CH588940A5

CH588940A5 -

Info

Publication number: CH588940A5
Application number: CH1078473A
Authority: CH
Original assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1972-07-11
Filing date: 1973-07-24
Publication date: 1977-06-30
Also published as: SE413753B; NL7310037A; FR2191991B1; FR2191991A1; AU5673173A; NL180897C; DE2337032A1; NL180897B; CA1018410A; JPS5748874B2; GB1427579A; JPS4959141A; DE2337032B2

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung eines mit einer für die nachfolgende Metallisierung geeigneten Oberflächenschicht aus Harzen und/oder Kunststoffen beschichteten Basismaterials, insbesondere von mit solchen Schichten versehenen Schichtpressstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine der Oberflächen eines als Hilfsträgers für das Beschichtungsmaterial dienenden Übertragungsmaterials mit einer Schicht vorbestimmter Dicke versehen wird, die aus dem Schichtmaterial im unpolymerisierten, eine geeignete Viskosität aufweisenden Zustand besteht, und das beschichtete Übertragungsmaterial sodann einer Behandlung unterworfen wird, die zu einem teilweisen Aushärten führt und ausreicht, um das Schichtmaterial zu verfestigen und um zu verhindern, dass seine Oberfläche mit Flächen verklebt,

die mit ihr unter normalen Lagerungs- und Arbeitsbedingungen in Kontakt gebracht werden, und dass das beschichtete Übertragungsmaterial oder ein Abschnitt davon mit der Schichtseite auf die zu beschichtende Oberfläche des Basismaterials aufgelegt und die Schicht mit dem Basismaterial unter Aushärtung fest verbunden wird.

Das vorliegende Verfahren erlaubt es, das Trägermaterial vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verpressvorgang, also während des Fabrikationsprozesses des Schichtstoffes, mit einer harzreichen Oberflächenschicht gewünschter Zusammensetzung zu versehen. Ferner ermöglicht die Erfindung, die Oberflächenschicht mit einer Abdeckung zu versehen, welche diese gegen alle chemischen, mechanischen Umwelteinflüsse, beispielsweise während der weiteren Verarbeitung, vollkommen schützt.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erhaltenen Basismaterials zur Herstellung gedruckter Schaltungen.

In der Vergangenheit wurde bereits vorgeschlagen, bestimmte Oberflächeneigenschaften beispielsweise durch das Überziehen der Oberflächen mit Lackschichten vermittels Sprühlackierens, Walzenlackierens oder anderer bekannter Lackiermethoden zu versehen.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Verfahren besteht nun darin, dass die beschichtete Oberfläche bis zur vollständigen Trocknung staubfrei gehalten werden muss; es wurde auch bereits vorgeschlagen, bei der Herstellung von Schichtpressstoff die Decklagen aus dem gewünschten Harzgemisch in Form von mit diesem getränkten Papier oder Gewebe aufzubringen. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass entweder die ungenügende Haftung der unterschiedlich getränkten Papier-und Gewebeschichten Schwierigkeiten macht oder aber die Harzschicht durch die Gewebeschicht gepresst wird und damit weitgehend von der Oberfläche verschwindet.

Zum Beispiel bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen nach dem Additiv-Verfahren muss zur Erzielung einer ausreichenden Haftfestigkeit des Metallniederschlages auf der Unterlage eine glatte und ebenmässige Oberflächenschicht bestimmter Eigenschaften und einer Mindestdicke von 20,u hergestellt werden. Die Einhaltung der erforderlichen Dicke ebenso wie das Herstellen von einem glatten und völlig ebenmässigen Belag ist nach den bekannten Verfahren nur sehr schwierig, wenn überhaupt zu erzielen. Dieser und andere Nachteile werden durch das erfindungsgemässe Verfahren vermieden.

In der beiliegenden Zeichnung stellt
Fig. 1 eine Fabrikationseinrichtung für das Überziehen des als Unterlage für den Übertragungsvorgang dienenden Materials mit einem aushärtbaren Harz dar. Das Beschichten dieser Übertragungsunterlage geschieht beispielsweise dergestalt, dass das Material zwischen Walzen geführt wird, wobei auf oder vor einer der Walzen die Harzmasse aufgegossen wird.

Fig. 2-4 zeigen Querschnittdarstellungen; erstens die mit einer gehärteten Harzschicht bedeckte Basismaterialplatte.

wobei die Harzschicht noch mit dem als Übertragungsträger dienenden Material bedeckt ist, in Fig. 2. In Fig. 3 wird die gleiche Basismaterialplatte nach dem Abziehen des Übertragungsmaterials gezeigt und in Fig. 4 schliesslich die bereits für das Aufbringen der Metallabscheidung aktivierte Überzugsschicht.

Nach der Erfindung wird zunächst eine Oberfläche des Übertragungsmaterials mit dem gewünschten Harzgemisch geeigneter Viskosität bedeckt. Das Harz oder Harzgemisch gehört zur Gruppe der im unpolymerisierten Zustand flüssigen und durch Polymerisation aushärtbaren Materialien. Das Material zur Unterlage wird so gewählt, dass das Harz im gehärteten Zustand an diesem nicht haftet und doch eine genügende Haftung in dem nicht- beziehungsweise teilausgehärteten Zustand aufweist. Im nächsten Verfahrensschritt wird die auf dem Übertragungsmaterial befindliche Harzschicht so weit ausgehärtet, dass ihre Oberfläche auf anderen mit ihr in Kontakt gebrachten Oberflächen nicht mehr ohne eine Wärmebehandlung haftet. Das so vorbereitete beschichtete Übertragungsmaterial kann dann beispielsweise zwecks Lagerung im aufgerollten Zustand aufbewahrt werden.

In einem dritten Verfahrensschritt wird die Oberfläche des zu beschichtenden Materials mit der Schichtseite des beschichteten Übertragungsmaterials in Kontakt gebracht und die Harzschicht durch Wärme bzw. Wärme und Druck vollausgehärtet und so mit der Oberfläche des zu beschichtenden Schichtpressstoffes fest verbunden.

Nach einer Ausgestaltungsform der Erfindung wird das beschichtete Übertragungsmaterial auf die Oberfläche des Stapels aus imprägniertem Schichtmaterial für den Schichtpressstoff vor dem Verpressen aufgebracht und in einem gemeinsamen Press-Wärme-Härtevorgang der Schichtpressstoff gefertigt und mit der Oberflächenschicht versehen.

Die aus dem Übertragungsmaterial bestehende Deckschicht schützt die darunterliegende Harzschicht vor mechanischen und chemischen Einflüssen, beispielsweise beim Transport oder den Bohr- oder Stanzvorgängen und dergleichen mehr. Sie wird zweckmässig erst vor dem Vorbehandeln bzw. der Metallisierung entfernt.

Die aufgebrachte Harzschicht kann nach einem der bekannten Verfahren weiterbehandelt, also beispielsweise durch chemische Mittel mikroporös und benetzbar gemacht werden, um sodann in bekannter Weise mit einem aus stromlos arbeitenden Bädern abgeschiedenen Metallbelag versehen zu werden. Letzterer kann, falls erwünscht, vermittels galvanischer Abscheidung verstärkt werden.

Für die Herstellung festhaftender Metallisierungen hat sich die Verwendung von Harzschichten als besonders geeignet enviesen, welche feinverteilte Partikeln, beispielsweise Gummi oder Kunstgummi, enthalten, die durch chemische Einwirkung abgebaut werden können, wodurch eine mikroporöse Oberfläche gebildet wird. Die Zusammensetzung der Harzschicht ist jedoch nicht auf derartige Gemische beschränkt, man kann beispielsweise auch monomere Mischungen verwenden bzw.

Kunststoffgemische, die bereits einen die stromlose Metallabscheidung katalytisch bewirkenden Stoff enthalten. Eines der Harze oder Harzgemische kann zu der Gruppe der Phenol-, Epoxyd-, Melamin-, Polyakryl-, Polyester- oder Polystyrolharze gehören, diese können mit Partikeln chemisch leicht abbaubarer Stoffe versehen sein, wie beispielsweise Butadien.

In einer weiteren Ausgestaltungsform wird sowohl dem Harzgemisch der Deckschicht als auch jenem des Basisträgermaterials ein Stoff beigemischt, der katalytisch auf die stromlose Metallabscheidung wirkt. Solche Stoffe eignen sich besonders gut zur additiven Herstellung gedruckter Leiterplatten.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 das Prinzip einer grossfabrikato rischen Herstellungseinrichtung zur Durchführung der Erfindung. Hierbei ist das Übertragungsmaterial mit 2 bezeichnet und das zur Herstellung der Oberflächenschicht dienende Harzmaterial mit 4. Letzteres wird zwischen den Walzen 6 und 8 auf das Übertragungsmaterial einseitig aufgebracht.

Die auf dem Übertragungsmaterial befindliche Harzschicht wird durch Wärmeeinwirkung, beispielsweise vermittels der Wärmequelle 16, in den teilausgehärteten Zustand B gebracht, und das beschichtete Trägermaterial wird sodann auf die Rolle 10 aufgewickelt und bis zur Weiterverwendung gelagert.

Für die Weiterverarbeitung werden geeignete Abschnitte des beschichteten Trägermaterials auf den Stapel von getränkten Lagen eines Schichtpressstoffes mit der Schichtseite nach innen aufgelegt, und der ganze Stapel wird in üblicher Weise in geeigneten Pressen unter Druck- und Hitze-Einwirkung zu einem Schichtpressstoff verpresst. Diese besitzt eine Schicht geeigneter Dicke und eine Zusammensetzung aus zweckmässig gewählten Harzen. Ihre Oberfläche ist durch das Übertragungsmaterial für die Lagerung, den Versand sowie für die Weiterverarbeitung geschützt.

Fig. 2 zeigt den Schichtpressstoff nach dem Verlassen der Laminierpresse, wobei der Schichtpressstoff des Basismaterials mit 12 und die im Übertragungsverfahren aufgebrachte Harzschicht mit 4 und das Trägermaterial für die Harzschicht mit 2 bezeichnet ist.

Fig. 3 zeigt das gleiche Material, jedoch nachdem das Übertragungsmaterial entfernt worden ist.

Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsdarstellung, die den Zustand veranschaulichen soll nach der Behandlung der Oberflächenschicht mit geeigneten chemischen Mitteln, um in dieser die Mikroporen 14, die zur Verankerung der stromlos abgeschiedenen Metallschicht dienen, herzustellen.

Die besonderen Vorzüge des erfindungsgemässen Verfahrens beruhen unter anderem darin, dass Beschichtungsstärke und Beschichtungsmaterial in weiten Grenzen frei gewählt werden können und dass die Oberflächenqualität der nach diesem Verfahren aufgebrachten Schichten ohne weiteres auch für hochwertige Weiterverarbeitungsvorgänge, wie zum Beispiel den Photodruck, geeignet ist.

Das Verfahren eignet sich zur Serienfertigung besonders gut. Das Beschichten des Übertragungsmaterials geschieht in einem in seiner Technologie voll beherrschten und für die Grossfabrikation geeigneten Vorgang, zweckmässigerweise im Durchlaufverfahren, und das Übertragen der Schicht auf das Basismaterial, beispielsweise den Schichtstoff, erfolgt in einfacher Weise vorzugsweise nach dem herkömmlichen Fabrikationsprozess für Schichtpressstoff.

Da das zur Oberflächenschicht dienende Harzgemisch auf einem Übertragungsmaterial und in einem entsprechend gehärteten Zustand auf das Basismaterial aufgebracht wird, wird auch völlig vermieden, dass das Harzgemisch des Basisschichtpressstoffes durch die Oberflächenschicht hindurchdringt bzw. sich mit dieser vermischt.

Das Übertragungsmaterial für die Harzschicht kann derart ausgewählt werden, dass es nicht nur als temporärer Schutz für die Harzschichtoberfläche während Lagerung und Transport sowie der nachfolgenden Fertigungsschritte dient, sondern auch die Durchführung bestimmter Fertigungsvorgänge erleichtert. Wenn beispielsweise als Übertragungsmaterial eine auf der Aussenseite metallkaschierte Kunststoffolie oder überhaupt eine Metallfolie verwendet wird, so wirkt diese während eines Bohrvorganges als Wärmefalle und dient zur schnellen Ableitung der im Bohrvorgang entstehenden Hitze von der Bohrstelle.

Beispiel 1
Ein Übertragungsmaterial, bestehend aus mit Polyäthylen überzogenem Papier, wird in einem Aufwalzverfahren mit einer härtbaren Kautschukmasse überzogen; diese enthält:
Methyläthylketon (a)
Cellsolveazetat (b)
Nitrilkautschuk fl. 350 g
Nitrilkautschuk in Stücken 590 g
Wärmeaushärtbares öllösliches Phenolharz 350 g
Epoxyharz (Epichlorohydrinderivat) 400 g
Geschäumtes kolloidales SiO2 300 g
Butylkarbitol (c)
Genügend Lösungsmittel wird zugesetzt, um eine Viskosität von 12 000 cps zu ergeben, wobei das Gewichtsverhältnis der Lösungsmittel a : b : c sich wie 1 :5,7:4,4 verhält.

Aus dem harzüberzogenen Trägermaterial werden nun Stücke von 7,5 x 10 cm geschnitten, und diese werden nun auf einen Stapel von getränktem Schichtmaterial in der Weise aufgelegt, dass die Harzschicht dem Schichtmaterial zugewendet ist. Letzteres kann aus z. B. Phenolpapier oder Epoxyglas bestehen.

Diese werden nun unter den allgemein üblichen Bedingungen in einer Laminierpresse zum Laminat verarbeitet, und zwar für Phenolpapier bei etwa 100 Atm und 1700 C unf für Epoxygrundlage bei etwa 20 Atm und ebenfalls 1700 C, wobei die Laminierzeit für Phenolpapier 45 Minuten beträgt, für die Epoxygrundlage nur 15-30 Minuten.

Die derart vorbereiteten Schichtstoffplatten, versehen mit einer harzreichen Oberflächenschicht, werden wie folgt zu gedruckten Schaltungen verarbeitet: (i) Herstellen des Lochungsmusters (ii) Entfernen der Überzugsträgerplatte, beispielsweise durch Abziehen (iii) Aktivieren der Oberfläche durch Behandeln in einer Lösung von: K2Cr2O7 37 g
H2SO4 500 ml
Wasser 500 ml für 30 Minuten bei 23-27 C (iv) Sodann wird die Oberfläche für die Metallabscheidung aus autokatalytischen Metallabscheidungsbädern sensibilisiert, hierzu wird diese zunächst in eine Lösung von 100 g SnCl2 in 55 ml HCI konz. und 1000 ml Wasser gebracht und nach dem Abspülen in ein Bad von 1 g PdCl2 und 40 ml HCI konz. in 1000 ml Wasser getaucht.

(v) Nach dem Trocknen wird die übliche Untergrundwiderstandslackschicht aufgebracht.

(vi) Aus einem der üblichen stromlos arbeitenden Kupferabscheidungsbäder wird in der gewünschten Stärke das Leiterzugsmuster abgeschieden.

(vii) Die Widerstandslackschicht wird entfernt und (viii) das fertige Produkt 30 Minuten lang bei etwa 150"C nachgehärtet.

Beispiel 2
Für die Überzugsmasse wird statt der Kautschuk-(Polyacrylonitrilbutadien) eine Epoxygrundlage (beispielsweise Epichlorhydrinbiphenol mit Diäthylentriamin-Zusatz) verwendet. Nach dem Härten der Schicht und dem Entfernen des Überträgers wird die Oberfläche permanent benetzend und polar gemacht, indem diese für 2-5 Minuten bei ca. 30 C in Dimethylformamid getaucht wird, mit Wasser gespült und anschliessend für etwa 1 Minute in eine Lösung aus 100 g/l CrO3 und 250 ml/l konzentrierte H2SO4 gebracht und wiederum daran anschliessend für 2 Minuten in eine 5 %ige NaHSO3-Lösung gebraucht wird; schliesslich wird die Oberfläche gründlich, erst kalt und dann heiss, gespült.

Die so weit vorbereitete Platte wird für die Metallabscheidung aus stromlos arbeitenden Bädern sensibilisiert, indem man sie beispielsweise mit einer PdCl2-SnCl2-Lösung behandelt. Eine negative Abdeckmaske wird aufgedruckt und vermittels stromloser Metallabscheidung das Leiterzugsmuster in gewünschter Stärke aufgebaut.

Beispiel 3
Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wird eine durchwegs katalytische Oberflächenschicht der folgenden Zusammensetzung benutzt:
Epoxyharz * 15 g
Butadien-acrylonitrilkautschuk 15 g
Toluol 50 g
Phenolformaldehydharz (öllöslich) 11 g
Kupfer-I-oxyd (katalytisch wirksame Subst.) 60 g Das in diesem Beispiel genannte Epoxydharz ist ein Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und Biphenol A mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 340 und 350 und einer Viskosität von 3600 bis 6400 cps bei 25 C.

Statt des in Beispiel 1 venvendeten Kupferbades können auch andere stromlos arbeitende Metallabscheidungsbäder verwendet werden, wie beispielsweise Nickel-, Kobalt- oder Silberabscheidungsbäder.

PATENTANSPRUCH I
Verfahren zum Herstellen eines mit einer für die nachfolgende Metallisierung geeigneten Oberflächen-Schicht aus Harzen und/oder Kunststoffen beschichteten Basismaterials, dadurch gekennzeichnet dass eine der Oberflächen eines als Hilfsträger für das Beschichtungsmaterial dienenden Übertragungsmaterials mit einer Schicht vorbestimmter Dicke versehen wird, die aus dem Schichtmaterial im unpolymerisierten, eine geeignete Viskosität aufweisenden Zustand besteht, und das beschichtete Übertragungsmaterial sodann einer Behandlung unterworfen wird, die zu einem teilweisen Aushärten führt und ausreicht, um das Schichtmaterial zu verfestigen und um zu verhindern, dass seine Oberfläche mit Flächen verklebt, die mit ihr unter normalen Lagerungs- und Arbeitsbe dingungen in Kontakt gebracht werden,

und dass das beschich tete Übertragungsmaterial oder ein Abschnitt davon mit der
Schichtseite auf die zu beschichtende Oberfläche des Basis materials aufgelegt und die Schicht mit dem Basismaterial unter Aushärtung fest verbunden wird.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass das temporäre Übertragungsmaterial derart gewählt ist, dass es als Schutz für die Schichtoberfläche während Lage rung und Transport und bestimmter Weiterverarbeitungs schritte dient.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass das Übertragungsmaterial von der gehärteten Schicht abgezogen wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass das Übertragungsmaterial aus einer Folie oder einem
Film aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyäthylen, Polyvinyl chlorid, Polyvinylfluorid, Polyalkylenterephthalat oder Poly tetrafluoräthylen, besteht.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeich net, dass das Übertragungsmaterial aus mit Kunststoff oder mit Metall beschichtetem Papier oder aus einer metallbe schichteten Kunststoffolie besteht.

5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmaterial aus einer Metallfolie besteht.

6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Übertragungsmaterial auf den Stapel aus imprägnierten Lagen eines Schichtpressstoffes vor dem zum Herstellen des Schichtpressstoffes dienenden Heisspressvorgang aufgelegt und mit der Oberfläche durch Hitze- und Druckeinwirkung beim Verpressen des Stapels zum Schichtpressstoff verbunden wird.

7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des temporären Übertragungsmaterials vor dem Beschichten mit einem Entformungsmittel versehen wird.

8. Verfahren nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Harzgemisch des Schichtpressstoffes und das Gemisch der Schicht gleichzeitig voll ausgehärtet werden.

9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Härtung vermittels Wärme oder UV Strahlung erfolgt.

10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsmaterial in Form einer Folie von einer Vorratstrommel abgezogen, beschichtet, vorgehärtet und auf eine Vorratstrommel bis zur Weiterverarbeitung aufgespult wird.

11. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtmaterial mindestens einen Bestandteil enthält, der vermittels nachfolgender, chemischer Behandlung unter Bildung einer microporösen, benetzbaren Oberfläche abgebaut werden kann.

12. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtmaterial einen auf die stromlose Metallabscheidung katalysierend wirkenden Bestandteil enthält.

13. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtmaterial und/oder der eigentliche Schichtpressstoff einen Bestandteil enthält, der auf die stromlose Metallabscheidung katalysierend wirkt.

14. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ausserdem Füllstoffe enthält.

15. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtung mittels Wärme und Druck erfolgt.

PATENTANSPRUCH II
Beschichtetes Basismaterial, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I.

Claims

UNTERANSPRUCH

16. Beschichtetes Basismaterial nach Patentanspruch II, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I und einem der Unteransprüche 1-15.

PATENTANSPRUCH III Verwendung eines beschichteten Basismaterials nach Patentanspruch II zur Herstellung von gedruckten Schaltungen.