DE1521442B2

DE1521442B2 - Für die Herstellung gedruckter Schaltungen verwendbarer Gegenstand aus einem Trägermaterial mit beliebigen elektrischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE1521442B2
Application number: DE19651521442
Authority: DE
Inventors: John F. Roslyn Heights Mccormack; John South Farmindale Polichette; Frederick W. Oyster Bay Schneble; John D. Miller Place Williamson; Rudolph J. Hauppague Zeblisky
Original assignee: Photocircuits Corp
Current assignee: Kollmorgen Corp
Priority date: 1964-10-16
Filing date: 1965-10-12
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE1521442A1; GB1075007A

Description

unabhängig von den elektrischen Eigenschaften des fertigen Gegenstandes bzw. dessen optischem Aussehen sind

Der erfindungsgemaße Gegenstand ist dadurch gekennzeichnet, daß er vor der Behandlung mit der katalytisch wirksamen Substanz oder Mischung bereits durchgehende Locher aufweist, und daß der Gegenstand nach einem an sich bekannten Wirbelsinterverfahren mit isolierten Kunststoff schichten vorbeschichtet ist.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß zur Herstellung von Gegenständen des angegebenen Typs die Wahl des Trägermaterials unabhängig von den für das Aufbringen oder die Funktion der Metallbeläge erwünschten oder erforderlichen Eigenschaften erfolgen kann. Dadurch ist es z. B. möglich, das Trägermaterial nach mechanischen Gesichtspunkten auszusuchen und damit zu Gegenständen zu gelangen, die außerordentlieh robust sind und große Festigkeit aufweisen. Solche Gegenstände können z. B. zu dekorativen Zwecken, als elektrische Leiter und Anschlußeinrichtungen, sowie als gedruckte Schaltungen dienen.

Das Trägermaterial des Gegenstands nach der Erfindung kann somit z. B. bezüglich elektrischer Eigenschäften ungenügend, bezüglich mechanischer Eigenschäften hingegen ausreichend sein. Kommt es z. B. auf hohe mechanische Festigkeit an so sind ζ B. Metallplatten verwendbar. Zur Herstellung gedruckter Schaltungen geeignete Metallplatten werden im folgenden näher beschrieben. Als Isolierstoff besonders geeignet erweisen sich Kunstharzgemische, welche nach dem bekannten Wirbelsinterverfahren aufgebracht werden. Als besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung von Harzgemischen mit 10 bis 80% Epoxidharzanteil erwiesen, doch können z. B. auch Polyester-Polyamide, Melamineformaldehydharze und Gemische derselben in vorteilhafter Weise benutzt werden.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern, wobei der erfindungsgemaße Gegenstand an Hand von gedruckten Schaltungen veranschaulicht wird.

BeisDiell

Eine mit den erforderlichen Löchern versehene Metallplatte wurde nach dem Wirbelsinterverfahren mit einer Kunstharzschicht überzogen, deren Dicke je nach der Verweilzeit im Wirbelsinterbad zwischen 0,05 und 0,25 mm betrug. Diese Schicht bedeckte gleichmäßig die gesamte Oberfläche der Metallplatte, also auch die Wandungen der Löcher. Als Harzgemisch wurde ein trockenes, pulverförmiges Gemisch aus 50 Gewichtsprozent (berechnet auf den gesamten Harzanteil) des Reaktionsprodukts von Bisphenol A mit Epichlorohydrin (Schmelzpunkt etwa 130° C) mit einer Partikelgröße von 0,42 mm, und 50% des Reaktionsprodukts von Phenol mit Formaldehyd (mit einem Erweichungspunkt von etwa 200° C) mit einer Partikelgröße von unter 0,42 mm benutzt, dem 2 Gewichtsteile fein verteiltes SiO₂ mit einer Korngröße zwischen 1 und 7 μ zugesetzt war.

Die auf diese Weise erhaltene Schicht aus Kunstharz besaß ausgezeichnete elektrische Isoliereigenschaften und war mit dem Trägermaterial fest verbunden. Ihre Oberfläche wurde sodann mit einem katalytisch wirksamen, ein härtbares Harzgemisch mit geeigneten Füllern enthaltenden Material versehen durch Bedrucken mit dem gewünschten Leitermuster. Für das katalytisch wirksame Material erwies sich die folgende Zusammensetzung als geeignet:

15,5g Butadien-acrylonitrilkautschuk
72,0 g Diacetonalkohol
_{72 Q} ° Nitromethan

_?;₅ | _öllosIiches Phenolformaldeyhydharz

4 0ε SiO

^q j| Äthanol

lo'o sParlonharz
₅₀'_{0 χ} j_oj

' * r(I)oxid

Die gebildete Schicht aus katalytischer Druckfarbe wurde sodann durch Wärme gehärtet, wodurch eine feste Verankerung sowohl dieser Schicht zur IsolierStoffschicht als auch der katalytisch wirksamen Partikel in ihr erzielt wurde. Anschließend wurde die aufgedruckte Schicht verdünnter Schwefelsäure ausgesetzt um auf diese Weise durch Austauschreaktion das Kupfer(I)oxid zumindest oberflächlich und teilweise in Kupfer zu verwandeln, worauf dieses oder der gesamte Gegenstand einem stromlos und autokatalytisch Metall, z. B. Kupfer, abscheidenden Bade ausgesetzt wurde. Ein Bad der folgenden Zusammensetzung erwies sich als geeignet:
Mole/1

_{Q Q2} Kupfersulfatkristalle
q q^ Natronlauge
00002 Natriumcyanid
^_{032 Trinatrium}._N._hydroxyäthyi.

äthylendiamin-triacetat
q q₃ Formaldehyd
W . Wasser

Nach einer zur Erzielung der gewünschten Metallschichtdicke erforderlichen Verweilzeit im Bad wurde der Gegenstand sorgfältig gespült und der AushärteVorgang der mit dem Katalysator versehenen Harzschicht wurde durch Erwärmen vervollständigt.

In einem weiteren Versuch wurden gedruckte Schaltungen auf beiden Seiten der Trägerplatte hergestellt, indem beide Seiten mit der angegebenen katalytisch wirksamen, druckfähigen Mischung bedruckt wurden. Es erwies sich als einfach, die Lochwandungen zu metallisieren, indem diese vor dem Einbringen des Gegenstands in das Metallabscheidungsbad mit der angegebenen Mischung versehen wurden. Es bildete sich dann eine durchgehende Metallschicht die von dem Leiterzug einer Seite über die Metallschicht der Lochwand zum Leiterzug auf der anderen Seite reichte.

Beispiel 2

Eine blanke, mit den entsprechenden Löchern versehene Metallplatte wurde auf ihrer gesamten Oberfläche einschließlich der Wandungen der Löcher nach dem Wirbelsinterverfahren mit einer fest haftenden Schicht versehen, die aus einem Harzgemisch bestand, das demjenigen gemäß Beispiel 1 entsprach, jedoch 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Harzgewicht, Kupfer(I)oxid mit einer Korngröße unter 0,074 mm enthielt. Dadurch wurde erreicht, daß die gesamte Oberfläche des Trägermaterials die die stromlose Metallabscheidung katalysierenden Partikel enthielt. Danach wurde diese Oberfläche im Sieb- oder Photodruckverfahren mit einer Maske versehen, welche alle Bezirke bedeckte, welche nicht mit einem Metallbelag versehen werden sollten. Anschließend wurde die Ober-

fläche, wie in Beispiel 1 beschrieben, einer schwachen Säure ausgesetzt und in das stromlose Metall abscheidende, autokatalytische Bad eingebracht, wo die Metallabscheidung in der gewünschten Stärke erfolgte. Auf diese Weise wurde sowohl auf den unmaskierten Oberflächenbezirken als auch auf den Lochwandungen Metall abgeschieden und in besonders einfacher und zuverlässiger Weise sogenannte durchplattierte Lochverbindungen von einer Seite des Trägers zur anderen hergestellt.

Claims

Es ist auch bereits bekannt, isolierende Träger-Patentansprüche: materialien des verschiedensten Typs elektrisch leitend zu machen für eine nachfolgende galvanische Metall-

1. Für die Herstellung gedruckter Schaltungen abscheidung. Verwiesen sei z. B. auf die deutsche verwendbarer Gegenstand aus einem Trägermate- 5 Patentschrift 904 615, wonach eine derartige elektrisch rial mit beliebigen elektrischen Eigenschaften, der leitende Schicht durch Aufbringen von in einer leicht mit einer Schicht aus Isolierstoff bedeckt ist, die fließenden, verdunstenden oder erstarrenden Flüssigentweder durchgehend eine bei der nachfolgenden keit suspendiertem Metallstaub erzeugt wird. Gemäß stromlosen Beschichtung katalytisch wirksame deutscher Patentschrift 1 167 726 werden Kupferplattie-Substanz enthält, oder diese Substanz in selektiven io rungen auf bestimmten Oberflächenbezirken kera-Bereichen aufweist, dadurch gekenn- mischer Körper dadurch gebildet, daß die Isolierzeichnet, daß der Gegenstand vor der Behänd- körper zunächst mit einem molybdänhaltigen Überzug lung mit der katalytisch wirksamen Substanz oder versehen, danach die gewünschten Bezirke dieses ÜberMischung bereits durchgehende Löcher aufweist, zugs desensibilisiert, und schließlich die nicht desen- und daß der Gegenstand nach einem an sich be- 15 sibilisierten molybdänhaltigen Bezirke verkupfert werjkannten Wirbelsinterverfahren mit isolierten Kunst- den. Mit einer katalysierten stromlosen Metallabstoffschichten vorbeschichtet ist. scheidung zum Zwecke der Herstellung hochwertiger

2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch ge- gedruckter Schaltungen haben diese bekannten Verkennzeichnet, daß das Trägermaterial ein Metall ist. fahren nichts zu tun.

3. Gegenstand nach Ansprüchen 1 und 2, da- 20 Auch aus der britischen Patentschrift 905 142 ist es durch gekennzeichnet, daß die katalytisch wirk- bekannt, ohne vom Ablauf eines katalytischen Vorsame Substanz in Form einer auf selektiven Berei- gangs Gebrauch zu machen, auf einer auf einem Trächen der Isolierstoff schicht aufgebrachten Kunst- germaterial aufgebrachten metallhaltigen Schicht ein harzschicht vorliegt. im Vergleich zu dem in dieser Schicht vorliegenden

25 Metall edleres Metall abzuscheiden, wobei gemäß der angegebenen Patentschrift das unedlere Metall aus

Eisenpulver besteht, das in einer Kunstharzschicht

eingebettet ist und an der Oberfläche teilweise frei liegt, so daß die nachfolgende Abscheidung des edleren 30 Metalls erfolgen kann.

Die Erfindung betrifft einen für die Herstellung Es ist ferner bereits bekannt, Oberflächen für die

gedruckter Schaltungen verwendbaren Gegenstand aus stromlose Metallabscheidung dadurch zu katalysieren, einem Trägermaterial mit beliebigen elektrischen daß diese nach einem Zweistufenverfahren mit z. B. Eigenschaften, der mit einer Schicht aus Isolierstoff Stannochlorid und Palladiumchlorid behandelt werbedeckt ist, die entweder durchgehend eine bei der 35 den. Verwiesen sei z. B, auf die britische Patentschrift nachfolgenden stromlosen Beschichtung katalytisch 910 709, aus der ein für die stromlose Verkupferung wirksame Substanz enthält, oder diese Substanz in von in der angegebenen Weise katalysierten Oberselektiven Bereichen aufweist. flächen besonders geeignetes Kupferbad bekannt ist, Bei der stromlosen Metallabscheidung auf Isolier- sowie auf die USA.-Patentschrift 3 134 690, in der die materialunterlagen bestimmen bekanntlich die Isolier- 4° Verkupferung von durchlöcherten, zur Herstellung " materialeigenschaften dieses Trägermaterials sowohl gedruckter Schaltungen bestimmten Trägern, deren die mechanischen als auch die sonstigen, z. B. die Oberfläche in der angegebenen Weise katalysiert ist, elektrischen Eigenschaften sowie das optische Ausse- beschrieben wird. Diese bekannte Katalysierung von hen der fertiggestellten Gegenstände. Für hochwertige Trägeroberflächen erweist sich jedoch als vergleichselektrische Bauelemente erwies es sich daher als erfor- 45 weise zeit- und kostenaufwendig,
derlich, das Trägermaterial entsprechend den angege- Mit dem Ziele, Gegenstände des angegebenen Typs benen Kriterien auszuwählen, was zu Fertiggegenstän- herzustellen, die sich durch hohe mechanische Festigden führte, die nicht nur relativ kostspielig, sondern keit auszeichnen, wurden auch bereits Träger aus in bezug auf mechanische Eigenschaften vielfach Aluminium zunächst mit einer isolierenden Oxidschicht unbefriedigend waren. 50 versehen, worauf auf dieser die Metallabscheidung Die Herstellung gedruckter Schaltungen unter Ver- bewirkt wurde. Dieses bekannte Verfahren ergibt Wendung eines isolierenden Trägermaterials aus in jedoch keine zufriedenstellende Haftfestigkeit des Harz gebundenem faserigem Material wird z. B. in der Metallbelags, so daß sich die relativ hohe mechanische britischen Patentschrift 806 977 beschrieben, wobei Festigkeit des Trägermaterials als bedeutungslos ernach diesem bekannten Verfahren die Aktivierung 55 weist. Die Erzeugung einer Oxidschicht auf einem bestimmter Oberflächenbezirke durch Aufrauhung und Metallträger ist z. B, auch aus der USA.-Patentspezielle Behandlung derselben erfolgt, worauf ein schrift 3 202 591 bekannt, wobei diese Oxidschicht Nickelbelag abgeschieden wird. Aus der britischen porös und somit praktisch nicht isolierend ist und Patentschrift 863 850 ist ebenfalls die Abscheidung von wobei deren Poren mit einem nicht-leitenden anorga-Nickel nach einem speziellen, genau definierten strom- 60 nischen Material, z. B. Silikon, gefüllt werden, .bevor losen Plattierungsverfahren bekannt unter Erzeugung ein dünner Metallüberzug aufgebracht wird. Für mit eines elektrischen Leiters, der an einer isolierenden Löchern versehene, qualitativ hochwertige gedruckte Trägerschicht haftet. Ein isolierendes Trägermaterial Schaltungen ist ein derartiges Gebilde nicht geeignet, wird auch zur Herstellung der aus den britischen Aufgabe der Erfindung ist es, für gedruckte Schal-Patentschriften 876 858 und 938 365 sowie der USA.- 65 tungen verwendbare Gegenstände anzugeben, die sich Patentschrift 3 146 125 gedruckten Schaltungen ver- durch eine feste Verankerung des Metallüberzugs auswendet. Die mechanische Festigkeit derartiger Gebilde zeichnen und deren Trägermaterialien praktisch im ist vergleichsweise gering. Hinblick auf Eigenschaften ausgesucht sind, die