FI81130C - Foerfarande foer bindande av en kopparprodukt till ett underlagsmaterial. - Google Patents

Description

1 81130

Menetelmä kuparituotteen sitomiseksi alusmateriaaliin Tämä keksintö koskee kuparituotteiden, esimerkiksi painettujen piirilevyjen valmistamiseen käytettävien ku-5 parilevyjen ja vastaavien pintakäsitelymenetelmää. Erityisesti se koskee kuparituotteen pintakäsittelymenetelmää, jossa levy päällystetään sinkki-nikkeli-kupari-seoksella, joka estää kuparilevyn ja pohjamateriaalin välisen repäisy-lujuuden vähenemisen, joka johtuu syövytysliuoksen tai suo-10 lahapon vesiliuoksen ym. aiheuttamasta korroosiosta.

Kuparipäällysteisiä laminaatteja on tavallisesti käytetty painettujen piirilevyjen valmistamiseen sitomalla kuparilevy pohjamateriaaliin. Kuparilevyn pinta, joka kiinnittyy pohjamateriaaliin, on käsitelty erilaisilla 15 kemiallisilla ja elektrokemiallisilla menetelmillä. Levyn ja pohjamateriaalin välisen sidoslujuuden lisäämiseksi kuparilevyn pinta on tehty karkeaksi päällystämällä se elektrolyyttisesti rakeisella kuparikerroksella, jonka jälkeen karkea pinta on päällystetty elektrolyyttisesti kupa-20 rilla, joka sisältää sinkkiä, tinaa, nikkeliä tai messinkiä (US-patentit nro 3 585 010, 3 377 259 ja 2 802 897).

Sinkkikerros estää rakeisenkuparin migraation ja tahraantumisen ja likaantumisen syövytyksen jälkeen. Kerros on sen paksuinen, ettei rakeisenkuparikerroksen suuri 25 sidoslujuus pienene.

Laminoinnissa mainittua kuparilevyä tavallisesti kuumapuristetaan. Lämmön ja paineen vaikutuksesta sinkki-kerros muuttuu messingiksi sinkkikerroksen ja kuparialus-tan diffundoituessa molemmin puolin ja kerros muuttuu 30 keltaiseksi. Kuparilevyn ja pohjamateriaalin laminoinnin jälkeen rajakerros on messinkiä.

Mainitusta kuparipäällysteisestä laminaatista valmistetaan painettu piiri seuraavasti: kuparipäällysteinen laminaatti rei'itetään tai lävistetään. Reikien sisäpin-35 nat aktivoidaan ja päällystetään tasaisesti kuparilla ei-elektrolyyttisesti, jonka jälkeen ne päällystetään 2 81Ί 30 elektrolyyttisesti kuparin paksuuden lisäämiseksi. Sitten mainittu kuparilevy päällystetään valoherkällä aineella ja malli syövytetään halutun piirilevyn saamiseksi.

Kun reikien sisäpintoja aktivoidaan ja malli syö-5 vytetään, joutuu rajakerros so. messinkikerros kosketuksiin suolahapon sisältävän liuoksen kanssa. Edelleen, mal-lisyövytyksen jälkeen saatetaan pinta usein käsitellä erilaisilla päällystysmenetelmillä. Näissä tapauksissa messinkikerros joutuu usein kosketuksiin erilaisten päällyste-10 liuosten ja happamien liuosten kanssa. Koska messinkikerros ei juuri kestä suolahapon vaikutusta, se korrodoituu sinkin poistumisen vuoksi ja kuparilevyn ja pohjalevyn välinen repäisylujuus todennäköisesti vähenee.

Tämän keksinnön tavoite on saada aikaan kuparituot-15 teen, esimerkiksi kuparilevy laminaatin valmistamiseen tarvittavan kuparilevyn, pintakäsittelymenetelmä, jossa kupari-levyn ja pohjamateriaalin väliin muodostuu suolahaponkes-tävä rajakerros.

Tällaisen menetelmän kehittämistä on tutkittu paljon 20 ja on todettu, että käytettäessä sinkki-nikkeliseosta kuparin päällystemetallina, se muuttuu kuparilevyn ja pohjamateriaalin laminoinnissa sinkki-nikkeli-kupari-seokseksi, jolloin suolahapon kestävyys kasvaa ja lisäksi sinkki-nikke-li-seokselle on löydetty tietty koostumus, jolla se hyvin 25 helposti muuttuu sinkki-nikkeli-kupari-seokseksi valmistet taessa kuparipäällysteisiä laminaatteja tavalliseen tapaan.

Tämä keksintö koskee kuparituotteen pintakäsittely-menetelmää, jossa kuparituote päällystetään elektrolyyttisesti binäärisellä seoksella, joka sisältää 95-20 paino-% 30 sinkkiä ja 5-80 paino-% nikkeliä ja mainittu kuparituote laminoidaan tai kuumapuristetaan pohjamateriaaliin, jolloin mainittu binäärinen seos muuttuu sinkin, nikkelin ja kuparin ternääriseksi seokseksi.

Kuten edellä on kuvattu, kuparipäällysteisten lami-35 naattien valmistuksessa pohjamateriaaliin sidottavan kuparilevyn pinta päällystetään elektrolyyttisesti rakei- i 3 81130 sella kuparilla, jotta pinnasta tulisi karkeampi, jolloin kuparilevyn ja pohjamateriaalin välinen repäisylujuus kasvaa ja tämä elektrolyyttisesti päällystetty karkea pinta päällystetään binäärisellä seoksella. Jotta nuDdostu-5 nut päällystekerros ei heikentäisi mainitun karkeanpin- nan repäisylujuutta, olisi sen oltava niin ohut, että pinnan karkeus säilyisi, toisaalta päällystekerroksen on oltava riittävän paksu estämään rakeisen kuparin migraatio. Tällainen päällystekerros on tavallisesti 0,08^um paksu, mutta 10 tässä keksinnössä 0,002^um paksuinen kerros voi olla tarpeeksi paksu, sillä tämän keksinnön sinkki-nikkeli-kupari-seos estää migraation paremmin ja kestää paremmin suolahapon vaikutusta. Levy kuumapuristetaan pohjamateriaaliin päällystetty puoli pohjamateriaalia vasten. Päällystekerrok-15 sen ja kuparialustan välisessä molemminpuolisessa diffuusiossa muodostuu ternäärinen sinkki-nikkeli-kupari-rajaker-ros, joka on erittäin suolahaponkestävä. Kuparilevy lami-noidaan useimmin 170°C lämpötilassa ja 20 kg/ciri paineessa tunnin ajan. Jos päällystekerroksen nikkelipitoisuus 20 on yli 80 paino-%, muuttuminen ternääriseksi seokseksi ei ole riittävää ja jos päällystekerroksen nikkelipitoisuus on alle 5 paino-%, ternäärisen seoksen suolahapon kestävyys vähenee; siis päällystekerroksen nikkelipitoisuus on edullisesti 5-80 paino-%. Nikkelipitoisuus on edul-25 lisimmin 10-50 paino-%. Muuttuminen ternääriseksi seokseksi laminoitaessa on riittävä, kun päällystekerroksen pinta so. päällystekerroksen ja pohjamateriaalin rajapinta ja rajakerros ovat muuttuneet punakeltaisiksi. Päällyste-kerros on edullisesti 0,001-0,15^,um paksu, edullisemmin 30 0,001-0,01^um paksu. Jos kerros on yli 0,15^um paksu, muuttuminen ternääriseksi seokseksi ei ole riittävää tavanomaisissa laminointimenetelmissä ja jos kerros on ohuempi kuin 0,001^um, ternäärisen seoksen kuparipitoisuus tulee hyvin suureksi laminoinnissa eikä seos voi toi-35 mia täydellisesti ternäärisenä. Kun kerros on 0,001-0 ,Olluin 4 81130 paksu, sidoslujuus ja haponkestävyys ovat erittäin suuret.

Tämän keksinnön pintakäsittelymenetelmässä käytettävän elektrolyytin peruskoostumus on seuraava: kaliumpyrofosfaatti 100 g/1 5 sinkkipyrofosfaatti 20 g/1 nikkelipyrofosfaatti 7,5 g/1 Tämä koostumus vastaa tapausta, jossa binääriseok-sen nikkelipitoisuus on 30 paino-%. Muuttamalla nikkeli-10 pyrofosfaatin nikkelipitoisuutta voidaan elektrolyyttiseen päällystykseen käytettävän binääriseoksen nikkeli-pitoisuutta muuttaa. Esimerkiksi, kun nikkelipyrofosfaa-tin nikkelipitoisuus on 1,2. 2,4 14 tai 19 g/1, on elektrolyyttisesti kiinnitettävän binääriseoksen pitoisuus 5, 10, 15 60 tai 80 paino-%. Elektrolyytin pH:n ollessa esimerkiksi 2 9,5 ja lämpötilan 25°C, tapahtuu kiinnittyminen 0,2 A/dm virrantiheydellä noin 10 sekunnissa.

Keksintöä kuvaillaan tarkemmin esimerkillä.

Tämän keksinnön kuparituotteen pintakäsittelymene-20 telmällä voidaan tehdä haponkestäviksi muitakin kupari- tuotteita kuin kuparipäällysteisten laiänaattojen valmistamiseen tarvittavat kuparilevyt. Näissä tapauksissa kupari-tuotteita ei aina sidota pohjamateriaaleihin.

Esimerkki 25 Elektrolyyttisesti karkearakeisella kuparilla päällystetty kuparilevy päällystettiin 0,005^um paksulla päällystekerroksella, joka koostui sinkin ja nikkelin binäärisestä seoksesta, jonka nikkelipitoisuus vaihteli taulukossa 1 esitetysti. Muodostunut kerros sidottiin lasi- 30 kuituvahvisteiseen epoksilevyyn 160°C lämpötilassa ja 2 20 kg/cm paineessa tunnin ajan,jolloin muodostui kupari-päällysteinen laminaatti. Kun nikkelipitoisuus oli 80 paino-%, muodostunut rajakerros säilyi valkeanharmaana, mutta kun nikkelipitoisuus oli 5-70 paino-%, muuttui ker-35 ros punakeltaiseksi.

5 81130

Vertailun vuoksi valmistettiin elektrolyyttisesti sinkillä sinkkikylvyssä päällystetty kuparilevy ja elektrolyyttisesti sinkki-kupari-seoksella tavanomaisessa syanidi-kylvyssä päällystetty kuparilev ja näistä levyistä val-5 mistettiin kuparipäällysteiset laminaatit samalla tavoin kuin edellisistä levyistä. Sinkkipäällyste- ja sinkki-kupari-päällystekerrokset olivat myös 0,005yUm paksut.

Seuraavaksi vertailtiin tämän keksinnön mukaisista binäärisellä seoksella päällyststyistä kuparilevyistä 10 valmistettujen kuparipäällysteisten laminaattien ja tavanomaisista kuparilevyistä valmistettujen kuparipäällysteisten laminaattien immersiokokeita suolahapon vesiliuoksessa sidoslujuuden prosentuaalisen vähenemisen määrittämiseksi.

15 Testinäytteiden valmistamiseksi kupariläällysteisiin laminaatteihin syövytettiin tavanomaisella menetelmällä suorakulmion nuotoinen mallikuvio, jonka leveys oli 0,8 mm ja pituus 50 mm.

Prosentuaalinen väheneminen laskettiin seuraavasta 20 kaavasta: C=[(A-B)/ä] X100 2 missä A on sidoslujuus (kg/cm ) kuparilevyn laminoinnin jälkeen, B on sidoslujuus (kg/cm ) 30 minuutin pituisen 25 immersion jälkeen 20 % suolahapon vesiliuoksessa lämpötilan ollessa 25°C, kumpikin on mitattu 90° repäisykokee11a ja C on prosentuaalinen väheneminen (%), joka ilmaisee sidoslujuuden vähenemisen A:sta B:hen. Tulokset ovat taulukossa 1. Tulokset osoittavat selvästi, että prosentuaali-30 nen väheneminen on erittäin pientä, kun käytetään tämän keksinnön kuparilevyä. Tämä osoittaa, että kuparilevyn ja pohjamateriaalin välisen rajakerroksen suolahapon kestävyys on erittäin korkea.

6 81130

Taulukko 1

Ni-pitoisuus A Ö C

(¾) (klg/cm) (kg/cm) (%) i 2720 TT^i 3Ö~ 5 5 2,20 1,98 10 tämä 10 2,25 2,19 3 keksintö 3Q 2(25 2>22 l 50 2,25 2,20 2 _ 80__2,05 2,03 1_ 10 Zn-kerros 2,05 1,56 2^

Zn-Cu-kerros__2,05 1,56__Zk

Huom. "Zn-kerros" ja "Zn-Cu-kerros" viittaavat tavanomaisiin tuotteisiin.

15 Edellisestä ilmenee selvästi/ että tämän keksinnön mukaisesti pintakäsittelymenetelmällä käsitellyn kupari-levyn rajakerros on erittäin haponkestävää; siispä painettujen piirilevyjen valmistuksessa ei ole suurtakaan pelkoa syövytys liuoksen, suolahapon vesiliuoksen tms.

20 aiheuttamasta rajakerroksen korroosiosta. Ei myöskään ilmene tahraantumista ja likaantumista. Keksinnön tavoite on mahdollista toteuttaa hyvin ohella pää1lystekerroksella, mikä ei aikaisemmin ole ollut mahdollista.

i

Claims (7)

7 81130

1. Menetelmä kuparituotteen sitomiseksi alusmate-riaaliin seostamalla sinkkiä sisältävä kerros kuparituot- 5 teen pinnalle päällystekerroksen muodostamiseksi, minkä jälkeen saatu kuparituote laminoidaan tai kuumapuristetaan alusina teriaalille, tunnettu siitä, että kupari-tuotteen pinnalle seostetaan elektrolyyttisesti binäärinen lejeerinki, joka koostuu 95-20 paino-%:sta sinkkiä ja 5-80 10 paino-%:sta nikkeliä, ja binäärinen lejeerinki muutetaan sinkin, nikkelin ja kuparin ternääriseksi lejeeringiksi laminointi- tai kuumapuristusvaiheen aikana.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuparituotteen pinta on tehty 15 karkeaksi seostamalla elektrolyyttisesti kuparituotteen pinnalle rakeinen kuparikerros.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuparituote on kuparikaivo, jota käytetään kuparipäällysteisessä laminaatissa.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että päällystekerroksen paksuus on 0,001-0,15 pm.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystekerroksen paksuus on 25 0,001-0,01 pm.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että binäärinen lejeerinki koostuu 90-50 paino-%:sta sinkkiä ja 10-50 paino-%:sta nikkeliä.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että binäärisen lejeeringin elektrolyyttinen saostus suoritetaan käyttämällä elektrolyyttiä, joka peruskomponentteina sisältää kaliumpyrofos-faattia, sinkkipyrofosfaattia ja nikkelipyrofosfaattia. 35 8 81130