SE441530B - Sett och bad for att utfora stromlos forkoppring - Google Patents

Description

8008634-1 10 15 Zßf 25 30 tillsatser kan t ex vara en dietylester av ELO-dimetyl-ditiofosforyl-bärnstenssyra och N-propargylftalimid. Med den i patentskriften angivna sammansättningen får man dock en relativt låg avskiljningshastighet, som ej motsvarar vad man idag kräver av s k högproducerande bad.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är med de kända baden och de för dessa utarbetade metoderna svårt att erhâlla ett kopparskikt med tillräcklig duktilítet på kopparskiktet i hälen samtidigt som pläteringshastigheten är tillräckligt hög för att möjliggöra en rationell produktion. Detta skikt, som utgör förbindelse mellan mönsterkortets båda sidor och dessutom fäste för lödförbindningen med komponenterna, utsätts vid komponentlödningen för en värmechock, som kan bryta förbindelsen. Enligt gällande normer skall skiktet tala 26000 under 10 s utan att nägra sprickor uppstår. De hittills kända förfarandena och baden för kemisk kopparutfällning visar att den utfällda kopparen ej är tillräckligt duktil vid lägre temperaturer pà badet. Till och med vid temperaturer omkring 6Û°C finns det problem med duktíliteten och normalt fås tillräcklig duktilítet först vid temperaturer över- stigande 7000. Ilitteraturen finns till och med beskrivning på bad, som arbetar bäst vid 80-9500. Vid dessa höga temperaturer inträffar doch gärna spontan utfällning av koppar, spontan reaktion mellan formaldehyd och alkali, sönderfall av komplexbildaren och andra icke önskvärda reaktioner, varför process- ekonomin blir dålig och badet svarskött. Dessutom angrips de pläteringsmasker som används snabbare ju varmare badet är.

Enligt föreliggande uppfinning har det överraskande visat sig att det utfällda kopparskiktets duktilítet avsevärt förbättras om badet dessutom innehåller ett oxidinneslutningsförhindrande medel av nedan närmare angiven typ.

Uppfinningen avser därför ett sätt att utföra stömlös förkoppring i syfte att förbättra den utfällda kopparens duktilítet, varvid den yta som skall förkoppras sänks ned i ett bad innefattande en alkalisk vattenlösning med pH ll,5í-l3,5 av ett kopparsalt, en komplexbildare för koppar(ll)joner, ett första reduktions- medel av aldehydtyp och eventuellt ett andra reduktionsmedel samt sedvanliga tillsatser för att öka badets stabilitet och sänka dess ytspänning, varvid sättet utmärkas av att badet dessutom innehåller ett oxidinneslutningshindrande medel 10 15 20 25 30 8008634-1 med formeln R'R"N-R3-COOH där R' och R" vardera är väte eller alkyl och R3 är aryl.

Uppfinningen avser även ett bad för utförande av strömlös förkoppring inne~ fattande en alkalisk vattenlösning för utförande av strömlös förkoppring enligt krav l, innefattande en alkalisk vattenlösning med pH 11,5 - 13,5 av ett kopparsalt, en komplexbildare för koppaz-(llljoner, ett första reduktíonsmedel av aldehydtyp och eventuellt ett andra reduktionsmedel samt sedvanliga tillsatser för att öka badets stabilitet och sänka dess ytspänning, varvid badet utmärkas av, att det dessutom innehåller ett oxidinneslutningsförhíndrande medel med R'R"N-R3-COOH där R' och R" vardera är väte eller alkyl och R; är aryl. formeln Företrädesvis innehåller badet 50-500 mg av det oxidinneslutningsförhindrande medlet per liter. Det föredragna medlet är p-aminobensoesyra.

Vidare är det möjligt att med sättet och badet enligt uppfinningen få utfällning av koppar i borrade hål utan att dessa blivit föremål för en speciell behandling med en katalysator. Däremot sker ingen utfällning på de eventuella pläterings- masker av t ex epoxilack, som används för att avgränsa de områden som skall pläteras. Den mekanism som orsakar utfällning i hälen men ej på övriga ytor av plastmaterial är ej helt utredd men den kan ha att göra med den mekaniska inverkan på plastmaterialet som åstadkoms av det hastigt roterande borret (10000-70000 rpm). Det är även troligt att molykelära partiklar fran borren kan avsättas på hålväggarna och verka som groddpartiklar, som startar koppar- avskiljningen. De borrar som används för borrning av hål i kretskort är av hårdmetall och innehåller metaller som i sig kan utgöra groddar för koppar- utfällning.

Det är inom tekniken känt att använda aminobensoesyra vid förkoppring.

Således omnämner Chemical Abstracts _53 (1960) 1133 F tillsats av amino- bensoesyra med det är att observera att det bad som innehåller denna tillsats är ett bad för elektrolytisk och ej strömlös förkoppring och att tillsatsan av aminobensoesyran har till uppgift att hindra inverkan av föroreningar, som bildas i elektrolyten under förkoppringen, och att öka glansen hos den utfällde kopparen. Vidare avslöjar Chemical Abstracts _7_6_ (1972) 161561 t, som även 8008654-'1 '10 15 20 25 avser ett bad för elektrolytisk kopparutfällning, att man genom vissa tillsatser kan förbättra gränsströmvärdet och således öka utfällningshastigheten, varvid p-aminobensoesyra utgör en sådan tillsats. Dess verkan anges emellertid vara ekvivalent med verkan av exempelvis föreningen HZNCHZCHMeNHZ, som ju inte. innehåller någon karboxylgrupp.

FUREDRAGEN UTFöRINGsi-“ORM Ett typiskt bad för kemisk kopparutfällning innehåller förutom det oxid- inneslutningsförhindrande medlet, typiskt p-aminobensoesyra, ett vattenlösligt kopparsalt, vanligen kopparsulfat eller kopparklorid, en komplexbildare, som vanligen utgörs av EDTA men som också kan utgöras av andra kända komplex- bildare, sä som salter av hydroxikarboxylsyror, t ex Rochellesalt, samt ett reduktionsmedel, som normalt utgörs av formaldehyd.

Det innehåller förutom ovanstående komponenter följande: a) En tillsats för minskning av kornstorleken hos den utfällda kopparn med den Rx-Rl-S-RZ-Ry där Rl och RZ är alkyl- eller arylgrupper och Rx och Ry allmänna formeln är funktionella grupper, som har till uppgift att göra föreningen vattenlöslig och som lämpligen utgörs av en hyroxyl-, sulfon eller amingrupp. En typisk och föredragen förening är tiodietylenglykol. b) En Lewissyra, företrädesvis en organisk syra, såsom bensensulfonsyra, citronsyra eller amidosulfonsyra eller en bor eller aluminiumförening. c) Ett vätmedel, företrädesvis polyetylenglykol med hög molekylvikt.

Lämpligen tillsätts också ett ytterligare, svagt reduktionsmedel utöver formal- dehyden, vilken tillsats avvägs sa gentemot komplexbildaren att detta reduktionsmedel i sig ej kan orsaka kopparutfällning. Exempel pa reduktions- medel, som kan användas för detta ändamål, är hypofosfiter, tiosulfater, sulfiter eller en molybden- eller wolframförening. Ytterligare tillsatser kan förekomma, t ex ytspänningsnedsättande medel av typ Triton -lÜEL 10 15 20 25 8008634-1 Uföríngsexempel l En dubbelsidig kopparfolierad platta av glasfiberarmerad epoxiplast med folie- tjockleken 35/2 m försågs med önskat hålmönster genom borrning. Efter konventionell avfettning och anetsning för att avlägsna fett och oxidrester sänktes plattan ner i ett bad för kemisk förkoppring med följande samman- sättning.

Kopperklorid 6 g/l EDTA so 9/1 Natriumhydroxid 4 g/l Formaldehyd 2 g/l P-aminobesoesyra 0,2 g/l Tiodietylenglykol 20 mg/l Amidosulfonsyra 25 g/l Polyetylenglykol (M 20000) 0,2 g/ l Natriumhypofosfit 10 g/l Triton X-100 0,01 m1/ l Natriumhydroxid tillsattes så att badets pH-värde var mellan 12,0 och 12,4.

Badtemperaturen hölls mellan 60 och 6200. Efter cirka 30 minuter hade ett 2-3 /fm tjockt kopparlager fällts ut över plattans folierade ytor och på hålens väggar. Plattans sidor försågs med skikt av torrfilmsresist på båda sidor och resisten exponerades och framkallades så att ledbancr och hål täcktes med härdad rasist. Kopparfolien mellan ledarbanorna etsades bort med hjälp av ett i sig känt etsmedel. Fotoresisten avlägsnas med hjälp av ett känt lösningsmedel och efter en ny anetsning av kvarsående kopparytor täckt-es hela ytan på plattan utom lödöar och hål med en löd och isolationsmask av epoxityp. Plattan doppades återigen i förkoppringsbadet under ca 6 h, varvid ett 25-27 m tjockt kopparskikt avskildes. Badets temperatur var även nu inom gränserna 60-62°C.

Det utfällda kopparskiktet blev metallglänsande och hade en duktilitet, som var tillräcklig för att kortet skuller klara det ovan nämnda värmechockprovet vid 2so°c unde» 10 s.

Utföringsexempel 2 -8008634-1 10 15 20 25 Samma förfarande användes som i exempel 1 men badsammansättningen var följande: Kopparsulfat EDTA Natriumhydroxid F ormaldehyd Tiodietylenglykol ll-aminobensoesyra Borsyra pu1yery1englyz Natriumhypofosfit Triton X-l00 Vatten till volymen 1 L. 6 g/ 1 30 g/l 4 g/l 2 g/l 20 mg/l 0,3 g/l 25 g/l 0,2 g/l 10 g/l 0,01 m1/1 Badet hölls vid samma temperatur och pH-värde som i exemplet l. Utseende och duktilitet var helt jämförbara med de som erhölls med badet enligt exempel 1.

Utföríngsexempel 3 Samma förfarande användes som i exempel 1 men badsammansättningen var följande: Kopparsulfat EDTA Natríurnhydroxid Formaldehyd Tiodietylenglykol ll-aminobensoesyra Alumíniumkloríd Polyetylenglykol (M 20000) Natríumhypofosfit Triton X-100 Vatten till volymen l L. 28 20 0,3 10 0,2 0,1 9/1 9/1 9/1 9/1 mg/l 9/1 9/1 9/1 9/1 ml/l 10 15 20 25 8008634-1 Badet hölls vid samma temperatur och pH-värde som i exempel 1. Utseende och duktilitet var helt jämförbara med de som erhölls med badet enligt exempel l.

Utföringsexempel 4 Ett vanligt högfällande standardbad (Shipley CP78) valdes för detta försök.

Provet utfördes vid SS-SBOC som plätering under 4 timmar pa en panel med en yta av ca 16 cmz, vilken innan provet hade kemiskt förkopprats till ca lJ/üm enligt standardmetodik.

För att badet vid den förhöjda drifttemperaturen en skulle falla sönder sattes till varje prov 2 mgøf, 05 bipyridín per liter. 5 olika försök utfördes med följande bad: 0) = enbart grundbad (gammalt bad, taget ur produktionen) 1) = grundbad enligt Û) + 0,3 g/liter paraaminobensoesyra 2) = grundbad enligt 0) + 0,34 g/liter parametylaminobensoesyra 3) = grundbad enligt 0) + 0,36 g/liter paradimetylaminobensoesyra 4) = grundbad enligt 0) + 0,30 g/liter paraaminobensoesyra Efter plätering värmdes panelerna till 13506 under 2 timmar, varefter de tilläts svalna, flussades och dopplöddes vid 26000 under 10 sekunder. Efter lödningen gjöts korten in i termoplast, halcentrum slipades fram och den kemiskt pàlagda kopparen utvärderades avseende motståndskraft mot lödchock.

Användningen av ett gammalt, förorenat bad och de i sammanhanget mycket laga utfällningstemperaturen (normalt för tjockplätering är 65-7506) valdes för att provocera fram eventuella skillnader mellan additivens inverkan. Vid utvärdering av motståndskraften mot lödchock erhölls följande resultat för de olika baden, uttryckt som procent hâlhörn som ej skadades vid provet: 0 = 0% l = 8,3% 2 = 44,096 3 = 100% - 8008654-1 10 15 20 4=l5% De ovan angivna badsammansättningarna är endast att betrakta som exempel.

De ingående komponenterna kan variera inom följande gränser, varvid vissa parametrar, såsom utskiljningshastígheten, kan variera.

Kopparhalt i använt kopparsalt 0,1 - 6 g/l (EDTA) 13,5 - so 9/1 Bas (Natriumhydroxid) till pH ll',0 - 13,5 Reduktionsmedel (formaldehyd) 0,1 - 6 g/l I Finkornpromotor (tiodietylen- glykol) l mg - l g/l företrädesvis 10 - 100 mg/l Oxidinneslutningsförhíndrande medel (P-aminobensoesyra) 20 mg - löslighetsgränsen företrädesvis 50 - 500 mg/I Lewissyra (t ex amídosulfonsyra) l - 100 g/ l företrädesvis 5 - 25 g/l Vätrnedel (polyetylenglykol) 10 mg - l g/l företrädesvis 50 - 500 mg/l Ett andra reduktionsmedel 0,5 - 50 g/l beroende på kopparkoncentration och önskad metalleringshastighet normalt 2 - 15 g/l

Claims (3)

1. 8008654-1 PATENTKRAV 1 Sätt att utföra strömlös förkoppring i syfte att förbättra den utfällda kopparens duktilitet, varvid den yta som skall förkoppras sänks ned i ett bad innefattande en alkalisk vattenlösning med pH 11,5 - 13,5 av ett kopparsalt, en komplexbildare för kopparUDjoner, ett första reduktionsmedel av aldehydtyp. och eventuellt ett andra reduktionsmedel samt sedvanliga tillsatser för att öka badets stabilitet och sänka dess ytspännning, k ä n n e t e c k n a d därav, att badet dessutom innehåller ett oxidinneslutningsförhindrande medel med formeln R'R"N-R3-COOH där R' och R" vardera är väte eller alkyl och R; är aryl.

2. Bad för utförande av strömlös förkoppring enligt krav l, innefattande en alkalisk vattenlösning med pH 11,5 - 13,5 av ett kopparsalt, en komplexbildare för koppar(ll)joner, ett första reduktionsmedel av aldehydtyp och eventuellt ett andra reduktionsmedel samt sedvanliga tillsatser för att öka badets stabilitet och sänka dess ytspänning, k ä n n e t e c k n a t därav, att det dessutom innehåller ett oxidinneslutningsförhindrande medel med formeln R'R"N-R3-COOH där R' och R" vardera är väte eller alkyl och R; är aryl.

3. Bad enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att det innehåller 5D- 500 mg av det oxidinneslutningsförhindrande medlet per liter. ll Bad enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att det som oxidinneslutningsförhindrande medel innehåller p-aminobensoesyra.