DE3546611C2

DE3546611C2 -

Info

Publication number: DE3546611C2
Application number: DE3546611A
Authority: DE
Inventors: David C. Baldwin N.Y. Us Frisch; Wilhelm Hicksville N.Y. Us Weber
Original assignee: Kollmorgen Technologies Corp
Current assignee: AMP Akzo Corp
Priority date: 1984-11-02
Filing date: 1985-10-31
Publication date: 1989-07-27
Also published as: EP0471386A3; EP0180220B1; EP0471386A2; DE3538937A1; DE3538937C2; EP0180220A2; EP0180220A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es wurden viele Verfahren zum Herstellen von ge druckten Leiterzügen auf hochtemperaturbeständigen, technischen Thermoplasten, wie Polysulfon, Polyäther sulfon, Polyarylsulfon und Polyätherimid mit ausge zeichneten dielektrischen Eigenschaften vorgeschlagen.

Nach dem Additiv- und dem Semi-Additiv-Verfahren wurden auf mit einem Verfahren zur Haftverbesserung behandelten, nicht metallkaschierten Oberflächen solcher Thermoplaste gedruckte elektrische Schaltungsmuster hergestellt. Über 90% aller gedruckten Schaltungen werden jedoch derzeit nach dem Subtraktiv-Verfahren hergestellt, d. h. durch Ätzen einer auf ein Trägermaterial aufkaschierten Kupferfolie.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus dem "Handbuch der Leiterplattentechnik" S. 189-191, Eugen Leuze Verlag, Saulgau 1982, bekannt. In der Veröffentlichung "Leiterplatten- Basismaterialien für spezielle Anwendungen" von W. Müller aus Elektronik Produktion & Prüftechnik, August 1980, S. 317-319, werden verschiedene Materialien als Basismaterial, beispielsweise Polysulfon, kupferkaschiert mit Epoxid-Prepreg und deren Verarbeitung angegeben.

Seit 1975 wird von den Herstellern gedruckter Leiterplatten versucht, Hochtemperatur-Thermoplaste als Trägermaterial zu verwenden, vgl. z. B. Modern Plastics, Juni 1975, S. 52-54 "New Day Dawns for Circuit Boards". Große Stückzahlen konnten nach dem dort beschriebenen Verfahren nie erreicht werden, da kein geeignetes kupferkaschiertes Hochtemperatur- Thermoplast auf dem Markt war.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen nach den Subtraktiv-Verfahren zu schaffen, das eine sehr gute Haftfestigkeit und Verankerung der Leiter züge gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen des Patentanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst.

Als Hochtemperatur-Thermoplast-Polymere werden solche Polymere bezeichnet, die ein aromatisches Grundgerüst enthalten, das sich beim Lötvorgang für 5 Sekunden bei 245°C weder verflüssigt noch zersetzt.

Als Erweichungstemperatur wird die Temperatur bezeichnet, bei der unter einer Last von 1.82 MPa eine Verbiegung des Polymers einsetzt. Die

Fig. 1A zeigt eine Isolierstoffplatte 10 mit einer beidseitigen Kupferkaschierung 12. Die Platte 10 besteht aus einem Sulfonpolymer. In der

Fig. 1B weist die Platte 10 die Löcher 14 und 16 auf. Wie in

Fig. 1C gezeigt, wird auf der Platte 10 und den Innenwandungen der Löcher 14 und 16 in einer dünnen Schicht 18 stromloses Kupfer abgeschieden und diese mit einer Negativ-Abdeckmaske 20 des Schaltungs musters bedruckt. In

Fig. 1D wird die stromlos abgeschiedene Kupfer schicht 18 durch eine elektrolytisch abgeschiedene Kupferschicht 22 verstärkt und diese mit einer Zinn-Bleischicht 24 versehen. In

Fig. 1E wurde die Abdeckmaske 20 entfernt und so die Kupferschicht 12 freigelegt, die im nächsten Schritt weggeätzt wird. In

Fig. 1F wurde die freiliegende Kupferschicht 12 durch Eintauchen in eine Ätzlösung abgelöst und so das gewünschte Leiterzugmuster hergestellt.

Fig. 1G zeigt die Platte 10, nachdem diese in eine Mischung aus 80% Dimethylformamid und 20% Isopropanol getaucht wurde. Nach dem Solvatisieren wurde das Lösungsmittel schnell verdampft. Durch diese Be handlung ist die Oberflächenschicht 26 der Sulfonpolymer- Platte 10 bis an die seitlichen Kanten der Kupferleiter züge 12 und 22 geflossen und haftet an diesen.

Nach dem Entfernen der nicht dem Leiterzugmuster entsprechenden Bereiche der Kupferschicht wird die Haftfestigkeit der Leiterzüge und insbesondere die der kurzen Leiterzüge verbessert, indem die nicht vom Kupfer bedeckten Bereiche mit einem Lösungsmittel behandelt werden, das die dort freiliegende Polymer oberfläche anlöst. Dadurch wird erreicht, daß das Basismaterial bis an die Längskanten der Leiterzüge fließt und an diesen haftet. Durch anschließendes schnelles Verdampfen des Lösungsmittels wird verhindert, daß das Harz bis auf die Oberfläche der Leiterzüge fließt. So werden die Leiterzüge auch seitlich ver ankert.

Die Dauer der Behandlung der polymeren Oberfläche mit dem Lösungsmittel muß ausreichen, um diese zu solvatisieren; sie muß aber kurz genug sein, damit keine Spannungsrisse entstehen oder das Solvat auf die Oberfläche der Leiterzüge gelangt. Die geeignete erforderliche Zeitdauer liegt zwischen 1 Sekunde und 1 Minute und richtet sich nach der Beschaffenheit des Lösungsmittels sowie nach der Art des verwendeten polymeren Materials.

Besonders geeignet sind starke Lösungsmittel für Polymere in geeigneten Verdünnern wie z. B. Kohlenwasserstoffe, aliphatische Alkohole und Wasser. Sofort nach der Behandlung mit dem Lösungsmittel wird die Oberfläche schnell getrocknet, um das Lösungsmittel zu ver dampfen, wobei sich die dafür erforderliche Temperatur sowohl nach dem Polymer als auch nach dem ver wendeten Lösungsmittel richtet und zwischen Zimmer temperatur und 200°C und vorzugsweise zwischen Zimmertemperatur und 125°C liegt.

Zum Solvatisieren können entweder flüssige Lösungs mittel wie Ketone, Ester, aromatische oder aprotische Lösungsmittel oder Lösungsmitteldämpfe verwendet werden. Besonders eignen sich neben den Dämpfen der oben angegebenen Lösungsmittel auch die von Halogenwasserstoffen, deren Siedetemperaturen unter der Formbeständigkeitstemperatur des Polymers liegen.

Sofort nach der Lösungsmittelbehandlung soll die Leiterplatte getrocknet werden. Hierfür eignen sich Heißluftöfen oder Infrarot/Heißluftöfen oder Kombi nationen der beiden Systeme. Das Solvatisieren be wirkt das Fließen der polymeren Oberflächenschicht seitlich gegen die Leiterzüge, die Anwendung von Wärme zum Trocknen der Oberfläche verbessert die Fließeigenschaften. Die Trocknungstemperatur liegt zwischen 60°C und 200°C.

Eine zu große Zeitspanne zwischen dem Solvatisieren und dem Trocknen bewirkt eine Schleierbildung auf der Oberfläche. Wird nach dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung vorgegangen, so ist die Oberfläche anschließend glatt und sogar durchsichtig oder durchscheinend, falls sie keinen Füllstoff enthält. Sie hat wieder ihr ursprüngliches Aussehen.

Bei Thermoplasten, die einen gefärbten Füllstoff enthalten, stellt sich die ursprüngliche Farbe wieder ein.

Claims

Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen mit fest verankerten Leiterzügen nach der Subtraktiv- Technik unter Verwendung von kupferkaschiertem Basismaterial mit thermoplastischen Polymerträgern, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ätzprozeß die Leiterplattenoberfläche einem Lösungsmittel ausgesetzt wird, das das Träger material zumindest teilweise anlöst, um damit die Leiterzugflanken mit Harz zu bedecken und anschließend das Lösungsmittel bei einer geeigneten Temperatur schnell verflüchtigt wird.