DE2813001A1 - Verfahren zur additiven herstellung gedruckter schaltungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur additiven Herstellung gedruckter Schaltungen
• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Gattungsteil des Hauptanspruches.
• Nach dem bekannten CC4-Verfahren geht man für die Herstellung gedruckter Leiterplatten von einem Basismaterial aus, das durchgehend mit Aktivierungskeimen durchsetzt ist und auf dessen Oberfläche ein Haftgrund oder eine Haftvermittlerschicht aufgebracht und mit dem Basismaterial fest verbunden ist, die ebenfalls katalytisch ist. Die Haftvermittlerschicht ist so aufgebaut, daß in ihr herausoxydierbare Komponenten vorliegen, so daß durch einen Beizvorgang, beispielsweise im Chrom-Schwefelsäurebad, einzelne Partikel herausgelöst werden-können und sich damit einer Oberflächenstruktur ergibt, die eine Vielzahl kleiner Kavernen und der-gleichen Aushöhlungen enthält, die Verankerungen für das nachfolgend stromlos abzuscheidende Kupfer bilden. Bei der Behandlung mit Chrom-Schwefelsäure wird schließlich auch noch die chemische Polarität für die Aufnahme bei der stromlosen Küpferabscheidung vorteilhaft vorgegeben. Das nach dem bekannten Verfahren mit Haftvermittlerschichten beaufschlagte Basismaterial wird zunächst gestanzt und gebohrt, woraufhin nach ausreichender Reinigung der Oberfläche und der Bohrlöcher ein negatives Leiterbild auf die Basisplatte aufzubringen ist.
• Hierfür bekannte Verfahren sind beispielsweise der Siebdruck, das Feststoff-Resist-Verfahren oder der hier interessierende Fotodruck.
• Bei dem bekannten Fotoforming-Verfahren handelt es sich um eine Variante des CC4-Standardverfahrens, wobei von einer anderen Art der Katalysierung ausgegangen wird.
• Als besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang hervorzuheben, daß man hier gegebenenfalls mit Nichtedelmetallkeimen auskommt und die Aktivierung ausschließlich von der Belichtung mit einer Speziallampe abhängig ist, d.h., daß Fotoresist und Katalysator hier zu einer Funktion zusammengefaßt sind.
• Nachdem die Oberfläche durch eine Leiterbildvorlage hindurch belichtet worden ist, erfolgt die Fixierung der belichteten Bereiche, wobei bei den bekannten Verfahren, bei denen das Metall Palladium ist, dieses in üblicher Weise durch Reduzierung eines entsprechenden Salzes auf Palladiumionen bewirkt wird, und schließlich die Einbringung der so vorbereiteten Schaltung in ein Bad erfolgt, in dem stromlos Kupfer entlang der Leiterzüge abgeschieden wird, was vollständig stromlos oder kombiniert zunächst stromlos und nachfolgend galvanisch durchgeführt wird.
• Die Aufbringung eines Lötstopplackes und einer äußeren Schutzoberfläche stellt dann die letzten beiden Verfahrensschritte der Herstellung von gedruckten Leiterplatten nach dem Fotoforming-Verfahren dar.
• Bei der beschriebenen bekannten Verfahrensweise treten insbesondere dann, wenn an die Qualität der fertigen Schaltung hohe Anforderungen gestellt werden und die Leiterdichte außerordentlich hoch gewählt werden muß, Schwierigkeiten bezüglich gleichbleibender Qualität auf, wenn nicht jeder einzelne Verfahrensschritt mit größter Sorgfalt durchgeführt wird oder widrige äußere Umweltbedingungen die Homogenität des Verfahrens stören.
• Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, die von dem vorstehend beschriebenen Verfahren ausgeht, und der die Aufgabe zugrundeliegt, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches dermaßen weiterzuentwickeln und zu verfeinern, daß Leiterplatten mit höchsten qualitativen Anforderungen bei ständig gleichbleibender hoher Qualität hergestellt werden können.
• Die Lösung dieser Aufgabe wird durch eine Verfahrensweise erreicht, wie sie durch die Merkmale des Kennzeichens des Hauptanspruches aufgezeigt sind.
• Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Ausgegangen wird bei dem vorliegenden Verfahren von handelsüblichen, vorzugsweise mit einer Aluminiumschutzfolie überzogenen Basisplatten, deren Oberfläche mit einer Haftvermittlerschicht versehen ist. Diese Platten werden zunächst zugeschnitten und mit den entsprechenden Bohrungen versehen, bevor man mit dem Ablösen der Aluminiumfolie beginnt. Das Ablösen der Aluminiumfolie erfolgt dadurch, daß in einem Vorlösebad, welches Natronlauge enthält, zunächst die Oxydschicht der Aluminiumfolie entfernt wird und nachfolgend in einem saueren Bad, vorzugsweise in verdünnter Salzsäure, die Aluminiumfolie abgelöst wird. Hieraufhin erfolgt nochmals ein Nachlöseschritt in Natronlauge, dem sich ein Spülvorgang anschließt, wofür die Basismaterialplat in Fließwasser abgewaschen wird, um von hier in ein alkalisches Reinigungsbad eingegeben zu werden, in dem die Bohrrückstände und das Oberflächenres tmetall, die bei den vorhergehenden Verfahrensschritten möglicherweise noch verblieben sein können, endgültig beseitigt werden.
• Der alkalischen Reinigung schließt sich nochmals ein Spülvorgang in Fließwasser an, dann ein Trocknen in Luft und ein intensives Nachtrocknen in einem Trockenofen.
• Erst nach Rückkühlung des Basismaterials auf Zimmertemperatur wird es in einer Verfahrensvariante nochmals erneut in ein Lösungsmittel gebracht. Die Haftvermittlerschicht wird dabei angelöst und aufgequollen, so daß die oxydierbare Komponente des Haftvermittlers in der nachfolgenden Cr-H 2SO4-Beize leicht herausgelöst werden kann. Dieser Reinigung folgt das Einbringen der Basismaterialplatte in stehendes Wasser, woraufhin die so vorbereitete Platte dann in eine Chrom-Schwefelsäure-Lösung getaucht wird.
• Dieser Beizvorgang bewirkt, daß die mit herausoxydierbaren Komponenten durchsetzte Haftvermittlerschicht eine Vielzahl von Kavernen und dergleichen feinen Unrauhheiten erhält, die Verankerungsstellen für die stromlose Metallabscheidung bilden.
• Nach dem Beizvorgang wird die Basismaterialschicht mit der aufgerauhten Oberfläche, vorzugsweise in stehendem Wasser, gespült und anschließend in einer Eisen-(II)Sulfat-Lösung mit einem bestimmten Anteil an Schwefelsäure insofern entgiftet, als in dieser eine Reduktion von Chrom (VI) zu Chrom (III) erfolgt. Nach dem Entgiftungsschritt erfolgt nochmals Spülung in Fließwasser und Waschen in einer verdünnten Schwefelsäure, um die bei dem Entgiftungsvorgang möglicherweise an der Platte verbliebenen Eisenreste wieder herauszulösen.
• Vor dem Aufbringen des Fotosensibilisabrs wird die Basismaterialplatte vorteilhaft nochmals in Fließwasser gespült, in verdünnter Natronlauge bei etwas erhöhter Temperatur neutralisiert, die Natronlauge in Fließwasser abgewaschen und schließlich in destilliertem Wasser bei erhöhter Temperatur nachgewas#hen.
• Der Fotosensibilisator wird in der Weise aufgebracht, daß zuerst eine Vorbenetzung erfolgt, woraufhin in einem sogenannten Coater-Drier der Fotosensibilisator infolge des Eintauchens der Platte in eine diesen enthaltenden Lösung in die durch den Beizvorgang hergestellten Poren und Kavernen innerhalb der Haftvermittlerschicht eingedrückt wird und nach vollständiger Benetzung in einem Trockenofen zusätzlich eingetrocknet wird, und zwar unter Verwendung eines Heißluft-Umluftgebläses.
• Nach Abkühlung der derart mit dem damit passivierten Fotosensibilisator beaufschlagten Basismaterialplatte und erneuter Nachbehandlung im Coater-Drier kann dann die Belichtung derselben durch eine Leiterbildvorlage hindurch erfolgen, wofür es besonders vorteilhaft ist, die Leiterbildvorlage durch Vakuum fest an die Basismaterialplatte anzusaugen, was in einer abgewandelten Verfahrensweise jedoch auch durch Druckluft erfolgen kann. Die Belichtung erfolgt mit einer Lichtquelle, die einen hohen Anteil kurzwelligen Lichtes enthält, wobei darauf geachtet wird, daß die langwelligere Wärmestrahlung abgeführt beziehungsweise absorbiert wird. Während der Belichtung wird entweder die Leiterplatte oder auch die Lichtquelle einer Taumelbewegung unterworfen, damit auch die Lochwandungen der Bohrungen innerhalb des Basismaterials ausreichend belichtet werden Nach erfolgter Belichtung werden in einer Palladium-Sulfat-Lösung die reduzierten Kupferkeime mit einer Palladiumschicht ummandelt, wobei es besonders vorteilhaft ist, die Basismaterialplatte Vibrationsbewegungen zu unterwerfen. Der Reduktion der Palladium-Ionen zu metallischem Palladium am entwickelten Leiterbild folgt dann erneut ein Spülvorgang in Fließwasser, das Einbringen der Leiterplatte in eine verdünnte Schwefelsäurelösung zum Entfernen loser Palladium- und Kupferpartikel,ein erneutes Spülen in Fließwasser, Trocknen an Luft und nachgeschaltet als besonders wesentlich die Einbringung in ein Nickelanschlagbad.
• Die so vorbereitete Basismaterialplatte wird einer Kontrolle unterzogen und gegebenenfalls für Revisionsarbeiten aus dem laufenden Arbeitsgang entnommen oder -falls für gut befunden- in ein Bad eingebracht, in dem dann in an sich bekannter Weise stromlos die Kupferabscheidung erfolgt. Nach erneutem Spülen und Trocknen wird eine Löthilfe aufgebracht, schließlich noch ein Lötstopplack und als letzter Verfahrensschritt das Uberziehen der fertigen gedruckten Schaltung mit einer Schutzoberfläche.
• Als Deckschicht zum chemischen Kupfer des Leiterbildes wird eine chemische Dickzinnschicht aufgebracht.

Claims (7)

1. PATENTANSPRUCHE Verfahren zur additiven Herstellung gedruckter Schaltungen, bei dem von einem handelsüblichen, vorzugsweise mit einer Aluminiumschutzfolie oder dergleichen -schicht überzogenen Basismaterial mit Haftvermittlerschicht, die herausoxydierbare Komponenten enthält, ausgegangen wird, wobei nach dem Bohren von Löchern und nachgeschalteten Reinigungsschritten die gesamte Oberfläche mit einem Fotosensibilisator beaufschlagt wird, der mittels Lichtstrahlung für die stromlose Metallabscheidung aktiviert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i -c h n e t , daß nach dem Ablösen der Schutzschicht eine Mehrzahl von Spül- und Reinigungsschritten ausgeführt werden, bevor die Oberfläche in an sich bekannter Weise in einer Chrom-Schwefelsäure-Lösung für die Ausbildung von Kavernen einem Beizvorgang unterworfen wird, daß,wiederum gefolgt von mehreren Spülvorgängen, der Fotosensibilisator zunächst durch ein Vorbenetzen mittels einer diesen enthaltenden Lösung aufgebracht und in die Kavernen eingedrückt wird, daß nach ausreichender Beaufschlagung mit dem Fotosensibilisator durch Nachbehandlung dieser im Trockenofen in die Oberfläche und die Bohrlöcher eingetrocknet wird, daß die Belichtung der sensibilisierten Oberfläche durch eine mittels Über- beziehungsweise Unterdruck hierauf fixierte Leiterbildvorlage hindurch bei Ausführung von Taumelbewegungen vorgenommen wird, daß nach dem Fixieren des Bildes auf der belichteten Leiterplatte und ausreichender Spülung und vor der an sich bekannten Palladiumbekeimung die Leiterplatte in ein Nickel-Anschlag-Bad eingetaucht wird, und daß hierauf die Kupfer abscheidung in bekannter Weise stromlos ausgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablösen der Aluminium- beziehungsweise Schutzfolie dadurch erfolgt, daß zunächst in einer basischen Lösung vorgelöst wird, daß nachfolgend der Ablösevorgang in einer sauren Lösung durchgeführt wird, dem ein basischer Nachlöseschritt folgt, und schließlich ein alkalischer Reinigungsvorgang.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spül- und Reinigungsschritte vor dem Beizvorgang zur Beseitigung von Bohrrückständen und Oberflächen-Restmetall sich aus einem Spülvorgang in Fließwasser, einer Reinigung in alkalischer Lösung, einer weiteren Fließspülung, gefolgt von einer Wärmetrocknung.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Belichtung der mit dem Fotosensibilisator beaufschlagten Leiterplatte die Leiterplatte selbst und/oder die Lichtquelle die Taumelbewegungen ausführt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte im Fixierbad nach der Belichtung Vibrationsbewegungen ausgesetzt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintrocknen des Fotosensibilisators in die Oberfläche und die Bohrlöcher mittels Heißluft-Umluftgebläse#erfolgt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Palladiumbekeimung eine Kupfer-Reduzierung nach der Belichtung und die Palladium-Reduzierung auf Kupfer im Palladiumsulfatbad durchgeführt wird.