DE3240643A1

DE3240643A1 - Erzeugung von leiterbahnbeschichtungen und leitenden lochwandbeschichtungen auf bzw. in leiterplatten

Info

Publication number: DE3240643A1
Application number: DE19823240643
Authority: DE
Inventors: Rolf 4049 Rommerskirchen Platzen; Ehrenhard 4050 Mönchengladbach Schneider; Elmar Dr. Tolls
Original assignee: LPW Chemie GmbH
Current assignee: LPW Chemie GmbH
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE3240643C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die galvanische Erzeugung
von Leiterplattenbeschichtungen und leitenden Lochwandbeschichtungen auf bzw. in Leiterplatten mit Bohrungen.
Zur galvanischen Erzeugung von Leiterbahnbeschichtungen und leitenden Lochwandbeschichtungen auf bzw. in Leiterplatten arbeitet man üblicherweise mit Kupferbädern der Zusammensetzung: ++ 15 - 25 g/l Cu -Ionen 160 - 220 g/l Schwefelsäure 30 - 80 g/l Chlorid-Ionen Solche Kupferbäder sind der Gattung nach den schwefelsauren Glanzkupferbädern zuzuordnen. Von schwefelsauren Glanzkupferbädern, die bekanntlich Einebner enthalten, ist allgemein bekannt, daß sie bei möglichst niedrigen Temperaturen bis 250C optimal arbeiten. Daraus resultiert die herrschende Lehre, auch bei der galvanischen Erzeugung von Leiterbahnen und leitenden Lochwandbeschichtungen bei Raumtemperatur zu arbeiten. Zwar kommt man so zu Ergebnissen, die in bezug auf die Metallverteilung auf den Leiterbahnen bzw. Lochwänden und der Bruchdehnung den Anforderungen genügen, aber die erforderliche Zeit überschreitet bei weitem die Forderung der Praxis. Arbeitet man mit zu kleinen Expositionszeiten, so genügen die Metallverteilungen auf den Leiterbahnen und insbes. auf den Bohrlochwandungen nicht den Anforderungen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Produktionszeit zur Aufbringung der galvanischen Kupferschicht für Leiterbahn und Lochwand entscheidend zu verkürzen, ohne daß die Metallverteilungen auf den Leiterbahnen in den Bohrlochwandungen eine störende Beeinträchtigung erfahren.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung eines im Zusammenhang mit der Erzeugung von Glanzkupferniederschlägen bekannten Kupferbades der Zusammensetzung 10 - 50 g/l Cu als +2-wertige Ionen, 20 - 220 g/l Schwefelsäure, 1 - 200 mg/l Chloridionen für galvanische Erzeugung von Leiterplattenbeschichtungen und leitenden Lochwandbeschichtungen bei Bohrungen aufweisenden Leiterplatten mit der Maßgabe, daß das Kupferbad zusätzlich Polyglykol bzw. nichtiogene Netzmittel und organische Thioverbindungen mit wasserlöslich machenaen Gruppen enthält, aber frei von Einebnern ist, und mit der weiteren Maßgabe, daß mit einer Temperatur von über 300C, vorzugsweise von etwa 40"C, gearbeitet sowie die Stromdichte im Bereich von 5 - 15 A/dm2 gehalten wird.
Es entspricht der Erfindung, daß bei Erhöhung der Temperatur eine höhere Stromdichte und damit ein schnelleres Schichtdickenwachstum erreicht werden kann. Völlig überraschend ist aber, daß durch Erhöhung der Temperatur eine genügend gute Schichtdickenverteilung - Bohrlochwand zu Leiterbahn -erzielt werden kann. Darüber hinaus erhält man überraschenderweise eine hohe Duktilität der elektrolytisch abgeschiedenen Kupferschicht.
Durch die Erhöhung der Temperatur und damit Erhöhung der mittleren Stromdichte bei genügend guter Schichtdickenverteilung wird die Expositionszeit entschieden reduziert. Das wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert.
Beispiel 1: Eine Leiterplatte aus Epoxid-Glasfaser verstärkt ist gebohrt und - in einem gängigen chemischen Prozeß durchkontaktiert - wird in einem Bad folgender Zusammensetzung nach dem Tenting-Verfahren galvanisiert: 80 g/l Kupfersulfat 200 g/l Schwefelsäure 50 mg/l Chlorid 2 g/l Polyglykol (mittlere Molmasse 12.000) 10 mg/l N,N Diäthyl-dithiocarbamin-säure (w -sulfopropyl)-ester Natriumsalz Bei einer Temperatur von 200C, 20 min. bei einer Stromdichte von 7,5 A/dm2 wurde ein Schichtdickenverhältnis Lochwand zu Oberfläche von 0,75 : 1 ermittelt. Galvanisiert man bei 40"C unter ansonsten gleichen Bedingungen, so wird ein Schichtdickenverhältnis von 0,92 : 1 erzielt.
Beispiel 2: Eine Leiterplatte aus Epoxid-Glasfaser verstärkt ist gebohrt und - in einem gängigen chemischen Prozeß durchkontaktiert -wird in einem Bad folgender Zusammensetzung nach dem Tenting-Verfahren galvanisiert: 100 g/l CuSO4 5H2O 180 g/l H2SO4 80 mg/l Chlorid 1 g/l Polyglykol (mittlere Molmasse 9.000) 8 mg/l eines Umsetzungsproduktes von l-Methyl-l Phenyl-Thioharnstoff + Acetylthioharnstoff mit Propansulton Bei einer Temperatur von 200C und einer Stromdichte von 7,5 A/dm2 ist die Leiterplatte in den Bereichen hoher Stromdichte matt und extrem grob-kristallin (Anbrennungen).
Galvanisiert man die gleiche Platte, so ist die abgeschiedene Kupferschicht gleichmäßig glänzend.
Aus den vorhergehenden Beispielen ist ersichtlich, daß bei einem geeigneten Glanzbildnersystem allein durch Erhöhung der Temperatur von 200C auf 400C die anwendbare Stromdichte auf 7,5 A/dm2 steigt. Damit ist es möglich, im Sinne der Erfindung die Herstellungszeit einer Kupferschicht von ca. 30 Mm in der Leiterplattenfertigung von einer Stunde auf ca. zwanzig Minuten zu reduzieren.

Claims

Erzeugung von Leiterbahnbeschichtungen und leitenden Lochwandbeschichtungen auf bzw. in Leiterplatten Patentanspruch: Verwendung eines im Zusammenhang mit der Erzeugung von Glanzkupferniederschlägen bekannten Kupferbades der Zusammensetzung 10 - 50 g/l Cu als +2-wertige Ionen, 20 - 220 g/l Schwefelsäure, 1 - 200 mg/l Chloridionen für galvanische Erzeugung von Leiterplattenbeschichtungen und leitenden Lochwandbeschichtungen bei Bohrungen aufweisenden Leiterplatten mit der Maßgabe, daß daß Kupferbad zusätzlich Polyglykol bzw. nichtiogene Netzmittel und organische Thioverbindungen mit wasserlöslich machenden Gruppen enthält, aber frei von Einebnern ist, und mit der weiteren Maßgabe, daß mit einer Temperatur von über 30"C, vorzugsweise von etwa 400C, gearbeitet sowie die Stromdichte im Bereich von 5 - 15 A/dm2 gehalten wird.