DD273862A5

DD273862A5 - Kupferfolie mit zweiseitiger matter oberflaeche und verfahren zur herstellung einer kupfefolie

Info

Publication number: DD273862A5
Application number: DD30399887A
Authority: DD
Inventors: Peter Peckham
Original assignee: Gould Inc.,Us
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1989-11-29
Also published as: DD280293A5; JPH0149794B2; JPS6324088A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine neuartige Kupferfolie, bei welcher beide Oberflaechen einen matten Oberflaechenzustand aufweisen und ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfuegung. Die zweiseitige matte Folie der vorliegenden Erfindung wird durch Beschichten einer ersten Schicht einer Kupferfolie mit vorbestimmter Dicke unter Verwendung herkoemmlicher elektrolytischer Abscheidungstechniken hergestellt; danach wird die Folie von der Galvanisierungstrommel entfernt und anschliessend erfolgt das Niederschlagen einer zweiten Schicht der Kupferfolie auf die glatte Oberflaeche der ersten Kupferfolienschicht; dadurch wird eine zusammengesetzte Folie mit zwei matten Oberflaechenseiten hergestellt. Fig. 1

Description

Hierzu 7 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupferfolie mit zweiseitiger matter Oberfläche und ein Verfahren zur Herstellung einar Kupferfolie.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Eine herkömmliche elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolie wies bisher auf der Seite der Folie eine glatte Oberfläche, die mit der Galvanisteruncistrornmel in Berührung kam, und auf der anderen Seito eine rauhe oder „matte" Erdoberfläche auf. In typischer Weise hat die matte Seite eine mittlere Rauhigkeit von ungefähr 5 bis 10 Mikrometer, es können immerhin 15 bis 20 fVlikrometer oder mehr oder, umgekehrt, 2 bis 3 Mikrometer oder weniger sein. Es ist bekannt, daß bei der Herstellung der Leiterplaitenlaminate für die gedruckte Schaltung ein im wesentlichen verbessertes Haftve rmögen zwischen der Kupfertolie und dem Leiterplattensubstrat durch Bonden der „matten" Oberfläche der Kupferfolie an das Substrat erreicht werden kann. Mit dem Aufkommen der Mehrschichtenbildung, das sind die sogenannten Laminate oder Mehrschichtstrukturen einer Vielzahl von wechselnden Schichten der Kupfei folie und des Substrates, ist es erforderlich, die Kupferfolie nicht nur mit einem einziger. Substrat zu verbinden, sondern mit zwei Substraten, eine oberhalb und eines unterhalb jede; Schicht der Kupferfolie. Auf diese Weise wird ein Substrat an die matte Oberfläche gebondet, während das zweite Substrat an die sogenannte glatte Folienoberfläche gebondet wird. Wie zu erwarten war, sind bei der Haftung zwischen der glatten Oberfläche und ihrem benachbarten Substrat viele Probleme aufgetreten. Wenn beispielsweise durch Standardzugversuche für eine 35 Mikron-(1 oz.)-Folie eine Haftfähigkeit von 5,9 kp gemessen wird, die zwischen dem Substrat und der matten Oberfläche typisch ist, werden sogar erst nach einer Spezialbehandlung nur ungefähr 2,73 kp des Haftvermögens zwischen dem zweiten Subtrat und der glatten Kupferfolienoberfläche erreicht. Dies wiederum hat ein nicht zu akzeptierendes hohes Vorkommen der Schichtentrennung bei fertiggestellten Mehrlagenleiterplatten bewirkt.

Probleme der Schichtentrennung sind von der Leiterplattenindustrie („PCB ) seit langem erkannt worden, wie es zahlreiche Zeilschriftenartikel bewiesen haben. Beispiele derartiger Artikel sind enthalten in „Beratungsstelle zur Verhinderung von Mehrschichtenstrukturproblemen" in „Elektronisches Packen und Herstellen, Juli 1982 S.211; „Gedruckte Schaltungstechniken", Isolierung/Schaltungen, Mai 1981, S. 25, und „Versuche zum Schichtablösungswiderstand von Mehrfachschichten", Isolierung/Schaltungen, Juli 1980.

Bis heute schließen die vorgeschlagenen Lösungen zu Mehrschichtenhaftungsproblemen irgendeine Art eines Bearbeitungsschrittes nach der Abscheidung ein, bei welchem die glatte Oberfläche der Kupferfolie chemisch oder elektrochemisch oxidiert oder mit einem die Haftung beschleunigenden Zusatzmittel überzogen wurde. Eine solche Bearbeitung ist ein nachträgliches Abscheidungsverfahren von der Art, wie es von Luce und anderen in dem US-Patent 3 293109 gelehrt wird, bei dem eine bedeckende Pulverschicht der Kupfer-Kupforoxidteilchen in zufälligen Anhäufungen abgeschieden wird, um eine Vielzahl von Vorsprüngen zu bilden, die an der Kupferfolie haften bleiben. Während diese Techniken tatsächlich einige Verbesserungen des Haftvermögens brachten, lieferten »ich noch nicht das Haftungsäquivalent gegenüber dem das auf der matten Seite der Folie erreicht wird, und/oder der oft erzeugten neuen Probleme bei den folgenden Leiterplattenherstellungsschritteri, beispielsweise Bohren, Löten und dergleichen.

Ein Fehler der Kupferfolie, welcher bei der Herstellung von Mehrlagenleiterplatten wesentlich ernsthafter ist, ist der sogenannte Nadelstich und/oder das Porositätsproblem. Es ist seit langem bekannt, daß eine elektrolytisch abgeschiedene Kupferfolie dazu neigt, daß sie eine Porosität oder winzige Nadelstiche, sehr kleine Öffnungen haben, die bei gründlicher Prüfung mit dem bloßen Auge im allgemeinen einen Durchmesser von ungefähr 10 Mikrometer (Porosität) bis zu 100 Mikrometer (Nadelstiche) aufweisen. Während diese Nadebtiche bei der Herstellung herkömmlicher einzelner Schichtleiterplatten ein Problem waren, sind sie bei Mehrlagenleiterplatten ein weit ornsteres Problem.

Es hat viele Vorschläge gegeben, die auf die Herstellung von nadelstichfreien Kupferfolien gerichtet waren, aber bis heute haben diese Vorschläge, da sie eine praktische Angelegenheit sind, nur zur Verringerung der Anzahl der Nadelstiche geführt, und zwar viel mehr als ihre wirkliche Ausschaltung, welche genau das ist, was die PCB-lndustrie wünscht, und die Mehrschichtenstrukturen sind nun dringender erforderlich.

Ziel der Erfindung

üiil der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile weitgehend zu vermeiden.

Darlegung oes Wesens der Erfindung

Der Erfindu ig liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupferfolie mit zweiseitiger matter Oberfläche und ein Verfahi en zur Herstellung einer Kupterfolie zur Verfugung zu stellen.

Die vorliegende Erfindung überwindet die Probleme, die bis jetzt beim Kleben von Mehrlagenleiterplatten bestanden haben und eliminiert im wesentlichen Nadellöcher; sie stellt auch eine neuartige Kupferfolie zur Verfügung, bei welcher beide Oberfächen eine matte OberflächenschuUschichi aufweisen und zueinander elektrisch leitend sind. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein neuartiges Verfahren gerichtet, nach welchem die genannte Folie hergestellt we rue η kann. Die beidseitig matte Folie der vorliegenden Erfindung wird durch Beschichten einer ersten Schicht der Kupferfolie mit einer vorbestimmten Dicke unter Verwendung herkömmlicher galvanischer Abscheidungsverfahren hergestellt. Die Folio wird aus der Galvanisierungstrommel entfernt und anschließend wird eine zweite Schicht der Kupferfolie auf die glatte Oberfläche der ersten Kupferfolienschicht aufgebracht; dadurch wird eine Mehrlagenfolie mit zwei matten Auftragsseiten hergestellt. Die Mehrlagenfolie kann im allgemeinen eine Dicke in dem Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 50 Mikron aufweisen, immerhin kann sie 350 Mikron dick oder auch stärker sein, oder sie kann so dünn sein, wie es vom Standpunkt der Handhabung der selbsttragenden Folie praktisch ist. Im allgemeinen beträgt die Dicke der meisten kommerziellen Folien zwischen ungefähr 18 bis 70 Mikron. Die zweite Schicht der Kupferfolie sollte von ungefähr 1 bis ungeführ 90% der Gesamtdicke der fertigen Mehrlagenfolie, vorzugsweise von ungefähr 25 bis ungefähr 75%, betragen.

Außer, daß sie im wesentlichen nadellochfrei ist, weist die Folie der vorliegenden Erfindung eine Anzahl anderer einzigartiger Vorteile auf. Die beiden Schichten können von gleicher oder unterschiedlicher Dicke sein, sie können aus Kupfer sein und die gleichen oJer unterschiedliche metallurgische Eigenschaften aufweisen, und sie können im wesentlichen das gleiche oder ein verschiedenartiges Profil haben. Das „Profil" bezieht sich auf die Rauhigkeit des matten Auftrages von beiden Seiten. Eine herkömr. liehe Folie weist eine Dicke von ungefähr 18 Mikron auf (oft bezogen auf eine „'/2 02.-Folie"), sie hat üblicherweise ein relativ niedriges Profil, d. h. eine Rauhigkeit (typisch, aber nicht notwendig) von ungefänr 3 bis ungeführ 5 Mikrometer, während die sogenannte 1 oz.-Folie ein relativ hohes Profil aufweist, d. h. ungefähr 10 bis ungefähr 15 Mikrometer. Im allgemeinen neigen dünnere Folien dazu, daß sie ein niedrigeres Profil haben und das wird oft für das wünschenswertere Profil gehalten, beispielsweise wurden sich die 14,18 g-Abscheidungen gewöhnlich so anfühlen, als daß sie ein im wesentlichen besseres Profil aufweisen, als vergleichsweise 28,35 g-Folien. Dünnere Folien, so wie auch oft vermutet, haben bei hohen Frequenzen einen homogeneren Widerstand. Die vorliegende Erfindung kann die Voraussetzung schaffen, ein spezielles Profil zu erhalten, d. h. die Fähigkeit, dort, wo es gewünscht wird, eine Folie von 28,35 g (1 Unze) mit einem Profil, das normalerweise einer ¹/2-Unzen-Folie oder einer 'A-Unzen-Folie zugeordnet ist, zur Verfugung zu stellen.

Die nachfolgende Beschichtung verhindert, daß sich das Substrat verfärbt oder dergleichen, wobei die Folie auf verschiedene herkömmliche Nachbehandlungen bezüglich der Beschichtung gerichtet ist, um das Haftvermögen weiter zu verbessern. Wenn beispielsweise ein Epoxidharzsubstrat bei der Herstellung einer gedruckten Leiterplatte verwendet werde;* muß, kann eine dünne Schicht Zink, Indium oder Messing verwendet werden, wie es in dem US-Patent 3585010 von Luce und anderen gelehrt wird.

Das Verfahren zur Herstellung einer Kupferfolie mit zwei matten Oberflächen ist gekennzeichnet durch das Niederschlageoeiner erstZ7i Kupferfolienschicht auf eine katoidische Galvanisierungstrommel von einer vorbestimmten Dicke mit einer matten Oberfläche und einer glatten Oberfläche, und das Entfernen der Folie von der Galvanisierungstrommel und das anschließende Niederschlagen einer zweiten Kupferfolienschicht auf die glatte Oberfläche der ersten Kupferfolienschicht, wodurch eine Verbundfolie mit zwei matten Endoberflächen entsteht.

Das Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht der Kupferfolie zu einer zweiten Trommelvorrichtung gebracht wird, wo die matte Oberfläche der ersten Schicht mit der Trommelvorrichtung in Kontakt kommt, während die Folie katodisch gemacht und die Trommel dazu gebracht wird, daß sie sich mindestens nn einer Anode vorbeidreht, wodurch eine zweite Schicht Jes Kupfers elektrolytisch auf die glatte Oberfläche der ersten Schicht der Kupferfolie abgeschieden wird. Die Folie wird durch das Berühren mit mindestens einer katodischen Kontaktrolle katodisch gemacht. Die Oberfläche der zweiten Trommel ist nichtleitend. Außerdem wird die Folie durch das Berühren mit einer zweiten katodischen Galvanisierungstrommel katodisch gemacht.

Die erste Schicht der Kupferfolie wird fortlaufend zu der zweiten Trommel geführt. Die erste Galvanisierungstrommel und die zweite Trommel befinden sich innerhalb eines gemeinsamen Galvanisierungsbehälters, welcher einen einzigen Elektrolyten enthält.

Es ist vorteilhaft, daß sich die erste Galvanisierungstrommel und die genannte zweite Galvanisierungstrcmmel in getrennten Galvanisierungsbehältern befinden, die jeweils einen getrennten Elektrolyten enthalten. Die Elektrolyten in den beiden getrennten Galvanisierungsbädern weisen verschiedene Galvanisierungsbadzusammensetzungen auf.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolge nd in einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines der bevorzugten Verfahr jn zur Herstellung einer neuartige Kupferfolie der

vorliegenden Erfindung; Fig. 2: eine schematische Darstellung eines alternativen Verfahrens, mit dem die neuartige Folie hergestellt werden kann;

Fig. 3: eine schematische Darstellung eines noch anderen alternativen Verfahrens zur Herstellung der neuartigen Kupferfolie

der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 und 5: vergleichende Rasterelektronen-Mikroaufnahmen der Oberfläche jeder der Seiten einer neuartigen Kupferfolie der vorliegenden Erfindung;

Fig. S: eine Mikroaufnahme eines Querschnittes einer neuartigen Kupferfolie der vorliegenden Erfindung; Fig. 7: eine schematischo Darstellung eines noch anderen alternativen Verfahrens, nach welchem die neuartige Folie der vorliegenden Erfindung hergestellt werden kann.

Eines der bevorzugten Verfahren zur Herstellung der zweiseitigen matten Folie der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 wiedergegeben. Eine erste Schicht der Kupferfolie 1 schlägt sich auf der Katodentrommel 12 nieder, die sich im Uhrzeigersinn an den Anoden 13 voiüber in einem geeigneten Elektrolyten 14 innerhalb eines herkömmlichen Behälters 10 dreht. Die Kupferfolie 1, welche auf der Seite, die mit der Trommel 12 in Berührung war, eine glatte Oberfläche aufweist, wird anschließend über ein oder mehrere Fördermittel geleitet, beispielsweise sind die Rollenmittel 6 und 7 wiedergegeben und in ein zweites Galvanisierungsbad im Behälter 10a, wo die matte Oberfläche der Kupferfolie 1 in die Katodentrommel 12a berührt, die sich im Behälter 10a entgegen dem Uhrzeigersinn an der Anode 13a vorüber in einem Elektrolyten 14a dreht. Eine weitere Kupferschicht wird dadurch auf die Kupferfolie 1 aufgetragen, wobei die Mehrlagentoiic 1 entsteht, die auf beiden Seiten eine matte Oberfläche aufweist. Die Folie 1 a wird über herkömmliche Fördermittel, beispielsweise eine Rolle 8, zu einer Aufnahmerolle (nicht dargestellt) geführt, und/oder zu einem oder mehreren Nachbehandlungsbädern für die Abscheidung, die jedem Fachmann gut bekannt sind, wie sie beispielsweise durch Luce und andere in dem vorerwähnten US-Patent 3585010 vorgestellt sind. Insbesondere umfaßt die in Fig. 1 wiedergegebene Vorrichtung zwei elektrolytische Zellen. Die erste Zelle weist einen Behalte/10 auf, der aus einem geeigneten inerten Material gebildet ist, beispielsweise Blei oder rostfreiem Stahl. Wenn es gewünscht wird, kann der Behälter 10 aus einem passendem nichtleitendem Material bestehen, beispielsweise Bston, und ausgekleidet mit einem Metall, beispielsweise Blei oder nichtrostendem Stahl oder einem nichtmetallischem Material, beispielsweise Polyvinylchlorid oder Gummi. Zur Drehung durch eine geeignete, herkömmliche und nicht dargestellte Halterungsvorrichtung ist eine Trommelkatode 12 angeordnet. Die Trommelkatode kann durch irgendein geeignetes, elektrisch leitendes Metall oder Metallegierung, bestehend aus Blei, rostfreiem Stahl, Niob, Tantal, Titan und Legierungen davon, gebildet sein. Bei einem bevorzugten Aufbau umfaßt die Trommelkatode eine Trommel aus rostfreiem Stahl mit einer polierten galvanischen Beschichtungsfläche, welche aus Titan, Chrom, Niob, Tantal oder einer Legierung davon besteht. Die Trommelkatode 12 wird von einer geeigneten Motorantriebsanordnung (nicht dargestellt), die im Stand der Technik bekannt ist, in Umdrehung versetzt. Die Trommelkatode 12 ist indem Behälter 10 derart befestigt, daß sie mindestens teilweise in einer elektrolytischen Lösung 14 eingetaucht ist. Bei einer bevorzugten Anordnung verläuft ungefähr die Hälfte der Trommelkatode unterhalb der Oberfläche des Elektrolyten 14.

Der Elektrolyt 14 umfaßt im allgemeinen eine säurehaltige Lösung, die eine Konzentration von Ionen des galvan.sch abzuscheidenden Metalls enthält. Wenn beispielsweise Kupfer galvanisch abzuscheiden ist, enthält der Elektrolyt 14 eine Konzentration von Kupferionen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform zur Bildung einer pelletisierten Kupfetfolie oder Korallenkupfers unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält der Elektrolyt 14 eine Kupfersulfat-Schwefelsäure und eine Wasserlösung. Die Lösung, welche während des Vorganges vorzugsweise auf einer erhöhten Temperatur gehalten wird, weist eine Kupferkonzentration von ungefähr 40 Gramm/Liter (hiernach g/l) bis ungefähr 140g/l, vorzugsweise von ungefähr 60g/l bis ungefähr 100g/l auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Konzentration der Schwefelsäure für einen Elektrolyten bei Raumtemperatur im wesentlichen ungefähr 10g/l bis ungefähr 100g/l.

Es ist einzusehen, daß die zuvor erwähnten Kupfersulfat- und Schwefelsäurekonzentrationen von der Elektrolyttemperatur' abhängig sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter 10 mit Mitteln (nicht dargestellt) zur Aufrechterha.tung der Elektrolyttemperatur auf einem gewünschten Pegel ausgerüstet. Die Mittel zur Aufrechterhaltung der Temperatur können beliebige, geeignete Mittel, die allgemein bekannt sind, umfassen, beispielsweise eine Wärme- und/oder Kühlschleife. Bei erhöhten Temperaturen kann der Bereich der Kupfersulfatkonzentration über den zuvor erwähnten Konzentrationsbereich hinaus orhöht werden, weil sich deren Löslichkeitsgrenze mit der Temperatur erhöht. Wenn es gewünscht ist, kann ein proteinhaltiges Material, beispielsweise Gelantine und/oder ein geeigneter oberflächenaktiver Stoff bekannter Art zu dem Kupfersulfat-Schwefelsäureelektrolyten hinzugeführt werden, um die Oberflächengestalt weiter zu modifizieren. Mindestens eine bogenförmige, unlösbare, erste Anode ist in dem Behälter 10 in enger Nachbarschaft zur sich drehenden Trommelkatode 12 befestigt. Der Hauptzweck der Anode oder der Anoden besteht darin, die elektrische Schaltung zu vervollständigen und die Reduzierung der Kupferionen auf der Trommeloberfläche der Trommelkatode 12 eines relativ gleichmäßigen Metallniederschlages aus dem Elektrolyten 14 zu fördern. Während eine beliebige Anzahl von primären Anoden verwendet worden kann, wird es im allgemeinen bevorzugt, zwei bogenförmige Anoden zu verwenden, und es wird auch bevorzugt, die primären Anoden im wesentlichen konzentrisch an der sich drehenden Trommelkatode 12 anzuordnen und jede Anode von der Oberfläche der Trommelkatode 12 in einem Abstand von ungefähr 4mm bis ungefähr 25mm anzuordnen. Jede Anode wird von der Trommeloberfläche besonders bevorzugt in einem Abstandsbereich von ungefähr 5mm bis ungefähr 15mm gehalten. Die primäre Anode(n) kann in dem Behälter 10 mittels einer beliebigen, geeigneten, herkömmlichen Halterungsvorrichtung oder -vorrichtungen befestigt werden (nicht dargestellt).

In gleicher Weise wird in enger Nachbarschaft zu der sich drehenden Trommelkatode 12 bevorzugt die primäre Anode(n) befestigt, um einen elektrolytischen Verbindungskanal 18zu .ilden.

Während des Folienherstellungsprozesses wird dafür gesorgt, daß der Elektrolyt durch den Verbindungskanal 18 zwischen der primären Anode(n) und der Trommeloberfläche über eine Pumpe oder eine Rühreinrichtung (nicht dargestellt) fließt. Es kann eine beliebige geeignete Pumpe bekannter Art verwendet werden, um diesen elektrolytischen Fluß zu erzeugen. Wenn es gewünscht wird, kann ein Rohrverteiler (auch nicht dargestellt) in dem Behälter 10 in der Nähe des Einlaßteils des Verbindungskanals 18 angeordnet werden, um die Verteilung des Elektrolyten in den Verbindungskanal 18 zu unterstützen.

Während der Arbeitsweise dt/ Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Elektrolyt 14 durch den Verbindungskanal 18 zwischen der primären Anode und der sich drehenden Trommelkatode mit einer gewünschten F'ießgeschwindigkeit geleitet. Ein erster Strom, der zur Erzeugung einer gewünschten Basisstromdichte ausreichend ist, wird mittels einer ersten Stromversorgung an die erste Anode(n) angeschlossen. Im allgemeinen sollte die Basisstromdichte unterhalb der Grenzstromdichte liegen. Im Ergobnise des an die erste Anode(n) angelegton Stromes wird das Metall aus dem Elektrolyten 14 auf die Trommeloberfläche 30 in der ersten Galvanisierungszone abgeschieden. Da die Basisstromdichte bevorzugt geringer als die Grenzstromdichte ist, weist ein relativ glatter Metallniederschlag eine im wesentlichen gleichmaßige Dicke auf. beispielsweise bildet sich auf der Trommeloberfläche eine Metallfolie.

Die erste Anodeinj kann aus einem beliebigen, geeigneten, elektrisch leitenden Material bekannter Art bestehen. Beispielsweise können sie aus einer Vielzahl gebildet werden, insbesondere Blei oder Legierungen bekannter Art davon. Die Anoden können auch sogenannte „stabil bemessene Anoden" oder „DSA" sein, wie zum Beispiel jene in den US-Patenten 3265526,3632498 und/oder 3711385 offenbarten und beanspruchten. Wenn eine Vielzahl von Anodenelementen verwendet wird, sind sie mit einer gemeinsamen ersten Stromversorgung elektrisch verbunden. Zwischen der Stromversorgung und der Anode odor den Anodenelementen kann eine beliebige elektrische Verbindung hergestellt werden.

Das Vorhergehende beschreibt auch die zweite elektrolytische Zelle, ihre entsprechenden Elemente 10a, 12 a, 13a, 14a und ihre Arbeitsweise. Diese Elemente, welche im allgemeinen in die vorangehenden Bereichs und Alternativen fallen, können dieselben sein wie die entsprechenden Elemente der ersten elektronischen Zelle, oder eines oder mehrere oder alle können verschieden sein. Dies trifft insbesondere auf den Elektrolyten 14a zu, insbesondere dort, wo die Zusammensetzung aus Kupfer mit verschiedenen metallurgischen Eigenschaften bestehen muß.

Beim Betrieb der elektrolytischen Zellen kann irgendeine geeignete Stromversorgung bekannter Art verwendet werden. Beispielsweise können eine einzige oder zwei getrennte Stromversorgungseinrichtungen verwendet werden, und jede Stromversorgung könnte ein Gleichrichter zur Anwendung eines Gleichstromes sein oder eine variable Stromversorgung mit Mitteln zum Erzeugen eines Stromes mit gleichmäßig wiederkehrender Impulswellenform, beispielsweise einer Sinuswelle, einer Rechteckwelle, einer Dreieckwelle oder irgendeiner anderen gewünschten Wellenform.

Die Stromdichte ist teilweise eine Funktion des elektrolytischen Fltss^s, und da die elektrolytische Fließgeschwindigkeit zunimmt, kann eine höhere Stromdichte verwendet werde, ohne daß die Eigenschaften der zu beschichtenden Metallfolie verändert werden.

Nachdem die Beschichtung abgeschlossen ist, kann die Metallfolie 1 oder 1 a von der Trommelkatode 12 oder 12a nach einer beliebigen geeigneten, in dor Technik bekannten Art und Weise entfernt werden. Beispielsweise kann ein nicht dargestelltes Messer verwendet werden, um die Folie von der Trominelkatode abzustreifen. Danach kann die Folie abgespült, getrocknet, auf eine Größe geschlitzt, auf eine Aufnahmerolle aufgerollt und/oder auf einen oder mehrere Behandlungsbereiche für eine oder • nohrere Behandlungen geleitet werden, wie dies zum Beispiel in dor US-Patentschrift 3585010 gelehrt wird, was einleitend festgestellt wurde.

Ausführungsbeispiel

Zwei Segmente einer Kupferfolie von 17 bis 18 Mikron mit jeweils einer Fläche von annähernd 9,29 m² wurden auf einer Trommel mit einem Durchmesser von 152,4cm in einem Kupfersulfatbad, wie es einleitend beschrieber, wurde, hergestellt. Bei der Prüfung der Segmente wurde festgestellt, daß sie 17 bis 22 Nadelstiche aufwiesen. Jedes Segment v.üiue folglich in die elektrolytische Zelle mit der matten Spite auf der Katodfintrnmrr.c! züi ückgeoracht und es wurden zusätzlich 17 bis 18 Mikron Kupfer auf die frühere glatte Oberfläche galvanisiert, um in jedem Fall eine 35-Mikron-Foiie mit einer Fläche von annähernd 9,29m² mit einer matten Oberfläche auf jeder Seite zur Verfügung zu stellen. Bei der Prüfung beider Proben wurde festgestellt, daß sie vollkommen frei von Nadelstichen oder Porosität sind.

Eine der im vorangehenden Beispiel hergestellten Proben wurde einer mikrofotografischen Prüfung ausgesetzt. Die Mikroaufnahmen der Fig.4 zeigen eine 1000-, 3000- und eine 5000fache Vergrößerung einer Seite der Probe, während die Fig. 5 eine gleichartige Reihe von Vergrößerungen der anderen Seite zeigt. Es ist ersichtlich, daß die beiden Seiten im wesentlichen dieselbe matte Oberfäche aufweisen. Eine Messung der Oberflächenrauhigkeit hat ergeben, daß (in Mikrometern) die Seite 1 eine Größe von 6,83 in der Längsrichtung und 5,95 in der Querrichtung aufwies, während die Seite 2 6,07 in der Längsrichtung und 6,29 in dor Querrichtung aufwies. Die mikrofotografische Aufnahme wurde auch von einem Querschnitt der Probe angefertigt, und die ist in Fig.6 dargestellt. Aus Fig.6 geht hervor, daß die langgestreckten Körnchen des Kupfers in der zweiten der beiden Schichten sich nicht unmittelbar mit den Körnchen in der ersten Schicht ausrichten, aber sie neigen fast dazu, sich zwischen den benachbarten Körnchen in der ersten Schicht anzuordnen.

Bei einer Prüfung bei Raumtemperatur wies die Folie eine Nennstärke von annähernd 1,3 nils, eine Grenzdehnung von 397,17MPa (245,50MPa bis 0,2% plastische Verformung) und eine Längenzunahme von 9,6% in der Längsrichtung, und eine Grenzdehnung von 394,54 MPa (245,22 MPa bis 0,2% plastische Verformung) und eine Längenzunahme von 7,08 in der Querrichtung auf.

Während di Zelle der Fig. 1 mit einer einzenen primären Anode 13, die einen zentralen Flüssigkeitsverbindungskanal 18 bildet, dargestellt ist, können zwei oder mehr unlösbare bogenförmige Anoden, die nicht dargestellt sind, anstelle dor einzelnen Anode 13 verwendet werden. Wo eine einzelne Anode verwendet wird, sind üblicherweise eine oder mehrere Öffnungen in dem zentralen Teil der Anode vorgesehen, um den elektrolytischen Fluß in den Verbindungskanal 18 zwischen der sich drehenden Trommeloberfläche und der Anodenoberfläche zu ermöglichen.

Bei der in Fig. 2 wiecergegebenen Ausführungsform sind innerhalb eines gemeinsamen Elektrolyten 14 in einem einzigen Galvanisierungsbehälter 10 Katodentrommeln 12 und 12a angeordnet. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei jenen Anwendungen nützlich, wo es nicht wesentlich ist, verschiedene Elektrolytbadzusammensetzungen zu verwenden, um die metallurgischen Verhältnisse der beiden Kupferbeschichtungen zu variieren.

Während die Erfindung oben im Sinne eines fortlaufenden Folienproduktionssystems beschrieben wurde, kann die Metallfolie auch in einer diskontinuierlichen Art hergestellt werden, wenn es so gewünscht wird. Diese Ausführungsform ist nicht nur durch das Beispiel oben wiedergegeben, sondern auch durch Fig.3.

In der in Fig.3 wiedergogebenen Ausführungsform wird die Folie 1 auf einer Aufnahmerolle 17 erfaßt und später von der

Aufnahmeiolle 17 in die zweite elektrolytische Zelle 10a geführt, und zwar mit der matten Seite der Folie 1 im Kontakt mit dor

Trommel 12 a. Wie in dieser Ausführungsform dargestellt ist, wird die Folie 1a auf der Aufnahmerolle 18 erfaßt.

Eine noch andere Ausführungsform, die derjenigen in Fig.3 ähnlich ist, ist in Fig. 7 wiedergegeben. Bei der Ausführungform der Fig. 7 wird die Folie 1 auf der Aufnahmerolle 17 erfaßt und später von der Aufnahmerolle 17 über eine leitende Kontaktrolle 7 a geführt, welchs dio Folie katodisch macht, und zwar auf eine nichtleitende Trommel 12b in der zweiten elektrolytischen Zelle 10 a, und zwar mit der matten Seite der Folie 1, die mit d6r Trommel 12b in Berührung ist. Die Rolle 8a wird vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, eine katodische Kontaktrolle, ähnlich der leitenden Kontaktrolle 7a. Die Folie 1 a wird dann zu einer

geeigneten Sammelvorrichtung, beispielsweise einer Aufnahmerolle 19, geleitet.

Während die Fig. 7 ein sogenanntes diskontinuierliches Verfahren wiedergibt, wird es verständlich sein, daß es auch als

kontinuierliches Verfahren betrieben werden kann, ähnlich jenen, die von den Fig. 1 oder 2 wiedergegeben werden, abweichend nur von jenen Verfahren, bei denen die zweite Trommelvorrichtung in dem Verfahren nichtleitend ist und die

Rollenvorrichtungen 7 und/oder 8 die Rollen berühren, um die Folie katodisch zu machen.

Während die bevorzugte Ausführungsform in Verbindung mit der Herstellung der Kupferfolie beschrieben wurde, ist die

Verfahrenstechnik der vorliegenden Erfindung auch auf das galvanische Auftragen anderer Metalle anwendbar, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Blei, Zinn, Zink, Eisen, Nickel, Gold und Silber. Natürlich müssen die Art des Elektrolyten, das Metall und die Säurekonzentrationen in dem Elektrolyten, die Fließgeschwindigkeit und die benutzten Stromdichten in

Übereinstimmung mit dem zu beschichtenden Metall verändert werden. Während die Katode für die Beschichtungsvorrichtung als sich drehende Trommelkatode beschrieben wurde, ist es, wie bereits früher festgestellt, möglich, das Verfahren der

vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer endlosen bandartigen Katode, d. h. eines Trägergestells, auszuführen.

Die Patente, Patentanmeldungen und ausländischen Patentveröffentlichungen, die in der Beschreibung bekanntgemacht

werden, sind absichtlich durch deren Bezugnahme darin enthalten.

Es ist offensichtlich, daß dort in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer zweiseitigen Metallfolie mit matter Oberfläche vorgestellt ist, welches vollkommen die Ziele, Mittel und Vorteile, die darin erklärt sind, befriedigt.

Während die Erfindung in Kombination mit den speziellen Ausführungsformen darin beschrieben wurde, ist es augenscheinlich, daß viele Alternativen, Modifikationen und Variationen gegenüber den im Fachgebiet bekannten im Licht der verangegangenen Beschreibung ersichtlich sind.

Folglich ist es beabsichtigt, alle derartigen Alternativen, Modifikationen und Variationen als Fall innerhalb des Sinues und

Geltungsbereiches der beigefügten Ansprüche zu erfassen.

Claims

1. Kupferfolie mit zweiseitiger matter Oberfläche, gekennzeichnet durch elektrolytisches Abscheiden mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Oberflächen eines matten Oberflächenzustandes, wobei die genannten Oberflächen in bezug zueinander elektrisch leitend und im w&sentlichen porenfrei sind.

2. Kupferfolie nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verbund einer ersten Schicht eines elektrolytisch abgeschiedenen Kupfers mit einander gegenüberliegenden ersten und zweiten Oberflächen, wobei die genannte erste Oberfläche einen matten Oberflächenzustand aufweist, und einer zweiten Schient des elektrolytisch abgeschiedenen Kupfers auf der zweiten Oberfläche der genannten ersten Schicht, wobei die genannte zweite Kupferschicht einen matten Oberflächenzustand auf ihrer ausgesetzten Oberfläche aufweist, wodurch eine Kupferfolie mit zwei einander gegenüberliegenden Endoberflächen geschaffen ist.

3. Kupferfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verbundfolie eine Dicke von weniger als ungefähr 350 Mikron aufweist.

4. Kupferfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verbundfolie eine Dicke von ungefähr 5 bis ungefähr 70 Mikron aufweist.

5. Kupferfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Schicht eine Dicke von ungefähr 1 bis ungefähr 99% der mittleren Gesamtdicke des Verbundstoffes aufweist.

6. Kupferfolie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Schicht eine Dicke von ungefähr 1 bis ungefähr 99% der mittleren Gesamtdicke des Verbundstoffes aufweist.

7. Kupferfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Schicht eine Dicke von ungefähr 25 bis ungefähr 75% der mittleren Gesamtdicke des Verbundstoffes aufweist.

8. Kupferfolie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß did genannte erste Schicht eine Dicke von ungefähr 25 bis ungefähr 75% der mittleren Gesamtdicke des Verbundstoffes aufweist.

9. Kupferfolie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Schicht in einem zweiten Galvanisierungsbad elektrolytisch abgeschieden ist, und die genannte zweite Schicht in einem zweiten Galvanisierungsbad elektrolytisch abgeschieden ist.

10. Kupferfoiie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte matte Endoberfläche eine mittlere Rauhigkeit von ungefähr 2 bis ungefähr 20 Mikrometer aufweist.

11. Kupferfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte matte Endoberfläche eine mittlere Rauhigkeit von ungefähr 2 bis ungefähr 20 Mikrometer aufweist.

12. Kupferfolie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte matte Endoberfläche eine mittlere Rauhigkeit von ungefähr 3 bis ung }fähr 15 Mikrometer aufweist.

13. Kupferfolie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte matte Endoberfläche eine mittlere Rauhigkeit von ungefähr 3 bis ungefähr 15 Mikrometer aufweist.

14. Verfahren zu; Herstellung einer Kupferfolie mit zwei matten Oberflächen, gekennzeichnet durch die Schritte, welche umfassen das Niederschlagen einer ersten Kupferfolienschicht auf eine katodische Galvanisierungstiommel von einer vorbestimmten Dicke mit einer matten Oberfläche und einer glatten Oberfläche, das Entfernen der Folie von der Galvanisierungstrommel und das anschließende Niederschlagen einer zweiten Kupferfolienschicht auf die glatte Oberfläche der ersten Kupferfolienschicht, wodurch eine Verbundfolie mit zwei matten Endoberflächen entsteht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Schicht der Kupferfolie zu einer zweiten Trommelvorrichtung gebracht wird, wo die genannte matte Oberfläche der genannten ersten Schicht mit der genannten Trommelvorrichtung in Kontakt kommt, während die genannte Folie katodisch gemacht wird, und die genannte Trommel dazu voranlaßt wird, daß sie sich mindestens an einer Anode vorbeidreht, wodurch eine zweite Schicht des Kupfers elektrolytisch auf die glatte Oberfläche der ersten Schicht der Kupferfolie abgeschieden wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Folie durch das Berühren mit mindestens einer katodischen Kontaktrolle katodisch gemacht wird, und daß die Oberfläche der genannten zweiten Trommel nichtleitend ist.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Folie durch das Berühren mit einer zweiten katodischen Galvanisierungstrommel katodisch gemacht wird.

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Schicht der Kupferfolie fortlaufend zu der genannten zweiten Trommel geführt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannte erste Galvanisierurigstrommel und die genannte zweite Trommel innerhalb eines gemeinsamen Galvanisierungsbehälters befinden, welcher einen einzigen Elektrolyten enthält.

20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannte erste Galvanisierungstrommel und die genannte zweite Galvanisierungstrommel in getrennten Galvanisierungsbehältern befinden, die jeweils einen getrennten Elektrolyten enthalten.

21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannte erste Galvanisierungstrommel und die genannte zweite Trommel in getrennten Galvanisierungsbehältern befinden, welche jeweils einen getrennt in Elektrolyten enthalten.

22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyten in den beiden getrennten Galvanisierungsbädern verschiedene Galvanisierungsbadzusammensetzungen aufweisen.