DE4040226A1 - Verfahren zur herstellung von durchkontaktierten leiterplatten oder multilayern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von durchkontaktierten Leiterplatten oder Multilayern, bei welchem die zur Kontaktierung der verschiedenen Schichten hergestellten Bohrlöcher mit folgenden Verfahrensschritten gereinigt werden:

• a) Quellen mit einer Behandlungsflüssigkeit;
• b) Spülen;
• c) oxidative Behandlung mit einer Permanganatlösung.

Elektronische Leiterplatten, insbesondere aber sogenannte "Multilayer", weisen mehrere Lagen elektrisch leitender Strukturen auf. Damit diese ankontaktiert werden können, müssen die gesamten Leiterplatten bzw. Multilayer durchbohrt und die Mantelflächen der Bohrungen danach mit einer elek­ trisch leitfähigen Schicht überzogen werden. Da an die Zuverlässigkeit derartiger Leiterplatten und Multilayer hohe Anforderungen gestellt werden, ist es selbstverständlich, daß der Ankontaktierung der verschiedenen elektrisch lei­ tenden Strukturen in den unterschiedlichen Schichten große Bedeutung zukommt. Dies setzt voraus, daß die Mantelflächen der Bohrlöcher, die bei der Einbringung der Bohrlöcher verschmutzt werden, insbesondere Harzverschmierungen auf­ weisen, sorgfältig gereinigt werden.

Ein derartiges Reinigungsverfahren für die Mantelflächen der Bohrlöcher, auch "Desmearing"-Verfahren genannt, ist in der DE-OS 36 38 630 beschrieben, von welcher die vorlie­ gende Erfindung ausgeht. Die Reinigung beginnt hier mit einer Quellung, einer Behandlung der Leiterplatten bzw. Multilayer mit einer Behandlungsflüssigkeit, die im allge­ meinen verschiedene organische Lösungsmittel enthält. Die Quellflüssigkeit wird danach in einem Spülvorgang entfernt. Die eigentliche Reinigung erfolgt dann durch eine oxidative Behandlung mit einer Permanganatlösung, wonach Überschüsse der Oxidationsflüssigkeit erneut wegge­ spült werden. Es schließt sich eine sogenannte "Entgiftung" an, in welcher Braunstein, der sich in der oxidativen Behandlung gebildet hat, reduziert und entfernt wird. Es folgt eine erneute Spülung. Die so vorbehandelten Leiter­ platten können dann in an und für sich bekannten, in der DE-OS 36 38 630 nicht weiter beschriebenen Verfahren an den Mantelflächen der Bohrlöcher metallisiert werden.

Durch das bloße Hintereinanderfügen der bekannten Verfahren zur Reinigung der Bohrlöcher sowie der Metallisierung der Mantelflächen entsteht eine große Vielzahl von Verfahrens­ schritten, die viele Behandlungsflüssigkeiten und in der apparativen Verwirklichung viele einzelne Vorrichtungsmoduln erfordert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art in möglichst kostengünstiger Weise durch Verfahrensschritte zu ergänzen, welche der Herstellung elektrisch leitender Schichten auf den Mantel­ flächen der Bohrlöcher dienen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß un­ mittelbar an den Verfahrensschritt c anschließend ohne Zwischenschaltung eines Neutralisationsvorganges oder eines weiteren Konditionier- oder Quellvorganges ein Verfah­ ren zur stromlosen Herstellung elektrisch leitender Schichten auf den Mantelflächen der Bohrlöcher mit folgenden Verfah­ rensschritten durchgeführt wird:

• d) oxidative Behandlung mit einer Permanganatlösung;
• e) Spülen;
• f) Abscheiden einer Schicht organischer Monomere aus einer Lösung dieser Monomere;
• g) Polymerisation der abgeschiedenen Monomere zu einer elektrisch leitfähigen Schicht.

Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, daß der "Desmearing"- Prozeß besonders günstig mit einem speziellen stromlosen Verfahren zur Herstellung der elektrisch leitfähigen Schich­ ten auf den Mantelflächen der Bohrlöcher kombiniert werden kann: Dieses Verfahren ist an und für sich ebenfalls bekannt (DE-PS 38 06 884). Allerdings ist es möglich, bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kombination der beiden Verfahren einige von deren Einzelschritten "zu überspringen", also die Anzahl von Verfahrensschritten, in denen die Leiterplatten oder Multilayer mit einer Behandlungsflüssig­ keit beaufschlagt werden müssen, sowie die zugehörigen Spülvorgänge, einzusparen. Insbesondere ist es bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise nicht mehr erforderlich, nach der oxidativen Behandlung im "Desmearing"-Verfahren eine "Entgiftung", also eine Entfernung des sich bildenden Braunsteines, durchzuführen, da gerade dieser Braunstein bei der oxidativen Vorbehandlung vor dem Abscheiden der Monomere eine günstige Wirkung hat. Außerdem entfällt der zusätzliche Konditionier- oder Quellvorgang, welcher bei dem in der DE-PS 38 06 884 beschriebenen Verfahren zur stromlosen Abscheidung leitender Schichten auf den Mantel­ flächen der Bohrlöcher noch erforderlich war.

Da die chemischen Vorgänge, die in der oxidativen Behand­ lung des "Desmearing"-Prozesses ablaufen, nicht identisch mit denjenigen sind, die in der oxidativen Behandlung vor der stromlosen Abscheidung der elektrisch leitenden Schichten stattfinden, kann es sich empfehlen, beide oxida­ tive Vorgänge in unterschiedlichen Bädern durchzuführen, die sich dann z. B. bezüglich des pH-Wertes aber auch bezüg­ lich des Gehaltes an Braunstein unterscheiden können. Im allgemeinen ist es aber jedenfalls nicht erforderlich, die beiden Bäder, in denen mit Permanganatlösung gearbeitet wird, noch einmal durch eine Spülung voneinander zu trennen.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist es in bestimmten Fällen, die durch Versuche ermittelt werden können, auch denkbar, die o.g. Verfahrensschritte c und d, also die Verfahrensschritte, in denen eine oxidative Behandlung mit Permanganatlösung durchgeführt wird, zu einem einzigen Verfahrensschritt zusammenzufassen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 schematisch das aus der DE-OS 36 38 630 bekannte "Desmearing"-Verfahren;

Fig. 2 schematisch das aus der DE-PS 38 06 884 bekannte Verfahren zur stromlosen Abscheidung elektrisch leitender Schichten auf den Mantelflächen der Bohrlöcher;

Fig. 3 das erfindungsgemäße Verfahren unter teilweiser Verwendung von Verfahrensschritten der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Teilverfahren.

Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Maßnahmen sei zunächst anhand Fig. 1 kurz wiederholt, wie bei dem bekannten, in der DE-OS 36 38 630 beschriebenen Verfahren eine Reinigung der Bohrlöcher von durchkontaktier­ ten Leiterplatten bzw. Multilayern erfolgt. Wegen Einzel­ heiten des Verfahrens wird auf die genannte Druckschrift verwiesen.

Die Leiterplatten bzw. Multilayer sind vor dem in Fig. 1 dargestellten Verfahrensabschnitt bereits mit Bohrlöchern versehen worden, welche der Ankontaktierung der in verschie­ denen Schichten angeordneten elektrisch leitenden Strukturen dienen sollen. Bei der Einbringung dieser Bohrungen sind die Bohrwandungen verschmutzt worden; insbesondere haben sich Harzverschmierungen oder auch lose Verunreinigungen angelagert. Zu deren Entfernung werden die Leiterplatten durch eine erste Behandlungsflüssigkeit (Verfahrensschritt 1) geführt, in welcher die Mantelflächen der Bohrungen aufgequollen werden. Dies geschieht mit einer Mischung verschiedener organischer Lösungsmittel in Natriumhydroxid. Nach einer Spülung (Verfahrensschritt 2) gelangen die Leiterplatten in ein oxidatives Behandlungsbad, vorzugs­ weise ein Kaliumpermanganatbad (Verfahrensschritt 3). Hier erfolgt die eigentliche Entfernung der Verunreinigungen an den Bohrlöchern. Bei den dabei ablaufenden chemischen Reaktionen bildet sich durch Reduktion des Kaliumpermanga­ nates auch Braunstein, von dem man bisher grundsätzlich annahm, daß er zur erfolgreichen Metallisierung der Bohrungs- Mantelflächen wieder entfernt werden muß. Deshalb ist bei dem aus der DE-OS 36 38 630 bekannten Verfahren (Fig. 1) nach einer weiteren Spülung (Verfahrensschritt 4) ein sogenannter "Entgiftungsprozeß" (Verfahrensschritt 5) vorgesehen. Zur "Entgiftung" (auch "Neutralisation" genannt) wird eine Behandlung mit einer Hydroxylammoniumchlorid-Lösung durchgeführt. Nach einer erneuten Spülung (Verfahrensschritt 6) gelangen die Leiterplatten zu einer Station, in welcher die gereinigten Mantelflächen der Bohrlöcher in nicht näher bezeichneter Weise mit einer metallischen Schicht überzogen werden.

Von den verschiedenen bekannten Verfahren, mit welchen elektrisch leitende Überzüge auf den Mantelflächen von Bohrlöchern hergestellt werden, hat sich die Erfindung zur Kombination mit dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren ein ganz bestimmtes herausgesucht, welches in der DE-PS 38 06 884 beschrieben ist und nachfolgend anhand der Fig. 2 kurz erläutert wird. Wegen Einzelheiten wird erneut auf die zuletzt genannte Druckschrift Bezug genommen.

Die vorbehandelten Leiterplatten werden zunächst in einer organischen Lösung gequollen (richtiger wäre es wohl, von einer allgemeinen "Konditionierung" zu sprechen, da die relevanten Vorgänge im einzelnen nicht bekannt sind). Dies ist der Verfahrensschritt 7 in Fig. 2. Nach einer Spülung (Verfahrensschritt 8) gelangen die Leiterplatten in eine Permanganatlösung (Verfahrensschritt 9), in welcher eine oxidative Vorbehandlung der nachfolgend zu beschichten­ den Mantelflächen der Bohrlöcher stattfindet. Dabei hat sich herausgestellt, daß nicht eine vollständige Abwesen­ heit von Fremdsubstanzen nach dem Durchlaufen dieses Schrit­ tes sondern durchaus ein gewisser Rest an Braunstein, der bei der Reduktion der Permanganatlösung verbleibt, wünschenswert ist.

Die so vorbehandelten Leiterplatten werden gespült (Ver­ fahrensschritt 10) und danach in eine Lösung organischer Monomere eingebracht (Verfahrensschritt 11). Eine Schicht dieser organischen Monomere lagert sich dabei an den Mantel­ flächen der Bohrlöcher an. Im nächsten, ohne Zwischenschal­ tung einer Spülung durchgeführten Verfahrensschritt 12 werden dann diese Monomere auspolymerisiert, wobei sich eine elektrisch leitfähige Schicht bildet. In einem Deka­ pier- und Spülmodul werden überschüssige Polymerisationspro­ dukte und Reste der Behandlungsflüssigkeiten aus den Verfah­ rensschritten 11 und 12 entfernt, wonach die Leiterplatten dem weiteren Aufbau der elektrisch leitenden Schichten, beispielsweise in einem Elektrolyseverfahren, zugeführt werden.

Die beschriebenen beiden Verfahren werden nunmehr erfin­ dungsgemäß miteinander kombiniert, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 sind diejenigen Verfahrens­ schritte, welche aus den bekannten Verfahren nach den Fig. 1 und 2 übernommen wurden, mit denselben Bezugs­ zeichen gekennzeichnet. Der Vergleich der Fig. 3 mit den Fig. 1 und 2 macht deutlich, daß nicht alle Ver­ fahrensschritte der bekannten Verfahren beim erfindungs­ gemäßen Verfahren übernommen werden. Vielmehr entfallen aus Fig. 1 der Entgiftungsvorgang 5 und der nachfolgende Spülvorgang 6. Aus dem in Fig. 2 dargestellten Verfahren fallen der Konditionier- oder Quellvorgang 7 und der nach­ folgende Spülvorgang 8 weg. Die Leiterplatten gelangen also aus dem Oxidationsbad 3 von Fig. 1 direkt in das Oxidations­ bad 9 von Fig. 2. Die Einsparung von vier Verfahrensschrit­ ten bedeutet nicht nur die Einsparung zweier Behandlungs­ flüssigkeiten, die ggf. entsorgt werden müssen; in der apparativen Ausgestaltung bedeutet dies die Einsparung von vier Vorrichtungsmoduln, was eine erhebliche Kostenminderung bedeutet.

Unter günstigen Bedingungen, die im Einzelfall durch wenige Versuche ermittelt werden können, lassen sich die Verfah­ rensschritte 3 und 9 in Fig. 3 auch, wie gestrichelt angedeutet, zu einem einzigen Verfahrensschritt zusammen­ fassen. Hiermit ist selbstverständlich eine weitere Redu­ zierung der Kosten verbunden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von durchkontaktierten Leiter­ platten oder Multilayern, bei welchem die zur Kontaktie­ rung der verschiedenen Schichten hergestellten Bohrlöcher mit folgenden Verfahrensschritten gereinigt werden:

• a) Quellen mit einer Behandlungsflüssigkeit;
• b) Spülen;
• c) oxidative Behandlung mit einer Permanganatlösung,

dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar an den Verfahrensschritt c anschließend ohne Zwischenschaltung eines Neutralisationsvorganges oder eines weiteren Konditionier- oder Quellvorganges ein Verfah­ ren zur stromlosen Herstellung elektrisch leitender Schichten auf den Mantelflächen der Bohrlöcher mit folgenden Verfah­ rensschritten durchgeführt wird:

• d) oxidative Behandlung mit einer Permanganatlösung;
• e) Spülen;
• f) Abscheiden einer Schicht organischer Monomere aus einer Lösung dieser Monomere;
• g) Polymerisation der abgeschiedenen Monomere zu einer elektrisch leitfähigen Schicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte c und d in einem Verfahrens­ schritt zusammengefaßt sind.