DE3305564C1 - Process for the construction of metallized conductor tracks and vias on perforated circuit boards - Google Patents
Process for the construction of metallized conductor tracks and vias on perforated circuit boardsInfo
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Abstract
Description
Die Behandlung der Leiterplatten erfolgt während der einzelnen Behandlungsvorgänge insofern in gleicher Weise, als jeweils eine Leiterplatte oder mehrere Leiterplatten an einem Träger befestigt sind und einer oder mehrere dieser Träger gemeinsam in das Bad eingetaucht werden. Die Träger sind dabei so gehalten und angetrieben, daß sie eine mäßig ausgeprägte reversierende Bewegung durchführen. Damit wird eine leichte Relativbewegung zwischen den Leiterplatten und der Badflüssigkeit erzielt, wobei dies nur in einem verhältnismäßig geringen Umfang für die Innenwände der Löcher und die in den Löchern befindliche Badflüssigkeit zutrifft. Ähnliches gilt auch für ein aus der DE-OS 28 13 001 bekanntes Verfahren, bei dem die Leiterplatten einer Vibrationsbewegung unterworfen werden. Aus der US-PS 31 94 681 ist ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung von leitfähigem Material auf aus dielektrischem Material bestehenden Platten bekannt, das eine Ultraschallanregung einer das leitfähigen Materials enthaltenden Lösungsflüssigkeit vorsteht Durch die damit erzeugte Relativbewegung zwischen benachbarten Metallionen wird eine besonders gleichmäßige und fest haftende Beschichtung der Platten und auch der Lochbereiche derselben erzielt.The treatment of the circuit boards takes place during the individual treatment processes in this respect in the same way as one or more printed circuit boards Printed circuit boards are attached to a carrier and one or more of these carriers together in the bath to be immersed. The carriers are held and driven so that they perform a moderately pronounced reversing motion. This becomes an easy one Relative movement between the circuit boards and the bath liquid achieved, wherein this only to a relatively small extent for the inner walls of the holes and the bath liquid in the holes applies. The same also applies for a method known from DE-OS 28 13 001, in which the circuit boards one Vibratory movement are subjected. From US-PS 31 94 681 is a method for galvanic deposition of conductive material on dielectric material existing plates known that an ultrasonic excitation of the conductive Material containing solution liquid protrudes due to the relative movement generated thereby between neighboring metal ions there is a particularly uniform and firmly adhering one Coating of the plates and also the hole areas of the same achieved.
Wesentliche Verringerungen der Behandlungszeiten gegenüber Verfahren ohne Relativbewegungen innerhalb der Flüssigkeit oder zwischen Flüssigkeit und zu beschichtenden Platten sind mit diesen bekannten Verfahren nicht erreichbar. Significant reductions in treatment times compared to procedures without relative movements within the liquid or between liquid and to coating plates cannot be achieved with these known methods.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Zeitbedarf für den Aufbau von metallisierten Leiterbahnen und Durchkontaktierungen gelochter Leiterplatten zu verringern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Leiterplatten zumindest innerhalb der Metallisierbäder derart gerichtet angeströmt werden, daß die Badflüssigkeit durch die Löcher der Leiterplatten mit einer Geschwindigkeit hindurchtritt, die größer als 0,05 m/sec, vorzugsweise größer als 0,1 m/sec und kleiner als 10 m/sec, vorzugsweise kleiner als 5 m/sec, bemessen ist. The object on which the invention is based is to reduce the time required Perforated for the construction of metallized conductor tracks and vias Reduce printed circuit boards. This is achieved according to the invention in that the In such a way directed flow against printed circuit boards at least within the metallizing baths that the bath liquid through the holes of the circuit boards at a speed passes through which is greater than 0.05 m / sec, preferably greater than 0.1 m / sec and is smaller than 10 m / sec, preferably smaller than 5 m / sec.
Versuche haben gezeigt, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise für die chemische Kupferabscheidung an den Lochwandungen in einer Schichtdicke von 0,2 um mindestens eine Halbierung des Zeitbedarfs bekannter Verfahren erreichen läßt. Bei Einstellung einer optimalen Durchtrittsgeschwindigkeit und Erzeugung einer möglichst alle Löcher in gleicher Weise erfassenden Anströmung läßt sich sogar eine Reduzierung auf ein Viertel erzielen. Ähnliche Werte gelten auch für den Verfahrensschritt des elektrolytischen Verkupferns. Sofern - wie eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsieht - in einem dem Bad zur chemischen Verkupferung nachgeschalteten Bad zur elektrolytischen Metallisierung eine in Abhängigkeit von der Größe der gewählten Durchtrittsgeschwindigkeit zwischen 4 A/dm2 und 40 A/dm2 betragende Stromdichte eingestellt ist, können Reduzierungen auf weniger als ein Fünftel des bisherigen Zeitbedarfs erzielt werden. In diesem Zusammenhang sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Stromdichte während der Verkupferung von einem anfänglich geringen Wert, vorzugsweise in einem Schritt, auf einen mindestens dreifachen Wert gesteigert wird. Damit wird eine Ablagerung der ersten Kupferkeime begünstigt, dennoch aber insgesamt eine kurze Verweilzeit der Leiterplatten im Bad erreicht. Die elektrolytische Verstärkung der Leiterbahnen kann dagegen durchgängig mit einer in Abhängigkeit von der gewählten Durchtrittsgeschwindigkeit zwischen 4 und 40 A/dm2 eingestellten Stromdichte erfolgen. Noch höhere Stromdichten, nämlich zwischen 10 und 100 A/dm2 sind beim elektrolytischen Aufbringen eines Ätzresists in Form von Zinn oder Bleizinn möglich. Experiments have shown that with the method according to the invention for example for chemical copper deposition on the hole walls in one Layer thickness of 0.2 µm at least halving the time required for known processes can achieve. When setting an optimal passage speed and generation a flow that covers all holes in the same way as possible can even be achieved achieve a reduction to a quarter. Similar values also apply to the process step of electrolytic copper plating. If - like an advantageous development of the Invention provides - in a downstream of the bath for chemical copper plating Electrolytic plating bath one depending on the size of the chosen Passage speed between 4 A / dm2 and 40 A / dm2 amounting current density is set, reductions can be reduced to less than a fifth of the previous one Time requirement can be achieved. An advantageous development provides in this context of the invention that the current density during the copper plating of an initially low value, preferably in one step, to at least three times the value is increased. This promotes the deposition of the first copper nuclei, however but overall a short dwell time of the circuit boards in the bathroom is achieved. The electrolytic Reinforcement of the conductor tracks can, however, consistently with a depending set between 4 and 40 A / dm2 of the selected passage speed Current density take place. Even higher current densities, namely between 10 and 100 A / dm2 are in the electrolytic application of an etching resist in the form of tin or lead tin possible.
Ausgeprägte Zeiteinsparungen, die häufig einen größer als 5 betragenden Verringerungsfaktor implizieren, sind auch in den Behandlungsstufen Konditionieren, Reinigen, Spülen, Aktivieren und Reduzieren zu erzielen. Significant time savings, often greater than 5 Implicit reduction factor are also in the treatment stages conditioning, Achieve cleaning, rinsing, activating and reducing.
Aus der DE-AS 12 37 658 ist ein Verfahren zur Vorbereitung der Metallisierung der Löcher in Isolierstoffplatten für gedruckte Leiterplatten bekannt, bei dem die gelochten Isolierstoffplatten übereinander gestapelt werden und zwischen zwei Stempeln, die an den den zu metallisierenden Löchern entsprechenden Stellen ebenfalls gelocht sind, zusammengepreßt werden, woraufhin durch die Löcher in den Stempeln und Isolierstoffplatten eine Katalysatorflüssigkeit zur Vorbereitung der anschließenden eigentlichen Metallisierung hindurchgeleitet wird. Dieses Hindurchleiten der Katalysatorflüssigkeit durch die Löcher in den Isolierstoffplatten ist dabei zu dem Zweck vorgesehen, die sonst nicht zu Verhindernde gleichzeitige Bedeckung der Plattenoberflächen mit dem Katalyten an Stellen, an denen kein Metallniederschlag erwünscht ist, zu verhindern. Die eigentliche Metallisierung, d. h. im allgemeinen chemische und/oder elektrolytische Verkupferung, wird dagegen konventionell, d.h. durch Eintauchen der Platten in ein Bad, vorgenommen. From DE-AS 12 37 658 a method for preparing the metallization is known of the holes in insulating material for printed circuit boards, in which the perforated insulation panels are stacked on top of each other and between two stamps, the places corresponding to the holes to be metallized are also perforated are to be pressed together, whereupon through the holes in the punches and insulating material plates a catalyst liquid to prepare the subsequent actual metallization is passed through. This passing the catalyst liquid through the Holes in the insulating panels are provided for the purpose that would otherwise not be Simultaneous covering of the plate surfaces with the catalyst to be prevented in places where no metal deposit is desired. The real one Metallization, d. H. generally chemical and / or electrolytic copper plating, is carried out conventionally, i.e. by immersing the panels in a bath.
Wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist neben dem eigentlichen gerichteten Anströmen der Leiterplatten, das zu einem Durchtritt der Badflüssigkeit durch Löcher der Leiterplatten führt, auch eine bestimmte Bemessung dieser Durchtrittsgeschwindigkeit, wobei sich für unterschiedliche Bäder teilweise unterschiedliche optimale Durchtrittsgeschwindigkeiten ergeben. An essential part of the method according to the invention is besides the actual directed flow towards the printed circuit boards, which leads to a passage the bath liquid leads through holes in the circuit boards, also a certain dimension this rate of passage, being partially for different baths result in different optimal passage speeds.
So ist z. B. gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß in einem einem Bad zur chemischen Verkupferung vorgeschalteten Bad zur Aktivierung der Wandfläche der Löcher eine kleiner als 2 m/sec bemessene Durchtrittsgeschwindigkeit eingestellt ist. Mit Hilfe dieses Aktivierungsbades wird die Schichtpreßstoffoberfläche innerhalb der Bohrungen für die nachfolgende chemische Verkupferung vorbereitet, indem beispielsweise in der Badflüssigkeit enthaltene Palladium-Keime gemeinsam mit Schutzkolloiden auf der Oberfläche abgelagert werden. Es zeigt sich nun daß bei Durchtrittsgeschwindigkeiten, die 2 m/sec übersteigen, die durch die Löcher hindurchtretende Flüssigkeit teilweise die bereits abgelagerten Palladium-Keime wieder wegreißt. Die gleiche Maximalgeschwindigkeit sollte auch in einem dem Bad zur Aktivierung der Wandfläche der Löcher nachgeschalteten Bad zur Beeinflussung des Wandflächenauftrages nicht überschritten werden, da sonst neben den in diesem Arbeitsgang abzutragenden Schutzkolloiden ebenfalls Palladium-Keime mit abgetragen werden können. So is z. B. according to an advantageous development of the invention provided that in a bath upstream of a bath for chemical copper plating a passage speed of less than 2 m / sec to activate the wall surface of the holes is set. With the help of this activation bath, the laminate surface becomes prepared within the bores for the subsequent chemical copper plating, for example by sharing palladium germs contained in the bath liquid deposited on the surface with protective colloids. It now turns out that at speeds exceeding 2 m / sec through the holes the liquid that has passed through partially removes the already deposited palladium nuclei tears away again. The same maximum speed should also be in one of the baths to activate the wall surface of the holes downstream bath for influencing of the wall area order are not exceeded, otherwise in addition to the in this Protective colloids to be removed are also removed from the palladium germs can be.
Eine weitere Spezifizierung optimaler Durchtrittsge--schwindigkeiten für einzelne Phasen des Aufbaus gelochter Leiterplatten besteht darin, daß in einem Bad zur chemischen Verkupferung die Durchtrittsgeschwindigkeit während der Verweilzeit der Leiterplatten von einem anfänglich verhältnismäßig kleinen Wert auf einen mindestens doppelt so großen Wert gesteigert wird. Es ist dabei als bevorzugte Realisierung anzusehen, daß diese Erhöhung der Durchtrittsgeschwindigkeit kontinuierlich bzw. in mehreren Stufen eingestellt wird. Another specification of optimal passage speeds for individual phases of the construction of perforated circuit boards is that in one Chemical copper plating bath the rate of passage during the dwell time of the printed circuit boards from an initially relatively small value to at least one twice the value is increased. It is doing this as the preferred implementation to see that this increase in the speed of passage is continuous or is set in several stages.
Eine Weiterbildung der Erfindung bezweckt, eine möglichst gleichmäßige Schichtdicke der Leiterbahnen auch dann zu erzeugen, wenn die Häufigkeit von Löchern in einzelnen Plattenbereichen sehr unterschiedlich ist. In diesem Zusammenhang wird vorgesehen, daß die Anströmung derart erzeugt ist, daß neben einer Strömungskomponente in Richtung der Lochachsen eine leiterplattenparallel, vorzugsweise in Längsrichtung der Leiterplatte gerichtete weitere Strömungskomponente auftritt. Diese zusätzliche Strömungskomponente trägt dazu bei, daß die Strömungsgeschwindigkeit entlang der angeströmten Oberfläche der Leiterplatte möglichst geringe Unterschiede aufweist. A further development of the invention aims to be as uniform as possible Layer thickness of the conductor tracks generate even if the frequency of holes in individual plate areas is very different. In this context it is provided that the flow is generated in such a way that in addition to a flow component in the direction of the hole axes parallel to the printed circuit board, preferably in the longitudinal direction the printed circuit board directed further flow component occurs. This additional Flow component helps that the flow velocity along the the surface of the printed circuit board exposed to the flow has the smallest possible differences.
Die der angeströmten Oberfläche der Leiterplatte gegenüberliegende zweite Fläche derselben ist an sich keiner direkt erzeugten Strömung der Behandlungsflüssigkeit ausgese#tzt; durch geeignete Gestaltung der Lage und der Größe eines Ablaufs kann jedoch erreicht werden, daß eine verhältnismäßig dünne Flüssigkeits säule in der Praxis-etwa 10 mm L auf der Oberfläche garantiert ist, wobei durch die permanent aus den Löchern austretende Badflüssigkeit eine Strömung in Richtung auf den Auslauf erzielt ist. Die Strömungsgeschwindigkeit kann dabei ähnliche Werte wie die Strömungsgeschwindigkeit an der direkt angeströmten Fläche der Leiterplatte annehmen. -Um eine größere Freizügigkeit in der Einstellung unterschiedlicher Durchtrittsgeschwindigkeiten zu erzielen, können jedoch Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens derart ausgebildet sein, daß sie eine Drehung der Leiterplatte in dem- Sinn möglich machen, daß beide Seiten der Leiterplatte nacheinander angeströmt werden. The one opposite the surface of the printed circuit board exposed to the flow the second surface of the same is in itself not a directly generated flow of the treatment liquid exposed; by appropriately designing the location and size of a drain However, it can be achieved that a relatively thin column of liquid in the Practice-about 10 mm L on the surface is guaranteed, being through the permanent bath liquid emerging from the holes causes a flow in the direction of the outlet is achieved. The flow velocity can have values similar to the flow velocity on the surface of the printed circuit board directly exposed to the flow. -To greater freedom of movement to achieve different passage speeds in the setting, can However, devices for performing the method be designed such that they make a rotation of the circuit board possible in the sense that both sides the printed circuit board are flowed through one after the other.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und sieht vor, daß jedes Bad eine Kammer aufweist, die durch Einbringen der zu behandelnden Leiterplatten in zwei Kammerbereiche unterteilt wird, von denen eine an eine an die Druckseite einer Pumpe geführte Zuleitung angeschlossen ist Verhältnismäßig gleiche Anströmbedingungen für die einzelnen Bereiche der Leiterplatte können dabei dadurch erzielt werden, daß die Zuleitung an ein im Kammerbereich angeordnetes Rohr mit Öffnungen angeschlossen ist. Dieses Rohr kann zweckmäßigerweise in seinen Längs- und Querabmessungen an den entsprechenden Abmessungen der Leiterplatte orientiert sein. An advantageous embodiment of the invention relates to a device to carry out the method according to the invention and provides that each bath one Has chamber, by introducing the circuit boards to be treated in two Chamber areas is subdivided, one of which is attached to one on the pressure side of a pump guided supply line is connected Relatively the same flow conditions for the individual areas of the circuit board can thereby be achieved that the supply line is connected to a tube with openings arranged in the chamber area is. This tube can expediently in its longitudinal and transverse dimensions be oriented to the corresponding dimensions of the circuit board.
Eine, beispielsweise wegen deutlich unterschiedlicher Verteilung der Löcher über die Leiterplatte notwendige Querströmung kann bei dieser Vorrichtung dadurch erzielt werden, daß im Nachbarbereich der Leiterplatte, vorzugsweise neben einer ihrer kurzen Kanten mindestens eine weitere Verbindungsöffnung zwischen beiden Kammerbereichen besteht. Die Flüssigkeit tritt also nicht nur durch die Löcher der Leiterplatte, sondern auch durch die Verbindungsöffnung aus, wobei durch die unsymmetrische Anordnung der letzteren eine entsprechende Querströmung verursacht ist. One, for example because of the significantly different distribution of the holes through the circuit board necessary cross flow can with this device can be achieved in that in the neighboring area of the circuit board, preferably next to one of its short edges has at least one further connection opening between the two Chamber areas consists. The liquid does not only pass through the holes in the Circuit board, but also through the connection opening, being through the unbalanced Arrangement of the latter causes a corresponding cross flow.
Die insgesamt kurze Verweilzeit der Leiterplatten in den Bädern bietet den Vorteil, die Phase des Aufbaus der Leiterbahnen und Durchkontaktierungen in den Fertigungsprozeß der Herstellung von Flachbaugruppen zu integrieren. Eine vorteilhafte Realisierung dieser Integration besteht darin, daß alle Bäder entlang einer die Leiterplatten aufnehmenden Fördervorrichtung angeordnet sind und daß die förderrichtungsparallele Länge der einzelnen Bäder jeweils proportional zur Verweilzeit der Leiterplatten in dem jeweiligen Bad bemessen ist. The overall short dwell time of the circuit boards in the bathrooms offers the advantage of having the phase of building the conductor tracks and vias in to integrate the manufacturing process of the manufacture of printed circuit boards. An advantageous one Realization of this integration consists in that all baths along a die PCB receiving conveyor are arranged and that the conveying direction parallel The length of the individual baths is proportional to the dwell time of the circuit boards is dimensioned in the respective bathroom.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. The invention is shown schematically below with the aid of a Embodiment explained.
Durch Wandungen 1, 2 ist eine Kammer gebildet, die zwei Kammerbereiche 3, 4 aufweist. In der Trennebene zwischen den beiden Kammerbereichen 3, 4 ist eine Halterung 5 vorgesehen, auf die ein Träger 6 mit einer von ihm eingespannten Leiterplatte 7 aufgesetzt werden kann. Der Träger 6 kann in dieser Lage mittels Befestigungselementen 8 automatisch eingespannt werden. Neben Durchtrittsöffnungen 9 der Leiterplatte 7 ist in einem seitlichen Bereich eine Öffnung 10 vorgesehen, die sich über nahezu die gesamte Breite der Leiterplatte 7 erstreckt und dem Aufbau einer Querströmung an der Unterseite der Leiterplatte 7 dient. A chamber is formed by walls 1, 2, the two chamber areas 3, 4 has. In the parting plane between the two chamber areas 3, 4 is a Bracket 5 is provided on which a carrier 6 with a printed circuit board clamped by it 7 can be put on. The carrier 6 can in this position by means of fastening elements 8 can be automatically clamped. In addition to through openings 9 of the circuit board 7, an opening 10 is provided in a lateral area, which extends over almost the entire width of the circuit board 7 extends and the build-up of a cross flow on the underside of the circuit board 7 is used.
Die Anströmung der Leiterplatte 7 erfolgt durch ein Rohr 11, das Öffnungen 12 aufweist. Mit Hilfe eines schaltbaren Ventils 13 wird die Zufuhr der Behandlungsflüssigkeit in die Kammer 4 gesteuert. The flow against the circuit board 7 takes place through a tube 11, which Has openings 12. With the help of a switchable valve 13, the supply of the Treatment liquid in the chamber 4 is controlled.
Etwas oberhalb der oberen Fläche der Leiterplatte 7 befindet sich ein Auslaß 14, durch den die durch die Löcher 9 der Leiterplatte 7 hindurchgetretene Behandlungsflüssigkeit zu einer nicht dargestellten Pumpe zurückgeführt wird. Somewhat above the top surface of the circuit board 7 is located an outlet 14 through which the hole 9 in the circuit board 7 has passed Treatment liquid is returned to a pump, not shown.
Bei Einsatz einer derartigen Vorrichtung und der damit erzwungenen gerichteten Anströmung der Löcher 9 der Leiterplatte 7 läßt sich die Summe der Behandlungszeiten der Leiterplatte 7 auf weniger als ein Fünftel der Gesamtbehandlungszeit mit bekannten Verfahren senken. When using such a device and the one forced by it directed flow on the holes 9 of the circuit board 7 can be the sum of the treatment times of the circuit board 7 to less than a fifth of the total treatment time with known Lower procedures.
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Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833305564 DE3305564C1 (en) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | Process for the construction of metallized conductor tracks and vias on perforated circuit boards |
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| DE19833305564 DE3305564C1 (en) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | Process for the construction of metallized conductor tracks and vias on perforated circuit boards |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3305564C1 true DE3305564C1 (en) | 1984-03-22 |
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ID=6191135
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| DE19833305564 Expired DE3305564C1 (en) | 1983-02-15 | 1983-02-15 | Process for the construction of metallized conductor tracks and vias on perforated circuit boards |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3305564C1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| 8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: SIEMENS NIXDORF INFORMATIONSSYSTEME AG, 33106 PADE |