DK145615B - Fremgangsmaade til fremstilling af et til stroemloes metalafsaetning egnet,isolerende basismateriale,fortrinsvis til anvendelse ved fremstilling af trykte kredsloeb - Google Patents

Description

i 145615

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et til strømløs metalafsætning egnet, isolerende basismateriale, fortrinsvis til anvendelse ved fremstilling af trykte kredsløb, hvilket basismateriale kan være forsynet med et delvis 5 dækkende metallag og i sin overflade kan have mindst én åbning, som strækker sig ind i materialet, ved hvilken fremgangsmåde man i basismaterialet inkorporerer partikler, som indeholder et metal, der kan fungere som en katalysator for den strømløse metalafsætning, eller man overtrækker i det 10 mindste en del af basismaterialets overflade med et lag, der indeholder sådanne partikler.

Det er kendt at inkorporere partikler af et ved strømløs metalafsætning katalytisk aktivt materiale i et isolerende basismateriale, jfr. f.eks. beskrivelsen til USA-patent nr.

15 3.259.559, ifølge hvilken partikler af et oxid af et uædelt metal, f.eks. kobberoxid, inkorporeres i en harpiksblanding, som derpå presses til et bæremateriale, hvis overflader skal metalliseres. Ved reduktion af kobberoxidet opnås en katalytisk aktivitet ved den efterfølgende strømløse metalafsæt-20 ning. Til mange formål har det på denne måde fremstillede materiale imidlertid ikke tilstrækkelig katalytisk aktivitet.

Det er endvidere kendt, at ædelmetal-sensibiliseringsopløsninger har en langt større katalytisk aktivitet ved strømløs metalafsætning end ikke-ædelmetalkatalysatorer. Imidlertid 25 har ædelmetal-sensibiliseringsopløsningerne ringe befugt-ningsevne, hvorved der opstår fejl ved metallisering af hulvægge under anvendelse af de kendte ædelmetal-sensibiliseringsopløsninger.

Det har vist sig, at man ved at anvende dels et nitrogen-30 eller phosphorholdigt kationaktivt tensid med en hydrofob gruppe og dels et palladium(II)salt og eventuelt, også et tin (II) salt opnår overflader, der har en ensartet og meget høj katalytisk aktivitet ved strømløs metalafsætning på overfladerne.

145615 2 I overensstemmelse hermed er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at partiklerne består af et bæremateriale, som er overtrukket eller imprægneret med dels et nitrogen- eller phosphorholdigt kationaktivt tensid med en 5 hydrofob gruppe og dels et palladium(II)salt og eventuelt også et tin(II)salt.

Opfindelsen skal forklares nærmere i de følgende eksempler.

Eksempel 1.

Fremstilling af det katalytisk virkende fyldstof: 10 En opløsning af et kationisk befugtningsmiddel blev fremstillet som følger:

Sarkosyl 0 (oleoylsarcosin) 20 g

Isopropanol 80 g 100 g med vand vasket kaolinler (solgt under handelsnavnet 15 ASP 400) blev blandet med opløsningen i flere minutter. Kaolinen blev derpå filtreret fra opløsningen og tørret ved 130°C i 1 time. Herpå blev 160 g stannochlorid opløst i 100 ml saltsyre. Til denne opløsning sattes under kraftig omrøring 2 g palladiumchlorid opløst i 40 ml saltsyre. Op-20 løsningen blev kogt i 30 minutter. Efter afkøling blev den fortyndet til 1 liter med 0,1 molær saltsyre. 50 g af den med Sarkosyl O behandlede kaolin blev blandet med 100 ml af denne opløsning. Alt palladium i opløsningen blev bundet til kaolinpartiklerne, som efter frafiltrering af den nu 25 ædelmetalfrie opløsning og efterfølgende tørring var egnet til brug som katalytisk fyldstof.

Eksempel 2.

Kaolinler, overtrukket med Rosin Amine D, blev behandlet til dannelse af en palladiumkatalysator. I 1 liter vand opløstes 30 6 ml koncentreret saltsyre. 540 g kaolinler, overtrukket med

Rosin Amine D, blev sat til opløsningen, og der blandedes i 145615 3 30 minutter. Derpå tilsattes en palladiumchloridopløsning (1,07 g palladiumchlorid opløst i 1,2 ml saltsyre og fortyndet til et samlet rumfang på 30 ml med vand). Denne blev grundigt blandet med fyldstofopslæmningen, og derpå tilsat-5 tes under stadig omrøring en opløsning af stannochlorid (denne opløsning var fremstillet ved at opløse 10,7 g SnCl2.2H20 i 60 ml vand og derpå tilsætte saltsyre, indtil opløsningen blev klar). Efter grundig blanding blev opslæmningen filtreret, og fyldstoffet blev vasket og tørret ved 10 105-120°C. Efter tørringen blev fyldstoffet behandlet med palladium, formalet for at nedbryde aggiomerater og derpå inkorporeret i phenolharpikslaminat på påpirbasis. Der anvendtes 6 dele behandlet fyldstof pr. 100 dele harpiks. Kobber afsattes villigt ad strømløs vej på vægge i huller boret 15 i dette laminat uden nogen forudgående sensibiliseringsbehandling af laminatet.

Eksempel 3.

9 kg stannochlorid blev opløst i 85 1 vand og 2 1/2 liter saltsyre. 45,4 kg kaolin, overtrukket med Rosin Amine D som 20 kationisk befugtningsmiddel, blev rørt i denne opløsning.

Derpå tilsattes 2 1/2 liter af en vandig opløsning, indeholdende 91 g palladiumchlorid og 110 ml saltsyre. Efter grundig blanding blev opslæmningen filtreret og fyldstoffet vasket, indtil det var frit for chlor, tørret og inkorporeret 25 i et polyester-glaslaminat på basis af 6 dele fyldstof pr.

100 dele harpiks. Der blev boret huller i den resulterende plade, og denne blev sænket ned i et strømløst kobberafsætningsbad. Væggene, der omgav hullerne, optog villigt et lag kobber.

30 Eksempel 4.

0,4 ml af en opløsning af palladiumchlorid i saltsyre, indeholdende 0,85 g palladiumchlorid pr. ml, opløstes i 250 ml isopropylalkohol og 3 ml Sakosyl O (oleoylsarcosin). 125 g 145615 4 med vand vasket kaolin blev dispergeret i denne opløsning, og 1/2 liter vand blev tilsat. Kaolinen blev filtreret fra opløsningen og tørret. Harpiksstøbeemner blev fremstillet af følgende sammensætning: 5 Polyesterharpiks (Laminae 4128) 40 g

Behandlet katalytisk fyldstof 5 g

Kaolin· (ASP 400) 15 g

Benzoylperoxid 0,6 g

Accelerator (Laminae 400) 1 dråbe 10 Der blev boret huller i støbeemnerne, hvorefter de blev nedsænket i et strømløst kobberafsætningsbad.

Andre egnede palladiumopløsninger med tensider er f.eks.: 0,5 g palladiumchlorid i 50 ml octylaminacetat, 0,5 g palladiumchlorid i 50 ml hexylaminacetat, 15 0,5 g palladiumchlorid i 50 ml af en amin med den almene formel CH3[CH2]nC:N [CHj^^Rr 0,5 g palladiumchlorid i 50 ml Sakosyl O (oleoylsarcosin).

De resulterende opløsninger blev sat til harpikslaminater i mængder, der er tilstrækkelige til at gøre laminaterne kata-20 lytiske for optagelse af strømløst afsat metal. Til sammenligning fremstilledes et laminat som beskrevet i eksempel 3 under anvendelse af katalytisk fyldstof, men ikke behandlet med det overfladeaktive middel. Detviste sig, at det for at få laminaterne, til hvilke opløsningerne var sat, til at udvise en 25 acceptabel katalytisk aktivitet, var nødvendigt med 10 til 100 gange mere palladium (som chlorid), end hvad der krævedes for at gøre det samme basismateriale katalytisk under anvendelse af det katalytiske fyldstof ifølge eksempel 3, behandlet med det kationisk overfladeaktive middel.

30 Eksempel 5.

Dette eksempel omhandler fremstillingen af et katalyseret 5

U561B

materiale til sprøjtestøbeemner og færdigbehandling af disse.

2 dele kaolinler, overtrukket med Rosin Amine D-stearat og behandlet med palladium, blev i tør tilstand blandet med 5 10 dele granulat af en acetylonitril-butadien-harpiks.

Blandingen blev sprøjtestøbt ved 245-250°C ved et tryk på 2 ca. 1400 kg/cm . Det færdige støbeemne har det samme udseende som et emne fremstillet af ubehandlet harpiks.

Støbeemnet blev behandlet med en 2%'s opløsning af en blan-10 ding af svovlsyre og chromsyre i 50%'s fluorborsyre ved 66°C i 10 minutter. Efter skylning blev støbeemnet nedsænket i et strømløst kobberafsætningsbad.

Kobber afsattes villigt på støbeemnet, hvad der viste, at dets overflade var katalytisk for optagelse af strømløst af-15 sat kobber. Afrivningsstyrken var ca. 0,5 kg/cm.

Ved det her omhandlede kan der tilvejebringes et råemne til fremstilling af trykte kredsløb, hvilket består af et isolerende basismateriale, hvori er dispergeret de omhandlede katalytiske midler. Ved en foretrukket udførelsesform er en 20 tynd metalfilm anbragt på en eller flere overflader af basismaterialet og fæstnet dertil.

Råemner af den beskrevne type kan anvendes til fremstilling af trykte kredsløbsplader, bestående af ét lag, to lag og flere lag og med eller uden belagte gennemgående huller.

25 Tynde metalfilm af den omtalte type med en tykkelse på mindre end 5 micron og fortrinsvis mellem 2 og 4 micron, kan hurtigt ætses som beskrevet nedenfor.

Når visse former for katalytisk middel, f.eks. faste partikler, er anvendt til fremstilling af det katalytiske basis- 145815 6 materialef er der en tendens for overfladelagene på basismaterialet til at få et stort indhold af harpiks og et lavt indhold af katalysator. Som følge heraf vil det, afhængigt af hvorledes basismaterialet er fremstillet, 5 undertiden ske, at overfladen på basismaterialet bliver ikke-katalytisk, selv om det indre deraf er stærkt katalytisk.

Denne situation afhjælpes ved at belægge overfladen med et katalytisk klæbemiddel. Alternativt kan sådanne overflader 10 gøres katalytisk aktive ved behandling med syrer. Særligt egnede er oxiderende syrer, såsom svovlsyre, salpetersyre og chromsyre og blandinger deraf. Behandling med sådanne syrer gør ikke alene overfladen katalytisk aktiv, men tjener også hyppigt til betydeligt at gøre den ru og derved for-15 bedre bindingen mellem overfladen og metallaget, der senere afsættes derpå ad strømløs vej.

Ved fremstillingen af de beskrevne katalytiske basismaterialer og klæbemidler kan et fyldstof, som er katalytisk for optagelse af strømløst afsat metal, dispergeres i et isole-20 rende basismateriale eller klæbemiddel. Det resulterende materiale vil være katalytisk for optagelse af strømløst afsat metal, både i det indre og på overfladen.

Blottede overflader på dette materiale er enten allerede katalytiske for optagelse af strømløst afsat metal eller kan 25 gøres katalytiske ved at udsætte dem for relativt mild mekanisk eller kemisk afslibning eller ætsning eller ved at overtrække overfladen med katalytiske klæbemidler.

En film af metal kan på enkel måde afsættes på et sådant basismateriale ved at nedsænke dette i et strømløst metalafsæt-30 ningsbad. Alternativt kan det katalytiske basismateriale beklædes med en tynd metalfolie under anvendelse af metalbeklædnings- eller lamineringsteknik, f.eks. ved at binde en tynd metalfolie til basismaterialet.

145615 7

Ved en fremgangsmåde til fremstilling af flerlagskredsløb af et katalytisk basismateriale anvendes som sædvanlig et udgangsmateriale, der er beklædt med en forholdsvis tyk metalfolie.

5 Efter trykning ætses den folie, der ikke er beskyttet med reservage, bort til dannelse af et ledermønster. Efter ætsningen fjernes reservagen.

Denne proces gentages for de enkelte planers kredsløbsplader. Til sidst dannes en stabel af lederpladerne, idet der 10 i de enkelte mellemrum mellem pladerne anbringes mellemlag af katalyseret isolationsmateriale. Efter sædvanlig presning fremkommer et helt igennem katalytisk presseemne.

En anden udførelsesform er følgende: En plade bestående af et katalytisk basismateriale, beklædt på begge overflader 15 med kobber og forsynet med huller og slidser ved forud valgte punkter, udsættes for et strømløst metalafsætningsbad til dannelse af en tynd, ensartet afsætning af metal på folien og på sidevæggene, der omgiver hullerne. Derpå påtrykkes en negativ mønstermaskering på overfladen, og pladen 20 underkastes elektrolytisk metalafsætning til galvanisk opbygning af det ønskede kredsløbsmønster. Efter fjernelse af maskeringslaget udsættes pladen for en ætsningsopløsning i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at fjerne den nu blottede oprindelige kobberfolie. Ofte er en bar kobberoverflade 25 ikke tilstrækkelig, og det kan være nødvendigt at belægge kredsløbsmønsteret med sølv, nikkel, rhodium, guld eller tin/bly.

Ved en anden udførelsesform fremstilles eller behandles det katalytiske basismateriale i det laminerede materiale på eg-30 net måde således, at dets overflade slet ikke udviser katalytiske egenskaber. Denne overflade forsynes med et metallag, og der frembringes et kredsløbsmønster under anvendelse af velkendt tryknings- og ætsningsteknik. Efter fjernel- 145615 8 se af ætsningsreservagen nedsænkes pladen i et strømløst belægningsbad til afsætning af et ensartet metallag på folieoverfladen, der danner kredsløbslederne, og på væggene, der omgiver hullerne.

5 Alternativt anvendes katalytisk basismateriale, der er beklædt med et tyndt metallag. Overfladen påtrykkes en negativ mønstermaskering og gennemhulles på forud valgte punkter. Derpå anbringes pladen i et strømløst metalafsætnings-bad til dannelse af en metalafsætning både på den blottede 10 metaloverflade og hulvæggene. Enten kan pladen holdes nedsænket i det strømløse metalafsætningsbad i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til at danne kredsløbsmønsterlederne og vægafsætningerne fuldstændigt ved strømløs afsætning, eller der kan ad strømløs vej dannes en tynd afsætning, som der-15 på gøres tykkere ad galvanisk vej. Derpå udsættes råemnet for et egnet opløsningsmiddel for at fjerne maskeringen og for et egnet ætsende middel for at fjerne det tynde oprindelige metallag, der nu er blottet.

Der kan også anvendes en plade af et katalytisk basismateri-20 ale med katalytisk virksomme overflader, der fortrinsvis, som allerede beskrevet, er fremstillet ved anvendelse af et katalytisk klæbemiddel, idet der på pladens overflade eller overflader anbringes en negativ maskering af det ønskede kredsløb, og der tilvejebringes huller, der definerer gennem-25 gange, hvor dette er ønsket. Pladen anbringes så i et strømløst metalafsætningsbad til afsætning af metal på de overfladeområder, der ikke er dækket af maskeringen, og på sidevæggene i hullerne.

Ved en anden udførelsesform anvendes en plade af et kataly-30 tisk materiale med ikke-katalytiske overflader. Overfladen på dette råemne forsynes med tryk, bestående af en katalytisk lak. Dette trykte kredsløb kan f.eks. dannes ved filmtryk eller ved-at anvende en lysfølsom glasur, som man har gjort katalytisk for optagelse af strømløst afsat metal ved at op-

14561S

9 løse eller dispergere deri et middel, som er katalytisk for strømløs metalafsætning. Før det trykte kredsløb dannes, gennemhulles pladen ved punkter, der definerer gennemgangspunkter, hvorpå den anbringes i et strømløst belægningsbad.

5 Det vil forstås, at metallaget på de metalbeklædte eller på anden måde med metal overtrukne råemner af den beskrevne type kan bestå af et vilkårligt af de velkendte ledende metaller, herunder kobber, sølv, guld, nikkel, rhodium og aluminium og blandinger og legeringer deraf.

10 Til metallisering af formstoffer til forskel fra fremstilling af trykte kredsløb anvendes et billigt, ikke-katalytisk basismateriale, som på de overflader, der skal metalliseres, forsynes med et katalytisk overtræk. Når det er nødvendigt, kan en sådan artikel behandles for at aktivere den kataly-15 tiske overfladedel, f.eks. ved behandling med en oxiderende syre. Særlig egnet er chromsvovlsyre. Behandling med sådanne materialer frembringer porer i overfladen på det katalytiske overtræk og blotter katalysatoren til kontakt med en strømløs metalafsætningsopløsning. Sådanne porer forbedrer 20 også vedhæftningen mellem det katalytiske materiale og det derpå ad strømløs vej afsatte metal. Metallet, der afsættes strømløst, kan f.eks. være kobber, nikkel, sølv eller guld. Anvendelse af dette råemne vil resultere i en økonomisk fremstilling af metalliserede formstofartikler, eftersom de kost-25 bare katalytiske midler, der her er beskrevet, kun behøver at blive brugt i en tynd overfladefilm eller et lag på en overflade eller overfladerne på artiklerne.

Sådanne artikler kan f.eks. fremstilles ved en ekstrusions-proces. Her kan det katalytiske materiale ekstruderes sam-30 tidigt som en hud på et isolerende, ikke-katalytisk basismateriale. Alternativt kan anvendes en støbningsproces, hvor den katalytiske film kan støbes for sig eller samtidigt på et isolerende, ikke-katalytisk basismateriale. Ved artikler af denne type kan det isolerende basismateriale og hu-

Claims (1)

145815 den eller overfladefilmen enten være af det samme eller af et forskelligt harpikssystem. Når basismaterialet og huden er fremstillet af det samme harpikssystem, er der ingen adskillelse og ingen diskontinuitet mellem de katalytiske 5 og ikke-katalytiske dele af det støbte eller ekstruderede basismateriale. Den ikke-katalytiske isolerende kerne i artiklerne fremstilles fortrinsvis af billige, let tilgængelige harpikser eller formstoffer, såsom acrylonitril-buta-dien-styren (ABS), polyestere, phenolharpikser, såsom 10 phenolformaldehyd. Naturligvis kan det isolerende basismateriale være enhver af de harpikser, der er beskrevet ovenfor som egnet til fremstilling af isolerende råemner. Ligeledes kan den katalytiske film eller laget være enhver af sådanne harpikser eller harpikssysterner, som er beskrevet 15 ovenfor, og hvori der er dispergeret et katalytisk middel af den beskrevne type. Den katalytiske film eller laget kan f.eks. svare til de harpiksformuleringer, der er givet i ethvert af de foregående eksempler. Det må også bemærkes, at lakker, indeholdende de her be-20 skrevne katalytiske midler, kan anvendes til at fremstille trykte kredsløbsmønstre ved at trykke et positivt mønster på ikke-katalytiske overflader og derpå udsætte basismaterialet for strømløs metalafsætning. Lakker, indeholdende katalytiske midler, har den fordel, at de er ikke-ledende som 25 allerede forklaret. Fremgangsmåde til fremstilling af et til strømløs metalafsætning egnet, isolerende basismateriale, fortrinsvis til anvendelse ved fremstilling af trykte kredsløb, hvilket ba-30 sismateriale kan være forsynet med et delvis dækkende metallag og i sin overflade kan have mindst én åbning, som strækker sig ind i materialet, ved hvilken fremgangsmåde man i basismaterialet inkorporerer partikler, som indeholder et