DK147800B

DK147800B - Fremgangsmaade til fremstilling af metalliserede genstande af isolationsmateriale, fortrinsvis trykte kredsloeb

Info

Publication number: DK147800B
Application number: DK093867AA
Authority: DK
Inventors: Fritz Theodor Stahl; Hedwig Maria Braun; Jr Frederick W Schneble; John F Mccormack
Original assignee: Kollmorgen Tech Corp
Priority date: 1966-02-22
Filing date: 1967-02-21
Publication date: 1984-12-10
Also published as: JPS6014515B1; NL164178B; US3625758A; JPS525704B1; JPS5231539B1; AT310285B; ES337132A1; DK147800C; GB1187061A; NL164178C; NL6702681A; SE353642B; JPS5411503B1; CH545189A

Description

147800

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af helt eller i forudbestemte områder metalliserede genstande af isolationsmateriale, fortrinsvis fremstilling af trykte kredsløb, under anvendelse af metaludskilningsprocesser alene eller sammen med metalfjernelsesprocesser til udformning af de ønskede metalliserede områder.

Ledende forbindelser ved hjælp af såkaldte trykte kredsløb har vidtgående vundet indpas i praksis. I det simpleste tilfælde består sådanne trykte kredsløb af ledermønstre, f.eks. af kobberfolie, der er fast påført et isolerende materiale. Til komplicerede ledende forbindelser har det vist sig hensigtmæssigt at anbringe sådanne ledermønstre på begge sider af en plade af isolerende materiale og på forud bestemte punkter at forbinde sammenhørende dele af ledermøn- 2 147800 strene gennem det isolerende lag. Det har her vist sig særlig fordelagtigt ved hjælp af en kombination af med og uden strømtilførsel udefra arbejdende metaludskillelsesbade at fremstille en metallisk forbindelse ad væggen i passende gennembrydninger i det isolerende materiale, som f.eks. stansede eller borede huller, som tilvejebringer en direkte forbindelse af et lederspor på den ene side til et lederspor på den anden side af kredsløbspladen. Sådanne metalliserede hulvægge har ikke blot vist sig som overordentligt pålidelige elektriske forbindelser, men bevirker samtidig en væsentlig forbedring af loddede forbindelser til tilslutningsender på f.eks. byggeelementer. Grunden hertil må ses i, at mellemrummet mellem den metalliserede hulvæg og den i dette hul indstukne tråd kan fyldes helt med loddetin. Af denne grund er man nu gået over til også at anvende metalliserede hulvægge ved trykte kredsløb, som kun har et ledermønster på den ene side af kredsløbspladen.

Til fremstilling af kredsløbsplader uden metalliserede hulvægge er fremfor alt blevet anvendt den såkaldte kobberfolie-ætsningsfrem-gangsmåde. Til denne fremgangsmåde benyttes et basismateriale, som på en plade af et isolerende stof - f.eks. af et modificeret phenol-papirlaminat - bærer en kobberfolie med en tykkelse på f.eks. 35 μ; ønskes en kredsløbsplade, som på begge sider er forsynet med ledermønstre, benyttes som basismateriale en plade af isolerende stof, som på begge sider er forsynet med et kobberfolielag. Som foliemateriale har ganske alment elektrolytkobberfolie kunnet anvendes. Dette udskilles f.eks. efter i og for sig kendte galvaniske fremgangsmåder på tromler, trækkes af disse, oxideres på den ene side ved hjælp af en kemisk proces og forbindes ved hjælp af i varme hærdeligt klæbestof med overfladen af isolerende stof. Hensigtsmæssigt kan denne kascheringsproces ske sammen med den egentlige fremstillingsproces for phenolpapirlaminatet.

Til den egentlige fremstilling af det trykte kredsløb forsynes kobberoverfladen på det ovenfor beskrevne basismateriale med et æt-sefast lag på en sådan måde, at alle de overfladeområder, som svarer til det ønskede ledermønster,er dækket. Dette kan f.eks. ske ved offset-tryk, sigtetryk, fototryk eller efter en anden trykningsfremgangsmåde. De således behandlede plader udsættes derpå for et ætsningsmiddel, f.eks. jerntrichlorid eller ammoniumpersulfat, i et sådant tidsrum, at alt ikke-dækket kobber fjernes fuldstændigt.

147800

Derpå fjernes beskyttelseslaget, således at de uætsede folieområder, som svarer til det ønskede ledermønster, ligger fri. Undertiden har det også vist sig hensigtsmæssigt at arbejde med et ætsningsbeskyttelseslag, som selv har lodningsbegunstigende egenskaber og derfor ikke behøver at blive fjernet efter ætsningsprocessen. Ved gennem-snits-lederplader er forholdet mellem kobberoverfladen, som danner ledermønsteret, og overfladen af isolerende stof ca. 30-40%. Det betyder, at 60-70% af det oprindelige kobber skal ætses bort. Dette er i økonomisk henseende så meget desto mere tungtvejende, fordi det ved den til fremstilling af basismaterialet anvendte kobberfolie drejer sig om et meget kostbart produkt, som må være fri for porer, og som må fremstilles med særlig omhu for at sikre en god loddeevne.

For at fremstille kredsløbsplader, som på begge sider bærer sådanne trykte kredsløb, gås ud fra et materiale, der er kascheret på begge sider med kobberfolie, hvorved den eventuelt optrædende kassationskvote er endnu større.

Til fremstilling af ledermønstre og metalliserede hulvægge, der forbinder dem, tjener en fremgangsmåde, ved hvilken foruden en ætsningsproces også en strømløs eller galvanisk metaludskillelse finder anvendelse. Til dette formål forsynes den kobberkascherede basismaterialeplade først med de huller, der skal metalliseres, hvorpå hulvæggene - f.eks. ved behandling med sølvnitratopløsninger eller med tin- og ædelmetalioner - aktiveres til den strømløse metaludskillelse og bringes i et bad, der strømløst udskiller metal, f.eks. nikkel eller fortrinsvis kobber. Der dannes et tyndt elektrisk ledende metallag på hulvæggene, som er forbundet elektrisk med kobberfolien. Derpå påføres ved en trykningsproces et beskyttelseslag, som blot lader de områder fri, som svarer til det ønskede ledermønster. Derpå anbringes først et til den ønskede metallagstykkelse på hulvæggene svarende galvanisk afsat metallag, fortrinsvis et kobberlag, og dette dækkes derpå, f.eks. atter galvanisk, med et ætsefast beskyttelseslag. Hertil kan anvendes bl.a. sølv, tin-bly eller guld. Herpå fjernes det påtrykte beskyttelseslag, og den derunder liggende, tykke kobberfolie undtagen det ønskede ledermønster bortætses. Også denne fremgangsmåde er meget uøkonomisk med hensyn til kobberforbruget. Den er desuden relativt meget kostbar og egentlig kun berettiget, når fremstillingsprisen 4 147800 for den enkelte kredsløbsplade er forholdsmæssigt ubetydelig i sammenligning med fremstillingsprisen for det apparat, til hvilket den benyttes.

I nogen tid har der dog været et ønske om også at benytte kredsløbsplader med metalliserede hulvægge til billigere forbrugsvarer. Dette er fremfor alt betinget af den stærke tendens til miniaturise-ring af elektriske apparater af enhver art.

Især til forbrugsvarer, såsom radio- og fjernsynsapparater, er det nødvendigt at anvende masselodningsmetoder, såsom dyppe- eller slæbelodning. Benyttes imidlertid de sædvanlige kredsløbsplader uden metalliserede hulvægge, er det nødvendigt med en meget nøjagtig kontrol af loddesteder og efterlodning af et stort antal "kolde" eller på anden måde mangelfulde loddepunkter. Hertil kræves uforholdsmæssigt store personaleomkostninger, hvad der nødvendigvis virker ugunstigt med hensyn til økonomien.

En anden ulempe ved anvendelsen af kredsløbsplader forsynet med metalliserede hulvægge ligger i, at det ved fremstillingsprocessen er nødvendigt at forstærke kobberfolien i området for ledermønsteret med et lag, som svarer til det, som minimalt må forlanges i et hul. Dette fører til ledermønstre, som har et unødvendig tykt kobberlag. Endvidere har det vist sig praktisk umuligt at fremstille væsentligt tyndere folier, altså f.eks. sådanne, der er under 10 μ, der er tilstrækkeligt porefri og nogenlunde sikre at håndtere.

Der optræder fremfor alt særlige vanskeligheder ved påkaschering af sådanne tynde folier.

For at komme uden om den dårlige økonomi, der hidrører fra den høje procentsats af unyttigt eller bortætset kobber, er det allerede blevet foreslået at gå ud fra ukascheret basismateriale, altså f.eks. phenolpapirplader, og kun forsyne dette med et metallag, fortrinsvis et kobberlag, på de overfladeområder, der svarer til det ønskede ledermønster.

Der kendes allerede en række fremgangsmåder til fremstilling af trykte kredsløb, som ikke går ud fra kobberkascheret materiale, men ud fra ubehandlede formstof-, keramik- eller glasplader. Ifølge disse fremgangsmåder bliver den forbehandlede og til strømløs metal- 5 147800 udskillelse sensibiliserede plade forsynet med et metalovertræk ved hjælp af strømløs eller kemisk metaludskillelse.

En sådan fremgangsmåde kendes f.eks. fra beskrivelsen til dansk patentansøgning nr. 4232/65, der omhandler fremstilling af fleksible, trykte kredsløb. Der deri beskrevne fremgangsmåde består i følgende trin:

Det fleksible basismateriale bliver forsynet med et for den strømløse metaludskillelse katalytisk virkende overfladelag. Laget bliver derefter tørret og delvis udhærdet og forsynet med en maske, der dækker de områder, som ikke skal metalliseres. Derefter bliver ledermønsteret opbygget ved strømløs metaludskillelse.

Ved en anden i det franske patentskrift nr. 1.408.243 beskreven fremgangsmåde bliver overfladerne af basismaterialet efter indgående forbehandling med ætsende syrer og neutralisering med alkaliske opløsninger sensibiliseret med en tin(II)-palladium(II)-opløsning for den strømløse metaludskillelse, hvorefter der kemisk afsættes et nikkellag, der tjener som strømtilførsel for den efterfølgende galvanisering.

Begge de beskrevne fremgangsmåder lod sig imidlertid ikke indføre i praksis, fordi hæftestyrken af det udskilte metallag på underlaget var utilstrækkelig.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at afhjælpe denne mangel, og dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at overfladen af genstanden forsynes helt eller delvis med et fasthængende, ved varme hærdeligt lag, der indeholder mindst ét i laget ensartet fordelt stof, som tilhører gruppen af modificeret gummi eller kunstgummi, og som kan oxideres eller nedbrydes ved hjælp af et egnet oxidationsmiddel, og at overfladen efter varmebehandling og eventuel afmaskning af de områder, der ikke ønskes metalliseret, udsættes for oxidationsmidlet og derpå underkastes en aktiveringsproces til strømløs metalaflejring, samt at genstanden derefter anbringes i et strømløst metaludskillelsesbad, indtil metalliseringen har den forud fastsatte tykkelse.

Mellem basismaterialet og metalnedslaget påføres der således et mellemlag, der besidder fuld klæbekraft på underlaget, og som efter 6 147800 udhærdning og en særlig ætsemetode har optimale forudsætninger for forankringen af metallaget på overfladen. Her har det vist sig at være af væsentlig betydning at afstemme hærdeprocessen og oxidationsprocessen i forhold til hinanden og at afbryde hærdeprocessen, før der nås en tilstand, ved hvilken det benyttede oxidationsmiddel ikke mere eller kun meget langsomt kan blive virksomt. På grundlag af forsøg har det dog kunnet påvises, at en tilpasning af oxidationsprocessen til hærdeprocessen er mulig indenfor vide grænser og med stor tolerance. Varmeprocessen kan føres nær til en fuldstændig hærdning, men skal dog afbrydes, før der sker overhærdning.

Som klæbelag egner sig sådanne, som indeholder en gummi- eller kunstgummiart, der kan oxideres og nedbrydes. Denne bestanddel må være til stede fint fordelt i klæbelaget eller i det mindste ved dettes overflade i en zone, som f.eks. har en tykkelse på 10 μ.

Brugbare gummiarter er f.eks. nitrilgummi, butadienstyrengummi, butylgummi, polybutylen, neopren, Buna N, polyvinylacetalharpikser, siliconegummi, carbocycliske kunstharpikser, modificerede polyamider og med phenolharpikser, epoxyharpikser og andre egnede harpikser og formstoffer modificerede produkter. Eksempelvis har nitril-gummi af typen Hycar (RTM) fra B.F.Goodrich, Paraeril-sorter fra Naugatuck Chemical Company (acrylonitril-butadien-gummi) vist sig at være egnede stoffer.

Som oxidations- og nedbrydningsmidler har f.eks. chromsvovlsyre eller permanganatopløsninger vist sig at være særligt egnede.

I det følgende skal fremgangsmåden ifølge opfindelsen forklares nærmere ved hjælp af eksempler.

Eksempel I

Scm basismateriale tjener et phenol-fomaldéhydpapir-presselaminat med en tykkelse på f.eks. 1,5 mm. Denne plade befries først for alle forureninger, f.eks. med et alkalisk rengøringsmiddel, såfremt dette skulle være nødvendigt. Derpå forsynes den med et harpikslag. Som egnede formstofkompositioner hertil kan tjenei \ U78Q0

Harpiksblanding A

Toluen 50 g

Diacetonealkohol 50 g

Butadien-acrylonitrilgummi 11 g

Olieopløselig phenolformaldehyd- harpiks 7,5 g

Cab-O-Sil(fin fordelt SiC^) 20 g eller

harpiksblanding B

Epoxyharpiks 15 g

Butadien-acrylonitrilgummi 15 g

Diacetone-alkohol 50 g

Toluen 50 g

Olieopløselig phenolformaldehyd- harpiks 11 g

Cab-O-Sil(SiC^) 25 g eller

harpiksblanding C

Butadien-acrylonitrilgummi 15 g

Chloreret kautsjuk visk. 10 cps 20 g

Diacetonealkohol 75 g

Nitromethan 70 g

Olieopløselig phenolformaldehyd- harpiks 10 g

Ethanol 10 g

Cab-O-Sil(Si02) 7 g

Xylen 50 g Påføringen kan ske på kendt måde, f.eks. ved hjælp af rullelakeringsmaskiner, afstrygningslakeringsmaskiner eller ved dyppef remsgangsmåden. Viskositet må indstilles alt efter den valgte påføringsart. Vælges f.eks. påføring med valselakeringsmaskiner, er en viskositet på ca. 10000 cps hensigtsmæssig; til dyppefremgangsmåden er derimod værdier mellem 500 og 1000 cps fordelagtige. Indstillingen sker ved tilsætning af opløsningsmiddel eller fyldstof, såsom SiC^.

Til det foreliggende eksempel bør påføring med valser benyttes og det med en indstilling af tykkelsen af det tørre lag på 20-30 y.

Efter påføring af laget hærdes dette. Dette kan ske i IR-ovn eller i en friskluft-cirkulationsovn. Til det foreliggende eksempel benyttes en omløbsovn med tilførsel af frisk luft.

8 147800

Som harpiksblanding tjener blandingen ifølge recept B, indstillet på en viskositet på 700 cps. Påføringen sker ved dypning, hvorved den hastighed, hvormed pladerne trækkes ud (lodret) f.eks. andrager 6 m pr. time. Hærdningen af de med luft for-tørrede plader sker i en friskluft-cirkulationsovn ved 150°C i 4 timer. De afkølede plader er praktisk taget ubegrænset holdbare og lagringsdygtige»

Eksempel II

Som udgangsmateriale tjener atter et phenol-formaldehydpapir-presselaminat; til belægning ved dyppefremgangsmåden tjener en harpiksblanding D:

Methylethylketon 415 g

Cellosolve-acetat 2375 g

Nitrilgummi, flydende 590 g

Nitrilgummi, i klumper 350 g

Olieopløselig phenolharpiks, hærdelig i varmen 350 g

Epoxidharpiks (epichlorohydrinderivat) 400 g SXO2, fint fordelt 300 g

Butylcarbitol 1830 g

Viskositet ca. 600 cps ved 22°C.

De belagte plader af det ovenfor nævnte presselaminat hærdes i en friskluft-omvæltningsovn ved 155°C i 3 1/2 time.

Eksempel III

Som eksempel II, dog med ca. 1000 g SiC>2 og en opløsningsmiddelmængde, som giver en viskositet på ca. 12.000 cps, hvorhos påføringen sker med en valselakeringsmaskine.

Eksempel IV

Som eksempel II, dog med en under handelsnavnet "Hysol" (RTM) forhandlet modificeret kautsjuk-kunstharpiks til belægning af bæremate-rialepladerne, hvorhos viskositeten indstilles med methylethylketon på ca. 550 cps, og påføringen sker ved dyppefremgangsmåden med en aftrækningshastighed på ca. 7 m pr. time. Hærdningen sker ved opvarm- 9 147800 ning til 130°C i 45 minutter.

Basismaterialet, der er fremstillet efter en af de ovenfor beskrevne fremgangsmåder, udsættes til fremstilling af et fasthæftende metallag først, i det mindste i de områder, der skal metalliseres, for et egnet oxidations- eller nedbrydningsmiddel. Chromsvovlsyre-bade eller permanganatopløsninger har f.eks. vist sig at være egnede. Denne behandling formodes at bevirke en oxidation af kautsjuk-bestanddelen i det påførte lag og dannelse af mikroporer, der går i dybden i dette lag, ved delvis nedbrydning af denne eller andre lagbestanddele. Til dette formål kan f.eks. benyttes et bad af følgende sammensætning:

Bad a

Kaliumdichromat 37 g

Vand 500 ml

Koncentreret svovlsyre 500 ml

Benyttes et ifølge eksempel IV forberedt basismateriale, andrager indvirkningstiden ved stuetemperatur f.eks. 30 minutter.

Derpå skylles i vand, og chromsyrerester fjernes f.eks. ved hjælp af en svagt sur 5%'s natriumsulfitopløsning eller en 5-10%'s ferro-saltopløsning, såsom jernsulfatopløsning, og påfølgende skylning med vand.

Den på denne måde med mikroporer forsynede, belagte bæreplade er praktisk taget ubegrænset lagringsdygtig, hvis den blot før videre-behandling efter længere tids lagring kort skylles i 10%'s saltsyre eller en anden egnet syre. Den således forberedte phenolpapirplade som basismateriale kan således lagres og benyttes efter behov.

Skal hele overfladen af basismaterialenladen ifølge eksempel IV overtrækkes med et metallag, aktiveres denne på i og for sig kendt måde, f.eks. ved indvirkning af stabiliserede sølvsaltopløsninger eller af palladiumsaltopløsninger til den strømløse metalafsætning. Hensigtsmæssigt udsættes overfladen på ligeledes kendt måde først for et bad, der indeholder stannoioner. Derpå udsættes det aktiverede basismateriale for et bad, der strømløst afsætter metal, f.eks. et sådant, der kan afsætte nikkel eller kobber.

147800 10

Naturligvis kan der i stedet for materialepladen ifølge eksempel IV også benyttes en sådan ifølge et af de andre eksempler eller med en anden belægning, der svarer til opfindelsen.

Ligeledes kan der til oxidering og fremstilling af mikroporer anvendes en anderledes sammensat chromsvovlsyreopløsning, som f.eks.

Bad b

Natriumdichromat 120 g

Koncentreret svovlsyre 600 ml

Vand 500 ml eller en permanganatopløsning af egnet koncentration eller et andet egnet oxidations- og nedbrydningsmiddel. Indvirkningstiden for dette bad retter sig efter arten af belægningsmaterialet og dettes hærdningstilstand og kan fastlægges på simpel måde ved forsøg for enhver ønsket kombination.

Eksempel V

Dette eksempel beskriver fremstillingen af et kobberovertræk, der dækker hele basismaterialets overflade. Hertil udsættes et basismateriale, der er forberedt ifølge eksempel IV eller på anden måde og forsynet.med mikroporer, først for en opløsning, der f.eks. indeholder 100 g tin-(Il)chlorid 55 ml saltsyre 1000 ml vand

Efter skylning udsættes overfladen for et bad, der f.eks. består af 1 g palladiumchlorid 40 ml saltsyre 1000 ml vand

Efter omhyggelig skylning udsættes overfladen af basismaterialet for et egnet kobberafsætningsbad. For at sikre en udmærket vedhæftning mellem kobberfilmen og underlaget og for at undgå, at der ved senere chokvibrationer og bøjebelastninger optræder ridser i kobberfilmen, har det vist sig hensigtsmæssigt og fordelagtigt at drage omsorg for, at det strømløst afsatte metallag har en god duktilitet. Desuden har undersøgelser vist, at det ved benyttelse af bestemte kobberafsætningsbade er muligt at fremstille et metal- u 147800 lag, som har stor renhed, og som på grund af deres struktur og beskaffenhed tillader afsætning af yderligere, fasthæftende, strømløst eller galvanisk afsatte metallag. Bade af egnet sammensætning indeholder foruden en kompleksdanner for cupriioner en kompleksdanner for cuproioner i ringe mængde og desuden de andre sædvanlige bestanddele. En velegnet badopløsning består f.eks. af:

Bad c

30 g pr. liter C^SO^.SI^O

150 g pr. liter Rochellesalt 1 ml befugtningsmiddel 30 mg pr. liter natriumcyanid 15 ml pr. liter formaldehyd (37%) natriumhydroxid i en mængde, som giver en pH-værdi på 13.

Dette bad giver et godt duktilt, glat, glinsende kobberlag i en lagtykkelse på ca. 3 μ i løbet af 45 minutter, henholdsvis 6 μ i løbet af 1 1/2 time. Det har vist sig, at sådanne lag er overordentlig lagringsbestandige. De kan ved simpel aktivering, f.eks. i svovlsyre, også efter længere tids lagring forberedes til påføring af et yderligere, strømløst eller galvanisk afsat overtræk. Endvidere har sådanne lag ikke blot en meget stor hæftestyrke til underlaget, men de er også - da strømløse afsætninger sker retningsafhængigt - vidtgående fri for porer. Poreformige øer, som dannes på grund af aktiveringsufuldkommenheder omtrent ved begyndelsen af afsætningsprocessen, udfyldes automatisk under det videre forløb af den strømløse metalafsætningsproces. Herved adskiller sådanne metalfolier sig principielt fra galvanisk fremstillede. På grund af den ved den sidste uundgåelige poredannelse samt de overordentlige store vanskeligheder ved fremstilling af meget tynde galvanisk afsatte folier og ved deres påføring på en bærer, har det hidtil været praktisk taget umuligt at fremstille et med en tynd, f.eks. 10 μ tyk, kobberfolie forsynet basismateriale. Dette lykkes dog ifølge opfindelsen; Det ifølge opfindelsen fremstillede basismateriale er et overordentlig stabilt produkt. Den praktisk taget porefri kobberfolie af ringe rykkelse er meget duktil, hæfter overordentlig fast på underlaget og tillader uden vanskelighed at udskille på den fast hæftende, yderligere metallag. Produktet fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er, da det har en udmærket lagringsbestan-dighed, et basismateriale, som særlig godt egner sig til på simpel måde at fremstille trykte kredsløb derpå med eller uden metalliserede hulvægge.

147800 12

For f.eks. at fremstille en på begge sider med et trykt kredsløb forsynet lederplade forsynes basismaterialet af den i eksempel V beskrevne art efter en af de kendte trykningsfremgangsmåder eller på anden måde med en maskering, som kun lader de områder fri, som svarer til det ønskede ledermønster. Derpå udsættes det maskerede lag for et strømløst metal-, f.eks. kobber-, afsætningsbad og holdes i dette, indtil der er opnået en afsætning af tilstrækkelig tykkelse. Herpå fjernes maskeringen på sædvanlig måde, og den derunder liggende basismaterialekobberfolie fjernes ved kort behandling med ammoniumpersulfat eller et andet egnet opløsningsmiddel.

Dette sker overordentlig hurtigt og økonomisk, da basismaterialefolien består af et - i forhold til de sædvanlige med kobber kache-rede basismaterialer - overordentlig tyndt kobberlag.

Denne fremgangsmåde skal nærmere forklares i det følgende eksempel.

Eksempel VI

Som udgangsmateriale tjener et f.eks. ifølge eksempel V fremstillet basismateriale med en kobberfilmtykkelse på f.eks. 5 μ og en kobberfilm, der dækker begge sider fuldstændigt.

For at frembringe en lederplade med dobbeltsidigt anbragt trykt kredsløb, trykkes først på begge sider af basismaterialet i dette eksempel ved hjælp af sigtetryk en maskering. Denne maskering svarer til negativet af det ønskede ledermønster, lader altså de områder udækket, der svarer til de ønskede ledere. Til dækningen benyttes en sammensætning, der på den ene side har en god modstandsdygtighed overfor de yderligere anvendte badvæsker, men på den anden side kan fjernes på simpel måde ved hjælp af et egnet opløsningsmiddel. Sådanne sammensætninger kan fås i stort tal. Deres modstandsdygtighed forbedres hensigtsmæssigt ved hjælp af en varme-tørring. Den således med masketryk forsynede basismaterialeplade renses derpå kort, f.eks. i en alkalisk opløsning, og efter skylning med vand reaktiveres kobberoverfladen, f.eks. i svovlsyre (10%'s). Derpå bringes pladen i et bad, der afsætter duktilt metal, f.eks. duktilt kobber, uden ydre strømtilførsel og holdes deri, indtil et kobberlag af den ønskede tykkelse er opbygget i områderne, der svarer til ledermønsteret. Et særlig egnet bad består f.eks. af en badopløsning med følgende sammensætning: 13 147800

Kobbersulfat 0,02 mol/liter til 0,15 mol

Formaldehyd 0,05- - - 3,5

Kompleksdanner for cupriioner 0,001 - - - 0,25 -

Kompleksdanner for cuproioner 0,00005 - - - 0,09 -

Alkalimetalhydroxid for at indstille pH-værdien mellem 10 og 14.

Et andet sådant bad består f.eks. af Bad d

CuC04.5H20 15 g/liter

Rochellesalt 45 g/liter

Natriumcyanid 0,7 g/liter HCHO (37%) 10 ml/liter

Natriumhydroxid til at nå en pH-værdi på 13,5. Meget velegnet er også et bad af følgende sammensætning:

Bad e

CuSO^.S^O 5 g/liter

Trinatrium-nitrilotriacetat (40%) 23 ml/liter

Glyconitril 12 mg/liter 2-Mercaptobenzenthiazol 0,08 mg/liter HCHO (37%) 10 ml/liter

Befugtningsmiddel 2 g/liter

Natriumhydroxid 2,1 g/liter eller

Bad f

CuS04.5H20 10 g/liter

Trinatrium-N-hydroxyethyl- ethylen-di-amin-triacetat (41%) 15 ml/liter

Natriumhydroxid 2 g/liter

Formaldehyd (37%) 6 ml/liter

Thiodiethanol 0,000015 ml/liter

Natriumcyanid 10 mg/liter

Befugtningsmiddel 1 g/liter

Disse bade giver stærkt glinsende* overordentlig duktile kobberafsætninger f.eks. 35 μ tykke, i løbet af 15 timer. Så snart den ønskede metallagstykkelse er nået, opløses maskeringslakken, varen skylles omhyggeligt og overtrækkes f.eks. med en vanddyppelak for 147800 14 at undgå korrosion.

Eksempel VII

Dette eksempel beskriver fremstilling af lederplader med metalliserede hulvægge under anvendelse af de i eksempel VI beskrevne fremgangsmådetrin. Herved forsynes basismaterialet af den i eksempel VI beskrevne art med de huller og gennembrydninger, hvis vægge skal metalliseres og tjene som forbindelser mellem ledermønstrene på begge sider af de tosidede lederplader. Derpå behandles den med huller forsynede basismaterialeplade, f.eks. med en opløsning, der indeholder tin- og ædelmetalioner, for at aktivere hulvæggene til den strømløse metalafsætning. Derpå trykkes som beskrevet i eksempel VI maskeringen på, og der gås frem som anført der, idet der dog i hvert tilfælde først skal fremstilles et strømløst afsat metallag, eventuelt af ringe tykkelse.

I denne sammenhæng skal det bemærkes, at den strømløse og galvaniske metalafsætning i det hele taget kan kombineres, altså således at et metallag af ønsket tykkelse til dels kan fremstilles af et strømløst arbejdende bad og til dels ved galvanisk afsætning. Dette kan især være fordelagtigt, når det færdige ledermønster skal bestå af metaller af forskellig art, altså f.eks. af 20 μ kobber, 8 μ nikkel og 2 μ guld.

Til aktivering af hulvæggene har en badopløsning bestående af en vandig opløsning af tin- og palladiumioner og desuden indeholdende 0,1 til 5% methylethylketon vist sig at være særlig fordelagtig.

Den samme opløsning kan også med held benyttes til aktivering før påføringen af den første, tynde kobberfolie.

Endelig har undersøgelser vist, at de færdige lederplader før påføringen af et korrosionsbeskyttelsesmiddel bør udsættes i kort tid for et syrebad for at fjerne alle saltrester, der måtte være tilbage fra tidligere fremgangsmådetrin.

Ifølge en anden udførelsesform for opfindelsen gås der ved fremstillingen af lederplader ud fra et basismateriale af den i eksempel I eller II beskrevne art. Dette består som nøjere anført dér af et egnet bæremateriale, nsnlig et papirpresselaminat, som er for sy- 15 147800 net med et egnet overfladelag. Dette basismateriale dækkes først med en maskering; som er resistent overfor oxidations- og nedbrydningsbadet samt badene ved aktiveringsprocessen til den strømløse metalafsætning/ og hvilken maskering blot lader de overfladeområder fri, der svarer til det senere ledermønster. Påtrykningen kan f.eks. ske ved sigtetryk, og meget ætsningsresistente trykfarver har vist sig særlig egnet. Por yderligere at forbedre deres bestandighed kan det være hensigtsmæssigt at hærde dem ved en varmeproces. Skal lederpladerne forsynes med metalliserede hulvægge, fremstilles de tilsvarende huller enten før eller efter påføringen af denne maskering.

Derpå udsættes den fritliggende basismaterialeoverflade for oxidations- og nedbrydningsmidlet, f.eks. en permanganatopløsning, og det i et tidsrum, som er tilstrækkeligt til at sikre en tilstrækkelig oxidation og til at sikre dannelse af mikroporer. Derpå aktiveres pladens overflade, efter forudgående skylning, og udsættes altså f.eks. for en opløsning, der indeholder tin- og ædelmetalioner. Hensigtsmæssigt indeholder den ædelmetalionholdige opløsning en ringe procentdel, f.eks. indtil ca. 5% methylethylketon. Efter skylning fjernes maskeringslakken. Det har vist sig særlig fordelagtigt at benytte sådanne maskeringslakker, som lader sig opløse i alkaliske opløsninger. Derpå udsættes den forbehandlede basismaterialeplade for et egnet bad, der strømløst udskiller metal, og det i et tidsrum, der er tilstrækkeligt til opbygning af et lag af den ønskede tykkelse. Med særlig fordel kan benyttes de i de foregående eksempler beskrevne, strømløst arbejdende bade. Til sidst skylles pladerne omhyggeligt og forsynes eventuelt efter behandling i yderligere rensnings- og neutralisationsbade med et korrosionsbeskyttelseslag. Som sådant kan f.eks. tjene et lag af en vanddypningslak eller et ved sprøjtemetoden påført tinlag eller en valsefortinning.

En særlig fordel ved denne udførelsesform af opfindelsen er, at der mellem lederne ikke kan være rester af stoffer fra aktiveringscyklen til stede, som uden omhyggelig rensning vil kunne give anledning til en forringelse af overflademodstanden.

På den anden side kan det under visse omstændigheder fremgangsmådeteknisk være simplere at gå ud fra et basismateriale, som svarer til eksempel III. Dette basismateriale har et allerede med oxidations- og nedbrydningsmiddel behandlet overfladelag. Til videre- 147800 16 forarbejdningen til lederplader er der to fremgangsmådevarianter.

Efter den ene påføres maskeringen først og derpå gås frem som angivet i fremgangsmådeeksemplet, der er givet for basismateriale af den i eksempel I og II omhandlede art. Man kan dog også først aktivere hele den umaskerede overflade til den strømløse metalafsæt-ning og først derpå påtrykke maskeringen. Bortset fra denne forskel gås frem som antydet for den første variant.

Det skal endnu bemærkes, at opfindelsen ikke er begrænset til · anvendelse af kobber, hvad enten det drejer sig om opbygning af metalfolie på basismateriale ifølge eksempel V eller om opbygning af ledere på et basismateriale ifølge eksempel I-V. Skønt kobber er det foretrukne metal, kan der under visse omstændigheder med fordel benyttes andre metaller, såsom nikkel.

Claims

147800

1. Fremgangsmåde til fremstilling af helt eller i forudbestemte områder metalliserede genstande af isolationsmateriale, fortrinsvis fremstilling af trykte kredsløb, under anvendelse af metaludskilningsprocesser alene eller sammen med metalfjernelsesprocesser til udformning af de ønskede metalliserede områder, kendetegnet ved, at overfladen af genstanden forsynes helt eller delvis med et fasthængende, ved varme hærdeligt lag, der indeholder mindst ét i laget ensartet fordelt stof, som tilhører gruppen af modificeret gummi eller kunstgummi, og som kan oxideres eller nedbrydes ved hjælp af et egnet oxidationsmiddel, og at overfladen efter varmebehandling og eventuel afmaskning af de områder, der ikke ønskes metalliseret, udsættes for oxidationsmidlet og derpå underkastes en aktiveringsproces til strømløs metalaflejring, samt at genstanden derefter anbringes i et strømløst metaludskillesesbad, indtil metalliseringen har den forud fastsatte tykkelse.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som oxidations- og nedbrydningsmiddel anvendes en permanganatopløsning.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som oxidations- og nedbrydningsmiddel anvendes chromsvovlsyre.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at varmebehandlingen fortsættes til det påførte lag har opnået en forud fastsat hærdningsgrad, og at oxidationsmidlets indvirkningstid vælges i afhængighed af denne hærdningsgrad.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at oxidationsmidlets indvirkningstid vælges på en så- 147800 dan måde, at overfladen af det således forbehandlede materiale efter indvirkning af f.eks. en tin- og/eller palladiumsaltopløsning derefter i et strømløst kobberudskillelsesbad overtrækkes med et sort eller mørkfarvet, fastsiddende lag.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den strømløse metallisering vedvarer, til det fastsiddende metallag har en tykkelse på 0,5 til 5 μ.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det strømløst aflejrede metallag forstærkes galvanisk.

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og anvendt til fremstilling af trykte kredsløbsplader, kendetegnet ved, at det strømløst påførte metallag er et kobberlag.

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at det strømløst påførte kobberlag udskilles fra et bad, der indeholder såvel cupri- som cupro-ionkompleksdanne-re.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 9, kendetegnet ved, at badet indeholder et vandopløseligt cyanid i en koncentration på mellem 0,004 og 0,025 mol/1.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at aktiveringsprocessen sker med et aktiveringsmiddel, der indeholder en ringe mængde organisk opløsningsmiddel, fortrinsvis methylethylketon i en koncentration på 0,1 til 5%. 1 Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at afmaskningen af de områder, der ikke skal metalli-seres, sker efter indvirkning af oxidationsmidlet, men før aktiveringsprocessen til strømløs metalaflejring.