RU2041575C1 - Process of preparation of combined copper-polyimide surface to formation of coating by chemical conversion - Google Patents

Process of preparation of combined copper-polyimide surface to formation of coating by chemical conversion Download PDF

Info

Publication number
RU2041575C1
RU2041575C1 SU5031410A RU2041575C1 RU 2041575 C1 RU2041575 C1 RU 2041575C1 SU 5031410 A SU5031410 A SU 5031410A RU 2041575 C1 RU2041575 C1 RU 2041575C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
activation
solution
etching
coating
formation
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Р.Г. Головчанская
Г.Г. Свирщевская
С.С. Кругликов
Н.А. Морозова
Original Assignee
Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева filed Critical Московский химико-технологический институт им.Д.И.Менделеева
Priority to SU5031410 priority Critical patent/RU2041575C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2041575C1 publication Critical patent/RU2041575C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: process of formation of coating by chemical conversion of combined metal-dielectric surface consists in operations of etching, sensitization and activation during which additional treatment of surface in solution containing g/l: NaOH 200-400, ethylenediamine 70-80; monoethanoamine 60-70; trietanoamine 40-50 is conducted after etching operation at temperature 50-60 C and curing time 5-7 min. Activation of surface is performed in solution containing, g/l: PdCl2·2H2O 0.1-0.01; HCl 0.4-0.6; glycine 1.5-2.0 with pH 3.2-3.5 at temperature 20-26 C and curing time 9-10 min. EFFECT: reduced cost of process, improved working conditions, increased stability of activation solution to decomposition, enhanced output of good products. 2 tbl

Description

Изобретение относится к процессам изготовления печатных плат (ПП) полуаддитивным и субтрактивным методами, а именно к процессу подготовки совмещенной поверхности металл-диэлектрик к нанесению металлических покрытий химическим путем, и может быть применено на предприятиях радиоэлектронной промышленности. The invention relates to processes for the manufacture of printed circuit boards (PCBs) by semi-additive and subtractive methods, namely, to the process of preparing a combined metal-dielectric surface for the application of metal coatings by chemical means, and can be applied at radio-electronic enterprises.

Возможными комбинациями совмещенных поверхностей являются медь-стеклотекстоллит, медь полистирол, медь все виды полиимидов. При нанесении покрытий на подобные совмещенные поверхности возникают трудности, связанные с тем, что известные способы подготовки поверхности, применяемые отдельно для диэлектрика или отдельно для металла, не обеспечивают прочности сцепления металла, наносимого химическим путем, с основой. Поэтому одним из основных направлений развития технологии химической металлизации совмещенных поверхностей является разработка новых методов подготовки поверхности путем поиска составов растворов травления, сенсибилизации и активирования, обеспечивающих прочность сцепления металлического покрытия с совмещенной основой. Possible combinations of combined surfaces are copper-fiberglass, copper polystyrene, copper, all types of polyimides. When applying coatings to such combined surfaces, difficulties arise due to the fact that the known surface preparation methods used separately for a dielectric or separately for a metal do not provide the adhesion strength of the metal chemically applied to the substrate. Therefore, one of the main directions in the development of technology for chemical metallization of combined surfaces is the development of new methods for surface preparation by searching for the compositions of etching, sensitization and activation solutions that ensure the adhesion strength of the metal coating with the combined base.

Кроме того, переход на новое поколение ПП привел к использованию полиимида в качестве материала основы. Это обеспечивает более высокий уровень термостойкости и компактности ПП, но дополнительно усложняет процесс нанесения металлического покрытия, так как сам полиимид дает плохую адгезию. Поэтому в сочетании полиимида с металлом нужны специальные травители для совмещенного травления. In addition, the transition to a new generation of PP has led to the use of polyimide as the base material. This provides a higher level of heat resistance and compactness of the PP, but additionally complicates the process of applying a metal coating, since the polyimide itself gives poor adhesion. Therefore, in combination with polyimide and metal, special etchants are needed for combined etching.

Известны способы металлизации, предусматривающие подготовку поверхности перед нанесением химического покрытия, состоящую из последовательного травления в растворе щелочного гидролиза с перманганатом калия и затем в растворе кислого гидролиза с добавлением мочевины. После этого проводятся обычно операции сенсибилизирования и активирования в стандартных растворах. Эти операции являются непригодными в случае подготовки совмещенной поверхности металл-диэлектрик по причине отсутствия адгезии с основой. Known metallization methods involving surface preparation before applying a chemical coating, consisting of sequential etching in an alkaline hydrolysis solution with potassium permanganate and then in an acid hydrolysis solution with the addition of urea. After this, usually carried out operations of sensitization and activation in standard solutions. These operations are unsuitable in the case of preparing a combined metal-dielectric surface due to the lack of adhesion to the substrate.

Для устранения контактного вытеснения палладия на меди используются совмещенные растворы сенс-активирования, что также является малопригодным для рассматриваемого случая совмещенной поверхности. To eliminate the contact displacement of palladium on copper, combined sensory activation solutions are used, which is also unsuitable for the combined surface under consideration.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ металлизации совмещенной поверхности, в котором после обычных операций травления проводится обработка поверхности в растворе нитрата ртути. После этого имеет место сенсактивация в совмещенном аммиакатно-трилонатном растворе. В результате взаимодействия металла со ртутью добиваются хорошего сцепления при последующих химическом и электрохимическом осаждении металла. The closest in technical essence and the achieved results is a method of metallization of a combined surface, in which, after conventional etching operations, the surface is treated in a solution of mercury nitrate. After this, sensitization takes place in a combined ammonia-trilonate solution. As a result of the interaction of the metal with mercury, good adhesion is achieved during subsequent chemical and electrochemical deposition of the metal.

Способ имеет существенные недостатки. Одним из них является использование токсичных ртутных растворов, что особенно недопустимо при значительных объемах производства. Кроме того, образующаяся на поверхности амальгама, вызывает охрупчивание, появляются изъязвления при последующем изготовлении ПП. Это приводит к снижению процента выхода годной продукции. Раствор совмещенного активатора, применяемого в данном случае, быстро выходит из строя в результате разложения, после которого начинается контактное восстановление палладия на медной основе. Эти растворы содержат также большие количества палладия > 4 г/л, что является экономически невыгодным. The method has significant disadvantages. One of them is the use of toxic mercury solutions, which is especially unacceptable with significant production volumes. In addition, the amalgam formed on the surface causes embrittlement; ulceration occurs during subsequent manufacture of PP. This leads to a decrease in the percentage of yield. The solution of the combined activator used in this case quickly fails as a result of decomposition, after which the contact recovery of palladium on a copper base begins. These solutions also contain large amounts of palladium> 4 g / l, which is economically disadvantageous.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. The aim of the invention is to eliminate the above disadvantages.

Поставленная цель достигается тем, что перед нанесением металлического покрытия химическим путем в предложенном способе после операции травления дополнительно проводят обработку поверхности в растворе состава, г/л: NaOH 200-400; этилендиамин 70-80; моноэтаноламин 60-70; триэтаноламин 40-50; при температуре 50-60оС и времени выдержки 5-7 мин, а активирование поверхности ведут в растворе состава, г/л: PdCl2 .2H2O 0,1-0,01; HCl 0,4-0,6; глицин 1,5-2,0 при режимах рН 3,3-3,5, температуре 20-25оС и времени выдержки 9-10 мин.This goal is achieved in that before applying the metal coating chemically in the proposed method, after the etching operation, an additional surface treatment is carried out in a solution of the composition, g / l: NaOH 200-400; ethylenediamine 70-80; monoethanolamine 60-70; triethanolamine 40-50; at a temperature of 50-60 ° C and the holding time of 5-7 min, and lead to surface activation composition solution, g / l: PdCl 2. 2H 2 O 0.1-0.01; HCl 0.4-0.6; 1.5-2.0 glycine at pH 3.3-3.5 modes, a temperature of 20-25 ° C and holding time 9-10 minutes.

Использование в растворе травления добавок этилендиамина, моноэтаноламина и триэтаноламина приводит к образованию на поверхности диэлектрика (особенно важно для полиимидов) азотсодержащих групп и выравнивает химическое взаимодействие на границе металл-диэлектрик. Это обеспечивает равномерную подготовку поверхности металла и диэлектрика. The use of ethylene diamine, monoethanolamine and triethanolamine additives in the etching solution leads to the formation of nitrogen-containing groups on the surface of the dielectric (especially important for polyimides) and evens out the chemical interaction at the metal-insulator interface. This ensures uniform surface preparation of the metal and dielectric.

Стадия активирования также вносит существенный вклад в обеспечение высокой прочности соединения покрытия с поверхностью диэлектрика (особенно полиимида). Эта чувствительность обусловлена, в основном, малой степенью шероховатости поверхности полиимидных пленок после травления и выражается в узком диапазоне концентраций активных центров на поверхности, обуславливающей высокие адгезионные характеристики покрытия. Недостаток катализатора, также как и избыток его, приводят к ослаблению взаимодействия металл-диэлектрик, поэтому концентрация катализатора на поверхности должна быть оптимальной, чтобы не было недостатка или избытка активных центров на поверхности диэлектрика. The activation step also makes a significant contribution to ensuring a high bond strength of the coating to the surface of the dielectric (especially polyimide). This sensitivity is mainly due to the small surface roughness of the polyimide films after etching and is expressed in a narrow range of concentrations of active centers on the surface, which causes high adhesive characteristics of the coating. The lack of catalyst, as well as its excess, lead to a weakening of the metal-insulator interaction, therefore, the concentration of the catalyst on the surface should be optimal so that there is no shortage or excess of active centers on the surface of the dielectric.

Следует отметить, что высокие адгезионные характеристики достигаются только в том случае, если химическое меднение обеспечивает получение мелкокристаллического медного осадка с оптимальной скоростью. В противном случае, даже при идеальной комбинации предыдущих операций, не удается получить хорошую адгезию. Лучшие результаты получаются при химическом меднении из растворов Мейерса-Вейна, например, следующего состава, г/л: CuSO4 . 5H2O 12; калий-натрий-винно-кислый 60; NiCl2 . 6H2O 3; NaCl 8; Na2CO3 2; формалин 37%-ный водный раствор 10 мл/л при температуре 22оС и времени 20 мин.It should be noted that high adhesion characteristics are achieved only if chemical copper plating provides fine crystalline copper sludge at an optimal rate. Otherwise, even with the perfect combination of the previous operations, it is not possible to obtain good adhesion. The best results are obtained by chemical copper plating from Meyers-Wayne solutions, for example, of the following composition, g / l: CuSO 4 . 5H 2 O 12; potassium sodium tartaric acid 60; NiCl 2 . 6H 2 O 3; NaCl 8; Na 2 CO 3 2; 37% formalin aqueous solution 10 ml / l at 22 ° C and time of 20 minutes.

Преимуществом предлагаемого способа является удешевление процесса в результате значительного сокращения количества дорогостоящего вещества хлорида палладия в растворах активирования от 3-4 до 0,1-0,01 г/л, и устранения операции амальгамирования; улучшение условий труда из-за исключения стадии амальгамирования, использующей токсичный материал соль ртути; повышение устойчивости растворов активирования к разложению, чему способствует пониженное содержание хлорида палладия и удачно выбранное соотношение концентраций палладия с глицином и рН раствора, в этих условиях не происходит иммерсионного выделения палладия на поверхности меди, что приводит к повышению процента выхода годных ПП от 50-60 до 80% дополнительная обработка поверхности в предложенном растворе травления улучшает адгезионные свойства комбинированных поверхностей. Это приводит к повышению процента выхода годных ПП от 30-35 до 80%
П р и м е р 1. Основание представляло собой пластинку, размером 5х10 см2 из меди и полиимида марки ППК-6. Обработку проводили по технологической схеме:
1. Травление в растворе состава, г/л: KMnO4 55; KOH 55; температура 60оС, время обработки 6 мин.
The advantage of the proposed method is the cheaper process as a result of a significant reduction in the amount of expensive palladium chloride in activation solutions from 3-4 to 0.1-0.01 g / l, and elimination of the amalgamation operation; improvement of working conditions due to the elimination of the stage of amalgamation using toxic material mercury salt; an increase in the stability of activation solutions to decomposition, which is facilitated by a reduced content of palladium chloride and a well-chosen ratio of palladium to glycine concentrations and the pH of the solution, under these conditions there is no immersion release of palladium on the copper surface, which leads to an increase in the percentage of yield of suitable PP from 50-60 to 80% additional surface treatment in the proposed etching solution improves the adhesive properties of the combined surfaces. This leads to an increase in the percentage of yield of suitable PP from 30-35 to 80%
PRI me R 1. The base was a plate measuring 5x10 cm 2 of copper and polyimide grade PPK-6. Processing was carried out according to the technological scheme:
1. Etching in a solution of the composition, g / l: KMnO 4 55; KOH 55; temperature 60 ° C, processing time is 6 min.

2. Травление в растворе состава, г/л: Н3РО4 100; H2SO4 100, мочевина 20, температура 40оС, время обработки 3 мин.2. Etching in a solution of the composition, g / l: H 3 PO 4 100; H 2 SO 4 100, urea 20, temperature 40 ° C, treatment time 3 minutes.

3. Обработка в растворе состава, г/л: NaOH 300; этилендиамин (ЭДА) 75; моноэтаноламин (МЭА) 65; триэтаноламин (ТЭА) 45, температура 55оС, время обработки 6 мин.3. Processing in a solution of the composition, g / l: NaOH 300; ethylene diamine (EDA) 75; monoethanolamine (MEA) 65; triethanolamine (TEA) 45, temperature 55 ° C, processing time is 6 min.

4. Сенсибилизация в растворе состава, г/л: SnCl2 .2H2O 8; HCl 8, температура комнатная, время обработки 3,5 мин.4. Sensitization in a solution of the composition, g / l: SnCl 2 . 2H 2 O 8; HCl 8, room temperature, processing time 3.5 min.

5. Активирование в растворе состава г/л: PdCl2 . 2H2O 0,2; HCl 0,5 мл/л (конц.); глицин 1,5; рН 3,3; температура комнатная, время обработки 10 мин.5. Activation in solution of the composition g / l: PdCl 2 . 2H 2 O 0.2; HCl 0.5 ml / l (conc.); glycine 1.5; pH 3.3; room temperature, processing time 10 min.

6. Химическое меднение в растворе состава, г/л: CuSO4 . 5H2O 12; калий-натрий-винно-кислый 60; NiCl2 . 6H2O 3; NaOH 8; Na2CO3 2; формалин 37% -ный 12 мл/л, температура комнатная, время обработки 20 мин.6. Chemical copper plating in a solution of the composition, g / l: CuSO 4 . 5H 2 O 12; potassium sodium tartaric acid 60; NiCl 2 . 6H 2 O 3; NaOH 8; Na 2 CO 3 2; formalin 37% 12 ml / l, room temperature, processing time 20 min.

После каждой операции проводилась тщательная промывка образца проточной и дистиллированной водой. По данной схеме получена сила сцепления покрытия с образцами 100 г/мм поверхности полиимидной пленки и 300 г/мм поверхности меди. Выход годных образцов 80% (см. табл.1 и 2). Как видно из табл.1 и 2 максимальный выход годных ПП обеспечивается только при оптимальных режимах работы предлагаемых растворов травления и активирования. After each operation, a thorough washing of the sample was carried out with running and distilled water. According to this scheme, the adhesion force of the coating to samples of 100 g / mm of the surface of the polyimide film and 300 g / mm of the surface of copper was obtained. The yield of samples is 80% (see tables 1 and 2). As can be seen from tables 1 and 2, the maximum yield of suitable PP is provided only at the optimal operating conditions of the proposed solutions of etching and activation.

П р и м е р 24 (прототип). Образец аналогичен примеру 1. Обработка образца проводилась по следующей схеме пп. 1 и 2 (см. пример 1), далее:
3. Амальгамирование в растворе состава: Hg(NO3)2 5 г/л, температура комнатная, время выдержки 15 с.
PRI me R 24 (prototype). The sample is similar to example 1. The processing of the sample was carried out as follows. 1 and 2 (see example 1), further:
3. Amalgamation in a solution of the composition: Hg (NO 3 ) 2 5 g / l, room temperature, exposure time 15 s.

4. Сенсактивация в аммианатно-трилонатном растворе состава, г/л: SnCl2 20; HCl 50; NH4F 100 II PdCl2 10; Трилон Б 100; рН 9; по 1 мин.4. Sensitization in an ammonian-trilonate solution of the composition, g / l: SnCl 2 20; HCl 50; NH 4 F 100 II PdCl 2 10; Trilon B 100; pH 9; 1 min each

5. Химическое меднение (см. п.6 примера 1). 5. Chemical copper plating (see paragraph 6 of example 1).

По данной схеме получена сила сцепления 50 г/мм поверхности полиимидной пленки и 200 г/мм поверхности меди. Выход 31%
Примечание. В табл.1 пример 1 представляет собой оптимальные условия при проведении операции травления (п.3).
According to this scheme, an adhesion force of 50 g / mm of the surface of the polyimide film and 200 g / mm of the surface of copper was obtained. Yield 31%
Note. In table 1, example 1 represents the optimal conditions for the operation of the etching (p. 3).

Примеры с 2 по 13 показывают выход за граничные условия работы растворов, что приводит к снижению процента выхода годных печатных плат. Во всех примерах взяты оптимальные условия для раствора активирования (п.5). Examples 2 through 13 show the excess of the boundary conditions of the solutions, which leads to a decrease in the percentage of yield of printed circuit boards. In all examples, the optimal conditions for the activation solution are taken (item 5).

Табл. 2 показывает выход за граничные условия при проведении операции 5 примера 1. Tab. 2 shows an exit beyond the boundary conditions during operation 5 of Example 1.

Сопоставление с условиями, используемыми в прототипе (пример 24) показывает значительный выигрыш предлагаемого способа в выходе годной продукции от 31 до 80%
Срок работы растворов сенс-активирования (пример 24) 6 дней. Срок работы растворов активирования (пример 1 13) 30 дней.
Comparison with the conditions used in the prototype (example 24) shows a significant gain in the proposed method in the yield of products from 31 to 80%
The life of the solutions of sensory activation (example 24) is 6 days. The life of the activation solutions (example 1 13) is 30 days.

Claims (1)

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ КОМБИНИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕДЬ-ПОЛИИМИД К ХИМИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ, включающий травление поверхности, сенсибилизирование и ее активирование в растворе, содержащем соляную кислоту, хлористый палладий и воду, отличающийся тем, что после операции травления дополнительно проводят обработку поверхности в растворе, содержащем едкий натр, этилендиамин, моноэтаноламин и триэтаноламин при следующем соотношении компонентов, г/л:
Едкий натр 200 400
Этилендиамин 70 80
Моноэтаноламин 60 70
Триэтаноламин 40 50
Вода Остальное
причем обработку проводят при 50 60oС в течение 5 7 мин, а в раствор активирования дополнительно вводят глицин при следующих соотношениях компонентов, г/л:
Хлористый палладий 0,1 0,01
Соляная кислота 0,0004 0,0006
Глицин 1,5 2,0
Вода Остальное
при pH 3,2 3,5, причем обработку в растворе активирования проводят при 20 25oС в течение 9 10 мин.
METHOD FOR PREPARING A COMBINED SURFACE COPPER-POLYIMIDE FOR CHEMICAL METALLIZATION, including surface etching, sensitization and its activation in a solution containing hydrochloric acid, palladium chloride and water, characterized in that after the etching operation, the surface is additionally treated in a solution containing sodium hydroxide , monoethanolamine and triethanolamine in the following ratio of components, g / l:
Caustic soda 200 400
Ethylene diamine 70 80
Monoethanolamine 60 70
Triethanolamine 40 50
Water Else
moreover, the processing is carried out at 50 to 60 o C for 5 7 min, and glycine is additionally introduced into the activation solution in the following ratio of components, g / l:
Palladium chloride 0.1 0.01
Hydrochloric acid 0.0004 0.0006
Glycine 1.5 2.0
Water Else
at a pH of 3.2 to 3.5, and the treatment in the activation solution is carried out at 20 25 o C for 9 to 10 minutes
SU5031410 1992-03-10 1992-03-10 Process of preparation of combined copper-polyimide surface to formation of coating by chemical conversion RU2041575C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5031410 RU2041575C1 (en) 1992-03-10 1992-03-10 Process of preparation of combined copper-polyimide surface to formation of coating by chemical conversion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5031410 RU2041575C1 (en) 1992-03-10 1992-03-10 Process of preparation of combined copper-polyimide surface to formation of coating by chemical conversion

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2041575C1 true RU2041575C1 (en) 1995-08-09

Family

ID=21598889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5031410 RU2041575C1 (en) 1992-03-10 1992-03-10 Process of preparation of combined copper-polyimide surface to formation of coating by chemical conversion

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2041575C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607627C1 (en) * 2015-07-27 2017-01-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method for preparation of polyimide surface for chemical metal coating

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 472571, C 25D 5/54, 1984. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607627C1 (en) * 2015-07-27 2017-01-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method for preparation of polyimide surface for chemical metal coating

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5462628A (en) Method for bonding two surfaces together
US4639380A (en) Process for preparing a substrate for subsequent electroless deposition of a metal
US4358479A (en) Treatment of copper and use thereof
JPS6321752B2 (en)
US5203955A (en) Method for etching an organic polymeric material
US4160050A (en) Catalyzation processes for electroless metal deposition
US4956197A (en) Plasma conditioning of a substrate for electroless plating
CA1284576C (en) Conditioner for the treatment of base materials
CN1248300A (en) Microporous copper film and electroless copper plating solution for obtaining the same
US4341846A (en) Palladium boron plates by electroless deposition alloy
CN100402700C (en) Methyl free copper plating method and used solution thereof
EP0133800A1 (en) Electroless copper plating solution
US4904506A (en) Copper deposition from electroless plating bath
US4830668A (en) Acidic bath for electroless deposition of gold films
KR920002710B1 (en) Chemical copper plating method
US4279951A (en) Method for the electroless deposition of palladium
JP3051683B2 (en) Electroless gold plating method
RU2041575C1 (en) Process of preparation of combined copper-polyimide surface to formation of coating by chemical conversion
US5135779A (en) Method for conditioning an organic polymeric material
EP0268821A1 (en) Method for conditioning of a substrate to be electrolessly plated
US3754940A (en) Electroless plating solutions containing sulfamic acid and salts thereof
CA2023846A1 (en) Process for the direct metallization of a non-conducting substrate
US4222778A (en) Liquid seeders for electroless metal deposition
US5334240A (en) Aqueous acidic tin-lead immersion plating bath containing weak acid and weak base
CN108754467B (en) Ruthenium palladium alloy chemical plating solution and plating method and application thereof