DE4216940A1 - Verfahren zum metallisieren von bohrlochwandungen in leiterplatten aus kunststoff - Google Patents
Verfahren zum metallisieren von bohrlochwandungen in leiterplatten aus kunststoffInfo
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
- H05K3/4038—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
- H05K3/4076—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thin-film techniques
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Metallisieren
von Bohrlochwandungen in Leiterplatten aus Kunststoff gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, Bohrlöcher in Leiterplatten aus Kunststoff
zunächst chemisch zu verkupfern und die chemisch abgeschie
dene Kupferschicht anschließend durch elektrolytische Kupfer
abscheidung zu verstärken. Die chemische Metallabscheidung
erfordert mehrere Verfahrensschritte, nämlich Reinigen, Ätzen,
Konditionieren, Aktivieren und schließlich die eigentliche
chemische Metallabscheidung. Ein typischer Verfahrensablauf
sieht so aus:
Zunächst wird die zu beschichtende Oberfläche mechanisch
gereinigt, dann geätzt, üblicherweise durch ein aggressives
und in der Handhabung unangenehmes chemisches Ätzmittel.
Dann wird die Leiterplatte gespült und ein- oder mehrmals
konditioniert, d. h. mit einem tensidhaltigen Mittel behan
delt, dann einem Mikroätzen durch Säure unterzogen, nochmals
gespült, mit einem Tensid behandelt, durch chemisches Ab
scheiden von Palladiumkeimen aktiviert und die aktivierte
Oberfläche schließlich chemisch verkupfert, bevor dann in
an sich bekannter Weise eine elektrolytische Nachverkupfe
rung anschließen kann.
Der Ablauf bis zum chemischen Verkupfern ist aufwendig und
dauert größenordnungsmäßig 45 Minuten. Als Nachteil kommt
hinzu, daß auf manchen Kunststoffen trotz aller Vorbe
handlungsschritte die Verkupferung lückenhaft erfolgt und/oder
nicht gut haftet. Das gilt insbesondere für Leiterplatten
aus Polytetrafluoräthylen, die wegen ihrer günstigen elek
trischen Eigenschaften für Hochfrequenz- und Mikrowellen
schaltungen verwendet werden. Hier macht sich nachteilig be
merkbar, daß PTFE schwer zu benetzen und schwer chemisch
angreifbar ist, was eine ungleichmäßige Bedeckung der Bohr
lochwand zur Folge haben kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zum Metallisieren von Bohrlochwandungen in Leiter
platten aus Kunststoff, insbesondere aus PTFE, anzugeben,
welches einfacher und mit weniger Aufwand durchzuführen ist
und auch bei sonst schwer zu beschichtenden Kunststoffen zu
einer gleichmäßigeren Bedeckung der Bohrlochwand führt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an die Stelle der
chemischen Metallabscheidung eine Metallabscheidung durch
Sputtern tritt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß trotz der gegebenen
geometrischen Abschirmung der Bohrlochwandungen mit Abscheide
dauern, die hinreichend kurz sind, um das Verfahren wettbewerbs
fähig zu machen, durch das Sputtern in den Bohrlöchern eine
Metallschicht abgeschieden werden kann, die dick und dicht ge
nug ist, um sie durch eine anschließende elektrolytische Metall
abscheidung auf die im Einzelfall gewünschte größere Schicht
dicke verstärken zu können. Dabei können die sonst üblichen
zahlreichen chemischen Behandlungsschritte (siehe oben) durch
einen einzigen Sputtervorgang ersetzt werden, der - so haben
Versuche gezeigt - noch in wesentlich kürzerer Zeit ablaufen
kann, als sie für die chemische Metallisierung nötig ist.
Vorzugsweise führt man das Metallabscheiden durch Sputtern
durch, bis im Bohrloch an der unzugänglichsten Stelle eine
wenigstens 0,5 µm dicke Metallschicht aufgewachsen ist.
Es hat sich gezeigt, daß das Verfahren gut funktioniert bei
Bohrlöchern mit einem Durchmesser von wenigstens 0,5 mm und
bei einer Bohrlochlänge bis zum Vierfachen des Durchmessers.
Bei engeren Bohrungen gibt es Probleme mit der Selbstab
schirmung, denen man bei Durchgangsbohrungen aber dadurch
entgehen kann, daß man sie von beiden Enden her besputtert.
Das Verfahren eignet sich für unterschiedliche Kunststoffe,
insbesondere auch für PTFE, welches beim chemischen Metalli
sieren ziemliche Probleme bereitet; vorteilhaft anwendbar
ist das Verfahren darüberhinaus auch bei Leiterplatten aus
einem Polyimid; hier wie bei PTFE erzielt man eine deut
lich verbesserte Haftung. Die üblichen Temperaturwechseltests
zur Qualitätsprüfung der Durchkontaktierung werden gut be
standen, es werden keine Ablösungen oder Risse in der abge
schiedenen Metallschicht beobachtet.
Die Deckungsfehler im Bohrloch, die bei der chemischen Ver
kupferung mit einer Fehlerquote von 5 bis 10% auftreten,
liegen bei Anwendung des erfindungsgemäßens Verfahren nach
ersten Untersuchungen weit unterhalb 1%. Die Erfindung ist
deshalb auch interessant für die Anwendung in der Multilayer-
Technik.
Das Kupfer-Laminat von Leiterplatten muß vor der Weiterver
arbeitung üblicherweise von der auf der Kupferoberfläche
haftenden Oxidschicht befreit werden. Im Stand der Technik
geschieht das üblicherweise durch das Reinigen und Ätzen,
welches man zur Vorbereitung der chemischen Metallisierung
im Bohrloch benötigt. In vorteilhafter Weiterbildung der Er
findung wird die Oxidschicht vom Kupfer-Laminat entfernt, indem
die Leiterplatten durch Sputterätzen vorbehandelt werden,
bevor die Bohrlochwandungen durch Sputtern beschichtet wer
den. Der Vorteil liegt darin, daß beide Sputtervorgänge in
ein und derselben Behandlungskammer durchgeführt werden
können und daß eine naßchemische Vorbehandlung nicht be
nötigt wird. Durch die Vermeidung von chemischen Vorbehand
lungen und chemischen Metallisierungsbädern wird deshalb die
Umweltbelastung beim Bearbeiten der Leiterplatten durch das
erfindungsgemäße Verfahren erheblich reduziert.
Nachstehend wird noch ein Ausführungsbeispiel angegeben:
Eine 340 mm × 320 mm große und 2 mm dicke, mit Kupfer be
schichtete Leiterplatte aus Polytetrafluoräthylen hat durch
gehende Bohrungen von 1 mm Durchmesser.
Die Leiterplatte wird in einer evakuierbaren Behandlungskammer
angeordnet und darin unter Argon als Schutzgas unter einem
Druck von 0,5 × 10-2 bis 1 × 10-2 mbar unter dem Einfluß eines
Hochfrequenzplasmas zunächst einem Sputterätzen unterzogen.
Das Hochfrequenzplasma wird mit Hilfe eines HF-Senders gebildet,
welches mit einer Leistung zwischen 500 W und 1500 W betrieben
wird.
Anschließend wird in derselben Kammer unter Argon als Schutz
gas mit einem erniedrigten Druck zwischen 10-3 und 5 × 10-3 mbar
bei einer Magnetronleistung zwischen 1 und 10 kW Kupfer auf
gesputtert, bis auf der Außenfläche der Leiterplatte eine 2 µm
dicke Kupferschicht aufgewachsen ist. Im Innern der Bohrlöcher
beträgt die Kupferschicht an keiner Stelle weniger als 1 µm.
Der gesamte Sputtervorgang, das Sputterätzen und das Sputter
abscheiden, hat nicht mehr als 20 Minuten gedauert.
Die durch Sputtern abgeschiedene Kupferschicht kann anschließend
in an sich bekannter Weise nach Vorbehandlung durch Dekapieren
mit Schwefelsäure durch Metallabscheidung in einem elektrolyti
schen Kupferbad verstärkt werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Metallisieren von Bohrlochwandungen in
Leiterplatten aus Kunststoff
durch zweistufige Metallabscheidung, wobei die Metallab
scheidung in der zweiten Stufe elektrolytisch erfolgt, da
durch gekennzeichnet, daß das Metallabscheiden in der
ersten Stufe durch Sputtern erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Metallabscheiden durch Sputtern durchgeführt
wird, bis auch an der unzugänglichsten Stelle des Bohrloches
eine wenigstens 0,5 µm dicke Metallschicht aufgewachsen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß durchgehende Bohrlöcher, deren Länge mehr
als das Vierfache ihres Durchmessers beträgt, von beiden
Enden her besputtert werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß es auf Leiterplatten mit
Bohrlöchern angewendet wird, deren Durchmesser wenigstens
0,5 mm beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten durch
Sputterätzen vorbehandelt werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß es auf Leiterplatten aus
PTFE oder aus einem Polyimid angewendet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924216940 DE4216940A1 (de) | 1992-02-27 | 1992-05-22 | Verfahren zum metallisieren von bohrlochwandungen in leiterplatten aus kunststoff |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4205956 | 1992-02-27 | ||
DE19924216940 DE4216940A1 (de) | 1992-02-27 | 1992-05-22 | Verfahren zum metallisieren von bohrlochwandungen in leiterplatten aus kunststoff |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4216940A1 true DE4216940A1 (de) | 1993-09-16 |
Family
ID=25912222
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924216940 Ceased DE4216940A1 (de) | 1992-02-27 | 1992-05-22 | Verfahren zum metallisieren von bohrlochwandungen in leiterplatten aus kunststoff |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4216940A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010000983A1 (de) | 2010-01-18 | 2011-07-21 | Joanneum Research Forschungsges. M.B.H. | Plasma- bzw. ionengestützes System zur Herstellung haftfester Beschichtungen auf Fluorpolymeren |
US11851754B2 (en) * | 2017-09-28 | 2023-12-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Sealing article comprising metal coating, method of making and method of using the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4812213A (en) * | 1988-05-06 | 1989-03-14 | Rogers Corporation | Process for the manufacture of multi-layer circuits with dynamic flexing regions and the flexible circuits made therefrom |
-
1992
- 1992-05-22 DE DE19924216940 patent/DE4216940A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
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WO2011086186A1 (de) | 2010-01-18 | 2011-07-21 | Joanneum Research Forschungsgesellschaft Mbh | Plasma- bzw. ionengestütztes system zur herstellung haftfester beschichtungen auf fluorpolymeren |
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