DE3887490T2

DE3887490T2 - Kathodische oberflächenbehandlung zur bildung von metallischen folien oder bändern.

Info

Publication number: DE3887490T2
Application number: DE3887490T
Authority: DE
Inventors: Ned Polan
Original assignee: Gould Inc
Current assignee: Gould Electronics Inc
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2008-06-10
Also published as: JP2990676B2; WO1988010327A1; DE3887490D1; EP0323505B1; KR890701801A; JPH02500374A; AU1959588A; KR960003159B1; EP0323505A1; EP0323505A4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung elektrolytisch abgeschiedener Metallfolien oder -bänder mit überlegenen, im wesentlichen isotropen mechanischen Eigenschaften sowie so gebildete Folien oder Bänder.
Elektrolytisch gebildete oder abgeschiedene Metallfolien, wie E-D-Kupferfolie, werden in großem Umfang in der elektronischen und elektrischen Industrie verwendet. Eine typische Anwendung für elektrolytisch abgeschiedene Folien ist die in gedruckten Schaltungen. Da die Anforderungen an gedruckte Schaltungen wegen der höheren Entwicklung der Gestaltung schärfer werden, wurden den Kupferfolienherstellern ebensolche Erfordernisse auferlegt. Hersteller gedruckter Schaltungen wünschen, daß die Folie im wesentlichen porenfrei ist und überlegene mechanische Eigenschaften besitzt. Die zur Herstellung dieser Folien verwendeten Techniken und Einrichtungen müssen daher in der Lage sein, Folien mit der erwünschten Qualität herzustellen.
Wie aus den US-A-1 417 464 und US-A-1 543 861 ersichtlich ist, ist die grundlegende elektrolytisch abscheidende Technologie alt und gut bekannt. Allgemein wird eine elektrisch abgeschiedene Metallfolie gebildet, indem man eine Anode und eine sich bewegende Metallisieroberfläche in einen Elektrolyten eintaucht, der eine Konzentration von abzuscheidendem Metall enthält, und einen elektrischen Strom zwischen der Anode und der Metallisieroberfläche anlegt, um so eine relativ glatte Metallschicht auf der Oberfläche abzuscheiden. Wenn die Metallisieroberfläche und die frisch durch Metallisierung abgeschiedene Folie aus dem Elektrolyten auftauchen, wird die Folie von der Metallisieroberfläche abgeschält und auf eine Aufnahmehülse aufgewickelt.
Es wurde schon seit langem erkannt, daß die Qualität elektrolytisch abgeschiedener Folien durch Verwendung einer rotierenden verchromten Siahltrommel zur Herstellung von elektrolytisch abgeschiedener Kupferfolie verbessert werden kann
Techniken, wie das Polieren der Metallisieroberfläche vor dem Eintauchen in den Metallisierelektrolyten wurden bei einem Versuch verwendet, Folien mit besserer Qualität zu bekommen. Bei diesen Techniken wird allgemein eine angetriebene Bürste verwendet um Fremdmaterie und Oxide von der Metallisieroberfläche zu entfernen. Um die frischestmögliche Oberfläche zu bekommen, wird die Bürste typischerweise nahe an dem Punkt angeordnet, wo die sich bewegende Metallisieroberfläche in den Elektrolyten eintritt. Die US-A-1 952 762, die US-A-2 335 776, die US-A-2 865 830 und die US-A2 944 954 von Yeck und die britischen Patente GE-A-1 543 301 und GB-A-1 548 550 erläutern elektrolytische Abscheidungs-Systeme mit trommelpolierenden Walzen. Die US-A-1 978 037 erläutert eine elektrolytisch abscheidende Vorrichtung, bei der anstelle einer Walze zum Polieren der Metallisieroberfläche ein Gummischleifband verwendet wird.
Solche Techniken ergeben ein Umfangspolieren der sich bewegenden Metallisieroberfläche unabhängig davon, ob eine Trommel oder ein Band verwendet wird. Das Ergebnis ist eine anisotrope Verteilung von Poliermarkierungen oder -kratzern. Solche Kratzer erstrecken sich in einer allgemeinen Längsrichtung um den Umfang der Trommel. "Längs", wie der Ausdruck hier verwendet wird, bezeichnet die Bewegungsrichtung der Metallisieroberfläche. Wenn die Polierwalze oder -bürste nur in einer ortsfesten Stellung rotiert, liegen die Poliereindrücke in der Längsrichtung parallel zueinander. Dies führt zu einer groberen Oberflächenbeschaffenheit quer zur Metallisieroberfläche im Vergleich mit der Längsrichtung. Das Ergebnis eines Metallisierens einer solchen Oberfläche mit anisotropen Oberflächenkratzern oder -eindrücken besteht darin, daß die Folie, die dadurch produziert wird, auch anisotrope Eigenschaften hat und daß insbesondere die quer gerichteten Zugdehnungseigenschaften der Folie wesentlich schlechter als die Längseigenschaften sind. Zusammengefaßt ein solches Umfangspolieren erzeugt eine Folie, die mechanische Eigenschaften zeigen kann. welche wesentlich schlechter in einer Richtung als in der anderen sind. Diese Ungleichheit der mechanischen Eigenschaften dürfte das Ergebnis des Umfangspolierens auf den Metallisieroberflächen durch die Polierwalzen oder -bänder sein.
Systeme unter Verwendung eines sich bewegenden Endlosbandes anstelle einer rotierenden Kathode vom Trommeltyp wurden bei einem Versuch verwendet, Folien mit besserer Qualität zu erzeugen. In diesen Systemen wird die elektrolytisch abgeschiedene Folie entweder auf dem Band selbst oder auf einer auf einer Oberfläche des Bandes gebildeten frischen Schicht ausgebildet. Die Herstellung der Metallisier- oder Bandoberfläche schließt oftmals ein Reinigen und/oder Aufrauhen ein. Beispielsweise in der US-A-2 433 441 wird das Endlosband einem Polieren unterzogen, nachdem die durch Metallisieren abgeschiedene Folie entfernt wurde. Während dieses Polieren mehrere hin- und hergehende Polierköpfe verwendet, ist nur beabsichtigt, Verschmutzungen und andere Verunreinigungen von der Oberfläche des Bandes zu entfernen. Es scheint nicht beabsichtigt zu sein, die Oberfläche des Bandes abzuschleifen. Die US-A-4 073 699 von Hutkin erläutert ein Bandmetallisiersystem, in welchem das Endlosband einer Aufrauhungsbehandlung bei der Vorbereitung für anschließendes Metallisieren unterzogen wird.
Nach einem Aspekt liefert die Erfindung eine elektrolytisch abgeschiedene Metallfolie, die für die Verwendung bei elektronischen und elektrischen Anwendungen geeignet ist, wobei die Folie eine Oberflächenrauheit auf einer ihrer Hauptoberflächen als Ergebnis ihrer elektrolytischen Abscheidung hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauheit in der Längsrichtung der Folie sich um höchstens 20 % von der Oberflächenrauheit in der Querrichtung der Folie unterscheidet und daß die Zugdehnungseigenschaften der Folie im wesentlichen isotrop sind.
Nach einem anderen Aspekt liefert die Erfindung ein Verfahren zur Gewinnung einer solchen elektrolytisch abgeschiedenen Metallfolie, bei dem man
eine Metallisieroberfläche zur Bildung einer elektrolytisch abgeschiedenen Metallfolie in einer allgemeinen willkürlichen Weise poliert, um eine Oberflächenrauheit in einer Längsrichtung zu bekommen, die sich um höchstens 20 % von der Oberflächenrauheit dieser Oberfläche in einer Querrichtung unterscheidet, und metall elektrolytisch auf dieser Metallisieroberfläche abscheidet.
Nach noch einem anderen Aspekt liefert die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrolytisch abgeschiedenen Folie mit im wesentlichen isotropen mechanischen Eigenschaften mit:
einem Behälter zum Halten eines eine Metallionenkonzentration enthaltenden Elektrolyten, einer in dem Behälter derart angeordneten ersten Elektrode, daß sie wenigstens teilweise in den Elektrolyten eintaucht,
einer in dem Behälter derart angeordneten zweiten Elektrode, daß sie mit der ersten Elektrode einen Zwischenelektrodenspalt bildet,
wobei die zweite Elektrode eine Metallisieroberfläche mit einer im wesentlichen isotropen Oberflächenausbildung hat,
Einrichtungen, die den Elektrolyten durch den Zwischenelektrodenspalt mit einer erwünschten Fließgeschwindigkeit fließen lassen, und
Einrichtungen zum Anlegen eines Stromes an den Elektroden, um so die Folie mit den im wesentlichen isotropen Zugdehnungseigenschaften auf der Metallisieroberfläche auszubilden.
Diese Erfindung liefert ein System, das im wesentlichen porenfreie elektrolytisch abgeschiedene Metallfolie bilden kann, die durch im wesentlichen gleichmäßige oder isotrope mechanische Eigenschaften gekennzeichnet ist. Die elektrolytisch abscheidende Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfaßt eine elektrochemische Zelle, einen Elektrolyten, der eine Konzentration des durch Metallisierung abzuscheidenden Metalles enthält, eine wenigstens teilweise in den Elektrolyten eingetauchte Anode und eine sich bewegende Metallisieroberfläche mit einer isotropen Oberflächenbeschaffenheit. Die sich bewegende Metallisieroberfläche kann eine rotierende Trommelkathode oder ein Endlosband sein. Die erwünschte isotrope Oberflächenbeschaffenheit wird der Metallisieroberfläche vorzugsweise dadurch verliehen, daß man eine Reihe von Polierstufen verwendet, wobei jede Stufe eine Schleifeinrichtung mit nacheinander feineren Korngrößen allgemein im Bereich von etwa 29 bis etwa 17 um (etwa 320 bis etwa 600 Korn) benutzt. Obwohl es bevorzugt ist, daß jede Stufe so durchgeführt wird, daß sie eine willkürliche Beschaffenheit der Metallisieroberfläche verleiht, braucht nur die letzte Stufe in der Reihe der Metallisieroberfläche eine solche Beschaffenheit zu erteilen.
Alternativ, obwohl weniger bevorzugt, fand man, daß eine Folie mit verbesserten mechanischen Eigenschaften in einem isotropen Sinn erzeugt vverden kann, indem man der Metallisierung eine Oberflächenbeschaffenheit verleiht, die sowohl in einer ersten Längsrichtung parallel zu der Laufrichtung der Metallisieroberfläche als auch in einer zweiten Richtung quer zu der ersten Richtung gleich verteilt ist.
Die vorliegende Erfindung kann somit
a) eine elektrolytisch abgeschiedene Metallfolie mit im wesentlichen isotropen mechanischen Eigenschaften,
b) eine elektrolytisch abgeschiedene Metallfolie wie oben, die auch im wesentlichen porenfrei ist, und
c) eine elektrolytisch abgeschiedene Metallfolie wie oben, die für die Verwendung in elektronischen und elektrischen Anwendungen geeignet ist,
ergeben.
Wenn hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "isotrop" im wesentlichen gleichmäßige Eigenschaften wenigstens entlang den Längs- und Querachsen der elektrolytisch abgeschiedenen Metallfolie und allgemein in allen Richtungen der Folienebene. Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck "Folie" auch elektrolytisch abgeschiedenes Metall in Band- oder Stabform.
Eine bevorzugte Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung nach der vorliegenden Erfindung enthält einen Behälter zum Halten eines Elektrolyten Der Behälter besteht vorzugsweise aus einem inerten Material, wie Blei oder rostfreiem Stahl obwohl er auch aus einem Werkstoff wie Beton bestehen kann, der dann mit einem korrosionsbeständigen Material, wie Gummi oder Polyvinylchlorid, ausgekleidet ist.
Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Anode vorzugsweise mit einer gekrümmten Form und einer mittigen perforierten Zone Die Anode kann aus irgendeinem geeigneten elektrisch leitenden, unlöslichen Metall oder einer solchen Metallegierung bestehen, Typische Anodenmaterialien schließen Blei, Antimon und Legierungen hiervon ein. Gegebenenfalls kann die mittige perforierte Zone aus einem anderen Material als der Rest der Anode bestehen. Beispielsweise kann die perforierte Zone aus einem erosionsbeständigeren Material als das den Rest der Anode bildende Material bestehen. Die Anode ist weirer im einzelnen in der US-A-4 529 486 beschrieben.
Die Anode kann in dem Behälter in irgendeiner erwünschten Weise unter Verwendung irgendeiner geeigneten Einrichtung (nicht gezeigt), die in der Technik bekannt ist, befestigt werden. Allgemein wird die Anode auf eine Weise befestigt, die einen im wesentlichen gleichmäßigen Zwischenelektrodenspalt mit der sich bewegenden Metallisieroberfläche einer Trommelkathode bildet, die für eine Drehung um eine Achse angeordnet ist, welche typischerweise eine im wesentlichen horizontale Achse ist. Irgendein in der Technik bekanntes geeignetes Mittel kann verwendet werden, um die Trommelkathode in dem Behälter zu befestigen. Vorzugsweise wird die Kathode so befestigt, daß sich etwa ihre Hälfte unterhalb der Oberfläche des Elektrolyten erstreckt.
Die rotierende Trommelkathode kann aus irgendeinem elektrisch leitenden Metall oder einer elektrisch leitenden Metallegierung bestehen einschließlich, aber nicht ausschließlich, aus Blei, rostfreiem Stahl, Columbium, Tantal, Titan, Chrom und Legierungen hiervon. Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Trommelkathode eine rostfreie Stahltrommel mit einer aus Titan, Columbium, Tantal oder Legierungen hiervon bestehenden Metallisieroberfläche. Wie nachfolgend im einzelnen diskutiert werden wird, ist die Metallisieroberfläche vorzugsweise durch eine isotrope Oberflächenbeschaffenheit gemäß dieser Erfindung gekennzeichnet. Die Trommelkathode kann mit irgendeinem geeigneten Motorantriebssystem (nicht gezeigt) gedreht werden, das in der Technik bekannt ist.
Die Anode und die Kathode müssen in dem Behälter derart befestigt sein, daß der Zwischenelektrodenspalt nicht zu breit ist. Wenn der Spalt zu breit ist, könnte quer zu dem Spalt ein wesentlicher IR-Verlust auftreten Praktisch bedeutet dies, daß der Zwischenelektrodenspalt weniger als etwa 50 mm sein sollte. Vorzugweise liegt der Spalt im Bereich von etwa 5 mm bis etwa 40 mm, am meisten bevorzugt von etwa 15 mm bis etwa 30 mm.
Der Elektrolyt in dem Behälter umfaßt allgemein eine wäßrige saure Lösung, die eine Konzentration an Metallionen enthält, die auf der Metallisieroberfläche abgeschieden werden sollen. Wenn beispielsweise Kupferfolie gebildet werden soll, würde der Elektrolyt eine Konzentration an Kupferionen enthalten. Während des Metallisierens ist es erwünscht, den Elektrolyten auf einer Temperatur im Bereich von etwa Raumtemperatur bis etwa 100 ºC zu halten. Hierzu kann der Behälter 12 mit irgendeiner (nicht gezeigten) geeigneten Einrichtung versehen sein, die bekannt ist, um den Elektrolyten auf einer erwünschten Temperatur zu halten. Beispielsweise kann eine nicht gezeigte Heiz/Kühlschleife in den Behälte eingearbeitet oder mit ihm verbunden sein.
Wenn man elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolie herstellt, kann ein Kupfersulfat- Schwefelsäure-Elektrolyt verwendet werden. Es wurde gefunden, daß Folie mit besonders guter Qualität unter Verwendung eines Elektrolyten bei einer Temperatur von etwa 60 ºC gewonnen werden kann. Bei dieser Temperatur enthält der Elektrolyt etwa 10 g/l bis etwa 320 g/l, vorzugsweise etwa 100 g/l bis etwa 300 g/l Kupfer, allgemein in der Form von Kupfersulfat. Der Elektrolyt enthält auch Schwefelsäure in einer Konzentration bis zu jener, die Kupfer zur Ausfällung als Kupfersulfat bringt, vorzugsweise etwa 10 g/l bis etwa 100 g/l. Gemäß dieser Erfindung kann jedoch jeder erwünschte Elektrolyt verwendet werden.
Die Vorrichtung enthält weiterhin einen Verteiler, durch welchen frischer Elektrolyt in einer im wesentlichen kontinuierlichen Weise zu dem Zwischenelektrodenspalt geliefert wird. Der Verteiler kann in dem Behälter in irgendeiner erwünschten Weise befestigt und zweckmäßig durch irgendeine erwünschte Einrichtung mit einer Elektrolytquelle verbunden sein.
Typische Elektrolytströmungsgeschwindigkeiten, die mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, liegen im Bereich von etwa 1 m/sec bis etwa 4 m/sec, vorzugsweise von etwa 1 m/sec bis etwa 2,5 m/sec. Normalerweise fließt Elektrolyt durch den Verteiler, durch die Perforationen in der perforierten Zone der Anode in den Zwischenelektrodenspalt, über die Kanten der gekrümmten Anode und zurück in den Behälter. Gegebenenfalls kann der Verteiler mit einer nicht gezeigten Pumpe verbunden sein, um den erwünschten Elektrolytfluß durch die Zelle zu erzeugen. Wenn eine Pumpe benutzt wird, kann jede geeignete herkömmliche, in der Technik bekannte Pumpe verwendet werden.
Schließlich enthält die Vorrichtung eine Stromquelle, mit der die Kathode und die Anode elektrisch verbunden sind. Die Stromquelle wird verwendet, um einen Strom für die elektrolytische Abscheidung mit einer Stromdichte im Bereich von etwa 0,4 A/cm² bis etwa 2,0 A/cm², vorzugsweise von etwa 0,5 A/cm² bis etwa 1,5 A/cm² zwischen der Anode und der Kathode anzulegen. Die Stromquelle kann irgendeine in der Technik bekannte geeignete herkömmliche Stromquelle für das Anlegen entweder eines Wechselstromes oder eines Gleichstromes umfassen.
Im wesentlichen isotrope mechanische Eigenschaften werden der elektrolytisch abgeschiedenen Folie verliehen, indem man die Metallisieroberfläche mit einer allgemein isotropen Beschaffenheit versieht. Dies erreicht man, indem man die Metallisieroberfläche einer Reihe von aufeinanderfolgenden Polierstufen vorzugsweise vor dem Einbau der Kathode in den Behälter unterzieht. Die Polierstufen sind dazu bestimmt, die erwünschte Oberflächenbeschaffenheit zu verleihen. Einer der Vorteile der vorliegenden Technik kann darin bestehen, daß man durch Stufen einer Vorbereitung der Metallisieroberfläche vor dem Kathodeneinbau feinteiliges Material aus den Oberflächenvorbereitungsstufen, das den Elektrolyten verunreinigen würde, vermeidet. Andere mit der vorliegenden Technik verbundene Vorteile schließen die Erzeugung einer Metallisieroberfläche ein, die gute mechanische Haftung an der Folie während des Verfahrens des elektrolytischen Abscheidens behält und die keine häufige Oberflächenvorbereitung erfordert.
Die anfängliche Oberflächenvorbereitung oder Polierstufe umfaßt vorzugsweise ein Schleifen oder Polieren der Metallisieroberfläche beispielsweise mit einem Polierpapier mit einer Korngröße im Bereich von etvva 29 bis etwa 17 um (etwa 320 bis etwa 600 Korn). Obwohl die Oberfläche in irgendeiner erwünschten Weise während dieser Stufe poliert werden kann, ist es bevorzugt, eine allgemein willkürliche Bewegung zu verwenden. Dies kann unter Verwendung einer manuell betriebenen Schleifeinrichtung mit einer bahnförmigen Polierbewegung oder mit irgendeiner anderen geeigneten, in der Technik bekannten Einrichtung erfolgen. nach der anfänglichen Oberflächenvorbereitungsstufe können ein oder mehrere zusätzliche Polierstufen durchgeführt werden. Jede nachfolgende Polierstufe verwendet eine Schleifeinrichtung, wie Polierpapier, mit einer feineren Korngröße als jene, die in der vorausgehenden Polierstufe verwendet wird. Jede anschließende Polierstufe sollte vorzugsweise irgendwelche Kratzer aus der vorausgehenden Stufe entfernen. Diese Stufen verwenden auch vorzugsweise eine allgemein willkürliche Bewegung, wie durch die Verwendung einer bahnförmig polierenden Einrichtung.
Die Endpolierstufe in der Folge ist am wichtigsten, da sie der Metallisieroberfläche, in welcher die Kratzer oder Poliereindrücke im wesentlichen willkürlich ausgerichtet sind, eine Beschaffenheit verleihen muß. Es ist wichtig, daß die Metallisieroberfläche nach der letzten Polierstufe weder zu glatt noch zu rauh ist. Wenn sie zu glatt ist, fällt die Folie während der Bearbeitung vorzeitig ab. Wenn sie zu grob ist, kann die Folie nicht leicht von der Metallisieroberfläche abgestreift werden.
Obwohl es bevorzugt ist, eine willkürliche Bewegung während der Polierstufen zu verwenden, wurde auch gefunden, daß Bewegungen, die ein Oberflächenmuster erzeugen, welches im wesentlichen gleich verteilt sowohl in einer ersten Richtung parallel zu der Bewegungslängsrichtung der Metallisieroberfläche als auch in einer zweiten Richtung quer zu der ersten ist, verwendet werden können, um eine Oberflächenbeschaffenheit zu erzeugen, die eine Folie mit nahezu isotropen mechanischen Eigenschaften erzeugen kann.
Jede der Polierstufen kann durchgeführt werden, während die Metallisieroberfläche entweder trocken oder naß ist. Wenn sie naß durchgeführt werden, kann entweder Wasser oder ein geeignetes Schmiermittel, wie Kerosin oder irgendein anderes Schmiermittel, auf der Oberfläche vor dem Polieren aufgebracht werden.
Für die Anwendung bei gedruckten Schaltungen, bei der allgemein Kupferfolie benutzt wird, ist eine mechanische Eigenschaft von besonderem Interesse die Duktilität der Folie, welche allgemein als eine Zugdehnung gemessen wird. Es wurde gefunden, daß bekannte Folien hoch anisotrope Duktilitäten haben können. Beispielsweise wurden Längszugdehnungen, gemessen über eine Normlänge von 5,08 cm (2 Inch), von etwa 17 % gefunden, während entsprechende Querzugdehnungen von etwa 11 % gefunden wurden. Eine Zugdehnung von wenigstens 15 % ist äußerst erwünscht. Jene Zugdehnungseigenschaft der Folie sollte jedoch isotrop statt anisotrop sein. Speziell sollte sie etwa gleich sein unabhängig davon, ob die Eigenschaft in Längsrichtung oder Querrichtung der Folie gemessen wird. Die oben angegebene Folie umfaßte eine Kupferfolie von 0,0305 g/cm² (1 Unze je Quadratfuß), Klasse 1.
Die glatte Seite der Folie, z. B. die zur Trommel blickende Seite, zeigte Längseindrücke, die Umfangskratzer oder -poliereindrücke auf der Trommeloberfläche zeigen. Quantitative Messung dieser Oberflächenrauheit zeigte Rauheitswerte von etwa 0,88 pm bis etwa 1 ,25 um (etwa 35 bis 50 Mikroinch) in der Querrichtung gegenüber Rauheitswerten von etwa 0,375 um bis etwa 0,88 um (etwa 15 bis etwa 35 Mikroinch) in der Längsrichtung. Gemäß dieser Erfindung wurde gefunden, daß anisotrope Oberflächenrauheit, wie sie von der bekannten Folie gezeigt wird, eine Hauptrolle in den resultierenden anisotropen Dehnungseigenschaften spielt.
Demnach sind gemäß dieser Erfindung die Oberflächenrauheitswerte für die Metallisieroberfläche von etwa 0,125 um bis etwa 1 um (etwa 5 bis etwa 50 Mikroinch) bevorzugt und von etwa 0,1 25 um bis etwa 0,75 um (etwa 5 bis etwa 30 Mikroinch) am meisten bevorzugt, und jene Oberflächenrauheitswerte sind etwa gleich sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung der Metallisieroberfläche und vorzugsweise in im wesentlichen allen Richtungen in der Metallisieroberfläche. Unter im wesentlichen gleich versteht man, daß die Oberflächenrauheitswerte in den betreffenden Richtungen innerhalb eines Bereiches von etwa 20 %, vorzugsweise etwa 15 % und am meisten bevorzugt ewa 10 % voneinander abweichen.
Um die vorliegende Erfindung zu demonstrieren, wurde das folgende Beispiel durchgeführt.

Beispiel

Eine isotrope Oberflächenbeschaffenheit mit einer Reihe willkürlich ausgerichteter Kratzeindrücke wurde einer Trommelmetallisieroberfläche aus Titan mit einem Durchmesser von 30,5 cm (1 Fuß) und einer Länge von 30,5 cm (1 Fuß) unter Verwendung einer herkömmlichen von Hand gehaltenen Bahn-Sandpapierschleifmaschine erteilt. Die Oberfläche wurde anfangs unter Verwendung von Polierpapier mit 29 um (320 Korn) poliert. Die anschließenden Polierstufen wurden mit feineren Papieren bis 23 um (400 Korn) durchgeführt.
Kupferfolie von 0,0305 g/cm² (1 Unze/Qudratfuß) Gewicht wurde auf dieser Trommel unter Verwendung einer ähnlichen Vorrichtung, wie sie oben im einzelnen beschrieben wurde, elektrolytisch abgeschieden. Der Elektrolyt enthielt 1,7molares CuSO&sub4; und 0,4molare H&sub2;SO&sub4; und wurde auf einer Temperatur von 60 ºC gehalten. Eine Elektrolytfließgeschwindigkeit von 1,3 m/sec wurde in dem Zwischenelektrodenspalt gehalten, und ein Strom mit einer Stromdichte von 0,6 A/cm² wurde angelegt.
Prüfung der Kupferfolie ergab eine isotrope Oberflächenrauheit auf der glatten oder Trommelseite der Folie von etwa 0,375 um bis etwa 0,625 um (etwa 15 bis etwa 25 Mikroinch) sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung. Die Duktilität der Folie erwies sich als istrop und hatte eine hohe 16 %ige Längsdehnung und eine 17 %ige Querdehnung über eine Normlänge von 5,08 cm (2 Inch). Diese überlegene isotrope Duktilität ist von Hauptbedeutung bei den gedruckten Schaltungen, die Gegenstand starker thermischer Spannungen sind, besonders von mehrschichtigen Schaltungen.
Obwohl die vorliegende Erfindung beschrieben wurde, einer rotierenden Trommelkathode eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit zu verleihen, sollte ersichtlich sein, daß die Stufen zur Herstellung einer Oberflächenbeschaffenheit nach der vorliegenden Erfindung auch in Verbindung mit einer elektrolytisch abscheidenden Vorrichtung vom Endlostyp verwendet werden könnten, wo das Band sowohl die Kathode als auch die Metallisieroberfläche umfaßt.
"Oberflächenrauheit" im Sinne der Verwendung hier umfaßt eine mittlere Oberflächenrauheit für das Material und kann leicht mit herkömmlichen Profilometern gemessen werden.

Claims

1. Elektrolytisch abgeschiedene Metallfolie, die für die Verwendung in elektronischen und elektrischen Anwendungen geeignet ist, wobei diese Folie eine Oberflächenrauheit auf einer ihrer Hauptoberflächen als Ergebnis ihrer elektrolytischen Abscheidung hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauheit in der Längsrichtung der Folie sich um höchstens 20 % von der Oberflächenrauheit in der Querrichtung der Folie unterscheidet und daß die Zugdehnungseigenschaften der Folie im wesentlichen isotrop sind.

2. Metallfolie nach Anspruch 1, die im wesentlichen porenfrei ist.

3. Metallfolie nach Anspruch 1 oder 2, die eine Kupferfolie ist, welche für Verwendung in einer gedruckten Schaltung geeignet ist.

4. Metallfolie nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Oberflächenrauheit der ersten Oberfläche in der Längsrichtung sich um höchstens 10 % von der Oberflächenrauheit in der Querrichtung unterscheidet.

5. Metallfolie nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei der die Oberflächenrauheit der ersten Hauptoberfläche in der Längsrichtung 0,125 Mikrometer bis 0,75 Mikrometer (5 bis 30 Mikro-Inch) beträgt und bei der die Oberflächenrauheit der ersten Hauptoberfläche in der Querrichtung 0,125 Mikrometer bis 0,75 Mikrometer (5 bis 30 Mikro-Inch) beträgt.

6. Metallfolie nach Anspruch 5, bei der die Oberflächenrauheit 0,125 Mikrometer bis 0,75 Mikrometer (5 bis 30 Mikro-lnch) beträgt und bei der die Zugdehnungseigenschaften allgemein isotrop in im wesentlichen jeder Richtung in der Ebene der Folie sind.

7. Verfahren zur Gewinnung einer elektrolytisch abgeschiedenen Metallfolie nach Anspruch 1, bei dem man eine Metallisierungsoberfläche zur Bildung einer elektrolytisch abgeschiedenen Metallfolie in einer allgemein willkürlichen Weise poliert, um eine Oberflächenrauheit in einer Längsrichtung zu bekommen, die sich um höchstens 20 % von der Oberflächenrauheit dieser Oberfläche in einer Querrichtung unterscheidet, und Metall elektrolytisch auf dieser Metallisierungsoberfläche abscheidet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem in der Polierstufe die Metallisierungsoberfläche mehreren aufeinanderfolgenden Polierstufen unterzogen wird, wobei jede dieser Polierstufen ein Abschleifen der Oberfläche mit einem Schleifmittel mit einer speziellen Korngröße umfaßt, worin nachfolgende Polierstufen eine feinere Schleifmittel-Korngröße als jene benutzen, die in der vorausgehenden Polierstufe verwendet wurde.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Endpolierstufe ein Polieren der Metallisierungsoberfläche unter Verwendung einer willkürlichen Bewegung umfaßt, um so eine Reihe willkürlich ausgerichteter Kratzer in der Metallisierungsoberfläche auszubilden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Polierstufe ein Polieren der Metallisierungsoberfläche unter Verwendung einer willkürlichen Bewegung umfaßt um so eine Reihe willkürlich ausgerichteter Kratzer in der Metallisierungsoberfläche auszubilden, wobei jede nachfolgende Stufe die von den vorausgehenden Stufen gebildeten Kratzer entfernt.

11. Verfahren zur Herstellung einer elektrolytisch abgeschiedenen Metallfolie mit im wesentlichen isotropen Zugdehnungseigenschaften, bei dem man:

eine Zelle mit einem Elektrolyten, der eine Metallionenkonzentration enthält, und einer ersten Elektrode, die wenigstens teilweise in diesen Elektrolyten eingetaucht ist, vorsieht,

eine zweite Elektrode mit einer Metallisierungsoberfläche vorsieht, die Metallisierungsoberfläche in einer allgemein willkürlichen Weise poliert, um eine Oberflächenrauheit in einer Längsrichtung zu bekommen, die sich höchstens um 20 % von der Oberflächenrauheit in einer Querrichtung unterscheidet,

die zweite Elektrode in dem Elektrolyten so anordnet, daß mit der ersten Elektrode ein Zwischenelektrodenspalt gebildet wird,

die Metallisierungsoberfläche in Bezug auf die erste Elektrode bewegt,

einen Elektrolyten mit einer erwünschten Fließgeschwindigkeit in den Zwischenelek trodenspalt fließen läßt und

zwischen den Elektroden einen Strom anlegt, um die Folie mit den im wesentlichen isotropen Zugdehnungseigenschaften auszubilden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem man die im wesentlichen isotrope Metallisierungsoberfläche auf der zweiten Elektrode vor dieser Anordnungsstufe poliert.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem man in der Polierstufe die Metallisierungsoberfläche mehreren aufeinanderfolgenden Polierstufen unterzieht, wobei jede dieser Polierstufen ein Schleifen der Oberfläche mit einem Schleifmittel mit einer speziellen Korngröße umfaßt worin nachfolgende Polierstufen eine feinere Schleifmittelkorngröße als jene benutzen, die in der vorausgehenden Polierstufe verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem wenigstens die Endpolierstufe ein Polieren der Metallisierungsoberfläche unter Verwendung einer willkürlichen Bewegung derart, daß eine Reihe willkürlich ausgerichteter Kratzer in der Metallisierungsoberfläche gebildet wird, umfaßt.

15. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem jede der Polierstufen ein Polieren der Metallisierungsoberfläche unter Verwendung einer willkürlichen Bewegung umfaßt, um so eine Reihe willkürlich ausgerichteter Kratzer in der Metallisierungsoberfläche auszubilden, wobei jede nachfolgende Stufe die durch vorausgehende Stufen gebildete Kratzer entfernt.

6. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Polierstufe ein derartiges Polieren der Oberfläche umfaßt, daß Kratzmarkierungen in der Metallisierungsoberfläche ausgebildet werden, die in einer ersten Längsrichtung parallel zu der Bewegungsrichtung der Metallisierungsoberfläche und in einer zweiten Richtung quer zu der ersten Richtung gleich verteilt sind.

17. Im wesentlichen porenfreie Metallfolie mit im wesentlichen isotropen Zugdehnungseigenschaften, die nach dem Verfahren des Anspruches 11 gewonnen wurde.

18. Vorrichtung zur Erzeugung einer elektrolytisch abgeschiedenen Folie mit im wesentlichen isotropen mechanischen Eigenschaften mit:

einem Behälter zum Halten eines eine Metallionenkonzentration enthaltenden Elek trolyten,

einer in dem Behälter derart angeordneten ersten Elektrode, daß sie wenigstens teilweise in den Elektrolyten eintaucht,

einer in dem Behälter derart angeordneten zweiten Elektrode, daß sie mit der ersten Elektrode einen Zwischenelektrodenspalt bildet,

wobei die zweite Elektrode eine Metallisierungsoberfläche mit einer im wesentlichen isotropen Oberflächenausbildung hat,

Einrichtungen, die den Elektrolyten durch den Zwischenelektrodenspalt mit einer erwünschten Fließgeschwindigkeit fließen lassen, und

Einrichtungen zum Anlegen eines Stromes an den Elektroden, um so die Folie mit den im wesentlichen isotropen Zugdehnungseigenschaften auf der Metallisierungsoberfläche auszubilden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der die im wesentlichen isotrope Oberflächenausbildung eine Reihe willkürlich ausgerichteter Kratzmarkierungen in der Metallisierungsoberfläche umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Metallisierungsoberfläche in einer ersten Richtung bewegbar ist und die im wesentlichen isotrope Oberflächenausbildung ein Muster von Kratzmarkierungen umfaßt die sowohl in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung als auch in einer Richtung quer zu der ersten Richtung gleich verteilt sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die im wesentlichen isotrope Oberflächenausbildung eine Oberfläche mit einer Oberflächenrauheit in einer Längsrichtung umfaßt, die sich um höchstens 20 % von der Oberflächenrauheit in einer Querrichtung unterscheidet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die Oberflächenrauheit in der Längsrichtung sich um höchstens 10 % von der Oberflächenrauheit in der Querrichtung unterscheidet.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die Oberflächenrauheit in der Längsrichtung 0,125 Mikrometer bis 0,75 Mikrometer (5 bis 30 Mikro-Inch) beträgt und bei der die Oberflächenrauheit in der Querrichtung 0,125 Mikrometer bis 0,75 Mikrometer (5 bis 30 Mikro-Inch) beträgt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Oberflächenrauheiten 0,125 Mikrometer bis 0,75 Mikrometer (5 bis 30 Mikro-Inch) betragen.