DE2161829A1 - Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte - Google Patents

Description

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β München 22, CUiasdoifair. 1t"^f

81-18.OO7P(18.008H) 13.12.1971

HITACHI Ltd., T ο k i ο (Japan)

Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte, bei dem man die gesamte Oberfläche einer elektrisch isolierenden Basisplatte mittels Oberflächenbehandlung aktiviert und durch chemisches Überziehen mit einem Metall elektrisch leitend macht, anschließend auf der leitenden Oberfläche eine nur das Muster der gedruckten Schaltung freilassende Maske anbringt, auf dem freigelegten Teil der leitenden Oberfläche ein Metall bis zur gewünschten Dicke der Schaltung galvanisch abscheidet und schließlich die Maske sowie das chemisch aufgebrachte Metall unter der Maske entfernt.

Verschiedene Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungsplatten wurden bereits entwickelt. Das Metall-

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auflagelamlnatverfahren (MCL-Verfahren), das das typischste der bekannten Verfahren ist-, umfaßt die Verbindung einer Elektroplattierkupferfolie mit der Oberfläche einer Basisplatte aus einem elektrischen Isolierstoff, das Bedecken der bestimmten Schaltkreisteile der Kupferfolie mit einem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email, das in einem z. B. organischen Lösungsmittel löslich ist, und das Eintauchen der Basisplatte in eine wäßrige Lösung eines chemischen Stoffes, wie z. B. Ferrichlorid, der das Kupfer angreift und auflöst, um so dessen überflüssigen Teile mit Ausnahme der bestimmten Schaltkreisteile zu entfernen und damit eine gedruckte Schaltung gewünschten Musters zu erhalten= Indessen ist die nach dem MCL-Verfahren hergestellte gedruckte Schaltungsplatte verhältnismäßig teuer, da eine besondere Vorrichtung und ein besonderes Verfahren zur Herstellung der Kupferfolie und eine anspruchsvolle Technik zum Verbinden der Kupferfolie mit der Oberfläche der elektrisch isolierenden Basisplatte, die aus einem Harzlaminat bestehen kann, erforderlich sind. Weiter tritt aufgrund der Tatsache, daß hohe Temperatur und hoher Druck zum Verbinden der Kupferfolie mit der Basisplatte erforderlich sind, häufig eine Verwerfung der Basisplatte aufgrund des Unterschiedes zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Kupferfolie und der Basisplatte auf. Diese Verwerfung ist besonders nachteilig bei der Herstellung einer mehrlagigen gedruckten Schal-j tungsplatteneinheit mit hoher Präzision.

Die japanischen Patente 473 868 und 53^ 77^ offenbaren neue Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungsplatten, die von einer solchen unerwünschten Verwerfung

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der Basisplatte völlig frei sind. Diese Verfahren verwenden nicht die früher benutzte Elektroplattierkupferfolie und umfassen die Schritte des Überziehens der Oberfläche einer Basisplatte aus elektrischem Isolierstoff mit einem wärmehärtbaren Bindemittel, wodurch eine solche Oberfläche leicht und gleichmäßig chemisch mit Kupfer tiberzogen werden kann, des Halbaushärtens oder Aushärtens des wärmehärtenden Bindemittels, der Aktivierung der Oberfläche der mit dem wärmehärtenden Bindemittel versehenen Basisplatte mittels einer Lösung aus einer Verbindung wie Palladiumchlorid, der chemischen Plattierung der aktivierten Oberfläche der Basisplatte mit Kupfer und des galvanischen Abscheidens von Kupfer auf diesem chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm unter dessen Verwendung als Elektrode, bis das Kupfer die erforderliche Dicke erreicht und so einen Film aus aufgalvanisiertem Kupfer bildet, der die bekannte Elektroplattierkupferfolie ersetzt. Nach dem Niederschlagen des Kupferfilms erforderlicher Dicke auf der Basisplatte werden gewünschte Schaltkreisteile mit einem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email bedeckt, und unnötige Teile werden weggeätzt, um das gewünschte Schaltkreismuster wie beim MCL-Verfahren zu erhalten. Die gemäß diesen Schritten behandelte Basisplatte ist der nach dem MCL-Verfahren verarbeiteten dadurch überlegen, daß sie von unerwünschter Verwerfung völlig frei ist, da während der Bildung des Kupferfilms weder Hitze noch Druck auf die Basisplatte einwirken. Die vorstehend beschriebenen neuen- Verfahren sind im übrigen dem MCL-Verfahren nicht nur insofern überlegen, als die Basisplatte von unerwünschter Verwerfung frei ist, sondern auch deshalb, weil, wenn die Basisplatte vorher mit den erforder-

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lichen Löchern zur Anbringung von elektronischen Teilen, wie z. B. Transistoren, Widerständen und Kondensatoren versehen ist, sich der Kupferfilm während der Abscheidung auf der Oberfläche der Basisplatte gleichzeitig auf den Innenwandoberflächen der Löcher niederschlagen läßt, wodurch der spätere Verfahrensschritt eines Plattierens der durchgehenden Löcher überflüssig wird, der beim MCL-Verfahren erforderlich ist.

Die vorstehend beschriebenen neuen Verfahren und das MCL-Verfahren sind im wesentlichen insofern gleich, als zum Erhalten einer gedruckten Schaltung gewünschte Schaltkreisteile des Kupferfilms mit einem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email überzogen und überflüssige Teile weggeätzt werden. Jedoch tritt während des Ätzvorganges unvermeidlich das sogenannte Seitenätzen an den Seitenwänden der gewünschten Schaltkreisteile auf, die mit dem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email überzogen sind, mit dem Ergebnis, daß die Schaltkreisteile eine Querschnittsgestalt entsprechend Fig. 1 aufweisen. Nach Fig. 1 bildet man einen chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm 2 und einen galvanisch abgeschiedenen Kupferfilm 3 auf einer Basisplatte 1 aus elektrischem Isolierstoff aus, und der galvanisch abgeschiedene Kupferfilm 3 wird mit einem besonderen Druckmaterial 4-bedeckt. Wenn eine solche Basisplatte 1 dem Ätzen unterworfen wird, um die gewünschten Schaltkreisteile zu erhalten, tritt ein Seitenätzen an den gegenüberliegenden Seitenwänden jedes Schaltkreisteils auf, wie in Fig. 1 bei 5 angedeutet ist» Daher muß man den Verlust an Material, das die Schaltkreisteile bildet, aufgrund des

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Seitenätzens vor der Bildung des Schaltkreismusters berücksichtigen, und es- ergibt sich eine gewisse unvermeidliche Begrenzung hinsichtlich hoher Präzision und hoher Verdrahtungsdichte, die für die gedruckte Schaltungsplatte erforderlich sind. Diese Verfahren sind insbesondere dann unvorteilhaft, wenn man eine gedruckte Schaltungsplatte herstellt, die mit hoher Stromdichte arbeiten soll. Weiter kann die Ätzlösung durch die in der Schicht des besonderen, die erforderlichen Schaltkreisteile bedeckenden Druckmaterials oder photoempfindlichen Emails existierenden Poren eindringen, so daß diese Schaltkreisteile durch die Ätzlösung korrodiert werden können. Die Korrosion und das Seitenätzen können eine Trennung oder wenigstens eine Möglichkeit der Trennung zur Folge haben, die zu einer geringen Verläi31ichkeit führt*

In einigen Fällen ist es erwünscht, auf die galvanisch abgeschiedene Kupferschicht noch einen Nickelfilm und einen Goldfilm aufzubringen, um die Korrosionsbeständigkeit und die mechanische Festigkeit der Schaltungseinheit zu verbessern. Ein Verfahren zum Erhalten dieses Aufbaues umfaßt das Niederschlagen eines Nickelfilms und anschließend eines Goldfilms auf dem galvanisch abgeschiedenen Kupferfilm, das Überziehen des Goldfilms mit einem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email und das Ätzen zwecks Entfernens unnötiger Teile«, Es ist jedoch übliche Praxis, den Nickel- und den Goldfilm erst nach der Bildung des aus Kupfer bestehenden Schaltkreismusters niederzuschlagen, da sonst aufgrund der hohen Korrosionsbeständigkeit des Goldfilms auch erforderliche Kupferteile weggeätzt werden können. Dabei lassen sich Nickel und Gold nicht

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ausreichend auf dem aus Kupfer bestehenden Schaltkreismuster niederschlagen, wenn das- auf die Oberfläche des galvanisch abgeschiedenen Kupferfilms zwecks Bildung des Schaltkreismusters aufgebrachte besondere Druckmaterial oder photoempfindliche Email vorher nicht völlig von der Oberfläche des Schaltkreismusters entfernt worden ist. Blaspolieren wird allgemein angewendet, um diese Störung zu beseitigen. Obwohl der genannte Zweck durch das Blaspolieren erreicht wird, ist das Ergebnis insofern mangelhaft, als das aus Kupfer bestehende Schaltkreismuster beschädigt werden kann, was zu einer unerwünschten Verringerung der Präzision des Musters führt.

Das japanische Patent 553 924 beschreibt ein Verfahren, welches das obige Problem löst. Der Grundgedanke der darin erläuterten Erfindung weicht stark von dem der bekannten Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungsplatten ab. Das im japanischen Patent 553 924 offenbarte Verfahren ist durch chemisches Plattieren der Oberfläche einer Basisplatte aus elektrischem Isolierstoff mit Kupfer, anschließendes Bedecken unnötiger Teile des chemisch niedergeschlagenen Kupferfilms mit einem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email, das galvanische Abscheiden von Kupfer auf den freiliegenden Teilen des chemisch niedergeschlagenen Kupferfilme zum Erhalten eines gewünschten Schaltkreismusters und schließliches Auflösen und Entfernen des besonderen Druckmaterials oder photoempfindlichen Emails, das die unnötigen Teile bedeckt, sowie Ätzen und Entfernen der chemisch niedergeschlagenen Kupferfilmteile unter dem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email gekennzeichnet.

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Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da kein Seitenätzen an den gewünschten Schaltkreisteilen auftritt, weil der Schritt der Ätzbehandlung nur das Ätzen des sehr dünnen Films aus chemisch niedergeschlagenem Kupfer umfaßt und die dazu erforderliche Zeit sehr kurz ist. Weiter läßt sich so gleichzeitig eine merklich verbesserte Verläßlichkeit aufgrund der Vermeidung eines Seitenätzens erzielen, das zu unerwünschter Trennung oder Möglichkeit einer Trennung Anlaß geben würde. Außerdem lassen sich Nickel und Gold leicht auf dem Kupferfilm niederschlagen, ohne daß eine unerwünschte Verringerung der. Genauigkeit des Musters auftritt.

Die Dicke des besonderen Druckmaterials oder photoempfindlichen Emails, das als Abdeckmaterial (im folgenden als "Resist" bezeichnet) bei diesem Verfahren verwendet wird, ist jedoch höchstens 5 bis 10 /U. Obgleich die Dicke des Resistfilms durch wiederholtes Aufbringen des Materials erhöht werden kann, ist die Steigerung der Zahl der Verfahrensschritte unter dem Gesichtspunkt des Wirkungsgrades und der Kosten unerwünscht. Im Fall einer gedruckten Schaltung, die mit hoher Stromdicht® arbeitet, muß nun die Dicke des das Schaltkreismuster bildenden Kupferfilms mehr als 100 /u sein. Weiter werden angesichts der gegenwärtigen Tendenz zur Miniaturisierung elektrischer Geräte mehr und mehr gedruckte Schaltungsplatten mit hoher Schaltkreismustergenauigkeit und hoher Verdrahtungsdichte benötigt. Ein Versuch zum Erhalten eines Kupferfilms großer Dicke unter Verwendung eines dünnen Films aus dem bisher üblichen Reeist, wie z. B. dem besonderen Druckmaterial oder photoempfindlichen Email kann zu einem Aufbau ent-

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sprechend Fig. 2 führen. Nach Fig. 2 wachsen die Schaltkreisteile 3» die durch Aufgalvanisieren von Kupfer erzeugt werden, allgemein in der Querschnittsform von Pilzen, Daher können, wenn diese Schaltkreisteile 3 dicht nebeneinander liegen, um eine hohe Verdrahtungsdichte zu erreichen, unerwünschte Störungen, d. h. z. B. Kurzschlüsse auftreten, und es ist wiederum schwierig, eine gedruckte Schaltungsplatte mit hoher Verdrahtungsdichte, hoher Schaltkreismustergenauigkeit und hoher Verläßlichkeit zu erhalten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszubilden, daß die genannten Nachteile, d. h. Seitenätzen der Leitungszüge der gedruckten Schaltung sowie pilzquerschnittartiges Aufwachsen dieser Leitungszüge überwunden werden. Gleichzeitig soll das Verfahren eine gedruckte Schaltungsplatte mit hoher Verdrahtungsdichte, hoher Verdrahtungsmustergenauigkeit und hoher Verläßlichkeit liefern« Desgleichen soll sich das durch die Erfindung angestrebte Verfahren auch zur Herstellung einer mehrlagigen gedruckten Schaltungsplatte eignen, bei der mehrere vorstehend angedeutete einzelne Platten verbunden werden. Bei diesem Sonderfall der Herstellung mehrlagiger gedruckter Schaltungsplatten soll die Erfindung schließlich die Möglichkeit bieten, die leitende Verbindung durch die einzelnen Schaltungsplatten durchsetzende Löcher gleichzeitig mit der Bildung des Schaltkreismusters herzustellen.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man zum Anbringen der Maske einen die gesamte

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leitende Oberfläche bedeckenden Film ausreichender Dicke aus photoempfindlichem Material vorsieht, das Muster der gedruckten Schaltung freilassende Teile des Films zwecks Photopolymerisation belichtet und die nicht belichteten, dem Muster der gedruckten Schaltung entsprechenden Teile entfernt«

Vorzugsweise ist die Dicke des Films aus photoempfindlichem Material größer als die erforderliche Dicke des galvanisch abgeschiedenen, das gewünschte gedruckte Schaltungsmuster bildenden Metalls ο

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Resistfilm ausreichender Dicke verwendet wird, wächst das galvanisch abgeschiedene Metall, das das gewünschte Schaltkreismuster ergibt, ohne pilzartige Ausbauchungen auf, und außerdem wird ein Seitenätzen dieses aufgewachsenen Metalls praktisch entsprechend dem japanischen Patent 553 924 vermiedene

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1, die schon behandelt wurde, einen schematischen Querschnitt von Kupferfilmteilen einer gedruckten Schaltungsplatte, die nach dem Ätzverfahrensschritt entsprechend dem bekannten MCL-Verfahren erhalten wurde;

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Fig. 2, die ebenfalls schon behandelt wurde, einen

schematischen Querschnitt von Kupferfilmteilen einer gedruckten Schaltungsplatte, die unter Verwendung eines Photoresistfilms erhalten wurde, dessen Dicke geringer als die des Kupferfilms ist;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt von Kupferfilmteilen einer gedruckten Schaltungsplatte, die nach einer Ausführungsart des Verfahrens gemäß der Erfindung erhalten wurde;

Fig. k, 5 und 6 schematische Querschnitte zur Erläuterung der aufeinanderfolgenden Schritte zum Her= stellen einer gedruckten Schaltungsplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;

Fig. 7, 8 und 9 schematische Querschnitte zur Erläuterung der aufeinanderfolgenden Schritte, wenn das erfindungsgemäße Verfahren auf die Herstellung einer mehrlagigen gedruckten Schaltungsplatte angewendet wird; und

Fig. 10 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der aufeinanderfolgenden Schritte des Verfahrene gemäß der Erfindung.

Der Begriff "gesamte Oberfläche" in diesem Text eoll auch die Innenwandoberflächen von Löchern, die vorher in der elektrisch isolierenden Basisplatte ausgebildet sind,

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die Seitenoberflächen der Basisplatte und die schaltkreisbildende Oberfläche oder entgegengesetzte Oberflächen der Basisplatte erfassen, doch soll hier dieser Begriff speziell die Innenwandoberflächen der Löcher und die Oberfläche der Basisplatte, auf welcher ein Schaltkreisrauster auszubilden ist, einschließen.

Ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte gemäß der Erfindung soll zunächst unter Bezugnahme auf Gig. 10 hinsichtlich der einzelnen Verfahrensschritte erläutert werden.

Der Begriff "Oberflächenbehandlung" nach Fig. 10 soll eine Behandlung bezeichnen, mittels der die Basisschieht oder der chemisch niedergeschlagene, zur Bildung eines gewünschten Schaltkreismusters vorgesehene Kupferfilm fest mit der Oberfläche einer Basisplatte aus elektrisch isolierendem Stoff verbunden werden kann_o Die Oberflächenbehandlung für den Zweck der Sicherung einer guten Bindung zwischen dem chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm und der Basisplatte läßt sich durch Ätzen der Oberfläche der Basisplatte mit einem geeigneten Ätzmittel oder durch Aufbringen eines Bindemittels auf die Oberfläche der Basisplatte vornehmen, doch wird das Aufbringen des Bindemittels vorgezogen, um eine feste Bindung zwischen dem chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm und der Basisplatte zu sichern. Die Oberfläche der mit dem Bindemittel versehenen Basisplatte kann durch Eintauchen der Basisplatte in eine wäßrige Lösung einer Verbindung, wie z. B. Palladiumchlorid, aktiviert werden, um so einen sehr dünnen Film aus Palladium auf der Oberfläche der mit dem Binde-

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mittel versehenen Basisplatte abzuscheiden, oder man kann auch feine Teilchen aus Palladium auf einer solchen Oberfläche gleichmäßig niederschlagen. Dann wird Kupfer chemisch auf der aktivierten Oberfläche der Basisplatte niedergeschlagen, so daß die Oberfläche der elektrisch isolierenden Basisplatte und die Innenwandoberflächen von in der Basisplatte vorgeformten Löchern völlig elektrisch leitend gemacht werden können. Die in dieser Weise behandelte Basisplatte ist nun einem Metallblech analog, und ihre gesamte Oberfläche hat eine gleichmäßige Leitfähigkeit»

Nach Abschluß des chemischen Überziehens mit Kupfer wird ein Resistfilm auf der schaltkreisbildenden Oberfläche der Basisplatte angebracht. Dieser Resistfilm kann z„ B₀ ein trockener Riston-Resistfilm (Fabrikat der DuPont Co_M Ltd») sein, Dieser trockene Resistfilm ist durch einen Polyäthylenfilm an der Seite geschützt, wo er mit der Oberfläche der Basisplatte verbunden wird, und außerdem durch einen dünnen transparenten Polyäthylenterephthalatfilm an der Seite geschützt, die dem Licht ausgesetzt wird» Die Verbindung dieses Resistfilms mit der Oberfläche der Basisplatte läßt sich leicht vornehmen, indem man den Polyäthylenfilm abstreift und den Resistfilm an die Oberfläche der Basisplatte andrückt. Dieser Resistfilm ist in einer Auswahl von Filmdicken erhältlich, und ein geeigneter Film kann in Abhängigkeit vom Zweck ausgewählt werden. Es ist jedoch vorteilhaft, daß die Dicke des Resistfilms größer als die des erforderlichen Kupferfilms ist, um die Erzeugung einer gewünschten gedruckten Schaltungsplatte zu erleichtern. Mit anderen Worten läßt sich die Dickensteuerung eines später aufzubringenden aufgalvanisierten

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Kupferfilms erleichtern, wenn der Resistfilm eine größere Dicke als die des galvanisch abgeschiedenen Kupferfilms aufweist.

Zum Schritt des Belichtens wird der den mit der Oberfläche der Basisplatte verbundenen Resistfilm bedeckende Polyäthylenterephthalatfilm abgestreift oder am Resistfilm belassen, und ein Negativ oder eine Maske wird dann in innigen Kontakt mit dem Resistfilm oder dem daraufliegenden Polyäthylenterephthalatfilm gebracht, um die Teile des Resistfilms mit Ausnahme der gewünschten Schaltkreisteile zu sensibilisieren. Dann richtet man parallele Lichtstrahlen durch das Negativ oder die Maske auf den Resistfilnu Es tritt eine Photopolymerisation in den sensibilisierten Teilen des Resistfilms auf, und solche Teile werden in einem Lösungsmittel, wie z. Be Trichloräthan unlöslich. Die nicht sensibilisierten Teile des Resistfilms lassen sich leicht durch Trichloräthan entfernen, so daß nur die Resistfilmteile, die die gesamte Oberfläche der Basisplatte mit Ausnahme der gewünschten Schaltkreisteile bedecken, übrigbleiben. Der trockene Riston-Resistfilm, der eine gleichmäßige Dicke hat und zwischen den Schutzfilmen aus Polyäthylen und Polyäthylenterephthalat liegt, ist dem bekannten Druckmaterial bzw. photoempfindlichen Email überlegen, da seine Oberfläche durch den Polyäthylenterephthalatfilm seit der Zeit, wo er mit der Oberfläche der Basisplatte verbunden wurde, bis zur Zeit unmittelbar vor seiner Entwicklung geschützt ist. So treten im wesentlichen keine Störungen wie Schaltkreistrennung und Kurzschluß aufgrund von Staub und Kratzern auf.

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Dem oben beschriebenen Schritt folgt der Schritt des galvanischen Abscheidens von Kupfer. Da der chemisch niedergeschlagene Kupferfilm mit· gleichmäßiger Leitfähigkeit bereits auf der ganzen Oberfläche der Basisplatte ausgebildet ist, läßt sich ein galvanisch abgeschiedener Kupferfilm gleichmäßiger Dicke sehr wirksam auf den freiliegenden Teilen des chemisch niedergeschlagenen Kupferfilms ausbilden.

Nach der Bildung des galvanisch abgeschiedenen Kupferfilms bestimmter Dicke werden die Resistfilmteile, die die unnötigen Teile mit Ausnahme der gewünschten Schaltkreisteile bedecken, durch Methylenchlorid entfernt. Der chemisch niedergeschlagene Kupferfilm unter den Resistfilmteilen ist sehr dünn und läßt sich daher leicht durch einfaches Eintauchen der Basisplatte in eine Lösung, wie z_o B. Chromsäure oder Salzsäure, entfernen»

Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt eines Teils einer nach den vorstehend beschriebenen Schritten hergestellten gedruckten Schaltungsplatte. In Fig. 3 bezeichnen die Bezugsziffern 1, 2, 3 und 6 die Basisplatte bzw. den chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm bzw. die galvanisch abgeschiedenen Kupferfilmteile bzw. die Resistfilmteile. Manersieht aus Fig. 3, daß die galvanisch abgeschiedenen Kupferfilmteile 3 längs den im wesentlichen geraden Seitenwänden der Resistfilmteile 6 gewachsen sind. Ein unerwünschtes Seitenätzen, wie in Fig. 1 im wesentlichen an den galvanisch abgeschiedenen Kupferfilmteilen 3 aufgrund der Tatsache nicht auf, daß die den unnötigen Teilen entsprechenden Teile des chemisch niedergeschlagenen Kupferfilms 2

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innerhalb einer sehr kurzen Zeitdauer entfernt werden können. Weiter läßt sich der galvanisch abgeschiedene Kupferfilm jeder gewünschten Dicke innerhalb eines bestimmten Dickenbereichs leicht durch geeignetes Auswählen der Dicke des Resistfilms und der Dauer der galvanischen Kupferabscheidungsbehandlung einstellen. Darüber hinaus lassen sich auch die Innenwandoberflächen der in der Basisplatte vorgeformten Löcher durch einen mit dem galvanisch auf der Basisplatte abgeschiedenen Kupferfilm zusammenhängenden Film mit Kupfer bedecken, so daß eine bessere elektrische Verbindung zwischen den elektronischen Bauteilen und Zuleitungen gesichert ist. Dann können Nickel und Gold nacheinander auf dem galvanisch abgeschiedenen Kupferfilm niedergeschlagen werden.

Vorzugsweise kann man ein Bindemittel zur Sicherung einer festen Bindung zwischen dem chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm und der Basisplatte verwenden. Bevorzugte Bindemittel umfassen Nitrilgummi, Neoprengummi, Butylgummi, Styrolgummi und dergleichen, die durch ein Phenolharz, Epoxyharz u. dgl. modifiziert sind.

Vorzugsweise beim chemischen Plattieren verwendete Materialien umfassen Nickel, Nickel-Phosphor, Nickel-Kobalt und Nickel-Kobalt-Phosphor oder Kupfer» Kupfer ist jedoch am vorteilhaftesten vom Standpunkt der Bindefestigkeit, elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit), physikalischen Eigenschaften (Duktilität) Leichtigkeit des Plattierens, Eignung zum Aufbringen auf eine gedruckte Schaltungsplatte, Kosten usw.

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Es sollen nun einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Fig. h bis-9 beschrieben werden?

Beispiel 1

Eine Basisplatte aus elektrisch isolierendem Material wurde mit den zur Montage von Schaltkreisbauelementen erforderlichen Löchern vorgeformt. Nach dem Reinigen mit einem neutralen Waschmittel wurde ein Bindemittel, wie z₀ B₀ Nitrilgummi-Phenolharz auf die Innenwandflächen der Löcher und die schaltkreisbildende Oberfläche der Basisplatte aufgetragen. Die Basisplatte ließ man an Luft bei Raumtemperatur stehen, bis das Bindemittel halb gehärtet war, Dann wurde die Basisplatte in eine Mischlösung aus Chromsäure und Schwefelsäure für etwa 5 Minuten eingetaucht. Nach dieser Reinigungsbehandlung wurde die Basisplatte in eine 0,02prozentige wäßrige Lösung von Palladiumchlorid 5 Minuten zwecks Aktivierung des Bindemittels eingetaucht.

Eine chemische Plattierlösung wurde durch Zusatz von 10 g Kupfersulfat und 25 ml Formalin und 50 g Rochellesalz als Reduktionsmittel zu 1 Liter destilliertem Wasser hergestellt, und dann wurde NaOH zugesetzt, um den pH-Wert der Lösung auf 12,5 zu bringen« Die Basisplatte wurde dann in diese Lösung bei etwa 20 C zum chemischen Plattieren der gesamten Oberfläche der Basisplatte mit Kupfer eingetaucht, und dadurch wurde die gesamte Oberfläche der Basisplatte elektrisch leitend gemacht»

Nach dem " -^c:hen mit Wasser- und Trocknen wurde ein

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trockener Riston-Resistfilm von etwa 60 /U Dicke (Fabrikat der DuPont Company Ltd.) mit der leitenden Oberfläche der Basisplatte verbunden, und ein Negativ wurde in engen Kontakt mit dem trockenen Resistfilm gebracht, um die gewünschten Schaltkreisteile sowie die Löcher zu bedecken und nur die unnötigen Teile entsprechend Fig. k freizulegen. In Fig. 4 bezeichnen die Bezugsziffern 1, 7, 2, 6 und 8 die elektrisch isolierende Basisplatte bzw. die Schicht aus dem Bindemittel bzw. den chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm bzw. den Resistfilm bzw₀ das Negativ,

Dann wurden parallele Lichtstrahlen durch das Negativ 8 m der Richtung der Pfeile auf den Resistfilm 6 gerichtet, und die nicht sensibilisierten Teile des Resistfilms 6 über den gewünschten Schaltkreisteilen und den Löchern wurden durch Ätzen mit einem Lösungsmittel, wie z. B. Trichloräthan entfernt. Dann ließ man auf den Teilen des chemisch niedergeschlagenen Kupferfilms 2, die freigelegt wurden und dem gewünschten Schaltkreismuster entsprachen, Kupfer durch galvanisches Abscheiden in einer Lösung aufwachsen, die durch Zusatz von 85 g Kupferpyrophosphat, 320 g Kaliumpyrophosphat und einer geringen Menge von Ammoniakwasser zu 1 Liter destilliertem Wasser hergestellt wurdec Das galvanische Abscheiden wurde bei einer Strom-

dichte von 3 A/dm durchgeführt, um ein Aufwachsen von Kupfer auf den freigelegten Teilen des chemisch aufgebrachten Kupferfilmes 2 entsprechend den Schaltkreismusterteilen und zwecks Bedeckung der Innenwandoberflächen der Löcher zu bewirken. Die Teile des so aufgewachsenen, galvanisch abgeschiedenen Kupferfilms sind in Fig. 5 mit der Bezugsziffer 3 bezeichnet. Dieser Kupfer-

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film 3 hat eine Dicke von etwa 35 /U, wenn die galvanische Abscheidung für etwa 50 Minuten bed ten Stromdichte durchgeführt wurde.

Abscheidung für etwa 50 Minuten bei 50 C und der genann-

Nach dem Waschen der Basisplatte mit Wasser wurden die restlichen trockenen Resistfilmteile 6 durch Auflösen in Methylenchlorid entfernt, und dann wurden die darunter liegenden chemisch niedergeschlagenen Kupferfilmteile 2 durch Ätzen mit Chromsäure entfernt« Nach nochmaligem Waschen mit Wasser wurde die Basisplatte für etwa 30 Minuten auf etwa 100 °C erhitzt, um eine völlige Aushärtung des Bindemittels 7 herbeizuführen. Das so erhaltene Produkt ist in Figo 6 dargestellt.

Das Produkt ist, wie erwähnt, im wesentlichen von unerwünschtem Seitenätzen frei, und die gleichmäßig gewachsenen Schaltkreisteile rechteckigen Querschnitts erstrekken sich in die Löcher. Das Verfahren gemäß der Erfindung liefert eine hohe Mustergenauigkeit und hohe Verläßlichkeit im Vergleich mit dem bekannten MCL-Verfahren, nach welchem das Schaltkreismuster mittels Ätzens erzeugt wird. So läßt sich die Verdrahtungsdichte auf etwa die zweibis dreifache derjenigen erhöhen, die nach dem bekannten Verfahren erzielbar ist. Es ist festzustellen, daß die Erfindung ein vorteilhaftes Verfahren für solche Fälle liefert, in denen gedruckte Schaltungsplatten nit hoher Mustergenauigkeit und hoher Verdrahtungsdichte herzustellen sind.

Weiter ist das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich, indes es die Verwendung kostspieliger Kupferfolie

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vermeidet, die nach bekannten Verfahren, wie z. B. dem MGL-Verfahren, verwendet wird. Erfindungsgemäß tritt auch eine wesentliche Variation der Abmessungen der Basisplatte auf, da die Basisplatte keiner hohen Temperatur ausgesetzt wird, und es entstehen keine Risse und Spalten an den Innenwänden oder Kantenteilen der Löcher, weil der die Schaltkreisteile bildende leitende Film und der die Innenwandoberflächen der Löcher bedeckende leitende Film aus dem gleichen Material sind und miteinander zusammenhängen. Beim Einführen der Zuleitungen zum elektrischen Anschluß der Schaltkreisbauelemente und Anlöten der Zuleitungen an diese kann das Lötmittel ausreichend in die Löcher fließen und dadurch eine sichere und feste Lötverbindung bewirken« So lassen sich befriedigende elektrische Verbindungen mit hoher Verläßlichkeit erreichen.

Es soll nun ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben werden, das sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer viellagigen gedruckten Schaltungsplatte bezieht.

Beispiel 2

Entsprechend Fig. 7 wurden zwei halbgefertigte gedruckte Schaltungen, von denen jede eine Schicht eines Bindemittels, einen chemisch niedergeschlagenen Kupferfilm und einen galvanisch abgeschiedenen Kupferfilm von gewünschtem Schaltkreismuster auf einer Oberfläche einer Basisplatte aus elektrisch isolierendem Werkstoff aufweist, nach einem im Zusammenhang mit dem ersten Ausfüh-

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rungsbeispiel beschriebenen Verfahren hergestellt. Diese beiden halbgefertigten gedruckten Schaltungsplatten wurden übereinandergelegt, wobei ein Vorimprägniermaterial zwischengefügt wurde und ihre schaltkreistragenden Oberflächen einander zugewandt waren» Das Vorimprägniermaterial bestand aus mit einem halb ausgehärteten Epoxyharz imprägniertem Glasfasermaterial. _o Dieses Laminat wurde dann komprimiert, wobei es auf etwa 150 °C erhitzt wurde, um eine halbfertige viellagige gedruckte Schaltungsplatte zu erhalten. Ein Bindemittel, wie z. B_c Nitrilgummi-Phenolharz, wurde dann auf den entgegengesetzten Oberflächen des Laminats angebracht und halb ausgehärtet.

Dann wurden die zum elektrischen Anschluß zwischen den oberen und den unteren Schaltkreisteilen erforderlichen Löcher in dem Laminat gebohrt, und das Laminat wurde in eine Mischlösung aus Chromsäure und Schwefelsäure für etwa 5 Minuten eingetaucht, und nach dieser Reinigungsbehandlung wurde es in eine wäßrige Lösung von Palladiumchlorid zwecks Aktivierung der Oberflächen des mit dem Bindemittel versehenen Laminats wie im Beispiel 1 eingetaucht.

Anschließend wurde das Laminat chemisch mit Kupfer plattiert, und nach dem Waschen mit Wasser und Trocknen wurde ein trockener Riston-Resistfilm (Produkt der DuPont Company Ltd.) von etwa 60 u Dicke auf den gegenüberliegenden Oberflächen des Laminats angebracht* Dann wurden Negative in engen Kontakt /nit den ResistfUrnen gebracht, um die gewünschten Schaitkreisteile sowie die Löcher zu bedecken und nur die unnötigen Teile entsprechend Fig. 7

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freizulegen. In Fig. 7 bezeichnen die Bezugsziffern'1, 7» 2, 3a> 9» 6 und 8 die Basisplatten bzw. die Schichten des Bindemittels bzw. die chemisch niedergeschlagenen Kupferfilmteile bzw. die aus vor dem Übereinanderschichten der beiden gedruckten Schaltungsplatten niedergeschlagenem Kupfer bestehenden Schaltkreisteile bzw» das Vorimprägniermaterial bzw, die trockenen Riston-Resistfilme bzw. die Negative.

Dann wurden parallele Lichtstrahlen durch die Negative 8 auf die Resistfilme 6 in durch die Pfeile angedeuteten Richtungen gerichtet, und die nicht sensibilisierten Peile der Resistfilme 6, die die gewünschten Schaltkreisteile und Löcher bedeckten, wurden mittels eines Lösungsmittels, wie ζ-, B. Trichloräthan, aufgelöst. Dann ließ man auf den freigelegten Teilen der chemisch niedergeschlagenen Kupferfilme 2 durch Galvanisieren wie im ersten Ausführungsbeispiel Kupfer aufwachsen, um einen galvanisch abgeschiedenen Kupferfilm 3b entsprechend Fig«, 8 zu erhalten. So wurden die vorher niedergeschlagenen Schaltkreisteile 3a aus Kupfer mit dem galvanisch abgeschiedenen Kupferfilm 3b verbunden, und gleichzeitig wurden die Innenwandoberflächen der Löcher mit demselben galvanisch abgeschiedenen Kupferfilm 3b überzogen.

Nach Waschen mit Wasser wurden die restlichen Teile der trockenen Resistfilme 6 durch Methylenchlorid aufgelöst, und anschließend wurden die Teile der chemisch niedergeschlagenen Kupferfilme 2 unter den trockenen Resietfilmteilen 6 durch Chromsäure weggeätzt. Nach nochmaligem

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Vaschen mit Wasser wurde die Verbundplatte zum Aushärten des Bindemittels 7 etwa 30 Minuten auf etwa 100 °C erhitzt, wodurch eine vierlagige gedruckte Schaltungsplatte entsprechend Fig. 9 erhalten wurde» Gedruckte Schaltungsplatten mit mehr als vier Lagen lassen sich nach einem ähnlichen Verfahren herstellen,, Die so erhaltene mehrlagige gedruckte Schaltungsplatte weist eine große Mustergenauigkeit, eine hohe Verdrahtungsdichte und eine hohe Verläßlichkeit im Vergleich mit denen auf, die nach dem bekannten Verfahren, wie z. B. dem MCL-Verfahren, erhältlich waren.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   tungsplatte, bei dem man die gesamte Oberfläche einer elektrisch isolierenden Basisplatte mittels Oberflächenbehandlung aktiviert und durch chemisches Überziehen mit einem Metall elektrisch leitend macht, anschließend auf der leitenden Oberfläche eine nur das Muster der gedruckten Schaltung freilassende Maske anbringt, auf dem freigelegten Teil der leitenden Oberfläche ein Metall bis zur gewünschten Dicke der Schaltung galvanisch abscheidet und schließlich die Maske sowie das chemisch aufgebrachte Metall unter der Maske entfernt, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Anbringen der Maske (6) einen die gesamte leitende Oberfläche bedeckenden Film ausreichender Dicke aus photoempfindlichem Material vorsieht, das Muster der gedruckten Schaltung (3) freilassende Teile des Films zwecks Photopolymerisation belichtet und die nicht belichteten, dem Muster der gedruckten Schaltung entsprechenden Teile entfernt.
2. 2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Herstellung einer mehrlagigen gedruckten Schaltungsplatteneinheit, bei der wenigstens zwei wenigstens einseitig bedruckte Schaltungsplatten (i) unter Zwischenfügen eines mit einem wärmehärtbaren Harz imprägnierten Glasfasergewebes (9) unter Hitze zusammengepreßt und anschließend in der so gebildeten Schaltungsplatteneinheit die zur elek-

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   -Zk-

   trischen Verbindung der einzelnen Schaltungen erforderlichen Löcher gebohrt werden, man die gesamte Oberfläche der Schaltungsplatten und der Lochinnenwände aktiviert und durch chemisches Überziehen mit dem Metall (2) elektrisch leitend macht, auf der leitenden Schaltungsplattenoberfläche die nur das gedruckte Schaltungsmuster freilassende Maske (6) anbringt, auf dem freigelegten Teil der leitenden Oberfläche (2) und auf den Lochinnenwänden das Metall (3b) bis zur gewünschten Dicke unter Verbindung der einzelnen Schaltungen galvanisch abscheidet und die Maske sowie das chemisch aufgebrachte Metall unter der Maske entfernt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Films (6) aus photoempfindlichem Material größer als die erforderliche Dicke des galvanisch abgeschiedenen, das gewünschte gedruckte Schaltungsmuster bildenden Metalls (3 bzw. 3b) ist.
4. h. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der chemisch aufgebrachte Metallfilm (2) mit der Basisplatte (l) durch ein Bindemittel (7) verbunden wird, das man durch Modifizieren eines Gummimaterials, z. B. Nitrilgummi, Neoprengummi, Butylgummi oder Styrolgummi, mit einem Material wie Epoxyharz oder Phenolharz erhält.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der chemisch aufgebrachte Metallfilm (2) aus Kupfer besteht.

   209827/0688

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