DE4201129A1

DE4201129A1 - Verdrahtungsplatten und verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE4201129A1
Application number: DE19924201129
Authority: DE
Inventors: Masaki Haga; Ei Uchida; Hidemi Nawafune; Shozo Mizumoto
Original assignee: Ishihara Chemical Co Ltd
Current assignee: Ishihara Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1992-01-17
Publication date: 1992-07-23
Also published as: JPH0828561B2; JPH04236485A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verdrahtungsplatten (prin ted wiring boards) und Verfahren zur Herstellung derselben.

Mit dem in jüngster Zeit erzielten Fortschritt auf dem Gebiet der Oberflächenaufbautechnik ist es möglich geworden, Kompo nenten auf beiden Seiten von gedruckten Schaltplatten (Ver drahtungsplatten) zu befestigen. Verdrahtungsplatten mit einer hohen Befestigungsdichte sind jetzt weit verbreitet.

Auf doppelseitigen Verdrahtungsplatten vom Oberflächenmontage Typ werden die Komponenten mit Hilfe verschiedener Verfahren befestigt. Herkömmliche Verfahren schließen ein ein Verfahren, bei dem einige Chipteile durch Schmelzlötung auf der Vorder seite der Platte befestigt werden und andere Chipteile durch Schmelzlötung auf der Rückseite befestigt werden und diskrete Teile durch Schmelzlötung auf der Schalttafel befestigt wer den, und ein Verfahren, bei dem einige Chipteile durch Schmelzlötung auf der Vorderseite der Platte befestigt werden und andere Chipkomponenten temporär mit einem Klebstoff an der Rückseite befestigt und durch Schmelzlötung zusammen mit dis kreten Teilen darauf befestigt werden. Bei diesen Verfahren wird eine Verdrahtungsplatte zwecks Lötung oder Wärmebehand lung der Klebstoffe mehrere Male Wärme ausgesetzt, wodurch das Kupfer des Leitungsschaltkreises auf der Platte oxidiert wird, was zu einer nicht zufriedenstellenden Lötverbindung der elektronischen Teile und des Schaltkreises führt.

Um einen derartigen Nachteil zu vermeiden, wird die Platte z. B. mit einem "Preflux" (Vor-Flußmittel) oberflächenbehan delt. Diese Behandlung wird bewerkstelligt, indem man ein "Preflux", das ein Kolophoniumharz oder dgl. umfaßt, auf die Kupferoberfläche der Platte aufträgt, um einen Korrosions schutzüberzug auf der Kupferschaltkreisfläche zu bilden. Die "Preflux"-Behandlung weist jedoch den Nachteil auf, daß wenn eine Wärmebehandlung zwecks Schmelzlötung oder dgl. mehrere Male durchgeführt wird, die "Preflux"-Beschichtumg der Wärme ausgesetzt und unfähig wird, die Kupferoberfläche geeignet zu schützen, was in einer verschlechterten Lötbarkeit der Kupfer oberfläche und einer schlechteren Reinigungsfähigkeit nach dem Löten resultiert.

Es gibt auch ein Lötmetallbeschichtungsverfahren, bei dem Lötmetall auf die Kupferschaltkreisfläche der Platte aufgetra gen wird, um darauf einen Korrosionsschutzüberzug zu bilden. Dieses Verfahren hat jedoch Nachteile. Das Verfahren führt zu einem merklich unebenen Lötmetallüberzug auf der Oberfläche des Kupferschaltkreises, was zu einer instabilen Befestigung von Komponenten führt. Weiter wird bei diesem Verfahren ein Überschuß an Lötmetall abgeschieden, was in der Neigung, im Falle einer dichten Anordnung der Verdrahtung eine Lötmetall brücke zu bilden, resultiert. Weiterhin wird bei diesem Ver fahren die Platte gewellt oder verdrillt, was eine automati sche Befestigung von Teilen schwierig macht und nicht selten wird dabei eine Verstopfung von Löchern mit Lötmetall beobach tet, was das Einsetzen von Teilen erschwert.

Um die obigen Probleme des Standes der Technik zu überwinden, wurde zum Zwecke der Entwicklung eines optimalen Verfahrens zum Schutz des Kupferschaltkreises auf einer doppelseitigen Verdrahtungsplatte vom Oberflächenmontagetyp eine extensive Forschung betrieben. Diese Forschung führte zu den folgenden Ergebnissen.

Wenn Palladium durch Plattieren auf den Kupferabschnitten, auf denen Teile durch Löten befestigt werden, abgeschieden wird, werden die mit Palladium plattierten Kupferabschnitte beim Er wärmen am wenigsten in ihrer Lötbarkeit beeinträchtigt und zeigen eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit der Dicke des Schutzüberzugs, was zu guten Montageeigenschaften führt und die Wahrscheinlichkeit der Bildung einer Lötmetallbrücke ge ring werden läßt. Demgemäß ist die erhaltene Verdrahtungsplat te insbesondere für hohe Montagedichten sehr nützlich. Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser neuen Erkenntnis.

Die vorliegende Erfindung stellt bereit:
1. eine Verdrahtungsplatte mit einem oder mehreren Kupfer- Leiterschaltkreisen, die einen durch Plattieren gebilde ten Palladiumüberzug auf wenigstens den Kupferabschnit ten, die für die Auflötung von Elementen darauf bestimmt sind, aufweisen;
2. ein Verfahren zur Herstellung einer Verdrahtungsplatte, umfassend das Auftragen eines Palladiumüberzugs durch stromlose Palladiumplattierung auf den Kupferabschnitten der Platte, die einen oder mehrere Kupfer-Leiterschalt - kreise mit einem auf den Schaltkreisen gebildeten Lötre sistmuster aufweist;
3. ein Verfahren zur Herstellung einer Verdrahtungsplatte, umfassend die Schritte (i) des Auftragens eines Palla diumüberzugs durch stromlose Palladiumplattierung auf den Kupferabschnitten der Platte, die einen oder mehrere Kupfer-Leiterschaltkreise aufweist, und (ii) der fakulta tiven Bildung eines Lötresistmusters;
4. ein Verfahren zur Herstellung einer Verdrahtungsplatte durch ein Musterplattierungsverfahren oder ein semi-ad ditives Verfahren, wobei das Verfahren umfaßt die Stufen (i) der Bildung eines Kupfermusters durch Elektro-Kupfer plattierung, (ii) der Auftragung eines Palladiumüberzugs durch stromlose Palladiumplattierung oder Elektro-Palla diumplattierung auf den Musterteilen aus Kupfer, (iii) der Entfernung des Resists für die Plattierung, (iv) der Ätzung des zu entfernenden Kupfers und (v) der fakultati ven Bildung eines Lötresistmusters.

Die erfindungsgemäßen Verdrahtungsplatten weisen einen oder mehrere Leiterschaltkreise aus Kupfer auf, auf denen durch Plattierung auf wenigstens den Kupferteilen, die für die Auf lötung von Elementen vorgesehen sind, ein Palladiumüberzug erzeugt worden ist. Ein Palladiumüberzug kann z. B. durch die folgenden Verfahren auf den Kupferteilen erzeugt werden.

Ein erstes Verfahren umfaßt die Auftragung eines Palladium überzugs durch stromlose Palladiumplattierung auf den Kupfer teilen der mit einem Kupfer-Leiterschaltkreis versehenen Plat te.

Die Arten von Platten, die für dieses Verfahren geeignet sind, sind nicht speziell beschränkt, solange sie nur Leiterschalt kreise aus Kupfer aufweisen. Geeignete Basismaterialien schließen z. B. die verschiedenartigen Materialien ein, die herkömmlicherweise verwendet werden und können irgendwelche Materialien sein, wie z. B. Epoxyharze auf Glasfaserbasis, phenolharze auf Papierbasis und Epoxyharze auf Papierbasis. Die Verfahren zur Herstellung von Leiterschaltkreisen auf dem Basismaterial sind nicht speziell beschränkt. Geeignet in diesem Verfahren sind Leiterschaltkreise, die durch irgendein herkömmliches Verfahren, wie z. B. ein Flächengalvanisierver fahren, ein Musterplattierverfahren, ein semi-additives Ver fahren, ein voll-additives Verfahren, ein teilweise additives Verfahren usw., hergestellt wurden. Die Art und Weise der Montage von Elementen auf der Platte ist nicht speziell be schränkt und schließt die Montage auf einer Seite, die Montage auf beiden Seiten und die Montage auf mehrschichtigen Platten ein. Unter diesen Montagetypen werden diejenigen bevorzugt, die eine wiederholte Lötung beinhalten, wie z. B. diejenigen mit einer zweiseitigen Platte vom Oberflächenmontage-Typ.

Es gibt keine spezielle Beschränkung hinsichtlich der Arten der stromfreien Palladiumplattierlösungen zur Verwendung im vorliegenden Verfahren. Geeignete stromlose Palladiumplattier lösungen können irgendwelche derjenigen sein, die herkömmli cherweise verwendet werden und schließen insbesondere ein die wäßrige stromlose Palladiumplattierlösung, die in der JP-A 1 24 280/1987 beschrieben ist und (a) eine Palladiumverbindung, (b) wenigstens eine aus Ammoniak und Aminverbindungen ausge wählte Verbindung, (c) eine organische Verbindung, die zwei wertigen Schwefel enthält, und (d) wenigstens eine aus unter phosphorige Säure-Verbindungen und hydrierten Borverbindungen ausgewählte Verbindung enthält, und die wäßrige stromlose Palladiumplattierlösung, die in der JP-A-2 68 877/1989 beschrie ben ist und (a) eine Palladiumverbindung, (b) wenigstens eine aus Ammoniak und Aminverbindungen ausgewählte Verbindung, (c) eine zweiwertigen Schwefel enthaltende organische Verbindung und (d) wenigstens eine aus phosphoriger Säure und Salzen derselben ausgewählte Verbindung enthält.

Die stromlose Palladiumplattierung kann unter Berücksichtigung der zu verwendenden Plattierlösungen unter herkömmlichen Plat tierbedingungen durchgeführt werden.

Die Dicke eines auf den Kupferteilen zu erzeugenden Palladium überzugs ist nicht speziell beschränkt, liegt jedoch geeigne terweise im Bereich von ungefähr 0,01 bis ungefähr 10 µm. Eine Dicke des Palladiumüberzugs von weniger als 0,01 µm ver schlechtert die Lötbarkeit nach Wärmebehandlung und ist des halb unerwünscht, wenn der Lötvorgang mehrmals wiederholt wird. Eine Dicke des Palladiumüberzugs von mehr als 10 µm führt zu keinen ernsthaften Problemen was das Funktionieren anlagt, ist aber unter Berücksichtigung der Kosten nicht wün schenswert.

Erfindungsgemäß wird wenigstens auf den Kupferteilen, die für die Anlötung von Elementen im Kupfer-Leiterschaltkreis vor gesehen sind, speziell auf Kontaktflecken im Fall der Ober flächenmontage und auf Anschlußflächen und in Löchern von Platten, die durchgehende Löcher aufweisen, ein stromloser Palladiumüberzug gebildet. Ein Palladiumüberzug kann auch auf anderen Kupferteilen gebildet werden, was aber vom Gesichts punkt der Wirtschaftlichkeit aus nicht wünschenswert ist. Aus diesem Grund wird normalerweise auf der Platte, die einen Kupfer-Leiterschaltkreis aufweist, ein Lötresistmuster gebil det, und es wird nur auf den freigelegten Kupferteilen eine Palladiumplattierung durchgeführt. In diesem Fall wird es bevorzugt, vor der stromlosen Palladiumplattierung die Schicht von Kupferoxid durch leichtes Ätzen auf herkömmliche Art und Weise zu entfernen. Die leichte Ätzung kann unter herkömmli chen Bedingungen durchgeführt werden, wie z. B. durch Eintau chen in eine wäßrige Lösung, die 150 g/l Ammoniumpersulfat enthält, bei ungefähr 30°C und für ungefähr 60 Sekunden, durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung, die 150 g/l Natriumper sulfat enthält, bei ungefähr 30°C für ungefähr 60 Sekunden, oder durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung, die 11 Gew.-% Schwefelsäure und 3,8 Gew.-% Wasserstoffperoxid enthält, bei ungefähr 20°C für ungefähr 60 Sekunden. Die Verfahren zur Bildung eines Palladiumüberzugs sind nicht auf diejenigen beschränkt, bei denen eine stromlose Palladiumplattierung nach der Bildung eines Lötresistmusters durchgeführt wird, sondern schließen auch diejenigen ein, in denen ein stromloser Palla diumüberzug auf der gesamten Fläche des Kupfer-Leiterschalt kreises gebildet wird, gefolgt von der Bildung eines Resistmu sters durch Lötmetallresist oder ohne, abhängig vom ins Auge gefaßten Zweck. Wenn Endglieder, Anschlußflächen oder dgl. mit Gold, Rhodium oder ähnlichen Edelmetallen in einem späteren Schritt plattiert werden, kann ein stromloser Palladiumüberzug nach der Bildung von Resist auf solchen Teilen erzeugt werden.

Ein stromloser Palladiumüberzug kann unter Verwendung einer Plattierlösung, wie z. B. derjenigen, für die oben Beispiele gegeben wurden, direkt auf der Kupferoberfläche gebildet wer den. Vorzugsweise wird der stromlose Palladiumüberzug nach der Auftragung einer Katalysatorlösung, die Kupfer oder eine Kupferlegierung selektiv aktivieren kann, auf die Kupferober fläche hergestellt. Die Iniitierung der Palladiumabscheidung kann durch die Auftragung des Katalysators merklich beschleu nigt werden. Geeignete Katalysatorlösungen können irgendwelche der herkömmlichen sein, einschließlich ICP Accera (Warenzei chen, Produkt der Okuno Chemical Industry Co., Ltd.), usw.

Bei den erfindungsgemäßen Verfahren können andere Metalle, wie z. B. Nickel, durch stromlose Plattierverfahren zwischen Kup feroberfläche und Palladiumüberzug aufgetragen werden.

Ein zweites Verfahren der Plattierung der Kupferteile mit Palladium ist anwendbar, wenn eine Verdrahtungsplatte durch ein Musterplattierverfahren oder ein semi-additives Verfahren hergestellt wird. Dieses zweite Verfahren umfaßt die Bildung eines Musters aus Kupfer durch Elektro-Kupferplattierung, das Auftrageneines Palladiumüberzugs durch Elektro-Palladiumplat tierung oder stromlose Palladiumplattierung auf dem Kupfermu ster, das Entfernen des Resists für die Plattierung und das Ätzen des Kupfers, um die nicht benötigten Kupferteile zu entfernen, wobei der Palladiumüberzug als Ätzresist eingesetzt wird, wodurch ein Kupfer-Leiterschaltkreis, der mit Palladium plattiert ist, bereitgestellt wird.

Dieses zweite Verfahren wird auf dieselbe Weise wie das her kömmliche Musterplattierverfahren oder semi-additive Verfahren durchgeführt, mit der Ausnahme, daß beim zweiten Verfahren ein Palladiumüberzug gebildet wird. Gemäß dem Musterplattierver fahren kann das Kupfermuster auf die folgende Weise herge stellt werden. Ein Kupfer-plattiertes Laminat, bei dem Kup ferfolien an einem Epoxyharz, Polyimid oder dgl. auf Glasfa serbasis befestigt sind, wird angebohrt, ein Kupferüberzug wird durch stromlose Kupferplattierung erzeugt, daraufhin wird die gesamte Oberfläche unter Verwendung eines Kupfersulfatba des, eines Kupferpyrophosphatbades oder dgl. mit Kupfer elek troplattiert, ein Resistmuster für die Plattierung wird unter Verwendung eines Trockenfilmverfahrens, eines Siebdruckver fahrens oder dgl. erzeugt, und ein Kupfermuster wird unter Verwendung eines Kupfersulfatbades oder einer ähnlichen Elek tro-Kupferplattierlösunghergestellt. Gemäß dem semi-additiven Verfahren werden in einem Laminat, das eine Klebschicht vom Kautschuk-Typ ohne daran befestigte Kupferfolie aufweist, Löcher gebildet, wobei das Laminat unter Verwendung eines Phenolharzes auf Papierbasis, eines Epoxyharzes auf Papierba sis, eines Epoxyharzes auf Glasfaserbasis oder dgl. herge stellt wurde, die gesamte Oberfläche wird unter Verwendung einer stromlosen Kupferplattierlösung, einer stromlosen Nik kelplattierlösung oder dgl. plattiert, ein Resistmuster für die Plattierung wird unter Verwendung eines Photoresists durch ein Siebdruckverfahren oder dgl. erzeugt, und ein gemusterter Kupferüberzug wird unter Verwendung einer Elektro-Kupferplat tierlösung, wie z. B. eines Kupfersulfatbades, hergestellt.

Die Palladiumplattierlösung zur Herstellung eines Palladium überzugs auf dem Musterteil, der aus der Elektro-Kupferplat tierlösung gebildet wird, kann entweder eine herkömmliche stromlose Palladiumplattierlösung oder eine herkömmliche Elek tro-Palladiumplattierlösungsein. Geeignete stromlose Palladi umplattierlösungen schließen diejenigen ein, für die oben Beispiele gegeben wurden. Geeignete Elektro-Palladiumplattier lösungen sind nicht speziell beschränkt und schließen die her kömmlichen ein, die unter herkömmlichen Plattierbedingungen eingesetzt werden.

Wenn ein stromloser Palladiumüberzug gebildet wird, kann die Katalysatorlösung, die das Kupfer oder die Kupferlegierung, wie es (sie) in dem obigen Verfahren eingesetzt wird, selektiv aktivieren kann, vor der Plattierung mit dem Palladium auf die Kupferteile aufgetragen werden, wodurch die Initiierung der Palladiumabscheidung beschleunigt werden kann.

Gegebenenfalls können andere Metalle, wie z. B. Nickel, zwi schen der Kupferoberfläche und dem Palladiumüberzug stromlos plattiert oder elektroplattiert werden.

Die Dicke des Palladiumüberzugs ist nicht speziell beschränkt und muß unter Berücksichtigung von zwei Faktoren ausgewählt werden, nämlich der Funktion des Palladiumüberzugs als Ätz resist für die Ätzung des nicht benötigten Kupfers und der Funktion desselben für den Schutz des Kupferschaltkreises, wenn Elemente nach der Bildung des Schaltkreises darauf befe stigt werden. Die Dicke des stromlosen Palladiumüberzugs be trägt gewöhnlich wenigstens ungefähr 0,1 µm und die Dicke des Elektro-Palladiumüberzugs beträgt im allgemeinen wenigstens ungefähr 0,2 µm. Während die Obergrenze der Dicke des Palladi umüberzugs nicht speziell beschränkt ist, liegt eine bevorzgu te Obergrenze unter Berücksichtigung der Kosten bei ungefähr 10 µm oder darunter. Wenn ein Nickelüberzug durch Plattieren als Unterschicht für den Palladiumüberzug gebildet wird, be trägt die Dicke des stromlosen Palladiumüberzugs geeigneter weise wenigstens ungefähr 0,05 µm und diejenige des Elektro- Palladiumüberzugs geeigneterweise wenigstens ungefähr 0,1 µm.

Der Plattier-Resist wird nach der Plattierung mit Palladium auf herkömmliche Art und Weise entfernt und das nicht benötig te Kupfer wird durch Ätzen entfernt, wobei man den Palladium überzug als Ätzresist verwendet, um einen Leiterschaltkreis zu bilden, wodurch eine Verdrahtungsplatte mit einem Palla diumüberzug auf dem Kupferschaltkreis hergestellt wird.

Gegebenenfalls wird ein Lötresistmuster auf herkömmliche Weise auf der durch das obenstehende Verfahren hergestellten Ver drahtungsplatte gebildet. Ein Lötresistmuster kann unter Ver wendung eines herkömmlichen Resistmaterials durch ein photo graphisches Verfahren, ein Siebdruckverfahren oder dgl. er zeugt werden.

Die oben beschriebenen Verfahren führen zu Verdrahtungsplatten mit einem Palladiumüberzug, der auf wenigstens den Kupfertei len des Kupfer-Leiterschaltkreises gebildet ist, auf denen durch Lötung Elemente angebracht werden sollen. Erfindungs gemäß können Gold, Rhodium oder andere Edelmetalle gegebenen falls vor oder nach der Bildung des Palladiumüberzugs durch Plattierung auf Endanschlüssen, Kontaktflächen und anderen Teilen abgeschieden werden. In diesem Fall kann ein Edelmetall direkt durch Plattierung auf dem Palladiumüberzug abgeschieden werden, während Nickel oder dgl. gewöhnlich durch Plattieren als Unterschicht abgeschieden wird. Gegebenenfalls können Nickel oder andere Edelmetalle nach der Entfernung des Palla diumüberzugs durch Plattieren abgeschieden werden. Letter druck, Verarbeitung zum Zweck der Profileinstellung und dgl., können auf herkömmliche Art und Weise durchgeführt werden.

Bei der vorliegenden Erfindung werden Elemente (Teile) auf herkömmliche Weise auf der Platte befestigt. Z.B. werden dis krete Elemente auf einer Seite der Platte eingefügt; werden diskrete Elemente auf der Vorderseite eingefügt und die Chip- Teile werden auf der Rückseite oberflächenmontiert; werden diskrete Teile auf der Vorderseite eingefügt und die Chip-Teile werden auf beiden Seiten oberflächenmontiert. Diese Montageverfahren können auf herkömmliche Art und Weise durch geführt werden.

Die Verdrahtungsplatten der vorliegenden Erfindung weisen einen oder mehrere Kupferschaltkreise auf, die zum Schutz derselben mit Palladium plattiert sind. Der Palladiumüberzug kann den Kupferschaltkreis effektiv schützen, selbst wenn dieser mehrmals zwecks Anbringung von Elementen z. B. durch Löten erhitzt wird, und kann die Verschlechterung der Lötbar keit oder der Verminderung der Reinigungsfähigkeit nach der Lötung verhindern. Die erfindungsgemäßen Verdrahtungsplatten erlauben eine Oberflächenmontage von Elementen mit hoher Sta bilität, weil es praktisch keine Irregularität in der Dicke des Palladiumüberzugs gibt, und es ist unwahrscheinlich, daß ihre durchgehenden Löcher verstopft werden oder daß sie einen Kurzschluß verursachen. Unter Verwendung des Palladiumüberzugs sowohl als Ätzresist für Kupfer als auch als Schutzüberzug können die Verfahren der vorliegenden Erfindung vorteilhafter weise auf den Schritt der Entfernung des Ätzresists verzich ten.

Die Verdrahtungsplatten der vorliegenden Erfindung weisen die oben erwähnten bemerkenswerten Vorteile auf. Insbesondere wenn diese Verdrahtungsplatten für die Montage mit hoher Dichte eingesetzt werden, die eine wiederholte Wärmebehandlung zwecks Lötung oder Verbinden mit einem Klebstoff beinhaltet, kann damit sehr effektiv die Verschlechterung der Lötbarkeit auf grund der Oxidation des Kupfers verhindert werden.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung. In den Beispielen wurden die folgenden Plattierlösungen und Plattierbedingungen für die Palladium plattierung eingesetzt.

Stromlose Palladiumplattierlösung (1)
Palladiumchlorid
0,01 Mol/l
Ethylendiamin	0,08 Mol/l
Thiodiglykolsäure	20 mg/l
Natriumhypophosphit	0,06 Mol/l
pH	8
Temperatur der Lösung	60°C

Stromlose Palladiumplattierlösung (2)
Palladiumchlorid
0,01 Mol/l
Ethylendiamin	0,08 Mol/l
Thiodiglykolsäure	20 mg/l
Dimethylaminboran**	0,06 Mol/l
pH	8
Temperatur der Lösung	60°C

Stromlose Palladiumplattierlösung (3)
Palladiumchlorid
0,01 Mol/l
Ethylendiamin	0,08 Mol/l
Thiodiglykolsäure	30 mg/l
Natriumphosphit	0,02 Mol/l
pH	6
Temperatur der Lösung	60°C

Elektro-Palladiumplattierlösung (1)
Palladiumammoniumchlorid\|6,25 g/l
Ammoniumchlorid	10 g/l
pH	0,3
Temperatur der Lösung	25°C
Dk	0,5 A/dm²

Elektro-Palladiumplattierlösung (2)
Palladiumnatriumchlorid\|5 g/l
Natriumnitrit	15 g/l
Natriumchlorid	37,5 g/l
pH	6
Temperatur der Lösung	40°C
Dk	0,5 A/dm²

Beispiel 1

Eine Probe eines Palladium-plattierten Kupferblattes wurde hinsichtlich der durch Wärmebehandlung bedingten Variation der Lötbarkeit durch das folgende Verfahren untersucht.

Ein gewalztes Kupferblatt (25×25×0,3 mm) wurde einer elek trolytischen Reinigung unterzogen und mit einer Säure gewa schen. Unter Verwendung einer jeden der stromlosen Palladium plattierlösungen (1) bis (3) wurde ein Palladiumplattierfilm mit einer Dicke von 0,1 µm erzeugt, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die so erhaltenen Proben wurden jeweils für 10, 30 oder 60 Minuten auf 230°C oder für 10 oder 30 Minuten auf 250°C erhitzt, um die Lötbarkeit der Proben vor und nach der Erhitzung zu untersuchen. Als Vergleich wurde eine Probe, die keiner Palladiumplattierung unterzogen worden war, in ähnli cher Weise getestet. Das Testverfahren war wie folgt. Die folgende Tabelle 1 zeigt die Testergebnisse.

Test auf Lötbarkeit

Unter Verwendung eines Löt-Prüfgeräts, das von RHESCA Co., Ltd., hergestellt wird, wurde die Null-Kreuzzeit gemessen. Diese Null-Kreuzzeit ist definiert als die Zeitspanne (in Sekunden), die verstreicht, bis die Richtung der angewendeten Kraft des geschmolzenen Lötmetalls auf der Testprobe sich von aufwärts nach abwärts ändert und die zwei eingesetzten Kräfte in der Aufwärts- und Abwärtsrichtung im Gleichgewicht sind. Je kürzer die Null-Kreuzzeit ist, desto besser ist die Benetz barkeit des Lötmetalls und somit die Lötbarkeit. Die Testbe dingungen waren wie folgt:

Geschmolzenes Lötmetall:
(63 Gew.-% Zinn/37 Gew.-% Blei, eutekisches Lötmetall); 230±1°C
Eintauchtiefe:	12 mm
Eintauchgeschwindigkeit:	25 mm/sek
Eintauchzeit	10 Sekunden
Gewichtszunahme:	2 g
Flußmittel:	Solder Light MH-820V, hergestellt von Tamura Kaken Co., Ltd.

Tabelle 1

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß wenn ein Palladium-Überzugs film gebildet wurde, die Lötbarkeit durch die Wärmebehandlung nur geringfügig verschlechtert wurde.

Beispiel 2

Ein gewalztes Kupferblatt wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 einer elektrolytischen Reinigung unterzogen und mit einer Säure gewaschen. Unter Verwendung einer Katalysator lösung (einer wäßrigen Lösung von 200 ml ICP Accera (Warenzei chen; Produkt der Okuno Chemical Industry Co., Ltd.) pro Liter Wasser) wurde der Katalysator durch Eintauchen des Kupferblat tes in die Lösung bei 30°C für 30 Sekunden dem Kupferblatt zugegeben. Daraufhin wurde unter Verwendung einer jeden der stromlosen Palladiumplattierlösungen (1) bis (3) ein Palladi umplattierfilm mit einer Dicke von 0,1 µm gebildet, mit Wasser gewaschen und getrocknet. Die für die Palladiumplattierung benötigte Zeit war kürzer als in Beispiel 1. Die so erhaltenen Proben wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 auf ihre Lötbarkeit vor und nach der Wärmebehandlung untersucht. Die folgende Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Testergebnisse.

Tabelle 2

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß bei Erzeugung eines Palladi umplattierfilms die Lötbarkeit durch die Wärmebehandlung nur geringfügig verschlechtert wurde.

Beispiel 3

Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 wurde dem Kupferblatt ein Katalysatorzugegeben. Daraufhin wurden Palladiumplattierfilme mit verschiedenen Dicken im Bereich von 0,005 bis 10 µm unter Verwendung der stromlosen Palladiumplattierlösung (1) erzeugt. Die erhaltenen Testproben wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 auf ihre Lötbarkeit vor und nach der Wärmebehand lung untersucht, wobei die erhaltenen Ergebnisse in der fol genden Tabelle 3 zusammengefaßt sind.

Tabelle 3

Die obigen Ergebnisse zeigen, daß wenn ein Palladiumplattier film mit einer Dicke von 0,01 µm oder mehr erzeugt wird, die Lötbarkeit durch die Wärmebehandlung nur geringfügig beein trächtigt wird.

Beispiel 4

Das in Beispiel 1 verwendete gewalzte Kupferblatt wurde einer elektrolytischen Reinigung unterzogen und mit einer Säure gewaschen. Daraufhin wurden unter Verwendung der stromlosen Palladiumplattierlösung (1) Palladiumplattierfilme nach jedem der folgenden Verfahren erzeugt. Die milde Ätzung wurde durch Eintauchen des Kupferblattes in eine wäßrige Lösung von 150 g Ammoniumpersulfat pro Liter Wasser bei 30°C für 60 Sekunden bewerkstelligt. Ein Katalysator wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2 zugefügt.
Verfahren 1
Milde Ätzung → Waschen mit Säure → Zugabe von Katalysator → Palladiumplattierung (0,1 µm) → Trocknung
Verfahren 2
Milde Ätzung → Zugabe von Katalysator → Palladiumplattierung (0,1 µm) → Trocknung
Verfahren 3
Elektro-Kupferplattierung (10 µm) → Zugabe von Katalysator → Palladiumplattierung (0,1 µm) → Trocknung
Verfahren 4
Elektro-Kupferplattierung (10 µm) → Milde Ätzung → Zugabe von Katalysator → Palladiumplattierung (0,1 µm) → Trocknung
Verfahren 5
Zugabe von Katalysator → Stromlose Nickelplattierung (2 µm) → Waschen mit Säure → Palladiumplattierung (0,1 µm) → Trock nung

Nach Durchführung eines jeden der obigen Verfahren wurde jedes Kupferblatt unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 einer Wärmebehandlung unterzogen und auf seine Lötbarkeit hin untersucht. Die Null-Kreuzzeit war im Bereich von 1,3 bis 1,8 Sekunden und demnach war die Lötbarkeit zufriedenstellend.

Wenn bei jedem der obigen Verfahren 1 bis 5 auf die Palladium plattierung verzichtet wurde, zeigten alle Testproben Null- Kreuzzeiten von 10 Sekunden oder mehr nach der Wärmebehand lung, d. h., die Erwärmung der Proben auf 230°C für 30 Minuten oder mehr oder auf 250°C für 10 Minuten oder mehr führte zu einer merklich verschlechterten Lötbarkeit.

Beispiel 5

In einem Kupfer-plattierten Glas-Epoxy-Laminat wurde ein Loch erzeugt und das Laminat wurde einer stromlosen Kupferplattie rung und einer Elektro-Kupferplattierung unterzogen. Daraufhin wurde eine Ätzresistschicht auf dem Laminat gebildet und das Laminat wurde den Schritten der Ätzung, der Entfernung der Ätzresistschicht, des Lötresistdrucks, des Zeichendrucks und der Bildung der äußeren Gestalt unterzogen. Auf diese Weise wurden 50 Blätter von Kupfer-plattierten Verdrahtungsplatten mit durchgehenden Löchern hergestellt, von denen jedes eine Größe von 100×170×16 mm aufwies und für die Montage einer Mischung Elementen, die auf beiden Seiten befestigt werden sollten und von Elementen, die auf einer Seite eingefügt wer den sollten, verwendet wurde und der folgenden Behandlung unterzogen wurde.

Eine Verdrahtungsplatte wurde durch Eintauchen gereinigt, mit einer Säure gewaschen und einer milden Ätzung unterworfen. Daraufhin wurde die Verdrahtungsplatte erneut mit einer Säure gewaschen und ein Katalysator wurde zugegeben. Unter Verwen dung der stromlosen Palladiumplattierlösung (1) wurde ein Palladiumplattierfilm mit einer Dicke von 0,1 µm erzeugt und die plattierte Platte wurde mit Wasser gewaschen und getrock net. Die milde Ätzung und die Zugabe des Katalysators wurden auf dieselbe Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt.

Ein Lötpaste wurde auf einer Seite der Verdrahtungsplatte auf Kontaktstellen gedruckt und Teile, die auf der Oberfläche befestigt werden sollten, wurden darauf vorgesehen. Die Teile wurden durch Schmelzlötung, bei der die gesamte Oberfläche der Platte erhitzt wurde, an die Platte angelötet. Daraufhin wur den Teile desselben Typs auf ähnliche Weise durch Schmelzlö tung auf der anderen Seite der Platte angelötet und dann wur den Teile, die eingesetzt werden sollten, durch Löten per Hand mit den anderen Teilen vereinigt. In allen Bereichen der 50 Blätter von Verdrahtungsplatten wurden zufriedenstellende Verbindungen gelötet, so daß die Ausschußrate 0 betrug.

Beispiel 6

Unter Verwendung eines Kupfer-plattierten Glas-Epoxy-Laminats mit einer Größe von 100×170×16 mm wurde durch das folgende Verfahren eine Verdrahtungsplatte hergestellt, die eine Mi schung von Teilen, die auf beiden Seiten befestigt werden sollten, und Teilen, die auf einer Seite eingesetzt werden sollten, umfaßte.

In dem Kupfer-plattierten Laminat wurde ein Loch gebildet und das Laminat wurde einer stromlosen Kupfer-Plattierung (0,5 µm) und einer Elektro-Kupferplattierung (10 µm) unterzogen. Da raufhin wurde eine Resistschicht für die Plattierung erzeugt und unter Verwendung einer Elektro-Kupferplattierlösung wurde eine Musterplattierung (20 µm) durchgeführt. Darauf wurden Palladiumplattierfilme mit unterschiedlichen Dicken durch die folgenden Verfahren (A) bis (I) hergestellt.

Die Zugabe des Katalysators erfolgte auf dieselbe Weise wie in Beispiel 2.
Verfahren A
Zugabe von Katalysator → Palladiumplattierung (stromlose Pal ladiumplattierlösung (1)) → Trocknung
Verfahren B
Zugabe von Katalysator → Palladiumplattierung (stromlose Pal ladiumplattierlösung (2)) → Trocknung
Verfahren C
Zugabe von Katalysator → Palladiumplattierung (stromlose Pal ladiumplattierlösung (3)) → Trocknung
Verfahren D
Zugabe von Katalysator → stromlose Nickelplattierung (2 µm) → Palladiumplattierung (stromlose Palladiumplattierlösung (1)) → Trocknung
Verfahren E
Elektro-Nickelplattierung (2 µm) → Palladiumplattierung (stromlose Palladiumplattierlösung (1)) → Trocknung
Verfahren F
Palladiumplattierung (Elektro-Palladiumplattierlösung (1)) → Trocknung
Verfahren G
Elektro-Nickelplattierung (2 µm) → Palladiumplattierung (Elektro-Palladiumplattierlösung (1)) → Trocknung
Verfahren H
Palladiumplattierung (Elektro-Palladiumplattierlösung (2)) → Trocknung
Verfahren I
Zugabe von Katalysator → stromlose Nickelplattierung (2 µm) → Palladiumplattierung (Elektro-Palladiumplattierlösung (1)) → Trocknung

Nach der Bildung eines Palladiumplattierfilms durch jedes der obigen Verfahren wurden die Entfernung des Resists für die Plattierung, die Entfernung des überschüssigen Kupfers durch Ätzung, das Drucken des Lötresists, der Zeichendruck und die Bildung der äußeren Gestalt schrittweise ausgeführt, um eine Verdrahtungsplatte herzustellen.

Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 5 wurden die auf einer Oberfläche zu montierenden Elemente durch Löten auf einer Seite mit der wie oben erhaltenen Verdrahtungsplatte verbunden und die Teile desselben Typs und Teile, die eingesetzt werden sollten, wurden durch Lötung auf der anderen Seite der Platte mit dieser verbunden.

Bei jedem der obigen Verfahren wurde die Dicke des Palladium plattierfilms verändert, um das Auftreten von Korrosion auf den Musterteilen oder im Bereich des durchgehenden Loches zum Zeitpunkt des Ätzens des Kupfers zu überprüfen. Auch die Bil dung von nicht zufriedenstellend verbundenen Teilen der auf der Oberfläche montierten angelöteten Element wurde überprüft. Die folgende Tabelle 4 gibt die Ergebnisse wieder.

Tabelle 4

Wie die obigen Ergebnisse zeigen, kann das Auftreten von Kor rosion zum Zeitpunkt der Ätzung und die Bildung von nicht zufriedenstellend verbundenen Teilen durch Lötung verhindert werden, wenn man einen Palladiumplattierfilm mit einer Dicke von 0,1 µm oder mehr im Falle der Verwendung einer stromlosen Palladiumplattierlösung oder mit einer Dicke von 0,2 µm oder mehr im Falle einer Elektro-Palladiumplattierlösung direkt auf dem Kupfermetall bildet. Wenn unter Verwendung einer Nickel plattierlösung eine Unterschicht gebildet wird, reicht es aus, einen Palladiumplattierfilm mit einer Dicke von 0,05 µm oder mehr im Falle der Verwendung einer stromlosen Palladium plattierlösung oder einer Dicke von 0,1 µm oder mehr im Falle einer Elektro-Palladiumplattierlösung zu erzeugen.

Claims

1. Verdrahtungsplatte mit einem oder mehreren Kupfer-Leiter schaltkreisen, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf wenig stens den Kupferteilen, die für die Montage von Elementen durch Löten vorgesehen sind, einen Palladiumüberzug auf weist.

2. Verfahren zur Herstellung einer Verdrahtungsplatte, da durch gekennzeichnet, daß man durch stromlose Palladium plattierung auf den Kupferteilen der Platte, die einen oder mehrere Kupfer-Leiterschaltkreise mit einem auf diesen gebildeten Lötresistmuster aufweist, einen Palla diumüberzug aufträgt.

3. Verfahren zur Herstellung einer Verdrahtungsplatte, da durch gekennzeichnet, daß es umfaßt die Stufen (i) Auf tragung eines Palladiumüberzugs durch stromlose Palladi umplattierung auf den Kupferteilen der Platte mit einem oder mehreren Kupfer-Leiterschaltkreisen und (ii) fakul tative Bildung eines Lötresistmusters.

4. Verfahren zur Herstellung einer Verdrahtungsplatte durch ein Musterplattierverfahren oder ein semi-additives Ver fahren, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt die Stufen (i) Bildung eines Musters aus Kupfer durch Elektro-Kup ferplattierung, (ii) Auftragung eines Palladiumüberzugs durch stromlose Palladiumplattierung oder Elektro-Palla diumplattierung auf den Musterteilen aus Kupfer, (iii) Entfernung des Resists für die Plattierung, (iv) Ätzung des zu entfernenden Kupfers und (v) fakultative Bildung eines Lötresistmusters.