NL8105922A - Werkwijze voor het partieel metalliseren van elektrisch geleidende niet-metallische patronen. - Google Patents

Description

\ é> EHN 10.241 1 N.V. Philips’ Gloeilairpenfabrieken te Eindhoven "Werkwijze voor het partieel metalliseren van elektrisch geleidende niet-metallische patronen".

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het partieel metalliseren van elektrisch geleidende niet-metallische patronen op isolerende substraten en op de aldus verkregen produkten.

Uit het GB octrooischrift 1,435,319 is een dergelijke werk-5 wijze bekend voor de vervaardiging van een inrichting bestaande uit een transparant isolerend substraat, waarop een patroon van transparante geleiders is aangebracht, op een gedeelte waarvan zich een laag bevindt bestaande uit een metaal waarmee een verbinding gemaakt kan worden door middel van solderen, lassen, thermocompressie en andere 10 technieken.

Bij deze werkwijze wordt gebruik gemaakt van een uit metaal bestaande hulplaag, die één of meer uitsparingen in de vorm van het te maken geleiderpatrocn heeft..Een transparante, metaaloxidische, geleidende laag wordt op de metalen hulplaag en in de uitsparingen in 15 contact met het substraat aangebracht en een deel van de transparante geleidende laag wordt vervolgens voorzien van een laag van een metaal waarmede een verbinding gemaakt kan worden. De delen van de transparante geleidende laag op de metalen hulplaag tezamen met delen van de metaal laag, waarmede een verbinding genaakt kan worden, op bedoelde 20 delen van de transparante geleidende laag worden door selectief oplossen van de hulplaag verwijderd, waardoor een geleiderpatrocn achterblijft, dat voor een gedeelte bestaat uit een transparante laag en voor het resterende deel uit tenminste twee lagen, waarvan de binnenste uit transparant, geleidend materiaal en de buitenste uit metaal, waarmede 25 een verbinding kan worden gemaakt.

De me taallagen, waarvan bij deze werkwijze sprake is, worden door opdampen of sputteren aangebracht en de transparante metaaloxidische laag door hydrolyse en/of pyrolyse van een betreffende metaalverbinding aan het oppervlak of door sputteren.

30 Hierbij wordt twee maal een masker opgebracht, bijvoorbeeld door middel van een fotolak, die wordt belicht via een negatief en vervolgens wordt ontwikkeld, waarna ófwel de belichte delen óf de niet-belichte delen, afhankelijk van het type fotolak, worden verwijderd.

8105922 Γ ΡΗΝ 10.241 2 t

Ook hulplagen van ander materiaal kunnen toepassing vinden. De maskers worden gebruikt als afscherming bij het opdampen, het galvanisch of stroomloos afzetten van metaal of bij het wegetsen van delen van een uniforme metaallaag.

5 Bij het meerdere malen belichten treden registratieproblemen op, terwijl bij het etsen vanwege de aanwezigheid van verschillende materialen onderetsen kan plaatsvinden. De tegenwoordige ingewikkeldheid van, en de aanwezigheid van fijne details in de patronen geeft bij deze technieken gemakkelijk aanleiding tot kortsluiting of onder-10 breking.

De uitvinding biedt een belangrijke vereenvoudiging van deze werkwijze en vermijdt de bovengenoemde nadelen.

Zij is daardoor gekenmerkt, dat het te metalliseren deel van het patroon wordt ondergedompeld in een stroomloos metalliseringsbad 15 en dat kortstondig een potentiaalverschil wordt opgelegd tussen het patroon en de badvloeistof ter initieering van de metaalafscheiding.

Een in het kader van de uitvinding zeer interessante uitvoering is een vloeibaar kristal-paneel met doorzichtige elektroden. De metallisering is slechts aan een gedeelte nodig, dat wil zeggen slechts 20 aan het deel waarop zich de toevoergeleiders voor de weergave-elementen bevinden, en kan dan geïnitieerd worden door dit deel ondergedcmpeld te houden en vervolgens de spanningsstoot te geven,

De op te leggen verlaging in potentiaal van het te metalliseren deel ten opzichte van de oplossing kan op verschillende wijzen 25 gerealiseerd worden. Een methode is door gebruik te maken van een uitwendige spanningsbron en een hulpelektrode, die in de oplossing steekt. Een andere mogelijkheid is het te metalliseren patroon uitwendig kort te sluiten met een ander voorwerp waarop de bewuste metaalaf zetting reeds in gang is en zich een potentiaal tussen ,het zich afzettende, 30 metaal en de oplossing heeft ingesteld.

Het af te scheiden metaal is bij voorkeur nikkel, waarbij het meest gunstige reduktiemiddel een borazaan is. In dat geval wordt een Ni-B-neerslag verkregen met een groot specifiek geleidingsvermogen, dat door een uitstekende soldeerbaarheid uitmunt. Een hypofosfiet als 35 reduktiemiddel is ook mogelijk.

Ook bij patronen, die met behulp van dikke-fiM-zeefdruktechnieken zijn vervaardigd, is de werkwijze volgens de uitvinding mogelijk bijvoorbeeld voor het maken van laagobmige aansluitingen aan· weer- 8105922 EHN 10.241 3 % stands -of geleidersporen. Het betreft hier zogenaamde cermet-materialen, die bestaan uit gedispergeerde metallische deeltjes en/of metaalcxi-dische deeltjes in een glasachtige matrix of ook uit amorfe koolstof of grafietdeeltjes, in een bindmiddel gedispergeerd. Bij de weerstands-5 patronen wordt de initieering van de metaalafscheiding uitsluitend door middel van een uitwandige gelijkspanningsbran tot stand gebracht.

De uitvinding zal aan de hand van bijgaande tekening en van enkele uitvoeringsvoorbeelden nader warden toegelicht.

De figuur vertoont één van de zijden van een vloeibaar-kristal-10 display met de electroden uit transparant indium-tinoxide op een pyrex-glasplaat. Het display vertoont negen, elk uit zeven segmenten (41 t/m 47) bestaande symbolen, waaruit de cijfers 1 tot en met 9 en 0 samengesteld kunnen warden. Elk segment is door middel van een smalle geleider baan (48 t/m 54) met een soldeercontact (55 t/m 66) verbonden. Alle 15 contacten en de geleiderbanen in het gebied EFDA worden met een metaal-laag volgens de werkwijze van de uitvinding bekleed. Daartoe wordt de benodigde potentiaal voor de initieer ing opgelegd door de geleiderbanen . 48 t/m 54 binnen het gebied EPCB te verbinden met de spanningsbron.

Vervolgens wordt na het verbreken van het contact de beklemde delen 20 binnen het gebied EFDA stroomloos gemetalliseerd.

Voorbeeld 1 2

Een glazen substraat van 3x3 cm , die bedekt is met een doorzichtige laag van indium-tinoxide met een weerstand van 30-TL per vierkant en geetst tot een patroon van 50 geleiderbanen van 27x0,5 rem met 25 een onderlinge afstand van 0,1 nrn, wordt na behandeling in een alkalische ontvettingsoplossing van kamertenperatuur gewassen in koud gedeïoniseerd water en vervolgens voor 80% van de lengte van de geleiderbaan gedompeld In een stroomloos vemikkelbad met een samenstelling volgens de receptuur "NIPOSIT 468" van Shipley, dat naast een nikkelzout dimethylamlno-30 boraan als reductiemiddel bevat, bij een temperatuur van 65°C.

Verbindt men nu uitwendig de banen van het geleiderpatroon geleidend met een in dezelfde oplossing geplaatst substraat waaraan de metaalaf zetting reeds plaatsvindt, dan start na ongeveer 15 seconden de metaalaf zetting zichtbaar over het gehele oppervlak van het in de vloei-35 stof gedompelde deel van de banen. Na circa 10 minuten is dan selectief iedere baan voorzien van een goed hechtende soldeerbare metaallaag met een uniforme laagdikte van 1^um.

Voorbeeld 2 8105922 PHN 10.241 4

X

•Γ j»

Hetzelfde geleiderpatroon als van Voorbeeld 1 wordt geplaatst in dezelfde stroomloze vernikkeloplossing doch nu bij kamertemperatuur. Brengt men nu met behulp van een uitwendige spanningsbron gedurende 5 seconden,- een spanningsverschil aan van circa 1V tussen de geleiderbanen 5 (kathodisch) en een tevens in dezelfde oplossing geplaatste inerte electrode (bijvoorbeeld Pt), dan blijken hierdoor deze banen hoewel nog niet zichtbaar, van voldoende katalytische kiemen voorzien te zijn.

Direct na overbrenging van dit substraat in een oplossing van dezelfde samenstelling als in Voorbeeld 1, bij 65°C, start selectieve 10 stroomloze metallisering van de bekiemde banen over de gehele lengte van de banen. Uiteraard kan de bekieming ook in dezelfde oplossing en bij dezelfde temperatuur plaatsvinden. In dit voorbeeld is aangetoond, dat de spanningspuls. slechts de katalytische kiemen levert en dat de metallisering geheel het gevolg is van selectieve stroomloze metaal-15 afzetting.

Voorbeeld 3

Dezelfde bekiemingsmethode als in Voorbeeld 2 beschreven wordt nu uitgevoerd in een verdunde "NIPOSIT 468” vernikkeloplossing. Een verdunning van 1:20 betekent dat nu minimaal een badspanning van 5,5 V 20 gedurende circa 10 seconden nodig is cm de metallisering homogeen te laten starten na de overbrenging van het bekiemde substraat in de onverdunde vernikkeloplossing van 65°C. Het verhogen van de aangelegde spanning en tegelijkertijd verlagen, van de concentraties tijdens bekieming blijkt vooral van voordeel voor geleiders met een hogere weerstands-25 waarde dan 30jCL /vierkant.

Voorbeeld 4

Een ander te metalliseren substraat bestaat uit een door zeefdruk op een keramisch plaatje aangebracht weerstandspatroon van een glas met hierin geleiderdeeltjes van rutheniumoxide uit een pasta geprepa-30 reerd door de Fa. E.I. Dupont de Nemours onder nummer 1331, met een oppervlakteweerstand van 1k Cl /vierkant.

De ccntactplaatsen van dit patroon met een oppervlak van 1,7 x 2 2,5 mm zijn verbonden met banen van 0,25 mm breed.

Na ontvetting als beschreven in Voorbeeld 1 in een alkalische 35 oplossing en spoelen in gedeïoniseerd water, worden de contactplaatsen 2 van 1,7x2,5 mm in de onverdunde metalliseringsoplossing, met dezelfde samenstelling als hierboven genoemd ("NIPOSIT 468"), gedompeld.

Een uitwendige gelijkspanningsbron wordt nu aangesloten tussen 8105922 1 EHN 10.241 5 «- * de zich boven de vloeistof bevindende wserstandsbanen van 0,25 nm en een in dezelfde vloeistof geplaatste inerte hulpelektrode, bijvoorbeeld Pt. Schakelt men nu de contactplaatsen via de weerstandsbanen gedurende 10 seconden kathodisch ten opzichte van de hulpelektrode bij een aan-5 gelegde spanning van 157, dan is het oppervlak hierdoor weer voldoende katalytisch geworden cm na overbrenging in een zelfde oplossing van 65°C weer een metaallaag van uniforme dikte selectief te laten aangroeien.

Effectieve metallisering vindt blijkbaar alleen in de strocm-10 loze periode plaats, daar geen veerstands vermindering direct na de spanningspuls gemeten kon worden en de weerstand van het contactvlak gedurende het verblijf in de vemikkeloplossing van 65°C continu met de tijd af neemt.

15 20 25 30 35 8105922

Claims (4)

1. Werkwijze voor het partieel metalliseren van elektrisch geleidende niet-metallische patronen op isolerende substraten, met het kenmerk, dat het te metalliseren deel van het patroon wordt ondergedompeld in een stroomloos metalliseringsbad en kortstondig een po-5 tentiaalverschil wordt aangelegd tussen het patroon en de badvloeistof ter initieering van de metaalafscheiding.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 voor het partieel metalliseren van doorzichtige patronen uit indium- en/of tinoxide op een glazen substraat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 voor het partieel metalliseren van weerstands of -geleidermateriaal, bestaande uit metaaloxide en/of fijnverdeeld metaal in een glasachtige matrix, of ook amorfe koolstof-of grafietdeeltjes, in een bindmiddel gedispergeerd.

4. Erodukten, verkregen volgens de werkwijze van een van de 15 conclusie 1 tot en met 3. 20 25 30 35 8105922