EP1234487A2 - Verfahren zur direkten galvanischen durchkontaktierung von leiterplatten - Google Patents

Verfahren zur direkten galvanischen durchkontaktierung von leiterplatten

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EP1234487A2
EP1234487A2 EP00901560A EP00901560A EP1234487A2 EP 1234487 A2 EP1234487 A2 EP 1234487A2 EP 00901560 A EP00901560 A EP 00901560A EP 00901560 A EP00901560 A EP 00901560A EP 1234487 A2 EP1234487 A2 EP 1234487A2
Authority
EP
European Patent Office
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treatment
copper
holes
water
phosphoric acid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00901560A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Kirchmeyer
Friedrich Jonas
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication date
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42—Plated through-holes or plated via connections
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/54—Electroplating of non-metallic surfaces
    • C25D5/56—Electroplating of non-metallic surfaces of plastics
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42—Plated through-holes or plated via connections
    • H05K3/423—Plated through-holes or plated via connections characterised by electroplating method
    • H05K3/424—Plated through-holes or plated via connections characterised by electroplating method by direct electroplating

Definitions

  • the invention relates to an improved method for producing through-contacted two-day lead battens and multilayers.
  • This coating must be able to be applied evenly and must also be sufficiently electrically conductive to serve as the basis for perfect, full-coverage and complete galvanic metallization (through-plating).
  • EP-A-0 402 381 describes a method for through-plating, in which in the
  • Boreholes monomers such as pyrroles, furans and thiophenes are polymerized to electrically conductive polymers. This process consists of the following basic steps: 1) Oxidative treatment of the borehole, preferably with an alkaline permanganate solution,
  • EP-A-0 553 671 also teaches that special thiophene derivatives, especially 3,4-ethylenedioxythiophene, are particularly suitable for this process.
  • EP-A-0 707 440 also describes that the thiophene derivatives can advantageously be used in the form of microemulsions which can be prepared with the aid of special inhibitors.
  • EP-A-0 840 994 proposes a special bath sequence with the aid of which the process is to be further improved. However, there is a need for further improvements to the process.
  • the invention therefore relates to a method for the direct galvanic through-plating of two-layer lead plates and multilayers, comprising the following method steps:
  • Steps a), b), c), f), g) and h) correspond to the prior art and are carried out in a manner known per se.
  • potassium permanganate can advantageously be used in both an alkaline and an acid medium. It has proven particularly advantageous to use a 4 to 8% by weight potassium permanganate solution with a pH value between 8 and 10, whereby acceptable results can also be achieved with other concentrations and pH values of the potassium permanganate solutions.
  • solutions which contain 1 to 300 g / 1, preferably 2.5 to 20 g / 1, particularly preferably 5 to 10 g / 1 phosphoric acid in aqueous solution.
  • Solution d) can also contain further compounds, for example surface-active substances, such as surfactants, in amounts of up to 10 g / l.
  • Solution d) preferably contains no further compounds.
  • step e microemulsions of a monomer of the formula (I)
  • Rl and R ⁇ independently of one another represent hydrogen or a (C r C 4 ) alkyl group or together an optionally substituted (C, -C 4 ) alkylene radical, preferably an optionally substituted by alkyl groups, one optionally by (C, -C 12 ) -Alkyl- or phenyl groups-substituted ethylene-1,2-residue, a propylene-1,3 residue or a cyclohexylene-1,2-residue.
  • R 'and R 2 together are an alkylene-1, 2-radical which is derived from the 1, 2-dibromoalkanes such as on bromination of ⁇ - olefins, for example ethene, propene 1 , Hexen-1, Octen-1, Decen-1, Dodecen-1 and styrene are available; or cyclohexylene-1,2-, buthylene-2,3-, 2,3-dimethylbutylene-2,3- and pentylene-2,3.
  • the methylene, ethylene-1,2- and propylene-1,3-radical are particularly preferred; the 3,4-ethylene-dioxythiophene of the formula (II) is particularly preferred
  • microemulsions of the selected thiophenes are used in step e). These are extremely stable, guarantee a very long service life despite ongoing cleaning processes, for example filtering through filter cores, and allow the thiophene to be used in a technically and economically justifiable low concentration of only 0.5 to 1.5% by weight.
  • Ionic and non-ionic side are suitable for producing the microemulsion. It can be a single or a mixture of two or three tensides ; .- be set.
  • Suitable surfactants are, for example: n-alkyl (C 8 -C 18 ) sulfonates, n-alkyl ( 8 - C lg ) benzene sulfonates, n-alkyl (C 8 -C 18 ) trimethylammonium salts, n- Dialkyl (C 8 - C, 8 ) -carboxylates, oligoethylene oxide (EO) -mono-n-alkyl ether (C 8 - I8 EO 2 - 10 ), n-
  • the n-alkyl chains can also be replaced by partially unsaturated chains.
  • Preferred for the implementation of the method according to the invention is the addition of a surfactant from the group of the oligoethylcnoxide mono-aryl ether.
  • Particularly preferred are surfactants from the group PS 2 - 5 EO 10 - 50 of the formula (III), very particularly preferred is PS 2 8 EO 29 of the formula (IV)
  • alcohols for example ethanol, propanol, butanol, hexanol, heptanol, octanol or decanol
  • salts for example sodium sulfate, potassium sulfate or acids, for example sulfuric acid
  • water or the concentrate can optionally be added to the water or the concentrate.
  • Microemulsions of thiophene of the formula (II), 3,4-ethylene-dioxythiophene, hereinafter called EDT, are particularly preferred.
  • a microemulsion of the EDT is preferably prepared by adding a concentrate of EDT and the surfactant to water and mixing well.
  • composition of the concentrate is 10 to 90% by weight EDT and 10 to 90% by weight surfactant, a composition of is preferred
  • microemulsion From this concentrate, 0.1 to 10% by weight are added to water to produce the microemulsion. An amount of 0.5 to 3, particularly preferably 1 to 2.5% by weight is preferred.
  • compositions which contain 0.5 to 1.5% by weight of EDT are particularly preferably used.
  • the components EDT and surfactant can also be added to the water separately in the stated amounts, the microemulsion being able to be produced by subsequent stirring.
  • step c) and step d) can also be combined with one another.
  • treatment is preferably carried out with an aqueous solution which contains a microemulsion of a monomer of the formula (I) and additionally phosphoric acid in a concentration of 1 to 30 g / 1 phosphoric acid.
  • phosphoric acid does not increase the stability of the microemulsion.
  • the presence of phosphoric acid in the microemulsion d) results in a significantly more finely divided deposition of the metal during the electroplating step g).
  • sulfuric acid e is used in a concentration of 15 to 200 g / 1, preferably 50 to 150 g / 1.
  • the method according to the invention for the production of plated-through two-layer lead plates and multilayers using polythiophenes as the conductive finishing of the boreholes for direct galvanic plated-through holes can be carried out using all previously known lead plate base materials.
  • the following copper-clad laminates are preferred .
  • Phenolic resin hard paper and epoxy resin glass hard fabrics are used, whereby particularly good results are achieved with the epoxy resin glass hard fabrics.
  • the method can be carried out in containers and devices customary for through-plating; through-plating according to horizontal technology is preferred, in particular if particularly thin drill holes or those with an unfavorable length / cross-section ratio, for example in multilayers, are to be plated through.
  • Drilled lead plates (5 x 5 cm 2 ) with 0.8 mm diameter holes were treated as follows.
  • Vias were made in accordance with the general regulation (see Table 1).
  • the copper-plated, plated-through holes were sawn open and assessed under the transmitted light microscope.
  • the following evaluation grid was used in each case.
  • Example 1 shows that reproducible, high-quality vias were obtained under the conditions according to the invention.
  • Example 2 comparative example
  • Example 2 shows that without step 3) the quality of the plated-through holes is assessed as significantly worse.
  • a) (according to the invention) The copper is removed at one end from a 5 x 1 cm Leite ⁇ lattenstMail the approximately 1 x 1 cm large field. This strip is treated as described in Example la) and the copper deposited is then examined microscopically. The deposited copper is very finely divided and grows on the surface to be electroplated in a uniform front during the electroplating copper.
  • b) (Comparison) The copper is removed at one end from a 5 x 1 cm Leite ⁇ lattenstMail the approximately 1 x 1 cm large field. This strip is treated as described in Example 2d) and the deposited copper is then examined microscopically. The deposited copper grows during the galvanic copper-plating in an uneven cauliflower-like front on the surface to be galvanized and has a significantly coarser structure.
  • Example 3 shows that the quality of the deposited copper is significantly improved by the process according to the invention.

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Abstract

Verfahren zur direkten galvanischen Durchkontaktierung von zweilagigen Leiterplatten und Multilayern, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Herstellung von Bohrungen in den mit Kupfer kaschierten Platten, b) oxidative Vorbehandlung der Bohrlöcher, c) ggf. Spülen mit Wasser, d) Behandlung mit einer wäßrigen Lösung, die 1 bis 300 g/l Phosphorsäure enthält, e) Behandlung mit einer Mikroemulsion, die eines oder mehrerer Thiophene der allgemeinen formel (I) enthält, in der X für Sauerstoff oder eine einfache Bindung, R?1 und R2¿ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine (C¿1?-C4)-Alkylkette stehen oder zusammen einen gegebenenfalls substituierten (C1-C4)-Alkylenrest oder einen Cyclohexylen-1,2-Rest bilden, f) Behandlung mit Schwefelsäure, g) ggf. Spülen mit Wasser, h) galvanische Kupferabscheidung.

Description

Verfahren zur direkten galvanischen Durchkontaktierung von Leiterplatten
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von durchkontak- tierten zweitägigen Leite latten und Multilayern.
Verfahren zur Durchkontaktierung von beidseitig kupferkaschierten Leiteφlatten, beispielsweise auf Basis glasfaserverstärkter Epoxidharze sind bekannt (Herrmann, Handburch der Leiteφlattentechnik, Eugen G. Leuze Verlag, Saulgau). Im allgemei- nen werden die Wände der Bohrlöcher in den Leiteφlatten nach an sich bekannten
Verfahren in chemischen Metallisierungsbädern mit Metallen, vorzugsweise Kupfer beschichtet und so elektrisch leitfähige Verbindungen zwischen der Ober- und Unterseite der Leiteφlatten hergestellt. In der Regel werden diese leitfähigen Verbindungen durch galvanische Abscheidung von Kupfer aus Kupferbädern verstärkt.
In der letzten Zeit haben Verfahren an Bedeutung gewonnen, in denen auf den Einsatz chemischer Metallisierungsbäder verzichtet wird und in denen Kupfer direkt galvanisch auf den Bohrlochwandungen von Leiteφlatten abgeschieden wird (direct plating). Hierzu ist es erforderlich, die Bohrlochwandungen von der galvanischen Abscheidung des Kupfers mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung auszurüsten.
Diese Beschichtung muß gleichmäßig aufgetragen werden können und außerdem genügend elektrisch leitfähig sein, um als Basis für eine einwandfreie flächendeckende und lückenlose galvanische Metallisierung (Durchkontaktierung) zu dienen.
EP-A-0 402 381 beschreibt ein Verfahren zur Durchkontaktierung, bei dem in den
Bohrlöchern Monomere wie Pyrrole, Furane und Thiophene zu elektrisch leitfahigen Polymeren polymerisiert werden. Dieser Prozeß besteht aus den folgenden Grundschritten: 1) Oxidative Behandlung des Bohrloches bevorzugt mit alkalischer Permanga- nat-Lösung,
2) Behandlung mit einer Lösung des Monomers,
3) Polymerisation in einer sauren Lösung, die zudem Oxidationsmittel enthalten kann, 4) galvanische Metallisierung der entstandenen leitfähigen Polymerschicht.
EP-A-0 553 671 lehrt darüber hinaus, daß sich spezielle Thiophen-Derivate, speziell 3,4-Ethylendioxythiophen besonders für dieses Verfahren eignen. In EP-A-0 707 440 wird weiterhin beschrieben, daß die Thiophen-Derivate vorteilhaft in Form von Mikroemulsionen eingesetzt werden können, die mit Hilfe von speziellen hmul- gatoren hergestellt werden können. In EP-A-0 840 994 wird eine spezielle Badfolge vorgeschlagen, mit deren Hilfe das Verfahren weiter verbessert werden soll. Es be- steht jedoch Bedarf für weitere Verbesserungen des Verfahrens.
Obwohl für den Polymerisationsschritt 3) prinzipiell eine Reihe von Säuren als geeignet aufgezählt werden, werden in der Praxis ausschließlich Schwefelsε: re u organische Sulfonsäuren eingesetzt. Aus wirtschaftlicher Hinsicht bevorzugt, jedoch ist dieser Prozeß mit qualitativen Mängeln verbunden. Der urozeß neigt bei Einsatz von Schwefelsäure zu hohen Ausfallraten, da er nur bei kritischem Einhalten sämtlicher Prozeßparameter in engen Grenzen funktioniert. Zudem besteht Verbesserungsbedarf in der Qualität der galvanisch abgeschiedenen Metallschichten.
Es wurde nun gefunden, daß durch die Behandlung mit Phosphorsäure das Mecall während des Metallisierungsschrittes deutlich feinteiliger abgeschieden wird und dadurch die Qualität der galvanisch abgeschiedenen Metallisierung überraschend positiv beeinflußt wird. Zudem wird es dadurch möglich, Schwefelsäure während des Polymerisationsschrittes zu verwenden, ohne daß die bereits erwähnten Schwierig- keiten auftreten. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur direkten galvanischen Durchkontaktierung von zweüagigen Leiteφlatten und Multilayem, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
a) Herstellung von Bohrungen in den mit Kupfer kaschierten Platten (Basismaterialien und Multilayem), b) Oxidative Vorbehandlung der Bohrlöcher, c) ggf. Spülen mit Wasser, d) Behandlung mit einer wäßrigen Lösung, die 1 - 300 g/1 Phosphorsäure en<;- hält, e) Behandlung mit einer Mikroemulsion, die ein oder mehrere Thiophene der allgemeinen Formel (I)
enthält, in der X für Sauerstoff oder eine einfache Bindung,
R* und kette stehen oder zusammen einen gegebenenfalls substituierten (C] C-ι)-Alkylenrest oder einen Cyclohexylen- 1 ,2-Rest bilden,
f) Behandlung mit Schwefelsäure, g) ggf. Spülen mit Wasser, h) galvanische Kupferabscheidung.
Die Schritte a), b), c), f), g) und h) entsprechen dem Stand der Technik und werden in an sich bekannter Weise durchgeführt. Im Schritt b) kann Kaliumpermanganat vorteilhaft in alkalischem als auch im sauren Medium eingesetzt werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, eine 4 bis 8 Gew.-%ige Kaliumpermanganatlösung mit einem pH-Wert zwischen 8 und 10 einzusetzen, wobei akzeptable Ergebnisse auch mit anderen Konzentrationen und pH- Werten der Kaliumpermanganat-Lösun- gen erzielt werden können.
In Schritt d) werden Lösungen verwendet, die 1 bis 300 g/1, bevorzugt 2,5 bis 20 g/1, besonders bevorzugt 5 bis 10 g/1 Phosphorsäure in wäßriger Lösung enthalten. In der Lösung d) können darüber hinaus weitere Verbindungen, beispielsweise oberflächenaktive Stoffe, wie Tenside, in Mengen von bis zu 10 g/1 enthalten. Bevorzugt enthält Lösung d) keine weiteren Verbindungen.
In Schritt e) werden Mikroemulsionen von einem Monomeren der Formel (I)
verwendet, in der
X für Sauerstoff oder eine einfache Bindung,
Rl und R^ unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine(CrC4)-Alkylgrup- pe stehen oder zusammen einen gegebenenfalls substituierten (C,-C4)- Alkylen-Rest, vorzugsweise einen gegebenenfalls durch Alkylgruppen substituierten Methylen-, einen gegebenenfalls durch (C,-C12)-Alkyl- oder Phenylgruppen substituierten Ethylen-1,2-Rest, einen Propylen- 1,3 Rest oder einen Cyclohexylen-l,2-Rest bilden.
Bevorzugt stellen in Formel (I) R» und R-2 zusammen einen Alkylen-1 ,2-Rest dar, der sich von den 1 ,2-Dibromalkanen ableitet, wie sie beim Bromieren von α- Olefinen, beispielsweise Ethen, Propen- 1 , Hexen- 1 , Octen-1, Decen-1 , Dodecen-1 und Styrol erhältlich sind; oder Cyclohexylen-1,2-, Buthylen-2,3-, 2,3-Dimethyl- butylen-2,3- und Pentylen-2,3.
Besonders bevorzugt sind die Methylen-, Ethylen-1,2- und Propylen-l,3-Rest; be- sonders bevorzugt ist das 3,4-Ethylen-dioxythiophen der Formel (II)
Erfindungsgemäß werden im Schritt e) Mikroemulsionen der ausgewählten Thio- phene eingesetzt. Diese sind außerordentlich stabil, garantieren trotz laufender Reini- gungsprozesse, beispielsweise Filtrieren über Filterkeme, sehr hohe Standzeiten und gestatten, das Thiophen in einer technischen und wirtschaftlich vertretbaren niedrigen Konzentration von nur 0,5 bis 1,5 Gew.-% einzusetzen.
Geeignet zur Herstellung der Mikroemulsion sind ionische und nicht-ionische ϊen side. Es kann ein einzelnes oder eine Mischung von zwei oder drei Tens'den e; .- setzt werden.
Als Tenside sind beispielsweise geeignet: n-Alkyl(C8-C18)-sulfonate, n-Λlkyl( 8- Clg)-benzol-sulfonate, n-Alkyl(C8-Clg)-trimethyl-amrnoniumsalze, n-Dialkyl(C8- C,8)-carboxylate, Oligoethylenoxid(EO)-mono-n-alkylether (C8-I8EO2-10), n-
Alkyl(C8-C18)-dimethylaminoxid, n-Alkyl(C8-C,8)-dimethylphosphinoxid oder Oligoethylenoxid-mono-n-arylether. Die n-AIkylketten können auch durch teilweise ungesättigte Ketten ersetzt sein.
Bevorzugt für die erfindungsgemäße Durchführung des Verfahrens ist der Zusatz eines Tensides aus der Gruppe der Oligoethylcnoxid-mono-arylether. Besonders be- vorzugt sind Tenside der Gruppe PS2-5EO10-50 der Formel (III), ganz besonders bevorzugt ist PS2 8EO29 der Formel (IV)
Zur Optimierung der Stabilität der Mikroemulsion können dem Wasser oder dem Konzentrat gegebenenfalls Alkohole, (beispielsweise Ethanol, Propanol, Butanol, Hexanol, Heptanol, Oktanol oder Dekanol, Salze, beispielsweise Natriumsulfat, Kaliumsulfat oder Säuren, beispielsweise Schwefelsäure zugesetzt werden.
Besonders bevorzugt sind Mikroemulsionen des Thiophens der Formel (II), 3,4- Ethylen-dioxythiophen, im folgenden EDT genannt.
Eine Mikroemulsion des EDT wird bevorzugt hergestellt, indem ein Konzentrat aus EDT und dem Tensid in Wasser gegeben und gut vermischt wird.
Die Zusammensetzung des Konzentrates beträgt 10 bis 90 Gew.-% EDT und 10 bis 90 Gew.-% Tensid, bevorzugt ist eine Zusammensetzung von
30 bis 70 Gew.-% EDT und
30 bis 70 Gew.-% Tensid, besonders bevorzugt ist eine Zusammensetzung von 60 Gew.-% EDT und
40 Gew.-% Tensid.
Von diesem Konzentrat werden zur Herstellung der Mikroemulsion 0,1 bis 10 Gew.- % in Wasser gegeben. Bevorzugt ist eine Menge von 0,5 bis 3, besonders bevorzugt 1 bis 2,5 Gew.-%.
Besonders bevorzugt werden Zusammensetzungen verwendet, die 0,5 bis 1 ,5 Gew.- % EDT enthalten.
Selbstverständlich können auch die Komponenten EDT und Tensid in den angegebenen Mengen getrennt dem Wasser zugegeben werden, wobei durch nachträgliches Rühren die Mikroemulsion erzeugt werden kann.
In einer besonderen Ausführungsform können Schritt c) und Schritt d) auch mitein- ander kombiniert werden.
Hierzu wird bevorzugt mit einer wäßrigen Lösung behandelt, welche eine Mikroemulsion von einem Monomeren der Formel (I) und zusätzlich Phosphorsäure in einer Konzentration von 1 bis 30 g/1 Phosphorsäure enthält. Der Zusatz von Phos- phorsäure erhöht die Stabilität der Mikroemulsion nicht. Anwesenheit von Phosphorsäure in der Mikroemulsion d) bewirkt jedoch eine deutlich feinteiligere Abscheidung des Metalls während des Galvanisierschrittes g).
Die Schwefelsäure e) wird erfindungsgemäß in einer Konzentration von 15 bis 200 g/1, vorzugsweise 50 bis 150 g/1, eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von durchkontaktierten zweilagin- gen Leiteφlatten und Multilayem unter Verwendung von Polythiophenen als leitfa- hige Ausrüstung der Bohrlöcher für die direkte galvanische Durchkontaktierung kann unter dem Einsatz aller bisher bekannten Leiteφlattenbasismaterialien durchgeführt werden. Bevorzugt werden die folgenden kupferkaschierten Schichtpreßstoffe,
Phenolharz-Hartpapier und Epoxidharz-Glashartgewebe eingesetzt werden, wobei mit den Epoxidharz-Glashartgeweben besonders gute Ergebnisse erzielt werden.
Das Verfahren kann in für die Durchkontaktierung üblichen Behältern und Geräten ausgeführt werden; die Durchkontaktierung nach der Horizontaltechnik ist bevorzugt, insbesondere, wenn besonders dünne Bohrlöcher oder solche mit einem ungünstigen Längen-/Querschnitt-Verhältnis, beispielsweise in Multilayem, durchkontaktiert werden sollen.
Beispiele
Gebohrte Leiteφlatten (5 x 5 cm2) mit Bohrungen von 0,8 mm Durchmesser wurden wie folgt behandelt.
1) Tauchung in eine Lösung aus 20 ml/1 Blasolith V Teil 1 und 30 ml/1 Blasolith V Teil 2 (Handelsprodukte der Firma Enthone-OMI; Solingen, Deutschland) bei einer Badtemperatur von 45 °C über eine Zeit von 3 min.
2) Tauchung in eine Lösung von 70 g/1 Kaliumpermanganat und 10 g/1 Borsäure bei den in den Tabellen der Beispiele gelisteten Temperaturen und Yerweil- zeiten
3) Tauchung in eine Lösung von Phosphorsäure (Konzentration s. Tabellen der Beispiele) bei einer Temperatur von 25 °C und einer Verweilzeit von 2 min.
4) Tauchung in eine Lösung aus 100 g/1 Catalyst V (Handelsprodukt der Firma Enthone-OMI; Solingen, Deutschland) bei einer Temperatur von 25°C und einer Verweilzeit von 2 min.
5) Tauchung in eine Lösung aus Schwefelsäure (Konzentration s. Tabelle 1) bei einer Temperatur von 25 °C und einer Verweilzeit von 2 min.
6) Galvanisierung in einem Bad von 70 g/1 Kupfersulfat, 200 g/1 Schwefelsäure 0,1 g/1 Natriumchlorid und 6 ml/1 Zusatzmittel LP-1 (Handeisprodukt der
Firma Enthone-OMI; Solingen, Deutschland) in Wasser unter Durchleitung von 100 1/h Luft und einer Stromstärke von 1,0 A bei einer Spannung von ca. 0,5 V über 3 min.
Nach den Tauchungen der Schritte 1 ) bis 3) und 5) wurde jeweils mit Wasser gespült. Beispiel 1 (erfindungsgemäß)
Durchkontaktierungen wurden gemäß der allgemeinen Vorschrift durchgeführt (s. Tabelle 1). Die verkupferten, durchkontaktierten Bohrlöcher wurden aufgesägt und unter dem Durchlichtmikroskop beurteilt. Es wurde jeweils folgendes Bewertungsraster verwendet.
Beobachtung Beurteilung keine Fehlstellen erkennbar Einwandfrei sehr wenige feine Fehlstellen erkennbar Weitgehend einwandfrei
Wenige Fehlstellen erkennbar Nicht akzeptabel
Fehlstellen deutlich erkennbar Nicht akzeptabel
Tabelle 1
Das Beispiel 1) zeigt, daß unter den erfindungsgemäßen Bedingungen reproduzierbar qualitativ hochwertige Durchkontaktierungen erhalten wurden. Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
Durchkontaktierungen wurden wie in Beispiel 1) gemäß der allgemeinen Vorschrift durchgeführt jedoch mit dem Unterschied, daß Schritt 3) der allgemeinen Vorschrift weggelassen wurde.
Tabelle 2
Das Beispiel 2) zeigt, daß ohne Schritt 3) die Qualität der Durchkontaktierungen deutlich schlechter beurteilt wird.
Beispiel 3 (Qualität der abgeschiedenen Metallschicht)
a) (erfindungsgemäß) Von einem 5 x 1 cm großen Leiteφlattenstreifen wird das Kupfer an einem Ende auf einem ca. 1 x 1 cm großen Feld entfernt. Dieser Streifen wird, wie in Beispiel la) beschrieben, behandelt und das abgeschiedene Kupfer anschließend mikroskopisch untersucht. Das abgeschiedene Kupfer ist sehr feinteilig und wächst während der galvanischen Verkupferung in einer gleichmäßigen Front auf die zu galvanisierende Fläche. b) (Vergleich) Von einem 5 x 1 cm großen Leiteφlattenstreifen wird das Kupfer an einem Ende auf einem ca. 1 x 1 cm großen Feld entfernt. Dieser Streifen wird, wie in Beispiel 2d) beschrieben, behandelt und das abgeschiedene Kupfer anschließend mikroskopisch untersucht. Das abgeschiedene Kupfer wächst während der galvanischen Verkupfemng in einer ungleichmäßigen blumenkohlartigen Front auf die zu galvanisierende Fläche und weist eine deutlich gröbere Struktur auf.
Das Beispiel 3) zeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Qualität des abgeschiedenen Kupfers deutlich verbessert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur direkten galvanischen Durchkontaktierung von zweüagigen
Leiteφlatten und Multilayem, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
a) Herstellung von Bohrungen in den mit Kupfer kaschierten Platten,
b) oxidative Vorbehandlung der Bohrlöcher,
c) ggf. Spülen mit Wasser,
d) Behandlung mit einer wäßrigen Lösung, die 1 bis 300 g/1 Phosphorsäure enthält,
e) Behandlung mit einer Mikroemulsion, die eines oder mehrerer Thio- phene der allgemeinen Formel (I)
enthält, in der
X für Sauerstoff oder eine einfache Bindung,
Rl und R unabhängig voneinander für Wasserstoff oder eine (C1-C4)- Alkylkette stehen oder zusammen einen gegebenenfalls substituierten (C 1 -C4)-Alkylenrest oder einen Cyclohexylen- 1 ,2-Rest bilden,
Behandlung mit Schwefelsäure, g) ggf. Spülen mit Wasser,
h) Galvanische Kupferabscheidung .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt b) die oxidative Vorbehandlung mit Alkalipermanganat durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrens- schritt d) eine wäßrige Lösung eingesetzt wird, die 5 bis 10 g/1 Phosphorsäure enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt e) als Thiophen der Formel (I) Ethylendioxythiophen eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspmch 1, dadurch gekenzeichnet, daß im Verfahrensschritt e) 0,1 bis 1,5 Gew.-% Ethylendioxythiophen eingesetzt werden.
EP00901560A 1999-01-27 2000-01-14 Verfahren zur direkten galvanischen durchkontaktierung von leiterplatten Withdrawn EP1234487A2 (de)

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