DE10143520A1 - Solution and method for processing the surface of plastics, in particular LCP substrates, to improve the adhesion of metallizations and use of such a solution - Google Patents
Solution and method for processing the surface of plastics, in particular LCP substrates, to improve the adhesion of metallizations and use of such a solutionInfo
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Classifications
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Abstract
Die Lösung enthält zumindest folgende Komponenten: DOLLAR A È H¶2¶O DOLLAR A È ein Alkalihydroxid und DOLLAR A È 0,5 mol/l bis 8 mol/l eines Carbonsäure-Derviats oder eines Salzes des Carbonsäure-Derivats. DOLLAR A Bevorzugt weist die Lösung NaOH in einer Konzentration von 100 g/l bis 300 g/l oder KOH in einer Konzentration von 180 g/l bis 400 g/l auf. DOLLAR A Das Carbonsäure-Derivat oder das Salz des Carbonsäure-Derivats kann ferner zumindest ein Stickstoffatom und/oder ein Schwefelatom aufweisen. DOLLAR A Durch eine gleichmäßige Aufrauung mit geringen Rauhigkeiten können Metallisierungen mit hoher Haftfestigkeit aufgebracht werden, die mit Feinheiten unter 200 mum und herab bis zu 25 mum strukturiert werden können.The solution contains at least the following components: DOLLAR A È H¶2¶O DOLLAR A È an alkali hydroxide and DOLLAR A È 0.5 mol / l to 8 mol / l of a carboxylic acid derivative or a salt of the carboxylic acid derivative. DOLLAR A The solution preferably has NaOH in a concentration of 100 g / l to 300 g / l or KOH in a concentration of 180 g / l to 400 g / l. DOLLAR A The carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative can furthermore have at least one nitrogen atom and / or one sulfur atom. DOLLAR A By uniform roughening with low roughness, metallizations with high adhesive strength can be applied, which can be structured with finenesses below 200 mum and down to 25 mum.
Description
Bei der sog. MID-Technologie (MID = Moulded Interconnection Devices) werden anstelle konventioneller gedruckter Schaltungen Spritzgießteile mit integrierten Leiterzügen verwendet. Hochwertige Thermoplaste, die sich zum Spritzgießen von dreidimensionalen Substraten eignen, sind die Basis dieser Technologie. Als Substratmaterial ist dabei insbesondere LCP (= Liquid Cristalline Polymer) geeignet, das sich gegenüber herkömmlichen Substratmaterialien für gedruckte Schaltungen durch bessere mechanische, chemische, elektrische und umwelttechnische Eigenschaften auszeichnet. Zur Herstellung der Leiterzüge auf den dreidimensionalen Substraten werden diese zunächst einer Sequenz von Vorbehandlungsschritten unterzogen, die insbesondere das Anätzen, Neutralisieren, Aktivieren, Beschleunigen und zahlreiche Spülbehandlungen umfasst. Nach diesen Verfahrensschritten werden die Substrate vollflächig chemisch verkupfert. Der anschließende Aufbau der Leiterzüge kann dann, wie bei der konventionellen Leiterplattenfertigung, subtraktiv, semi-additiv oder voll-additiv erfolgen. Bei der Subtraktivtechnik wird das Substrat vollflächig bis zur gewünschten Kupferdicke galvanisiert, anschließend das Leiterbild mit Ätzresist abgedeckt und die freiliegenden Kupferoberflächen nach der Strukturierung weggeätzt. Bei der Semi-Additivtechnik wird das Substrat zunächst vollflächig chemisch verkupfert, das Leiterbild danach auf die Kupferschicht aufgebracht und die Leiterbahnen galvanisch verstärkt, worauf die Leiterbahnen dann durch Differenzätzen getrennt werden. With the so-called MID technology (MID = Molded Interconnection Devices) are printed instead of conventional ones Circuits injection molded parts used with integrated wiring. High quality thermoplastics that are suitable for injection molding three-dimensional substrates are the basis of these Technology. LCP (= Liquid Cristalline Polymer) suitable, which is opposite conventional substrate materials for printed circuits through better mechanical, chemical, electrical and distinguishes environmental properties. To make the Conductor tracks on the three-dimensional substrates become these first a sequence of pretreatment steps subjected in particular to the etching, neutralizing, Activating, accelerating and numerous rinsing treatments includes. After these process steps, the substrates fully copper-plated chemically. The subsequent construction of the Conductor paths can then, as with the conventional Printed circuit board production, subtractive, semi-additive or fully additive respectively. With subtractive technology, the substrate becomes full-surface galvanized to the desired copper thickness, then the conductor pattern covered with etching resist and the exposed Copper surfaces etched away after structuring. In the The substrate becomes semi-additive first of all chemically copper-plated, then the conductor pattern on the Copper layer applied and the conductor tracks galvanically amplified, whereupon the conductor tracks then by differential etching be separated.
Aus der EP 0 782 765 B1 ist ein sog. Polymer Stud Grid Array
(PSGA) bekannt, welches die Vorteile eines Ball Grid Arrays
(BGA) mit den Vorteilen der MID-Technologie vereinigt. Die
Bezeichnung der neuen Bauform als Polymer Stud Grid Array
(PSGA) erfolgte dabei in Anlehnung an das Ball Grid Array
(BGA), wobei der Begriff "Polymer Stud" auf beim Spritzgießen
des Substrats mitgeformte Polymerhöcker hinweisen soll. Die
neue für Single-, Few- oder Multi-Chip-Module geeignete
Bauform umfasst
- - ein spritzgegossenes, dreidimensionales Substrat aus einem elektrisch isolierenden Polymer,
- - auf der Unterseite des Substrats flächig angeordnete und beim Spritzgießen mitgeformte Polymerhöcker,
- - auf den Polymerhöckern durch eine lötbare Endoberfläche gebildete Außenanschlüsse,
- - zumindest auf der Unterseite des Substrats ausgebildete Leiterzüge, die die Außenanschlüsse mit Innenanschlüssen verbinden, und
- - mindestens einen auf dem Substrat angeordneten Chip, dessen Anschlüsse mit den Innenanschlüssen elektrisch leitend verbunden sind.
- an injection molded, three-dimensional substrate made of an electrically insulating polymer,
- polymer bumps arranged flat on the underside of the substrate and molded during injection molding,
- - external connections formed on the polymer bumps by a solderable end surface,
- - Conductor tracks formed at least on the underside of the substrate, which connect the external connections to internal connections, and
- - At least one chip arranged on the substrate, the connections of which are electrically conductively connected to the internal connections.
Neben der einfachen und kostengünstigen Herstellung der Polymerhöcker beim Spritzgießen des Substrats kann auch die Herstellung der Außenanschlüsse auf den Polymerhöckern mit minimalem Aufwand zusammen mit der bei der MID-Technologie üblichen Herstellung der Leiterzüge vorgenommen werden. Durch die bei der MID-Technologie bevorzugte Laserfeinstrukturierung können die Außenanschlüsse auf den Polymerhöckern mit hohen Anschlusszahlen in einem feinen Raster realisiert werden. In addition to the simple and inexpensive manufacture of the Polymer bumps when injection molding the substrate can also Manufacture of the external connections on the polymer bumps with minimal effort together with that with the MID technology usual production of the conductor tracks are made. Through the preferred laser fine structuring in MID technology can the external connections on the polymer bumps with high Connection numbers can be realized in a fine grid.
Bei der Metallisierung von LCP-Substraten wird die Haftfestigkeit in erster Linie durch eine gewisse Rauhigkeit der Substratoberfläche erreicht. Sollen auf den LCP-Substraten, wie z. B. bei den Polymer Stud Grid Arrays Leiterbahnstrukturen erzeugt werden, so wird die Strukturfeinheit aber andererseits durch die Rauhigkeit der Oberflächen begrenzt. Bei den konventionellen Ätz- oder Konditionierlösungen zum Aufrauen der Oberfläche von LCP-Substraten, wie z. B. mit NaOH oder KOH, können im Hinblick auf diese Probleme keine feineren Leiterbahnstrukturen als 200 µm realisiert werden. When metallizing LCP substrates, the Adhesion strength primarily due to a certain roughness Substrate surface reached. Should on the LCP substrates, such as B. in the polymer stud grid arrays Trace structures are created, so the structural fineness on the other hand limited by the roughness of the surfaces. at the conventional etching or conditioning solutions for Roughening the surface of LCP substrates, such as. B. with NaOH or KOH, none can with regard to these problems finer conductor track structures than 200 µm can be realized.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung und ein Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche von MID-Produkten, insbesondere von LCP-Substraten zur Verbesserung der Haftung von Metallisierungen zu schaffen, die einerseits Haftfestigkeiten von mindestens 0,34 N/mm gewährleistet und andererseits Strukturfeinheiten von deutlich unter 200 µm ermöglicht. Die Konditionierlösung soll dabei insbesondere für das Aufrauen von PSGA-Substraten aus LCP geeignet sein. The invention has for its object a solution and a Process for processing the surface of MID products, especially LCP substrates to improve adhesion of metallizations to create the one hand Adhesive strengths of at least 0.34 N / mm guaranteed and on the other hand, structural finenesses well below 200 µm allows. The conditioning solution should especially for the Roughening of PSGA substrates made of LCP may be suitable.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass konventionelle Ätz- oder Konditionierlösungen auf der Basis von NaOH oder KOH durch den Zusatz von einem Carbonsäure-Derivat, einem Salz eines Carbonsäure-Derivats, einem Sulfon, einem Derivat der Sulfonsäure und/oder einem Sulfoxid eine gleichmäßige Aufrauung von LCP-Substraten mit geringen mittleren Rauhigkeiten ermöglicht. Gegenüber konventionellen Ätz- oder Konditionierlösungen werden also mehr Haftkavernen pro Flächeneinheit erzeugt, die weniger tief sind. Durch die große Anzahl kleinerer Haftkavernen werden dann aber höhere Haftfestigkeiten der Metallisierungen erreicht und insbesondere Strukturfeinheiten von beispielsweise 50 µm ermöglicht. Damit sind die erfindungsgemäßen Lösungen für die Aufrauung von Mid-Produkten wie beispielsweise PSGA-Substrate aus LCP sehr gut geeignet. The invention is based on the knowledge that conventional etching or conditioning solutions based on NaOH or KOH by adding a carboxylic acid derivative, a salt of a carboxylic acid derivative, a sulfone, a Derivative of sulfonic acid and / or a sulfoxide uniform roughening of LCP substrates with low medium Roughness enables. Compared to conventional etching or Conditioning solutions are therefore more caverns per Area unit generated that are less deep. By the big one The number of smaller detention caverns will then be higher Adhesive strengths of the metallizations achieved and in particular Structural finenesses of, for example, 50 µm are made possible. In order to are the solutions according to the invention for the roughening of Mid products such as PSGA substrates made from LCP very much well suited.
Die erfindungsgemäße Konditionierlösung hat ferner den Vorteil, dass die der Behandlung unterzogene Substratoberfläche nicht nur aufgeraut sondern gleichzeitig auch gequellt wird. Dadurch verbessern sich die Eigenschaften der Substratoberfläche in Hinblick auf die minimal erzielbaren Strukturfeinheiten und in Hinblick auf die maximal erzielbaren Haftfestigkeiten von aufgebrachten Metallisierungen. The conditioning solution according to the invention also has the Advantage that the substrate surface subjected to the treatment not only roughened but also swollen at the same time. This improves the properties of the Substrate surface with regard to the minimum achievable Structural fineness and with regard to the maximum achievable Adhesion strength of applied metallizations.
Unter Carbonsäure-Derivate werden im folgenden sämtliche Derivate der Carbonsäure verstanden, wobei der Säurerest unterschiedliche Substituenten und grundsätzlich eine beliebige Kettenlänge aufweisen kann. Besonders geeignet erweisen sich Säurereste mit einer Kohlenstoff-Kettenlänge von drei bis zehn. Carbonic acid derivatives are all below Derivatives of carboxylic acid understood, the acid residue different substituents and basically any one May have chain length. They are particularly suitable Acid residues with a carbon chain length of three to ten.
Unter Carbonsäure-Derivate werden außerdem Carboxyl-Gruppen und/oder Derivate der Carbonsäure verstanden, bei welchen eine beliebige Stelle des Kohlenstoff-Grundgerüsts funktionalisiert sein kann. Carboxylic acid derivatives also include carboxyl groups and / or derivatives of carboxylic acid understood, in which anywhere in the carbon backbone can be functionalized.
Ferner soll der Begriff Carbonsäure-Derivat auch Ringstrukturen mit einer, zwei, drei, vier oder fünf Methylen-Gruppen (CH2) umfassen. The term carboxylic acid derivative is also intended to include ring structures with one, two, three, four or five methylene groups (CH 2 ).
Die erfindungsgemäße Lösung kann auch in Verbindung mit sogenannten Direktmetallisierungsverfahren eingesetzt werden, welche beispielweise von den Firmen EnthoneOMI und Attotech angeboten werden. The solution according to the invention can also be used in conjunction with so-called direct metallization processes are used, which, for example, from EnthoneOMI and Attotech Tobe offered.
Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung nach Anspruch 4 weist das Carbonsäure-Derivat oder das Salz des Carbonsäure-Derivats zumindest ein Stickstoffatom und/oder ein Schwefelatom auf. 9Derartige Carbonsäure-Derivate oder Salze von Carbonsäure- Derivaten mit zumindest einem Stickstoffatom und/oder einem Schwefelatom haben sich als wirksame Komponenten der Konditionierlösung erwiesen, mit welcher besonders große Haftfestigkeiten von nach der Konditionierung aufgebrachten Metallisierungen erreicht werden. According to the preferred embodiment according to claim 4, the Carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative at least one nitrogen atom and / or one sulfur atom. 9 Such carboxylic acid derivatives or salts of carboxylic acid Derivatives with at least one nitrogen atom and / or one Sulfur atom have proven to be effective components of the Conditioning solution proven with which particularly large Adhesive strengths of applied after conditioning Metallizations can be achieved.
Die Ansprüche 5 bis 23 der Erfindung offenbaren als konkrete
Ausgestaltungen einige beispielhafte Carbonsäure-Derivate
oder Salze von Carbonsäure-Derivaten, die sich als
Komponenten der Konditionierlösung bewährt haben. Die verwendeten
Konzentrationen, welche als beispielhaft anzusehen sind, sind
in der nachfolgenden Tabelle 1 in der Einheit mol/l
angegeben.
Tabelle 1
Verwendete Konzentrationen der Carbonsäure-
Derivate oder der Salze von Carbonsäure-Derivaten
Claims 5 to 23 of the invention disclose, as specific embodiments, some exemplary carboxylic acid derivatives or salts of carboxylic acid derivatives which have proven themselves as components of the conditioning solution. The concentrations used, which are to be regarded as exemplary, are given in Table 1 below in the unit mol / l. Table 1 Concentrations of the carboxylic acid derivatives or the salts of carboxylic acid derivatives used
Die Ansprüche 24 bis 25 der Erfindung offenbaren konkret ein
Sulfoxid und ein Sulfon, welche sich ebenfalls als bevorzugte
Komponenten der Lösung bewährt haben. Die verwendeten
Konzentrationen, welche als beispielhaft anzusehen sind, sind in
der nachfolgenden Tabelle 2 in der Einheit mol/l angegeben.
Tabelle 2
Verwendete Konzentrationen des Sulfons oder des
Sulfoxids
The claims 24 to 25 of the invention specifically disclose a sulfoxide and a sulfone, which have also proven to be preferred components of the solution. The concentrations used, which are to be regarded as exemplary, are given in Table 2 below in the unit mol / l. Table 2 Concentrations of sulfone or sulfoxide used
Die bevorzugte Ausgestaltung nach Anspruch 26 ermöglicht durch die Verwendung eines Netzmittels einen noch gleichmäßigeren Angriff der Oberfläche der aufzurauenden LCP-Substrate. Gemäß Anspruch 27 sind dabei Tenside als Netzmittel besonders gut geeignet. The preferred embodiment according to claim 26 enables by using a wetting agent one more more even attack of the surface of the roughened LCP substrates. According to claim 27, surfactants are particularly useful as wetting agents well suited.
Im Anspruch 28 ist ein Verfahren zum Quellen und zum Aufrauen der Oberfläche von LCP-Substraten zur Verbesserung der Haftung von Metallisierungen angegeben. Für die verwendeten Konditionierlösungen sind in den Ansprüchen 29 und 30 bevorzugte Temperaturbereiche angegeben. In claim 28 is a swelling and roughening method the surface of LCP substrates to improve the Liability of metallizations indicated. For the used Conditioning solutions are preferred in claims 29 and 30 Temperature ranges specified.
In den Ansprüchen 31 bis 32 sind Bereiche für Behandlungsdauern angegebenen. Gemäß Anspruch 32 hat sich in einer Reihe von Versuchen eine Behandlungsdauer zwischen 10 min und 45 min als besonders günstig erwiesen. In claims 31 to 32 are areas for Treatment times specified. According to claim 32 has in a row of trials a treatment time between 10 min and 45 min proven to be particularly cheap.
In den Ansprüchen 33 bis 37 sind bevorzugte Verwendungen der Lösungen zum Aufrauen der Oberfläche von LCP-Substraten angegeben, die durch die Partikelgröße der Füllstoffe, durch die Menge der Füllstoffe und durch die Art der Füllstoffe besonders hohe Strukturfeinheiten ermöglichen. In claims 33 to 37 preferred uses of the Solutions for roughening the surface of LCP substrates indicated by the particle size of the fillers by which Amount of fillers and by the type of fillers enable particularly high structural fineness.
Die bisher kommerziell verfügbaren LCP-Substratmaterialien enthalten als Füllstoffe beispielsweise 100 µm bis 500 µm lange Glasfasern mit einem Durchmesser von 10 µm oder auch Mineralien mit einer Partikelgröße > 30 µm. Gemäß Anspruch 33 werden dem Polymerwerkstoff nun Füllstoffe mit einer Partikelgröße < 30 µm beigemischt. Mit einer der erfindungsgemäßen Konditionierlösungen entstehen dann durch das Herausätzen von Füllstoffpartikeln kleinere Kavernen als bisher. Da diese Kavernen jedoch in einer höheren Densität auftreten können bei etwa gleicher Haftfestigkeit durch die wesentliche geringere Rauhigkeit Strukturfeinheiten von beispielsweise 25 µm erreicht werden. The previously commercially available LCP substrate materials contain, for example, 100 µm to 500 µm as fillers long glass fibers with a diameter of 10 µm or else Minerals with a particle size> 30 µm. According to claim 33 fillers with a polymer material Particle size <30 µm added. With one of the invention Conditioning solutions are then created by etching out Filler particles smaller caverns than before. This one However, caverns can occur at a higher density about the same adhesive strength due to the much lower Roughness structural finenesses of, for example, 25 µm can be achieved.
Die Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 34 bis 37 ermöglichen durch Füllstoffe mit Partikelgrößen von jeweils weniger als 25, 20, 10 und 5 µm eine weitere Steigerung des vorstehend beschriebenen Effekts. Bei Partikelgrößen der Füllstoffe von weniger als 5 µm gemäß Anspruch 36 ist aber bereits ein gewisser Abfall der erzielbaren Haftfestigkeit zu verzeichnen, wobei die erzielten Werte jedoch noch als ausreichend anzusehen sind. The configurations according to claims 34 to 37 enable due to fillers with particle sizes of less than 25, 20, 10 and 5 microns further increase the above described effect. For particle sizes of the fillers from but less than 5 µm is already a there is a certain decrease in the achievable adhesive strength, however, the values achieved are still sufficient are to be seen.
Die Weiterbildung nach Anspruch 38 gibt eine bevorzugte Menge der Füllstoffe an, wobei eine Menge von ca. 30. Gew.-% Füllstoffen gemäß Anspruch 39 im Hinblick auf die erzielbare Haftfestigkeit und die erzielbare Strukturfeinheit als optimal anzusehen ist. The development according to claim 38 gives a preferred amount of the fillers, an amount of about 30% by weight Fillers according to claim 39 with regard to the achievable Adhesion and the achievable structural fineness as is optimal to look at.
Die Verwendung von Siliziumoxid als Füllstoff gemäß Anspruch 40 hat sich besonders gut bewährt. Vergleichbar gute Ergebnisse können aber auch erzielt werden, wenn gemäß Anspruch 41 Titandioxid oder eine Mischung aus Siliziumdioxid und Titandioxid als Füllstoff verwendet werden. In diesem Fall sind die im Anspruch 42 angegebenen Mengen der einzelnen Füllstoffe besonders günstig. The use of silicon oxide as a filler according to claim 40 has proven particularly good. Comparably good Results can also be achieved if according to claim 41 Titanium dioxide or a mixture of silicon dioxide and Titanium dioxide can be used as a filler. In this case the amounts specified in claim 42 of each Fillers particularly cheap.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below explained.
Für die nachstehend geschilderten Versuche standen die folgenden Konditionierlösungen zur Verfügung: For the experiments described below, the following conditioning solutions are available:
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 310 g/l Natrium-3-Methylamino-Propionat,
- - 135 g/l KOH,
- - H2O.
- 310 g / l sodium 3-methylamino propionate,
- - 135 g / l KOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 200 g/l 3-Amino-Propionsäure,
- - 200 g/l NaOH,
- - H2O.
- 200 g / l of 3-amino-propionic acid,
- - 200 g / l NaOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 310 g/l N-Methylpyrrolidin-2-on (1-Methyl-2-pyrrolidon, NMP),
- - 200 g/l NaOH,
- - H2O.
- 310 g / l of N-methylpyrrolidin-2-one (1-methyl-2-pyrrolidone, NMP),
- - 200 g / l NaOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 360 g/l Kalium-4-Methylamino-Butyrat,
- - 135 g/l KOH,
- - H2O.
- - 360 g / l potassium 4-methylamino butyrate,
- - 135 g / l KOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 220 g/l 4-Aminobuttersäure,
- - 200 g/l NaOH,
- - H2O.
- 220 g / l 4-aminobutyric acid,
- - 200 g / l NaOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 350 g/l 5-Amino-Valeriansäurebuttersäure,
- - 200 g/l NaOH,
- - H2O.
- 350 g / l 5-amino-valeric acid butyric acid,
- - 200 g / l NaOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 310 g/l 1-Methyl-2-Piperidinon,
- - 280 g/l KOH,
- - H2O.
- 310 g / l of 1-methyl-2-piperidinone,
- - 280 g / l KOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 280 g/l epsilon-Caprolactam,
- - 280 g/l KOH,
- - H2O.
- - 280 g / l epsilon-caprolactam,
- - 280 g / l KOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 300 g/l Tretramethylensulfon,
- - 200 g/l NaOH,
- - H2O.
- 300 g / l tretramethylene sulfone,
- - 200 g / l NaOH,
- - H 2 O.
Die Konditionierlösung enthält folgende Komponenten:
- - 220 g/l Dimethylacetamid,
- - 200 g/l NaOH,
- - H2O.
- - 220 g / l dimethylacetamide,
- - 200 g / l NaOH,
- - H 2 O.
Ein durch Spritzgießen hergestelltes LCP-Substrat wurde für eine Behandlungsdauer von ca. 20 Minuten in die auf eine Temperatur von ca. 80°C erwärmte Konditionierlösung 1 eingetaucht. Bei Verwendung von Zenite 7130 E (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) als Substratmaterial ergaben sich beim Aufrauen der Oberfläche mittlere Rauhigkeiten zwischen 2,5 und 3,0 µm. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag zwischen 0,8 und 1,0 N/mm. Bei einer Strukturierung der Metallisierungen können Strukturfeinheiten von 50 µm problemlos realisiert werden. An injection molded LCP substrate was used for a treatment time of about 20 minutes in one Temperature of approx. 80 ° C heated conditioning solution 1 immersed. When using Zenite 7130 E (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) emerged as substrate material when roughening the surface, medium roughness between 2.5 and 3.0 µm. The adhesive strength of through electroless and Total galvanic copper deposition Approx. 30 µm applied metallization was between 0.8 and 1.0 N / mm. When structuring the metallizations can achieve structural finenesses of 50 µm without any problems become.
Ähnliche Ergebnisse wurden in analogen Versuchsreihen mit den Konditionierlösungen 2, 3, 4 und 5 erzielt, wobei sich bei vergleichbarer Behandlung für die resultierenden mittleren Rauhigkeiten Werte zwischen 3,0 und 5,0 µm und für die Haftfestigkeit von Kupfer-Metallisierungen Werte zwischen 1,2 und 1,5 N/mm ergaben. Similar results were obtained in analog test series with the Conditioning solutions 2, 3, 4 and 5 achieved, with comparable treatment for the resulting mean Roughness values between 3.0 and 5.0 µm and for the Adhesion strength of copper metallizations values between 1.2 and 1.5 N / mm resulted.
Abweichend vom Beispiel 1 wurde hier ein anderes Substratmaterial eingesetzt. Bei Verwendung von Vectra H 820C (TICONA GmbH, Frankfurt am Main, DE) als Substratmaterial ergaben sich beim Aufrauen der Oberfläche mittlere Rauhigkeiten zwischen 0,8 und 1,6 µm. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag zwischen 0,6 und 0,7 N/mm. Deviating from example 1, here was another Substrate material used. When using Vectra H 820C (TICONA GmbH, Frankfurt am Main, DE) as substrate material medium roughness when roughening the surface between 0.8 and 1.6 µm. The adhesive strength of by electroless and galvanic copper deposition in a thickness of a total of about 30 microns applied metallizations between 0.6 and 0.7 N / mm.
Ein durch Spritzgießen hergestelltes LCP-Substrat wurde für eine Behandlungsdauer von ca. 20 Minuten in die auf eine Temperatur von ca. 80°C erwärmte Konditionierlösung 6 eingetaucht. Bei Verwendung von Zenite 7130 E (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) als Substratmaterial ergaben sich beim Aufrauen der Oberfläche mittlere Rauhigkeiten zwischen 2,5 und 3,0 µm. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag zwischen 0,8 und 1,0 N/mm. Bei einer Strukturierung der Metallisierungen können Strukturfeinheiten von 50 µm problemlos realisiert werden. An injection molded LCP substrate was used for a treatment time of about 20 minutes in one Temperature of approx. 80 ° C heated conditioning solution 6 immersed. When using Zenite 7130 E (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) emerged as substrate material when roughening the surface, medium roughness between 2.5 and 3.0 µm. The adhesive strength of through electroless and Total galvanic copper deposition Approx. 30 µm applied metallization was between 0.8 and 1.0 N / mm. When structuring the metallizations can achieve structural finenesses of 50 µm without any problems become.
Ähnliche Ergebnisse wurden in analogen Versuchsreihen mit den Konditionierlösungen 7, 8, 9 und 10 erzielt, wobei sich für die resultierenden mittleren Rauhigkeiten bei vergleichbarer Behandlung Werte zwischen 4,5 und 7,5 µm ergaben. Similar results were obtained in analog test series with the Conditioning solutions 7, 8, 9 and 10 achieved, whereby for the resulting average roughness with comparable Treatment showed values between 4.5 and 7.5 µm.
Abweichend vom Beispiel 3 wurde hier ein anderes Substratmaterial eingesetzt. Bei Verwendung von Vectra H 820C (TICONA GmbH, Frankfurt am Main, DE) als Substratmaterial ergaben sich beim Aufrauen der Oberfläche mittlere Rauhigkeiten zwischen 0,8 und 1,6 µm. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag zwischen 0,6 und 0,7 N/mm. Deviating from example 3, here was another Substrate material used. When using Vectra H 820C (TICONA GmbH, Frankfurt am Main, DE) as substrate material medium roughness when roughening the surface between 0.8 and 1.6 µm. The adhesive strength of by electroless and galvanic copper deposition in a thickness of a total of about 30 microns applied metallizations between 0.6 and 0.7 N / mm.
Ein durch Spritzgießen hergestelltes LCP-Substrat wurde für eine Behandlungsdauer von ca. 10 Minuten in die auf eine Temperatur von ca. 80°C erwärmte Konditionierlösung 1 eingetaucht. Bei Verwendung von Zenite 7738-1 (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) als Substratmaterial ergaben sich beim Aufräumen der Oberfläche mittlere Rauhigkeiten zwischen 1,8 und 1,2 µm. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag bei ca. 0,6 N/mm. Bei einer Strukturierung der Metallisierungen konnten Strukturfeinheiten realisiert werden, die geringfügig unterhalb 50 µm lagen. An injection molded LCP substrate was used for a treatment time of about 10 minutes in one Temperature of approx. 80 ° C heated conditioning solution 1 immersed. When using Zenite 7738-1 (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) emerged as substrate material when cleaning the surface, medium roughness between 1.8 and 1.2 µm. The adhesive strength of through electroless and Total galvanic copper deposition approx. 30 µm applied metallization was approx. 0.6 N / mm. When structuring the metallizations Structural subtleties can be realized that slightly were below 50 µm.
Vergleichbare Ergebnisse wurden in entsprechenden Versuchsreihen mit den Konditionierlösungen 2, 3, 4 und 5 erzielt, wobei sich für die resultierenden mittleren Rauhigkeiten bei vergleichbarer Behandlung Werte zwischen 2,2 und 1,6 µm ergaben. Haftfestigkeitsuntersuchungen ergaben ebenfalls Werte von ungefähr 0,6 N/mm, wohingegen mit den Konditionierlösungen 2, 3, 4 und 5 keine Strukturfeinheiten von kleiner als ca. 70 µm erreicht werden konnten. Comparable results have been found in corresponding Test series achieved with conditioning solutions 2, 3, 4 and 5, where for the resulting average roughness comparable treatment values between 2.2 and 1.6 µm revealed. Adhesion tests also gave values of about 0.6 N / mm, whereas with the Conditioning solutions 2, 3, 4 and 5 no structural finenesses of less than approx. 70 µm could be achieved.
Der vom Hersteller speziell für die Versuche der Anmelderin bereitgestellte Substratwerkstoff enthielt Siliziumdioxid (fused silica) und Titandioxid als Füllstoffe mit einer Partikelgröße < 24 µm. The manufacturer's specifically for the applicant's experiments The substrate material provided contained silicon dioxide (fused silica) and titanium dioxide as fillers with a Particle size <24 µm.
Abweichend vom Beispiel 5 wurde hier ein anderes Substratmaterial eingesetzt. Bei Verwendung von Zenite 7738-2 (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) als Substratmaterial ergaben sich beim Aufrauen der Oberfläche mittlere Rauhigkeiten zwischen 0,8 und 1,2 µm. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag bei ca. 0,5 N/mm. Bei einer Strukturierung der Metallisierungen konnten Strukturfeinheiten von ca. 25 µm realisiert werden. Deviating from example 5, here was another Substrate material used. When using Zenite 7738-2 (DUPONT Engineering Polymers, Wilmington, USA) as substrate material resulted in medium roughening of the surface Roughnesses between 0.8 and 1.2 µm. The adhesive strength of through Electroless and galvanic copper deposition in one thickness of a total of approx. 30 µm applied metallizations at approx. 0.5 N / mm. When structuring the Metallizations were able to achieve structure finenesses of approx. 25 µm become.
Mit den Konditionierlösungen 2, 3, 4 und 5 wurden unter ähnlichen Bedingungen Werte für die mittlere Rauhigkeit zwischen 1.0 und 1,7 µm erzielt. Haftfestigkeitsuntersuchungen von ca. 30 µm dicken Metallisierungen ergaben Werte von ca. 0,8 N/mm. With the conditioning solutions 2, 3, 4 and 5 were under similar conditions values for the average roughness between 1.0 and 1.7 µm achieved. Adhesion strength tests of approx. Metallizations 30 µm thick gave values of approx. 0.8 N / mm.
Der vom Hersteller speziell für die Versuche der Anmelderin bereitgestellte Substratwerkstoff enthielt Siliziumdioxid (fused silica) und Titandioxid als Füllstoff mit einer Partikelgröße < 4 µm. The manufacturer's specifically for the applicant's experiments The substrate material provided contained silicon dioxide (fused silica) and titanium dioxide as a filler with a Particle size <4 µm.
Ein durch Spritzgießen hergestelltes LCP-Substrat wurde für eine Behandlungsdauer von ca. 14 Minuten in die auf eine Temperatur von ca. 80°C erwärmte Ätzlösung 6 eingetaucht. Bei Verwendung von Vectra LP 1016 (TICONA GmbH, Frankfurt am Main, DE) als Substratmaterial ergaben sich beim Aufrauen der Oberfläche mittlere Rauhigkeiten zwischen 0,8 und 1,2 µm. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag bei ca. 0,5 N/mm. Bei einer Strukturierung der Metallisierungen konnten Strukturfeinheiten von ca. 25 µm realisiert werden. An injection molded LCP substrate was used for a treatment time of about 14 minutes in one Temperature of approximately 80 ° C heated etching solution 6 immersed. at Use of Vectra LP 1016 (TICONA GmbH, Frankfurt am Main, DE) as the substrate material resulted from the roughening of the Average surface roughness between 0.8 and 1.2 µm. The Adhesion strength by electroless and galvanic Copper deposition with a total thickness of approx. 30 µm applied metallizations was about 0.5 N / mm. At a Structuring the metallizations was able to achieve structural subtleties of approx. 25 µm can be realized.
Vergleichbare Ergebnisse wurden in entsprechenden Versuchsreihen mit den Konditionierlösungen 7, 8, 9 und 10 erzielt. Comparable results have been found in corresponding Test series achieved with conditioning solutions 7, 8, 9 and 10.
Der vom Hersteller speziell für die Versuche der Anmelderin bereitgestellten Substratwerkstoff enthielt Siliziumdioxid (fused silica) als Füllstoff mit einer Partikelgröße < 8 µm. The manufacturer's specifically for the applicant's experiments provided substrate material contained silicon dioxide (fused silica) as a filler with a particle size <8 µm.
Um einen Vergleich mit den erfindungsgemäßen Lösungen zu ermöglichen, wurden die in den Beispielen 1 bis 4 geschilderten Substratmaterialien auch in konventionellen Ätzlösungen aufgeraut, wobei die Behandlungsdauer ebenfalls jeweils ca. 20 Minuten betrug. To make a comparison with the solutions according to the invention enable, were those described in Examples 1 to 4 Substrate materials also in conventional etching solutions roughened, the duration of treatment also each about 20 Minutes.
Bei Verwendung von Zenite 7130 E als Substratmaterial wurden beim Aufrauen in der Ätzlösung PM 925 der Shipley Company Inc., Newton, USA, mittlere Rauhigkeiten zwischen 5,4 und 6,1 µm erzielt. Die Haftfestigkeit von durch stromlose und galvanische Kupferabscheidung in einer Stärke von insgesamt ca. 30 µm aufgebrachten Metallisierungen lag zwischen 0,7 und 0,8 N/mm. When using Zenite 7130 E as substrate material when roughened in the etching solution PM 925 from the Shipley Company Inc., Newton, USA, average roughness between 5.4 and 6.1 µm achieved. The adhesive strength of through electroless and galvanic copper deposition with a total thickness of approx. 30 µm applied metallization was between 0.7 and 0.8 N / mm.
Mit dem gleichen Substratmaterial wurden beim Aufrauen in einer Ätzlösung aus KOH mittlere Rauhigkeiten zwischen 6,7 und 8,1 µm und Haftfestigkeit entsprechender Metallisierungen zwischen 0,7 und 0,9 N/mm erzielt. With the same substrate material were roughened in an etching solution made of KOH average roughness between 6.7 and 8.1 µm and adhesive strength of corresponding metallizations achieved between 0.7 and 0.9 N / mm.
Bei Verwendung von Vectra H 820 C als Substratmaterial wurden beim Aufrauen in der Ätzlösung PM 925 mittlere Rauhigkeiten zwischen 3,0 und 4,3 µm und Haftfestigkeiten entsprechender Metallisierungen zwischen 0,4 und 0,7 N/mm erzielt. Mit dem gleichen Substratmaterial wurden beim Aufrauen in einer Ätzlösung aus KOH mittlere Rauhigkeiten zwischen 4,1 und 5,0 µm und Haftfestigkeiten entsprechender Metallisierungen zwischen 0,9 und 1,0 N/mm erzielt. When using Vectra H 820 C as substrate material medium roughness when roughened in the etching solution PM 925 between 3.0 and 4.3 µm and corresponding adhesive strengths Metallizations between 0.4 and 0.7 N / mm achieved. With the same substrate material were roughened in a Etching solution made of KOH average roughness between 4.1 and 5.0 µm and adhesive strengths of corresponding metallizations between 0.9 and 1.0 N / mm achieved.
Mit den erfindungsgemäßen Konditionierlösungen, die zur weiteren Vergleichmäßigung der Aufrauung ferner bis zu 3 Vol.-% eines Netzmittels enthalten können, erfolgt das Aufrauen der Oberfläche von LCP-Substraten mit geringeren mittleren Rauhigkeiten als bei konventionellen Ätzlösungen. Mittlere Rauhigkeiten zwischen 3,2 und 2,9 µm können für die gebräuchlichsten LCP-Substratmaterialien als typisch angesehen werden. Die Haftfestigkeit von 30 µm starken Kupferschichten lag typischerweise zwischen 0,6 und 0,9 N/mm. Beim Strukturieren der Kupferschichten können Strukturfeinheiten von 50 µm problemlos realisiert werden. Bei Verwendung von Substratmaterialien mit sehr feinen Füllstoffpartikeln konnten sogar Strukturfeinheiten von 25 µm realisiert werden. With the conditioning solutions according to the invention further homogenization of the roughening further up to 3% by volume a wetting agent can be roughened Surface of LCP substrates with lower mean Roughness than with conventional etching solutions. middle Roughnesses between 3.2 and 2.9 µm can be used for the most common LCP substrate materials considered typical become. The adhesive strength of 30 µm thick copper layers was typically between 0.6 and 0.9 N / mm. When structuring the copper layers can have structural finenesses of 50 µm can be easily implemented. When using Substrate materials with very fine filler particles could even Structural fineness of 25 µm can be realized.
Es wird darauf hingewiesen, dass die in den oben genannten Beispielen 1 bis 7 eingesetzten Konditionierlösungen durch jede der Konditionierlösungen 1 bis 10 ersetzt werden können. Ebenso kann das Alkalihydroxid NaOH durch KOH oder KOH durch NaOH ersetzt werden, wobei sich die entsprechenden Konzentrationen etwas ändern. In jedem Fall sollten sich Strukturfeinheiten ergeben, die erheblich kleiner sind als die Strukturfeinheiten von mit konventionellen Ätzlösungen aufgerauten Substratmaterialien. It should be noted that the above Examples 1 to 7 used conditioning solutions each of the conditioning solutions 1 to 10 can be replaced. Likewise, the alkali metal hydroxide can pass through NaOH through KOH or KOH NaOH to be replaced with the corresponding ones Change concentrations somewhat. In any case, should Result in structural subtleties that are considerably smaller than that Structural fineness of roughened with conventional etching solutions Substrate materials.
In den Beispielen 1 bis 7 und in den Vergleichsversuchen wurden die mittleren Rauhigkeiten nach DIN 4768 ermittelt. Die angegebenen Haftfestigkeiten wurden nach dem Schältest gemessen, bei welchem 1 mm breite und 30 µm dicke Streifen der Metallisierung vom Substrat abgelöst werden und die hierzu erforderliche Kraft gemessen wird. In Examples 1 to 7 and in the comparative experiments the average roughness was determined according to DIN 4768. The specified adhesive strengths were after the peel test measured, in which 1 mm wide and 30 µm thick strips of Metallization can be detached from the substrate and this required force is measured.
An dieser Stelle wird ferner darauf hingewiesen, dass sich die Bestandteile der Lösung zum Quellen und zum Aufrauen von Kunststoff-Oberflächen beispielsweise durch einen Alterungsprozess oder durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemäßen Verwendung im Laufe der Zeit ändern können. Aus diesem Grund wird vorgeschlagen, die Bestandteile der Lösung mittels einer chemischen und/oder einer physikalischen Analysemethode zu überwachen. Somit kann durch Zugabe entsprechender Substanzen eine gleichbleibend hohe Qualität gewährleistet werden. Als Analysemethoden besonders geeignet sind beispielsweise die sogenannte Flüssigkeitschromatographie/Massenspektrometrie (Liquid Chromatography/Mass Spectrometry, LC/MS) oder eine Elementaranalyse. At this point it is also pointed out that the components of the solution for swelling and roughening Plastic surfaces, for example through a Aging process or by the application of the invention Process or use according to the invention in the course of Can change time. For this reason it is proposed that Components of the solution by means of a chemical and / or monitor a physical analysis method. So can by adding appropriate substances a constant high quality can be guaranteed. As methods of analysis For example, the so-called Liquid Chromatography / Mass Spectrometry (Liquid Chromatography / Mass Spectrometry, LC / MS) or an elementary analysis.
Claims (42)
H2O,
ein Alkalihydroxid in einer Konzentration von 100 g/l bis 400 g/l, und
0,5 mol/l bis 8 mol/l eines Carbonsäure-Derivats, eines Salzes des Carbonsäure-Derivats, eines Sulfons, eines Derivates der Sulfonsäure und/oder eines Sulfoxids. 1. Solution for processing the surface of plastics, in particular for processing LCP substrates to improve the adhesion of metallizations, comprising at least the following components:
H 2 O,
an alkali hydroxide in a concentration of 100 g / l to 400 g / l, and
0.5 mol / l to 8 mol / l of a carboxylic acid derivative, a salt of the carboxylic acid derivative, a sulfone, a derivative of sulfonic acid and / or a sulfoxide.
Natrium-3-Methylamino-Propionat oder
Kalium-3-Methylamino-Propionat ist. 5. Solution according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative
Sodium 3-methylamino propionate or
Is potassium 3-methylamino propionate.
Natrium-3-Amino-Propionat oder
Kalium-3-Amino-Propionat ist. 7. Solution according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative
Sodium 3-amino propionate or
Potassium 3-amino propionate is.
Natrium-4-Methylamino-Butyrat oder
Kalium-4-Methylamino-Butyrat ist. 10. Solution according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative
Sodium 4-methylamino butyrate or
Potassium 4-methylamino butyrate is.
Natrium-4-Aminobutyrat oder
Kalium-4-Aminobutyrat ist. 13. Solution according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative
Sodium 4-aminobutyrate or
Is potassium 4-aminobutyrate.
Natrium-5-Amino-Valeriat oder
Kalium-5-Amino-Valeriat ist. 17. Solution according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative
Sodium 5-amino valerate or
Potassium 5-amino valeriate.
Natrium-5-Methylamino-Valeriat oder
Kalium-5-Methylamino-Valeriat ist. 20. Solution according to one of claims 1 to 4, characterized in that the carboxylic acid derivative or the salt of the carboxylic acid derivative
Sodium 5-methylamino valerate or
Potassium 5-methylamino valerate.
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