DE3240643C2

DE3240643C2 -

Info

Publication number: DE3240643C2
Application number: DE19823240643
Authority: DE
Inventors: Elmar Dr. Tolls; Ehrenhard 4050 Moenchengladbach De Schneider; Rolf 4049 Rommerskirchen De Platzen
Original assignee: LPW Chemie GmbH
Current assignee: LPW Chemie GmbH
Priority date: 1982-11-04
Filing date: 1982-11-04
Publication date: 1988-01-07
Also published as: DE3240643A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die galvanische Erzeugung von Lei terplattenbeschichtungen und leitenden Lochwandbeschichtungen auf bzw. in Leiterplatten mit Bohrungen.

Zur galvanischen Erzeugung von Leiterbahnbeschichtungen und leiten den Lochwandbeschichtungen auf bzw. in Leiterplatten arbeitet man üblicherweise mit Kupferbädern der Zusammensetzung:

15-25 g/l Cu als +2wertige Ionen,
160-220 g/l Schwefelsäure,
30-80 g/l Chloridioden.

Solche Kupferbäder sind der Gattung nach den schwefelsauren Glanz kupferbädern zuzuordnen (DE-OS 31 16 743). Von schwefelsauren Glanz kupferbädern, die bekanntlich Einebner enthalten, ist allgemein be kannt, daß sie bei mölichst niedrigen Temperaturen bis 25°C opti mal arbeiten. Daraus resultiert die herrschende Lehre, auch bei der galvanischen Erzeugung von Leiterbahnen und leitenden Lochwandbe schichtungen bei Raumtemperatur zu erarbeiten. Zwar kommt man so zu Ergebnissen, die in bezug auf die Metallverteilung auf den Leiterbah nen bzw. Lochwänden und der Bruchdehnung den Anforderungen genü gen, aber die erforderliche Zeit überschreitet bei weitem die Forde rung der Praxis. Arbeitet man mit zu kleinen Expositionszeiten, so ge nügen die Metallverteilungen auf den Leiterbahnen und insbesondere auf den Bohrlochwandungen nicht den Anforderungen.

Es ist bekannt (DE-OS 27 46 938, DE-OS 30 12 168) dem Kupferbad Po lyglykol bzw. nichtionogene Netzmittel und organische Thioverbindun gen mit wasserlöslich machenden Gruppen zuzusetzen. Auch mit der artigen Kupferbädern wird bei Raumtemperatur gearbeitet, wobei die erforderlichen Expositionszeiten nicht den Ansprüchen der Praxis ge nügen. Insbesondere beobachtet man unregelmäßige Metallverteilungen zwischen Leiterbahnen und Bohrlochwandungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Expositionszeit zur Auf bringung der galvanischen Kupferschicht für Leiterbahn und Bohrloch wandung entscheidend zu verkürzen, ohne daß die Metallverteilungen auf den Leiterbahnen und in den Bohrlochwandungen eine störende Be einträchtigung erfahren.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung die Verwen dung eines im Zusammenhang mit der Erzeugung von Glanzkupfernie derschlag bei der Leiterplattenbeschichtung bekannten Kupferbades

10-50 g/l Cu als +2wertige Ionen,
20-220 g/l Schwefelsäure,
1-220 mg/l Chloridionen

sowie mit Polyglykol bzw. nichtionogenen Netzmitteln und organischen Thioverbindungen mit wasserlöslich machenden Gruppen für die galva nische Erzeugung von leitenden Lochwandbeschichtungen bei Bohrungen aufweisenden Leiterplatten mit der Maßgabe, daß das Kupferbad frei von Einebnern ist, und mit der weiteren Maßgabe, daß mit einer Tem peratur von über 30°C, vorzugsweise von etwa 40°C, gearbeitet so wie die Stromdichte im Bereich von 5 bis 15 A/dm² gehalten wird.

Es entspricht der Erfahrung, daß bei Erhöhung der Temperatur eine höhere Stromdichte und damit ein schnelleres Schichtdickenwachstum erreicht werden kann. Völlig überraschend ist aber, daß duch Erhö hung 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 Expo sisitionszeit entschieden reduziert. Das wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen 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 galvani siert:

80 g/l Kupfersulfat
200 g/l Schwefelsäure
50 g/l Chlorid
2 g/l Polyglykol (mittlere Molmasse 12 000)
10 mg/l N,N Diäthyl-dithiocarbamin-säure (ω-sulforopyl)-ester Natriumsalz

Bei einer Temperatur von 20°C, nach 20 min bei einer Stromdichte von 7,5 A/dm² wurde ein Schichtdickenverhältnis Lochwand zu Ober fläche von 0,75 : 1 ermittelt. Galvanisiert man bei 40°C unter an sonsten gleichen Bedingungen, so wird ein Schichtdickenverhältnis von 0,92 : 1 erzielt.

Beispiel 2

100 g/l CuSO₄ · 5 H₂O
180 g/l H₂SO₄
80 mg/l Chlorid
1 g/l Polyglykol (mittlere Molmasse 9000)
8 mg/l eines Umsetzungsproduktes von 1-Methyl-1 Phenyl-Thioharnstoff + Acetylthioharnstoff mit Propansulton

Bei einer Temperatur von 20°C und einer Stromdichte von 7,5 A/dm² ist die Leiterplatte in den Bereichen hoher Stromdichte matt und ex trem grob-kristallin (Anbrennungen). Galvanisiert man die gleiche Platte bei 40°C, so ist die abgeschiedene Kupferschicht gleichmäßig glänzend.

Aus den vorhergehenden Beispielen ist ersichtlich, daß bei einem ge eigneten Glanzbildnersystem allein durch Erhöhung der Temperatur von 20°C auf 40°C die anwendbare Stromdichte auf 7,5 A/dm² steigt. Da mit ist es möglich, im Sinne der Erfindung die Herstellungszeit einer Kupferschicht von ca. 30 µm in der Leiterplattenfertigung von einer Stunde auf ca. 20 min zu reduzieren.

Claims

Verwendung eines im Zusammenhang mit der Erzeugung von Glanzkup ferniederschlägen bei der Leiterplattenbeschichtung bekannten Kupfer bades mit
- 10-50 g/l Cu als +2wertige Ionen,
- 20-220 g/l Schwefelsäure,
- 1-220 mg/l Chloridionen
sowie mit Polyglykol bzw. nichtionogenen Netzmitteln und organischen Thioverbindungen mit wasserlöslich machenden Gruppen für die galva nische Erzeugung von leitenden Lochwandbeschichtungen bei Bohrungen aufweisenden Leiterplatten mit der Maßgabe, daß das Kupferbad frei von Einebnern ist, und mit der weiteren Maßgabe, daß mit einer Temperatur von über 30°C, vorzugsweise von etwa 40°C, gearbeitet sowie die Stromdichte im Bereich von 5 bis 15 A/dm² gehalten wird.