DE3008143A1 - Verfahren zur herstellen von gedruckten leiterplatten mit lochungen, deren wandungen metallisiert sind - Google Patents

Description

Leiterplatten nach Art gedruckter Schaltungen mit Lochungen, deren Wandungen metallisiert sind, finden in steigendem Maß Anwendung. Der Lochwandmetallbelag dient bei Leiterplatten mit Leiterzügen auf nur einer Seite zur Verbesserung der Lötstellenqualität zwischen in derartige Lochungen eingeführte Anschlußdrähte von Bauteilen und dem zugehörigen, mit dem Lochwandbelag elektrisch und mechanisch verbundenen Leiterzug. Bei Leiterplatten mit Leiterzügen auf beiden Seiten des Trägermaterials dient der Metallwandbelag gleichzeitig oder allein zur elektrischen Verbindung von auf verschiedenen Seiten angeordneten Leiterzügen.

Eine besonders vorteilhafte Methode zum Herstellen derartiger Leiterplatten geht von einem Basismaterial aus, dessen Oberfläche ein- oder beidseitig mit einer Haftvermittlerschicht ausgestattet ist, die Ihrerseits mit einer Abdeckfolie versehen ist.

Ein solches Basismaterial wird beispielsweise derart hergestellt, daß ein Schichtpreßstoff mit einer Haftvermittlerschicht durch Tauchen, Aufgießen oder nach einem anderen, bekannten Verfahren beschichtet und die Oberfläche der Haftvermittlerschicht mit einer, in einem späteren Verfahrensschrxtt wieder entfernbaren, Abdeckschicht aus Kunststoff oder Metall, vorzugsweise Aluminium, versehen wird.

Ein besonders weit verbreitetes Verfahren benutzt eine mit dem Haftvermittler beschichtete Folie, beispielsweise aus Aluminium. Diese wird zusammen mit den imprägnierten Lagen des Schicht-

130037/0407

preßstoffes unter Einwirkung von Hitze und Druck zum mit der Abdeckfolie und einer Haftvermittlerschicht versehenen Basismaterial verpreßt. Als Haftvermittler dienen beispielsweise ittit Kunstgummi modifizierte Phenolharze.

Nach dem Herstellen der Lochungen und dem Entfernen der Abdeckfolie wird die Haftvermittlerschicht in bekannter Weise, wie z.B. durch Einwirken von Chromschwefelsäure, mikroporös und benetzbar gemacht, um anschließend das Leiterzugmuster vermittels stromloser Metallisierung allein oder zusammen mit galvanischer Abscheidung aufzubauen.

Derartige Leiterplatten zeichnen sich durch ausgezeichnete Haftfestigkeit der Leiterzüge, auch unter Lötbad-Temperaturbedingungen, aus.

Mit den durch den Trend zur Miniaturisierung verbundenen immer höheren Anforderungen an Leiterplatten erweist es sich als nachteilig, daß sich beim Stanz- oder Bohrvorgang zum Herstellen der Lochungen ein Wulst aus Haftvermittlermaterial an der Ausgangsseite der Lochung aufbaut. Diese Wulstbildung ist um so störender, je kleiner der Lochdurchmesser ist. In der fertiggestellten Leiterplatte stellt der Metallbelag in der Wulstgegend eine Schwachstelle dar, die insbesondere unter Wärmeschock-Bedingungen, wie sie beim Massenlötvorgang auftreten, oftmals zur sofortigen Rißbildung oder zum späteren Ausbilden einer fehlerhaften Verbindungsstelle führt.

Insbesondere für die Verwendung von Leiterplatten unter Bedingungen, die mit großen Temperaturschwankungen verbunden

130037/0407

sind, wie dies beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt der Fall ist, bestand ganz allgemein der Bedarf, die Qualität von Leiterplatten mit sogenannten durchmetallisierten Lochwandungen derart zu verbessern, daß durch Feinrißbildung im Bereich der Lochwandmetallisierung bzw. des Überganges zum Oberflächenleiterzug bewirkte Widerstandsanstiege oder gar Unterbrechungen im Betrieb bzw. als Folge von zyklischen Temperaturbelastungen mit hoher Sicherheit vermieden werden können.

Es hat sich nun in überraschender Weise gezeigt, daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, bei dem nicht nur die zuvor beschriebenen Haftvermittlerwulste entfernt werden, sondern die Haftvermittlerschicht vom Lochrand aus radial in geringem Umfang abgebaut wird, zu Leiterplatten führt, die sich durch außerordentlich hohe Qualität und Unempfindlichkeit gegenüber Temperaturbelastungen auszeichnen.

Nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wird von einer Arbeitstafel als Basismaterial ausgegangen, das ein- oder beidseitig eine Haftvermittlerschicht trägt, deren Oberfläche(n) mit einer Abdeckfolie, beispielsweise einer Aluminiumfolie, versehen ist (sind).

Nach dem Herstellen des Lochmusters wird die Arbeitstafel einem Ätz- oder Lösungsmittel für die Haftvermittlerschicht ausgesetzt, das die Abdeckfolie nicht oder nicht in störendem Umfang angreift. Als Ätzmittel eignen sich beispielsweise, je nach Art des Abdeckfolienmaterials, Chromsäure, alkalische Permanganatlösungen sowie Alkalimetallhydroxyd-Lösungen.

130037/0407

Die Einwirkungszeit der Ätzlösung wird derart gewählt, daß die Haftvermittlerschicht unterhalb der Abdeckfolie, vorzugsweise bis zu einem radialen Abstand vom betreffenden Lochrand, der mindestens der Dicke der Haftvermittlerschicht entspricht, abgebaut wird.

Anschließend wird die Abdeckfolie entfernt. Dies kann, wiederum abhängig vom Folienmaterial, durch geeig-nete Ätz- bzw. Lösungsmittel oder aber durch mechanisches Abziehen erfolgen.

Darauf wird die Arbeitstafel in bekannter Weise behandelt, um die Haftvermittlerschicht mikroporös und benetzbar «u gestallten . Hierauf wird die Oberfläche einschließlich der Lochwandungen katalytisch für die stromlose Metallabscheidung sensibilisiert und hierzu beispielsweise einer Lösung ausgesetzt, die das Reaktionsprodukt aus Pd(II)Chlorid und Sn(II)Chlorid enthält.

Die derart vorbereitete Arbeitstafel wird in ein stromlos Metall, beispielsweise Kupfer oder Nickel, abscheidendes Bad gebracht und darin so lange belassen, bis sich eine zur Stromleitung bei der nachfolgenden galvanischen Metallisierung ausreichende Schichtdicke ausgebildet hat. Nach dem Aufbringen einer dem Negativ des gewünschten Leiterzugmusters entsprechenden Abdeckmaske, beispielsweise im Licht- oder Siebdruckschablonen-Druck, werden die Leiterzüge zugleich mit der Lochwandmetallisierung mittels galvanischer Metallabscheidung bis zur gewünschten Dicke aufgebaut, die Abdeckmaske entfernt und

130037/0407

die in den Gebieten zwischen den Leiterzügen nunmehr freiliegende, dünne, stromlos hergestellte Metallschicht entfernt.

Soll das Leiterzugmuster ausschließlich durch stromlose Metallabscheidung aufgebaut werden, so wird die Abdeckmaske bereits nach dem katalytischen Sensibilisieren aufgebracht und die Arbeitstafel so lange im stromlos metalisierenden Bad belassen, bis die gewünschte Schichtdicke der Leiterzüge erreicht ist.

Anstelle des im vorbeschriebenen Verfahren benutzten Basismaterials kann auch von einem solchen ausgegangen werden, das durchwegs einen Stoff enthält, der katalytisch auf die stromlose Metallabscheidung wirkt. In diesem Fall erübrigt sich die Behandlung in einer Sensibilisierungslösung.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt ein für das Verfahren geeignetes Basismaterial. In dieser Abbildung stellt 1 die temporäre Abdeckfolie aus Kunststoff oder Metall, beispielsweise Aluminium, dar, 2 den Isolierstoffträger, beispielsweise einen glasfaserverstärkten Epoxydharzpreßstoff, 3 die Haftvermittlerschicht und 4 eine Lochung, deren Wandung metallisiert werden soll.

Fig. 2 zeigt die gleiche Basismaterialplatte, nachdem diese einem Abbaumittel ausgesetzt wurde, das die Haftvermittlerschicht 2 von der Lochung 4 her unter der Abdeckfolie 1 in einem vorgegebenen, der Einwirkungszeit entsprechenden Ausmaß entfernt, so daß dort eine Haftvermittlerschicht-frei Zone 5 entsteht.

130037/0407

~⁸~ 3008H3

Pig. 3 zeigt den Zustand nach dem Entfernen der Abdeckschicht 1; Fig. 4 in idealisierter Weise den Querschnitt durch die fertiggestellte Leiterplatte. Hier bezeichnet 6 den Leiterzug und 6' die Lochwandmetalliserung, die im Bereich 6" durch weitgehendes oder teilweises Ausfüllen der Zone 5 verstärkt wurde.

Fig. 5 zeigt gleichfalls in idealisierter Weise den Querschnitt durch eine nach üblichen Methoden ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Leiterplatte.

überraschenderweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Haftvermittler-Abbau und die Metallisierung so aufeinander abzustimmen, daß sich im Querschnitt das Bild nach Fig. 6 ergibt. Fig. 7 stellt wiederum zum Vergleich den Querschnitt durch eine ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Leiterplatte dar.

130037/0407

Claims (3)

•RGPC-55 3008U3 Verfahren zum Herstellen von gedruckten Leiterplatten mit Lochungen, deren Wandungen metallisiert sind Patentansprüche:

1.) Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten mit Lochungen mit metallisierten Wandungen, wobei der metallische Wandbelag sowie die Leiterzüge vermittels stromloser Metallabscheidung allein oder mit darauffolgender galvanischer Metallabscheidung hergestellt werden, und als Ausgangsmaterial ein für die Leiterplattenherstellung geeigneter Träger dient, dessen Oberfläche mit einer Haftvermittlerschicht versehen ist, die ihrerseits mit einer Folie aus Metall oder Kunststoff temporär abgedeckt ist, nachfolgend als Basismaterial bezeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial zunächst mit jenen Lochungen versehen wird, deren Wandungen zu metallisieren sind; daß anschließend das Basismaterial einer Ätzlösung ausgesetzt wird, die geeignet ist, die in der bzw. den Lochwandungen freiliegende Haftvermittlerschicht abzubauen, ohne die Abdeckfolie in störendem Ausmaß oder überhaupt anzugreifen; daß der Haftvermittler-Abbauvorgang so lange fortgesetzt wird, bis nicht nur ein bei der Lochherstellung sich ausbildender Haftvermittlergrat oder -wulst abgebaut ist, sondern die Haftvermittlerschicht selbst, ausgehend vom Loch-

130037/0407

rand bzw. von den Lochrändern, unterhalb der Abdeckfolie, in geringem Umfang entfernt ist; daß anschließend die Abdeckfolie entfernt und sodann das Leiterzugmuster in an sich bekannter Weise vermittels stromloser Metallabscheidung allein oder zusammen mit galvanischer Metallabscheidung zugleich mit der Lochwandmetallisierung aufgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht im Bereich um den Lochrand bzw. die Lochränder, unterhalb der Abdeckfolie, zumindest bis zu einer Distanz vom Lochrand abgebaut wird, die der Dicke der Haftvermittlerschicht entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur galvanischen Abscheidung dienende Bad eine hohe Streufähigkeit aufweist.

130037/0407