DE1690224B1

DE1690224B1 - Bad fuer die stromlose verkupferung von kunststoffplatten

Info

Publication number: DE1690224B1
Application number: DE19671690224
Authority: DE
Inventors: Karin Fey; Klaus Rademacher
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1967-08-29
Filing date: 1967-08-29
Publication date: 1971-03-25
Also published as: CH492381A; BE720093A; IE32240B1; GB1208337A; FR1597506A; IE32240L

Description

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Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von lischen Medium zu Kupfer(I)-oxid umsetzen wird,

sogenannten lochplattierten gedruckten Schaltungen. wirkt wahrscheinlich katalytisch auf die Reaktion ent-

Bei diesem Herstellungsverfahren bedient man sich sprechend der Reaktionsgleichung:
handelsüblicher unkaschierter Trägermaterialien, z. B.

in Form von Trägerplatten oder Trägerfilmen oder 5 Cu+++ 2H CHO + 4 OH ^2HCOO +2H₂O

dergleichen. Bei diesen nicht mit einer Kupferfolie ' ² ~*~ ^u '

kaschierten Trägern wird also das Leitungsmuster wobei es infolge Selbstzersetzung des Bades zu wilden

schichtweise aufgebaut und die Figuration des Lei- Abscheidungen kommt.

tungsmusters durch Ätzen erzeugt. Es handelt sich Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Bad für die demnach^ um ein Herstellungsverfahren nach der io stromlose Verkupferung von Kunststoffplatten unter

Additiv-Ätzmethode. · Verwendung eines Verkupferungsbades anzugeben,

Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von durch welches auf den darin eingetauchten Kunststoffgedruckten Schaltungen auf einer Trägerplatte aus platten eine Kupferschicht stromlos niedergeschlagen Isoliermaterial bekannt (deutsche Auslegeschrift wird, wobei die Selbstzersetzung des Verkupferungs-1206 976), bei dem nach einer Aktivierung der Träger 15 bades unterbunden sein soll.

stromlos vorverkupfert wird, der vorverkupferte Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

Träger mit einem Ätzschutzlack bedeckt wird — und zur Stabilisierung des Bades Metallkomplexsalze als

zwar derart, daß die Leitungszüge frei bleiben —, die Stabilisatoren beigefügt sind.

von dem Ätzschutzlack freigelassenen Flächen der Die Stabilisatoren fangen die Spuren von Kupfer I Vorverkupferung und die vorverkupferten Loch- 20 ab und verhindern so die Bildung von Cu₂O. Im Gegenwandungen anschließend galvanisch bis auf die^ge- satz zu Stabilisatoren mit freien Zyanidionen ergibt wünschte Dicke verstärkt werden, danach der Ätz- sich hierdurch auch der Vorteil, daß bei der im Betrieb schutzlack abgelöst wird und anschließend der Vor- erforderlichen höheren Konzentration dieser Komverkupferung und die Hauptverkupferung gleich- plexsalze die Bäder besser gesteuert und damit überzeitig mittels Differenzätzung geätzt werden. 25 wacht werden können.

Die bisher bei den bekannten Verfahren verwendeten Derart wirkende Komplexe sind z. B. das Kaliumstromlosen Metallbäder weisen erhebliche Nachteile hexacyanoferrat (gelbes Blutlaugensalz) oder Kaliumauf. Die bekannten Silberbäder zur stromlosen Ver- tetracyanoniccolat.

silberung sind zu teuer und zu unstabil und ergeben, Solche erfindungsgemäßen Kupfermetallbäder zur

bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen ange- 30 stromlosen Verkupferung können sich daher wie folgt

wendet, eine »Silberwanderung« auf der Trägerober- zusammensetzen:

fläche, welche die Schaltungen elektrisch unbrauchbar y
macht.; -■■■■■■■"-

An Stelle von Silber kann auch Nickel stromlos ^ !γν^Τ??

niedergeschlagen werden. Nickel ist jedoch wegen 35 Tr^ f · \i rm

seiner schlechten Leitfähigkeit für gedruckte Schal- ^^g H;^eie Λ Jr λ

tungen ungeeignet. Auch wenn Nickel stromlos als ¹^ S ^^ο™^Γι ^ .... «. _Λ

dünne Unterlage und als Elektrode für die galvanische °>⁰⁵ § ^K* t^Nl (^CN^ (Stabilisator)
Auftragung einer dickeren Kupferschicht verwendet
würde, so würde das wegen der schlechten Leitfähig- 40

keit zu unterschiedlichen Dicken der Kupferschicht 10 g CuCl₂ · 2 H₂O

führen. Weitere Schwierigkeiten würden sich ergeben, 56,5 g K NaC₄H₆O₆

wenn das Nickel neben dem Kupfer beim sogenannten 14,7 g freie NaOH

Differenzätzen ausgeätzt werden muß. 12 g Formaldehyd

Bei dem bekannten Verfahren wird nach einer Ent- 45 °>⁵ S ^K* \P^e (GN)₆] (Stabilisator)
fettung, die vorzugsweise in einem alkalischen Entfettungsbad erfolgt, die Oberfläche der Trägerplatte HI
mit handelsüblichen oder bereits bekannten AM- 10 g CuCl₂ · 2 H₂O
vlerungslösungen aktiviert. Die' Behandlung mit 56,SgKNaC₄H₄O₆
solchen Aktivierungslösungen ist als Vorbehandlung 50 10 g freie NaOH
für die stromlose Metallisierung an sich bekannt. 8,7 g Formaldehyd
Durch sie werden diskrete Stellen auf dem nicht me- 1,3 g K₄ [Fe (CN)₆] \ _Q. _Ky .
tallischen Trägerkörper aktiviert, an denen sich bei der 0,6 g K₃ [Cu (CN)₄] J ^{öiaDlusaioren}
nachfolgenden stromlosen* Metallisierung Metallionen · · -

fest anlagern sollen. Die Oberfläche des Trägerkörpers 55 Die stromlose Metallisierung »Vorplattierung«, die

wird dadurch mit Metallkeimen belegt, die dem in der Regel in einer Dicke von etwa 4 μ gebraucht

weiteren additiven Aufbau der Leitschicht dienen. wird, erfolgt mit Bad I und II vorteilhafterweise bei

Die bisher bekannten Lösungen für die stromlose Raumtemperatur, während zur Abscheidung dickerer

Metallisierung mit Kupfer haben nun aber den Nach- Kupferschichten das Bad III bei etwa 45° C betrieben

teil, daß sie leicht zusammenbrechen und dadurch 60 wird,

eine Erzeugung dickerer Schichten verhindern. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genaue Ein-

Die bei der stromlosen Metallisierung stattfindende haltung dieser Temperaturen und Konzentrationen Reduktion des Kupfer(II)-ions zu metallischem Kupfer beschränkt, sondern diese können der jeweiligen Anerfolgt über die Oxydationsstufe Kupfer I. Bei den Wendung angepaßt werden.

bisher verwendeten stromlosen Kupferbädem wird ein 65 Nachdem diese stromlose Metallisierung (Vorwahrscheinlich geringer Anteil Kupfer(TI)-ion nur auf plattierung) mit in der Regel von 4 μ Dicke erfolgt die Kupfer(I)-Stufe reduziert. Das sich so in den ist, wird das negative Leitermuster dann nach bekann-Bädern anreichernde Kupfer I, welches sich im alka- ten Verfahren entweder im Siebdruck- oder nach dem

Photolack- oder Offsetverfahren auf die Vorplattierung aufgetragen. Die nicht abgedeckten Flächen, die also dem positiven Leitungsmuster entsprechen, werden nun galvanisch mittels saurer Kupferbäder bis auf die gewünschte Dicke von z. B. 35 μ aufgebaut.

Die so vorbehandelten Trägerplatten werden nach dem üblichen Wässern bei Temperaturen zwischen 100 und 180⁰C gesintert. Meist liegt die günstigste Temperatur, um Beschädigungen des Trägerplattenmaterials zu vermeiden, bei 160° C während 2 Stunden.

Bei der Aufgalvanisierung der Hauptplattierung, die sich auf der etwa 4 μ dicken Vorplattierung aufbaut, werden diese 4 μ,_#<ϋε auf dem negativen Leitungsmuster wieder durch Ätzen entfernt werden, dadurch berücksichtigt, daß die Hauptplattierung eine Dicke von 35 + 4 = 39 μ erhält. Nach Abätzen von 4 μ verschwindet die Vorplattierung, und die Hauptplattierung erhält ihre genaue Dicke von 35 μ.

Die technischen Eigenschaften der nach diesem Verfahren erzeugten gedruckten Schaltungen sind außerordentlich gut und übertreffen zum Teil die bisher bekannte Güte.

Der nach dem genormten Ringelektrodenverfahren gemessene Isolationswiderstand beträgt bei den erfindungsgemäß hergestellten Trägerplatten aus Phenolhartpapier 3 · 10⁵ ΜΩ. Die Haftfestigkeit (Schälfestigkeit) zwischen Kupferplattierung und Träger (gemessen nach DIN 40802 No. 5.5.2.1. und No 5.5.2.2. vom Dezember 1960) erreicht den außerordentlich hohen Wert von über 2500 p/inch (rund 1000 p/cm).

Um die fertigen Platten gut löten zu können, werden sie in einem mit Wasserstoffperoxid oder Ammoniumpersulfat versehenen Schwefelsäurebad dekapiert.

Um die Platten gegen Korrosion bei Lagerung zu schützen, können sie noch wie folgt weiterbehandelt werden:

Überziehen mit einem lötbaren Schutzlack, stromloser Überzug aus korrosionsverhinderndem Metall und/oder Tauchen in Wasserverdränger.

Claims

Patentansprüche:

1. Bad für die stromlose Verkupferung von Kunststoffplatten unter Verwendung eines Ver-

40 kupferungsbades, durch welches auf den darin eingetauchten Kunststoffplatten eine Kupferschicht stromlos niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung des Bades Metallkomplexsalze als Stabilisatoren beigefügt sind.

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisator K₂ [Ni (CN)₄] beigefügt ist.

3. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisator K₄ [Fe (CN)₆] beigefügt ist.

4. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stabilisator K₃ [Cu (CN)₄] beigefügt ist.

5. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren nach Ansprüchen 3 und 4 gemeinsam beigefügt sind.

6. Bad nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein stabilisiertes Verkupferungsbad mit im wesentlichen folgender Zusammensetzung:

15 g CuCl₂ · 2 H₂O 40 g K Na C₄H₄O₆ 13 g freie NaOH

11 g Formaldehyd 0,05 g K₂ [Ni (CN)₄]

7. Bad nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein stabilisiertes Verkupferungsbad mit im wesentlichen folgender Zusammensetzung:

10 g CuCl₂ · 2 H₂O 56,5 g K Na C₄H₆O₆ 14,7 g freie NaOH

12 g Formaldehyd 0,5 g K₄ [Fe (CN)₆]

8. Bad nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein stabilisiertes Verkupferungsbad mit im wesentlichen folgender Zusammensetzung:

10 g CuCl₂ · 2 H₂O 56,5 g K Na C₄H₄O₆ 10 g freie NaOH

8,7 g Formaldehyd

1,3 g K₄ [Fe (CN)₆]

0,6 g K₃ [Cu (CN)₄]