DE3347194C2 - Verfahren zur mehrstufigen, stromlosen Verkupferung von Leiterplatten - Google Patents
Verfahren zur mehrstufigen, stromlosen Verkupferung von LeiterplattenInfo
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Abstract
Eine Leiterplatte, die einen mehrschichtigen Kupfermetallüberzug mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften hat, wird mit einem Verfahren zur nichtelektrolytischen Verkupferung erhalten, das durch mindestens eine Folge der nachstehenden Schritte (a)-(d) gekennzeichnet ist: (a) Eintauchen der zu metallisierenden Leiterplatte in ein nichtelektrolytisches Verkupferungsbad; (b) Herausziehen der eingetauchten Platte aus dem Bad; (c) Eintauchen der herausgezogenen Platte in das Bad; und (e) Herausziehen der eingetauchten Platte aus dem Bad. Anstelle eines nichtelektrolytischen Verkupferungsbades werden zwei nichtelektrolytische Kupferbäder, die gleiche gelöste Stoffe enthalten, abwechselnd verwendet, wobei die Konzentrationen der in den Bädern gelösten Stoffe und/oder die Temperaturen beider Bäder verschieden sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur mehrstufigen, stromlosen Verkupferung von Leiterplatten,
bei dem mindestens zweimal durch Eintauchen der Leiterplatte in ein erstes und ein zweites Verkupferungsbad
Kupfer abgeschieden wird.
Leiterplatten werden bekanntlich auf den verschiedensten Gebieten der elektronischen Industrie verwendet.
Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten durch mehrstufige, stromlose Verkupferung
bekannt.
Die US-PS 38 53 590 beschreibt ein Verfahren, bei dem in einem ersten Bad eine dünne Kupferschicht auf
einen Kunststoff aufgebracht wird. Der beschichtete Kunststoff wird anschließend in ein zweites Bad mit einer
Inhibitorkonzentration getaucht und weiter beschichtet.
Die US-PS 39 59 523 beschreibt ein Verfahren zur mehrstufigen, stromlosen Verkupferung von Leiterplatten,
bei dem die im ersten Bad abgeschiedene Kupferschicht wesentlich dünner als die im zweiten Bad abgeschiedene
Kupferschicht ist.
Gemäß der japanischen Patentanmeldung Nr. 57-1 14 657 werden zwei Typen von Verkupferungsbädern zur
Bildung von Kupferschichten auf Leiterplatten verwendet. Der erste Badtyp enthält als Grundkomponenten
eine Mischung aus Kupfersalz, Komplexbildner, Reduktionsmittel und ein pH-Modifikationsmittel. Ferner enthält
das Bad ein Zusatzmittel, das aus mindestens einer Verbindung aus der Gruppe nichtionischer, oberflächenaktiver
Verbindungen der Ethylenoxidreihe, der Dipyridil-, der Phenanthrolinderivate oder der Cyanidverbindüngen
besteht. Das andere Bad enthält dieselbe Grundkomponente wie das erste Bad und als Zusatzmittel eine
Verbindung aus der Gruppe der Schwefel-, Silikon- oder Phosphorverbindungen. Die Leiterplatte wird in beide
Badtypen abwechselnd eingetaucht, wodurch mehrere Kupferschichten mit ausgezeichneten mechanischen
Eigenschaften entstehen. .
Das vorstehende Verfahren erfordert jedoch, daß zwei Badtypen zur stromlosen Verkupferung mit unterschiedlichen
Zusatzmitteln bereitgestellt werden müssen. Diese Verkupferungsbäder enthalten sehr kleine
Mengen von Zusatzmitteln und erhebliche Mengen von sich gegenseitig störenden Substanzen. Der Nachteil
dieses Verfahrens besteht darin, daß die Menge der Zusatzmittel in beiden Bädern durch Zugaben reguliert werden
muß und daß die Bestimmung dieser Mengen durch die übliche quantitative Analyse schwierig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein einfacheres Verfahren zur mehrstufigen, stromlosen
Verkupferung zur Verfugung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist,
daß die Bäder mit jeweils gleichen gelösten StofTarten und gegebenenfalls unterschiedlichen Konzentrationen
und/oder Temperaturen eingesetzt werden.
Eine auf der Platte abgeschiedene Kupferschicht von bestimmter Dicke wird durch Verwendung von einem
oder zwei Typen von Verkupferungsbädern erhalten. Die stromlose Abscheidung der Kupferschicht wird mindestens
einmal unterbrochen, indem die Leiterplatte aus den Bädern herausgezogen wird. Auf diese Weise bilden
sich auf der Platte mehrere Kupferschichten. Die innere Zugspannung, die durch mechanische Beanspruchung
während der Fertigung oder Bestückung und Anwendung der Leiterplatten in der Leiterschicht entsteht,
wird verteilt und daher geringer. Die bei der Bewertung von Leiterplatten ermittelten, mechanischen Eigenschäften,
wie Zugfestigkeit, relative Dehnung und Zahl der Biegungen, können stark verbessert werden im Vergleich
zu jenen, die mit den bekannten, stromlosen Verkupferungsverfahren erreicht werden.
Die Oberfläche einer Leiterplatte wird zuerst entfettet und vorbehandelt. Dies geschieht durch Eintauchen
der Platte in ein organisches Lösungsmittel, wie Trichlorethylen, oder in eine alkalische Lösung oder durch
Bespritzen der Platte mit dem Lösungsmittel oder der Lösung. Danach wird die Platte in einer Säure angeätzt
und in einem Aktivierungsvorgang aktiviert. Platten aus Hartpapier auf Epoxidharzbasis, Platten aus Kunstfasergewebe
auf Epoxidharzbasis, Platten aus Glasfasergewebe auf Epoxidharzbasis, Platten aus Hartpapier auf
Phenolharzbasis, Laminatplatten, die einen Katalysator enthalten, oder Laminatplatten, die eine Substanz enthalten,
die bei UV-Bestrahlung katalytisch wirkt, können aufdiese Weise behandelt werden. Der zu metalli-
sierende Teil der Platte wird nach der Bestrahlung für bestimmte Zeit in ein Verkupferungsbad getaucht Auf
diese Weise entsteht auf der Platte eine Kupferschicht bestimmter Dicke. Die Platte wird danach aus dem Bad
herausgezogen und durch die erforderliche Behandlung aktiviert Die Platte wird wieder in das Bad eingetaucht
Dieser Vorgang wiederholt sich mindestens einmal bis die Solldicke der Kupferschicht erreicht ist Auf der so
erhaltenen Leiterplatte sind mehrere Kupferschichten abgeschieden. Folglich wird die innere Zugspannung, die s
durch die mechanische Beanspruchung im Verlauf der Fertigung und Anwendung der Leiterplatten entsteht,
verteilt und daher verringert Die Zugfestigkeit, relative Ausdehnung und Zahl der Biegungen können dementsprechend
stark verbessert werden.
Die Tauchdauer der Platte kann jedesmal während des wiederholten Eintauchens der Platte ins Bad »ind
Herausziehen der Platte aus dem Bad geändert oder konstant gehalten werden. Zugfestigkeit, relative Dehnung
und Zahl der Biegungen können bei konstanter Tauchdauer größer sein als jene bei variabler Tauchdauer.
Nachdem die Platte in das genannte Bad eingetaucht wird, wird die Dicke der auf der Platte abgeschiedenen
Kupferschicht durch Verlängerung oder Verkürzung der Eintauchdauer reguliert.
Die Abscheidungsgeschwindigkeit ist durch die jeweilige Konzentration der vier Badkomponenten, d. h. Kupfersalz,
Reduktionsmittel, pH-Modifikator und Komplexbildner, und Badtemperatur bestimmt Die Zugfestigkeil,
relative Dehnung und Zahl der Biegungen werden gröiier, wenn das Verhältnis der bei jedem Eintauchen
auf der Platte nichtelektrolytisch abgeschiedenen Kupferschichtdicke zu der Gesamtdicke der Endkupferschicht
1:100 bis 1:2, vorzugsweise 1:50 bis 1:2 beträgt
Während des wiederholten Tauchvorgangs, in dessen Verlauf die Platte abwechselnd in das Bad für bestimmte
Zeit eingetaucht und dann herausgezogen wird, wird die stromlose Verkupferung jedesmal durch Wasserspülung
und/oder Aktivierung der herausgezogenen Platte unterbrochen. Durch diese Vorgehensweise werden auf
der Platte mehrere Kupferschichten gebildet Die Zugfestigkeit, relative Dehnung und die Zahl der Biegungen
des Films können daher verbessert werden.
Das erfindungsgemäß verwendete Bad enthält dieselben Bestandteile wie die bekannten Verfahren, d. h. ein
Kupfersalz als Kupferionenquelle, ein Reduktionsmittel zur Umwandlung der Kupferionen in metallisches Kuplcr,
einen pH-Modifikator zur Aktivierung des Reduktionsmittels und einen Komplexbildner, um das Ausfällen
von Kupfer in der alkalischen Lös,ung zu verhindern. Das Bad enthält weiterhin einen Stabilisator, der die Autolyse
des Bades verhindert und die Gebrauchsdauer des Bades verlängert, indem er einwertiges Kupfer und Kupferteilchen
maskiert.
Als Stabilisatoren werden Chelatbildner und hochmolekulare Verbindungen verwendet. Als erstere sind
bekannt: Natriumcyanid, Kaliumcyanid, Kaliumnickelcyanid, Kaliumeisencyanid, Kaliumkobaltcyanid, Dipyridyl,
2-(2-Pyric!;l)-imidazol, 2-(2-PyridyI)-benzimidazoI, 1,10-Phenanthrolin, 4,7-Diphenyl-l,10-phenanthrolin,4,7-Dipheny!-2,9-dimethyI-l,'0-phenanthrolin,
Thioharnstoff, Allylthioharnstoff, Rhodanin und 2-Mercaptobenzothiazol.
Als letztere sind Polyethylenglykol, Polyethylenoxid und ähnliche, hochmolekulare Stoffe
bekannt.
Die vorbehandelte Leiterplatte wird für bestimmte Zeit in das Bad eingetaucht. Die Platte wird dann aus dem
Bad herausgezogen. Danach wird die Platte wieder in das Bad eingetaucht. Die Zeit zwischen dem Herausziehen
und dem nächsten Eintauchen der Platte ist vorzugsweise kurzer als 45 Minuten. Der Grund dafür liegt in der
Bildung einer Oxidschicht auf der verkupferten Plattenoberfläche, wenn die Platte dem Spülwasser oder der
Luft für längere Zeit ausgesetzt wird. Da der nächste Kupferniederschlag auf dieser Oxidschicht weniger zufriedenstellend
haftet, beträgt die Zwischenzeit vorzugsweise weniger als 45 Minuten.
Die beiden verwendeten Typen von Verkupferungsbädem enthalten dieselbe Art der gelösten Stoffe und dieselbe
Art der Zusatzmittel. Die Konzentrationen der jeiveiligen gelösten Stoffe und/oder die Temperaturen beider
Bäder können verschieden sein. Die zu metallisierende Leiterplatte wird wie folgt in beide Kupferbäder
abwechselnd eingetaucht. Die Platte wird für bestimmte Zeit in das erste Bad eingetaucht, und eine Kupferschicht
wird bis zur gewünschten Dicke auf der Platte abgeschieden. Die Platte wird dann aus dem ersten Bad
herausgezogen, und die Plattenoberfläche wird durch die erforderliche Behandlung aktiviert. Die Platte wird
danach in das zweite Bad eingetaucht. Durch wiederholte K.upferabscheidung entsteht eine mehrlagige Schicht
gewünschter Dicke. Die Zugspannung, die durch die mechanische Beanspruchung im Laufe der Befestigung
und Verwendung von Leiterplatten in der Schicht entsteht, wird verteilt und daher verringert.
Drei weitere Kombinationen der beiden Verkupferungsbäder können erfindungsgemäß gewählt werden:
1I) eine Kombination beider Bäder, in denen die Konzentrationen der jeweiligen gelösten Stoffe gleich sind,
während die Temperaturen der Bäder unterschiedlich sind;
(2) eine Kombination beider Bäder, in denen die Konzentrationen der jeweiligen gelösten Stoffe unterschiedlieh
sind, während die Temperaturen beider Bäder gleich sind;
(3) eine Kombination beider Bäder, in denen die Konzentrationen der jeweiligen gelösten Stoffe und die Temperaturen
der beiden Bäder unterschiedlich sind.
Durch jede der vorstehenden drei Kombinationen werden die Zugfestigkeit, relative Dehnung und Zahl der
Biegungen verbessert.
Die Dicke der Kupferschicht, die auf diese Weise jedesmal im ersten Bad erhalten wird, beträgt vorzugsweise
1:30 bis I :2 der Gesamtdicke der Endkupferschicht. Die Dicke der Kupferschicht, die jedesmal auf der Platte
im zweiten Bad abgeschieden wird, beträgt 1:100 bis 1 :30 der Gesamtdicke der Endkupferschicht.
In dem stromlosen Vcrkupferungsverfahren mit einer der drei vorstehenden Badkombinationen wird die zu
metallisierende Leiterplatte in das erste Bad eingetaucht. Dann wird die Platte aus dem ersten Bad herausgezogen
und in Wassergespült, um die auf der Platte haltende, metallisierende Lösung zu entfernen. Danach wird die
Platte in das zweite Bad getaucht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs werden auf der Platte mehrere
Kupferschichten gebildet.
Die Temperatur beider Bäder liegt vorzugsweise zwischen 30 und 800C. Ist die Temperatur niedriger als 300C,
läuft die Kupferabscheidung zu langsam ab. Die Zeit zwischen dem Herausziehen der Platte aus einem der beiden
Bäder und dem Eintauchen der Platte in das andere Bad ist vorzugsweise kürzer als 45 Minuten. Der Grund
dafür liegt in der Bildung einer Oxidschicht auf der verkupferten Plattenoberfläche, wenn die Platte dem Spülwasser
oder der Luft für längere Zeit ausgesetzt wird. Das Haften des nächsten Kupferniederschlags an dieser
Oxidschicht ist unbefriedigend, wenn beispielsweise beim Trocknen Schwellungen oder thermische Spannungen
in der Kupferschicht entstehen. Wünschenswert ist folglich eine Zwischenzeit von weniger als 45 Minuten.
Im folgenden wird die Bestimmung der Zugfestigkeit, relativen Dehnung und Duktilität (Zahl derBiegungen)
erläutert. Die Oberfläche einer Platte wurde mechanisch poliert und anschließend in einer wäßrigen Natriumhydroxidlösung
der Konzentration 10 g/l entfettet Die Plattenoberfläche wurde mit einer handelsüblichen Katalysator-
und Beschleunigerlösung behandelt. Die so vorbehandelte Platte wurde zum Verkupfern verwendet. Die
Platte wurde kontinuierlich in das Verkupferungsbad der Zusammensetzung 1 in der Tabelle 2 mit einer Badtemperatur
von 600C eingetaucht. Auf der Platte bildete sich eine 35-40 ,am dicke Kupferschicht (Vergleichs-
IS beispiel). Diese Kupferschicht wurde von der nichtrostenden Stahlplatte abgelöst und in Stücke geschnitten, die
10 mm breit und 100 mm lang waren. Die Zugfestigkeit und relative Dehnung der Proben wurden danach mit
einem Spannungsmeßgerät gemessen. Andere Proben wurden einem Biegungstest unterzogen, bei welchem die
Proben um 180° gebogen und anschließend in den ursprünglichen Zustand zurückgebogen wurden. Gemessen
wurde die Zahl der Biegungen, bei welchen ein Riß in der Biegung auftrat. Die Ergebnisse für die nach dem vorstehenden
Verfahren (Vergleichsbeispiel) und die nach den Beispielen 15, 21 und 26 erhaltenen Kupferschichten,
die für die erfindungsgemäß hergestellten Kupferschichten repräsentativ sind, sinr! in der folgenden
Tabelle ! angegeben.
Mechanische Eigenschaften der K'«pferschichten
Beispiel Zugfestigkeit Relative Zahl der
(N/mm2) Dehnung (%) Biegungen
Vergleich | 271,7 | KO | 1 |
15 | 443,4 | 4,8 | 4 |
21 | 454,2 | 5,0 | 4 |
26 | 464,0 | 5,3 | 4 |
Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, besitzen die erfindungsgemäß hergestellten Kupferschichten folgende
mechanische Eigenschaften:
40 - eine Zugfestigkeit von 353,2 N/mm2 bis 470,9 N/mm2,
- ein,", relative Dehnung von 3,4% bis 5,6% und
eine Zahl der Biegungen von 3 bis 4.
Vergleichswerte für elektrolytisch abgeschiedene Kupferschichten liegen bei
- einer Zugfestigkeit von 294,3 N/mm2 bis 490,5 N/mm2,
ekier relativen Dehnung von 3% bis 8% und
- einer Zahl der Biegungen von 4.
Folglich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Kupferschichten erhalten werden, die annähernd die
gleichen mechanischen Eigenschaften haben wie die elektrolytisch abgeschiedenen Kupferschichten.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
In der folgenden Tabelle 2 sind die in den Beispielen genannten Zusammensetzungen der Verkupferungsbäder
angegeben.
55
55
Zusammensetzungen tier Verkuplerungsbäder
Zusammensetzung | I | 2 | 0,06 Mol/l | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
K u ρ fers u I fat | 0,03 Mol/l | 0,02 Mol/l | 0,30 Mol/l | 0,06 Mol/l | 0,04 Mol/l | 0,05 Mol/l | 0,06 Mol/l | 0,03 Mol/l | 0,03 Mol/l |
Formalin | 0,15 Mol/l | 0,10 Mol/l | 0,36 Mol/1 | 0,15 Mol/l | 0,12 Mol/l | 0,40 Mol/l | 0,30 Mol/l | 0,15 Mol/l | 0,10 Mol/l |
Natriumhydroxid | 0,30 Mol/l | 0,15 Mol/l | 0,12 Mol/l | 0,45 Mol/l | 0,25 Mol/l | 0,40 Mol/l | 0,36 Mol/l | 0,18 Mol/l | 0,20 Mol/l |
Dinatriumsalz | 0,05 Mol/l | 0,03 Mol/l | 0,15 Mol/l | 0,06 Mol/l | 0,11 Mol/i | 0.12 Mol/l | 0,06 Mol/l | 0,05 Mol/l | |
von BDTA | - | ||||||||
Natriumcyanid | 5 mg/1 | - | - | 5 mg/1 | 5 mg/1 | 5 mg/1 | 10 mg/1 | 5 mg/1 | 5 mg/1 |
Di pyridyl | - | 5 mg/1 | 5 mg/1 | 5 mg/1 | - | 5 mg/1 | 10 mg/1 | 5 mg/1 | 5 mg/1 |
Harnstoll' | - | - | - | - | 5 g/l | - | - | - | - |
Polyethylcnglykol | I g/l | 1 g/l | 5 g/l | 5 g/l | - | 5 g/l | 2 g/l | 1 g/l | 1 g/l |
Pülycthylenoxid | _ | _ | - | 3 g/l | - | - | - | - | |
Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)
In eine kii|>liMk;isclm-ilr 1'liilU· ;uis (il;isli;n^ewebu ;iul lipoxidh;ir/l'a.sis, deren Abmessungen IO mm / 10 min.
Dicke 1,6 mm waren, wurden mit einem Bohrer 250 Löcher gebohrt, jedes mil einem Durchmesser von
1,00 mm. Anschließend wurde die Platte mit Hilfe einer wäßrigen Lösung eines Tensids entfettet. Die Plattenoberfläche
wurde mit einer wäßrigen Lösung eines Vorbehandlungsmittels aus Kaliumpermanganat und
Natriumpyrophosphat vorbehandelt. Die Kupferoberfläche wurde mit Hilfe einer wäßrigen Ammoniumperoxiddisulfatlösung
aufgerauht. Danach wurde die Oberfläche mit einer handelsüblichen Katalysator- und
/-'eschleunigerlösung behandelt. Eine 35-40 am dicke Kupferschicht wurde durch Eintauchen in ein Vcrkupl'erungsbad
der Zusammensetzung 1 mit einer Badtemperatur von 6O0C auf der Platte gebildet. Die nach diesem
Verfahren beschichtete Platte wurde 10 Sekunden in ein 260°C heißes Lötbad eingetaucht, dann 5 Sekunden
abgekühlt und in Trichlorethylen bei Zimmertemperatur eingetaucht. Es wurde die Zahl der Zyklen, in welchen
ein Riß im Kantenbereich der Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis dieser Tauchlötprüfung ist in der
Tabelle 4 aufgezeigt.
Beispiele 2 bis 15
In kupferkaschierte Platten aus Glashartgewebe auf Epoxidbasis wurden auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 1 Löcher gebohrt. Danach wurde wie in Beispiel 1 ein Katalysator auf die Platten aufgebracht. Die Platten
wurden solange in ein Vcikupferungsbad eingetaucht, bis sich die gewünschte Kupferschichtdicke abgeschieden
hatte. Danach wurde die Platte herausgezogen, mit Wasser gespült und, gegebenenfalls nach einer Zwischenbehandlung,
wiederum in das Verkupferungsbad eingetaucht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs
wurde auf der Platte die gewünschte Endkupferschicht gebildet.
Die folgende Tabelle 3 gibt die Zusammensetzung der Bäder, welche in Tabelle 2 näher beschrieben ist, die
Badtemperatur, die Kupferschichtdicke nach dem ersten Eintauchen, die Zwischenbehandlung und die Endkupferschichtdicke
an.
Bei | Bad | Bad | Kupfer- |
spiel | zusammen | temperatur | schichtdick |
setzung | (0C) | nach dem | |
ersten | |||
Eintauchen | |||
(um) | |||
2 | I | 60 | 2 |
3 | 2 | 80 | 1 |
4 | 3 | 60 | 4 |
5 | 4 | 50 | 2 |
6 | 1 | 70 | 2 |
7 | 4 | 60 | 5 |
8 | 5 | 60 | 3 |
Zwischenbehandlung
60
Eintauchen in l,0N HCl-Lösung bei 200C für
5 Minuten
Eintauchen in l,0N HCl-Lösung bei 400C für
2 Minuten
Eintauchen in 3,6 N H2SO4-Lösung bei 300C Tür
1 Minute
Eintauchen in 7,2 N H2SO4-Lösung bei 500C für
1 Minute
Eintauchen in 3,6 N H2SO4-Lösung bei 300C für
2 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine PdCl2-SnCl2-HCl-Lösung einer Konzentration
von 500 ppm bei 500C für 3 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine wäßrige Lösung aus
0,5 Mol/l H2SO4 und H2C2O4 bei 400C für
8 Minuten, Spülen mit Wasser
Eintauchen in 1,2 N HCl-Lösung bei 400C für
1 Minute, Spülen mit Wasser. Eintauchen in eine PdCl2-SnCl2-HCl-Lösung einer Konzentration
von 250 ppm bei 40°C für 6 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine wäßrige Lösung aus
0,4 Mol/l H2SO4 und H2C2O4 bei 500C für
7 Minuten, Spülen mit Wasser
F.ndkupfer-
schicht-
dicke
35-40 35-40 35-40
35-40 35-40 35-40 35-40
35-40
l'ortsct/.ung
Hei- liaclspiol
zusammensetzung
Bad-
tcmpcralur
CC)
Kuplcr-
schichtdieke
nach dem
ersten
Hintauchen
(•im)
Zwiselienbehanclliing
Endkupicr-
schicht-
dicke
(■im)
10 2 70 I Eintauchen in eine 3,6N HCi-Lösung bei 400C für 35-40
5 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine PdCI;-SnCl:- HCl-Lösung einer Konzentration
von 300 ppm bei 5O0C für 5 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine wäßrige Lösung aus
0,3 Mol/l H,SO4 und HjCjO4 bei 300C tür
10 Minuten, Spülen mit Wasser
11 6 70 5 Eintauchen in 1,2N HCl-Lösung bei 200C für 35-40
8 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine PdCI.-SnCI;-NaCI-Lösung einer Konzentration
von 200 ppm bei 600C für 8 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine wiißriue Lösung aus
0,4 Mol/l H,SO4 und H..C3O4 bei 400C tür
6 Minuten, Spülen mit Wasser
12 4 50 2 Eintauchen in 2,4N HCl-Lösung bei 300C Tür 35-40
3 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine PdCl;-SnCl;-NaCI-Lösung einer Konzentration
von 300 ppm bei 300C für 6 Minuten, Eintauchen in eine wäßrige Lösung aus 0,2 Mol/l NaOH und
einer Boranatverbindung bei 300C für 4 Minuten, Spülen mit Wasser
13 I 70 3 Eintauchen in 2,0N-HCl-und H,SO4-Lösung bei 35-40
30°C für I Minute, Spülen mit Wasser. Eintauchen in eine PdCIj- SnCI2 -NaCI-Lösung einer Konzentration
von 200 ppm bei 400C für 8 Minuten, Eintauchen in eine wäßrige Lösung aus
0,4 Mol/l NaOH und einer Boranatverbindung bei 30"C für 4 Minuten, Spülen mit Wasser
14 3 60 2 Eintauchen in eine PdCl;-SnCl;-NaCI-Lösung 35-40
einer Konzentration von 250 ppm bei 500C für
4 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine Lösung aus 0,4 Mol/l H:SO4 und 0,8 Mol/l H,C:O4
bei 300C für 7 Minuten, Spülen mit Wasser
15 1 60 3 Eintauchen in eine PdCK-SnCl;-NaCI-Lösung 35-40
einer Konzentration von 200 ppm bei 45°C für 6 Minuten, Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine
Lösung aus 0,4 Mol/l H-SO4 und 0,8 Mol/l HjC2O4
bei 300C für 7 Minuten. Spülen mit Wasser, Eintauchen in eine PdClj-SnClj-NaCI-Lösung einer
Konzentration von 200 ppm bei 45°C für 6 Minuten, Spülen mit Wasser
Die nach den Beispielen 2 bis 15 erhaltenen Platten wurden einem Tauchlöttest unterzogen. Es wurde die Zahl
der Zyklen, in welchen ein Riß im Kantenbereich der Löcher auftrat, gemessen. Die Ergebnisse sind in der
Tabelle 4 aufgezeigt.
Tabelle 4
Tauchlötprüfung
Tauchlötprüfung
Beispiel Anzahl der Zyklen,
in welchen ein
Lochkantenriß aul'lrat
Lochkantenriß aul'lrat
15 20 25 30 35
45 50
55 60
65
33 | Be | 47 194 |
Fortsetzung | ||
Beispiel | Anzahl der Zyklen, | |
in welchen ein | ||
Lochkantenriß auftrat | ||
4 | 6 | |
5 | 7 | |
6 | 7 | |
7 | 6 | |
8 | 7 | |
9 | 8 | |
10 | 9 | |
11 | 7 | |
12 | S | |
13 | 8 | |
14 | 8 | |
15 | 8 | |
16 | 8 | |
i7 | 8 | |
18 | 8 | |
19 | 8 | |
20 | 8 | |
21 | 8 | |
22 | 8 | |
23 | 9 | |
24 | 9 | |
25 | 8 | |
26 | 9 | |
ispiel 16 |
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löchernach demselben Verfahren
wie in Beispiel 1 gebohrt. Danach wurde wie in Beispiel 1 ein Katalysator auf die Platte aufgebracht. Die
Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht.
Es bildete sich eine 2 ,u.m dicke Kupferschicht auf der Platte. Danach wurde die Platte aus dem Bad herausgezogen
und mit Wasser gespült. Die Platte wurde dann in ein BadderZusamrnensetzung7miteinerBadterripcratur
von 6Ö"C eingetaucht. Nachdem eine 0,5 um dicke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war,
wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen und mit Wasser gespü't. Dann wurde die Platie In
das Bad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 6O0C eingetaucht. Durch Wiederholung dieses
Vorgangs wurde eine 35-40 um dicke Kupfcrsciiicht auf der Platte gebildet. Anschließend wurde die Leiterplatte
der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen, in welchen ein Riß im Kantenbereich der
Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt.
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löcher nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel 1 gebohrt. Wie in Beispiel 1 wurde ein Katalysatorauf die Platte aufgebracht. Die Plattß
wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht. Nachdem
eine 2 μΐη dicke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad
herausgezogen und mit Wasser gespült. Die Platte wurde dann in ein Bad der Zusammensetzung 7 mit
einer Badtemperatur von 500C getaucht. Nachdem eine 0,7 ,am dicke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden
worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen und mit Wasser gespült. Danach wurde
die Platte in das Bad derZusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht. Durch Wiederholung
dieses Vorgangs wurde eine 35-40 um dicke Kupferschicht auf der Platte gebildet. Die Leiterplatte wurde
dem Tauchlöttest unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen, in welchen ein Riß im Kantenbereich der Löcher
auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in der Tabelle 4 aufgezeigt.
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löcher nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel 1 gebohrt. Wie in Beispiel 1 wurde auch ein Katalysator auf die Plattenoberfläche aufgebracht.
Die Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von
600C eingetaucht. Nachdem eine 3 um dicke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die
Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen und mit Wasser gespült. Die Platte wurde dann in ein Verkupferungsbad
der Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von 700C eingetaucht. Nachdem eine 0,5 μπι
dicke Kupferschicht auf der Platte gebildet worden war, wurde die Platte aus dem Bad herausgezogen und mit
Wasser gespült Danach wurde die Platte wieder in das Bad der Zusammensetzung 7 bei einer Temperatur von
600C getaucht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs wurde eine 35-40 μπι dicke Kupferschicht auf der Platte
abgeschieden. Die erhaltene Platte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen, in
welchen ein Riß im Kantenbereich der Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt
5 Beispiel 19
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löcher nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel 1 gebohrt Danach wurde wie in Beispiel 1 ein Katalysator auf die Platte aufgebracht
Die Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C einge- io jf|
taucht Nachdem eine 4 am dicke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus ιϊ
dem Verkupferungsbad herausgezogen und mit Wasser gespült Die Platte wurde dann in ein Verkupferungsbad
der Zusammensetzung 8 mit einer Badtemperatur von 700C eingetaucht Nachdem eine 0,8 um dicke Kupferschicht
auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen und
mit Wasser gespült Danach wurde die Platte wieder in das Bad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatür
von 60°C eingetaucht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs wurde auf der Platte eine 35-40 μΐη dicke Kupferschich:
gebildet Die erhaltene Platte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen,
in welchen ein Riß im Kantenbereich der Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgeführt.
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löchernach demselben Verfahren
wie in Beispiel I gebohrt. Danach wurde wie in Beispiel I ein Katalysator auf die Platte aufgebracht. Die
Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht.
Nachdem eine 3 μπι starke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad
herausgezogen und mit Wasser gespült. Die Platte wurde danach in ein Verkupferungsbad der
Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht Nachdem sich eine 0,6 μπι starke Kupferschicht
auf der Platte gebildet hatte, wurde die Platte aus dem Verkupferungsb?d herausgezogen und mit Wasser
gespült Die Platte wurde danach in das Bad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht
Durch Wiederholung dieses Vorgangs wurde auf der Platte eine 35-40 am dicke Kupferschicht gebildet.
Die erhaltene Platte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen, in welchen ein Riß
im Kantenbereich der Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löcher nach demselben Verfahren
wie in Beispiel 1 gebohrt. Danach wurde ein Katalysator wie in Beispiel I auf die Platte aufgebracht Die
Platte wurde in ein Verkunferungsbad der Zusammensetzung 8 mit einer Badtemperatur von 6O0C eingetaucht.
Nachdem eine 2 am dicke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad
herausgezogen und mit Wasser gespült. Die Platte wurde danach in ein Verkupferungsbad der
Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 6O0C eingetaucht. Nachdem eine 0,5 am starke Kupferschicht
auf der Platte gebildet worden war, wurde die Platte aus dem Bad herausgezogen und mit Wasser gespült.
Die Platte wurde dann in das Bad der Zusammensetzung 8 mit einer Badtemperatur von 6O0C eingetaucht.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs wurde auf der Platte eine 35-40 am starke Kupferschichl gebildet. Die
erhaltene Platte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen, in welchen ein Riß im
Kantenbereich auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt.
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löcher nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel I gebohrt. Danach wurde ein Katalysator wie in Beispiel I auf die Platte aufgebracht.
Die Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von 700C eingetaucht.
Nachdem eine 5 am starke Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus
dem Verkupferungsbad herausgezogen und mit Wasser gespült. Danach wurde die Platte in eine 3.6 N Schwefelsäurelösung
bei 3O0C für 2 Minuten gehalten. Nach dem Spülen mit Wasser wurde die Platte in ein Verkupferungsbad
der Zusammensetzung 8 mit einer Badtemperatur von 6O0C eingetaucht. Nachdem eine 0,4 am starke
Kupferschicht auf der Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen
und durch die Aktivierungsbehandlung aktiviert Danach wurde die Platte wiederum in das Verkupferungsbad
der Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von 700C eingetaucht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs
wurde eine 35-40 am starke Kupferschicht aufder Platte gebildet. Die mit diesem Verfahren erhaltene
Leiterplatte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurden die Zahl der Zyklen, in welchen ein Riß im
Lochkantenbereich auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt.
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidhar/basis wurden Löcher nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel I gebohrt. Danach wurde die PiaUenoberfläche wie in Beispiel I mit einem Katalysator
behandelt. Die Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von
50°C eingetaucht Nachdem eine 2 μΐη starke Kupferschicht aufder Platte abgeschieden worden war, wurde die
Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen und mit Wasser gespült Danach wurde die Platte in eine
1,2N Salzsäurelösung bei 500C für 3 Minuten eingetaucht Nach Spülen mit Wasser wurde die Platte in eine
wäßrige 250 ppm haltige PdCl,-SnCI2-NaCl-Lösung von 500C für 6 Minuten eingetaucht Nach dem Spülen
der Platte mit Wasser wurde die Platte in eine wäßrige Lösung, die Schwefelsäure und Oxalsäure gleicher Konzentration
von 0,4 Mol/l enthielt, für 7 Minuten eingetaucht Nach dem Spülen der Platte mit Wasser wurde die
Platte in ein nichtelektrolytisches Verkupferungsbad der Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von
700C eingetaucht. Nachdem eine 0,5 μΐη starke Kupferschicht auf der Platte gebildet worden war, wurde die
Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen und durch das Aktivierungsverfahren aktiviert Danach wurde
die Platte wieder in das Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 500C eingetaucht.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs wurde aufder Platte eine 35-40 am starke Kupferschichtgebildet
Die nach dem Verfahren beschichtete Platte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl der
Zyklen, in welchen ein Riß im Kantenbereich der Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löcher nach dem gleichen
Verfahren wie in Beispiel 1 gebohrt Danach wurde wie in Beispiel I ein Katalysator auf die Platte aufgebracht.
Die Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht.
Nachdem eine 3 ;xm starke Kupferschicht aufder Platte gebildet worden war, wurde die Platte aus dem
Verkupferungsbad herausgezogen und mit Wasser gespült. Die Platte wurde danach in eine 250 ppm haltige
PdCl2-SnCl2-NaCl-Lösung von 45°C für 5 Minuten eingetaucht. Nach dem Spülen der Platte mit Wasser
wurde die Platte in eine wäßrige Lösung, die Schwefelsäure und Oxalsäure gleicher Konzentration von 0,4 Mol/I
enthielt, bei 400C für6 Minuten eingetaucht. Nach dem Spülen der Platte mit Wasser wurde die Platte in ein Verkupferungsbad
der Zusammensetzung 8 mit einer Badtemperatur von 700C eingetaucht. Nachdem eine 0,6 μίτι
starke Kupferschicht aufder Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen
und durch die spezieile Behandlung aktiviert. Danach wurde die Platte wieder in das Verkupferungsbad
der Zusammensetzung 7 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht Durch Wiederholung dieses Vorgangs
wurde aufder Platte eine 35-40 μπι starke Kupferschichtgebildet Die nach diesem Verfahren beschichtete
Platte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen, in welchen ein Riß im Kantenbereich
der Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt.
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löcher nach demselben Verfahren
wie in Beispiel 1 gebohrt. Danach wurde wie in Beispiel 1 ein Katalysator auf die Platte gebracht. Die
Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von 700C eingetaucht.
Nachdem eine 4 am starke Kupferschicht aufder Platte gebildet worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad
herausgezogen und mit Wasser gespült. Danach wurde die Platte in eine 3,6N Schwefetsäurelösung
bei 300C für 3 Minuten eingetaucht. Nach Spülen mit Wasser wurde die Platte in ein Verkupferungsbad der
Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von 600C eingetaucht. Nachdem eine 0,7 μπι starke Kupferschicht
aufder Platte gebildet worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad herausgezogen und mit
Wasser gespült. Danach wurde die Platte wieder in das Verkupferungsbad der Zusammensetzung 9 mit einer
Badtemperatur von 700C eingetaucht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs wurde aufder Plattenoberfläche
eine 35-40 um dicke Kupferschicht gebildet. Die nach diesem Verfahren beschichtete Platte wurde der Tauchlötprüfung
unterzogen. Es wurde die Zahl der Zyklen, in welchen ein Riß im Kantenbereich der Löcher auftrat,
gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 aufgezeigt.
In eine kupferkaschierte Platte aus Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis wurden Löchernach demselben Verfahren
wie in Beispiel 1 gebohrt. Danach wurde wie in Beispiel 1 ein Katalysator auf die Platte aufgebracht. Die
Platte wurde in ein Verkupferungsbad der Zusammensetzung 8 mit einer Badtemperatur von 700C eingetaucht.
Nachdem eine 2 am starke Kupferschicht aufder Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Verkupferungsbad
herausgezogen und mit Wasser gespült. Danach wurde die Platte in ein Verkupferungsbad der
Zusammensetzung 9 mit einer Badtemperatur von 6O0C eingetaucht Nachdem eine 0,5 μΐη starke Kupferschicht
aufder Platte abgeschieden worden war, wurde die Platte aus dem Bad herausgezogen und mit Wasser
gespült. Die Platte wurde dann in eine wäßrige 250 ppm Lösung von PdCl2-SnCl2-NaCI bei 500C für5 Minuten
eingetaucht. Nach dem Spülen mit Wasser wurde die Platte in eine wäßrige Lösung, die Schwefelsäure und
Oxalsäure in gleichen Konzentrationen von 0,3 Mol/l enthielt, bei 300C für 8 Minuten getaucht. Nach dem Spülen
mit Wasser wurde die Platte wieder in das Bad der Zusammensetzung 8 mit einer Badtemperatur von 7O0C
eingetaucht. Durch Wiederholung dieses Vorgangs wurde aufder Platte eine 35-40 am starke Kupferschichl
gebildet. Die nach dem Verfahren erhaltene Platte wurde der Tauchlötprüfung unterzogen. Es wurde die Zahl
der Zyklen, in welchen ein Riß im Kantenbereich der Löcher auftrat, gemessen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 uulgezeigt.
Claims (5)
1. Verfahren zur mehrstufigen, stromlosen Verkupferung von Leiterplatten, bei dem mindestens zweimal
durch Eintauchen der Leiterplatte in ein erstes und ein zweites Verkupferungsbad Kupfer abgeschieden
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bäder mit jeweils gleichen gelösten Stoffarten und gegebenenfalls
unterschiedlichen Konzentrationen und/oder Temperaturen eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Eintauchen eine konstante Tauchdauer
eingehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintauchen der Leiterplatte in
die Bäder mit jeweils gleichen Konzentrationen an gelösten StofTarten und gleichen Temperaturen das Verhältnis
der jeweils abgeschiedenen Kupferschichtdicke zu der Gesamtdicke der Endkupferschicht 1:100 bis
1:2 erhalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Verhältnis 1:50 bis 1:2 erhalten werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten beim Eintauchen in
die Bäder mit jeweils unterschiedlichen Konzentrationen an gelösten StofTarten und/oder unterschiedlichen
Temperaturen mit ejnem Verhältnis der im ersten Bad abgeschiedenen Kupferschichtdicke zu der Gesamtdicke
der Endkupferschicht von 1:30 bis 1:2 und mit einem Verhältnis der im zweiten Bad abgeschiedenen
Kupferschichtdicke zu der Gesamtdicke der Endkupferschicht von 1:100 bis 1:30 erhalten werfen.
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GB2134931A (en) | 1984-08-22 |
FR2538413B1 (fr) | 1987-08-28 |
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