DE2810523A1

DE2810523A1 - Leiterplatten fuer gedruckte schaltkreise und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2810523A1
Application number: DE19782810523
Authority: DE
Inventors: Junichi Sato
Original assignee: Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1977-03-18
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1978-09-21
Also published as: GB1565039A; LU79267A1; DE2810523C2; US4193849A; JPS53115069A

Description

NIPPON MINING CO-NIKO-535

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise bzw. gedruckte Schaltungen und die hierbei erhaltenen Leiterplatten oder ungeätzten Schaltkreisplatten.

Bislang wurden Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise dadurch hergestellt, daß man eine Kupferfolie unter Verwendung eines Klebstoffs unter Hitzeeinwirkung auf eine Platte oder ein Blatt aus einem Kunststoffpolymeren, wie einem Phenolharz, einem Epoxidharz und dergleichen, aufpreßt. Hierfür verwendet man üblicherweise eine Kupferfolie mit einer Dicke von mindestens 30 μΐη, da bei Verwendung extrem dünner Kupferfolien beim Herstellen und Schneiden der Kupferfolie sich Falten und Risse bilden können und bei Anwendung der erwünschten Bedingungen des Hitzeverpressens der Kupferfolie mit der Kunststoffolie keine gute Haftung an dem Substrat erreicht werden kann.

Wenn man andererseits eine Kupferfolie mit einer Dicke von etwa 30μπι verwendet, tritt das sogenannte "Seitenätzphänomen" auf, wenn man die Leiterplatte auf der Kupferfolie bedruckt und die nicht notwendigen Kupferbereiche durch eine Ätzbehandlung entfernt. Außerdem ergeben sich bei Anwendung einer derart dicken Kupferfolie Probleme durch Unterbrechungen in den Schaltkreisen und es ist nicht möglich stark miniaturisierte Muster auszubilden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, die Nachteile der herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise zu beseitigen

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und Leiterplatten zu bilden, die eine möglichst dünne Leiterschicht aufweisen und nicht an dem Seitenätzphänomen oder Schaltungsunterbrüchen leiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Kunststoffolie oder eine Kunststoffplatte durch Aufdampfen oder Bedampfen mit einem Metallüberzug versieht und dann elektrochemisch ein Metall auf dem Metallüberzug abscheidet.

Erfindungsgemäß ist daher im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren die Bildung einer Metallfolie, wie einer Kupferfolie nicht erforderlich. Weiterhin ist keine Oberflächenbehandlung der Metallfolie erforderlich, die bislang durchgeführt wurde, um die Haftung der Folie an der Oberfläche des Substrats, das für die Schaltkreisplatten verwendet wird, zu verbessern. Weiterhin kann erfindungsgemäß die Haftung der Metallschicht an dem für die Schaltkreisplatten oder Leiterplatten verwendeten Substrat vereinfacht werden und es ist weiterhin möglich, eine ultradünne Metallschicht abzuscheiden.

Als Ergebnis davon wird das Seitenätzphänomen, wie es häufig beim Ätzen der gedruckten Leiterplatte auftritt, weitgehend verhindert. Aus diesen Gründen können die Probleme, die bei der Verwendung von Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise auftreten, beseitigt werden.

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isolierendes

Die erfindungsgemäß als/Substrat verwendete Kunststofffolie ist eine flexible Folie aus einem Kunststoffmaterial oder ein bahnartiges oder plattenartiges Substrat aus einem solchen Material. Beispiele für flexible Kunststofffolien sind Polyvinylchloridfolien, Polyäthylentelephthalatfolien, Polyimidfolien und dergleichen, wovon die Polyimidfolien und die Polyesterharzfolien bevorzugt sind, die unter den Bezeichnungen "KAPTON" bzw. "MYLAR" von der Firma du Pont erhältlich sind.

Im folgenden sei das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise näher erläutert.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kunststoffolie gewünschtenfalls zunächst einer üblichen Entfettungsbehandlung, beispielsweise durch Eintauchen der Folie in eine wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung, unterworfen, um den Fettgehalt der Folie zu vermindern. Diese Maßnahme ist jedoch nicht erforderlich, wenn die Folie ausreichend rein ist.

Nach der Entfettungsbehandlung der Folie erfolgt eine chemische oder physikalische Vorbehandlung der Oberfläche der Folie, die mit dem Metallüberzug versehen werden soll, um eine Reinigung, Aktivierung oder ähnliche Vorbehandlung der Folie zu bewirken. Bei der chemischen Behandlung kann man eine Behandlung mit einer wäßrigen Säurelösung und Wasser durchführen. Auf diese Vorbehandlung kann man verzichten, wenn man die Folie in reinem Zustand verwendet.

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Man kann die Kunststoffolie auch den üblichen Vorbehandlungen unterwerfen, die beispielsweise in dem Buch "Vacuum Deposition of Thin Films" von L. Holland, Chapman und Hall Ltd. (London), insbesondere Seiten 44 bis 103, angegeben sind.

Nach der Vorbehandlung wird unter Anwendung einer Vakuumaufdampfmethode oder dergleichen ein Metallüberzug auf die Oberfläche der Folie aufgedampft. Vorzugsweise bedampft man die Oberfläche der Folie mit einem Metall, wie Kupfer, Nickel, Zinn oder dergleichen, das eine gute Leitfähigkeit und Haftung an der Folie zeigt und beim Ätzen relativ leicht aufgelöst und entfernt werden kann. Bei dem Aufdampfen kann man lediglich eines der oben erwähnten Metalle oder Legierungen davon, einschließlich einer Kupfer-Zink-Legierung verwenden. Weiterhin kann man auch verschiedene Metalle oder Legierungen aus mindestens zwei Metallen der oben angegebenen Art in Form von zwei Schichten auf die Kunststoffolie aufdampfen.

bzw. Hierdurch können eine Verminderung der Haftung /der Haftfestigkeit zwischen dem Metall und der Folie und die Bildung eines Oxidüberzugs auf den Metallen vermieden werden. Hierdurch kann man auch eine wirksame Haftung zwischen den Metallen und dem später elektrochemisch abgeschiedenen Metall bewirken.

Die Dicke des durch Aufdampfen abgeschiedenen Metallüberzugs liegt oberhalb etwa 0,05 μπι und liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,1 bis 0,3 μπι. Die Dicke ist so groß, daß der überzug bei der sich anschließenden elektrochemischen Abscheidung, die mit Hilfe eines galvanischen Abscheidungsverfahrens, von dem später die Rede sein wird, erfolgen kann, als Leiter wirkt.

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-B-

BeI der elektrochemischen Abscheidung des Metalls kann man als Additiv die von der Firma Udylite Div., OMIC erhältlichen Produkte U.B.A.C./ vorzugsweise U.B.A.C Nr.1 (Warenzeichen) verwenden, wodurch die Dicke des zuvor auf der Folie vorliegenden Metallüberzugs durch die galvanische Abscheidung des Metalls auf etwa 1 bis 10 pm oder dergleichen gebracht wird.

Bei der elektrochemischen Abscheidung arbeitet man vorzugsweise bei einer Elektrolyttemperatur von etwa 40 bis 70⁰C und noch bevorzugter bei 50 bis 60⁰C, wenn man das Additiv Ü.B.A.C. Nr. 1 in dem Elektrolyt verwendet.

Bei dieser elektrochemischen Abscheidung kann man Kupfer als solches oder eine Legierung aus Kupfer und mindestens einem Metall aus der Nickel/ Zinn und Zink iumfassenden. Gruppe abscheiden.

Bei der elektrochemischen Abscheidung des Metalls auf der Oberfläche des zuvor durch Aufdampfen aufgebrachten Metallüberzugs kann man das Metall allein oder In Form einer Legierung verwenden und man kann es in Form von einer Schicht oder von zwei oder mehr Schichten aufbringen.

Die in dieser Weise gebildete Metallschicht kann die optimale Dicke aufweisen, die für Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise erforderlich ist.

Ausgehend von den in dieser Weise hergestellten erfindungsgemäßen Leiterplatten kann man gedruckte Schaltkreise dadurch herstellen, daß man den gewünschten Schaltkreis auf die in dieser Weise hergestellte Leiterplatte aufdruckt und die nicht erforderlichen Bereiche der Metall-

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schicht unter Anwendung üblicher Ätzmaßnahmen auflöst und entfernt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine kontinuierliche Herstellung von langen Leiterfolien für die Herstellung von gedruckten Schaltkreisen möglich, indem man die Kunststoffolie in Rollenform verwendet.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

BEISPIEL 1

Bei diesem Beispiel verwendet man eine flexible Polyimidfolie ("KAPTON" der Firma du Pont) mit einer Breite von 300mm, einer Länge von 400m und einer Dicke von 50μπι. Zur Entfettung taucht man die Folie während 5 Minuten bei 70⁰C in eine 10 prozentige wäßrige Natriumhydroxidlösung ein und wäscht sie dann. Anschließend trocknet man sie während einer Minute bei 180⁰C an der Luft.

Die in dieser Weise behandelte Folie versieht man durch Spritzmetallisieren mit einem aufgedampften Kupferüberzug mit einer Dicke von 0,1 μΐη. Den in dieser Weise gebildeten Kupferüberzug verwendet man bei der anschließenden galvanischen Abscheidungsbehandlung als Kathode.

Bei der galvanischen Abscheidungsbehandlung verwendet man eine Platte aus reinem Kupfer als Anode und führt die galvanische Abscheidung unter folgenden Bedingungen durch:

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HCl :	20 mg/1
Kathodenstromdichte:	1,6 A/dm²
Temperatur :	55 ⁰C
Konzentration der
CuSO₄ - 5H₂0-Lösung:	225 g/l
Säurekonzentration
(H SO₄) :	50 g/l

Additivkonzentration
(U.B.A.C. Nr. 1) : 4 ml/1

Man behandelt die Folie bis die Kupferschicht eine Dicke von 10 μΐϋ aufweist, die bei dem Abzieh test eine Abziehfestigkeit von 1,6 kg/cm zeigt.

BEISPIEL 2

Man wiederholt die Maßnahmen des Beispiels 1, verwendet jedoch als Kunststoffolie eine Polyäthylentelephthalatfolie in Rollenform mit einer Breite von 500 mm, einer Länge von 200 m und einer Dicke von 38 μΐη, die man unter folgenden Bedingungen behandelt:

HCl :

Kathodenstromdichte :

Temperatur :

20 Konzentration der

CuSO₄ · 5H₂O-Lösung :

Säurekonzentration : (H₂SO₄)

Additivkonzentration 25 (U.B.A.C. Nr. 1) :

Die in dieser Weise behandelte Folie besitzt eine Kupferschicht mit einer Dicke von 12 μπι, die bei dem Abziehtest eine Abziehfestigkeit von 1,5 kg/cm zeigt.

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20 2,0	mg/1 ~ A/dnT
60	⁰C
200	g/i
45	g/i
5	ml/1

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Wenngleich die abgeschiedene Metallschicht der erfindungsgemäß gebildeten Leiterplatten extrem dünn ist, zeigt sie keine feinen Locher oder Poren, da das Metall direkt durch Abscheidung aus der Dampfphase auf ein isolierendes Substrat aufgebracht und dann ein Metall elektrochemisch auf dem aufgedampften Metallüberzug abgeschieden worden ist,

Erfindungsgemäß ergeben sich die folgenden Vorteile;

1) Es ist nicht erforderlich, eine Metallfolie mit einem Substrat: zu verbinden;

2) Bei der Anwendung langer Folien in jRollenform ist eine kontinuierliche Herstellung möglich, so daß beispielsweise Folien mit einer Länge von 1OO bis 2000 m kontinuierlich hergestellt werden können;

3) Man kaum gedruckte Schaltkreise hoher "Verläßlichkeit bilden, da sich auf der Oberfläche des durch Aufdampfen auf dem reinen Substrat gebildeten Metallüberzugs kauaa kleinste Poren oder Löcher finden?

4) Die Dicke der Metallschicht kann je nach Wunsch ausgewählt werden, da sie elektrochemisch gebildet wird;

5) Wenn eine extrem dünne Metallschicht verwendet wird, können die Ätzmaßnahmen in sehr einfacher Weise durchgeführt werden, wobei kaum das sogenannte Seitenätzphänoiaen auftritt und es somit ohne weiteres möglich ist, genaue und stark verkleinerte Schaltkreise zu bilden;

6) Bei der Handhabung des Produkts ergeben sich keine Oberflächenfehler, wie Grübchen, Verbiegungen, Kratzer und dergleichen und man kann extrem dünne Produkte bilden, da es nicht erforderlich ist, eine Metallfolie mit dem Substrat zu verkleben und hierfür besondere Behandlungsmaßnahmen zu ergreifen.

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Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-4800 Bleiefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

Case: NIKO-535
tM/hm

NIPPON MINING COMPANY, LIMITED 2-10-1, Toranomon, Minato-ku, Tokyo - Japan

Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise und Verfahren zu ihrer Herstellung.

Priorität: 18. März 1977, Japan - No. 52-29241 PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten für gedruckte Schaltkreise, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Kunststoffolie durch Bedampfen mit einem Metallüberzug versieht und dann elektrochemisch ein Metall auf dem Metallüberzug abscheidet.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Kunststoffolie aus Polyvinylchlorid, Polyäthylentelephthalat und/oder Polyimid verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß man die Folie in Rollenform verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß man auf die Kunststoffolie einen Metallüberzug aus Kupfer, Nickel, Zinn, Legierungen davon und/oder einer Kupfer/Zink-Legierung aufdampft.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man einen Metallüberzug aus lediglich einem Metall aufdampft.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß man einen Metallüberzug aus mindestens zwei Metallen aufdampft.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man auf dem durch Aufdampfen abgeschiedenen Metallüberzug elektrochemisch mindestens ein Metall aus der Gruppe abscheidet, die Kupfer, Nickel, Zinn, Zink und Legierungen davon umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man bei der elektrochemischen Abscheidung des Metalls das von der Firma üdylite Div.,0MIC erhältliche Produkt U.B.A.C. (Warenzeichen) als Additiv verwendet.

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9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man bei der elektrochemischen Abscheidung des Metalls das von der Firma Udylite Div., OMIC erhältliche Produkt U.B.A.C. Nr. 1 (Warenzeichen) als Additiv verwendet.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrochemische Abscheidung bei einer Temperatur von etwa 40 bis 70 ⁰C durchführt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß man die elektrochemische Abscheidung bei einer Temperatur von 50 bis 60⁰C bewerkstelligt.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoffolie rechteckig ist.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Kunststoffolie länglich ist.
14. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß man die Kunststofffolie in Rollenform einsetzt.
15. Leiterplatte für gedruckte Schaltkreise, erhältlich nach den Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen 1 bis 14.