Temperatur von 25 C bei einer Stromdichte von 10 A pro Quadratfuß oder 0, 0108 A/cm gehalten, wobei die Kupfermuster 68 selektiv aufgebaut wurden. Bei einer Plattierungs stärke von 10.000 A wurde die Plattierung beendet.

Ein Hintergrundträger 62 mit einer klebrig gemachten Oberfläche 63 (ähnlich Fig. 3) wurde aus dem kommerziellen Angebot ausgewählt und bestand aus Zellophan sowie einem synthetischen Gummikunststoff als Kleber. Die aufgebauten Kupfermuster 88 wurden dann mit der klebrigen Oberfläche 63 in Kontakt gebracht, ähnlich wie es in Bezug auf Fig. 4 beschrieben worden ist. Auf das Zellophan 62 wurde genügend Druck aufgebracht, so daß die Muster 88 von dem Träger 84 gelöst und von der

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klebrigen Oberfläche 63 des Trägers 62 zurückgehalten werden konnten, als der Träger 62 aus dem. Kontakt mit dem. Träger 84 entfernt wurde, wie es Fig. 12 zeigt.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Iy Elektroplattierverfahren, bei dem ein leitender Träger mit einer Elektroplattierlösung in Berührung kommt, der Träger negativ zu einer Anode geladen wird, so daß der Träger als Kathode wirkt, und eine Stromdichte zwischen Anode und Kathode im Hinblick auf Elektroplattierung eines unmaskierten Teils des Trägers mit einem leitendem Belag gewünschter Dicke eingestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß ein unmaskierter Träger .(51, 64, 74, 84) mit einer leitenden Schicht (52, 66, 76, 88) verwendet wird, die mindestens ein Teil des Trägers im gewünschten Muster bedeckt, und daß der Träger (51, 64, 74, 84) aus einem Material besteht oder ein solches enthält, welches elektrisch zu leiten vermag, ohne dabei selbst elektroplattiert zu werden.

2* Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . daß der kathodisch geschaltete Träger (51, 64, 74, 84)

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aus Metallen der Gruppe der Ventilmetalle besteht bzw. solche enthält.

3. Elektroplattierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kathode eine Kombination von

||; Metallen benutzt wird, von denen mindestens 30 Gewichts

prozent aus der Gruppe der Ventilmetalle ausgewählt sind,

4. Elektroplattierverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilmetall aus Tantal, Niob, Molybden oder Wolfram ausgewählt ist.

5. Elektroplattierverfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode eine Oxidschicht (61) aus Ventilmetall auf ihrer Oberfläche aufweist.

6. Elektroplattierverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Tantal als Ventilmetall dieses

im Sinne eines maximalen 100 Volt-Oxid-Films anodisiert wird.

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7. Elektroplattierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das elektrolytische Bad Kupferionen enthält und das Kathodenmaterial Tantal ist, eine Stromdichte bis zu einem maximalen Wert von 250 A* pro Quadratfuß oder 0, 269 R/cm aufrechterhalten wird.

8. Elektroplattierverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine diskrete metallische Form der gewünschten Dicke von dem Form-niedergeschlagenen Träger abgezogen wird.

9. Die Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Elektroherstellung eines metallischen Artikels, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Überzug auf einem Kern (64) sitzt, dessen Form mindestens teilweise mit dem herzustellenden Artikel ,(66) übereinstimmt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Artikel .(66) von dem Kern (64) nach Elektroplattierung

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in gewünschter Dicke eines Metalls auf den leitenden Überzug abgezogen wird.

11, Artikel, hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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