DE3134502C2 - Verfahren zur Vorbehandlung von mit Haftschichten versehenen Isolatorplatten vor der stromlosen Verkupferung - Google Patents

Verfahren zur Vorbehandlung von mit Haftschichten versehenen Isolatorplatten vor der stromlosen Verkupferung

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DE3134502C2 DE3134502A DE3134502A DE3134502C2 DE 3134502 C2 DE3134502 C2 DE 3134502C2 DE 3134502 A DE3134502 A DE 3134502A DE 3134502 A DE3134502 A DE 3134502A DE 3134502 C2 DE3134502 C2 DE 3134502C2
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Abstract

Mit der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer gedruckten Schaltungsplatte zur Verfügung gestellt, welches das Ausbilden einer einen Galvanisierungsfilm bildenden Haftschicht auf der vollständigen freiliegenden Oberfläche einer isolierenden Platte umfaßt, sowie das Aufrauhen der Haftschichtoberfläche, das Ablagern eines Katalysators für stromlose Galvanisierung aus einer Katalysatorlösung auf der Haftschichtoberfläche, das Maskieren der auf diese Weise behandelten Oberfläche der isolierenden Platte mit Ausnahme des Teiles, auf dem eine Schaltung ausgebildet werden soll, und dann das Ausführen eine stromlosen Kupfergalvanisierung auf dem Katalysator der Platte, so daß eine Schaltung darauf ausgebildet wird, wobei gemäß der Erfindung eine Behandlung der aufgerauhten Haftschichtoberfläche mit einer Alkalilösung durchgeführt wird, bevor der Katalysator darauf abgelagert wird, sowie eine Behandlung der maskierten isolierenden Platte mit einer ein Tensid enthaltenden wäßrigen Lösung, vor dem Durchführen der stromlosen Kupfergalvanisierung. Das vorstehende Verfahren stellt eine höhere Kupferausnutzung und eine größere Haftfestigkeit der Kupfergalvanisierung an der Platte sicher.

Description

Die Erfindung betrifft ein beim Herstellen gedruckter Schaltungen einsetzbares Verfahren, die eine Leiterschaltung bzw. eine elektrisch leitende Verbindungen aufweisende Schaltung bildet bzw. umfaßt, und zwar betrifft die Erfindung ein zum Herstellen einer gedruckten Schaltungsplatte einsetzbares Verfahren, mit dem es möglich ist, das gewünschte Metallisieren zu erzielen, während die für das stromlose Metallisieren benutzte Lösung in einem stabilen Zustand erhalten wird.
Bisher umfaßte die Herstellung von gedruckten Schaltungen durch stromloses Metallisieren die folgenden Verfahrensschritte: (1) Ablagern einer Haftschicht, die synthetischen Gummi bzw. Kautschuk enthält, auf einer Isolierenden Platte; (2) Aufrauhen der abgelagerten Haftschicht; (3) Ablagern eines Katalysators für stromloses Metallisieren auf der aufgerauhten Oberfläche; (4) Maskleren der gesamten Oberfläche außer dem Teil, auf dem die Schaltung ausgebildet werden soil; und (5) Ausführen des stromlosen Metallisieren. Dieses bekannte Verfah
renliaf einige ernsthafte: Nachteile, wie. beisplelswelsf
ί· elne'nlchtzüfiledensteHendeiHaftfäJügkeit desMeiallisie
hmgsfllmsv die "ein slöh Wölben, Au rschwellen, Au fquel ■ Ien;oder dergleichen. Und-AbschälendesiMetallisierungs films während des Lötens,verursachi; sowie eine instabile
Lösung für dasi stromlose Besclüehtenrlgiifgrund eines
• Ausfallens" des abgelagerten Katalysators^ was· zu eine verminderten Metallisieningsleistungsfähigkeit bzw einem verminderten;·Metallisierungswirkungsgrad um
ίο einer verminderten Kupferausnutzung führt.
; Zum Verbessern des Anhaftens; dieses ,Katalysator wurde vorgeschlagen, die aufgerauhte Haftschichtober fläche einer Alkalibehandlung zu unterwerfen, um dii schwache Schicht auf der Haftschicht zu entfernen JPtO!
is Nr. 22 841/1980) oder eine Tensidbehandlung nach den Maskleren vorzusehen, um die partielle Metalltsierungs qualltät zu verbessern-(JP-OS Nr. 1 09£25/1976).
Die US-PS 42 16 246 und die DE-AS. 26 10471 beschreiben das Aufrauhen der Haftschicht und das Auf bringen eines Katalysators, wobei nirgendwo die Alkali behandlung und die Behandlung mit einem Tensic offenbart- und nahegelegt wird.
Die US-PS 42 ! 1 564 gibt über die Anwendung voi stromlosem Verkupfern von gedruckten Schaltung«
Auskunft, wobei jedoch keine Vorbehandlung erfolgt Nach der DE-OS 19 11 041 und der US-PS 36 20 804 wire
zwar eine alkalische Behandlung beschrieben, jedocr keine Tensidbehandlung.
Und schließlich ist auch der US-PS 36 25 758 keim
Alkalibehandlung und keine Tensidbehandlung als Vor behandlung zu entnehmen. Die erfindungsgemäße Korn blnatlon von Verfahrensschritten ist also in keiner de oben zitierten Literaturstellen vorbeschrieben. Aufgab« der Erfindung war es also, die bestehenden Verfahre
Insoweit zu verbessern, als die Kupferausnutzung verbes
sen und die Lösung, die für das stromlose Metallisieret verwendet wird, während des gesamten Betriebes Ir einem stabilen Zustand gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird wie aus den vorstehenden Ansprü
chen ersichtlich gelöst.
Die Instabilität der für das stromlose Metallisieren ver wendeten Lösung wird einer graduellen Abtrennung de: Katalysators von der Metalllsierungsoberfläche und einei sich daraus ergebenden Ansammlung desselben in den Metallisierungsbad zugeschrieben, was eine Ausfällung von Metallen von der Wand- und Bodenoberfläche des Metalllsferungsbehälters zur Folge hat. Im Rahmen de vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß diese Erscheinung durch Aufnahme dir» folgenden beiden Ver
so fahrensschrltte kontrolliert werden kann: Behandeln de aufgerauhten Haftschlchloberfläche auf der isolierender Schalungsplatte mit einer Alkalllösung, und welterhlt Behandeln der maskierten Platte (maskiert mit Aus nähme des Teils, auf dem die Schaltung ausgebildet wer den soll) mit einem Tensld. Es wurde außerdem gefun den, daß diese Behandlungen zu einer wesentlichen Ver besserung der Kupferausnutzung der für das stromlost
Beschichten verwendeten Lösung führten. Die Aufnahme der erfindungsgemäßen Verfahrens
co schritte führt dazu, daß einer Abtrennung des Katalyse tors In viel stärkerem Umfang Einhalt geboten wird als das der Fall Ist, wenn kein Tensld zum Metallisieren! hinzugefügt wird, so daß sich eine unvorhersehbare Wirkung gemäß der Erfindung ergibt.
Die vorliegende Erfindung sei nun in näheren Einzel· heiten beschrieben.
Zunächst können als Isolierende Schaltungsplatter übliche Phenol- bzw. Phenolharzschichtmaterlallen
Epoxyschlchtmaterlalien» Keramiken und dergleichen verwendet werden.
Was das Haftmaterial anbetrifft, so sind Im Rahmen όβτ Erfindung solche Haftmaterlallen geeignet, die grundsätzlich aus synthetischem Gummi bzw. Käu- "> tschuk oder Phenolharz, zusammengesetzt sind, wie sie allgemein in den Additiv-Verfahren angewandt werden. Die im Rahmen der Erfindung verwendbaren synthetischen Gummis bzw. Kautschuke umfassen Nltrilgummi bzw. -kautschuk, Butadiengummi bzw. -kautschuk, Iso- i< > prengumml bzw. -kautschuk, etc., während die Phenolharze vom Resoi-Typ oder Novolak-Typ sein können. Die den Metalllslerfilm bildende Haftschicht wird auf wenigstens einer vollständigen freiliegenden Oberfläche einer Isolierenden Platte ausgebildet, wie auch auf wenig- ι > stens einer vollständigen freiliegenden Oberfläche von jeder von isolierenden Platten, deren Oberfläche die äußerste Schicht bildet.
Die for die Oberflächenaufrauhung verwendete Aufrauhungslösung kaan von jeder bekannten Art sein, wie 3» sie ungemein für das chemische Aufrauhen verwende; wird, beispielsweise Chromschwefelsäure, Chromsäure-Borfluorsäure, etc. Mechanische MIttel, wie beispielsweise Sandstrahlen, können ebenfalls für das Aufrauhen verwendet werden. Es können Durchgangslocher nach -'"> der Ausbildung der Haftschicht, jedoch vor dem Aufrauhen der Haftschicht, vorgesehen werden.
Die im Verfahren nach der Erfindung verwendete Alkalllösung kann eine Alkallhydroxidlösung, Ammoniak, eine Amlnlösung sein, jedoch wird gewöhnlich so bzw. bevorzugt eine Alkallhydroxidlösung von Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid verwendet. Der pH-Wert der Lösung liegt oberhalb von 11, vorzugsweise oberhalb von 12, insbesondere bei 13 bis 14. Die Behandlung geschieht üblicherweise durch Tauchen und kann bei Raumtemperatur während einer Zeltdauer von 2 bis 10 Minuten ausgeführt werden, jedoch ist gewöhnlich eine etwa S Minuten dauernde Behandlung ausreichend.
Die Aktivierungsbehandlung kann eine übliche Behandlung unter Verwendung einer sauren *o ZlnndDchlorldlösung und einer sauren Palladiumchloridlösung sein.
. Für die Maske, die aufgebracht wird, um eine Ablagerung des Metallislerungsfllms auf dem unnötigen bzw. nicht dafür vorgesehenen Teil oder dem Teil, in dem die *5 Schaltung nicht ausgebildet werden soll, zu verhindern. Ist es zu bevorzugen, eine solche Maske zu verwenden, die grundsatzlich aus einem Epoxyharz zusammengesetzt ist bzw. besteht, und zwar aus Gründen des chemischen Widerstandes während des Metallisierungsvorgangs, aber die Verwendung von anderen Substanzen wird dadurch nicht ausgeschlossen.
Das im erfindungsgemäßen Verfahren nach der Maskierung der Plattenoberfläche aller Teile, welche keinen Teil der Schaltung bilden bzw. auf denen die Schaltung nicht ausgebildet wird, verwendete Tensld kann von jeder Art sein, nämlich nichtionisch, anionisch oder kationisch, und dieses Tensld wird in der Form einer wäßrigen Lösung verwendet. Typische derartige Tenside sind Polyäthylenglykolalkyläther, Polyäthylenglykoj- «> phosphorsäureester, Polyäthylenglykolalkylphenoläther, Fettsäuresalze, Alkylbenzolsulfonat und dergleichen. Die Behandlung mit einer wäßrigen Lösung eines Tensids wird dadurch ausgeführt, daß man die. Platte In die erwähnte wäßrige Lösung bei Raumtemperatur während 1 bis 10 Minuten eintaucht.
Zum stromlosen Metallisieren Im Verfahren nach der Erfindung kann jedes bekannte Verfahren verwendet werden, mit dem es möglich ist, eine Metalllsterungsschtcht aus Kupfer oder Nickel auszubilden. Gewöhnlich Ist eine Verkupferung zu bevorzugen. Es Ist außerdem zu bevorzugen, das stromlose Metallisieren In einem mit Wasser gewaschenen, nassen Zustand nach der Tensldbehandlung auszuführen, well beim Trocknen der Platte die Möglichkeit besteht, daß der Katalysator oxidiert, und außerdem kann damit in vorteilhafter Welse der Verfahrensschritt des Trocknens weggelassen werden. - Es besteht die Möglichkeit, andere übliche Behandlungen durchzuführen, z. B. eine übliche Säurebehandlung, die nach der Alkatibehandlung gemäß der Erfindung ausgeführt wird, um die Lebensdauer der AJctivierungsIösung zu verlängern, oder eine entsprechende Salzsiurebehaudlung vor dem Metallisieren, und diese Behandlungen beeinflussen die Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens In keiner Weise nachteilig.
Die vorliegende Erfindung sei nachstehend weiterhin anhand von Ausführungsbeispielen derselben näher beschrieben.
Beispiel 1
Ein handelsübliches, hitzehärtbares Harz auf der Basis eine durch Phenolharz modifizierten Nitriigummis bzw. -kautschuks wurde auf eine Seite eines Papier-Phenol -Schichtmaterials durch AufblasbeschicJuung aufgebracht, und es wurdvj einer 80 Minuten dauernden Warmhärtung bei 160° C ausgesetzt. Dann wurde dieses Schichtmaterial nach der Ausbildung von Durchgangslöchern an den erforderlichen Teilen in eine Chromschwefelsäure-Mischung getaucht (eine Mischung aus 60 g CrOj und 220 ml konzentrierter Schwefelsäure wurde mit Wasser verdünnt, so daß sich eine Gesamtmenge von 1 1 ergab), und zwar erfolgte das Eintauchen bei 45° C während 7 Minuten, um die Haftschichtoberfläche aufzurauhen. Darauf folgte ein S Minuten dauerndes Waschen mit Wasser bei Raumtemperatur und weiter ein S Minuten langes Eintauchen in eine wäßrige Lösung von Salzsäure (100 ml 36%iger Salzsäure wurde;:· mit Wasser verdünnt, so daß die Menge der Lösung 1 I wurde), um das restliche Chrom zu entfernen.
Nach einem zusätzlichen 2 Minuten langen Waschen mit Wasser bei Raumtemperatur wurde das erwähnte Schichtmaterial einer Alkalibehandlung ausgesetzt, die ein 10 Minuten langes Eintauchen In eine wäßrige Natrlumhydroxldlösung (pH = 13,0) bei Raumtemperatur umfaßte, gefolgt von einem weiteren 2 Minuten langen Waschen mit Wasser bei Raumtemperatur, einem I minutigen Eintauchen In eine wäßrige Salzsäurelösung (500 ml von 36%lger HCI-Lösung wurden so weit mit Wasser verdünnt, daß die gesamte Menge der Lösung 1 1 betrug), und einem 10 Minuten langen Eintauchen In einen Sensibilisator, der Zinndichlorid und Palladiumchlorid enthielt. Nach einem zusätzlichen 2 Minuten langen Waschen mit Wasser bei Raumtemperatur wurde die Platte während 5 Minuten in eine wäßrige Lösung getaucht, die Salzsäure und Oxalsäure enthielt (eine Mischung aus 10 ml 36%lger HCl-LOsung und 10 g Oxalsäure wurde so weit mit Wasser verdünnt, daß sich eine Gesamtlösungsmenge von 1 1 ergab), und weiter wurde die Platte während 2 Minuten mit Wasser gewaschen. Die auf diese Welse behandelte Platte wurde bei 80° C während 30 Minuten getrocknet, und dann wurde ein Maskierungsmittel der folgenden Zusammensetzung durch Siebdruck auf den Teil aufgebracht, der für die Ausbildung der Leiterschaltung bzw. der gedruckten Schaltung nicht erforderlich war bzw. der von der gedruckten Schaltung frei bleiben sollte.
Zusammensetzung des Maskierungsmittels
Bisphenol A-Diglycidyläther mit . 65 Teile
einem Epoxyäquivalent von 185 bis 192
Bisphenol Α-Diglycldyläther mit 35 Teile
einem Epoxyäquivalent von 2000 bis 25 000
Polyvinylbutyralharz 25 Teile Viskosität hat.
Siliciumoxid 40 Teile von 200 cps bei 20° C
Zirkon 40 Teile
Phthalocyaningrün 2 Teile
Dicyandiamid 5 Teile
Ν,Ν,Ν,Ν'-Tetramethylbutadienamin 1,1 I Teile
Sarcosin-n-oleat 1 Teil
Diäthylenglykolmonobutyläther 40 Teile
Glykolmonomethyläther eine Menge, die ausreicht.
damit die gesamte Zusam
mensetzung eine
Dann wurde die Piallc während ! Stunde bei Raumtemperatur trocknen gelassen, daraufhin «vurde sie zur Härtung des Maskierungsharzes bei 130° C während 40 Minuten erhitzt. Nach dem Kühlen wurde die Seite der Platte, auf die das Haftmittel nicht aufgebracht worden war, ebenfalls durch Siebdruck mit Harz der erwähnten Zusammensetzung versehen, und nach einem Stehen in atmosphärischer Luft während 1 Stunde wurde die Platte bei 1600C während 1 Stunde warmgehärte?. Wiederum nach Kühlen wurde die Platte bei Raumtemperatur während 5 Minuten in eine Behandlungslosung getaucht, die durch Auflösen von 2 g eines Tensids auf der Basis von Phosphorsäureester in Wasser so, daß die Gesamtmenge 1 I betrug, hergestellt worden war.
Dann wurde diese Platte mit Wasser gewaschen und in eine Kupfermetallisierungslosung für stromloses Metallisieren getaucht, bis sie die nachfolgende Zusammensetzung hatte, und zwar bei 72° C während 8 Stunden, so daß sich Kupfer mit einer Dicke von 28 um nur auf dem erforderlichen Teil ausschied, so daß dadurch eine einseitige, mit Durchgangslöchern versehene gedruckte Schaltungsplatte hergestellt wurde.
Zusammensetzung der Kupfermetallisierungslösung
CuSO< · 5H2O
Äthylendiamintetraessigsäure
37%ige Formaldehydlösung
Polyäthylenglykol
(mittleres Molekulargewicht 600)
2,2'-Dipyrldyl
NaOH in einer Menge, die erforder
lich war, den pH-Wgrt auf 12,4 (bei 20° C) einzustellen
Wasser . In einer Menge, die erforder
lich war, die Gesamtmenge auf 11 zu bringen
Das stromlose Metallisieren wurde unter Verwendung der erwähnten Kupfermetallisierungslösung in der oben J0 beschriebenen Weise fünfmal wiederholt. Die mittlere Kupferausbeute In den fünf Wiederholungen des Metallisierungsvorgangs war über 92%.
Beispiel
Es wurde das gleiche Verfahren wie in Beispie! 1 wiederholt, jedoch mit der Abwandlung, daß eine Behand-Iungslösung, die ein auf einem gexadkettlgen Alkylbenzol basierendes Tensid und ein auf einem höheren Alkohol basierendes antonisches Tensid anstelle des auf Phosphorsäureester basierenden Tensi^s zur Herstellung einer einseitigen, mit Durchgangslöchen versehenen bedruckten Schaitungsplatte verwendet wurde. Die Kupferausbeute betrug 90%.
Vergleichsbeispiel 1
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, jedoch mit Ausnahme der Alkalibehandlung und der Behandlung mit einem Tensid, um eine einseitige, mit Durchgangslöchern versehene, gedruckte Schaitungsplatte herzustellen. Die Kupferausbeute betrug 45%.
Vergleichsbeispiel 2
Eine einseitige, mit Durchgangslöchern versehene, gedruckte Schaitungsplatte wurde in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Abwandlung, daß keine Alkalibehandlung durchgeführt wurde. Die Kupferausbeute betrug 64%.
Vergleichsbeispiel 3
Eine einseitige, mit Durchgangslöchern versehene, gedruckte Schaitungsplatte wurde in der gleichen Welse wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Abwandlung, daß keine Behandlung mit einem Tensid ausgeführt wurde. Die Kupferausbeute betrug 43%.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann durch die Aufnahme einer Behandlung mit einer wäßrigen Alkalllösung nach dem Aufrauhen und einer Behandlung mit einem Tensid nach dem Maskleren In dem Verfahren nach der Erfindung die Kupferausbeute verbessert und außerdem eine Stabilisierung des Metallisierungsbads bewirkt werden.

Claims (7)

  1. ■ t
    '·' ' Patentansprüche: - ■·"' · .
    L Verfahren zur Vorbehandlung von mit' Haftschichten versehenen Isolatorplatten vor der stromlosen Verküpferungi das bei der Herstellung' von gedruckten Schaltungen -eingesetzt' werden . kann, durch Aufrauhen der Oberflache der Haftschicht der Isolatorplatte, Aufbringen eines Katalysators; Maskieren der Plattenoberfläche und Ausbilden einer Schaltung auf der Platte durch stromloses' Metallisieren, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Haftschicht mit einer Wäßrigen Alkalilösung vor dem Abscheiden des Katalysators behandelt und die Isolierende maskierte Platte mit einer tensidhaltigen wäßrigen Lösung vor dem stromlosen Metallisieren behandelt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung eines Alkalihydroxids, Ammoniak oder Amins verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Natriumhydroxid-'oder Kaliumhydroxidlösung verwendet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte Haftschichtoberflache durch Eintauchen in eine wäßrige Alkalilösung mit einem pH-Wert oberhalb 11 bei Raumtemperatur während 2 bis tO Minuten behandelt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung eines nichtionischen, anionischen oder kationischen Tensids verwendet wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung eines Polyäthylenglykolalkyläthers, eines Polyäthylenglykolphosphorsäureesters, eines Polyäthylenglykolalkylphenoläthers, eines Fettsäuresalzes oder eines Alkylbenzolsulfonats verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch S oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Tensidlösung bei Raumtemperatur während 1 bis 10 Minuten eingetaucht wird.
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