DE3743742A1 - Polymere konditionierungsmittel zur vorbehandlung von nichtmetallischen oberflaechen fuer eine chemische metallisierung - Google Patents
Polymere konditionierungsmittel zur vorbehandlung von nichtmetallischen oberflaechen fuer eine chemische metallisierungInfo
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- C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
- C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Salzen quaternäre Gruppen
enthaltender Polymerer als Konditionierungsmittel zur Vorbehandlung
nichtmetallischer Oberflächen vor ihrer Bekeimung für eine nachfolgende
vollständige und gleichmäßige Metallisierung.
Die chemische Metallisierung der Oberfläche von nichtmetallischen
Materialien dient in der Regel der Erzielung eines dekorativen Effekts,
dem Schutz der Materialoberfläche oder aber der Erzielung einer
elektrischen Leitfähigkeit der Oberfläche. Beispiele hierfür sind die
Vernickelung (mit anschließender galvanischer Verchromung) von Kunststoffteilen
im Automobilbau sowie die chemische Verkupferung von Leiterplatten
für elektrotechnische und elektronische Geräte. Die chemische
Metallisierung wird in mehreren Schritten durchgeführt. Im Falle der
chemischen Verkupferung von Leiterplatten (Durchkontaktierung von Bohrlöchern)
sind dies die Reinigung, die Anätzung der Kupfer-Kaschierung, die
Konditionierung, die Bekeimung mit einem Palladium- oder Kupfer-Kolloid
(auch "Aktivierung" genannt), die Entfernung überschüssigen Kolloids (auch
"Strippen" genannt) und schließlich die eigentliche chemische Verkupferung.
Dabei wird ein gleichmäßiger und vollständiger Kupferbelag
angestrebt. Erfahrungsgemäß treten bei der Verkupferung von Bohrlöchern
bisweilen Störungen auf, welche darin bestehen, daß die im Bohrloch
chemisch abgeschiedene Kupferhülse kleine Löcher aufweist oder aber an
einer oder an mehreren Stellen nicht am Grundmaterial der Leiterplatte
haftet (Lochwand-Ablösung), was beim Einlöten von Bauteilen zu fehlerhaften
Kontakten führt. Es ist somit nötig, bei der chemischen Verkupferung
und naturgemäß auch bei den anderen chemischen Metallisierungen
eine möglichst gute Porenfreiheit und Haftung zu erzielen.
Dies ist nur dann gewährleistet, wenn bei der Bekeimung die zu metallisierende
Oberfläche gleichmäßig mit Kolloid belegt werden kann. Bei glasfaserverstärkten
Epoxidharzplatten beispielsweise ist dies jedoch häufig
nicht der Fall, da Fasern des Laminats in das Bohrloch hineinragen, wodurch
die Bildung von Schwachstellen oder gar Löchern im abgeschiedenen
Kupfer hervorgerufen wird.
Die Bekeimung der Oberfläche mit Kolloid kann verbessert werden, wenn der
zu metallisierende Gegenstand mit einem Konditionierungsmittel vorbehandelt
wird. Dieses Mittel hat die Aufgabe, die Benetzbarkeit der
Oberfläche und die Absorptionsfähigkeit gegenüber dem Kolloid zu verbessern.
Das Konditionierungsmittel kann im Reiniger, in einem gesonderten
Bad danach oder im "Conditioner" (Bad vor der Bekeimung) appliziert
werden. Am zweckmäßigsten ist der Einsatz im Reiniger.
Bezüglich der Natur des Konditionierungsmittels wurden schon zahlreiche
Vorschläge gemacht. So sieht die US-PS 36 48 572 die Verwendung einer
oberflächenaktiven Substanz mit einer quaternären Aminogruppe vor. Die
DT-OS 35 04 455 beschreibt die Verwendung eines organischen Amin-Sensibilisierungsmittels,
worunter gemäß den Beispielen insbesondere
(2,3-Epoxipropyl)-trimethyl-ammoniumchlorid oder 2,3-Dihydroxypropyltrimethyl-ammoniumchlorid,
gemäß der allgemeinen Formel aber auch gewisse
niedermolekulare Derivate von Pyridin und Imidazol in quaternisierter Form
zu verstehen sind. Die DT-OS 35 30 617 A1 schließlich offenbart als
Konditionierungsmittel quaternisierte Heterocyclen wie Imidazol oder
Benzimidazol, die am Stickstoffatom eine Vinyl- oder Allylgruppe besitzen.
Die o. g. Konditionierungsmittel besitzen den Nachteil, daß ihre Adsorption
an der Oberfläche des zu metallisierenden Materials nicht optimal ist und
daß es sich in der letztgenannten Veröffentlichung um ethylenisch ungesättigte
Monomere handelt, deren Handhabung aufgrund ihrer Toxizität
besondere Sorgfalt erfordert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Konditionierungsmittel zur
Vorbehandlung nichtmetallischer Materialien für die nachfolgende
Metallisierung zur Verfügung zu stellen, die eine ausgezeichnete Haftung
auf der Oberfläche aufweisen, bei sachgerechter Produktion mit einem
Maximum an Sicherheit handhabbar sind, und sich obendrein besonders
preisgünstig herstellen lassen.
Die gestellte Aufgabe wird erfüllt durch die Verwendung der in den
Ansprüchen 1 bis 4 angeführten polymeren Konditionierungsmittel.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polymerisate leiten sich von quaternären
Salzen von Diallylaminen, die gegebenenfalls an den - vorzugsweise
den mittleren - Kohlenstoffatomen der Allylgruppen substituiert sind, als
Monomeren ab, beispielsweise solchen der allgemeinen Formel
in der Ra und Rb unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine niedere
Alkylgruppe,
Rc und Rd unabhängig voneinander Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder gemeinsam mit dem Stickstoffatom einen 6gliedrigen Heterocyclus und
Y⊖ ein Anion bedeuten.
Monomere dieser Art bilden bei der Polymerisation Struktureinheiten der Formel
Rc und Rd unabhängig voneinander Kohlenwasserstoffreste mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder gemeinsam mit dem Stickstoffatom einen 6gliedrigen Heterocyclus und
Y⊖ ein Anion bedeuten.
Monomere dieser Art bilden bei der Polymerisation Struktureinheiten der Formel
in der Ra, Rb, Rc, Rd und Y⊖ die oben angegebene Bedeutung haben.
Die
Monomeren, die daraus erhältlichen Homo- und Copolymerisate und deren
Herstellung sind beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung
1 03 698, der US-Patentschrift 32 88 770 und der DDR-Patentschrift
1 41 029 bekannt. Die Homo- und Copolymerisate, vorzugsweise diejenigen,
die in den Ansprüchen 2 bis 4 definiert sind, kommen für die
erfindungsgemäße Verwendung in Betracht unter der Bedingung, daß sie in
dem wäßrigen Anwendungsbad löslich sind. Der erforderliche Grad der
Löslichkeit hängt von der gewünschten Anwendungskonzentration ab. Eine
Löslichkeit von wenigstens 1 Gew.-% im Bad ist unter allen Umständen
ausreichend und daher bevorzugt.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Polymeren liegen als Quaternärsalze
vor. Ihre quaternären Stickstoffatome können grundsätzlich durch beliebige
Säureanionen kompensiert sein, sofern diese sich nicht auf die Löslichkeit
der polymeren Salze negativ auswirken oder aufgrund eigener Reaktivität
unerwünschte Störungen bei der Anwendung verursachen. In aller Regel
enthalten die polymeren Salze der Einfachheit halber die aus den Quaternisierungsmitteln,
die bei der Herstellung ihrer Monomeren eingesetzt
worden sind, stammenden Anionen, also vorzugsweise Chlorid-, Bromid-,
Methosulfat- und Ethosulfat-Ionen.
Das Molekulargewicht der erfindungsgemäß zu verwendenden Polymeren hat auf
deren Wirkung keinen besonderen Einfluß. Es kann davon ausgegangen werden,
daß Molekulargewichte ab ca. 1500 ausreichend sind. Die Verwendung
besonders hochmolekularer Polymerer bringt keine Vorteile. Molekulargewichte
von 5·10³ bis 1·10⁵ sind bei der Polymerisation leicht zu
erreichen und werden daher bevorzugt.
Die erfindungsgemäße Anwendung der oben beschriebenen polymeren
Konditionierungsmittel geschieht in einem Bad, in welches der zu
metallisierende Gegenstand - z. B. eine Leiterplatte - eingetaucht wird.
Auch ein Besprühen des Gegenstandes mit der Lösung des Konditionsierungsmittels
ist möglich. Die Lösung des Konditionierungsmittels ist wäßrig
oder zumindest überwiegend wäßrig. Die Behandlung des nichtmetallischen
Gegenstandes muß vor der Aktivierung durch das Palladium- oder Kupfer-
Kolloid erfolgen, da sie sonst wirkungslos ist. Am zweckmäßigsten ist der
Einsatz im Reinigungsbad. In den anderen Bädern besteht die Gefahr einer
Schädigung des Konditionierungsmittels (Ätzbad) oder einer Beeinträchtigung
der Löslichkeit durch Salze ("Conditioner"). Der Einsatz in einem
Spülbad wäre unökonomisch, ist aber grundsätzlich möglich.
Die benötigte Konzentration des Konditionierungsmittels beträgt 0,001 bis
1 Gew.-%, vorzugsweise 0,005 bis 0,2 Gew.-%. Die Bad-Temperatur sollte
bevorzugt 20 bis 50°C betragen, die Dauer der Anwendung 15 Sec. bis
30 Min., bevorzugt 2 bis 10 Min.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Konditioniermittel kommen für die
Vorbehandlung verschiedenster, chemisch zu metallisierender Materialien in
Betracht, z. B. von Gegenständen aus Phenolharz/Papier, Epoxidharz,
Polystyrol, Polyamid, Polyethylen, Polyvinylchlorid, Polycarbonaten,
Polyacrylaten, Polyestern, Polysulfonen oder Polytetrafluorethylen,
gegebenenfalls verstärkt oder gefüllt mit Glas, Mineralien oder Polymeren
in gewebe-, faser- oder sonstiger Form, oder auch aus Glas oder
keramischem Material.
Die folgenden Beispiele zeigen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen
Verwendung der polymeren Konditionierungsmittel.
Bei der Prüfung wurde so vorgegangen, daß eine im Handel befindliche
Chemisch-Kupfer-Produktlinie mit einer Palladium-Kolloid-Aktivierung
verwendet wurde. Die Produkt-Linie besteht aus:
- - Reiniger
- - Ätzbad (Anätzung der Kupfer-Kaschierung)
- - "Conditioner" (Vorbehandlung zur Kolloid-Bekeimung)
- - Aktivator (Pd-Kolloid)
- - Stripper (Entfernung von Kolloid-Überschuß)
- - Chemisch-Kupfer-Bad (Abscheidungs-Bad).
Die jeweils zwischengeschalteten Spülbäder sind in dieser Aufstellung
nicht enthalten. Die Konditionierungsmittel wurden jeweils dem Reiniger-
Bad in einer Konzentration von 0,15 Gew.-% zugesetzt. Die einzelnen Bäder
hatten ein Volumen von je 50 ml (Reagenzglas im thermostatisierten
Wasserbad). Die Temperaturen, die Behandlungsdauern und die Spülungen
zwischen den Bädern entsprachen den Vorschriften der Hersteller. Als
Substrate wurden verwendet:
- - Glasfaser-Gewebestücke, Gewebeart Atlas, Flächengewicht 296 g/m², am Rand mit handelsüblichem Klebstoff fixiert.
- - Streifen von glasfaserverstärkten Epoxidharz-Leiterplatten, "FR4", beidseitig mit Kupferfolie kaschiert und gebohrt.
Die Substrate wurden während der Behandlung im Bad leicht bewegt.
Die Glasfaser-Gewebestücke wurden jeweils 10 Min. im Abscheidungsbad
behandelt. Nach Durchlaufen des letzten Spülbades wurden sie in Isopropanol
getaucht und dann mit Preßluft getrocknet.
Die Leiterplatten-Stücke wurden in der mit Palladium-Kolloid arbeitenden
Produktlinie 9 Min. im Abscheidungsbad belassen und dann mit Preßluft getrocknet.
Dabei wird eine dünne Verkupferung mit relativ vielen Fehlstellen
(Löchern) erhalten, die jedoch Einflüsse des Konditionierungsmittels
sehr gut erkennen läßt. Die Prüfung der Verkupferung der Bohrlöcher
der Leiterplatten-Stücke erfolgte anhand von Schliffpräparaten, die
unter dem Mikroskop im Durchlicht abgemustert wurden. Diese Methode wird
u. a. beschrieben im Jahrbuch Oberflächentechnik 40, 1984, S. 122-133
(H.-J. Ehrich: "Vorteile der alkalischen Aktivierung zur Herstellung
hochwertiger Leiterplatten").
Die Beurteilung der verkupferten Substrate erfolgte nach Noten:
Note | |
Beurteilung | |
0 | |
keine Abscheidung | |
1 | sehr mangelhaft (nur partielle Abscheidung) |
2 | mangelhaft (erheblicher Lichtdurchtritt) |
3 | mäßig |
4 | befriedigend (f. Produktion noch geeignet) |
5 | gut (wenig Löcher bzw. Lichtdurchtritt) |
6 | sehr gut (keine Löcher bzw. Lichtdurchtritt) |
Es sei hier nochmals darauf hingewiesen, daß sich durch die absichtlich
vorgenommene dünne Verkupferung bei der Prüfung der Leiterplatten-Stücke
schlechte Absolut-Noten ergeben. Die Wirkung der Konditionierungsmittel
ergibt sich hier aus der Noten-Differenz.
Es wurden folgende polymeren Konditionierungsmittel geprüft:
- I Poly-Diallyldimethylammoniumchlorid, Molekulargewicht ca. 10 000.
- II Poly-Diallyldimethylammoniumchlorid, Molekulargewicht ca. 15 000.
Claims (5)
1. Verwendung von im wäßrigen Anwendungsbad löslichen Polymerisaten von
quaternären Salzen gegebenenfalls C-substituierter Diallylamine als
Konditionierungsmittel zur Vorbehandlung nichtmetallischer Oberflächen
vor ihrer Bekeimung für eine nachfolgende chemische Metallisierung.
2. Verwendung von im wäßrigen Anwendungsbad löslichen Polymerisaten, die
70 bis 100% Einheiten der Formel I
in der R¹ und R² unabhängig voneinander Wasserstoff, Methyl- oder
Ethylgruppen,
R³ und R⁴ unabhängig voneinander Alkyl-Gruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder gemeinsam einen Alkylenrest mit 5 Kohlenstoffatomen und
Y⊖ ein Anion bedeuten,
und 30 bis 0% Einheiten des Acrylamids einpolymerisiert enthalten, gemäß Anspruch 1.
R³ und R⁴ unabhängig voneinander Alkyl-Gruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder gemeinsam einen Alkylenrest mit 5 Kohlenstoffatomen und
Y⊖ ein Anion bedeuten,
und 30 bis 0% Einheiten des Acrylamids einpolymerisiert enthalten, gemäß Anspruch 1.
3. Verwendung von Polymerisaten, in deren Einheiten der Formel I R¹ und
R² Wasserstoff und R³ und R⁴ Methyl- oder Ethylgruppen und/oder
gemeinsam ein n-Pentylenrest sind, gemäß Anspruch 2.
4. Verwendung von Polymerisaten von Dimethyldiallylammoniumsalzen gemäß
Anspruch 1.
5. Verwendung von Polymerisaten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 in
einem wäßrigen Anwendungsbad in einer Konzentration von 0,01 bis
1 Gew.-% bei einer Badtemperatur von 10 bis 60°C und einer
Anwendungszeit von 15 Sekunden bis 30 Minuten.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873743742 DE3743742A1 (de) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Polymere konditionierungsmittel zur vorbehandlung von nichtmetallischen oberflaechen fuer eine chemische metallisierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873743742 DE3743742A1 (de) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Polymere konditionierungsmittel zur vorbehandlung von nichtmetallischen oberflaechen fuer eine chemische metallisierung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3743742A1 true DE3743742A1 (de) | 1989-07-06 |
Family
ID=6343384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873743742 Withdrawn DE3743742A1 (de) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Polymere konditionierungsmittel zur vorbehandlung von nichtmetallischen oberflaechen fuer eine chemische metallisierung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3743742A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6489421B1 (en) | 1998-03-18 | 2002-12-03 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Quaternary ammonium polymer, its preparation, its use for separating biomolecules |
-
1987
- 1987-12-23 DE DE19873743742 patent/DE3743742A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6489421B1 (en) | 1998-03-18 | 2002-12-03 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne | Quaternary ammonium polymer, its preparation, its use for separating biomolecules |
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---|---|---|---|
8130 | Withdrawal |