JP2799076B2 - 不伝導性表面を金属被覆する方法、及び当該方法におけるヒドロキシメチルスルフィン酸の使用法 - Google Patents
不伝導性表面を金属被覆する方法、及び当該方法におけるヒドロキシメチルスルフィン酸の使用法Info
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Description
におけるヒドロキシメチルスルフィン酸の使用に関する
ものである。
ト(プリント回路板)として使用することは、広く普及
している。その際、導体路での位置と不伝導性材料から
なる位置とは常に相互に現れる。異なった位置の導体路
の電気的結合のために、適切な個所に孔が設けられる。
これは、材料を完全に又は部分的にでも(所謂盲孔)貫
き通す。孔の金属被覆によって、異なった導体路の間の
電気的結合が作られる。
る。現在、不伝導性基礎材料の金属被覆のために、無電
解に(aussenstrom−los)(化学的に)分離される金属
コーティング浴を利用する方法が一番用いられている。
非常に多くの場合、これは銅浴であるが、化学的に分離
するニッケル浴も用いられる。このように無電解の金属
コーティング浴は幾つもの重大な欠点を有している:当
該浴は、例えばホルマリンと錯体形成剤(EDTA等)のよ
うな、取り扱いにおいて問題をはらみ、その廃棄物処理
に高いコストを要する化学製品で作用する。当該浴のた
めの監視費用は著しく、当該浴は非常に制限された耐用
期間だけを有し、非常に高い化学製品消費を必要とす
る。
る強化された方法が開発されている: 1.炭素粒子からなる層で孔の内壁を覆い、引き続いてガ
ルヴァーニ作用による金属被覆をすること。当該方法は
非選択的で、伝導性及び不伝導性材料を等しく被覆す
る。これによって、導体路と孔スリーブとが内側層結合
(Ankontaktierung)する場合、炭素からなる分離層が
生じる。プリント回路板に熱的又は機械的負担がかかる
場合、その位置で内面層剥離が起こりうる(ヨーロッパ
特許出願公開公報第244535号)。
は、費用のかかる装置を前提とすることと結びついてお
り、加工し得る基礎材料に関して制約となる。
からなる層で覆い、次いでガルヴァーニ作用による金属
被覆すること(米国特許第4952286号、米国特許第49197
68号、米国特許第4810333号、ヨーロッパ特許第298298
号)。当該方法は同様に非選択的で、銅表面も、追加的
なプロセス段階で再度除去されなければならない硫化物
層で覆う。
属被覆の前に、触媒作用で活性化された表面を処理する
こと(ドイツ特許公開公報第3741459号)。
ために丁度十分なように不伝導性表面に僅かな基礎伝導
率(Grundleit−fhigkeit)を生じるために、コロイ
ド状のパラジウム/錫の触媒を用いる一連の方法が公知
になっている(ヨーロッパ特許出願公開公報第248683
号、ドイツ特許第3323476号、ドイツ特許第3304004号、
米国特許第3099608号、ヨーロッパ特許出願公開公報第3
98019号、ドイツ特許第3339946号)。このシステムにお
ける不都合は、Pd/Sn触媒中に酸と塩化物の含有量が高
いことである。このため、銅と不導体の間の酸化物境界
層上に浸食が起こり、処理されたプリント回路はピンク
リング現象(Rotring Fehler)に対し抵抗力がない。内
側層の欠陥のない接触を得るために、更に水酸化錫をで
きるだけ完全に銅の内側から除去しなければならない。
しかしながら一方で、孔の樹脂に極めて僅かの量の錫を
とどめておかなければならない。そうでないと、次の電
気メッキで十分な銅被覆を実現できないからである。こ
の矛盾した要求によって、この方法が高価なプリント回
路板の製造に適さないこととなる。本発明は、選択的に
不導体表面のみを触媒層で覆い、同時に基層によらない
で作用する、無電解の金属被覆浴なしにプリント回路板
の貫通孔メッキのための方法を開発することを課題とす
る。
によって解決される。
オン物質によってコンディショニングすること。
のコロイド状酸性溶液で処理すること。
塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、ヒドロキシメチルサルフ
ァイト、亜ジチオン酸塩、ジチオネート(Dithionate)
又はテトラチオネートのような酸化段階で硫黄を+1〜
+5の間で含む硫化物溶液によって活性化すること。
ること。請求項1に従い、ステップ1の前後でエッチン
グ清浄が、ステップ2の前に前浸漬溶液で処理すること
ができる。
法を受ける。孔表面の清浄のために、全て公知の所謂ス
メアー除去と清浄方法並びにこれの組み合わせが用いら
れる。公知のスメアー除去方法は、硫酸、クロム酸ある
いは好ましいは過マンガン酸塩でなされる。プラズマ中
で表面を処理することも可能である。清浄方法は、陰イ
オン界面活性剤、非イオン界面活性剤、陽イオン界面活
性剤、両性電解質(Ampholyte)又はポリ電解質、非イ
オン又は陽イオンポリマーの群からなる少なくとも1つ
の表面活性物質を含むアルカリ性及び/又は酸性溶液で
なされる。
の方法にも適した同じ物質が適する。ここでは先ず第一
に、トリメチルアルキルアンモニウムハロゲン化物のよ
うな陽イオン湿潤剤、第4ポリビニルイミダゾールのよ
うな陽イオンポリ電解質又はトリエタノールアミンのよ
うな窒素含有キレート錯体形成剤である。
ロジウム、ルテニウム、銀又は金のコロイドが用いられ
得、その際、パラジウムがとりわけ非常に好適である。
本発明に係る浴における金属の濃度は、50mg/とより
多くのグラム/リットルの間になる、当該方法の経済性
は濃度を上方で制限する。非常に良好な結果が通例100
〜500mg/の濃度で与えられる。コロイドはイオン性乃
至非イオン性の可溶性有機ポリマーで安定化する。これ
について、例えばタンパク質、ペプチド、多糖類、ゼラ
チン、寒天、アラビアゴム、タンニンのような天然物が
適し、あるいはポリビニルピリジン、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルアセテート、ポリエチレングリコー
ル、ポリイミン、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミ
ド、ポリアクリレート、ポリビニルピロリドン、ポリビ
ニルメチルケトンのような合成ポリマー並びにコポリマ
ー及びれらの成分の混合物も適する。とりわけ良好にポ
リビニルピロリドンが適する。ポリマーの分子量は1000
と10000000の間にある。金属:ポリマー比は3:1と1:100
の間になり、1:1と1:10の範囲が良好である。
開公報第187962号とヨーロッパ特許出願公開公報第1638
31号とドイツ特許第3741459号に記載されている。
イドに対する溶剤が水であるのが有利である。しかしな
がら技術的に有機溶剤又はそれら有機溶剤同士の混合物
又は有機溶剤と水との混合物の使用も可能である。
属コロイドの含有量が0.1〜50g/であれば、次の孔に
対するガルヴァーニ作用の金属被覆を容易にする。均一
な金属被覆が明らかに短めの電気メッキ時間で達成され
る。
高くすることは、同じく金属被覆性を良好にする。50〜
80℃の範囲の温度が、有利な実施態様であると実証され
た。しかしながら、本発明に係る方法は原則的に、使用
される溶剤の凝固点から沸点までの温度の全てで行われ
うる。
被覆性に重大な影響がある。1〜3の酸性範囲でのpH
値、最適には1.5〜2で最良の結果が得られる。
銀、パラジウム及びルテニウムのようなより少ない貴重
な貴金属で、空気中の酸素乃至流通された酸化剤によっ
て、ゆっくりした酸化と金属の再溶解の事態となる。酸
化剤を取り入れることは、金属コロイドでの処理の前
に、還元剤の希釈溶液でプリント回路板を処理すること
によって阻止される。追加的に、金属コロイドに規則正
しく僅かな量の還元剤を添加するのが好都合である。と
りわけ、電極を用いて金属コロイド溶液修の還元電位を
永続的に制御し、還元剤の自動的な後配量によって一定
値に保持する実施態様が有利である。このやり方は、と
りわけ貴金属コロイドによって触媒作用的に分解する
(例えば硼化水素化合物、次亜燐酸)還元剤の場合にも
有利であると実証された。この場合、分解の際に生じる
水素が酸化剤に対する緩衝作用を果たす。
のステップで活性化されうる。これによってガルヴァー
ニ作用による金属被覆は本質的に容易になる。このステ
ップについて、触媒作用による貴金属層上にのみ作用
し、銅表面を変化しない化合物が用いられることが特徴
である。これは、酸化段階で(Ox)0<Ox<6になる硫
黄を含む化合物の希釈溶液によって達成される。この類
において、例えばスルフォン酸、スルフィン酸、スルォ
酸化物、スルフォン、亜硫酸塩、亜ジチオン酸塩、ジチ
オネート及びテトラチオネートが属する。とりわけ、ス
ルフィン酸、特にヒドロキシメタンスルフィン酸が適す
る。
なしに、任意のガルヴァーニ作用の金属被覆浴で金属メ
ッキされうる。この金属のとりわけ良好な伝導性のため
に、銅覆いがとりわけ好ましいが、他の金属を塗布する
ことも所望の場合には同様に可能である。艶消し銅浴
(Mattkupferbdern)の使用がとりわけ有利であるこ
とが実証された。これで金属被覆されるべき表面は、と
りわけ短い時間だけで密な金属層で完全に覆われる。
ながら、40ml(10〜200ml)の20%塩酸に溶かす。次い
で、水で1リットルに薄める。この溶液に対して水で3
リットルに充填する。
に溶かす。
較的僅かな時間の後、当該溶液は黒っぽくなり始め、ガ
ス発生が起こる。当該ガス発生が完了して、反応が終了
する。塩酸又は苛性ソーダでpHを1.8(0.8〜3.5)に調
整した後、溶液は直ちにそのまま使える。
も観測されない。溶液が比較的長い時間空気と激しく接
触する場合には、パラジウムが再溶解する。この場合、
触媒は2g/の次亜燐酸ナトリウムの添加によって再生
する。
ロリドンK60を用いる。同様に、良好な触媒作用による
特性と際立った安定性を備えた触媒が得られる。
の、紙又はガラス繊維強化物を備えたエポシキド樹脂、
ポリイミド又はテフロン(商品名)からなるプリント回
路板が、際立った品質となり、種々の材料を銅で被覆す
るにおいて欠点も内側層の内面層結合の際の欠点も示さ
れない。
品質を有する。ガルヴァーニ作用による金属被覆が正確
に行われた場合には、しかしながら、孔スリーブを銅で
完全に覆うためには例3での場合よりも長く時間がかか
ることが、認められる。
柔軟な又は弾性のない、両面及び多層の、紙及び/又は
ガラス繊維強化物を備えたエポキシド樹脂、ポリイミ
ド,熱可塑性樹脂又はセラミックからなるプリント回路
板が、申し分なく貫通孔メッキする。後浸漬溶液での処
理の間及びその後、銅覆いの変色は認められず、銅表面
はむしろ淡いピンク色に色づく。
ートヴィヒスハーフェン在のBASF AGの製品、商品名)
からなるコンディショニング剤を伴った例5に対応する
方法 この方法によって処理されたプリント回路板は、例3
〜5で処理されたと同じ良好な結果を示した。
オ硫酸ナトリウムからなる後浸漬溶液を伴う例5又は6
に対応する方法。そのように処理されたプリント回路板
は良好にガルヴァーニ作用で金属被覆される。
なる5cm×5cmの大きさのプレートが用いられる。2アン
ペア/dm2で10分間のガルヴァーニ作用による銅メッキの
後、当該プレートは銅覆いされていない面で稜辺から約
1cm、銅で覆われる。
本発明従う方法の比較に用いられる。このために例8に
対応する方法が利用される。単に段階4において触媒が
商慣習上の塩酸のパラジウム/錫触媒(Noviganth活性
化剤AK I*(商品名)、250mg/のパラジウム、10分
間、25℃)に、段階5において後浸漬溶液が2%テトラ
フルオロ硼酸溶液(5分間、RT)に代替される。テトラ
プレートは、同様に2A/dm2で10分間の後に、稜辺で僅か
に数ミリメータ銅で覆われる。
液が肝要である。与えられた内容成分の濃度はしばしば
貫通孔メッキの結果に明らかな影響なしにファクター2
〜5について越えるか下回ることが可能である。与えら
れた処理時間でも同様と見なされる。温度は、方法の結
果に大きな影響なしに10〜20℃だけ度々変化させること
ができる。
Claims (6)
- 【請求項1】a.)場合によってはエッチング清浄、 b.)キレート形成剤及び/又は陽イオン性表面活性物質
によるコンディショニング、 c.)場合によってはエッチング清浄、 d.)場合によっては前浸漬溶液での処理、 e.)有機ポリマーで安定化された貴金属のコロイド状酸
性溶液での処理、 f.)1又は複数の硫黄化合物としてスルフィン酸、亜硫
酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩、亜ジチオン酸塩、ジチ
オネート及び/又はテトラチオネートを含有する溶液で
の処理、 g.)ガルヴァーニ作用による金属被覆 の各ステップを特徴とする不導体表面を金属被覆する方
法。 - 【請求項2】有機ポリマーで安定化された貴金属のコロ
イド状酸性溶液中に、酸、貴金属及び/又は貴金属塩、
有機保護コロイド及び還元剤を含有する請求項1の方
法。 - 【請求項3】貴金属として、パラジウム、プラチナ、ロ
ジウム、ルテニウム、銀及び金を用いる請求項1又は2
の方法。 - 【請求項4】有機ポリマーとして、ポリビニルピリジ
ン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルアセテート、ポリアクリレート又はコポリマー
又はそれらの混合物を用いる請求項1の方法。 - 【請求項5】コンディショニング剤として、第4級ポリ
ビニルイミダゾール、トリエタノールアミン又はモノエ
タノールアミンを用いる請求項1の方法。 - 【請求項6】不導体表面の金属被覆のためにヒドロキシ
メチルスルフィン酸を使用する方法。
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