DE2526026A1

DE2526026A1 - Basismaterial fuer die herstellung von gedruckten schaltungen

Info

Publication number: DE2526026A1
Application number: DE19752526026
Authority: DE
Inventors: Wolfhart Dipl Chem Dr Dunkel; Manfred Dr Saure; Johann Dipl Chem Wartusch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1975-06-11
Publication date: 1976-12-23

Description

Basismaterial für die Herstellung von gedruckten Schaltungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Basismaterial für die Herstellung von gedruckten Schaltungen, welches mit einer aufgebrachten, gehärteten Schicht für die stromlose Metallisierung versehen ist.
Es ist bereits bekannt, zur Verbesserung der Haftung von IÇupferleitern, die in einem späteren Verfahrensschritt auf Basismaterialien aufgebracht werden, auf dem Basismaterial besondere Schichten zu verwenden. Für diesen Zweck werden üblicherweise aushärtbare Schichten eingesetzt, die Gummi oder Kunstgummi als Zusätze enthalten, wobei der Gummi anteil solcher Schichten durch oxydierende Säuren chemisch aufgeschlossen werden und die Möglichkeit für die Metallhaftung erbringen soll. Es ist ferner bekannt, solche Schichten aus einem mit Polyisocyanaten gehärteten Polyester herzustellen.
Während als Nachteile der gummihaltigen Schichten mögliche Inhomogenitäten in der Schicht und damit ungleichmäßige Haftung, komplizierter Mischungsaufbau und schwierige Aufbereitung solcher Mehrkomponentensysteme sind, bedürfen die Schichten auf Basis mit Polyisocyanaten gehärteter Polyester einer Verbesserung der Hydrolysen- und Lösungsmittelbeständigkeit sowie des Verhaltens bei erhöhten Temperaturen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es somit u.a. in einfacher Weise eine Schicht auf einem Basismaterial herzustellen, welche durch geeignete Maßnahmen gleichmäßig aufzuschließen ist und damit den aufzubringenden Katalysatoren bzw. Keimen und der darauf aufwachsenden Kupferschicht die Voraussetzung für eine gleichmäßige, gute Haftung verschafft.
Die Aufschluß- und Verkupferungsmedien dürfen dabei die Schicht nicht mehr als gewünscht angreifen oder gar zerstören.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Schicht auf dem Basismaterial aus einem mit Polyisocyanaten gehärteten Hydroxylendgruppen enthaltenden Polybutadienharz besteht.
Für den Aufbau der erfindungsgemäßen Schicht werden vorzugsweise Polybutadienpolyole verwendet, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie einen relativ hohen Anteil von 1,2-Vinyleinheiten in ihrer Mikrostruktur aufweisen. Besonders günstig erwies sich ein 1,2 Vinylgruppenanteil von ca. 20 Gew.%, während der Anteil an eis 1,4-Einheiten ca. 20 % und an trans- 1,4- Einheiten ca.
6O % beträgt.
Neben der Verwendung reiner Polybutadienpolyole hat sich als besonders günstig ein Butadien/Acrylnitril-Copolymeres mit Hydroxylendgruppen erwiesen, wobei der Acrylnitrilgehalt etwa 15 G beträgt. Für bestimmte Anwendungen hat sich außerdem ein Butadien/Styrol-Copolynier mit OH-Endgruppen als vorteilhaft erwiesen, bei dem der Styrolgehalt etwa 25 Gew.-% betrug.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können auch Abmischungen der verschieden aufgebauten Polybutadienpolyole verwendet werden Die Härtung derartiger Polybutadienpolyole kann mit aromatischen, aliphatischen und cyclcaliphatischen Polyisocyanaten wie z.B.
4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4- und 2,6 Toluylendiisocyanat, 1,5-Naphthylendiisocyanat, 4,4', 4" Triphenylmethantriisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Trimethylhexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat u.a. erfolgen.
Ein wesentlicher Vorteil dieser erfindungsgemäßen Schicht besteht darin, daß deren Eigenschaftsbild sowohl durch Wahl der Polybutadienpolyol-Komponente als auch durch die Wahl des zur Härtung benötigten Polyisocyanats beeinflußt werden kann.
In manchen Anwendungsfillen kann es sich als vorteilhaft erweisen, den Vernetzungszustand der Schicht zu erhöhen. Bei Einsatz von Polybutadienpolyolen lassen sich in solchen Fällen höhere Vernetzungsdichten durch den Zusatz von Peroxiden erreichen, welche z.B. bei Erwärmung unter Radikalbildung zerfallen und die Doppelbindungen der Polybutadiensegmente vernetzen. Auf diese Weise läßt sich z.B. die Beständigkeit gegenüber prganischen Medien deutlich erhöhen.
Nach der Erfindung kann die Schicht weitere Zusätze in Form von Reaktionsharzen und ihren Härtungskomponenten enthalten.
Außerdem hat es sich in einigen Fällen als günstig erwiesen, in die Schicht feinverteilte aktive und/oder inaktive Füllstoffe einzuarbeiten.
Der Vorteil einer gemäß den vorstehenden Ausführungen aufgebauten Schicht auf einem Basismaterial liegt einmal in der Tatsache, daß bei der hier ablaufenden Polyaddition bei der Härtung keine flüchtigen Spaltprodukte gebildet werden, daß die Mischung für die Beschichtung ggfs. lösungsmittelfrei hergestellt werden kann, wodurch ein Abdampfen von Lösungsmitteln mit der damit zusammenhängenden Problematik wie z.B. der Umweltgefährdung vermieden wird, daß die Aufschließbarkeit aufgrund der 1,2-Vinyldoppelbindungen unter milderen Bedingungen erfolgen kann und daß auf diese Weise dennoch eine gegenüber organischen und wäßrigen Medien hinreichend widerstandsfähige Schicht erhalten wird.
Folgende Beispiele sollen die erfindungsgemäße Schicht näher erläutern: Beispiel 1 67 Gew.% Polybutadienpolyol mit einem 1,2-Vinylanteil von 20 %, einem OH-Wert von 0,83 mÄquiv./g einer Viskosität von 6000 mPas bei 25 C 7 Gew.% tech. 4,4'Diphenylmethandiisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 30 % 26 Gew.% Methyläthylketon (MÄK) als Lösungsmittel Dieses reaktive Gemisch wird unmittelbar für die Beschichtung verwendet. Die Härtung kann bei Raumtemperatur erfolgen. Eine Temperung bei z.B. 130°C von 1 h bringt die Härtung zu einem schnellen Abschluß.
Beispiel 2 67 Gew.% Polybutadienpolyol wie in Beispiel 1 7 ? Isophorondiisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 31 % 26 " MÄk Dieses reaktive Gemisch wird als Beschichtung aufgetragen und zeichnet sich durch eine relativ lange Gebrauchsdauer bei RT aus Die Härtung erfolgt zweckmäßig bei erhöhter Temperatur im Bereich von 130 bis 150°C.
Beispiel 3 62 Gew.% Polybutadienpolyol wie in Beispiel 1 10 " trifunktionelles aliphatisches Isocyanats mit einem NCO-Gehalt von ca. 22 % 14 " Äthylglykolacetat 14 1 Xylol Auch hier liegt ein Beschichtungssystem mit relativ langer Topfzeit vor, bei dem die Härtung zweckmäßig bei erhöhter Temperatur erfolgt Beispiel 4 56 Gew.% OH-Endgruppen enthaltendes Butadien Acrylnitril-Copolymer mit einem Acrylnitrilgehalt von ca. 15 %} mit einem OH-Wert von ca.ß,60 mÄquiv/g, einer Viskosität von ca.100 Pa.s bei 25°c und einem 1, 2-Yinylgehalt von ca. 20 X 4,5 Gew.% techn. 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit einem NCO-Gehalt von ca. 30 % 28 Gew.% Testbenzin 11,5 Toluol.
Eine mit diesem reaktiven Gemisch hergestellte Beschichtung härtet bei RT.
Beispiel 5 38 Gew.% OH-Endgruppen enthaltendes Butadien/Acrylnitril-Copolymer wie in Beispiel 4 12 Polyätherpolyol auf Basis-Polypropylenoxyd mit einem OH-Wert von 0,75 mÄquiv/g und einer Viskosität von 550 mpa.s bei 25°C 15,5 techn. 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (NCO-Gehalt 30 %) 9,5 " aktive, hochdisperse Kieselsäure 25 MAK.
Diese Beschichtung gilt als Beispiel für eine harte und mechanisch festere Ausführungsform der Schicht.
Beispiel 6 55 Gew.% OH-Endgruppen enthaltendes Polybutadienpolyol wie in Beispiel 1 19 Polyätherpolyol mit einem OH-Wert von 0,75 mÄquiv/g, und einer Viskosität von 550 mPa.s bei 25°C 24 Isophorondiisocyanat (NCO-Gehalt 31 %) 2 tert. Butylcumylperoxid.
Hier liegt ein lösungsmittelheies Beschichtungssystem vor, welches bei erhöhter Temperatur härtet und durch den Zusatz an Peroxid radikalisch weiter vernetzt wird, wodurch die Lösungsmittelbeständigkeit erhöht wird. Die Mischung weist eine Viskosität von ca. 1700 mPa.s bei 250C auf.
Die vorstehend aufgeführten Beispiele können weiter modifiziert werden z.B. durch das Einbringen an sich bekannter Katalysatoren und Keimbildner wie z.B. Palladium-Verbindungen. Auch inaktive Füllstoffe, wie z.B. Talkum oder Kreide können in diese Mischung eingebracht werden.
Mit derartigen lösungsmittelhaltigen oder lösungsmittelfreien Beschichtungssystemen wird die erfindungsgemäße Schicht auf ein Basismaterial z.B. auf Basis eines epoxidharzgebundenen Glasbartgewebes 1DIN 7735 Bs.2) aufgebrachto Je nach Aufbau des Beschichtungssystems erfolgt die Härtung bei RT oder kurzfristig bei erhöhter Temperatur. Schichtdicken von 15 bis 25 ym haben sich als ausreichend bei der erfindungsgemäßen Anwendung erwiesen.
Anschließend wird in bekannter Weise nach einem oxydativen Säureaufschluß die stromlos anzuverkupfernde Schicht mit einer Katalysatorlösung bekeimt und dann in einem entsprechenden Kupfer-Reduktionsbad metallisiert.
Die Vorteile derartig: hergestellter Schichten sind folgende: Die Systeme selbst sind einfach aufgebaut und ergeben nach der Härtung eine homogene Schicht.
Das Beschichtungssystem kann lösungsmittelfrei verarbeitet werden.
Die Schicht weist eine gute Lösungsmittelbeständigkeit auf und ist gegenüber den zur Anwendung kommenden wässrigen Medien beständig.
Die aufgebrachten Kupferschichten weisen eine gute und gleichmäßige Haftfestigkeit auf.
Im Lötbadverhalten können Zeiten von mehr als 120 sec bei 2600C erreicht werden, ohne daß Blasen auftreten oder ein Abplatzen der Kupferschicht erfolgt. Nach Abkühlung wird die erweichte Schicht wieder fest, ohne daß die Haftfestigkeit dadurch beeinträchtigt wird.
Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schicht muß für besondere Anwendungsfälle das ausgezeichnete dielektrische Verhalten hervorgehoben werden, welches durch niedrige Werte des tan J und von t , sowie durch eine nur geringe Abhängigkeit dieser Eigenschaften VOll der Temperatur bis 150 C gekennzeichnet ist.
Als Basismaterialien für die Aufbringung dieser Schicht sind solche mit Phenol-Formaldehyd-Harz-Bindemittel und Papier als Trägermaterial ebenso wie solche auf Epoxidharzbasis mit Glasseidengewebe als Träger geeignet; ggfs. können auch thermoplastische Kunststoffe als Basismaterial Anwendung finden.
In bestimmten Fällen kann auch die gehärtete Schicht zur Modifixierung weitere Zusätze an Reaktionsharzen enthalten, wobei auch aktive und/oder inaktive Füllstoffe Anwendung finden können.
Soweit erforderlich, wird die gehärtete Schicht mit geeigneten Katalysatoren für eine stromlose Metallabscheidung versehen.
7 Seiten Beschreibung 10 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 1 Basismaterial für die Herstellung von gedruckten Schaltungen, welches mit einer aufgebrachten gehärteten Schicht für die stromlose Metallisierung versehen ist, dadurch gekennzeichnet1 daß die Schicht aus einem mit polyfunktionel-1 en Isocyanaten gehärteten Hydroxylgruppen enthaltenden Polybutadienharz besteht.
2) Basismaterial nach Anspruch lt dadurch gekennzeichnet, daß der Vinylanteil des Polybutadienharzes 20 bis 30 % beträgt.
3) Basismaterial nach Anspruch t und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrox-gruppenhaltiges Polybutadienharz ein Butadien; Acrylnitril-Copolyineres Verwendung findet
4) Basismaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als hydroxyl-gruppenhaltiges Polybutadienharz ein Butadien/ Styrol-Copolymeres Verwendung findet
5) Basismaterial nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung des Hydroxylendgruppen enthaltenden Polybutadienharzes mit aromatischen Polyisocyanaten erfolgt.
6) Basismaterial nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Härtung mit aliphatischen Polyisocyanaten erfolgt.
7) Basismaterial nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit Polyisocyanaten gehärteten Polybutadienharz radikalbildende Substanzen, insbesondere Peroxyde als zusätzliche Vernetzungskomponente zugesetzt sind.
8) Basismaterial nach Anspruch 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärtete Schicht zur Modifizierung weitere Zusätze an Reaktionsharzen enthält.
9) Basismaterial nach Anspruch i - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die gehärtete Schicht weitere modifizierende Zusätze in Form von aktiven und/oder inaktiven Füllstoffen enthält.
10) Basismaterial nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gehärteten Schicht geeignete Katalysatoren für eine stromlose Metallabscheidung beigefügt sind.