NL8301586A

NL8301586A - Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van geleiderplaten.

Info

Publication number: NL8301586A
Application number: NL8301586A
Authority: NL
Original assignee: Kollmorgen Tech Corp
Priority date: 1982-05-13
Filing date: 1983-05-04
Publication date: 1983-12-01
Also published as: SE8302619D0; DE3217983C2; CA1196731A; IT8348288A0; GB2120017B; DK210983D0; SE8302619L; GB2120017A; DE3217983A1; IT1197651B; GB8312009D0; DK210983A; CH659753A5; JPS58206192A

Description

VO 4719 *

Titel: Werkwijze en inrichting voor het vervaardigen van geleiderplaten.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van geleiderplaten met gaten, waarvan de wanden zijn voorzien van een metaalbekleding, en in het bijzonder van zodanige geleiderplaten, waarbij, de geleiderbanen alsmede de gatwandbekleding uit koper 5 bestaan resp. een koperoppervlak bezitten.

Voor het vervaardigen van dergelisjke geleiderplaten zijn reeds een groot aantal werkwijzen voorgesteld, volgens een van deze werkwijzen worden de geleiderbanen met inbegrip van de gatwanden voorzien van een metaalbekleding, die als etsbescherming bij de latere 10 ets trap dient en daarna weer wordt verwijderd. Als etsreserve- metaalbekleding zijn die metalen of legeringen geschikt, die tamelijk gemakkelijk kunnen worden verwijderd zonder dat de koperbekleding wordt aangetast, zoals bijvoorbeeld tin of legeringen van tin en lood.

Afgezien van het feit dat een dergelijke werkwijze economisch.

15 weinig efficiënt is, is die werkwijze weinig geschikt gebleken om op industriële schaal bij een nog aanvaardbare hoeveelheid uitschot-materiaal geleiderplaten te vervaardigen, waarbij vooral het op betrouwbare wijze verkrijgen van een goede soldeerbaarheid van de koperopper-vlakken moeilijkheden oplevert.

20 Er is ook reeds voorgesteld - weer uitgaande van bijvoorbeeld aan beide zijden van een koperbekleding voorzien basismateriaal - om daarin eerst gaten aan te brengen en de wanden daarvan te voorzien van een koperbekleding. Nadat op bekende wijze door stroomloze koper-afzetting alleen of samen met galvanische verkopering een laag met de 25 gewenste dikte op de koperbekleding alsmede op de gatwanden is afgezet, wordt het oppervlak van het basismateriaal aan beide zijden voorzien van een laag van een droge fotoreservefilm met een geschikte dikte. Na belichting door een positief van het gewenste geleiderbaan-patroon en ontwikkeling van de film, wordt een etsmasker verkregen, 3Q dat enerzijds de met de geleiderbanen van de gerede geleiderplaat overeenkomende oppervlakgebieden van de koperlaag af dekt en anderzijds.

de gaten bedekt én aldus hermetisch afsluit, In een daarna volgende etstrap wordt dan het koper in de vrijliggende gebieden _ 8301586

A

-2- ‘ “ verwijderd. Na· het verwijderen van de fotoreserve-maskerlaag wordt dan een geleiderplaat verkregen, waarvan de geleiderbanen met inbegrip van de metallisering van de gatwanden een goed soldeerbaar kopper-oppervlak bezitten. De hoge kosten van geschikte droge fotoreserve-5 films enerzijds en van de lichtdrukwerkwijze als zodanig anderzijds maken alleszins de toepassing van deze werkwijze steeds dan buitengewoon oneconomisch, wanneer zowel vanwege de geleiderbaan-dichtheid als vanwege de geleiderbaanbreedte zeefdruk in plaats van lichtdruk zou kunnen volstaan.

10 Er werd derhalve ook reeds voorgesteld om, in plaats van het aanbrengen van een droge fotoreservefilm, de van de koperwandbekleding voorziene gaten te vullen met een tegen etsen bestendige massa, bijvoorbeeld door aanbrengen met behulp van een rakel. Voor of na het verwijderen van de massa van het plaatoppervlak wordt de vulling van 15 de gaten door een passende droogtrap versterkt, om aansluitend een met het positief van het gewenste geleiderbaanpatroon overeenkomend etsmasker door zeefdruk aan te brengen. Na de etstrap moet zowel dat etsmasker als de vulling van de gaten worden verwijderd. Het verwijderen van de gedroogde en geharde vulmassa uit de gate n van het plaatoppervlak voor 20 de zeefdruk is een zeer omslachtige, met de grootste zorg en in de regel door precisieslijpen uit te voeren behande lings trap. Het is eveneens omslachtig en moeilijk gebleken om alle resten van de vulmassa in de gaten na het etsen uit de gaten en van de wanden daarvan te verwijderen. Ook deze wijze is derhalve, weinig geschikt voor ’de seriefabricage en dient 25 met de grootste zorg te worden üitgevoerd om de hoeveelheid uitschot-materiaal binnen acceptabele grenzen te houden.

De werkwijze volgens de 'onderhavige uitvinding vermijdt de hierboven geschetste problemen en nadelen en maakt het mogelijk om op zekere en economisch verantwoorde wijze geleiderplaten te vervaardigen 30 met gaten, waarvan de wanden evenals de geleiderbanen daarvan een koper-oppervlak bezitten.

Uitgaande van een aan beide zijden van een metaallaag resp. een metaalbekleding, bijvoorbeeld een koperfolie voorziene drager van eeh isolerend materiaal, bijvoorbeeld een persplaat - hierna basis-35 materiaal genoemd - wordt een basismateriaalplaat mat een geschikte grootte 8301586

f5, S

-3- % ^ eerst voorzien van die gaten, waarvan de wanden van een metaal-bekleding gaan worden voorzien.

Vervolgens wordt op bekende wijze op het gehele oppervlak, met inbegrip van de gatwanden, een koperlaag met de gewenste dikte 5 afgezet.

Daarna wordt door zeefdruk een ets masker aangebracfot, dat overeenkomt met het positief van het gewenste geleiderbaanpatroon.

Daarvoor dient bij voorkeur een krasvaste zeef drukinkt, en in het bijzonder een zodanige inkt die door UV-bestraling kan worden gehard.

10 Vervolgens worden de gaten gevuld met het tegen etsen beschermende materiaal. Daarvoor dient een volgens de uitvinding samengesteld zeefdruksjabloon. Voor de vervaardiging daarvan wordt uitgegaan van een in een zefdrukraam gespannen zeefdoek, dat volgens de uitvinding aan het naar het te bedrukken materiaal gekeerde zijde is voorzien 15 van een foelie uit metaal of kunststof. De foeliedikte bedraagt bij voorkeur 0,1 mm of minder. Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een aluminiumfoelie op het zeefdoek gekleefd.

Zeefdoek en foelie worden in al die plaatsen van gaten voorzien, bij voorkeur doorboord, waar zich in de gerede geleiderplaat gaten 20 met gemetalliseerde wanden dienen te bevinden. Bij voorkeur wordt de diameter van de boringen groter gekozen dan de diameter van het betreffende gat in het basismateriaal. De bovengrens van de gat-diameter mag niet uitgaan boven de beperkingen van het door zeefdruk aangebrachte etsmasker. In de regel wordt de diameter van de boringen 25 of gaten in het zeefdruksjabloon slechts in geringe mate groter gekozen dan de diameter van de gaten in het basismateriaal.

In een volgende zeefdruktrap wordt dan de voor het beschermen van de gatwand bij de latere etstrap dienende afdekinkt of -pasta door rakelen in de gaten van het basismateriaal aangebracht. Als afdek-30 inkt wordt daarbij bij voorkeur een zodanige inkt gebruikt, die bij inwerking van de drooglucht resp. van de daarin aanwezige zuurstof aan het oppervlak een in die mate geharde film vormt, dat de gaten op een tegen etsen bestendige wijze zijn afgedekt, terwijl de rest van de in de gaten aanwezige afdekmassa grotendeels of geheel 35 viskeus blijft. Daardoor wordt het in een latere behandelingstrap mogelijk om de gatvullingen pp eenvoudige wijze zonder dat resten 8301586 -4- 5 « achterblijven te verwijderen door de inwerking van een oplosmiddel . resp. verdunningsmiddel voor de afdekinkt.

Hierna wordt de uitvinding nader toegelicht aan de hand van de figuren van de tekening, waarvan 5 fig. 1A-1F een schematische afbeelding zijn van het basismateriaal tijdens de afzonderlijke werkwijze trappen volgens de uitvinding; fig. IA een afbeelding is van een deel van een aan beide zijden met een koperfolie 2 gecacheerd basismateriaal 1; de wanden van de gaten 10 evenals het oppervlak van de koperfolie 2 zijn voorzien 10 van een op békende wijze afgezette kopefbekleding 3; fig. 1B het deel van de basismateriaalplaat van fig. IA toont na het opbrengen van het door zeefdruk gevormde etsmasker 4; fig. 1C op schematische wijze de zeefdruksjabloon 5 weergeeft alsmede de plaats van de boringen 9 ten opzichte van de gaten 10 in de 15 basismateriaalplaat 1; de zeefdruksjabloon 5 is samengesteld uit de als drager dienende zeefdrukzeef 50 en de aan de onderzijde daarvan vastgemaakte sjabloonfolie 51; de boring 9 is reeds met behulp van de zeefdrukrakel 6 gevuld met de afdekinkt 7; fig. ,1D de plaat 1 toont nadat de gaten 10 met de afdekinkt 7 zijn 20 gevuld· door het zeefdrukken met behulp van de sjabloon; fig. IE de basismateriaalplaat uit fig.lD toont na het drogen, met de zich in vloeibaar viskeuze toestand bevindende vulling 7 van de gaten 10 en de aan het oppervlak daarvan gevormde, tegen etsen bestendige film 70; 25 fig. 1F tenslotte de gerede schakelingenplaat volgens de uit vinding toont na het door oplossen verwijderen van het etsmasker 4 (fig. ÏEJ. en het verwijderen van de vulling 7, met inbegrip van de film 70 uit de gaten 10, waarvan zowel de geleiderbanen als de wandbekleding van de gaten bestaan uit gemakkelijk te solderen koper.

30 De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is niet beperkt tot koper als cacheermateriaal voor het basismateriaal en als metaal voor de op het folieoppervlak resp. de gatwanden aangebrachte laag. Voorts kan de metaalbekleding van het basismateriaal in plaats van door cacheren op willekeurige wijze worden vervaardigd bijvoorbeeld 35 door stroomloze metaalafzetting alleen of samen met galvanische afzetting.

8301586 -5- * -»

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I

Als uitgangsmateriaal diende een met glasvezel versterkt 5 epoxydeharslaminaat, dat aan beide zijden was voorzien van een 35 ^um dikke koperfolie. Na versnijden tot het gewenste formaat, werd de basis-materiaalplaat als volgt verder verwerkt: 1. het maken van die gaten, waarvan de wanden van een metalen bekleding dienden te worden voorzien; 10 2. het borstelen voor het verwijderen van de scherpe kant van de gatrand; 3. het reinigen in een in de handel gebruikelijke reinigings-oplossing ("Cleaner-Conditioner") bij 70°C gedurende 5 minuten; 4. het spoelen in water van 50°C gedurende 5 minuten; 15 5. het in geringe mate aanetsen van het koperfolie-oppervlak in een ammoniumpersulfaatoplossing vein 50°C gedurende 1 minuut; 6. het zorgvuldig spoelen in water; 7. het dompelen in een NaCl-voorkatalyseringsoplossing; 8. het katalytisch maken door dompelen in een Sn(II)-Pd(II)-Cl-kata- 20 lysatoroplossing gedurende 2 minuten bij kamertemperatuur; 9. het spoelen; 10. het inbrengen in een in de handel gebruikelijk koperafscheidend bad zonder stroomtoevoer van buiten af, bij kamertemperatuur gedurende 45 minuten·; 25 11. het versterken van de koper laag op de gatwanden tot 35 ^um door galvanische afzetting; 12. het spoelen en drogen; 13. het opbrengen van de met het geleiderbaanpatroon overeenkomende etsmaskerlaag door zeefdruk onder toepassing van een aan de 30l lucht drogende inkt en het drogen aan de lucht; 14. het vullen van de gaten door zeefdruk onder toepassing van dezelfde inkt en van een zeef druks jabloon, die bestond uit een in het zeefdrukraam gespannen zeef, aan de onderzijde waarvan een 0,8 mm dikke aluminiumfolie was vastgekleefd; de sjabloon 35 bestaande uit zeef en folie werd op al die plaatsen doorboord, waar zich in de gerede geleiderplaat gaten met gemetalliseerde wanden dienden te bevinden; ______________JÉ 8301586 -6- 15. het aan de lucht drogen voor het vormen van een etsvaste huid, die de gatvullingen afsloot; 16. het etsen in een watersto fperoxyde-bevattende zoutzure koper-chloride-oploss ing 5 17. het verwijderen van het etsmasker, alsmede van de gatvullingen met trichlooretheen in een sproei-etsxoachine.

Voorbeeld II

Als uitgangsmateriaal diende een hard papier van epoxide,dat aan beide zijden was voorzien van een hechtlaag. De plaat werd eerst IQ voorzien van de gaten, waarvan de wanden gemetalliseerd dienden te worden. De hechtlaag werd op bekende wijze macroporeus en bevochtigbaar gemaakt. Vervolgens werd het oppervlak, met inbegrip van de gatwanden, katalytisch gemaakt voor de stroomloze koperafzetting en in een in de handel gebruikelijk bad voorzien van een dunne koperlaag. Daarna werden 15.'. de trappen 11 tot 17 als beschreven in voorbeeld I uitgevoerd.

Voorbeeld III

Er werd gewerkt als beschreven in voorbeeld I of il, waarbij evenwel bij het uitvoeren van de trap 13 een door tTV-hardbare zeefdrukinkt werd gebruikt en het daarmee vervaardigde etsmasker door 20 de inwerking van de UV-straling werd gehard.

Voorbeeld" IV

Er werd gewerkt als beschreven in voorbeeld III, waarbij de koperlaag evenwel uitsluitend door stroomloze metaalafzetting werd gevormd.

8301586

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van geleiderplaten met gaten, waarvan de wanden zijn voorzien van een metaalbekleding, waarbij het basismateriaal een willekeurige drager uit een aan één of aan beide zijden van een metaalbekleding voorziene isolerende stof is, 5 en bovendien het metaal van de gatwandbekleding identiek is aan dat . van de metaalbekleding, waarbij eerst de gaten, waarvan de wanden in de gerede geleiderplaat zijn gemetalliseerd, in het basismateriaal worden aangebracht en aansluitend volgens een van de bekende werkwijzen de gatwanden, alsmede het oppervlak van de metaalbekleding 10 worden, voorzien van een metaallaag met een gewenste dikte, met het kenmerk, dat eerst door zeefdruk een met het positief van het gewenste geleiderbaanpatroon overeenkomend etsmasker wordt aangebracht op het of de een metaalbekleding bevattende oppervlak (icenl van het basimateriaal, dat vervolgens een zeefdruksjabloon voor het 15 vullen van de gaten wordt gebruikt,· die zo is vervaardigd, dat een als drager dienende, op gebruikelijke wijze in een drukraam gespannen zeefdrukzeef op de bij het drukken naar het oppervlak van het basismateriaal gekeerde zijde wordt voorzien van een folie die geen drukinkt doorlaat, en dat zowel de dragerzeef als de folie 20 van gaten worden voorzien op die plaatsen, die in het geleiderbaanpatroon overeenkomen met de gaten met gemetalliseerde wanden; en dat door middel van de zeef druks j abloon door zeefdruk met behulp van een rakel de voor het vullen van de gaten bestemde afdekinkt in de gaten wordt gebracht, om aansluitend in een op zichzelf bekende 25 ets trap de niet gemaskeerde gebieden van de op het basismateriaal liggende metaalbekleding met inbegrip van de daarop afgezette metaallaag en na de etsbehandeling het door zeefdruk aangebrachte etsmasker alsmede het materiaal van de gatvullingen door inwerking van oplosmiddelen te verwijderen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gaten in de zeefdruksjabloon een diameter bezitten die groter is dan de ' diameter van de gaten in het basismateriaal, waardoor wordt verzekerd dat bij het aanbrengen van de voor het vullen van de gaten dienende afdekinkt met uitzondering van de gatwanden al de door het etsmasker 35 niet bedekte vlakken vrijblijven van afdekinkt. i 8301586 «f -8-

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de gaten in de zee f druks jab loon door boren worden gemaakt.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de voor het vullen van de gaten bestemde afdekinkt bij het drogen een 5 film vormt," die bestand is tegen het etsmiddel, waarbij de rest van de zich in de gaten bevindende vulling in viskeuze toestand blijft.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de voor het vervaardigen van het etsmasker dienende zeefdrukinkt wordt gehard door inwerking van UV-straling.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat het metaal van de bekleding van het basismateriaal alsmede dat van de gatwandmetallisering koper is.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de folie van de zeefdruksjabloon door vastkleven met de dragerzeef is ver- 15 bonden.

8. Werkwijze volgens conclusie 1 of 7, met het kenmerk, dat de gebruikte folie een dikte heeft van 0,1 of minder.

9. Werkwijze volgens conclusies 1, 7 of 8, met het kenmerk, dat de folie een metaalfolie en bij voorkeur een aluminiumfolie is.

10. Werkwijze volgens conclusies 1, 7 of 8, met het kenmerk, dat de folie een kunststoffolie is.

11. Zeefdruksjabloon voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze bestaat uit een in een zeef-drukraam gespannen zeefdrukzeef, waarvan de bij het drukken van 25 de rakel afgekeerde zijde is voorzien van een folie, en dat de zeef en folie gaten bevatten op plaatsen overeenkomend met èen voorafbepaald gatenpatroon.

12. Zeefdruksjabloon volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de folie een kunststof- of metaalfolie met een maximale dikte van 30 0,1 mm is.

13. Zeefdruksjabloon volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de folie door kleven met de zeef is verbonden. 8301586