DE1808161C - Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- Allen diesen Verfahren haften bestimmte Nachteile

stellen gedruckter Schaltungen, insbesondere in an, Je dünner nämlich das Isolierende Substrat in

Form von flexiblen Schaltungen, bei dem die ge- seiner Materialstärke gewählt wird, wie es z. B. für

reinigten und zum Auftragen eines Zinnchloridfilmes flexible Schaltungen erforderlich ist, um so schwerer

_{ für die Dauer von etwa 10 bis 30 Sekunden mit 5 ist es, eine feste Kupferschicht auf dieses Substrat zu

Zinnchloridlösung behandelten Oberflächenbereiche laminieren, geschweige denn zufriedenstellend und

eines elektrisch isolierendetvSubstrates einen Negativ- erfolgversprechend eine Photowiderstandsschicht

faksimile-Schutzüberzug des Leitungsmusters er- hierauf aufzutragen und das Kupfer entsprechend

halten, anschließend auf die freiliegenden Bereiche dem gewünschten Leitungszugmuster abzutragen,

unter Anwendung eines stromlosen Plattierungsver- io Soll das gedruckte Leitungszugmuster durch Plat-

fahrens ein Überzug aus einem Metall aufgebracht tieren auf ein solches biegsames Substrat aufgetragen

und nach einem SpUlvorgang ein weiterer metal- werden, dann ergeben sich die gleichen Schwierig-

lischer Überzug in einer gegenüber dem vorher- keiten für das Aufbringen der Photowiderstands-

gehenden metallischen Überzug größerer Dicke auf- schicht. Zusätzliche Schwierigkeiten zeigen sich

getragen wird. 15 darin, daß keine gute Adhäsion des endgültigen

Es sind mannigfache Verfahren bekannt, um ge- Leitungszugmusters auf der Substratoberfläche bedruckte Schaltungen herzustellen. Eine der gebrauch- steht. In allen diesen Fällen treten die Schwieriglichsten Methoden hierzu besteht darin, ein Leitungs- keiten mehr oder weniger im Zusammenwirken auf, muster, bestehend aus Kupfer, auf ein isolierendes wenn das endgültige Leitungszugmuster sehr feine Substrat zu laminieren, wobei das Substrat z. B. aus ao Linienführungen enthält von z. B. 0,1 mm Stärke Epoxydglasfasermaterial besteht. Normalerweise be- auf einer 0,2 mm breiten Isolationsfläche oder steht das Verfahren zur Herstellung der gedruckten 0,5 mm starken Leitung auf einer 0,1 mm breiten Schaltung darin, daß in aufeinanderfolgenden Ver- Isolationsfläche. Wenn es sich darum handelt, gefahrensschritten eine leitende Schicht auf das iso- druckte Leitungszüge auf beiden gegenüberliegenden lierende Substrat aufgetragen wird und schließlich as Seiten eines Substrats miteinander zu verbinden, das endgültige Leitungszugmuster auf die bereits wobei hierzu entsprechende Bohrungen dienen, dann aufgetragenen leitenden Schichten mit Hilfe von ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten. Werden Photowiderstandsmasken unter Anwendung von Ätz- nämlich laminierte Schaltungsplatten verwendet, verfahren erstellt wird. Andererseits läßt sich auch dann müssen zusätzliche Verfahrensschritte zum auf das isolierende Substrat eine leitende Schicht 30 stromlosen oder Elektroplattieren der Bohrungsdurch Plattieren, Vakuumniederschlag, Sprühen usw. wandungen angewendet werden. Werden additive auftragen, wobei dann wiederum das Leitungszug- Elektroplattierungs- oder stromlose Plattierungsvermuster durch Photowiderstandsmasken unter An- fahren für flexible Schaltungssubstrate verwendet, wendung von Ätzverfahren ausgearbeitet wird. dann muß auf alle Fälle gewährleistet sein, daß die

Eine gänzlich andere Methode zum Herstellen ge- 35 Bohrungen nicht unversehens mit Photowiderstands-

druckter Schaltungen besteht darin, daß auf ein iso- material gefüllt werden.

Herendes Substrat direkt das endgültige Leitungs- Als Hauptnachteil bei der Herstellung von gezugmuster aufgetragen wird, indem z. B. leitendes druckten Schaltungen ergibt sich jedoch, daß ein Material über eine entsprechende Maske aufgesprüht großer Zeitaufwand erforderlich ist. Bei Anwendung wird und anschließend durch Plattieren oder Lötbad- 40 von laminierten Schaltungskarten liegt dieser Zeitverfahren das aufgetragene Leitungszugmuster auf aufwand in der Größenordnung von Stunden, was die gewünschte Stärke eingestellt wird. Andererseits sich schon allein aus dem Laminierungsprozeß als läßt sich die Oberfläche eines isolierenden Substrats solchem ergibt. Wenn aber ein solcher Zeitaufwand für einen Niederschlag durch stromloses Plattieren nicht zu umgehen ist, dann ergeben sich Schwierigaktivieren und anschließend Photowiderstandsmate- 45 keiten, wenn eine Automatisierung des Herstellungsrial in einem Faksimilenegatiwerfahren gemäß dem verfahrene vorgenommen werden soll, weil aufwengewünschten Leitungszugmuster auftragen. Die durch dige und damit teure Ausrüstungseinrichtungen jedas Negativ frei gelassenen Oberflächenbereiche des weils für unzulässig langwährende Zeitabschnitte im Substrats werden dann in einem stromlosen Ver- Herstellungsverfahren gebunden sind, und damit fahren plattiert, indem die Leitungszüge auf die ge- 50 nicht zum Fortgang des Prozesses entsprechend beiwlinschte Stärke gebracht werden; darauf wird dann tragen können.

die nicht mehr benötigte Photowiderstandsschicht Es ist deshalb wünschenswert, speziell bei der Her-

abgetragftx stellung von biegsamen gedruckten Schaltungen einen

Weiterhin ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Hochgeschwindigkeitsprozeß zur Verfügung zu

gedruckte« Leitungsmusters auf ein elektrisch iso- 55 haben, der sich leicht zur Automatisierung eignet.

"•,ιfinden Substrat bekanntgeworden, bei dem das Hierbei soll jedoch gewährleistet sein, daß die LeI-

5 iibsirat zuaäohst gereinigt wird, anschließend mit tungen des gedruckten Leitungszugmusters fest auf

sia.3!.- Z?.riiicEiEadläIösung für etwa 15 Sekunden be- dem isolierenden Substrat anhaften. Außerdem sollsn.

handelt wird und unmittelbar darauf ein Negativ- sich die Bedingungen bsim Herstellungsverfahren

iäKsi[.ra!edn;.ck mit iünem Schutzüberzug durch- ^6o leicht steuern und nachprüfen lassen. Weiterhin soil

g'3!:?;hri wird:. bei einem ökonomischen Herstellungsverfahren eins¹·

3chlie.8ir.CLT; kt es fjgkannt, daß, nachdem auf die sehr feine Linienaufluoüng Im endgültigen Ldiungs- !'r-i-'"iep;snd!en Bereiche unier Anwendung eines strom- zugmuster zu erzielen sein. Schließlich müssen eüek-

äossn Plattierangsverfahrens ein Überzug aus einem irisch leitende Verbindungen über Bohrlochwandun-Meiail: aufgebracht ist, nach einem Spülvorgang ein 65 gen von einer Substratseite auf die andere herstellwsiterei: metallischer Überzug in einer gegenüber bar sein, und zwar möglichst ohne zusätzlichen Aufdistn stromlos aufgetragenen metallischen Überzug wand in Zeit oder Material.

größerer Dicke aufgetragen wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin,

ein Herstellungsverfahren zum Erstellen von gedruckten Schaltungen zu schaffen, bei dem der Zeitaufwand gegenüber bisher wesentlich herabgesetzt wird; weiterhin soll die Adhäsionskraft des Leitungszugmusters auf dem isolierenden Substrat gegenüber s bisher wesentlich erhöht werden, wobei insgesamt das Herstellungsverfahren für eine Automatisierung in hervorragendem Maße geeignet sein soll. Die Aufgabe besteht weiterhin daran, eine äußerst feine Linienführung i.n endgültigen Leitungszugmuster zu erzielen.

, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Substrat nach dem Aufbringen des Zinnchloridfilmes gespült wird, daß das Substrat danach einer saueren Palladiumchloridlösung bei Raum- is temperatur für eine Dauer von etwa 10 Sekunden ausgesetzt und dadurch ein Palladiumfilm niedergeschlagen wird, daß die behandelte Substratfläche nach anschließendem Spülen bei einer Temperatur unterhalb der Substraterweichungstemperatur getrocknet und dann der Negativfaksimile-Schutzüberzug aufgebracht wird, daß der aufgebrachte Schutzüberzug bei einer Temperatur getrocknet wird, die sowohl niedriger als die Substraterweichungstemperatur als auch nicht so hoch ist, daß das aufgebrachte as Negativfaksimile-Leitungsmuster verläuft bzw. verschmiert, daß dann auf die freiliegenden Palladiumfilmbereiche der Überzug aus einem weiteren Metall aufgetragen wird, daß nach dem Spülen das Substrat wenigstens für eine Zeitdauer von 1 Minute auf etwa Vs des Wertes seiner Erweichungstemperatur aufgeheizt wird und daß hierauf folgend als weiterer metallischer Überzug ein Lötzinn-Überzug aufgetragen wird.

Als Substratmaterialien lassen sich vorzugsweise Polyester oder Polyimide verwenden.

Das Reinigen der Oberflächenbereiche läßt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung mit Hilfe einer Chromsäurelösung unter Anwendung einer Temperatur zwischen 76 bis 82° C während einer Zeitdauer von 15 Sekunden durchführen. Ein weiterer Reinigungsschritt erfolgt mit kaustischer Soda unter Anwendung einer Temperatur von 76° C für eine Zeitdauer von 10 Sekunden; hierauf wird dann mit einer Spülmittellösung und anschließend mit klarem Wasser das Substrat abgespült. Die erfindungsgemäße Behandlung der Substratoberfläche erfolgt mit Hilfe einer Zinnchloridlösung, die für eine Zeitdauer von 10 Sekunden einwirken gelassen wird; die so behandelte Oberfläche wird dann erfindungsgemäß unter Einwirken einer Palladiumchioridlösung während einer Zeitdauer von 10 Sekunden aktiviert. Das Negaiivfaksimile der gewünschten gedruckten Schal tung läßt sich dann mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitsdnitfcpresse auftragen; wobei die anschließende Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 60 und 71° C für eine Zeitdauer vom 30 Sekunden erfolgen kana. Die zweite Metallschicht wird dann erfindungsgemäS mit eiraem stromlosem Nickelplattierungsverfa'örem in Gestalt eines Nickeffilms während einer Zeitdauer von 30 Ssikundea aufgetragen, urn dann anschließend ein Trocknungsverfahren in Luft bei einer Temperatur durchzuführen, deren Wert bei Vs der Erweichungstemperatur des Subslratmaterials liegt. Das endgültige Leitungszugmuster läßt sich daan gemäß einem wetteren Eirfinaungsgedsnken durch ein Lötwellenverfaiirea in .3er gewünschten Stärke auftragen.

Das hier beschriebene Hochgeschwindigkeitsverfahren, bei dem im allgemeiuen die Verfahrensschritte· in vorteilhafter Weise kürzer sind als eine Minute, führt zu einem gedruckten Leitungszugmuster, das mit großer Adhäsionskraft auf dem Substrat haftet, auch wenn das Substrat schmiegsam bzw. biegsam ist. Alle Qberflächenbereiche inklusive Bohrlochwandungen werden gleichzeitig in den Verfahrensschritten behandelt,

Damit liegt die benötigte Zeitdauer für das Herstellungsverfahren von gedruckten. Schaltungen gemäß der Erfindung in der Größenordnung von Minuten.

Ein zur Herstellung einer Umhüllung für elektrische Bauelementegruppen beschriebenes Verfahren zeigt zwar, daß durch Anwendung eines Palladiumbades die Metallisierung einer Kunststoffoberfläche erleichtert wird, gleichzeitig aber auch, daß Schwierigkeiten auftreten, wenn ein dichter Metallüberzug erzielt werden soll. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wird hier als zu metallisierender Kunststoff ein langkettiger Kunststoff unter Verwendung eines besonderen Härters angegeben, dessen Oberfläche mit Palladium lediglich bekeimt wird. Hierdurch ist es aber nicht möglich, den erforderlichen Palladiumüberzug innerhalb von etwa 10 Sekunden porenfrei und ausreichend dicht aufzubringen.

Mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung nämlich ergibt sich der Vorteil, daß dank einer Reaktion der Palladiumchioridlösung mit dem vorher aufgebrachten Zinnchloridfilm innerhalb kürzester Zeit ein Palladiumfilmniederschlag an Stelle der Palladiumbekeimung erfolgt. Dieser Palladiumfilmniederschlag, insbesondere aber die hierauf weiterhin niedergeschlagenen Metallschichten, sind ausreichend porenfrei, um eine feine Auflösung des aufzubringenden Leitungsmusters 2U gestatten. Ein besonderer Kunststoff, wie bei der Palladiumbekeimung, ist außerdem nicht erforderlich.

Die mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung erzielte Adhäsion zwischen Leitungsmuster und Substrat ist gegenüber der bei bekannten gedruckten Schaltungen außerordentlich hoch, so daß selbst bei Anwendung auf flexiblen Schaltungen relativ hohen Anforderungen genügt wird.

Schließlich ergibt sich noch der Vorteil, dab der Substratkunststoff nicht nach der Haftfähigkeit bzw. Keimbildungsfähigkeit für Palladium ausgewählt zu werden braucht, sondern daß sich die Auswahl ohne weiteres nach der späteren Anwendungsart des Kunststoffsubstrats im Fertigprodukt richten kann.

Die Zeichnung zeigt in tabellarischer Übersicht die für das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung erforderlichen Verfahrensschritte.

Einleitend sei darauf hingewiesen, daß es sich in der Praxis herausgestellt hat, daß bei Anwendung gewisser Aufheizbehandlungen in Verbindung mit an sich bekannten Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen unter Anwendung der Auftragstechnik unerwartete Ergebnisse erzielt worden sind, die eine beachtliche Beschleunigung bei der Herstellung zulassen. Trotz der hohen Geschwindigkeit, mit der die Leitungszüge aufgetragen werden, ergibt sich neben einer hohen Adhäsionskraft auch eine scharf definierte Linienführung.

Aus der tabellarischen Übersicht am Schluß der Beschreibung ergibt sich, daß im ersten Verfahrensschritt ein elektrisch isolierendes Substrat zunächst

gründlich gereinigt wird um seine Oberfläche für die Nach Abspülen der Überreste des Ätzbades braudarauffolgende stromlose Plattierung vorzubereiten. chen die Substrate nicht getrocknet zu werden, son-AIs Substrate sind so z. B. ein Polyesterprodukt und. dem werden gemäß Verfahrensschritt 2 der tabel-Polyimidmaterial benutzt worden. Für biegsame bzw. !arischen Übersicht unmittelbar danach in eine Zinnschmiegsame Schaltungsführungen ist die Substrat- 5 chloridlösung eingetaucht, die aus folgenden Bestanddicke dabei zu etwa 0,03 mm bis 0,08 mm gewählt teilen besteht: 670 g SnCl₂ · 2 H₂O und 775 g SnCl₄ worden. Ist für die endgültige Schaltungsführung zur (trocken) in 45 1 Wasser gelöst. Dieses Bad wird auf Verbindung der Leitungen auf einer Seite mit denen eine Temperatur zwischen 21 bis 27° C gehalten, auf der anderen Seite eine jeweilige Plattierung von d. h. bei Raumtemperatur, indem gleichzeitig eine Lochungen im Substrat erforderlich, dann werden io Eintauchzeit von 10 bis 30 Sekunden eingehalten diese Lochungen vor der Reinigung und damit vor wird. Durch Anwendung dieses Bades wird ein Zinnden anderen Verfahrensschritten in das Substrat ge- chloridfilm auf die Substratoberfläche niedergeschlastanzt. Ist eine Plattierung solcher Lochungen er- gen. Enthält dieses Substrat Lochungen, dann werden forderlich, dann ergeben sich in dem nachfolgenden die Lochungswände natürlich ebenso von Zinnchlorid Verfahren entsprechend Wiederholungen gewisser 15 überzogen. Das Substrat wird dann anschließend Verfahrensschritte. wieder in klarem Wasser gespült.

Durch die im Verfahrensschritt 1 erfolgende Rei- Im Verfahrensschritt 3 wird dann das Substrat in nigung werden Schmutz- und Fettablagerungen auf eine saure Palladiumchloridlösung eingetaucht, die der Substratoberfläche entfernt, so daß die Ober- folgende Bestandteile enthält: 100 bis 250 g PdCl₂ in fläche für die nachfolgenden Plattierungsschritte in ao 45 1 Wasser gelöst und mit Salzsäure auf einem pH-geeigneter Weise vorbereitet ist. Im vorliegenden Wert von etwa 1,0 eingestellt. Auch dieses Bad Herstellungsverfahren hat sich ein dreistufiger Rei- wiederum wird auf eine Temperatur zwischen 21 bis nigungsprozeß als an. meisten zweckentsprechend 27⁰C gehalten, d.h. im wesentlichen bei Raumerwiesen. In der ersten Stufe wird das Substrat in temperatur, wobei die Eintauchzeit zumindest 10 Seeine Chromsäurelösung eingetaucht, die aus folgen- as künden beträgt. Längere Eintauchzeiten scheinen die den Materialien besteht: 11,7 1 Schwefelsäure, Endresultate nicht nennenswert beeinflussen zu kön-3 1 Wasser und 4,38 g Natriumdichromat. Diese hoch- nen. Durch Eintauchen in dieses Bad wird eine konzentrierte Säurelösung wird vorzugsweise auf eine Schicht metallischen Palladiums auf das mit einem Temperatur von 76° C gehalten, obwohl auch ein Zinnchloridfilm überzogene Substrat niedergeschla-Bereich von 76 bis 82° C brauchbar ist. Die bevor- 30 gen, indem Falladiumchlorid unter der Einwirkung zugte Eintauchzeitdauer beträgt 15 Sekunden, wobei von SnCl₁ reduziert wird. Nach Entfernen des Subeine Zeitdauer, die größer als eine Minute ist, nur strats aus der Lösung wird es wiederum in klarem äußerst selten erforderlich erscheint. Es ist natürlich Wasser gespült.

klar, daß bei Erfordernis einer niedrigeren Tempe- Um eine Beschädigung der Oberflächen zu verhinratur der Säurelösung eine entsprechend größere 35 dem, ist es natürlich wichtig; das Berühren der Ober-Zeitdauer gewählt werden muß, um den gleichen flächen mit Fingern, Greifern usw. zu vermeiden.
Reinigungseffekt wie bei höheren Temperaturen zu Anschließend an den zuletzt beschriebenen Vererzielen, fahrensschritt, ist es nun erforderlich, die Oberflächen

Nach Benetzen der für die Auftragung der Lei- des Substrats zu trocknen, so daß in einem «achtungszüge vorgesehenen Oberflächenbereiche mit der 40 folgenden Verfahrensgang die zu druckenden Lei-Chromsäurelösung werden diese Oberflächen in flie- tungszüge fest anhaftend aufgebracht werden können, ßendem Wasser gespült. Darauf wird das Substrat in So werden etwa noch vorhandene Wassertropfen in ein Ätzbad eingetaucht, das folgende Bestandteile Luft bei Temperaturen zwischen 21 und 71⁰C bei aufweist: 45 1 Wasser und 6300 g Natriumhydroxyd. Erzielen bester Resultate von der Substratoberfläche Das Ätzbad wird vorzugsweise auf eine Temperatur 45 entfernt. Je nachdem wieviel Wasser noch auf der von etwa 76° C gehalten, wobei die Eintauchzeit Oberfläche haftet, wird dieser Verfahrensschritt in zwischen 10 und 30 Sekunden liegt. Es ist dabei seiner Dauer eine Minute übersteigen. Die Anwenkeinesfalls erforderlich, daß die Substratoberflächen dung eines Luftstrahls zum Entfernen restlichen länger als eine Minute von der Lösung benetzt wer- Wassers vor dem eigentlichen Trockenvorgang läßt den. Ebenso wie oben erfordert die Behandlung bei so die Gesamtzeitdauer zum Trocknen weiter herabniedrigerer Temperatur eine entsprechend größere setzen.
Zeitdauer. Nach Trocknen des Substrats wird ein Negativ-

Wird ein Polyestersubstrat verwendet, dann wird faksimile des gewünschten endgültigen Leitungsveres nach diesem Verfahrensabschnitt in klarem Wasser laufs auf die Substratoberfläche aufgetragen; Vergespült. Wird hingegen ein Polyimidsubstrat benutzt, SS fahrensschritt 4. Das hierbei niedergeschlagene Mate-, dann ist es das beste, zunächst eine Spülung unter rial ist äußerst porenfrei, in Wasser unlöslich und Anwendung eines milden Schmutzlösungsmittels vor- elektrisch nichtleitend; vorzugsweise aber nicht notzunehmen, um jeden anhängenden Film, der sich wendigerweise ist es für eine äußerst scharfe Liniennach Anwendung des Ätzbades wieder nieder- führung geeignet und auch widerstandsfähig gegengeschlagen hat, zu entfernen; anschließend kann dann «o über geschmolzenem Lot. Der eigentliche Druckdie Spülung in klarem Wasser vorgenommen werden. Vorgang kann bei einseitigem Bedrucken in einem Es ist allerdings bekannt, daß durch Anwendung Flachdruckverfahren oder bei beldseitigem Bedrucken einer Chromsäurelösung das Polyestermaterial ange- in einem Rotationsoffsetverfahren erfolgen griffen wird und daß durch die Anwendung des Ätz- Für eine Hußerst scharfe Linienführung der aufbadcs Polyimidmatcrial angeätzt wird. Die besten 6s gebrachten Leitungszüge mit einem gegenüber Resultate lassen sich jedoch erzielen, wenn die ver- schmelzendem Lot widerstandsfähigen Überzug wird wendeten Materialien durch die angeführten Bäder in vorzugsweise ein Material hohen Schmelzpunktes in der aufgeführten Reihenfolge gereinigt worden sind. Gestalt eines synthetischen Esterkunststoffs hoher

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Auf löslichkeit einem Süurcwert von 10 bis 20 und einem Schmelzpunkt zwischen 82 bis 88 ' C verwendet, das mit einem FettkohlenwasserslolTöl hohen Siedepunktes (etwa 250° C) vermischt ist. Diese Lösung enthält etwa 4O°/o Kunststoff mit einem Viskosewert zwischen 62 bis 98,5 Poise.

Nach Niederschlagen dieses Überzugs wird das Substrat gemäß dem Verfahrensschritt 5 einer Wärmebehandlung ausgesetzt, wobei Temperaturen zwischen 60 bis 71° C, vorzugsweise aber von 65° C, zur Anwendung kommen. Diese Wärmebehandlung findet während 30 Sekunden in einer Atmosphäre von vorzugsweise weniger als 50% relativer Feuchtigkeit statt. Beim Drucken führt normalerweise eine solche Wärmebehandlung zur Ausdampfung der Lösung, so daß sich ein gleichförmiger Film bildet; es liegt dabei keinerlei Anzeige für eine damit verbundene chemische Rcakion vor. Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung hingegen läßt das aufgedruckte Material bei einer Temperatur trocknen, die unterhalb des Wertes liegt, bei dem die Druckmasse sich verläuft. Ein solches Verlaufen ist in jedem Falle unerwünscht, da hierdurch das gedruckte Leitungsmuster verwischt wird. In dem Maße, wie die relative Feuchtigkeit anwächst, wird eine längere Trocknungszeit erforderlich. Die besten Ergebnisse lassen sich jedoch mit den oben angegebenen Parametern erzielen.

Nach Trocknen des Überzuges wird das Substrat im Verfahrensschritt 6 in ein Bad zum stromlosen Mcta'lisicren eingegeben, wobei eine Metallschicht auf die Palladiumoberflächcnbciciche niedergeschlagen wird, die durch den Negativ-Faksimilc-Oberzug frei gelassen sind. Das Substrat wird für eine so lange Zeitdauer in das Bad eingetaucht, die gerade erforderlich ist, einen gleichförmigen Metallüberzug auf die freiliegenden Oberflächenbereiche niederzuschlagen. Wenn auch übliche stromlose Plattierungsbädcr angewendet werden können, vor a'lem für Kupfer und Nickel, ist es vorgezogen worden, ein Nickelplattierungsbad bestimmter Provenienz anzuwenden. Dieses Bad besteht aus nachstehend aufgeführten Materialien: 45 1 Wasser, 715g NiSO₄ · 7 H₁₁O, 1070 g NaH₂PO₂H₂O, 1390 g 85«/oigcr Milchsäure, 214 g Natriumazctat, 724 g Natriumsuccinat, 161g Essigsäure, 2 bis 3 Teile auf eine Million Bleiazctal mit Natriumhydroxydlösung- oder Schwefelsäurclösungszusatz, um den pH-Wert vorzugsweise auf 5,2 einzustellen, obg'eich ein Bereich zwischen 4,8 und 5,6 als brauchbar angesehen werden kann. Dieses Bad soll auf eine Temperatur zwischen 76 und 88° C gehalten werden, wobei eine nintauchzeitdaucr von im wesentlichen 30 Sekunden einzuhalten ist. Bei geringeren Temperaturen als 76° C steigt die erforderliche Zeit zum Niederschlagen eines Überzuges an, was nicht wünschenswert ist. Nach diesem Vorgang wird das Substrat wieder in Wasser gespült und anschließend getrocknet, um etwa noch vorhandene restliche Spülmittel zu beseitigen.

Im oben beschriebenen Verfahrensschritt ist also das gewünschte Leitungszugmuster in Form eines lötbaren Metalls auf beiden Seiten des Substrats aufgebracht, wobei auch die Wandungen eventuell vorhandener Leicher mit einer Metallschicht überzogen sind, so daß leitende Verbindungen von den Leitungsziigen der Vorderseite zu denen der Rückseite hergestellt sind.

Hei diesem Verfahrensstand kann nun der gedruckte Oberzug entfernt werden, indem dieser Überzug mit einer Lösung benetzt wird, die den Überzug lost oder auflöst, aber das Substrat und die aufgetragenen Materialien nicht angreift.
Der abschließende Verfahrensschritt dient dazu, das Leitungsmustcr für einen Vorgang vorzubereiten, der zur Reduzierung des elektrischen Widerstandes dient. Das mit dem stromlos niedergeschlagenen Metall versehene Substrat wird im Verfahrensschritt 7

ίο für etwa eine Minute auf angenähert ^s/a des Wertes des Erweichungspunktes des Substratmalerials in Luft aufgchcizi. Bei Polyimidmatcrial mit einem Erweichungspunkt von etwa 215⁰C wird so vorzugsweise eine Temperatur von 190° C eingestellt. Bei Polyester mit einem Erweichungspunkt von angenähert 150⁰C wird vorzugsweise eine Temperatur von etwa 93° C verwendet. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Adhäsion des endgültigen Leitungsmusters auf dem isolierenden Substrat erhöht wird.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird nun der relativ hohe spezifische Widerstand der aufgebrachten Leilungszüge in der Weise vermindert, daß ein zweiter metallischer Überzug auf dem ersten metallischen Überzug ebcnfals mit Hilfe eines stromlosen Plattierungsvcrfahrcns aufgetragen wird. In diesem Vcrfahrcnsschrilt 8 wird die SubstratobcrfTache mit einem üblichen Lölflußmittcl überzogen, um anschließend unter Anwendung eines Lötwellcnvcrfahrens die auf dem Substrat befindlichen Leilungszüge mit einer entsprechenden Metallschicht zu überziehen. Dicke Lölzinnschichten von etwa 0,13 mm Stärke und darüber je nach der Breite der Leitungszüge lassen sich auf diese Weise auftragen. Nach einem anderen Verfahren, das allerdings teurer und langsamer ist, wird zunächst in einem stromlosen Plattierungsvcrfahrcn Kupfer aufgetragen, um dann anschließend in einem elektronischen Verfahren die Kupferschicht auf die gewünschte Dicke der grundlegenden Nickelschicht einzustellen. Es läßt sich aber auch eine Kombination der oben beschriebenen Verfahren anwenden, wobei zunächst eine dünne Lötzinnschicht auf die ursprüngliche Nickclschicht aufgetragen wird, um in einem anschließenden Plaltierungsschritt Kupfer, Gold u. dgl. aufzutragen.

Wenn die elektrisch leitenden Überzüge nicht bereits vor diesen abschließenden Verfahivnsschriltcn entfernt worden sind, läßt sich das jetzt durchführen. Im Rückblick auf das oben beschriebene Verfahren läßt sich feststellen, daß der Verfahrensschritt, der allein einen Zeitaufwand erfordert, der größer als eine Minute ist, derjenige Verfahrensschritt ist, worin die Substratobcrflächc nach Benetzen mit der PaIIad'iumchloridlösung getrocknet worden sind. In Abhängigkeit jedoch vom Betrag der auf der Oberfläche des Substrats haftend bleibenden Spüllösung und der angewandten Temperatur llißl sich dieser zuletzt genannte Verfahrensschritt auch in weniger als einer Minute durchführen. Jedenfalls ist für jeden andeicn Verfahrensschritt in diesem Herstellungsverfahren

Go weniger als eine Minute erforderlich. Damit ergibt sich aber, daß das erfindungsgemäßc Herstellungsverfahren als Hochgeschwindigkcilspiweß für Au'tomntisicrungsbcstrcbimgcn in hervorragendem MaUo geeignet ist, da für jeden Vcrfahrensscliiitt die jo-

ö5 weils zugeordnete Ausrüstung nur in relativ kurzer Zeit beansprucht wird. Weiterhin liißt sich das ru-pativc Faksimile des l.citunpsmustm in Ciestalt eiiirs nichtleitenden Überzugs in einem Rntiitionsollsot-

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verfahren auf das Substrat aufbringen, so daß steh ein relativ hoher Ausstoß erzielen läßt. Darüber hinaus lassen sich die L.eitungszüge mit Flilfc üblicher Druckverfahren in äußerster Feinheit auftragen, wie es ζ. Π. im Flachdruckvcrfahren möglich ist, wobei 5 Liiiieuzüge von 0,05 bis 0,1 mm Feinheit auf dünne .Substrate, bestehend aus Polyimid b/w. Polyester auftragbar sind.

In Anwendung des erfiiidungsgemäßen Verfahrens hat sich weiterhin ergeben, daß durch das Flattieren von Bohrungen gleichzeitig mit der Substraloberfläche in wirkungsvoller und betriebssicherer Weise elektrisch leitende Verbindungen von einer Subslrntoberflächc zur anderen herstellbar ist.

Die Qualität des Herstellungsverfahrens bzw. des sich hiermit ergebenden Produkts ist mit Hilfe eines Adhäsionstest geprüft worden. Hierzu sind etwa 2,5 cm breite Substratstreifeii mit Hilfe des erfiiidungsgemäßen Herstellungsverfahrens mit Lötzinn überzogen worden, um dann anschließend aufeinandergelötet zu werden. Beim Abziehen des Isoliermaterials vom Metall haben sich folgende Adhäsionsresultate ergeben: Bei Polyimid ist eine Kraft von mehr als 2Vi Pond erforderlich gewesen, um das Substrat vom Metallüberzug zu trennen; bei Polyester hat diese Kraft mehr als 1,8 Pond betragen. In diesem Zusammenhang ist es interessant zu erfahren, daß ohne Spülmittelbehandlimg im anfänglichen Substratreinigungsprozeß die Leitungsmusteradhäsion auf Polyimid ungefähr nur IVi Pond betragen hat im Gegensatz zinn obengenannten höheren Wert.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die erfindungsgemäße Flerstellung gedruckter Schaltungen im Auftragverfahren folgende Vorteile gegenüber dem Stande der Technik besitzt: Es stellt ein Hochgeschwindigkeitsverfahren dar, das vorzüglich für Automatisierungszwecke geeignet ist; es ist wirtschaftlich, weil die verwendeten Materialien ohne weiteres erhältlich sind; die angewendeten Temperaturen und verwendeten Materialien lassen sich leicht steuern bzw. überwachen, die Anwendung bewährter Druckverfahren gestattet eine äußerst feine Linienauflösung im gedruckten Leitungsmustcr und schließlich ist das endgültig aufgetragene Leitungs- <ts muster in höchstem Maße auf dem elektrisch isolierenden Substrat adhäsiv bzw. anhaftend.

Werden andere Materialien als Polyester oder Polyimid verwendet, dann müssen bestimmte Verfahrensschritte entsprechend abgewandelt werden, so Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß zwar das erfindungsgemäße Verfahren für flexibel gestaltete gedruckte Schaltungssiibstrate beschrieben worden ist, jedoch ohne weiteres auch für starre gedruckte Schaltungskarten anwendbar ist.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen, insbesondere in Form von flexiblen Schaltungen, bei dem die gereinigten und zum Auftragen eines Zinnchloridfilmes für die Dauer von etwu 10 bis 30 Sekunden mit Zinnchlorldlösurig behandelten OberflUchenbercicho eines elektrisch isolierenden Substrates einen Negativfaksimilc-Schutzilberzug des Leitungsmusters er- fis halten, anschließend auf die freiliegenden Bereiche unter Anwendung eines stromlosen Plnttierungsverfahrens ein Überzug aus einem Metall aufgebracht und nach einem Spülvorgaiig ein weiterer metallischer Überzug in einer gegenüber dem vorhergehenden metallischen Überzug größerer Dicke aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat nach dem Aufbringen des Zinncliloridlilmcs gespült wird, daß das Substrat danach einer saueren Palliidiuinchloiidlösung bei Raumtemperatur für eine Dauer von etwa 10 Sekunden ausgesetzt und (Iadurcli ein Palladiumfilm niedergeschlagen wird (3), daß die behandelte Substratlläche nach anschließendem Spülen bei einer Temperatur unterhalb eier Substraterweichungstemperatur getrocknet und dann derNegativfaksimile-Schutzüberzug aufgebracht wird (4), daß tier aufgebrachte Schutzüberzug bei einer Temperatur getrocknet wird, die sowohl niedriger als die Substraterwei·· chungstemperatiir als auch nicht so hoch ist, daß das aufgebrachte Negativfaksiniile-l.eiliingsmuster verläuft bzw. verschmiert (5), daß dann auf die freiliegenden Palladiumfilmbereiche der Überzug aus einem weiteren Metall aufgetragen wird (6). daß nach dem Spülen das Substrat wenigstens für eine Zeitdauer von I Minute auf etwa ²/a des Wertes seiner Erweichungstemperatur aufgeheizt wird (7) und daß hierauf folgend als weiterer metallischer Überzug ein Lötzinn-Überzug aufgetragen wird (8).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auftragen (2) des Zinnchloridfilms auf das Substrat eine Zinnchloridlösung mit folgenden Bestandteilen verwendet wird: 45 I Wasser, 670 g SnCi₂ ■ 2 Hp und 775 g SnCl,, (kristallwasserfrei).

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer saueren PaIIadiumchloridlösiing nachstehend aufgeführter Bestandteile: 45 1 Wasser, etwa 100 bis 250 g PdCI₂ unter Einwirkung von Salzsäure auf einen pH-Wert von im wesentlichen 1,0 eingestellt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einwirkenlassen (3) der saueren Paüadiumchloridlösung auf ikn Zinnchloridfilm die entsprechende Substratoberfläche abgespült und bei einer Temperatur zwischen 21 und 65° C getrocknet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung eines Negativfaksimile-Schutzüberzugs folgender Bestandteile: 40% Lösung eines hochlösbaren synthetischen Ester-Kunststoffs mit einem Schmelzpunkt zwischen 180 bis 190⁰C sowie einem Säurewert zwischen 10 bis 20 in einem Fettkohlenwasserslofföl mit einem bei im wesentlichen 271⁰C liegenden Siedepunkt sowie einer Viskosität von 62 bis 98,5 Poise.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung (S) zum Trocknen des Schutzliberzugs bei einer Temperatur zwischen 60 und 71° C wührend einer Zeitdnucr von 30 Sekunden und unter einer relativen Feuchtigkeit von 50Vo erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dnß der zweite metallische Oberzug Jn einem stromlosen Vorfahren aus einer Nickelplntttcrungslösung bei einer Temperatur zwischen 76 bis 88" C wührend einer Zeitdauer von 30 Sekunden niedergeschlagen wird (6).

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8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7, gekennzeichnet durch Verwendung einer Nickelplattierungslösung mit folgenden Bestandteilen: 45 1 Wasser, 715 g NiSO,-7H.,O, L070 g NaIi₂PO₂H₂O, 1390g 85°/oige Milchsäure, 2Ug essigsaures Natron, 724 g Natriumsuccinat, 16 L g Essigsäure, 2 bis 3 Teile auf einer Million Bleiazetat, indem der pH-Wert dieser Lösung mit Hilfe einer NaOH-Lösung auf einen Wert zwischen 4,8 bis 5,6 eingestellt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Polyimidsubstrates.

10. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Polyestersubstrates.· .

11. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Oberflächenreinigung (1) vor Anwendung der Zinnchloridlüsung (2). eine Chromsäurelösung, bestehend aus 11,71 Schwefeisäure, 3 1 Wasser und 438 g Natriumdichromat bei einer Temperatur zwischen 76 bis 82° C für

eine Zeitdauer von 15 bis 60 Sekunden unter nachfolgendem Abspülen angewendet wird, dal) anschließend die Oberfläche einem Ätzbad mit nachfolgenden Bestandteilen: 45 1 Wasser, 6300 g Natriumhydroxyd bei einer Temperatur von im wesentlichen 76° C für eine Zeitdauer zwischen 10 bis 60 Sekunden ausgesetzt wird und dann nach einer anschließenden Spülmiltelbehandlimg die betreitende Oberfläche mit klarem Wasser abgespült wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auftragen (8) des dritten Metallüberzugs zunächst ein Flußmittel auf den zweiten Metallüberzug aufgetragen wird, um anschließend in einem Lötwellcnverfnhrcn mit einem dritten Metallüberzug in Gestalt einer Lötzinnschicht versehen zu werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Negativfaksimile-Scluitzüberzug nach Aufbringen (6) des zweiten Metallüberzugs und vor dem Aufheizen (7) des Substrats abgetragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen