DE2364257C2

DE2364257C2 - Basismaterial für die Herstellung von gedruckten Schaltungen

Info

Publication number: DE2364257C2
Application number: DE19732364257
Authority: DE
Inventors: Wolfhart Dipl.-Chem. Dr. Dunkel; Helmut Dr. 3500 Kassel Fasbender; Erich Rickling; Manfred Dr. Saure; Johann Dipl.-Chem. Wartusch
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1973-12-22
Filing date: 1973-12-22
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE2364257B1

Description

sättigte Kautschuke enthalten, auf Grund des Doppelbindungsgehaltes der Kautschuke eine gewisse Empfindlichkeit gegenüber schwankenden Härtungsbedingungen aufweisen und der daraus resultierende unterschiedliche Härtungsgrad sich auf einen optimalen chemischen Aufschluß negativ bemerkbar machen kann, hat die erfindungsgemäße Schicht den weiteren Vorteil, daß sie auf Grund des Fehlens von olefinischen Doppelbindungen gegenüber diesen Beanspruchungen weitgehend unempfindlich ist.

Die Polyadditions-Vernetzung hat zusätzlich den wesentlichen Vorteil, daß keine flüchtigen Produkte während des Härtungsprozesses abgespalten werden, welche auf Grund ihres Dampfdruckes, insbesondere bei Erwärmung, Blasenbildung z. B. bei Lötbadueanspruchung verursachen können. Insbesondere bei dünnen Substraten von weniger ds I μΐη Dicke, welche eine geringe Aufnahmekapazität für flüchtige Reaktionsbestandteile besitzen, ist eine solche Gefahr besonders groß.

Für die Herstellung einer Schicht kann z. B. folgende Zusammensetzung Anwendung finden.

Beispiel 1 A-Komponente

20 Gewichtsteile eines Prepolymers aus einem Hydroxylpolyester auf Basis von Adipinsäure und geradkettigen Alkandiolen mit 4,4'-Diphenylmethandiisoeyanat mit einem differentialthermoanalytisch bestimmten Schmelzmaximum bei etwa 55°C,

80 Gewichtsteile Methyläthylketon als Lösungsmittel. Die A-Komponente besitzt eine bei 20⁰C im DIN-4-Becher gemessene Auslaufzeit von 45 ± 10 Sekunden.

B-Komponente
75 Gewichtsteile trifunktionelles aliphatisches Isocyanat,

12,5 Gewichtsteile Xylol,

12,5 Gewichtsteile Athylglykolacetat. Der NCO-Gehalt dieser Lösung beträgt etwa 16 bis 17%, die Viskosität bei 20⁰C beträgt 250 ± 100 cP.

Durch Vermischen von A- und B-Komponente im Verhältnis von 100 zu 2 Gewichtsteilen ist die Lösung für die Herstellung der Schicht gebrauchsfertig.

Beispiel 2 A-Komponente

7.0 Gewichtsteile eines Prepolymers aus einem Hydroxylpolyesters auf Basis von Adipinsäure und geradkettigen Alkandiolen mit 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit einem differentiaithertnoanalytisch bestimmten Schmelzmaximum bei etwa 55⁰C,

10 Gewichtsteile eines Bisphenol-A-Epoxidiiarzes mit einem Epoxidäquivalentgewicht von 400±50 und einer Viskosität bei 120° C von 500 ± 50 cP, 80 Gewichtsteile Methyläthylketon.

B-Komponente
75 Gewichtsteile trifunktionelles aliphatisches Isocyanat,

12,5 Gewichtsteile Xylol,

12,5 Gewichtsteile Athylglykolacetat. Der NCO-Gehalt dieser Lösung beträgt etwa 16 bis 17 %, die Viskosität bei 2O⁰C beträgt 250 ± 100 cP.

Durch Vermischen von A- und B-Komponente im Verhältnis von 100 zu 3 Gewichtsteilen ist die Lösung für die Herstellung der Schicht gebrauchsfertig. Zu den Mischungen nach Beispiel 1 oder 2 können

S je nach Bedarf zusätzliche geeignete aktive oder inaktive mineralische Füllstoffe zugesetzt werden. Als aktive Füllstoffe sind z. B. hochdisperse Kieselsäuren oder Kaoline zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit der Schicht einsetzbar. Weiterhin können diese

ίο Füllstoffe in spezieller Weise oberfiächenbehandelt sein. Inaktive Füllstoffe, wie z. B. Talkum oder Kreide, können in an sich bekannter Weise zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften zugesetzt werden. Den Mischungen nach Beispiel 1 oder 2 können

ij weiterhin an sich bekannte Katalysatoren für die stromlose Metallisierung aus chemischen Reduktionsbädern, wie z. B. Palladium-Verbindungen, zugesetzt werden, so daß ein nachträgliches Beschichten der Oberfläche mit Katalysatorlösungen entfällt.

so Mit einer derartigen Lösung wird ein Basismaterial z. B. auf Basis eines epoxidharzgebundenen Glashartgewebes (DIN 7735, Bl. 2) beschichtet und einer kurzfristigen Temperaturbehandlung im Bereich von 130 bis 160⁰C unterworfen, wobei nach dem Abdampfen

as der Lösungsmittel eine Härtung der Schicht erfolgt. Eine Schichtdicke von 15 bis 20 μχη ist für die erfindungsgemäße Anwendung ausreichend. Nach einem oxydativen Säureaufschluß wird mit einer Katalysatorlösung bekeimt und in chemischen Kupferreduktionsbädern in an sich bekannter Weise stromlos metallisiert.

Nach einer Anverkupferung von 0,5 bis 1 μπι Dicke und Aufbringen eines Leiterbildes unter Zuhilfenahme eines Abdecklackes können die Leiterzüge ebenfalls in an sich bekannter Weise galvanisch auf die gewünschte Schichtdicke verstärkt werden.

Aus der nachfolgenden Gegenüberstellung kann die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Schicht gegenüber einer bekannten, Gummi enthaltenden Schicht

4<> nachgewiesen werden.

45 Haftfestigkeit [N/25] mm
Lötbeständigkeit see] ...

Bekannte Handelsprodukte

70 bis 50 bis

90 120

Erfindungsgemäße Schicht

100 bis 150 >100*)

*) Während bisher bekannte Schichten bei Lötbadbeanspruchung ein irreversibles Abplatzen des Metalls z. B. nach den angegebenen Zeiten zeigen, hat die erfindungsgemäBe Schicht ein anderes Verhalten. Es findet beim LötprozeB zwar ein Erweichen statt, nach Abkühlung kann aber wieder die ursprüngliche oder sogar eine höhere Festigkeit festgestellt werden. Die Erweichung ist jedoch in der Praxis bedeutungslos, da wegen der bei der Additivtechnik gegebenen Möglichkeit, reine Kupferleiter ohne zusätzliche galvanisierte Abdeckschichten aus Blei-Zinn oder Reinzinn herzustellen, in der Regel Lötmasken aus hitzebeständigen Lacken verwendet werden, mit denen man die nichtmetallisierten Bezirke der Oberfläche abdeckt.

Die Aufbereitung der harzartigen Lösung für die Herstellung der Schicht kann in einfacherer und rationellerer Weise auf dem Wege einer einfachen Lösetechnik im Vergleich zur Herstellung von Haftvermittlern auf Kautschuk- oder Kunstkautscbukbasis erfolgen, die erfahrungsgemäß ein kompliziertes Lösunftsverhalten zeigen.

Weitere Vorteile sind beim Aufbringen der Harzlösung auf das Basismaterial gegeben. Der Härtungsprozeß verläuft als Polyaddition wesentlich rascher als der Härtungsprozeß bei kautschukhaltigen Haftvermittlern. Diese werden in der Regel mit vernetzenden Phenolharzen vermischt, um ihnen die für das Löten erforderliche thermische Beständigkeit zu verleihen. Die Polykondensationsreaktion ist naturgemäß langsam, wobei ihrer Beschleunigung durch Katalysatoren Grenzen gesetzt sind.

Hiermit ist zugleich ein weiterer Vorteil bei der VerarbeituiQg der Harzlösungen für die erfindungsgemäße Schicht vorhanden. Die bei der Härtung von Kunstharzklebern mit vernetzungswirksamen Phenolharzen sich abspaltenden Kondensationsprodukle enthalten phenolische Bestandteile, die über die Abluft ins Freie gelangen, wo sie zumindest geruchsbelästigend wirken. Demgegenüber können die bei der Verarbeitung der beschriebenen Harzlösungen entstehenden Abgase, die nur Lösungsmittel enthalten, als umweltfreundlich bezeichnet werden.

Schließlich ist hervorzuheben, daß sich die erfindungsgemäße Schicht durch ihr mechanisches Spannungs- und Dehnungsverhalten vorteilhaft von gummihaltigen, bekannten Handelsprodukten unterscheidet. Während letztere das typische Bild eines Gummis mit relativ hoher Dehnung und geringer Zerreißkraft aufweisen, zeichnen sich die erfindungsgemäßen Schichten auf Basis eines flexiblen Reaktionsharzes durch eine mehr als doppelt so hohe Zerreißfestigkeit bei noch ausreichender Dehnung aus.

Als Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung ist in der Zeichnung ein Basismaterial (1) dargestellt, das eine gehärtete Schicht (2) aus einem mit polyfunktionellen Isocyanaten gehärteten Harz auf Basis eines Polyesters aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

wenn die verwendeten Mischungskomponenten teil-Patentansprüche: weise Unverträglichkeiten oder Mischungslücken auf weisen. So entstehen bei dem Aufschließprozeß auf der

1. Basismaterial für die Herstellung von ge- Oberfläche Stellen, die eine unterschiedliche Haftdruckten Schaltungen, welches mit einer auf- 5 festigkeit bewirken. Außerdem besteht bei nicht optigebrachten gehärteten Schicht für die stromlose maler Mischung bei dünnen Schichten die Gefahr Metallisierung versehen ist, dadurch ge- eines ungleichmäßigen Angriffs beim Beizprozeß, wenn kennzeichnet, daß die Schicht aus einem mit die aufschließenden Säuren zu lange oder bei zu hohen (polyfunktionellen Isocyanaten gehärteten Harz auf Temperaturen einwirken; die Schicht wird stellen-Basis eines Polyesters besteht. "> weise »durchgebeizt«.

2. Basismaterial nach Anspruch 1, dadurch ge- Im Gegensatz zur Kaschierung eines Basismaterials kennzeichnet, daß ein mit trifunktionellen Iso- mit einer Metallfolie mittels eines Klebers zur Hercyanaten gehärtetes Harz Anwendung findet. stellung von gedruckten Schaltungen nach der sogest Basismaterial nach Ansprucn 1 oder 2, da- nannten Subträktivtechnik kommt es im vorliegenden

durch gekennzeichnet, daß ein mit sinem tri- 15 Fall bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen funktionellen aliphatischen Isocyanat gehärtetes nach der Additivtechnik insbesondere darauf an, daß Harz Anwendung findet. eine gehärtete Schicht, insbesondere nach einer che-

4. Basismaterial nach einem der Ansprüche 1 bis mischen Oberflächenbehandlung zwecks Herstellung

3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polyester auf einer geeigneten Aufrauhung, eine einwandfreie strom-Dicarbonsäurebasis Anwendung findet. »o lose Abscheidung eines Metalls gewährleisten muß.

5. Basismaterial nach einem der Ansprüche 1 bis Der vorliegenden Erfindung liegt unter anderem die

4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit trifunktio- Aufgabe zugrunde, eine Schicht vorzusehen, deren nellen aliphatischen Isocyanaten gehärtetes Pre- Oberfläche eine ausreichende Verankerungsmöglichpolymer aus einem Polyester auf Dicarbonsäure- keit für die aufzubringenden Keine bzw. Katalysabasis Anwendung findet, der mit Diisocyanaten as toren für die st romlöse Me tallabscheidung zuläßt. Dabei zu einem Prepolymer umgesetzt worden ist. soll die stromlose Metallisierung gleichmäßig erfolgen

6. Basismaterial nach Anspruch 5, dadurch ge- und über die gesamte Oberfläche eine gute Haftung kennzeichnet, daß das Prepolymere aus einem Poly- aufweisen.

ester auf Adipinsäurebasis durch Umsetzung mit Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Schicht

4,4'-Diphenylmethandi)'socyanat besteht. 30 auf dem Basismaterial aus einem mit polyfunktionellen

7. Basismaterial nach einem der Ansprüche 1 bis Isocyanaten gehärteten Harz auf Basis eines PoIy-6, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit Iso- esters besteht.

cyanaten gehärteten Polyesterharz zur Modifizie- Zum Aufbau der erfindungsgemäßen Schicht werden

rung weitere Zusätze an Reaktionsharzen auf Basis vorzugsweise Polyester auf Dicarbonsäurebasis bzw. von Polyepoxiden oder anderen härtbaren Harzen 35 Prepolymere eingesetzt, die mit trifunktionellen alizugesetzt sind. phaüschen Isocyanaten gehärtet werden.

8. Basismaterial nach einem d«r Ansprüche 1 Die Prepolymeren können vorzugsweise durch Umbis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den mit Iso- setzung von aromatischen, aliphatischen oder cyclocyanaten gehärteten Polyesterharzen aktive und/ aliphatischen Diisocyanaten mit einem geringen Uber- oder inaktive Füllstoffe zugesetzt sind. 40 schuß an linearen Hydroxylpolyestern aus Dicarbon-

9. Basismaterial nach Anspruch 8, dadurch ge- säuren und Diolen gewonnen werden, vorzugsweise kennzeichnet, daß den mit Isocyanaten gehärteten aus Toluylendiisocyanat oder 4,4'-Diphenylmethan-Polyesterharzen für die stromlose Metallabschei- diisocyanat mit Alkandicarbonsäure/Alkandiol-Hydung geeignete Katalysatoren zugesetzt sind. droxylpolyestern, wobei insbesondere Dicarbonsäuren

45 aus Adipinsäure und geradkettige Alkandiole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen Anwendung finden.

Je nach den zu stellenden Anforderungen können zur

weiteren Modifizierung des mit Isocyanaten gehärteten Polyesterharzes Zusätze an Reaktionsharzen z. B. auf

Die Erfindung bezieht sich auf ein Basismaterial für 50 Basis von Polyepoxiden oder anderen härtbaren die Herstellung von gedruckten Schaltungen, welches Harzen Anwendung finden.

mit einer aufgebrachten gehärteten Schicht für die Ein besonderer Vorteil bei der Anwendung der

•tromlose Metallisierung versehen ist. Harzschicht nach der Erfindung besteht darin, daß sie

Es ist bereits bekannt, Schichten auf einem Basis- auf Grund ihrer Herstellung harzartigen AusgangsüaErial zur Verbesserung der Haftung der später auf- 55 komponenten sowohl in der applikationsbedingten tubringenden Kupferleiter zu verwenden. Für diesen Lösung als auch nach Ablüften des Lösungsmittels in fcweck ist die Verwendung von aushärtbaren Schichten der Mischung der Harzschmelzen wegen der Verträgtvekannt, die Gummi oder Kunstgummi enthalten. Als lichkeit der Mischungsbestandteile eine völlige Homowesentlichen Vorteil solcher gummihaltiger Schichten genität gewährleistet; im Zuge der Reaktion (Härtung) wurde neben ihrer Flexibilität die Möglichkeit an- 60 des Harzgemisches ist keinerlei Gefahr für eine Entgesehen, durch Behandlung mit oxidierenden Säuren mischung — auch nicht in Mikrobereichen — gechemisch aufgeschlossen zu werden und so eine Grund- geben. Im Gegensatz dazu ist es bei der Verwendung lage für die Metallhaftung zu erbringen. von bekannten Haftvermittlern, welche auf einem

Wie die Praxis jedoch gezeigt hat, neigen derartige modifizierten Gummi basieren bzw. Gummi als Be-Schichten aus gummihaltigen Haftvermittlern dazu, 63 standteil enthalten, nicht immer auszuschließen, daß Zonen inhomogener Mischung zu bilden, die die Haf- die relativ hochmolekularen Kautschukprodukte zu tung des später aufgewachsenen Metalls deutlich be- einer gewissen Entmischung führen,
einträchtigen. Dies ist insbesondere dann der Fall, Während hochempfindliche Schichten, welche unge-