DE2541868A1 - Verfahren zur abscheidung von metall auf der oberflaeche eines nichtleitenden substrats - Google Patents
Verfahren zur abscheidung von metall auf der oberflaeche eines nichtleitenden substratsInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN
DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.
AMP Incorporated amp-42
tM/th
19. September I975
Verfahren zur Abscheidung von Metall auf der Oberfläche eines nichtleitenden Substrats.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung von Metall aus einem Bad zur stromlosen Metallisierung auf der
Oberfläche eines nichtleitenden Substrats.
Aus der US-PS 3 562 005 ist es bekannt, Metall aus einem Bad zur stromlosen Metallisierung auf der Oberfläche eines nichtleitenden
Substrats abzuscheiden, indem man einen Zinn(II)-chlorid-Film
auf die Oberfläche aufträgt, die den Film tragende Oberfläche durch eine Maske belichtet, zu erreichen, daß die
belichteten Bereiche des Films nicht mehr in der Lage sind, Palladiumdichlorid zu Palladium zu reduzieren, einen Palladium-
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dichloridfilra auf den Zinn(II)-chlorid-Film aufträgt und die
Oberfläche mit einem Bad zur stromlosen Metallisierung bzw. Metallplattierung behandelt. Das bei diesem Verfahren zu verwendende
Licht muß aktinisches Licht sein, das heißt Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 3000 Ä und vorzugsweise mit
einer Wellenlänge zwischen 1800 S und 2700 S. Es wurde nunmehr
gefunden, daß es möglich ist, sichtbares Licht zu verwenden.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Abscheidung von Metall aus einem Bad zur stromlosen Metallisierung auf der
Oberfläche eines nichtleitenden Substrats durch Auftragen eines Zinn(II)-chlorid-Films auf die Oberfläche, Belichten der den
Film tragenden Oberfläche durch eine Maske, damit die belichteten Bereiche des Films nicht mehr in der Lage sind, Palladiumdichlorid
zu Palladium zu reduzieren, Auftragen eines Palladiumdichloridfilms
auf den Zinn(II)-chlorid-Film und Behandeln der Oberfläche mit einem Bad zur stromlosen Metallisierung, das dadurch gekennzeichnet
ist,daß man das Zinn(II)-chlorid durch Behandeln der Oberfläche
mit einer Lösung eines Farbstoffs, eines Chelatbildners und von Zinn(II)-chlorid unter Bildung eines Films aufträgt, der
Licht mit einer Wellenlänge zwischen 3750 A* und 8000 S absorbiert,
und den Film mit Licht einer solchen Wellenlänge belichtet.
Beispiele für erfindungsgemäß zu verwendende Farbstoffe sind:
Erythrosin (Colour Index Nr. 45430); Methylrosanilinchlorid; Azur A (Colour Index Nr. 52010); Rose Bengal (Colour Index
Nr. 45440); Malachit-Grün (Colour Index Nr. 42000); Eosin (Colour Index Nr. 45380), Proflavin, Proflavin-Hydrochlorid;
Fluorescein (Colour Index Nr. 45350) und Fluorescein-Natrium (Colour Index Nr. 45350). Der verwendete Farbstoff bestimmt die
Wellenlänge des absorbierten und daher zum Belichten des Films verwendeten Lichtes. Vorzugsweise arbeitet man in einem Wellenlängenbereich
zwischen 4500 Ä* und 6000 A* (blaues bzw. orange-'
farbenes Licht). Eine Erythrosin als Farbstoff enthaltende Lösung ergibt einen Film, der Licht mit einer Wellenlänge von 4800 A*
absorbiert, und kann mit o-Phenanthrolin als bevorzugten
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Chelatbildner verwendet werden. Man kann auch Äthylendiamintetraessigsäure
als Chelatbildner einsetzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist von besonderem Wert zur
Abscheidung von Metall auf der Oberfläche eines Substrats aus einem Polyimid. Es können Folien aus Kapton 1^ und Mylar ^
(Handelsnamen der von der Firma E. I. du Pont de Nemours & Co. hergestellten Produkte) verwendet werden, wobei es sich im
ersteren Falle um eine Polyimidfolie und im letzteren Falle um eine Folie aus Polyäthylenterephthalat handelt. Man kann auch
Teflon ^ (ebenfalls ein Handelsname der Firma du Pont), bei dem es sich um Polytetrafluoräthylen handelt, und andere Fluorkohlenstoff
e, ebenso wie Glas und andere gegenüber der Zinn(II)-chloridlösung
inerte Substrate metallisieren, obwohl jedes Material in geeigneter Weise vorbehandelt werden sollte, um eine angemessene
Haftung des Metalls an dem Substrat sicherzustellen. Weitere Beispiele für Substrate sind Polyarylsulfone, PoIyparabansäure,
Polyimid-amine, Polyphenylensulfid, Polysulfone,
Silikonpolymerisate, zum Beispiel Dimethyl- oder Diphenylsiloxane, und Poly-2,4-imidazolidindione (Polyhydantoine). Die
Erfindung ist besonders geeignet zur Herstellung von gedruckten Schaltungen.Da es bei solchen Schaltungen üblicherweise notwendig
ist, die Verbindungen anzulöten, muß die Auswahl des Substrats diese Tatsache und auch die Arbeitstemperatur des
Schaltkreis berücksichtigen.
W.ie oben bereits ausgeführt wurde, unterzieht man das Substrat vorzugsweise einer Vorbehandlung, um die Haftung des Metalls zu
verbessern, die Porosität der stromlosen Metal!abscheidung zu
vermindern und die Bildung von Blasen zu verhindern, wenn die stromlose Abscheidung später in einem galvanischen Bad
plattiert wird. In allen Fällen sollte die Oberfläche des Substrats
entfettet werden, indem man sie beispielsweise mit einem fluorierten Kohlenwasserstoff, einem chlorierten Kohlenwasserstoff
(beispielsweise 1,1,1-Trichloräthan, Trichloräthylen oder
Tetrachlorkohlenstoff) oder einem aromatischen Lösungsmittel (wie Xylol, Toluol oder Chlorbenzol) behandelt. Dann sollte ein
6 O 9 8 U / 1 1 O 3
-A-
Polyimid-Substart mit einer Natriumhydroxxdlösung behandelt
werden, um die Imid-Bindungen des Polymerisats anzugreifen,
gewisse Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht zu entfernen und eine dünne, gelartige Schicht auf der Oberfläche zu bilden.
Nach dem Spülen mit Wasser sollte das Substrat in verdünnte Chlorwasserstoffsäure getaucht werden, um das noch vorhandene
Natriumhydroxid zu neutralisieren. Ein Fluorkohlenstoff-Substrat
sollte in der Weise vorbehandelt werden, daß man es mit einer gesättigten Lösung von Natrium in Rohbenzin (Naphtha) anätzt.
Glas sollte mit einer dünnen Grundierschicht aus einem Epoxyharz beschichtet werden, das dann ausgehärtet wird.
Die wässrige Lösung des Zinn(II)-Chlorids, des Farbstoffs und
des Chelatbildners sollte eine Konzentration aufweisen, die innerhalb der folgenden Bereiche liegt:
a) Zinn(II)-Chlorid: 10~2 bis 2 χ 10~2 Mol/l;
b) Farbstoff: 5 χ 10~4 bis 3 χ 1θ"3 Mol/l und
c) Chelatbildner: 5 χ 10~4 bis 3 χ 10~3 Mol/l.
Der Film wird aufgetragen, indem man das Substrat durch die Lösung führt und es dann trocknet. Nach dem Maskieren und Belichten
wird der Palladiumdichlorid-Film ebenfalls in der Weise
aufgetragen, daß man das Substrat durch eine Palladiumdichlorid-Lösung mit einer Konzentration von 10 Mol/l bis
5 χ 10~2 Mol/l führt.
Das Substrat weist dann ein Muster auf, das gegenüber einer Lösung oder einem Bad zum stromlosen Metallisieren oder Metallplattieren
katalytisch wirkt. Als Metall kann man Kupfer, Kobalt, Gold oder Nickel abscheiden, wozu man übliche Lösungen verwendet.
S098U/1 103
Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Man bereitet eine Lösung, die 0,948 g SnCl2, 0,0991 g
1,10-Phenanthrolin und 0,044 g Erythrosin in 500 ml Wasser enthält.
Nach dem Entfetten der Oberfläche einer Polyimid-Folie
und dem Behandeln mit Natriumhydroxid und Chlorwasserstoffsäure
(in getrennten Stufen) führt man das Polyimid durch die Zinnchlorid-Lösung, wobei ein Film der Lösung auf dem Polyimid
zurückbleibt. Dieser Lösungsfilm wird dann getrocknet, wonach man das Polyimid durch eine Maske und einen 4880 Ä-Bandpaßfilter
und mit einer Energie von 175 mJ/cm2 belichtet.
Nach dem Belichten führt man das Polyimid durch eine Palladiumdichlorid-Lösung
und metallisiert es stromlos in üblicher Weise. Das erhaltene Muster besitzt ausgezeichnete Eigenschaften.
Θ098Η/1 103
Claims (4)
1. Verfahren zur Abscheidung von Metall aus einem Bad zur strom-.
losen Metallisierung auf der Oberfläche eines nichtleitenden Substrats durch Auftragen eines Zinn(II)-chlorid-Films auf
die Oberfläche, Belichten der den Film tragenden Oberfläche durch eine Maske, damit die belichteten Bereiche des Films
nicht mehr in der Lage sind, Palladiumdichlorid zu Palladium
zu reduzieren, Auftragen eines Palladiumdichlorxdfilms auf
den Zinn(II)-chlorid-Film und Behandeln der Oberfläche mit einem Bad zur stromlosen Metallisierung, dadurch
gekennz eichnet, daß man das Zinn(II)-Chlorid durch Behandeln der Oberfläche mit einer Lösung des Farbstoffs,
eines Chelatbildners und von Zinn(II)-chlorid unter Bildung eines Films aufträgt, der Licht mit einer Wellenlänge
zwischen 3750 A und 8000 Ä absorbiert, und den Film mit Licht einer solchen Wellenlänge belichtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Farbstoff Erythrosin und als Chelatbildner o-Phenanthrolin verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch ge kennzeichnet, daß man als Substrat ein Polyimid
einsetzt.
4. Elektrisch nichtleitendes Substrat mit einem Metallmuster auf seiner Oberfläche, dadurch gekennz
eichnet, daß es nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt worden ist.
G098U/1 103
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