DE3927440A1

DE3927440A1 - Verfahren zur direkten metallisierung eines nicht leitenden substrats

Info

Publication number: DE3927440A1
Application number: DE19893927440
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl Ing Kohnle; Heinz Dipl Ing Funk
Original assignee: Schering AG
Current assignee: Atotech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1989-08-16
Filing date: 1989-08-16
Publication date: 1991-02-28

Description

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist die elektrolytische Matallisierung nichtmetallischer Substrate zum Zwecke der Herstellung gedruckter Schaltungen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vereinfachung des Produktionsablaufs und die Erhöhung der Endqualität der Schaltung.

Üblicherweise wird die Durchkontaktierung solcher Leiterplatten dadurch erzielt, daß das Basismaterial im Sinne der späteren Schaltung gebohrt, und die durch die Bohrung verursachten Rückstände durch einen Reiniger entfernt werden. Diese Reiniger enthalten üblicherweise Zusätze, die die Oberfläche des Substrates konditionieren und damit die spätere Aktivierung zu erleichtern.

Eine Ätzreinigung säubert im nächsten Verfahrensschritt die Kupferflächen. Darauf erfolgt die Aktivierung in einer Lösung, die auf einer Mischung aus Zinnchlorid, Palladiumchlorid und Salzsäure basiert. Üblicherweise wird nunmehr in einem Folgeschritt das überschüssige Zinn komplex gebunden und von der Oberfläche entfernt, die im wesentlichen nur noch von inzwischen zu metallischem Palladium reduzierten Metallkeimen belegt ist.

Diese Keime dienen nunmehr in einem chemischen Kupferbad als Kristallisations- und Ausgangspunkt einer homogenen, stromlos aufgetragenen Kupferschicht, die ihrerseits elektrolytisch verstärkt werden kann. Nach dem Auftrag und der Ent wicklung des Films (Trockenresist, lösungsmittellöslich oder löslich in wäßrigem Alkali) liegt das Schaltbild vor, dessen Aufbau schließlich in einem schwefelsauren elektrolytischen Kupferbad erfolgt.

Nach Erreichen der gewünschten Endschichtdicke kann nach unterschiedlichen Methoden die Endbehandlung zur Erleichterung der Lötung erfolgen.

Es ist zwar weiterhin bereits bekannt, derartige elektrolytische Prozesse unter Vermeidung der stromlosen Metallisierung durchzuführen (US-PS 30 99 608; DE-OS 33 04 004; DE-OS 33 23 476).

Dennoch besteht auch jetzt noch und zwar in immer stärkeren Maße ein erhebliches Bedürfnis in der Praxis, weitere Prozesse dieser Art mit einfacherer und sicherer Prozeßführung zur Verfügung zu haben, im insbesondere den gesteigerten Anforderungen der Technik zu entsprechen.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens, welches die Nachteile der bekannten Verfahren überwindet und die Prozeßführung durch Weglassen von Prozeßstufen verbessert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Kennzeichnungsteilen der Unter ansprüche zu entnehmen.

Das Erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, daß unter Einhaltung des üblicherweise benutzten Arbeitsablaufs bis hin zur sauren Aktivierung auf die besondere zusätzliche Reduzierung mit katalytisch aus dem sauren Kupfer elektrolyten freigesetzten Wasserstoff verzichtet werden kann.

Vielmehr wird nach der Aktivierung wie üblich gespült und das Zinn komplex gebunden. Nach erneutem Spülen wird unmittelbar in einem alkalischen elektrolytischen Kupferbad verkupfert.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß in der Ausbildung einer äußerst dünnen, nicht sichtbaren und mit Palladiumpartikeln durchsetzten Schicht aus Zinnoxidhydrat wechselnder Zusammensetzung die Leitung gesehen wird, die nach Anlegen des Gleichstroms die Kupferabscheidung im Anfangsstadium übernimmt.

Als alkalische elektrolytische Kupferbäder können erfindungsgemäß verwendet werden zum Beispiel Pyrophosphat-Kupferbäder und Äthylendiamintetraessigsäure- Kupferbäder und andere.

Unter nichtleitenden Substraten versteht man zum Beispiel glasfaserverstärktes Epoxidharz, Keramik, Polyimid, Polytetrafluorethylen (PTFE), Phenolharz, Bismaleimid-Triazin (BT) und andere.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher in technisch einfacher Weise die Qualitätsförderung des Endprodukts, da der Aufbau einer ersten, chemisch abgeschiedenen, strukturell zwangsläufig andersgearteten Kupferschicht vor dem Aufbau der elektrolytisch aufgetragenen Kupferschicht entfallen kann.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Ein typischer Verfahrensablauf sieht die Reinigung und Konditionierung wie üblich vor, und zwar in alkalischem und in saurem Medium, gefolgt von der üblichen Ätzreinigung zur selektiven Säuberung der Kupferoberflächen. Nach Behandlung in einer Vortauchlösung erfolgt die Aktivierung in einem bekannten, aus Zinnchlorid, Palladiumchlorid und Salzsäure bestehendem Aktivator. Danach erfolgt erfindungsgemäß nur eine Spülung zum Aufbau eines leitfähigen Films, über den direkt erfindungsgemäß elektrolytisch verkupfert wird, und zwar aus einem alkalischen, Ethylendiamintetraessigsäure basierenden Badtyp.

Beispiel 2

CuSO₄ · 5 H₂O : 0,1 Mol=6,4 g/l
Ethylendiamintetraessigsäure, Na-Salz : 0,2 Mol
Glycin : 0,06 Mol
KCl : 2,0 Mol
Temperatur : 50°C
Bewegung : Lufteinblasen und mechanisch
Anoden : Cu mit 0,04-0,06% Phosphor
Ph-Wert mit 1,5 A/dm² : 9,5
Ph : 9,8

Claims

1. Verfahren zur direkten Metallisierung eines nicht leitenden Substrats insbesondere zur Herstellung von gedruckten Schaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratoberfläche nach der Reinigung, Ätzung und sauren Aktivierung mittels eines alkalischen elektrolytischen Kupferbades ver kupfert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein alkalisches elektrolytisches Kupferbad mit einem pH-Wert<9 verwendet wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein alkalisches elektrolytisches Kupferbad enthaltend Kupfersulfat und Äthylendiamintetra essigsäure-Alkalisalz verwendet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 ohne Verwendung stromloser Metallisierungsbäder.