DE1814055A1 - Verfahren zur Vorbehandlung von insbesondere dielektrischen Traegern vor der stromlosen Metallabscheidung - Google Patents
Verfahren zur Vorbehandlung von insbesondere dielektrischen Traegern vor der stromlosen MetallabscheidungInfo
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Description
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- Verfahren zur Vorbehandlung von insbesondere dielektrischen Tragern vor der stromlosen Metallabscheidung Die Erfindung betrifft die Vorbehandlung von insbesondere dielektrischen Trägern für die anschließende stromlose Metallabscheidung, z.B. für die Herstellung von Metallüberzügen zur Erzeugung gedruckter elektrischer Stromkreise, durchkontaktierter, gedruckter Verdrahtungen, Dünnfilm- und Dickfilmkreise. Stromlose Metallabscheidung bedeutet die chemische Abscheidung eines fest haftenden Metallüberzuges auf einem leitenden, nichtleitenden oder halblcitenden Träger in Abwesenheit einer äußeren elektrischen Stromquelle.
- Zur Herstellung gedruc)cter Stromkreise wird eine stronlose .etallabscheidung auf einem dielektrischen Träger entweder in Form eines gleichmäßigen Oberflächenüberzuges oder in einen. vorbestimmten Muster bevorzugt.
- Dieser erste stromlose Metallüberzug ist für gewöhnlich dünn und vrird denn galvanisch verstärkt.
- Der Trager besteht meistens aus einer Kunststoffplatte, die auf einer oder auf beiden Seiten mit einer Metallfolie, z.B. einer aufgebrachten Kupferfolie versehen ist. Wenn beide Seiten des Trägers verwendet werden sollen, werden Anschlüsse dazwischen hergestellt, indem ran an gewünschten Stellen durch die Platte Löcher bohrt, deren Wand mit einen stromlos aufgebrachten Niedertichlag leitend gemacht wird.
- Die bisher übliche Atethode zur stronlosen Erzeugung von Motallüterzügen auf nichtleitenden oder halbleitenden Trägern besteht darin, daß man die Trägeroberfläche reinigt, durch Eintauchen in ein Stanneehlorid oder ein anderes Stannosalz enthaltendes Bad behandelt, durch Eintauchen in ein Salz eines, die Abscheidung des gewünschten ttetalls katalysierenden Metalls, z.B.
- Silbernitrat oder Goldchlorid, Palla?diumchlorid oder Platinchlorid, katalysiert, um so katalytische Keimzentren zu bilden, wobei die Metallionen des Salzes zu Zentren des katalytischen Metalls durch die auf dem Träger abserbierten Stannoionen und/oder durch in einem stromlosen Metallsalzbad enthaltene Reduktionsmittel reduziert erden, und daß man dsnn das gewünschte Metall, z.B. Kupfer, Nickel oder Kobalt durch Behandlung der katalysierten Oberfläche mit der Lösung des gewünschten Metalls in Gegenwart eines Reduktionsmittels abscheidet.
- Der auf der gesanten Oberfläche oder auf vorgegebenen Teilflächen des Trägermaterials abgeschiedene dünne Metallniederschlag soll gleichmäßig und vor allem sicher auf dem Untergrund anwachsen und außerdem eine gute elektrische Leitfühigheit besitzen. Diese Forderungen werden bei den bekannten stromlosen Metallisierungsverfahren, die aus mehr oder weniger viclen Verfahrens stufen bestehen, nicht immer in ausreichendem Plaßc erfüllt. Dic Bäder der einzelnen Verfahrensstufen verlangen dabei meist eine äußerst sorgfältige Bad führung und ergeben trotzdem häufig keinen einwandfreien Metallniederschlag. Dient im weiteren solch ein Metallniederschlag für den Aufbau von Durchkontaktierungen in gedruckten Verdrahtungen oder in speziellen Fällen als verfahrensbedingte Zwischenstufe für die weitere Behandlung, so führen schlechte Niederschläge aus den stromlosen Metallisierungsbädern zu erheblichen Schwierigkeiten.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Schwierigkeiten in einfacher Weise zu begegnen.
- Gemäß der Erfindung erfolgt die Vorbehandlung der Träger flir die stromlose Abscheidung eines Metallüberzuges in der Weise, daß der Träger nach einer Vorreinigung in mindestens ein als starker Ionenlieferant dienendes Bad (Aktivierungsbad) getaucht wird und danach in an sich bekannter Weise in ein Bad mit einer auf die Metallabscheidung katalytisch wirksamen kolloidalen Lösung. Dieses Aktivierungsbad enthalt vorteilhaftervreise saure, stark dissoziierte Salze einzeln oder in Mischung in wässriger Lösung, wobei insbesondere die phosphate, Sulfate und Fluoride von Natrium und Kalium verwendet werden. Natriumhydrogenfluorid bzw. Kaliumhydregenfluorid wirken neben der lonenlieferung auch besonders günstig im Sinne des Verfahrens auf die Oberfläche des Trägers, insbesondere bei Epoxidharz.
- Nachstehend'wird das Verfahren zur Vorbehandlung der dielektrischen Träger bis zur stromlosen Metallabscheidung in den einzelnen Verfahrensstufen naher beschrieben.
- Zunächst erfolgt eine Vorreinigung des Tragers: Man reinigt den Trüger durch Eintauchen in ein heißes alkalisches Reinigungsmittel und spült mit sauberem Wasser, dann beizt man in einem Säurebad mit einem Atzmittel für Kupfer, beispielsweise in Ammoniumperoxidisulfat ((NH4X2S208 + H20) ca. 10 sec, wobei ein Aufrauhen der Oberfläche erfolgt und spült in einem Tauchspülbad und taucht danach den Träger in eine 8%ige Schwefelsäure (H2S04 + H20) zur Entfernung von Rückständen und spült wiederum in einem Tauchspülbad. Daran schließt sich das Aktivierungsbad an, das saure, stark dissoziiert-e Salze einzeln oder in Mischung in wässriger Lösung enthält mit einer Konzentration von beispielsweise 75 g/l. Hierfür kommen folgende Salze infrage: Natriumhydrogenphosphat Na2HPO4 Natriumhydrogensulfat NaHS04 Natriumhydrogenfluorid NaHF2 Natriumdisulfat Na2S207 Kaliumhydrogenphosphat K2HPO4 Kaliumhydrogensulfat KHSO4 Kaliumhydrogenfluorid KHF2 Kaliumdisulfat K2S2O7 Besonders gut geeignet sind natriumhydrogenfluorid bzw.
- Kaliumhydrogenfluorid, die neben der lonenlieferung auch günstig im in des Verfahrens auf die Oberfläche der Kunststoffe einwirken. Ferner ist auch die Be-igabe von geringen Mengen einer organischen Säure, z.B. Essigsäure CH3COOH und eines säurestabilen Netzmittels zweckmäßig.
- Zur nachfolgenden katalysierung wird der so vorbehandolte Träger maximal 1 min in ein Bad aus Kolloidal gelöstem Palladium (PdC12 + H20 + HC1 konz. + SnCl2) getaucht und danach wird in einem Tauchspülbad gespült. Man taucht den Träger nun in eine Beschleunigungslösung (Accelerator@, z.B. eine 10C,ige Perchlorsäure (HO4C1 + H20), 1 min oder länger ein und spült in einem Tauchspülbad. Der katalysierte Träger wird danach in die Lösung des gewünschten Überzugmetalls, z.B. in das Kupferbad getaucht und zwar so lange, daß sich der Metallüberzug in der gewünschten Stärke abscheidet. Das stromlose Kupferbad hat dabei folgende Zusammensetzung: CuSO + H20 + NaOH + HCHO + Stabilisator + Netzmittel. An das Kupferbad schließt sich eine abschleifende Spülung in Wasser an. Die Tauchspülbäder bestehen aus Fließwasser (Leitungswasser) von eea 200; nach der Beschleunigungslösung ist noch ein zusätzliches Tauchspülbad aus entsalztem Wasser von 200 vorgesehen.
- Zum besseren Verständnis des Reaktionsmechanismus werden nachfolgend die im Katalysator vorgegebenen physilralisch-t chemischen Zustände näher erläutert.
- Durch eine Redox-Reaktion zwischen Palladium-II-Chlorid PdCl2 und Zinn-II-Chlorid SnCl2 wird eine bestimmte enge Zinn-IV-Chlorid SnC14 gebildet, die gleichzeitig in wässriger Lösung Zinnsäure-Kolloide mit adsorbierten Stannioxychlorid-Kolloiden und Metazinnsäure-Kolloide (unter gleichzeitiger Erzeugung von HA1) in äquivalenten Rungen entstehen lassen. Die diesen einzelnen Kolloiden gegenüber in bedeutend größerer Anzahl vorhandenen Pd° eilchen bilden ein Palladium-Kolloid, dessen Größe u.a.
- von der Menge der vorhandenen Schutz-Kolloide abhängig ist. Für das gesamte Gebilde besteht ein elektrischer Gleichgewichts-Zustand, den man etwa mit folgender Skizze darstellen kann.
- Pd°-Kolloid Schutzkolloid Das normalerweise hydrophobe Metallsol des Palladiums nimmt aufgrund vorgenannter Stabilisierung durch die entstandenen Schutzkolloide einen hydrophilen Charakter an. Der so entstandene, stabile Gleichgewichtszustand der kolloidalen Palladiumlösung wird durch die Ionen aus dem Aktivierungsbad gestört. Es tritt Koagulation des Palladium-Kolloids ein. Bevor sich jedoch die Palladium-Kolloide zu noch größeren Einheiten (flocken) vereinigen, was eine gewisse Zeit beansprucht, schlagen sich die unveränderten Palladium-Kolloide auf der nahen Trägeroberfläche durch Adhäsion nieder.
- Die im Aktivierungsbad aufgebrachten Ionen auf der Oberfläche des Trägers verursachen in der kolloidalen Palladiunlösung an der Grenzfläche aufgrund ihrer starken Dissoziation und hohen Ionenkonzentration eine Zerstörung der Kolioidteilchen derart, daß das Palladium aus seinem Schutzkolloid herausgedrngt wird, wobei gleichzeitig diese Schutzkolloide gelöst weiter in kolloidaler Lösung verbleiben.
- Man hat es hier also mit einer komplizierten Solvatation zu tun, zu der auch noch verschiedene Nebenreaktionen gehören.
- Die vorstehenden Ausführungen zeigen, daß sich bei diesem Verfahren das Palladium in metallisch neutraler Form vermittels Adhäsionskräften an der Trägeroberfläche vermchrt anlagert und dadurch ein gleichmaßig dichter Palladiun-Niederschlag entsteht.
- Die Anlagerung des Palladiums ist der entscheidende Faktor für die Erzielung eines einv/andfreien Kupfer niederschlages. Mit dem vorgeschlagenen neuen Verfahren zur Vorbehandlung für eine Abscheidung aus einem reduktiv arbeitenden Kupferbad erhält man gleichmäßige, dichte und oxidfreie Niederschläge in heller, lachsroter Farbe.
- Das Aktivierungsbad selbst ist billig, stabil und bei unverminderter Wirksamkeit lange nutzbar.
- 5 Patentansprüche
Claims (5)
- P a t e n t a n s p r ü c 1. Verfehren zur Vorbellandlung von insbesondere dielektrischen Trägern, auf denen stromlos ein Metallüberzug abgeschieden werden soll für die Herstellung gedruckter Schaltungen, durchkontaktierter, gedruckter Verdrahtungen, Dünn- und Dickfilmkreine und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger nach einer Vorreinigung in mindestens ein als starker Ionenlieferant dienendes Bad (Aktivierungsbad) getnucht wird und danach in an sich bekannter Weise in ein Bad mit einer auf die Metallabscheidung katalytinch wirksamen kolloidalen Lösung.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, duF dan Aktivierungsbad saure, stark dissoziterte Salze, insbesondere die Phosphate, Sulfate und Pluozgidc von Natrium und Kalium einzeln oder in Mischung in wässiger Lösung enthält.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivierungsbad zusätzlich eine geringe Menge einer erganischen Säure und eines Säurestabilen Netzmittels enthält.
- 4. Gedruckte Schaltungen, durchkontaktierte, gedruckte Verdrahtungen, Dünn- und ickfilmkreise, gekennzeichnct durch ihre Nerstellung nach den Verfahren nach Anspruch 1.
- 5. Gedruckte Schaltungen, durchkontaktierte, gedruckte Verdrahtungen, Dünn- und Dickfilmkreise nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Träger aus Keramik oder Epoxidhars testeht.
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|---|---|---|---|
| DE1814055A DE1814055C3 (de) | 1968-12-11 | 1968-12-11 | Verfahren zur Vorbehandlung von isolierenden Tragern vor der stromlosen Metallabscheidung |
Applications Claiming Priority (1)
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE1814055C3 DE1814055C3 (de) | 1973-11-15 |
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ID=5715927
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| DE1814055A Expired DE1814055C3 (de) | 1968-12-11 | 1968-12-11 | Verfahren zur Vorbehandlung von isolierenden Tragern vor der stromlosen Metallabscheidung |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0150733A2 (de) * | 1984-01-26 | 1985-08-07 | LeaRonal, Inc. | Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten |
| US4759952A (en) * | 1984-01-26 | 1988-07-26 | Learonal, Inc. | Process for printed circuit board manufacture |
| US4761304A (en) * | 1984-01-26 | 1988-08-02 | Learonal, Inc. | Process for printed circuit board manufacture |
| US4847114A (en) * | 1984-01-26 | 1989-07-11 | Learonal, Inc. | Preparation of printed circuit boards by selective metallization |
| US8417997B2 (en) | 2009-10-30 | 2013-04-09 | International Business Machines Corporation | Governance in work flow software |
-
1968
- 1968-12-11 DE DE1814055A patent/DE1814055C3/de not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0150733A2 (de) * | 1984-01-26 | 1985-08-07 | LeaRonal, Inc. | Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten |
| EP0150733A3 (de) * | 1984-01-26 | 1987-01-14 | LeaRonal, Inc. | Verfahren zur Herstellung von gedruckten Leiterplatten |
| US4759952A (en) * | 1984-01-26 | 1988-07-26 | Learonal, Inc. | Process for printed circuit board manufacture |
| US4761304A (en) * | 1984-01-26 | 1988-08-02 | Learonal, Inc. | Process for printed circuit board manufacture |
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| US8417997B2 (en) | 2009-10-30 | 2013-04-09 | International Business Machines Corporation | Governance in work flow software |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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