SE453582B - Forfarande for spenningsutlosning av en sulfonpolymerartikel genom elektromagnetisk stralning - Google Patents

Description

Z0 453 582 Dielektricitets- FörlUSt- Kontinuer- konstant (105 Hz) faktor (105 Hz) lig använd- ningstemp , (°C) ABS 2,4-3,8 0,007-0,015 82 PPO 2,6 0,007 104 _ Pappersarmerad epoxi 4,0 0,018 121 Polykarbonat 2,9 0,010 121 Glasarmerad polyester 4,5 0,020 143 Glastygsarmerad epoxi 4,5 0,020 143 Polysulfon 3,1 0,003 174 Polyarylsulfon 3,7 0,013 260 Polyetersulfon 3,5 0,006 201,5 Polyfenylsulfon 3,45 0,0076 201,5 Glasförstärkt epoxi-polyimíd 5,1 0,017 218 Glasförstärkt _4 teflon 2,5 8x10 260 Sprutade eller gjutna filmer, ark eller artiklar av sulfonpolymer erfordrar speciell behandling för utlösning av spänningsrubbningar, sedan de utsatts för någon mekanisk och viss kemisk behandling.

Borrning, bearbetning, skjuvning, trimning, etc. kan exempelvis åstadkomma blåsbildning eller spänningsrubbning i sulfonpolymer- materialet. Spänningsutlösníng utföres för närvarande genom ut- löpning vid en temperatur av cirka 1670C under minst 2 timmar.

Beläggning av metaller på sulfonpolymer erfordrar även ett sådant utlöpningssteg.

Grundmaterial för mönsterkort, vilka består av sulfonpolymer, har icke uppnått stor användning på grund av de stora behandlings- svårigheterna. Utlöpning av grundmaterialet av sulfonpolymer för användning såsom mönsterkortssubstrat erfordrar en eller flera av dessa utlöpningssteg vid temperaturer av cirka 167°C för spännings- utlösningfav sulfonpolymeren under minimalt 2-4 timmar; Q;8 timmar per utlöpningssteg är lämpligt. Sulfonpolymergrundmaterialet fast- spännes mellan stödplattor av stål för bibehållande av dess plan- het och uppvärmes i en ugn. Stödplattorna är nödvändiga, eftersom uppvärmning förorsakar mjukning eller flytning av polysulfonmateria- ~ let. Underlåtande att utlösa spänning kan leda till spänningsrubb- ningar och sprickbildning i polysulfonmaterialet vid efterföljande 40 ° 453 582 kemiska behandling eller senare.

Föreliggande uppfinning avser förbättrade förfaranden för spänningsutlösning av artiklar som innefattar en sulfonpolymer.

Föreliggande uppfinning avser således ett förbättrat förfarande för effektiv spänningsutlösning av en artikel som innefattar en » sulfonpolymer, varvid utlösning av sulfonpolymeren eller fast- spänning av den mellan stödplattor för bibehållande av dess form under spänningsutlösningssteget undvikes liksom fysisk deformering.

Enligt föreliggande uppfinning utlöses även spänningar i artiklar som innefattar ett ytskikt av en sulfonpolymer laminerad eller med bindemedel fäst vid ett underlag. Föreliggande förfarande för bildning av en artikel för vidhäftande metallisering är mer eko- nomiskt och snabbare än känd teknik.

Föreliggande uppfinning avser följaktligen även ett förbättrat förfarande för framställning av mönsterkort, inklusive enskikts-, tvåskikts- och flerskiktskort, med hög ythärdíghet, utomordentlig bindningshållfasthet mellan ytan och kretsen och den därpå vid- häftade, avsatta metallen, utomordentlig stabilitet vid lödnings- temperaturer och reproducerbara och ekonomiska framställningsme- toder. Enligt uppfinningen framställes även ett råämne, som är lämpligt för framställning av ett mönsterkort, varvid ráämnet inne- fattar en film, ett ark eller substrat av sulfonpolymer med en tjocklek av minst 75 um.

Med "sulfonpolymer" avses en termoplastpolymer innehållande diarylsulfongrupp, O=S=0, inklusive följande polymerer: polysulfon, polyetersulfon, polyarylsulfon och polyfenylsulfon. ' Föreliggande uppfinning avser således allmänt sett ett för- farande för spänningsutlösning av en sprutad eller formad artikel som innefattar en sulfonpolymer. Artikeln utsättes för en källa elektromagnetisk strålning under tillräcklig tid för absorbering av tillräcklig mängd energi för spänningsutlösning av sulfonpoly- meren gentemot spänningssprickbildning däri. Exponeringen sker vid ett eller flera frekvensintervall, vilka har förmåga att absorberas av sulfonpolymeren och vilka är verksamma för spänningsutlösning utan eller väsentligen utan att åstadkomma värmeinitierad mjukning eller flytning av sulfonpolymeren. Spänningsspríckbildning i sul- fonpolymeren skulle kunna härröra från ett sprutnings-, formnings- eller metallbeläggningssteg eller från mekanisk behandling eller ett svällnings- och etsningssteg, såsom kommer att definieras i det följande. Den elektromagnetiska strålningen väljes bland infra- LO 455 582 4 röd och ultraviolett strålning och mikrovâgstrálning.

Såsom här angivits, har det visat sig, att spänningsutlösning av sulfonpolymer genom exponering av'da1för sådan strålning icke ger - och icke är beroende av - väsentlig värmealstring. Genom från- varon av betydande värmealstríng bringar föreliggande spännings- utlösande förfarande icke sulfonpolymermaterialet att mjukna eller flyta och förändrar sålunda icke dess geometriska form eller dimen- sioner. Eftersom sulfonpolymeren icke mjuknar eller flyter under föreliggande spänningsutlösningsförfarande, kan polymeren spännings- utlösas utan behovet av stödfixturer, etc., vilka allmänt användes vid värmeutlöpningsförfarande för spänningsutlösning av en sulfon- polymer.

Föreliggande uppfinning avser även förbättrade förfaranden för framställning av: ett ràämne, ett metallbeklätt, isolerande substrat, ett mönsterkort och mönsterkort framställda enligt an- givet eller angivna förfaranden. _ Sulfonpolymerartikeln kan ha en tjocklek som är åtminstone större än cirka 75 um, företrädesvis åtminstone större än cirka 775 um och allra helst åtminstone större än cirka 1500 um. Tjock- leken hos sulfonpolymersubstratet är mindre än cirka 6250 um och företrädesvis mindre än cirka 2300 um. _ Föreliggande uppfinning avser ett enkelt och ekonomiskt för- farande för framställning av ett isolerande substrat som innefattar en sulfonpolymer med en yta anpassad för mottagning av ett skikt eller mönster av ledande metall genom strömlös avsättning. I en utföríngsform avser föreliggande uppfinning ett isolerande sulfon- polymersubstrat lämpligt för användning i mönsterkort och ett för- farande för dess framställning. Förfarandet för framställning av det isolerande sulfonpolymersubstratet eller ràämnet för användning vid framställningen av ett mönsterkort innebär att substratet eller råämnet utsättes för elektromagnetisk strålning vald bland mikro- vågstrålning, infraröd och ultraviolett strålning i ett eller flera frekvensíntervall, vilka har förmåga att absorberas av ar- tikeln och vilka är effektiva för spänningsutlösning väsentligen utan att åstadkomma värmeinitíerad mjukning eller flytning av sul- fonpolymeren, under tillräcklig tid för absorption av tillräcklig energi för spänningsutlösning och/eller stabilisering av sulfon- polymeren gentemot spänningssprickbildning däri. Detïinnefattar vidare mekanisk behandling av filmen, arket eller substratet för bildning av hål däri, upprepning av strâlningsbehandlingssteget och 40 453 582 behandling av filmen, arket eller substratet för befrämjande av vídhäftníng av ett metallskikt avsatt därpå, t ex med ett polärt lösningsmedel med förmåga att svälla den andra ytan av filmen, arket eller substratet, följt av exponering för en oxiderande lös- ning, t ex en vattenhaltig kromsvavelsyralösning.

Istället för den beskrivna behandlingen kan ytan av filmen, arket eller substratet exponeras för en plasmaurladdning under tillräcklig tid för àstadkommande av en hydrofil yta och för åstad- kommande av ställen för kemisk och/eller mekanisk bindning av sul- fonpolymerytan vid ett därpå fäst metallskikt.

Föreliggande uppfinning innefattar även ett förfarande för framställning av ett kompositmaterial lämpligt för användning vid framställning av mönsterkort, vilket förfarande innebär: att sulfonpolymerfilmer eller ark med en väsentligen likformig tjock- lek av 75 um eller däröver àstadkommes, att sulfonpolymerfilmen eller -arket lamineras vid en lämplig bärare, företrädesvis ett ark av armerat, värmehärdat material under betingelser av värmes och tryck, att laminatet mekaniskt behandlas genom borrning eller' stansning av ett eller flera hål därigenom och att lamínatkompo- sitet utsättas för elektromagnetisk strålning i ett eller flera frekvensintervall, vilka har förmåga att absorberas av kompositet och vilka är effektiva vid spänningsutlösning väsentligen utan värmeinitierad deformering genom mjukning eller flytning av polv- sulfonmaterialet under tillräcklig tid för absorption av till- räcklig energí för spänningsutlösning och/eller stabilisering av sulfonpolymeren gentemot spänningssprickbildning.

Polysulfoner med följande äterkommande enhet: Polyëtersulfoner med följande återkommande enhet: “- i “ü ___ _s f ~-_-0 v Ä , Såsom framgår av de angivna strukturformlerna är varje aromatisk enhet i polysulfonen --@-- 40 453 582 - 6 bunden vid sin granne med en -S02- substituent, benämnd en sul- fonbindning. Pâ liknande sätt är varje aromatisk enhet i polyeter- sulfonen bunden vid sin granne med en -S02-substituent vid ena änden och en -O-substituent vid den andra änden, benämnd en eterbindning. Det framgår vidare att varje substituent är skild med fyra kolatomer i den aromatiska enheten, d v s p-substituenten är skild med fyra kolatomer från den aromatiska enheten, d v s p-substitution. _ .

Dessa sulfonpolymerer i formade ark, stavar och/eller filmer kan behandlas för att göra ytorna hosrdessa material mottagliga för vidhäftande metallavsättning. Sulfonpolymererna har använts i stor utsträckning inom dekorations-, fordons-, elektronkomponent-, medicin-, lívsmedelsbehänålings- och mejeriutrustningsindustríerna.

För åskådliggörande ändamål kommer följande diskussion att riktas mot vissa polysulfoner Ckomersiellt tillgängliga såsom “UDEL"-poly- sulfon från Union Carbide Corp.). Det är känt att polysulfoner utmärkes av seghet, låg krypníng och lång termisk och hydrolytisk stabilitet, inklusive år av kontinuerlig användning i kokande vat- ten eller ànga och i luft över 1S0°C med ringa förändring i egen- skaper. Polysulfonerna uppfyller fordringarna för Underwriters'= I Laboratories Thermal Index graderingar för 1S0°C; de bibehåller sina egenskaper inom ett temperaturintervall från - 100°C till mer än 1S0°C.-De har en värmeböjningstemperatur av cirka 174°C vid 1,8 Mpa och cirka 181°C vid 41 kPa. Termisk langtidsáldring vid 150-ZOOOC har ringa verkan på sulfonpolymerernas fysiska eller elektriska egenskaper. _ __ _Dolysulfon kan framställas genom den nukleofila substitu- :_ tionsreaktionen mellan natriumsaltet av 2,2-bis(4-hydroxifenyl)- propan och 4,4'-diklordifenylsulfon. Natríumfenoxídändgrupperna bringas att reagera med metylklorid för avslutning av polymerisa- tionen. Detta reglerar polymerens molekylvikt och bidrar till den termiska stabiliteten.

Den kemiska strukturen hos polysulfon utmärkes av diarylsul- fongrupperingen. Detta är en struktur med höggradig resonans, i vilken sulfongruppen tenderar att draga elektronerna från fenyl- 'ringarna. Resonansen ökas genom att syreatomerna star i p-ställ- ning till sulfongruppen. Med elektronerna uppbundna i resonans ástadkommes utomordentlig oxidationshärdíghet åt polysulfonerna.

Svavelatomen är även i sitt högsta oxídationstillstånd. Den höga 'graden av resonans har två ytterligare verkningar: Den ökar håll- fastheten hos inbegripna bindningar och binder denna gruppering 40 7 453 582 volymmässigt i en planär konfiguration. Detta ger styvhet ät polymerkedjan, vilken bibehälles vid höga temperaturer.

Eterbindningen förlänar viss flexibilitet åt polymerkedjan och ger materialet inre seghet. Sulfon- och eterbíndningarna, som förbinder bensenringarna, är hydrolytískt stabila. Såsom förut angivits, är därför polysulfonerna härdiga gentemot hydrolys och gentemot medier av vattenhaltig syra och alkali.

Lämpliga polysulfoner enligt föreliggande uppfinning inne- fattar kommersiellt tillgängliga polysulfoner, såsom den ofyllda kvaliteten av polysulfon (serien P-17qp), som användes för form- sprutning eller strängsprutning; en serie med högre molekylvikt för strängsprutningsanvändning (såsom serien P-3500) och en mi- neralfylld polysulfon, som är användbar för beläggningsanvändning (såsom serien P-6050), varvid alla tre är kommersiellt tillgäng- liga under varunamnet "UDEL" från Union Carbide Corp.

Filmerna av sulfonpolymerer enligt uppfinningen har en väsent- ligen likformig tjocklek och kan kemiskt behandlas genom i och för sig känd teknik för uppnående av utomordentlig vidhäftning av efter~ följande avsättningar av strömlöst bildad metall under framställ- ningen av mönsterkort.

Det är allmänt känt, att dessa högtemperaturfilmer av sulfon- polymer erfordrar långvarig utlöpningsvärmebehandling för förhind- rande av spänningssprickbildning. Det är exempelvis välkänt, att material av polysulfontyp med större tjocklek än cirka 150 um erfordrar utlöpning före eventuella mekaniska tillverkningssteg, såsom borrning eller stansning, som inbegripes vid framställningen av ett mönsterkort. Material av polysulfontyp erfordrar vidare utlöpning sedan de mekaniska anordningarna har anbringats i kortet före metallavsättningarna på strömlös väg för förhindrande av spänningssprickbildning i en lösningsmedelssvällösning och oxida- tionslösning. Typiska rekommendationer för utlöpningsbetingelser- na är 2-4 timmar och upp till 9 timmar vid 170-2ö§°C mellan plattor eller formar för bibehållande av formen eller planheten för bear- betningen.

Såsom här angivits, erfordras en ytterligare utsträzkt ut- löpningscykel efter bearbetning av materialet före etsningen av ytan för efterföljande metallavsättning från metallbeläggningsbad på strömlös väg. Fördelarna med användningen av styvt formad poly- sulfon är mycket betydande för de användare, som har stränga elekt- riska fordringar vid högfrekvensanvändníng. I sådana fall är poly- 40 453 582 8 ' sulfonmateríalet idealt lämpat, men erfordrar att de arbetsamma utlöpningsstegen genomföras för att dessa material skall göras be- arbetbara. I Det har visat sig, att filmer, ark, kompositer~och mönster- kort av sulfonpolymer enligt uppfinningen kan spänningsutlösas eller stabiliseras gentemot spänningssprickbildníng i storleks- ordningen minuter eller mindre genom exponering för i förväg valda intervall av frekvenser för elektromagnetiska vågor och vidare att detta uppnås utan att någon förvrängning eller spänningar åstad- kommes i materialet.

Detta àstadkommes genom att sulfonpolymermaterialet utsättes för en eller flera ultravioletta eller infraröda frekvenser e1ler_ mikrovågfrekvenser under en relativt kort tid, vilka frekvenser har förmåga att absorberas av sulfonpolymeren och vilka är verk- samma för avspänning av spänningarna väsentligen utan att åstad- komma värme, som inducerar mjukning eller flytning eller deformering -av den polymera sulfonen. Sulfonpolymermaterialet, som behandlats med mikrovágstràlning eller ultraviolett eller infraröd strålning är befriat från spänning och/eller stabíliserat gentemot spännings- sprickbildning, så att det kan borras eller därefter anbringas i olika oxiderande och svällande lösningar utan spänningssprickbild- ning.

Enligt en utföringsform av uppfinningen utsättes en artikel oinnefattande en sulfonpolymer för mikrovågfrekvenser över 2400 MHz, företrädesvis mellan 108 och 1016 Hz, i en mikrovágsugnkammare för spänningsutlösning_av_aftikeln: Detta är helt överraskandeïmeftersom det i litteraturen har angivits, att polysulfon är höggradigt opå- verkad genom sådan strålning. I olikhet mot kända metoder minskar mikrovágbehandlingscykeln värmedistortionen och har visat sig un- danröja behovet för fixturfastsättning av materialen mellan metall- plåtar, som användes vid värmeutlöpning. Míkrovägbehandlíngssteget är helt kort, mellan 1 och 60 minuter, varvid det typiskt är av storleksordningen 30 minuter (för ett 1,6 mm tjockt material) och varierar allt efter materialets tjocklek. Efter behandlingen i en mikrovâgugn kan de spänningsbefriade polysulfonmaterialen bear- betas och i händelse av mönsterkortframställning bearbetas genom borrning eller stansning av hål.

Förfarandena enligt föreliggande uppfinning kan även använda mikrovâgfrekvenser för uppnâende av samma resultat som en andra utlöpningsvärmebehandling, som vanligen rekommenderas vid kända I 40 9 453 582 metoder efter utförandet av vissa framställningssteg. Den bear- betade delen kan spänningsutlösas genom exponering för mikrovåg- frekvenser underenlämplig tid, t ex 30 minuter (tjocklek 1,6 mm), varvid tiden varierar allt efter materialets tjocklek. Stegen vid förfarandena enligt uppfinningen undanröjer de utdragna värme- behandlingscyklerna vid kända metoder, som förut föreskrivits medan polysulfondelen göres dimensionsstabil och härdig för efter- följande kemiska behandlingar och metalliseringsbehandlingar.

Enligt en annan utföringsform av föreliggande uppfinning kan ett system med infraröd besträlning, såsom exempelvis det som an- vändes för härdning av maskeringsfärg, som användes vid fram- ställningen av mönsterkort, användas för spänningsutlösning av sulfonpolymermaterial.

En sulfonpolymer kan exponeras för infraröd bestrålning i en transportbandsförsedd infrarödugn I olikhet mot kända ut- löpningsmetoder minskar cykeln med infraröd behandling värmeför- vrängningen och har visat sig undanröja behovet för fixturfast- sättning av materialen mellan metallplåtar, som användes vid värme- utlöpning. Steget med infraröd behandling utföres genom expone- ring av ett sulfonpolymermaterial för infraröd bestràlning med en våglängd mellan cirka 2,5 och 50 um, företrädesvis mellan cirka 6 och cirka 20 um, under en tid av minst cirka 35 sekunder (för ett 1,6 mm tjockt material). Tiden varierar allt efter tjockleken hos sulfonpolymermaterialet, varvid längre tider erfordras för tjockare material. Infraröd behandling kan användas för varje steg med spän- ningsutlösning eller stabilisering, som erfordras istället för kända värmebehandlingscykler vid användningen av sulfonpolymer- material. .

Enligt ytterligare en annan utföringsform av uppfinningen kan en ultraviolettkälla användas för behandling av en sulfonpolymer.

Sulfonpolymerer, såsom polysulfon, är kända för att vara helt absorberande i den ultravioletta delen av .spektrum , d v s vid 0,2-0,38 um. Det har emellertid visat sig, att spänningsutlös- ning eller stabilisering av en sulfonpolymer mot spänniagssprick- bildning vid ultraviolett behandling sker endast i det smala bandet mellan 0,23 och 0,28 um i det ultravioletta spektrumet efter exponering av sulfonpolymeren under en tid som varierar allt efter materialets tjocklek. Andra ultravioletta våglängder utanför detta band, t ex 0,32 um, befriar icke eller icke effektivt en sulfon- polymer från spänning eller stabiliserar den mot spänningssprick- bildning. Sulfonpolymerer, som behandlats med ultraviolett bestrål- ,10 40 453 582 w ning, kan behandlas och bearbetas, såsom här förut beskrivits med avseende på sulfonpolymer, som behandlats med mikrovågbestrålning och/eller infraröd bestrálning.

Medan stràlningshehandling av sulfonpolymerartiklar i allmän- het utbytbart kan genomföras med infraröd eller ultraviolett be- strâlníng eller mikrovàgbestràlning enligt föreliggande uppfinning, finnes undantag. I händelse av kopparklädda polysulfonartiklar har det exempelvis visat sig att spänningsutlösning eller stabilisering av polysulfonen mot spänningssprickbildníng kan utföras genom infraröd eller ultraviolett strålning, men icke med mikrovágstrålning Mikrovågstrålning av kopparklädda artiklar ger överdriven värme i kopparskiktet, vilket sålunda icke endast åstadkommer fältdistor- tioner och överbelastningsbetingelser, utan samtidigt skadar poly- sulfonen.

Vid ett sätt att framställa mönsterkort användes s k "semi- additiv"-teknik. Det isolerande raämnet enligt uppfinningen skäres till storlek och utsättes för mikrovågstràlning, infraröd eller ultraviolett strålning vid en frekvens med förmåga att absorberas av sulfonpolymeren. Hålen framställes därefter däri genom borrning, stansning eller liknande. Sedan hålet framställts, utsättes râämnet för mikrovågstràlning, infraröd eller ultraviolett strålning vid I en frekvens med förmåga att absorberas av sulfonpolymeren under till- räcklig tid för absorption av tillräcklig energi för spänningsut- 1ösníng_av sulfonpolymeren. Alternativt kan ráämnet gjutas med hälen däri. Ett sådant gjutet ràämne erfordrar icke en efterföljande mekanisk hålframställning och undanröjer behovet av ett strálnings- steg med spänningsutlösning före denna mekaniska behandling.

Ett ràämne enligt föreliggande uppfinning förbehandlas under cirka 3-6 minuter i en dimetylformamídlösning och etsas därefter under cirka 3 minuter vid 55-65°C i en oxiderande lösning för be- främjande av metallens vidhäftning vid råämnets yta. En kromsyra- lösning med låg kromhalt kan användas såsom etsmedel. Det etsade råämnet göres mottagligt för metallavsättning genom neddoppning i exempelvis en katalyserande tenn(II)-palladiumkloridlösning vid omgivningstemperatur under 1-3 minuter, varvid sålunda ràämnets hela yta, inklusive hâlväggarna i råämnet, katalyseras.

Ett tunt metallskikt avsättes därefter strömlöst på ytan och ràämnets hålväggar. Efter detta steg kan det metallbelagda kortet tryckas med önskat kretsmönster enligt fotoresistteknik ” Den fotokänsliga beläggningen kan vara av den typ som-polymeriserasï 40 453 582 11 eller depolymeríseras vid exponering för ultraviolett ljus. Ett positivt resp. negativt, genomsynligt kretsmönster användes där- efter för bildning av en bakgrundsresist, som i sin tur ger'kon- turerna av kretsmönstret på raämnet. Alternativt kan en temporärt skyddande komposition, som bildar en beläggningsresist, användas genomsifldmkgyçhfiflg av ett maskerande skikt, som består av en temporär resist. Koppar och/eller en eller flera andra metaller belägges elektrolytiskt på de exponerade mönsteromràdena till önskad tjocklek. Därefter avlägsnas det temporära maskeringsskik- tet och det på så sätt exponerade, tunna skiktet av strömlöst av- satt metall bortetsas. Ett lämpligt etsmedel, som skall användas efter exponeringen av råämnet för dimetylformamid, är en lösning som innefattar (på viktbasis): SS,9% HZSO4 (96-procentig) upp :in 1o,4æ H3P°4 Las alsaprocentig) 3,0% Cr03 och upp till 30,7% H20 I en annan metod för framställning av mönsterkort användes' s k "hel-additiv"-teknik. Ett isolerande ráämne enligt föreliggande uppfinning framställes, vilket innefattar polysulfon-, polyfenyl- sulfon- eller polyetersulfonmaterial. Hål med ett avstånd mellan centrum av cirka 2,5 mm eller mindre bildas på ett typiskt sätt i ráämnet på i förväg valda ställen. Innan hålen framställes, ex- poneras ràämnet får mikrovàgstràlning, infraröd eller ultraviolett strålning vid ett eller flera intervall av frekvenser med förmåga' att absorberas av polysulfonen, polyfenylsulfonen eller polyeter- sulfonen, vilka frekvenser är effektiva för spänningsutlösning väsentligen utan att åstadkomma värmeinitierad mjukning eller flyt- ning eller deformation därav under tillräcklig tid för absorption av tillräcklig energi för åstadkommande av spänningsutlösning eller stabilisering gentemot spänningssprickbildning däri. Ráämnet och väggarna i hålen är ytförbehandlade genom etsning med en konven- tionell, oxiderande kromsyralösníng för beredning av ràämnet och hålväggarnas yta för.efterföljande avsättning av metallfflfin foto- bíldgivningsteknik, som beskrives i patentskrifterna J 394 869, 1 519 332 och 1 519 333, användes dà. Råämnena och hålen belägges fullständigt med en vattenhaltig lösning av en med ultraviolett ljus reducerbar kopparförening och torkas. En bild som består av ställen, vilka är katalytiskt aktiva för strömlös avsättning av metall, bildas genom projektion eller kontakttryckníngsexponering ZS 40 453 582 12 av monsterområdena för ultraviolett ljus. Den oexponerade, med 1JUS Ieåußerbara beläggningen borttvättas och bilden fixeras SBHOM kort exponering för ett strömlöst kopparbad. I detta till- stånd kan mönstret avsynas och framställningsförfarandet avbrytas .om så är önskvärt.

. Därefter avsättes strömlöst en metall, såsom koppar, på monstret, inklusive hålväggarna, i önskad tjocklek.

I en alternativ "hel-additiv"-teknik för framställning av mönsterkort åstadkommes ett lämpligt ràämne enligt föreliggande uppfinning med hål, som på ett typiskt sätt har ett avstånd mellan Sina centrum av 2,5 mm eller mindre. Därefter exponeras raämnet for elektromagnetisk strålning för spänningsutlösning eller sta- âïlísefíflš av SU1f°“P°1YmBren mot spänningssprickbildning, såsom far forut beskrivits. Ráamnet och hàlväggarna göres mottagliga Or stromlos avsattning av metall genom kända ympnings- och sen5íbi1í5eTïfi85met°deT, en resist silkduktryckes för bildning av en permanent bakgrundsmask, som lämnar det önskade krets- monstret exponerat. Resisten härdas och koppar avsättas 5tröm_ löst på det exponerade mönstret, inklusive hâlväggarña. '" Ràämnet enligt föreliggande uppfinning kan alternativt vara katalytiskt, d v s innehålla material som är katalytiskt för den strömlösa avsättningen och som är fördelat därigenom eller inför- livat i dess yta, varigenom sålunda behovet av ett separat kata- lyseringssteg undanröjes.

I en utföringsform av föreliggande uppfinning häftas polysul- fonfilmer eller -skikt vid lämpliga bärarmaterial under bildning av ett laminat försett med polysulfonytskikt. Såsom bärare lämpliga material kan innefatta kända pappers;,tyg- eller glasarmerade la- minat samt andra oorganiska och organiska substanser, såsom glas, keramik, porslin, hartser och liknande. För mönsterkort innefattar de såsom isolerande bärare för laminaten använda materialen isole- rande, härdbara hartser, termoplasthartser och blandningar därav, inkl. fibrer, t ex glasfibrer, impregnerade utföringsformer av angivna. _ Laminaten enligt uppfinningen kan innefatta vilkef'som helst isolerande eller metalliskt bärarmaterial belagt med sulfonpolymer- filmen, oberoende av form eller tjocklek.

Lösningar för strömlös metallavsättning för användning vid av- sättning av metall på den eller de aktiverade sulfonpolymerytorna hos råämnena innefattar på ett typiskt sätt en vattenhaltig lösning 6 lf 40 U 453 582 av ett vattenlösligt salt av metallen eller metallerna, som skall avsättas, ett reducerande medel för metallkatjonerna, ett komplex- bildande medel eller seskvestreringsmedel för metalljonerna och andra kända beståndsdelar. Typiska sådana lösningar är lösningar för strömlös avsättning av koppar, nickel, kobolt, silver och guld.

Sådana lösningar är välkända för fackmannen och har förmåga att autokatalytiskt avsättas på identifierade metaller utan användning av elektricitet.' I Andra ändamål och fördelar med uppfinningen kommer att del- vis angivas härí och delvis vara uppenbara härav eller framgår vid utövandet av uppfinningen, varvid denna utföres och uppnås med hjälp av instrument och kombinationer som angives i följande exem- pel.

Följande exempel hänför Sig till framställningen av mönster- kort och kan tjäna för áskàdliggörande av vissa utföringsformer av uppfinningen, men bör icke tolkas såsom en begränsning.

EXEMPEL 1 Sprutade polysulfonark med en tjocklek av 775 resp. 1150 um bearbetades till mönsterkort genom ett förfarande innebärande följande steg: (1) Varje sprutat ark exponerades för mikrovàgstrâlning vid en frekvens av 2450 MH: under 1-2 min i en mikrovàgugn (Model JET 85, 2450 MHz, 625 W (FR), 115 V växelspänning, 60 Hz, 1,25 kW, kommer- siellt_tillgänglig z från General Electric Co.); (2) varje ark försågs med hål; (3) varje ark borstades för avlägsnande_av borr4”m' ,spàn från hålframställningeng (4) varje ark exponerades för mikro- vágsträlning, såsom beskrivits i steg (1); (5) varje ark nedsänk- tes i en dímetylformamid-vattenlösning (densitet 0,955-0,965 gfimë) under 2-6 min; (6) varje ark sköljdes i varmt vatten under 45 s; (7) ytan på varje ark vidhäftningsbefrämjades vid en temperatur av SSOC under en tid av 7 min genom exponering för följande vatten- haltiga lösning: CIO3 - 20 g/l; H3PO4 - 100 ml/1; HZSO4 - 600 ml/l och 0,5 g/l av ett anjonískt perfluoralkylsulfonat; (8) varje ark sköljdes i dest; vatten; (9) kvarblivande Cr (IV) neutraliserades med A en iösning innehå11ande 10% Hzoz och 15% n2šo4; (10) ¿ (iz) varje ark sköljdes med vatten, nedsänktes succesivt i 2,5 M'HC1, en ymp- ningslösning innefattande resultatet från blandning av PdCl2, SnCl2 och HCI och lämplig för att göra ytor mottagliga för strömlös metallavsättning och såsom accelerator i en 5-procentig HBF4-lösning; (13) koppar avsattes strömlöst på ytan och hâlväggarna genom exponering för 40 453 582 14 en känd, autokatalytisk strömlös beläggníngslösning för koppar och under tillräcklig tid för åstadkommande av en tjocklek av 2,5 um; i (14) - (15) vart och ett av de kopparklädda arken sköljdes med vatten och torkades vid 12S°C under 10 min under àstadkommande av kopparklätt, sprutat polysulfongrundmateríal lämplígtför fram- ställning av mönsterkort. .

Mönsterkort framstäüdes under användning av sådana koppar- klädda, sprutade ark genom i och för sig välkänd teknik, d v s en bakgrundsresistbild trycktes på ytan, ett kretsmönster i koppar bildades-genom elektrolytisk beläggning, resísten avlägsnades och den på sä sätt exponderade bakgrundskopparen bortetsades.

Avskalningshàllfastheter av 1,7 N/mm uppmättes för det er- hållna mönsterkortet. En lodflytningsprovníng utnyttjades även.

Ett provkort försett med ett kopparmönster om(É,5 cm? framställt enligt detta exempel, bringades att flyta på smält lod vid 24S°C under 5 5. Provet avlägsnades för undersökning och visade sig vara fritt från blåsbildníng och delaminering.

EXEMPEL 2 ,, Pâ ett epoxiglaslaminat på båda sidor försett med en 35 um tjock kopparfolie (kommersiellt tillgänglig under varunamnet G10 FR från Norplex Division av UOP Inc.) framställdes en koppar- krets på varje sida genom att "RISTON ® 1206" (0,015 mm tjock, torr film av fotopolymer, kommersiellt tillgänglig från E.I. DuPont de Nemours & Co.) lamínerades på kopparfolie, att den utsattes för ultraviolett ljus genom ett negativ av det önskade kretsmönstret, att oexponerad "RISTON Q 1206" framkallades med l,1,1-trikloretan, att den på så sätt exponerade kopparfolien etsades genom exponering för en ammoníakalisk koppar(II)kloridlösníng och att kvarvarande ÜRISTON @1206" avlägsnades med metylenkloríd.

Ett polysulfonbindemedel framställdes genom upplösning av pelletter av polysulfonharts (kommersiellt tillgängligt under varunamnet "UDEL P 1700 NT9" från Union Carbide Corp.) i metylen- klorid. Kortet försett med kretsmönster på båda sidor doppades i polysuïfonlösningen och lufttorkades. En 75 um tjock polysulfon~ folie lamínerades pà båda sidor av det bindemedelsbelagda kortet i en press vid 17S°C under JO min vid 1,4 MPa.

Hål i önskat hålmönster borrades i kortet och borrspánen av- å» lägsnades genom borstning. Före och efter framställningen av hålen spänningsbefriades korten genom exponering för infraröd strålning vid en våglängd i intervallet 2,5 - 40 um under en tid av 35 s 40 453 582 i en infrarödsmältugn (Model 4384, kommersiellt tillgänglig från Research Inc.T. Kortet bearbetades till flerskiktsmönsterkort, varefter förfarandet i exempel 1 begynnande med steg (S) följdes, förutom att vidhäftningsbefrämjandetíden endast var 2 min.

EXEMPEL 3 Ett polysulfonark, belagt med 35 pm tjock kopparfolie på båda sidor, utlöptes enligt känd teknik under 4 h vid 170 C, medan den var fastsatt i fíxtur mellan stålplattor för bibehållande av plan- het och förhindrande av slående. Kopparkretsmönster bildades genom trycknings- och etsningsteknik, såsom beskrives i exempel 2. Ett polysulfonbindemedel framställdes såsom i exempel 2 och anbringades på de med kretsmönster försedda ytorna och lufttorkades. Två poly- sulfonfolier, vardera med tjockleken 75 um och eventuellt exponerade för mikrovågfrekvenser såsom i exempel 1, för utlösning av spänning, laminerades ovanpå och under de etsade kopparfoliemönsterna i en press vid 11s°c under 10 min vid 1,4 MPa. i Hål borrades i kortet och borrspånen avlägsnades genom borstning. Sedan hålen framställts, utlöstes spänningarna i rå- ämnena återigen genom exponering för infraröd strålning, såsom i exempel 2. Ultravíolett strälníngskulle även ha kunnat användas.

Det överfördes därefter till ett flerskiktskort av polysulfon genom att förfarandet i exempel 2 följdes.

EXEMPEL 4 Ett katalytiskt, isolerande råämne av en sulfonpolymer inne- fattande ett medel, som gör det katalytiskt för strömlös avsätt- ning av metall, utsattes för mikrovàgstrålning, såsom beskrivits.

Râämnet nedsänktes därefter i ett för-etsningslösningsmedel, t ex dímetylformamid, följt av behandling med en syraetsningslösning innefattande exempelvis svavelsyra och CrO3 och H20 vid en tem- peratur mellan 4S och 6S°C, varvid på så sätt bildas en yta som är katalytisk för avsättning av en vidhäftande metallbeläggning.

Ett permanent maskeringsskikt av fotoresist anbringades på varje yta av råämnet för maskering av områden, som icke skulle koppar- beläggasa Koppar avsattes därefter strömlöst genom i oCh.för sig kända metoder på hålväggarna och på de exponerade ytorna för bild- ning av önskat ledningsmönster med tjockleken cirka 35 um.

EXEMPEL 5 Detta exempel åskådliggör en annan utföringsform av en hel- addítiv-metod för framställning av ett mönsterkort. Ett isoleran- de råämne innefattande ett ark av sulfonpolymer förses med hål. 453 582 16 Före borrningen eller stansningen av hålen och åter ígefl, S°¿afi hälen framställts, exponeras ráämnet för mikrovågstrålning för spänníngsutlösning av sulfonpolymerrâämnet väsentligen utan värme- alstríng. Ràämnet och väggarna i hälen Yt'föfb°hand1a5» t ex såsom hä~förut beskrivits. Råämnet och hålen behandlas därefter med lösningar innefattande en med ultraviolett ljus reducerbar kopparförening och torkas. Vid exponering 2eU°m ett negativ av det önskade kretsmönstret bildas en bild, som är katalytisk för den strömlösa metallbeläggníngen. Den oexponerade, med ljus re- ducerbara beläggningen borttvättas och bilden förstärkes och fixeras pá så sätt genom kort exponering för ett Strömlöst kopparbad. Ytterligare koppar avsättes därefter strömlöst på kretsmönstret och hålväggarna, tills kretsen är uppbyggd till önskad tjocklek.

BXEMPEL 6 Detta exempel åskådliggör en annan utföringsform för fram- ställning av tryckta kretsar under användning av intraröd bestràl- ning. Ett råämne innefattande en polyetersulfon användes såsom grundmaterial. Såväl före som efter det att hålen framställts i önskat mönster exponeras råämnet för infraröd bestrálning vid en frekvens mellan 2,5 och 40 um under en tid av storleksordningen 1 min eller mindre beroende på polyetersulfonråämnets tjocklek för spänningsutlösning av råämnet väsentligen utan värmealstring och sålunda utan förvrängning eller flytning av polyetersulfonen.

Ràämnet förvärmes därefter för vidhäftningsbefrämjning,_sàsom här förut beskrivits, och den på så sätt förbehandlade ytan, inklusive hàlväggarna, göres mottaglig för strömlös metallavsättning genom neddoppning i en känd , katalyserande lösning.

Ett skikt metall avsättes strömlöst på den aktiverade ytan, inklusive hålväggarna, genom exponering för ett känt, autokatalytisk strömlöst beläggningsbad, på ett typiskt sätt vid omgivningstem- peratur under cirka 8 min. För att göra ytan hos råämnet elektriskt ledande bildar man en önskad mönstermask genom känd fotoresist- teknik; Den på så sätt bildade masken skyddar bakgrunden;_koppar avsättes elektrolytiskt till önskad tjocklek på de omaskerade områdena, inklusive hàlväggarna. Bakgrundsresisten bortlöses där- efter och den ledande bakgrundsfílmen av koppar avlägsnas genom etsning.

EXEMPEL 7 Ett ark av glasfíberarmerat epoxilamínat förses på båda sidor SV IS 40 453 582 17 med en sulfonpolymerfolie om 70 um och skäres till kortstorlek.

Kortet förses med häl i önskat hålmönster. Därefter exponeras kortet för ultraviolett bestrålning med en våglängd mellan 0,23 och 0,28 um eller för infraröd bestràlning som företrädesvis har en våglängd malran 6 och 20 um eller för miärovâgstrâlning med en frekvens, som företrädesvis är mellan 10 och 10 Hz.

EXEMPEL 8 (1) Ett ark av glastygsarmerat epoxilaminat med tjockleken 1 mm förses pà båda sidor med en sulfonpolymerfolíe med tjockleken 80 um och skäres till kortstorlek; . (2) kortet förses med hål i önskat hålmönster; (3) kortet exponeras därefter för ultraviolett bestrálning med en våglängd om 0,23 - 0,28 um; eller för infraröd bestrálning, företrädesvis med en våglängd om 6-20 um; eller för mikrovågbestrålning med en frekvens om 108-1016 Hz under tillräcklig tid för spänningsutlösning av sulfonpolymeren; (4) det på så sätt behandlade kortet förses med en metallavsätt- ning i form av ett önskat ledningssystem för tryckt krets under an- vändning av välkänd semi- eller hel-additiv-framställningsteknik.

EXEMPEL 9 (1) Ett ark av pappersarmerat fenolhartslaminat förses på båda sidor med en sulfonpolymerfolie om 80 um tjocklek och skäres till kort* stor1ek;_ (2) kortet behandlas ytterligare, såsom beskrivits i exempel 8.

EXEMPEL 10. (1) Ett ark av papperslaminerat epoxilaminat förses på båda sidor* med en sulfonpolymerfolie med tjockleken 90 pm och skäres till kort- storlek; (2) kortet exponeras för ultraviolett bestrâlning för spänningsut- lösning av sulfonpolymerfolíen; (3) ytorna hos kortet bindemedelsbehandlas genom att de utsättes för en dimetylformamidlösning, följt av en kromsvavelsyralösning; (4) de påfsá sätt beredda ytorna förses med ett starkt vidñäftande kopparskikt med önskad tjocklek, bildat genom strömlös avsättning enbart eller i kombination med elektrolytisk avsättning; (S) det erhållna kortet exponeras för infraröd bestrålníng för spänníngsutlösníng; _ (6) det på så sätt framställda kopparklädda laminatet användes för framställning av mönsterkort genom välkänd teknik.

Claims (7)

453 582 .m Patentkrav

1. Förfarande för spänningsutlösning av en sprutad eller formad (gjuten) artikel innefattande en sulfonpolymer, k ä n n e t e c k n a t därav, att artikeln utsättes för elektromagnetisk strålning vald fran mikrovägssträlning, infraröd och ultraviolett strålning i ett eller flera frekvensintervall, vilka har förmåga att absorberas av artikeln och vilka är effektiva för spänningsutlösning väsent- ligen utan att förorsaka värmeinducerad mjukning eller flyt- ning av sulfonpolymeren, under tillräcklig tid för att absorp- tion av tillräcklig energi för spänningsutlösning och/eller stabilisering av sulfonpolymeren mot spänningssprickbildning däri.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att sulfonpolymeren utsättas för strälningsbehandlingen före eller/och efter exponeringen för de mekaniska eller kemiska bearbetningsstegen.

3. Förfarande enligt krav 2 för framställning av ett räämne för användning vid framställningen av ett mönsterkort, k ä n n e t e c k n a t därav, att en sulfonpolymerfilm, ark eller -substrat exponeras för elektromagnetisk strålning vid ett eller flera frekvensintervall, vilka har förmåga att absorberas av filmen, arket eller substratet och vilka är_ verksamma för spänningsutlösning väsentligen utan att värme initierar mjukning eller flytning av sulfonpolymeren, under tillräcklig tid för absorption av tillräcklig energi för spänningsutlösning och/eller stabilisering av sulfonpolymeren mot spänningssprickbildning, varvid strålningen är vald frän den grupp som innefattar mikrovàgstralning, infraröd och ultraviolett strålning; att filmen, arket eller substratet mekaniskt behandlas för bildning av hal därigenom; att behand- lingssteget med strälning upprepas; att film, arket eller_ substratet kemiskt behandlas med ett polärt lösningsmedel med förmåga att bringa dess yttre yta att svälla, varefter denna yta utsättas för en höggradigt oxiderande lösning eller ett urladdningsplasma under tillräcklig tid för ästadkommande av ställen för kemisk och/eller mekanisk vidhäftning vid ytan av ett därpå färst metallskikt. 4) 453 58 IW 2

4. Förfarande enligt krav 1 eller 2 för framställning av ett komposit lämpligt för användning vid framställningen av mönsterkort, k å n n e t e c k n a t därav, att sulfonpoly- merfilmer eller -ark med väsentligen likformig tjocklek som är större än cirka 75 pm stralningsbehandlas; att den strälnings- behandlade sulfonpolymerfilmen eller -arket lamineras vid ett ark av armerat, värmehärdbart material under betingelser av värme och tryck; att laminatet mekaniskt behandlas genom borr- ning eller stansning av ett eller flerazhäl därigenom och att det laminerade kompositet utsättas för ett andra behandlings- steg med strålning.

5. Förfarande enligt något av krav 1-4, k ä n n e - t e c k n a t därav, att sulfonpolymerytan vidare behandlas mekaniskt och/eller kemiskt eller genom exponering för en plasmaurladdning för bildning av en hydrofil yta, som är mot- taglig för efterföljande metallisering och att bestra1nings~ behandlingssteget upprepas.

6. Förfarande enligt nagot av krav 1-5, k ä n n e ~' t e c k n a t därav, att bestràlningen är infraröd vid en våglängd mellan 2,5 - 40 pm och att exponeringstiden för denna bestràlning är under mindre tid än 1 minut.

7. Förfarande enligt nagot av krav 1-5, k ä n n e - t e c k_n a t därav, att bestralningen är ultraviolett bestralning vid en våglängd mellan 0,23 och 0,28 Pm.