DE2337032A1 - Verfahren zum herstellen von beschichteten basismaterialien - Google Patents

Verfahren zum herstellen von beschichteten basismaterialien

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Description

Berlin, 19. Juli 1973
9007000
PatentanwSlte KOLLMORGEN CORPORATION ζ. ο ο / υ υ £
5β3βτ, Pfenning, MeWg Phot ο circuits Division
O 51 Sea Cliff Avenue, Glen Cove, N.Y./USA
VERPAiIREN ZUM HERSTELLEN VON BESCHICHTETEN BASISMATERIALIEN
Die Erfindung betrifft ein neues und fortschrittliches Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenschichten unterschiedlicher Zusammensetzung und auf beliebigen Grundmaterialien etwa nach Art der Schichtpressstoffe. In einem Übertragungsverfahren wird das Trägermaterial vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verpressvorgang also während des Fabrikationsprozesses des Schichtstoffes mit einer harzreichen Oberflächenschicht gewünschter Zusammensetzung versehen. Nach der Erfindung ist es auch möglich diese harzreiche oder sonst in gewünschter Weise zusammengesetzte Oberflächenschicht mit einer Abdeckung zu versehen, welche diese gegen alle'chemischen, mechanischen Umwelteinflüsse beispielsweise während der weiteren Verarbeitung vollkommen schützt.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch die Herstellung von Schichtpressstoffen mit einer Oberflächenschicht, die geeignet ist auf ihr Metallschichten mit hoher Haftfestigkeit aufzubauen und so insbesondere auch gedruckte Schaltungen von ausgezeichneter Qualität herzustellen.
In der Vergangenheit wurde bereits vorgeschlagen bestimmte Oberflächeneigenschaften beispielsweise durch das Überziehen der Oberflächen mit Lackschichten vermittels ^prühlackierens , Walzenlackierens oder anderer bekannter Lackiermethoden zu versehen,
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Ein wesentlicher Nachteil der bekanntgewordenen Verfahren besteht nun darin, daß die beschichtete Oberfläche bis zur vollständigen Trocknung staubfrei gehalten werden muß; es wurde auch bereits vorgeschlagen bei der Herstellung von Schichtpressstoff die Decklagen aus dem gewünschten Harzgemisch in Form von mit diesem getränkten Papier oder Gewebe aufzubringen. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß entweder die ungenügende Haftung der unterschiedlich getränkten Papier - und Gewebschichten Schwierigkeiten macht oder aber die Harzschicht durch die Gewebeschicht gepresst wird und damit weitgehend von der Oberfläche verschwindet.
Zum Beispiel bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen nach dem ,4aditiv-Verfahren muß zur Erzielung einer ausreichenden Haftfestigkeit des Metallniederschlages auf der Unterlage eine glatte und ebenmäßige Oberflächenschicht bestimmter Eigenschaften und einer Mindestdicke von 20 u hergestellt werden. Die Einhaltung der erforderlichen Dicke ebenso wie das Herstellen von einem glatten und völlig ebenmäßigen Belag ist nach den bekannten Verfahren nur sehr schwierig wenn überhaupt zu erzielen. Dieser und andere Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden.
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Beschreibung der Zeichnungen:
Figur 1 stellt eine Pabrikationseinrichtung für das Überziehen des als Unterlage für den Übertragungsvorgang dienenden Materials mit einem aushärtbaren Harz dar. Das Beschichten dieser Übertragungsunterlage geschieht beispielsweise dergestalt, daß das Material zwischen Walzen geführt wird wobei auf oder vor einer die Harzmasse aufgegossen wird.
Figuren 2-4 zeigen Querschnit.tdarstellungen^ erstens die mit einer gehärteten Harzschicht bedeckte Basismaterialplatte wobei die Harzschicht noch mit dem als Übertragungsträger dienenden Material bedeckt ist» in Pigur 2. In Pigur 3 wird die gleiche Basismaterialplatte nach dem Abziehen des ttbertragungsmaterials gezeigt und in Pigur 4 schließlich die bereits für das Aufbringen der Metallabscheidung aktivierte Überzugsschicht.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren beansprucht zum Herstellen von Gegenständen beispielsweise; nach Art der Schichtpressstoffe, die mit einer harzreichen Oberflächendeckschicht von vorbestimmter Schichtdicke und dem Verwendungszweck angepassten Eigenschaften versehen ist, wobei diese Deckschicht zunächst auf die Oberfläche eines Übertragungsmaterials aufgebracht und dort teilweise ausgehärtet wird um
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sodann vorzugsweise zugleich mit dem Herstellen des Schichtpressstoffes auf dessen Oberfläche übertragen zu werden.
Nach der Erfindung wird zunächst die Oberfläche des Übertragungsmaterials mit dem gewünschten Harzgemisch geeigneter Viskosität bedeckt. Das Harz oder Harzgemisch gehört zur Gruppe der im unpolymerisierten Zustand flüssigen- und durch Polymerisation aushärtbaren Materialien. Das Material zur Unterlage wird so gewählt, daß das Harz im gehärteten Zustand an diesem nicht haftet und doch eine genügende Haftung in dem nicht-bezie'hungsweise teilausgehärteten Zustand aufweist . Im nächsten Verfahrensschritt wird die auf dem Übertragungsmaterial befindliche Harzschicht soweit ausgehärtet, daß ihre Oberfläche auf anderen mit ihr in Kontakt gebrachten Oberflächen nicht mehr ohne eine Wärmebehandlung haftet. Das so vorbereitete beschichtete Übertraglingsmaterial kann dann beispielsweise zwecks Lagerung im aufgerollten Zustand aufbewahrt werden. In einem dritten Verfahrensschritt wird die Oberfläche des zu beschichtenden Materials mit der Schichtseite des beschichteten Übertragungsmaterials in Kontakt gebracht und die Harzschicht durch Wärme bzw. Wärme und Druck vollansgeh^rtet und so mit der Oberfläche des zu beschichtenden Schichtpressstoffes fest verbunden.
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Nach einer Ausgestaltungsform der Erfindung wird das beschichtete Übertragungsmaterial auf die Oberfläche des Stapels aus imprägniertem Schichtmaterial für den Schichtpressstoff vor dem Verpressen aufgebracht und in einem gemeinsamen Press-Wärme-Härtevorgang der Schichtpressstoff gefertigt und mit der Oberflächenschicht versehen.
Die aus dem Übertragungsmaterial bestehende Deckschicht schützt die darunter liegende Harzschicht vor mechanischen und chemischen Einflüssen, beispielsweise beim Transport oder dem Bohr- oder Stanzvorgängen und dergleichen mehr. Sie wird zweckmäßig erst vor dem Vorbehandeln bzw. der Metallisierung entfernt.
Die aufgebrachte Harzschicht wird nach einem der bekannten Verfahren weiterbehandelt, also beispielsweise durch chemische Mittel mikroporös und. benetzbar gemacht um sodann in bekannter Weise mit einem aus stromlos arbeitenden Bädern abgeschiedenen Metallbelag versehen zu werden. Letzterer kann falls erwünscht vermittels galvanischer Abscheidung verstärkt werden.
^1Ur die Herstellung festhaftender Metallisierungen hat sich die Verwendung von Harzschichten <Λΐ3 ■besonders geeignet erwiesen, v/elohe feinverteilte Partikel beispielsweise Gummi oder Kunstgummi enthalten.
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die durch, chemische Einwirkung abgebaut werden können wodurch eine mikroporöse Oberfläche gebildet wird. Die Zusammensetzung der Harzschicht ist jedoch nicht auf derartigen Gemische beschränkt, man kann beispielsweise auch monomere Mischungen verwenden bzw. Kunststoffgemische, die bereits einen die stromlose Metallabscheidung katalytisch bewirkenden Stoff enthalten. Sines der Harze oder Harzgemische kann zu der Gruppe der Phenol,-Epoxyd-, Melamin-, Polyakryl-, Polyester-oderjPolystyren harze gehören, diese können aber müssen nicht mit Partikeln chemisch leicht abbaubarer Stoffe versehen sein wie bei- ' spielsweise Butadien.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform wird sowohl dem Harzgemisch der Deckschicht als auch jenem des Basisträgermaterials ein Stoff beigemischt , der katalytisch auf die stromlose Metallabscheidung wirkt. Solche Stoffe eignen sich besonders gut zur additiven Herstellung gedruckter leiterplatten.
Im einzelnen zeigt Abbildung 1 das Prinzip einer großfabrikatorischen Herstellungseinrichtung nach der Erfindung. Hierbei ist das Übertragungsmaterial mit 2 bezeichnet und das zur Herstellung der Oberflächenschicht dienende Harzmaterial mit 4. letzteres wird zwischen den Walzen 6 und 8 auf das Übertragungsmaterial einseitig aufgebracht.
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Die auf dem Ubertrngungsmaterial befindliche Harzschicht wird durch Wärmeeinwirkung beispielsweise vermittels der Wärmequelle 16 in den teilausgehärteten Zustand B gebracht und das beschichtete Trägermaterial wird sodann auf die Rolle 10 aufgewickelt und bis zur Weiterverwendung gelagert.
Für die Weiterverarbeitung werden geeignete Abschnitte des beschichteten Trägermaterials auf den Stapel von getränkten Lagen eines Schichtpressstoffes mit der Schichtseite nach innen aufgelegt und der ganze Stapel wird üblicher Weise in geeigneten Pressen unter Druck und Hitze Einwirkung zu einem Schichtpressstoff verpresst. Diese besitzt eine Schicht geeigneter Dicke und eine Zusammensetzung aus zweckmäßig gewählten Harzen. Ihre Oberfläche ist durch das Übertragungsmaterial für die Lagerung,den Versand- sowie für die Weiterverarbeitung geschützt.
Abbildung 2 zeigt den Schicht,.pressstoff
nach^dem Verlassen der Laminierpresse, wobei der Schichtpressstoff des Basismaterials mit 12 und die im Übertragungsverfahren aufgebrachte Harzschicht mit 4 und das Trägermaterial für die Harzschicht mit 2 bezeichnet ist.
AbVrHdung 3 zeigt das gleiche Material jedoch nach dem das Übertragungsmaterial entfernt worden ist.
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A"bMldung 4 ist eine schematische Querschnitt sdarstellung, die den Zustand veranschaulichen soll, nach der Behandlung der Oberflächenschicht mit geeigneten chemischen Mitteln um in dieser die Mikroporen 14 , die zur Verankerung der stromlos abgeschiedenen Metallschicht dienen, herzustellen.
Die besonderen Vorzüge des erfindun/rsgenäßen Verfahrens beruhe unter anderem darin, daß Beschichtungsstärke und Beschichtungsmaterial in v/eiten Grenzen frei gewählt werden können und daß die Oberflächenqualität der nach diesem Verfahren aufgebrachten Schichten ohne weiteres auch für hochwertige Weiterverarbeitungsvorgänge wie zum Beispiel den Photodruck geeignet ist.
Das ^erfahren eignet sich zur Serienfertigung besonders gut. Das Beschichten des Übertragungsmaterials geschieht in einem in seiner Technologie voll beherrschten und für die Großfabrikation geeigneten Vorgang, zweckmäßiger Weise im Durchlaufverfahren und das Übertragen der Schicht auf das Basismaterial, beispielsweise den Schichtstoff, erfolgt in einfacher Weise vorzugsweise nach dem herkömmlichen Pabrikations^prozess für Schichtpressstoff.
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_ q —
Da das zur Oberflächenschicht dienende Harzgemisch auf einem Übertragungsmaterial und in einem entsprechend gehärteten Zustand auf das Basismaterial aufgebracht wird, wird auch völlig vermieden, daß das Harzgemisch des Basisschichtpresstoffes durch die Oberflächenschicht hindurchdringt bzw. sich mit dieser vermischt.
Das Übertragungsmaterial für die Harzschicht kann nach der Erfindung derart ausgewählt werden, dass es nicht nur als temporärer Schutz für die Harzschichtoberfläche während Lagerimg und Transport sowie der nachfol- r genden Fertigungsschritte dient sondern auch die Durchführung bestimmter Fertigungsvorgänge erleichtert. Beispielsweise wird als Übertragungsmaterial eine auf der Aussenseite metallkaschierte Kunststofffolie oder überhaupt eine Metallfolie verwendet, so wirkt diese während eines Bofofrorganges als Wärmefalle und dient zur schnellen Abfuhr der im ^ohrvorgang entstehenden Hitze von der Bohrsteile.
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In dem nun folgenden Teil der Beschreibung sollen einige Beispiele für vorzugsweise Ausgestaltungsformen der Erfindung gegeben werden, die^bedeuten aber in keiner Weise eine Einschränkung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bestehenden Möglichkeiten.
Beispiel 1
Eine Übertragungsgrundlage bestehend aus Polyäthylen überzogenem Papier wird in einem Aufwalzverfahren, das von einer Abspulrolle auf eine Aufspulrolle arbeitet mit einer härtbaren Kautschukmasse überzogen diese enthält:-
Methy/äthylketon (a)
Zelluloseazetat (b)
Nitrilkautschuck fl. 35Og
Nitrilkautschuk 590g in Stücken
Wärmeaushärtbares - 35Og öllösliches Phenolharz
Epoxyharz 400g
(Epichlorohydrin derivat)
geschäumtes
kolloidales SiO2 300g
Butylkarbitol (c)
Genügend Lösungsmittel um eine Viskosität von 12,000 cps zu ergeben wobei das Verhältnis der Lösungsmittel a:b:c sich wie 1:5,7:4,4 verhält.
Aus dem KarzüberzogenenJDrägerciaterial werden nun Stücke beispielsweise 7.5 X 10' cm geschnitten und diese werden nun auf einen Stapel von getränktem Schichtmaterial in der Weise aufgelegt, daß die Harzschicht dem Schichtmaterial zugewendet ist. Letzteres kann aus z.B. Phenolpapier oder Epoxyglas bestehen.
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Diese v/erden nun unter den allgemein ülDlichen g in ein-"-r Laminierpresse zum Laminat vererbe: tet unö zv/ar ίντ Phenolpapier bei etwa 100 Atm unf· T70°0 und für Epoxygrundlage "bei etv/a 20 Atm und ebenfalls 17O0C wobei die Laminierzeit für Phenolpapier 45 Minuten beträgt für die Bpoxygrundlage nur 15-30 Minuten.
D?e derart vorbereiteten Schichtstoffplatten versehen mit einer -Harzreichen Oberflächenschicht v/erden wie folgt ru ger-ruckten Schaltungen verarbeitet:
(i) Hersteljen des Lochungsmusters
(ii) Entfernen der Überzugsträgerplatte bei s >ielsv/eise durch Abziehen
(iii)Aktivieren äor Oberfläche durch behandeln in einer Lösung von:
K3Gr2O7 37g H2SO4 500ml V/a s s er 5 C OmI für 30 I.anuton bei 23-270C
(iv) Sodann wird die Oberfläche für die Metallabschejdung aus autokatalytischen Metallabscheidungsbädern sensibilisi^zt, hierzu wird diese zunächst in eine Lösung von 100g SnCl2 in 55ml HCl konz. und 1000ml Wasser gebrach nnd nach dem Abspülen in ej η Bad von 1g PdCl,..:.und 40ml HCl konz. in 1000ml Wasser getaucht.
(v) Nach dem Trocknen wird die übliche Untergrundvnderstandslackschicht aufgebracht.
(vi) Aus einem der üblichen stromlos arbeitenden Kupferabsclieidungsbäder wird .in der gewünschten Stärke das Leiterzugsmuster abgeschieden.
(vii) Die Widerstandslackschicht wird entfernt, and
(viii) das fertige Produkt 30Minutenlang bei etwa 150(X nachgehärtet.
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ÖAD ORIGINAL
- 12 Beispiel 2
Für die Überzugsmasse wird statt der Kautschuck-(Polyacrylonitrilbutadien) eine Bpoxygrundlage (Beispielsweise (^pichlorhydrinbiphenol] mit Diäthylentriamin Zusatz) verwendet. Wach dem Härten der Schicht und dem Entfernen des Überträgers wird die Oberfläche permanent benetzend und polar gemacht in^dem diese für 2-5 .Minuten bei ca 3O0C in Dimethylformamid getaucht wird, mit Wasser gespült und anschließend für etwa 1 Minute in eine Lösung aus 100g/l
CrO^ und 25Oml/l konzentrierte H2SO. gebracht wird und wiederum daran anschließend für 2 Minuten j η eine 5$ ti ge ITaHSO-ZLösung gebracht; schließlich wird die Oberfläche gri-redlich erst kalt und dann heiß gespült. Die soweit vorbereitete Platte wird für die Metallabscheidung aus stromlos arbeitenden Bädern sensibilisiert in^dem man sie beispielsweise mit einer PdClp-SnClp Lösung behandelt . Eine negative Abdeckmaske wird aufgedruckt und vermittels stromloser Metallabscheidung das Leiterzugsmuster in gewünschter Stärke aufgebaut.
'·■■ Beispiel 3
Wach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird eine durchwegs katalytisch^ Oberflächenschicht der folgenden Zusammensetzung benutzt
Epoxyharz 15g
Butadien-acrylo- 15g nitrilkautseh.uk
Toluol 50 g
Phenolformalde- 11g. hydharz (Öllösslich
Kupfer I oxvd 60 g (katalytisch
wirksame Subst.)
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+ Das in diesem Beispiel genannte Epoxydharz ist ein Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und Biphenol A mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 340 und 350 und einer Viskosität von 3600 - 6400cps "bei 250O.
Statt des in Beispiel 1 verwendeten Kupferbades können auch andere stromlos arbeitende Metallabscheidungsbäder verwendet werden wie beispielsweise Nickel-, Kobaltoder Silberabscheidungsbäder.
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Claims (14)

  1. PATENTANSPRÜCHE:- ' ,
    My Verfahren zum Herstellen von Basismaterial mit einer für die nachfolgende Metallisierung geeigneten Oberflächen-Schicht aus Harzen oder Kunststoffen "bzw. Gemischen davon welche gewünschten Falles Pullstoffe enthalten, insbesondere von mit solchen Schichten versehenen Schichtpresstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Yerfahrenabschnitt. eine der Oberflächen eines als temporäre^ Träger für das BeSchichtungsmaterial dienenden Übertraguhgsmaterials mit einer Schicht vorbestimmter Dicke versehen wird, die aus dem Schichtmaterial im unpolymerisierten, eine geeignete Viskosotät aufweisenden Zustand besteht; und, das beschichtete Übertragungsmaßerial sodann einer Behandlung unterworfen wird, die zu einem teilweisen Aushärten führt und ausreicht, um das Schichtmaterial zu verfestigen und um zu verhindern , daß seine Oberfläche mit Flächen.verklebt, die mit ihr unter normalen lagerungs- und Arbeitsbedingungen in Kontakt gebracht werden; und,daß in einem zweiten Verfahrensabschnitt das beschichtete Übertragungsmaterial bzw. ein Abschnitt geeigneter Größe mit der Schichtseite auf die zu beschichtende Oberfläche des Basismaterials aufgelegt und die Schicht mit dem Basismaterial unter Aushärtung ,vorzugsweise vermittels Wärme und Druck, fest verbunden wird; und, daß die Deckschicht aus Übertragur^smaterial zu einem gewünschten Zeitpunkt vor dem Metallisierungsvorgang entfernt wird.
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  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das temporäre Übertragungsmaterial derart gewählt ist, daß es als Schute für die Schichtoberfiäche während Lagerung und Transport und bestimmter Weiterverarbeitungsschritte dient. ·
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Üoertragungsnaterial von der gehörte -. ο.. Schicht abgezogen v/erden kann.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 "bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmaterial aus einer Folie bzw. einem FiIn aus Kunststoff vorzugsweise aus Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyalkylenterephthalat, Polytetrafluoroäthylen besteht.
  5. 5. Verfahren nach einem -der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmaterial aus mit Kunststoff bzw. mit* Metall beschichteten Papier bzw. aus einer metallbeschichteten Kunststoffolie besteht.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß das übatragungsmaterial aus einer Metallfolie besteht.
  7. 7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis €t dadurch gekennzeichnet, d-ε,Γ das beschichtete
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    • /fr
    Übetragungsmaterial auf den Stapel aus imprägnierten Lagen eines Schichtpresstoffes vor dem zum'Herstellen des Schichtpresstoffes dienenden Heisspressvorgang aufgelegt und mit der Oberfläche durch die Hitze-und Druckeinwirkung beim Verpressen des Stapels zum Schichtpressstoff verbunden wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des temporären Übertragungsmaterials vor dem Beschichten mit einem Entformungsinittel versehen wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzgemischdes Schichtpresstoffes und das Gemisch der Schicht gleichzeitig voll ausgehärtet werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise Härtung vermittels Wärme oder UV-Strahlung erfolgt.
  11. 11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das temporäE Übertragungsmaterial in Form einer Folie von einer Vorratstrommel abgezogen, beschichtet, vorgehärtet und auf eine Vorratstrommel bis zur Weiterverarbeitung aufgespult wird.
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  12. 12. Verfahren nach nindestens eineu der Ansprüche 1 "bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtmaterial nindestens einen Bestandteil enthält der vermittels nachfolgender , chemischer Behandlung unter· Bildung einer microporösen, "benetzbaren Oberfläche abgebaut werden kann.·
  13. 13. Verfahren nach mindestens einem der . Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtmaterial einen auf. die stromlose Metallabscheidung katalysierend wirkenden Bestandteil enthält.
  14. 14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl aas Schichtmaterial als auch der eigentliche Schichtpressstoff bzw. nur letzterer einen Bestandteil enthält, der auf die stromlose Ketallabscheidung katalysierend wirkt.
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    Leerseite
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