JPH06507449A - 電気めっきのための非伝導性基体を製造するための改善された方法 - Google Patents

電気めっきのための非伝導性基体を製造するための改善された方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気めっきのための非伝導性基体を製造するための改善された方法 本発明は、伝導性金属を非伝導性物質の表面に電気めっきするために改善された 方法に向けられる。特に、本発明は、電気めっきのための印刷配線板(PWB) のスルーホールの壁を製造するための方法に関する。更に、本発明は、電気めっ きのための非伝導性物質を製造するための新しい液状伝導性グラファイト分散液 に関する。なお更に、本発明は、上で記した方法によって製造される生成する非 伝導性物質に関する。
従来の無電解方法はいくつかの工業的欠点を有する。
それらは比較的長いプロセス時間を要する。多段処理浴は、コンスタントな監視 及び別々の補充がめられつる個別の成分を必要とする可能性がある複雑な化学作 用を示す。従来使用されたパラジウム/スズ活性化剤もまた費用のかかる廃物処 理を必要とされつる。更にまた、これらの無電解方洗浴は不純物の混入に対して 非常に敏感でありうる。最後に、多段のリンス浴は大量の水を要することになる 。
スルーホールをめっきする無電解方法に先立つて、めっきのためのスルーホール の壁を製造するためにグラファイトが用いられた。例えば、1963年7月30 日にRadovskyらに発行された米国特許第3.099.608号は、最初 にスルーホール中に少なくとも半コロイド状の形でパラジウム金属の薄い電気的 に非伝導性のフィルムを付着させることによって電気めっきするための印刷され た回路板(また印刷配線板またはPfBとも呼ばれる)のスルーホールの壁を製 造するための方法を教示している。この特許は、グラファイトがその上の電気め っきのための伝導性の層として事前に使用されたことを開示している。
1嘴63〜70行及び4欄72行〜5欄11行を参照せよ。これらの特許権者は 、そのグラファイト方法に関する数個の欠陥例えばグラファイト付与の制御の欠 落、生成した電気めっきされた金属の乏しい付着、不均一なスルーホール径及び グラファイトの低い電気抵抗を特に言及している。
1964年12月29日に5horttらに発行された米国特許第3、163. 588号はまた、グラファイトまたはその等価物を、電気回路板のスルーホール の壁をその上の後の電気めっき金属のために伝導性にするために用いることがで きることを述べている。3欄45行〜4欄2行を参照されたい。
1986年4月8日に1lichaelsonに発行された米国特許第4、58 1.301号は、種層を覆って銅を電気分解的にめっきする前のスルーホールの 壁の上への伝導性粒子、例えば“炭素”の種層の付与を教示している。この引用 文献は、種層中のカーボンブラック分散液の連続的な層の使用を明瞭には教示せ ず、そして本発明で特許請求されたようなカーボンブラックの非常に小さい粒子 を使用する利点を認識していない。400メツシユの篩を通って通過する粒子を 述べている7欄63〜66行を参照せよ。400メツシユの篩は約35ミクロン と等価である。
別に、グラファイトは、金属コーティングまたはめっきのための非伝導性物質を 製造するための多数の方法において用いられてきた。例えば、1889年8月1 3日に^1ois Blankに発行された米国特許第409.096号は、ま ず揮発性液体例えばフェス中の粉末化された黒鉛(グラファイト)をアスベスト の表面に付与すること、次にこの揮発性液体を蒸発させて黒鉛の細かな粒子によ ってアスベスト繊維をコートすることを含むアスベストルーフィング材料に鋼を 施すための方法を教示している。黒鉛コートされたアスベストシートを、次に、 銅電気めっき溶液中に浸漬し、そしてコートされたアスベストシートに電流をか けてその上に銅の薄いフィルムを生成させる。
銅コートされたシートを、次に、溶融された金属例えばスズ、鉛または亜鉛の洛 中に浸漬させ、そして次に溶融された浴から取り出して溶融された金属の固化を 行う。
生成する金属コートされたアスベストシートは、比較的柔軟で、熱の非伝導体で そして実質的に防火性であるとして述べられている。
1912年9月3日にGoldbergに発行された米国特許第1、037.4 69号及び1920年9月7日にUnnoに発行された米国特許第1.352. 331号は、まず非伝導性物質をワックスによってコートし、次にワックスをグ ラファイトまたはその他の金属の微細粒子のスラリーによってコートし、そして 引き続いてこのダストコートされた表面を銅またはその他の金属によって電気め っきすることによって非伝導性物質を電気めっきするための方法を開示している 。
これらの方法はいずれも、回路板のホールの壁をコートする際の使用のためには さほど適切ではない。何故ならば、ホールは通常は径が極端に細くそしてワック ス中への浸漬はホールを閉塞しそして電気めっき物質によるホールの壁のコーテ ィングを妨げるであろうからである。
1941年5月27日にLauxに発行された米国特許第2、243.429号 は、非伝導性表面の上に薄い層を“グラファイト化しく graphiting )”、そして引き続いて電気分解的に銅の層を付与しそして“最後にもう一つの 金属の更なる電解めっき層をその上に置(ことによって非伝導性表面を電気めっ きするための方法を開示している。
別に、カーボンブラック調合物が非伝導性物質のための伝導性コーティングとし て用いられてきた。例えば、1977年7月12日に5aundersに発行さ れた米国特許第4、035.265号は、空気硬化可能なバインダーと一緒にグ ラファイト及びカーボンブラックの両方を含む伝導性ペンキ組成物を開示してい る。これらのペンキは、加熱要素としての使用のためのビルディングの壁への適 用のために好適である。
1978年5月23日にLinらに発行された米国特許第4、090.984号 は、(a)ポリアクリレートエマルション、(b)電気的に伝導性のカーボンブ ラック分散液及び(C)チキソトロープのゲル化剤を含む、ガラス繊維のための 半伝導性コーティングを教示している。用いられる伝導性カーボンブラック分散 液は、適切な分散剤中に、約3〜約4重量%で、分散された電気的に伝導性のカ ーボンブラックを含む分散液である。
1980年12月16日にA11ardに発行された米国特許第4、239.7 94号は、選ばれた分散剤によって伝導性カーボンブラックをラテックスバイン ダー中に分散させ、次にこのカーボンブラック分散液を不織の繊維状ウェブ中に 含浸させ、そして引き続いてすべての残留する水を乾燥し、前記繊維の表面の上 に分散されたカーボンブラックの薄いコーティングを残すことを教示している。
1986年10月28日に発行された米国特許第4.619.714号、並びに その分割出願の1987年8月4日に発行された米国特許第4.684.560 号及び1988年2月9日に発行された第4、724.005号は、伝導性金属 を非伝導性物質の表面に電気めっきするための方法、特に印刷配線板のスルーホ ールを電気めつきする方法を述べている。この方法は、既知の無電解技術を凌ぐ 顕著な改善である。この方法によれば、カーボンブラック粒子の液状分散液がま ず非伝導性物質、例えば印刷配線板の上のスルーホールの非伝導性部分に付与さ れ、次に液状分散液媒体がカーボンブラック粒子から分離され(即ち、蒸発され )、それによって非伝導性表面の上にカーボンブラック粒子の実質的に連続的な 層を付着させ、そして次に実質的に連続的な金属層を付着させたカーボンブラッ ク層を覆って電気めっきする。米国特許第4.619.714号のこの方法は、 既知の無電解技術を凌ぐ数個の利点、例えば予備活性化剤、Pd/Sn活性化剤 及び促進剤の排除、汚染問題のより少ない可能性、より良い浴安定性、並びによ り少ないあり得る副反応を有する。
米国特許第4.619.714号の19及び20欄中の比較1及び2においては 、グラファイトを含む2つの調合物が製造され、そして回路板がこれらの調合物 によって処理された。これらのグラファイト調合物は、比較的大きなサイズのグ ラファイト粒子を用いた。これらの比較における固体の平均粒径は3.1ミクロ ンであると見い出された。
次に回路板をめっきした。この特許は、20欄16〜20行中で、全体として、 両方のグラファイト調合物はカーボンブラックを含む調合物と比較して銅電気め っき製造のためにはずっと劣っていたと述べている。これらの比較が失敗した理 由は、その分散液中の比較的大きなサイズのグラファイト粒子に一部起因する可 能性がある。
米国特許第4.619.714号、第4.684.560号及び第4、724. 005号の電気めっき方法の改善及び改質は、以下の特許中に述べられている: 1986年11月11日に発行された米国特許第4.622.107号は、スル ーホール中の除去可能なカーボンブラック粒子をゆるくまたは容易に除去するた めのガス生成化合物(例えば、炭酸ナトリウム)の使用を述べている。
1986年11月11日に発行された米国特許第4.622.108号は、カー ボンブラック分散液が壁に対してより良い接着を示すように、カーボンブラック 分散液の付与前にスルーホールの壁にアルカリ性水酸化物予備調整溶液を接触さ せることを述べている。
1986年12月23日に発行された米国特許第4.631.117号は、スル ーホールの無電解めっきのための予備活性化剤としての米国特許第4.619. 714号中に述べられたカーボンブラック分散液の使用を述べている。
1988年1月12日に発行された米国特許第4.718.993号は、カーボ ンブラック分散液との接触に先立って印刷された配線基板を接触させるための水 性アルカリ性シリケート溶液の使用を述べている。
1989年10月17日に発行された米国特許第4.874.477号は、印刷 配線板を特別な水性高分子電解質ホモポリマー調整剤と接触させ、そして引き続 いて印刷配線板をカーボンブラック分散液と接触させることを述べている。
1990年1月30日に発行された米国特許第4.897.164号は、それを カーボンブラック分散液と接触させた後でそしてマイクロエツチングに先立って 印刷配線板をアルカリ金属硼酸塩の水性溶液と接触させることを述べている。
1990年10月23日に発行された米国特許第4.964.959号は、カー ボンブラック分散液への伝導性ポリマーまたはそれらの組み合わせの添加を述べ ている。
1991年2月19日に発行された米国特許第4.994.153号は、非伝導 性物質中のカーボンブラック分散液によってコートされたツーリング(tool ing hole)ホールまたはスロットを処理するための方法であって、(a )アルカノールアミン、(b)マレイン酸及び/またはフマル酸並びにポリ(オ キシル化)アルコールの中和された付加生成物であるアニオン性界面活性剤、( c)脂肪族モノ及び/またはジホスフェートエステルであるノニオン性界面活性 剤、並びに(d)アルカリまたはアルカリ土類金属水酸化物を含む水性溶液によ って該カーボンブラックを除去することを含む方法を述べている。
1991年5月14日に発行された米国特許第5.015.339号は、非伝導 性物質をまず過マンガン酸アルカリ溶液、次に中和剤/調整剤溶液そして次にカ ーボンブラック分散液と接触させる電気めっき予備処理を述べている。
上の特許は非伝導性物質、特に印刷された配線板(PWB)のスルーホールの表 面に金属を電気めっきするための効果的手段を述べているけれども、その電気め っき方法の全体の品質の改善がまだめられている。
米国特許第4.619.714号、第4.684.560号及び第4、724. 005号並びにそれらの上で記した改善特許中に一般的に述べられた、上で記し たカーボンブラック分散液予備めっき方法における限定要因の1つは、カーボン ブラック付着層を覆う銅のめっき速度、または言い換えれば、電着された銅によ ってスルーホールの完全な覆いを達成するために必要とされる時間である。現在 のところ、1’4Bスルーホールにおける銅めっき速度は、カーボンブラックフ ィルムの比較的高い抵抗によって制限されている。カーボンブラック層の上の伝 導性グラファイト層の付着はカーボンブラックコーティングの全体の伝導性を増 し、そしてそれ故より速いめっき速度をもたらすことがここに見い出された。上 で述べた特許の幾つかはグラファイトの使用を既に述べた。しかしながら、この ようなグラファイトフィルムは、通常は接着の問題に苦しめられる。本発明の方 法においては、細かな粒子サイズの伝導性グラファイトをカーボンブラック付着 層の上に付着させる。このカーボンブラック付着は、グラファイトフィルムのた めの接着促進剤として役に立つ。グラファイト粒子の伝導度及び粒径は本発明の 臨界的パラメーターである。
従って、本発明は、 (a)非伝導性物質表面を、 (1)分散液中の約3.0ミクロン未満の平均粒径を有するカーボンブラック粒 子、 (2)該カーボンブラックと融和性である効果的分散量の界面活性剤、及び (3)第一液状分散媒体を含む液状カーボンブラック分散液と接触させ(ここで 、カーボンブラックの量は実質的にすべての該非伝導性表面をコートするのに十 分でありそして液状カーボンブラック分散液の約4重量%未満である) (b)実質的にすべての該第−液状分散媒体を該カーボンブラック粒子から分離 しくこれによって、該粒子は実質的に連続的な層として該非伝導性表面の上に付 着させる)、 (C)該カーボンブラックコートされた非伝導性表面を、(1)分散液中の約1 .5ミクロン未満の平均粒径を有する伝導性グラファイト粒子、 (2)該伝導性グラファイトと融和性である効果的分散量の界面活性剤、及び (3)第二液状分散媒体を含む液状伝導性グラファイト分散液と接触させ(ここ で、伝導性グラファイトの量は液状伝導性グラファイト分散液の約4重量%未満 である) (d)実質的にすべての該第二液状分散媒体を該グラファイト粒子から分離しく これによって、該粒子は該非伝導性表面の上に付着させる)、並びに (e)付着したカーボンブラック層及び付着した伝導性グラファイト層及び該非 伝導性表面を覆って実質的に連続的な伝導性金属層を電気めっきする ステップを含む、非伝導性物質の表面に伝導性金属層を電気めっきする方法に向 けられる。
本発明の方法は、印刷配線板のスルーホールの壁の非伝導性部分に伝導性金属層 例えば銅層を付与するために特に有用である。これらの印刷配線板は、通常は、 2つの伝導性金属層(例えば、銅若しくはニッケルのプレート若しくはホイル) または多数の前記の交互する層の間に位置付けられた非伝導性層(例えば、エポ キシ樹脂/ガラス繊維混合物)から成る。前記スルーホールの壁の前記非伝導性 部分を覆って伝導性金属層を付与することは、伝導性金属層を電気的に接続する 。しかしながら、本発明の方法は、実質的に任意の形または表面積の非伝導性物 質の表面の上に伝導性金属を電気めっ者するために効果的である。
更に、本発明はまた、上で記した方法によって製造された生成する印刷された非 伝導性物質(即ち、カーボンブラック付着層、グラファイト付着層、及びそれら を覆う金属めつきによってコートされたそれらのスルーホールの壁を有する物質 )を含む。
なお更に、本発明は、細かいサイズの伝導性グラファイト粒子のある種の液状分 散液を含む。
前に述べたように、本発明の1つの好ましい実施態様は、銅の2枚のプレートま たはホイルを分離する非伝導性層を覆って電気めっきされた銅の層の付与のため の印刷配線板のスルーホールの壁を製造することである。この製造方法は、電気 めっきする前にスルーホールの壁の非伝導性部分を覆うて選ばれた液状カーボン ブラック分散液を置(こと、そして引き続いて選ばれた液状伝導性グラファイト 分散液を置くことを含む。
印刷配線板(また印刷回路板またはPWBとしても知られている)は、一般的に は、銅の2以上のプレートまたはホイルから成る積層された物質であり、そして これらのプレートまたはホイルは、非伝導性物質の層によって互いに分離されて いる。銅が一般的に印刷配線板における電気めっき用金属として使用されるけれ ども、当業者は、その他の金属例えばニッケル、金、パラジウム、銀などもまた 本発明の方法によって電気め9きすることができることを認識するであろう。− または複数の非伝導性層は、好ましくは有機物質例えばガラス繊維によって含浸 されたエポキシ樹脂である。しかしながら、非伝導性層はまた、強化物質例えば ガラス繊維及び充填剤を含むかまたは含まない熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及び これらの混合物から成ることもある。
適切な熱可塑性樹脂は、アセタール樹脂ニアクリル例えばメチルアクリレート; セルロース樹脂例えばエチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロ ース、酪酸酢酸セルロース、硝酸セルロースなど:塩素化ポリエーテル;ナイロ ン:ポリエチレン:ポリプロピレン;ポリスチレン:スチレンブレンド例えばア クリロニトリル−スチレンコポリマー及びアクリロニトリル−ブタジェン−スチ レン(ABS)コポリマー;ポリカーボネート:ポリクロロトリフルオロエチレ ン−並びにビニルポリマー及びコポリマー例えば酢酸ビニル、ビニルアルコール 、ビニルブチラール、塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、塩化ビ ニリデン、ビニルホルマール、テフロンなどを含む。
適切な熱硬化性樹脂は、アルキルフタレート、フラン:メラミン−ホルムアルデ ヒド:フェノールホルムアルデヒド及びフェノール−フルフラールコポリマー− 単独またはブタジェンアクリロニトリルコポリマー若しくはアクリロニトリル− ブタジェン−スチレン(ABS)コポリマーとコンパウンドされた:ポリアクリ ルエステル:シリコーン;尿素ホルムアルデヒド:エポキシ樹脂;ポリイミド; アルキル樹脂:グリセリルフタレート;ポリエステルなどを含む。
多くの印刷配線板のデザインにおいては、電気的な通路またはパターンは、パタ ーンにおけるある点での分離された銅プレートの間の接続を要求する。これは、 通常は、銅プレート及び非伝導性層の積層物を通して所望の場所でホールをドリ ルしそして次に離れた金属プレートを接続することによって達成される。印刷配 線板のホールの径は、一般的に径が約0.5〜約10ミリメートル、そして好ま しくは約1〜約5ミリメートルの範囲にある。
これらのスルーホールをドリルした後で、ホールのぎざぎざを取り除いて(de burr)ホールの壁を比較的滑らかにすることが望ましいであろう。多層の印 刷配線板の場合には、基板に汚れ取り(dessear)またはエッチバック操 作を施してスルーホールの内側の銅の界面を清掃することもまた望ましいであろ う。適切な予備操作は、慣用の過マンガン酸塩汚れ取り方法を含む現在利用可能 な慣用の操作の任意のものまたはすべてを含む。
スルーホールの表面が一度めワきのために比較的滑らかにされてしまえば、PW Hに予備清掃操作を施して印刷配線板を液状カーボンブラック分散液を受けるた めの条件に置くことが好ましい。1つの好ましい予備清掃操作においては、印刷 配線板は、まず約1〜10分の間約45℃〜約70℃の温度で清掃剤の洛中に置 かれて、ホールの壁の表面からグリース及びその他の不純物を除去する。この実 施態様においては、1つの好ましい清掃剤は、水の中のモノエタノールアミン、 5ANDOLECCFカチオン性嵩高分子電解質びエチレングリコールから成り 、これは、West Paterson、NJの01jn Hunt 5pec iality Products。
Inc、から“BLACKHOLE ”’ C1eaner 2” として入手 できる。
01in Hunt 5peciality Products、 Inc、か らのその他の適切な清掃剤は、1100シリーズのC1eaner (同じくモ ノエタノールアミン、5ANDOLECCFカチオン性嵩高分子電解質びエチレ ングリコールの水性溶液)、並びに1200シリーズC1eaner 2 (モ ノエタノールアミン、NEODOL 91−8ノニオン界面活性剤及びエチレン グリコールを含む水性溶液)を含む。
清掃剤の付与の後で、PWBを引き続いて水中でリンスして、過剰の清掃剤を基 板から除去し、そして次に調整剤溶液と接触させる。調整剤との接触の好ましい 方法は、清掃されたPWBを約1〜10分の間室塩の水性調整剤浴中に浸けるこ とである。この調整剤溶液は、実質的にすべてのホールの壁のガラス/エポキシ 表面が後続するカーボンブラック粒子の連続的な層を受け入れるのに適切なよう に準備されることを確実にするために使用される。
このような調整剤溶液は、無電解方法において無電解化学作用のための基板を予 備調整するために慣用的に使用されてきた。調整剤溶液の議論に関しては、19 87年1月6日にLindseyに発行された米国特許第4.634.691号 を参照せよ。Lindseyの特許はその全体が引用によって本明細書中に組み 込まれる。1つの好ましい調整剤は、westPaterson、NJの01f n Hunt 5peciality Products、Inc。
から入手できる”BLA(JHOLE Conditioner”である。この 調整剤調合物は、モノエタノールアミン及び5ANDOLECCF力チオン性高 分子電解質の混合物を含む。水中の全調整剤成分の好ましい濃度は約1〜約10 重量%である。
01in Hunt 5peciality Products、 Inc、か ら入手できるその他の好ましい調整剤は、1105 Conditioner  (同じくモノエタノールアミン及び5ANDOLECCFカチオン性嵩高分子電 解質水性溶液)並びに1205 Conditioner (モノエタノールア ミン及びChicago、 ILの^kzo ChemicalCompany から入手できるETADURIN Fカチオン性ポリアミンポリマーの水性溶液 )を含む。
その他の調整剤は、カチオン性ポリアクリルアミド高分子電解質例えばfayn e、 NJのAmerican CyanamidCospanyから入手でき るMAGNIFLOCカチオン性樹脂を含む。
次に、前記液状カーボンブラック分散液を調整されたPfBに付与するかまたは それと接触させる。この分散液は3つの重要な成分、即ち、カーボンブラック、 カーボンブラックを分散することができる1以上の界面活性剤及び液状分散媒体 例えば水を含む。この分散液をPWBに接触させる好ましい方法は、浸漬、噴霧 またはPfB産業において使用される化学品を接触させるその他の方法を含む。
単一の作業浴がこのカーボンブラック分散液を付与するために十分であるが、1 より多い浴を再加工またはその他の目的のために使用して良い。
この液状カーボンブラック分散液を製造する際には、これらの3つの重要な成分 及びその他の好ましい成分をいずれも一緒に完全に混合して安定な分散液を生成 させる。これは、液状カーボンブラック分散液の濃縮された形にボールミル粉砕 、コロイドミル粉砕、高剪断粉砕、超音波技術を施すことによって、または高速 混合若しくはその他の標準的ブレンド技術によって達成することができる。この 完全に混合されたカーボンブラック分散液は、後で、撹拌しながら追加の水によ って作業浴のための所望の濃度に希釈される。混合の好ましい方法は、分散液の 濃縮された形を、その中にガラス、鉱物またはプラスチックビーズを含む高速ミ キサー中でまたはボールミル中で約1〜約24時間の期間の間混合することであ る。
この完全な混合は、カーボンブラック粒子が界面活性剤によって密にコートされ るまたは湿潤されることを可能にする。次に、この混合された濃厚物を、水また は何らかのその他の液状分散媒体と混合して所望の濃度にする。
カーボンブラック分散液作業基は、好ましくは、分散液を安定に保つのを助ける ために希釈及び接触ステップの両方の間撹拌されて保持される。
上で述べたように、カーボンブラック粒子は、分散液中にある間は約3ミクロン 未満の平均粒径を持たなければならない。カーボンブラックのこの平均粒径をで きる限り小さく持つことは、実質的にむらのないめっきのそしてめっきの引き離 しくpullaways)を含まない所望のめっき特性を得るために望ましい。
カーボンブラック粒子は、前記分散液中において、約0.05〜約3.0ミクロ ン、更に好ましくは0.08〜約2.0ミクロンの平均粒径を有することが好ま しい。カーボンブラック粒子に関して本明細書中で用いる時には明細書及び請求 の範囲の両方において“平均粒径”という術語は、粒子の平均中央(avera ge mean)径(数による平均)を指す。分散液中の平均中央径は、NiC omp Model 270サブミクロン粒径分析計(バージョン3.0)また はHIACPA−720自動粒径分析計(両方ともMenlo Park、 C AのpBcific3cientificのHI^C/ROYCOInstru ment Divfsionから入手できる)のどちらかの使用によって測定す ることができる。
一般的に入手できるファーネスブラックを含むすべてのタイプのカーボンブラッ クを本発明のために使用することができる。しかしながら、水とスラリー化する 時には最初は酸性または中性であるカーボンブラック、即ち、約1〜約7.5そ して更に好ましくは約2〜約4のpHを有するカーボンブラックを利用すること が好ましい。好ましいタイプのカーボンブラック粒子は、約1〜約10重量%の 揮発物を含みそして無定形構造を有する。
これらの好ましいカーボンブラック粒子はまた非常に多孔質であり、そして一般 的にそれらの表面積は、BET法(Brunauer−E園5ett−Tell erの方法)によッテ測定して1gあたり約45〜約1.100そして好ましく は約300〜約600平方メートルである。
本発明の使用のために適切な例示のカーボンブラックは、Cabot XC−7 2RConductivel Cabot 1lonarch 800、Cab ot 1lonarch 1300を含み、これらはすべてBoston、 M ^のCabot Corporationによって製造されている。その他ノ適 切ナカーポンブラックは、Co1us+bian T−10189、Colum bian Conductex 975 Conductive、 Colum bian CC−40−220及びColumbian Raven 3500 を含み、これらはすべてNew York、NYのColumbian Car bon Companyから入手できる。Monarch 800及びRave n 3500が、それらの分散の容易性及び低いpHのために2つの最も好まし いカーボンブラックである。
本発明中で本明細書及び請求の範囲中で使用される時には液状カーボンブラック 分散液のための“液状分散媒体”という術語は、水及び極性有機溶媒(プロトン 性と非プロトン性の両方)を含む。適切なプロトン性極性有機溶媒は、低級アル コール(C+〜C4)例えばメタノール、エタノール、イソプロパツール及びイ ソブタノール:多価アルコール例えばグリコール(即ちトリエチレングリコール ):エーテルアルコール例えばセロソルブ:有機酸例えば蟻酸及び酢酸:酸誘導 体例えばトリクロロ酢酸:並びにスルホン酸例えばメタンスルホン酸を含んで良 い。適切な非プロトン性極性有機溶媒は、アルデヒド例えばアセトアルデヒド; ケトン例えばアセトン:非プロトン性芳香族溶媒例えばトルエン及びミネラルス ピリット;非プロトン性ハロゲン化炭化水素例えばジクロロフルオロメタン及び ジクロロジフルオロメタン(FREON) ニジメチルホルムアミド(DMF)  ; N−メチルピロリドン;ジメチルスルホキシド(DllSO) 、並びに カルボン酸のエステル例えば蟻酸メチル、酢酸エチル及び酢酸セロソルブを含む 。好ましい液状分散媒体は、コスト及び使用の容易性の点より水である。後続の 電気めっきステップの間の異種イオンの干渉を最小にするために、石灰、フッ素 、ヨウ素及び水道水中に通常見い出されるその他の不純物を含まない脱イオン水 を利用することが好ましい。
水及びカーボンブラックに加えて、第三の重要な成分、即ち、前記カーボンブラ ックを前記液状分散媒体中に分散させることができる(即ち、前記カーボンブラ ック及び液状分散媒体と相溶性の)界面活性剤が分散液中に必要とされる。これ らの1つ以上が、カーボンブラックの湿潤能力及び安定性を増進させそして非伝 導性層の細孔及び繊維内部へのカーボンブラックによる最大の浸透を可能にする ために分散液に添加される。適切な湿潤剤は、アニオン、ノニオン及びカチオン 界面活性剤(またはこれらの組み合わせ例えば両性界面活性剤)を含む。界面活 性剤は、液状カーボンブラック分散液中に可溶性で、安定でそして好ましくは非 発泡性でなければならない。
一般に、水中におけるような極性の連続的な相のためには、界面活性剤は好まし くは高いIILB数(8〜18)を持たねばならない。界面活性剤の好ましいタ イプは、主に分散液のpflに依存するであろう。全体の分散液がアルカリ性で ある(即ち塩基性範囲の全体のpHを有する)場合には、アニオンまたはノニオ ン界面活性剤を用いることが好ましい。受は入れ可能なアニオン界面活性剤は、 ナフタレンスルホン酸のナトリウムまたはカリウム塩例えばDARVAN No 、 1 (R,T、 Vanderbilt Co、) 、ECC0fET L F(Eastern Co1or and Chemical)、PETR0A A、 PETR0ULF(Petro Chemical Co、、 Inc、 )及びAERO3OL OT (^mericanCyanamid)を含む。
好ましいアニオン界面活性剤は、中和されたリン酸エステル−タイプの界面活性 剤例えば+1APHOs 55.56.8135.60^、L6 (Mazer  Chemicals Inc、)を含む。液状カーボンブラック分散液のため の最も好ましいアニオン界面活性剤は蓋^PFIOS 56である。適切なノニ オン界面活性剤は、エトキシル化ノニルフェノール例えばPOLY−TERGE NT”’B−Series (OLin Corporation)またはアル コキシル化線状アルコール例えばPOLY−TERGF、NTSL−3erie s (Olin Corporation)を含む。
全体の分散液が酸性である場合には、選ばれたアニオン界面活性剤またはカチオ ン界面活性剤を用いることが好ましい。アニオン界面活性剤の受け入れられるグ ループは、上で述べたナフタレンスルホン酸のナトリウムまたはカリウム塩であ ろう。受は入れられるカチオン界面活性剤は、セチルジメチルベンジルアンモニ ウムクロリド例えばAIIMONYX T(Onyx Chemical Co rporation) ; f−タノール化アルキルグアニジンアミン錯体例え ば八ERO3OLC−51(American Cyanamid) ;リポカ ル(lipocals) ;ドデシルジフェニルオキシドジスルホン酸(000 0^)例えばDOWFAX 2A1 (Dot Chemical) ; DD OD^のナトリウム塩例えば5TRODEX (Dexter Chemica l Corporation) ;及び複雑な有機リン酸エステルの塩を含む。
好ましい界面活性剤は、脂肪族アミンを基にした複雑なアミノ酸の両性カリウム 塩例えば菖^F013及びカチオン性エトキシル化ダイズアミン例えば麗^ZE EN S−5または置^ZTREAT(MazerChe(至)icals I nc、)を含む。好ましいカチオン界面活性剤はまた、Douquad 5er ies例えばAkzo CheIIieから得られるDouquad T−50 を含む。界面活性剤の組み合わせを用いて良い。“界面活性剤”という術語は、 カーボンブラック分散液を製造するために本発明において使用される時には、他 の形の分散剤または助剤例えば低分子量の高分子電解質及びポリマーを含んで良 い。
分散液中のカーボンブラックの量は、分散液の約4重量%未満、好ましくは約2 重量%未満でなければならない。もっと高い濃度のカーボンブラックの使用は、 望ましくないめっき特性を与えることが見い出された。同じ関係で、固体含量( 即ち、液状分散媒体以外のすべての成分)は、好ましくは分散液の10重量%未 滴、更に好ましくは約5.6重量%未満である。
液状のカーボンブラック含有分散液の1つの付加的な好ましい成分は、強塩基性 物質例えばアルカリ性水酸化物である。適切な強塩基性物質は、アルカリ金属水 酸化物例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウムを含む。所 望の場合には、水酸化アンモニウムもまた用いて良い。水酸化カリウムが最も好 ましい強塩基性物質である。゛アルカリ性水酸化物゛という術語は、説明及び請 求の範囲を通じてこれらの強塩基性物質を同定するために使用される。生成する カーボンブラック含有分散液のplTを約10〜約14、そして好ましくは約1 0〜約12に増すのに十分な割合で液状カーボンブラック分散液に十分なアルカ リ性水酸化物を添加して良い。
以下は、カーボンブラックの適切な水性アルカリ性分散液の典型的な調合であり 、種々の成分に関する割合の一般的範囲並びに割合の好ましい範囲を示すニ一般 的範囲 好ましい範囲 成 分 (重量%) (重量%) カーボンブラック 0゜1〜4 0.15〜2界面活性剤 0.01〜4 0. 05〜2アルカリ性水酸化物 0〜10.4〜0.8水 残り 残り カーボンブラックの液状分散液を典型的には適切に撹拌している容器中に入れ、 そして処理される印刷配線板を液状分散液中に浸漬させ、それで噴霧しまたはそ の他のやり方でそれと接触させる。浸漬浴中の液状分散液の温度は、調整された 印刷配線板をその中に浸漬させる間は、約り5℃〜約35℃そして好ましくは約 り0℃〜約30℃の範囲に維持される。浸漬の期間は、一般的に約1〜10、そ して好ましくは約3〜5分の範囲である。浸漬の間、液状のカーボンブラック含 有分散液は、印刷配線板のホールに浸透しそして湿潤させそして絶縁する層の成 分を形成するガラス繊維並びにエポキシ樹脂と接触する。次に、浸漬された基板 を液状のカーボンブラック含有分散液浴から取り出す。
次に、カーボンブラックで覆われた基板を、付与された分散液中の実質的にすべ ての(即ち、約95重量%より多い)水が除去されそしてカーボンブラックを含 む乾燥された付着物がホール中にそして非伝導性層の他の暴露された表面の上に 残るステップにかける。これは、数個の方法によって例えば室温での蒸発によっ て、真空によって、基板を高められた温度で短い時間の間加熱することによって 、またはエアナイフによって、またはその他の同等な手段によって達成すること ができる。高められた温度で加熱することが好ましい方法である。加熱は、約7 5〜120℃、更に好ましくは約80〜98℃の温度で約30秒〜45分の間一 般的には実施される。ホールの壁の完全な被覆を確実にするために、液状カーボ ンブラック分散液中に基板を浸漬しそして次に乾燥する手順は1回以上繰り返し て良い。
カーボンブラックで覆われた基板を、今度は、カーボン層の上のグラファイト層 の付着を生じる付加的なグラファイト処理にかける。好ましくは、カーボンブラ ックでコートされたPWB基板をまず必要に応じて調整剤溶液と接触させる。調 整剤との接触の好ましい方法は、コートされたPWBを約1〜10分の間室温の 水性調整剤洛中に浸漬させることである。この調整側基は、カーボンブラック層 の上の分散されたグラファイト粒子の後続の吸着を促進するために使用される。
このステップのための好ましい調整剤は、カーボンブラック分散液との接触の前 に使用されたのと同じものである。
この必要に応じた第二の調整剤溶液の付与の後で、PWBを引き続いて水によっ てリンスして基板から過剰の調整剤を除去する。
次に、基板を液状グラファイト分散液または懸濁液と接触させる。このグラファ イト分散液は3つの重要な成分;即ち、グラファイト、グラファイトを分散する ことができる1つ以上の界面活性剤、及び液状分散媒体例えば水を含む。グラフ ァイト分散液を接触させる好ましい方法は、浸漬、噴霧、またはPWB工業にお いて使用される化学品を接触させるその他の方法を含む。単一の作業浴がこのグ ラファイト分散液を接触させるために十分であるが、再加工またはその他の目的 のために1つより多い浴を使用しても良い。
この液状グラファイト分散液を製造する際には、3つの重要な成分及びその他の 好ましい成分をいずれも一緒に完全に混合する。作動するグラファイト分散液浴 は、固体が洛中に分散されて保持されるのを助けるためにPWB処理の間、好ま しくは撹拌されて保持される。この混合は、液状グラファイト分散液の濃縮され た形をボールミル粉砕、コロイドミル粉砕、高剪断ミル粉砕、超音波技術にかけ ることによって、アトリッターによって、または高速混合若しくはその他の標準 的なブレンド技術によって達成することができる。完全に混合されたグラファイ ト分散液を、後で、撹拌しながら一層の水によって希釈して、グラファイト分散 液作業浴のための所望の濃度にする。混合の好ましい方法は、アトリッター若し くは高速ミキサー中でのまたはその中にガラス、鉱物若しくはプラスチックビー ズを含むボールミル中での約1〜約24時間の期間の間の混合である。この完全 な混合は、グラファイト粒子が界面活性剤によって密にコートされるまたは湿潤 されることを可能にする。次に、この混合された濃厚物を、水または何らかのそ の他の液状分散媒体と混合して所望の濃度にする。グラファイト分散液浴は、固 体を分散して保持するのを助けるために希釈及び接触の両方のステップの間好ま しくは撹拌されて保持される。
上で述べたように、グラファイト粒子は、分散液中にある間約1.5ミクロン未 満の平均粒径を持たねばならない。実質的にむらのないめっきそしてめっき引き 離しの無い所望のめっき特性を得るために、できる限り小さいグラファイトのこ の平均粒径を有することが望ましい。
好ましくは、伝導性グラファイト粒子の平均粒径は約0.05〜約0.8ミクロ ンの範囲にある。更に好ましくは、平均粒径は約0.1〜約0.4ミクロンであ る。グラファイト粒子がそれらの結晶構造そしてそれ故それらの伝導度を保持す ることもまた必要とされる。かくして、グラファイト粒子が大き過ぎる場合には 、粉砕は伝導度の損失を伴う可能性があることが知られているので、粉砕におけ る注意を引き付けなければならない。それ故、本明細書及び請求の範囲において 使用される時には“伝導性グラファイト粒子”という術語は、実質的に結晶性の 構造を有しそして本質的に結晶欠陥が無(、かくして合わせられたカーボンブラ ック及びグラファイト堆積の伝導度を増すのに十分な伝導度を有するグラファイ ト粒子を意味する。
明細書及び請求の範囲の両方においてグラファイト粒子に関して本発明において 用いられる時には“平均粒径”という術語は、グラファイト粒子の平均中央径( 数による平均)を指す。分散液中の平均中央径は、NiCo■p11odel  270サブミクロン粒径分析計(バージョン3.0)またはHI^cp^−72 0自動粒径分析計(両方ともMenlo Park。
CAのPacific 5cientificの■rAc/ROYCOInst rumentDivisfonから入手できる)のどちらかの使用によって測定 することができる。
臨界的な粒径限定に合致する伝導性グラファイト粒子の例は、日本の東京の昭和 電工株式会社によって製造された昭和電工Ultrafineグラファイト:日 本の石山の日本グラファイト産業株式会社によって製造された日本人〇P(0, 7ミクロン):及びAsbury、 NJのAsbury Graphitel lillsによって製造されたAsbury Graphite Micro− 850を含む。
本発明中で本明細書及び請求の範囲中で使用される時には液状グラファイト分散 液のための“液状分散媒体”という術語は、水及び極性有機溶媒(プロトン性と 非プロトン性の両方)を含む。適切なプロトン性極性有機溶媒は、低級アルコー ル(C+〜C4)例えばメタノール、エタノール、イソプロパツール及びイソブ タノール:多価アルコール例えばグリコール(即ちトリエチレングリコール): エーテルアルコール例えばセロソルブ;有機酸例えば蟻酸及び酢酸;酸誘導体例 えばトリクロロ酢酸;並びにスルホン酸例えばメタンスルホン酸を含んで良い。
適切な非プロトン性極性有機溶媒は、アルデヒド例えばアセトアルデヒド:ケト ン例えばアセトン:非プロトン性芳香族溶媒例えばトルエン及びミネラルスピリ ット:非プロトン性ハロゲン化炭化水素例えばジクロロフルオロメタン及びジク ロロジフルオロメタン(FREON) ;ジメチルホルムアミド(DIIF); N−メチルピロリドン:ジメチルスルホキシド(DIISO) ;並びにカルボ ン酸のエステル例えば蟻酸メチル、酢酸エチル及び酢酸セロソルブを含む。この ステップのための好ましい液状分散媒体は、コスト及び使用の容易性の点より水 である。後続の電気めっきステップの間の異種イオンの干渉を最小にするために 、石灰、フッ素、ヨウ素及び水道水中に通常見い出されるその他の不純物を含ま ない脱イオン水を利用することが好ましい。
水及びグラファイトに加えて、第三の重要な成分、即ち、前記グラファイトを前 記液状分散媒体中に分散させることができる(即ち、前記グラファイト及び液状 分散媒体と相溶性の)界面活性剤が分散液中に必要とされる。
これらの界面活性剤の1つ以上が、グラファイト分散液の湿潤能力及び安定性を 増進させるために分散液に添加される。適切な湿潤剤は、アニオン、ノニオン及 びカチオン界面活性剤(またはこれらの組み合わせ例えば両性界面活性剤)を含 む。界面活性剤は、液状グラファイト分散液中に可溶性で、安定でそして好まし くは非発泡性でなければならない。一般に、水中におけるような極性の連続的な 相のためには、界面活性剤は好ましくは高い1’lLB数(8〜18)を持たね ばならない。界面活性剤の好ましいタイプは、主に分散液のpiに依存するであ ろう。全体の分散液がアルカリ性である(即ち塩基性範囲の全体のptlを有す る)場合には、アニオンまたはノニオン界面活性剤を用いることが好ましい。受 は入れ可能なアニオン界面活性剤は、ナフタレンスルホン酸のナトリウムまたは カリウム塩例えばDARVAN No、1 (R,T、 Vanderbilt Co、) 、ECC0WET LF (Eastern Co1or and  Chemical)、PETR0AA、 PETR0ULF (Petro C hemical Co、、 Inc、)及びAEROSOL OT (Amer ican Cyanamid)を含む。好ましいアニオン界面活性剤は、中和さ れたリン酸エステル−タイプの界面活性剤例えばIIAPIIO355,56, 8135,60^、L6(Mazer Chemicals Inc、)を含む 。液状グラファイト分散液のための最も好ましいアニオン界面活性剤は菖^PH 0S56である。適切なノニオン界面活性剤は、エトキシル化ノニルフェノール 例えばPOLY−TERGENT ”’ B−Series(OLin Cor poration)またはアルコキシル化線状アルコール例えばPOLY−TE RGENT 5L−3eries (OLin Corporation)を含 む。
受は入れられるカチオン界面活性剤は、セチルジメチルベンジルアンモニウムク ロリド例えば^MIIONYX T(Onyx Chevical Corpo ration) :エタノール化アルキルグアニジンアミン錯体例えばAERO SOL C−61(AmericanCyanawid) ;リポカル(lip ocals) : ドデシルジフェニルオキシドジスルホン酸(DDODA)例 えばDOfFAX 2^1(Dot Chemical) ; DDODAのナ トリウム塩例えば5TRODEX(Dexter Chemical Corp oration) ;及び複雑な有機リン酸エステルの塩を含む。好ましい界面 活性剤は、脂肪族アミンを基にした複雑なアミノ酸の両性カリウム塩例えば菖^ F013及びカチオン性エトキシル化ダイズアミン例えばMAZEEN S−5 または証^ZTREAT (liazer ChemicalsInc、 )を 含む。好ましいカチオン界面活性剤はまた、Douquad 5eries例え ばAkzo Chemieから得られるDouquadT−50を含む。界面活 性剤の組み合わせを用いて良い。
“界面活性剤“という術語は、グラファイト分散液を製造するために本発明にお いて使用される時には、他の形の分散剤または助剤例えば低分子量の高分子電解 質及びポリマーを含んで良い。
分散液中のグラファイトの量は、分散液の約4重量%未満、好ましくは約2重量 %未満でなければならない。
もっと高い濃度のグラファイトの使用は、望ましくないめっき特性を与えること が信じられる。同じ関係で、固体含量(即ち、液状分散媒体以外のすべての成分 )は、好ましくは分散液の10重量%未満、更に好ましくは約6重量%未満であ る。
液状のグラファイト含有分散液の1つの付加的な好ましい成分は、強塩基性物質 例えばアルカリ性水酸化物である。適切な強塩基性物質は、アルカリ金属水酸化 物例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウムを含む。所望の 場合には、水酸化アンモニウムもまた用いて良い。水酸化カリウムが最も好まし い強塩基性物質である。“アルカリ性水酸化物“という術語は、説明及び請求の 範囲を通じてこれらの強塩基性物質を同定するために使用される。生成するグラ ファイト含有分散液のpHを約10〜約14、そして好ましくは約10〜約12 に増すのに十分な割合で液状カーボンブラック分散液に十分なアルカリ性水酸化 物を添加して良い。
以下は、適切な水性アルカリ性グラファイト分散液の典型的な調合であり、種々 の成分に関する割合の一般的グラファイト 0.1〜4 0.15〜2界面活性 剤 0.01〜4 0.05〜2アルカリ性水酸化物 θ〜1 0,4〜0.8 水 残り 残り 液状グラファイト分散液を典型的には適切に撹拌している容器中に入れ、そして 処理される印刷配線板を液状分散液中に浸漬させ、それで噴霧しまたはその他の やり方でそれと接触させる。浸漬浴中の液状分散液の温度は、調整された印刷配 線板をその中に浸漬させる間は、約り5℃〜約35℃そして好ましくは約り0℃ 〜約30℃の範囲に維持される。浸漬の期間は、一般的に約1〜10、そして好 ましくは約3〜5分の範囲である。浸漬の間、液状のグラファイト含有分散液は 、前に付与されたカーボンブラック層をコートする。次に、浸漬された基板を液 状のグラファイト分散液浴から取り出す。
次に、基板を、付与された分散液中の実質的にすべての(即ち、約95重量%よ り多い)水が除去されそして乾燥されたグラファイト付着物がカーボンブラック 付着物を覆ってホール中にそして非伝導性層の他の暴露された表面の上に残るス テップにかける。これは、数個の方法によって例えば室温での蒸発によつて、真 空によって、基板を高められた温度で短い時間の間加熱することによって、また はエアナイフによって、またはその他の同等な手段によって達成することができ る。高められた温度で加熱することが好ましい方法である。加熱は、約75〜1 20℃、更に好ましくは約80〜98℃の温度で約30秒〜45分の間一般的に は実施される。ホールの壁の十分な被覆を確実にするために、液状グラファイト 分散液中に基板を浸漬しそして次に乾燥する手順は1回以上繰り返して良い。
基板は、今やカーボンブラック及びグラファイト分散液によって完全にコートさ れている。これらの分散液は、望ましいドリルされたホール表面の上にコートさ れるばかりでなく、また望ましくない銅プレートまたはホイル表面も完全にコー トする。かくして、多くの引き続く操作に先立って、すべてのカーボンブラック 及びグラファイトは、銅プレートまたはホイル表面から除去されなければならな い。
ホールの壁のガラス繊維及びエポキシ表面の上のそのままのコーティングを残し ながら殊にドリルされたホールのリムを含む外側の銅表面からの特別の過剰なグ ラファイト及び/またはカーボンブラックの一層の除去は、マイクロエツチング 浴を用いることによって達成することができる。一般的に、この処理は、約20 〜30℃の温度で35秒〜約3分間実施される。1つの適切な過硫酸ナトリウム を基にしたマイクロエツチング物質は、01inHunt 5pecialty  Products、 Inc、から入手できる“BLACKIIOLE II ICROCLEAN +”である。この製品を、好ましくは、1リツトルの脱イ オン水あたり100〜300gの過硫酸ナトリウム及び約1〜10重量%の硫酸 を含むマイクロエツチング浴を作るために十分な硫酸と合わせる。このマイクロ エツチングが働く機構は、銅ホイルの上に付着したカーボンブラック物質または グラファイト物質を直接攻撃することによってではなく、むしろその下でコーテ ィングのための接着を与える銅の最初の二三の原子層を専ら直接攻撃することで ある。それ故、完全にコートされた基板をマイクロエツチング溶液中に浸漬させ て銅表面からカーボンブラック及びグラファイトをミクロ小片の形で“薄片とし て”除去する。これらのミクロ小片は、PWB工業において普通に使用されるポ ンプによる濾過によってかまたはダムタイプのフィルター装置によってかのどち らかでマイクロエツチング浴から除去される。液状カーボンブラック分散液、液 状グラファイト分散液、マイクロエツチング処理及び中間の水リンスは、好マシ <は、PfBをポリプロピレンまたはポリ塩化ビニル(pvc)で作られそして 循環ポンプによって撹拌されてまたは空気中にポンプ輸送されて保持された浴中 に浸漬させることによって実施される。
マイクロエツチングステップ及び引き続(水リンスの後で、PWBは今度は光像 形成(photoimaging)プロセスに進んでそして後で電気めっきされ るかまたは直接パネル電気めっきされるかのどちらかで良い。上のマイクロエツ チングステップの後で、PWBをクエン酸曇り防止溶液または任意のその他の酸 清掃剤溶液またはこれらの両方によって更に清掃することが好ましいであろう。
このようにして処理された印刷配線板は、非伝導性層のホールの壁の上に銅コー テイングを付与するためにPWBを適切な電気めっき浴中に浸漬させることを含 む電気めっき操作のために準備ができている。
本発明は、PfHのスルーホールの壁に金属層を付与する際に通常用いられる任 意のそしてすべての電気めっき操作の使用を考慮に入れる。それ故、この請求さ れた発明は、何ら特別な電気めっき浴パラメーターに限定されるべきではない。
典型的な銅電気めっき浴は、以下の割合の以下の成分から成る: 成 分 一般的割合 好ましい割合 銅(金属として) 2〜3oz/ga1 2.25〜2.75oz/gaL硫酸 銅 5〜10oz/gal 5〜9oz/gal電気めっき浴は、通常は撹拌さ れそして好ましくは約20〜25℃の温度で維持される。電気めっき浴は一般的 に銅から成る陽極を備えていて、そしてめっきされる印刷配線板は電気めっき回 路に陰極として接続される。例えば、1平方フイートあたり約30アンペアの電 流を約40〜60分の期間の間電気めっき回路を横切って印加して2枚の銅のプ レートの間に位置する絶縁層のホールの壁の上への約1ミル±0.2ミルの厚さ までの銅めっきを行う。
ホールの壁のこの銅めっきは、印刷配線板の銅層の間の電流通路を与える。所望 の場合には、他の適切な電気めっき条件を用いて良い。所望の場合には、他の銅 塩または他の金属塩例えばニッケル、金、パラジウム、銀及び類似物の塩を含む 他の電気めっき浴組成物を用いて良い。
印刷配線板を銅電気めっき浴から取り出し、そして次に洗浄しそして乾燥して基 板を整え、これを更に処理する。例えば、PWBをスズー鉛電気めっき操作にか けて良い。
以下の実施例は、一層完全に本発明を規定するために提示されるが、それによっ て限定される意図は何ら無い。
明瞭に特記しない限り、すべての部及びパーセントは重量により、そしてすべて の温度は摂氏度である。
印刷配線回路板の明細 6枚の両面の対照の積層された印刷配線板及び8枚の両面の試験の印刷配線板を 本発明の方法によって処理した。これらの基板は、反対面のエポキシ樹脂/ガラ ス繊維層に圧力融合することによってしっかりと締められた2枚の35ミクロン 厚さの銅プレートから成りでいた。これらの両面の印刷配線板は幅が約15.2 4cmでありそして長さが22.86c■であった。銅プレート及びエポキシ樹 脂/ガラス繊維層を通してドリルされた各々径が約1.0園1の約500〜1. 000のホールが存在した。
実施例1 上で述べた両面の印刷配線板を、まず機械的に基板の表面をこすることによって それらのスルーホールを銅電気めっきするために製造した。次に、基板を指示さ れた時間の量販下の順序の水性洛中に浸漬させた:1、清掃剤(5分) 2、水道水によるリンス(2分) 3、調整剤(4分) 4、水道水によるリンス(2分) 5、カーボンブラック予備めっき分散液(4分)(次に93℃で20分間乾燥) 6、調整剤(4分) 7、水道水によるリンス(2分) 8、グラファイト予備めっき分散液(4分)(次に93℃で20分間乾燥) 9、過硫酸ナトリウムマイクロエツチング(30秒)10、水道水によるリンス (20秒) 11、曇り防止溶液(20秒) 12、水道水によるリンス(20秒) 浴1は、基板のホールの壁表面からグリース及びその他の不純物を除去するため の水中のモノエタノールアミン、5ANDOLECCFカチオン性性分分子電解 質びエチレングリコールから成る清掃剤調合物を含む水性溶液であった。この浴 を約60℃に加熱してこの清掃を容易にした。清掃剤調合物は、test Pa terson、 NJの01in HuntSpecialty Produc ts、 Inc、から“BLACKHOLE C1eaner2”として入手で きる。
浴3は、モノエタノールアミン及び5ANDOLECCF高分子電解質を含みそ して約10のpHを有して基板のホールの壁表面を調整する室温の水性アルカリ 性基であった。この調整剤調合物は、01in Hunt 5pecialty  Products。
Inc、か; ’BLACKHOLE Conditioner”として入手で きる。
浴5は、カーボンブラック予備めっき調合物を含む室温の脱イオン水浴であった 。この浴においては、各々の成分の割合は以下の通りであった: 0.38重量%のアニオン界面活性剤(1)0.6重量%のKOH(2) 0、38重量%のカーボンブラック(3)1.24重量%の固体 (1) MAPHO556−−Gurnee、ILのMazer Chemic al Inc、によって製造されたアニオン界面活性剤(90重量%の界面活性 剤及び10重量%のH2O)。
(2)固体の水酸化カリウムペレット(86重量%のKOfl。
14重量%のH2O)。
(3) Cabot Carp、によって製造されたRAVEN 3500カー ボンブラツク。
浴の残りは脱イオン水であった。浴5のこのカーボンブラック分散液は、高速ミ キサー中でこの分散液の濃縮された形を高速混合することによって製造した。界 面活性剤は脱イオン水/KOH中に溶解して連続的な相を与えた。次にカーボン ブラックを添加した。混合時間は6時間であった。混合の後で、濃厚物を十分な 脱イオン水によって希釈して上で指示された割合の分散液を製造した。
浴5の後で、基板を熱風再循環オーブン中に置きそして93℃に20分間加熱し た。この乾燥ステップは、基板の上のカーボンブラックコーティングから水を除 去し、それによって基板を全体に覆うてそして基板のスルーホール中にカーボン ブラックの乾燥された付着物を残した。
この乾燥は、基板のカーボンブラックと非伝導性表面との間の接着を促進する。
浴6は浴3と同じであった。
浴8は、グラファイト予備めっき調合物を含む室温の脱イオン水浴であった。こ の浴においては、各々の成分の割合は以下の通りであった: 0.4重量%のアニオン界面活性剤(1)0.6重量%のNon (2) I重量%のグラファイト(4) 1.48重量%の固体 (1) このアニオン界面活性剤は、Gurnee、 ILの麗azerChe mical Inc、によって供給された麗^PH0356であった(90重量 %の界面活性剤及び10重量%の水)。
(2)固体の水酸化カリウムペレット(86重量%のKOH114重量%の■、 0)。
(4)この実施例におけるグラファイトは、日本の東京の昭和電工によって製造 された昭和電工UltrafineGraphiteであった。
浴の残りは脱イオン水であった。浴8のこのグラファイト分散液は、ステンレス スチールボールによってガラスジャー中でこの分散液の濃縮された形を、液体レ ベルがミルのジャーの容積の約172を占める1/8インチ径のステンレススチ ールボールより上であるように、ボールミル粉砕することによって製造された。
この物質を12時間粉砕した。粉砕の後で、濃厚物を、上で指示された割合の分 散液を作るのに十分な脱イオン水によって希釈した。浴8の後で、基板を上の浴 5に関して述べたように乾燥した。
浴9は、室温の水性浴でありそして1リツトルの脱イオン水あたり200gの過 硫酸ナトリウム及び0.5容量%の濃H,SO,を含んでいた。その機能は、基 板の銅表面をマイクロエツチングして付着したカーボンブラックを表面から除去 することであった。それは、樹脂/ガラス表面には作用しない。この過硫酸ナト リウムマイクロエツチング液はBLACK■OLE Microclean ビ から作られていたが、West Paterson、 NJの01in Hun t 5pecialtyProducts、 Inc、から入手できる。
浴11は、室温の水性浴でありそして1リツトルの脱イオン水あたり50gのク エン酸及び0.5容量%の濃H,S04を含んでいた。その機能は、印刷配線板 の銅表面が曇ることを防止することであった。
リンス浴2.4.7.10及び12は、1つの処理浴から次の浴中への化学品の 持ち込みを防止するために用いられた。
浴12中の処理の後で、基板を空気乾燥しそして2枚の銅プレートの間の抵抗を 測定することによって評価した。
これは、各々の表面の上にMultimeterからの電極を置きそして抵抗を 記録することによって為された。結果を下の表2に示す。
この順序の浴による処理の後で、印刷配線板を、VER3ACLEAN 400 酸清掃剤浴、リンス、マイクロエツチングステップ、リンス、酸浸漬及び電気め っき浴を含む商業的電気めっき浴系列中に置いた。電気めっき浴は、撹拌手段及 び加熱手段を備えていてそして以下のものから成る電解質化学を含んでいた: 銅(金属として) 2.5oz/ gal硫酸銅 6.2oz/ ga1 98重量%濃■!So、 30oz/ gal塩化物イオン 40■g/l 印刷配線板を、約720リツトルの容積を有する電気めっき容器中に陰極として 接続した。12の銅のバーを電解質中に浸漬させそして陽極としてセル回路に接 続した。
銅のバーは約91c■の長さ、約9cmの幅及び約40■の厚さを有していた。
各々の面は約819平方cmであった。
1平方フイートあたり20アンペアの直流を、電気めっき浴中の電極を横切って 1分間流した。この期間の間、浴を25℃で維持し、そして空気散布によって撹 拌を行った。この期間の終に、基板を電気めっき回路から取り外し、電解質から 取り出し、水道水で洗浄し、そして乾燥した。
生成した電気めっきされた印刷配線板のスルーホールの検査を行ってそして銅の 被覆の完全さを認めた(標準との比較のために以下の表1を参照せよ)。銅の被 覆の評価は、めっきの1分後に、断面図作成(cross−sectionin g)及びバックライト法によって実施した。
実施例2 上で述べた両面基板を、それを約55分間電気めっきしてホールの壁表面の上に 約0.001インチの銅の厚さを築いた以外は、正確に実施例1におけるように 処理した。
ホールを、それらを以下に述べる標準と比較しながら目視で検査した。次に基板 を、それを標準的なはんだショックテストにかけることによって接着に関して評 価した。
グラファイト処理されたホールは、電気めっきされた層の優れた均−性及びホー ルの壁への優れた接着を示した。
比較IA及びIB 2枚の上で述べた両面基板を、ステップ6.7及び8を省略した以外は正確に実 施例1及び2におけるように処理した。これらの基板の1枚(C−1^)は1分 間電気めっきした。第二のもの(C−IB)は約55分間電気めっきした。この 方法を、単一通路(pass)カーボンブラックと呼ぶ。基板C−IBを、それ を標準的なはんだショックテストにかけることによって接着に関して評価した。
結果を表3中に示す。
比較2A及び2B 上で述べた2枚の両面基板を、ステップ8(グラファイト分散液)をステップ5 を繰り返すことによって置き換えた以外は正確に実施例1及び2におけるように 処理した。1枚の基板(C−2^)は1分間電気めっきし、そしてもう1枚の基 板(C−2B)は約55分間電気めっきした。
この方法を二重通路カーボンブラックと呼ぶ。基板C−2Bは、それを標準的な はんだショックテストにかけることによって接着に関して評価した。そのテスト の結果を表3中に示す。
比較3A及び3B 2枚の上で述べた両面基板を、ステップ5.6及び7を省略した以外は正確に実 施例1及び2におけるように処理した。1枚の基板(C−3^)は1分間電気め っきしそしてもう1枚(C−3B)は約55分間電気めっきした。この方法を、 単一通路グラファイトと呼ぶ。この基板(C−3B)は、55分のめっきの後で さえ顕著な空隙が観察されたので接着に関して評価しなかった。
実施例3 上で述べた両面基板を、ステップ8をその全体において以下のものから成る水性 分散液によって置き換えた以外は正確に実施例1におけるように処理した:0. 4重量%のアニオン界面活性剤(1)0.6重量%のKon (2) 0.4重量%のグラファイト(5) 1.28重量%の固体 (1)このアニオン界面活性剤は、上で述べた麓^PIIIOS 56であった 。
(2)上で述べたKOHの固体のペレット。
(5)この実施例におけるグラファイトは、日本の石山の日本グラファイト工業 株式会社によって供給さた日本人〇P(0,7ミクロン)であった。
浴の残りは脱イオン水であった。このグラファイト分散液は、実験用アトリック −(Akron、 OHのUnionProcessによって製造されたMod el 0−1)中でこの分散液の濃縮された形を、液体レベルが室の容積の約半 分を占める1/8インチ径のステンレススチールボールより丁度上であるように して、粉砕することによって製造された。この物質をフルパワーの70%で12 時間粉砕した。粉砕の後で、濃厚物を、上で指示された割合の分散液を作るのに 十分な脱イオン水によって希釈した。
実施例4 上で述べた両面基板を、上の実施例3において述べたようにして製造された日本 人〇P0.7ミクロングラファイト分散液でステップ8における昭和電工グラフ ァイト分散液を置き換えた以外は、正確に実施例2におけるように処理した。
実施例5 上で述べた両面基板を、^5bury、 NJのAsbury Graphit eMillsによって供給されたAsbury Graphite Micro −850でステップ8中で述べた分散液中の日本AUP(0,7ミクロン)グラ ファイトを置き換えた以外は、正確に実施例3におけるように処理した。
実施例6 上で述べた両面基板を、Asbury Graphite 1licro−85 0でステップ8中で述べた分散液中の日本人〇P(0,7ミクロン)グラファイ トを置き換えた以外は、正確に実施例4におけるように処理した。
表 1 20アンペア/平方フイートで1分間電気めっきした後のスルーホールの銅被覆 使用された方法または 1分後の 基 板 グラファイト 被 覆 実施例1 昭和電工 100% 比較例IA 単一通路カーボンブラック 10%未満比較例2A 二重通路カー ボンブラック 50%未満比較例3A 単一通路グラファイト 50%未満実施 例3 日本人〇P0.7ミクロン 100%実施例5 Asbury Micr o−850100%表 2 処理された(しかし電気めっきされていない)基板に関する銅プレートの間の抵 抗 使用された方法または 抵 抗 基 板 グラファイト (オーム) 実施例1 昭和電工 15〜35 比較例IA 単一通路カーボンブラック 200〜250比較例2A 二重通路 カーボンブラック 40〜50表 3 十分に電気めっきされた(20アンペア/平方フイートで55分)基板に関する スルーホール銅被覆及び接着(はんだショック)二両方の測定ともに標準2Bに 対して匹敵するとして評価使用された方法ま 基 板 たはグラファイト 被覆 接着実施例2 昭和電工 匹敵する 匹敵す る比較例IB 単一通路カーボン ブラック 匹敵する 匹敵する 比較例2B 二重通路カーボン 受は入れ 受は入れブラック られる られる 比較例3B 単一通路グラファ 幾らかの 行ゎなかイト 空隙 った 実施例4 日本AUP0.7 匹敵する 匹敵する被覆の結果は、横断面に切ら れた基板を空隙及び厚さの均一性に関して評価したことを意味する。本発明の実 施例(E−2、E−4及びE−6)はすべて、標準的な二重通路カーボンブラッ ク方法に匹敵した。接着の結果もまた、それらは標準的な二重通路カーボンブラ ック方法と匹敵したことを示す。
従って、これらの結果は一緒に、実施例1.3及び5に従ってテストされた基板 は、比較方法のすべてよりも速いめっき特性を示し、しかもそれらの方法の優れ た被覆及び接着特性を保持することを示す。
本発明をその特定の実施態様に関して上で説明してきたけれども、本明細書中で 開示された本発明の概念から離れること無く多くの変更、改質及び改変をするこ とができることは明らかである。従って、添付した請求の範囲の精神及び広い範 囲内に入るすべてのこのような変更、改質及び改変を含むことを意図する。
フロントページの続き (81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、 SE)、GA(B F、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,SN、TD、T G)、AU、 BB、 BG、 BR,CA、 FI、 HU、JP、 KP。
KR,LK、 MG、 MW、 No、 PL、 RO,RU、 S

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)(a)非伝導性表面を、 (1)分散液中の約3.0ミクロン未満の平均粒径を有するカーボンブラック粒 子、 (2)該カーボンブラックと融和性である効果的分散量の界面活性剤、及び (3)第一液状分散媒体を含む液状カーボンブラック分散液と接触させ(ここで 、カーボンブラックの量は実質的にすべての該非伝導性表面をコートするのに十 分でありそして液状カーポンプラック分散液の約4重量%未満である) (b)実質的にすべての該第一液状分散媒体を該カーボンブラック粒子から分離 し(これによって、該粒子は実質的に連続的な層として該非伝導性表面の上に付 着させる)、並びに (c)該カーボンブラックコートされた非伝導性表面を、(1)分散液中の約1 .5ミクロン未満の平均粒径を有する伝導性グラファイト粒子、 (2)該伝導性グラファイトと融和性である効果的分散量の界面活性剤、及び (3)第二液状分散媒体を含む液状伝導性グラファイト分散液と接触させ(ここ で、伝導性グラファイトの量は液状伝導性グラファイト分散液の約4重量%未満 である) (d)実質的にすべての該第二液状分散媒体を該伝導性グラファイト粒子から分 離し(これによって、該粒子は該カーボンブラックコートされた非伝導性表面の 上に付着させる)、並びに (e)堆積したカーボンブラック層及び付着した伝導性グラファイト層及び該非 伝導性表面を覆って実質的に連続的な伝導性金属層を電気めっきするステップに よって特徴付けられる、非伝導性物質の表面に伝導性金属層を電気めっきするた めの方法。 2)該カーボンブラック粒子が約0.05〜約3.0ミクロンの平均径を有する ことを特徴とする、請求項1記載の方法。 3)該グラファイト粒子が約0.05〜約0.8ミクロンの平均粒径を有するこ とを特徴とする、請求項1記載の方法。 4)該接触させるステップ(a)及び(c)を、非伝導性物質をそれぞれ該液状 カーボンブラック分散液及び液状伝導性グラファイト分散液中に浸漬することに よって実施することを特徴とする、請求項1記載の方法。 5)該分離するステップ(b)及び(d)を付着した分散液を加熱することによ って実施することを特徴とする、請求項1記載の方法。 6)少なくとも二つの別々の伝導性金属層に積層された少なくとも一つの非伝導 性層から成る積層され印刷された配線基板中のスルーホールの壁を電気めっきす るための方法であって、 (a)該スルーホールを有する該印刷された配線基板を、 (1)分散液中の約3.0ミクロン未満の平均粒径を有するカーボンブラック粒 子、 (2)該カーボンブラックと融和性である効果的分散量の界面活性剤、及び (3)第一液状分散媒体を含む液状カーボンブラック分散液の浴中で接触させ( ここで、カーボンブラックの量は実質的にすべての該非伝導性表面をコートする のに十分でありそして液状カーボンブラック分散液の約4重量%未満である)( b)実質的にすべての液状分散媒体を該分散液から分離し、これによって該カー ボンブラック粒子を実質的に連続的な層として該ホールの壁の該非伝導性部分の 上に付着させ、並びに (c)該カーボンブラックコートされた印刷配線板を、(1)分散液中の約1. 5ミクロン未満の平均粒径を有する伝導性グラファイト粒子、 (2)該伝導性グラファイトと融和性である効果的分散量の界面活性剤、及び (3)第二液状分散媒体を含む液状伝導性グラファイト分散液と接触させ(ここ で、伝導性グラファイトの量は液状伝導性グラファイト分散液の約4重量%未満 である) (d)実質的にすべての該第二液状分散媒体を該伝導性グラファイト粒子から分 離し、これによって該粒子を該印刷配線板の上に付着させ、 (e)該印刷配線板の該金属層をマイクロエッチングしてそれらからあり得る付 着したカーボンブラック及びグラファイトを除去し、並びに (f)該ホールの壁の該非伝導性部分の上の付着したカーボンブラック層及び付 着した伝導性グラファイト層を覆って実質的に連続的な伝導性金属層を電気めっ きして、それによって該印刷配線板の該金属層を電気的に接続する ステップによって特徴付けられる方法。 7)該方法が、ステップ(a)の前に、該印刷配線板を清掃溶液及び調整剤溶液 と接触させることを更に含むことを特徴とする、請求項6記載の方法。 8)その上に約3.0ミクロン未満の平均粒径を有するカーボンブラックの実質 的に連続的な層の付着物及び該カーボンブラック付着物を覆って付着させた約1 .5ミクロン未満の平均粒径を有する伝導性グラファイトの層によって覆われた 非伝導性表面。 9)その上に約3.0ミクロン未満の平均粒径を有するカーボンブラックの実質 的に連続的な層の付着物及び該カーボンブラック付着物を覆って付着させた約1 .5ミクロン未満の平均粒径を有する伝導性グラファイトの層によって覆われそ してめっきされた金属を下に横たえる、金属めっきされた非伝導性表面。 10)該非伝導性表面が印刷配線板の少なくとも一つのスルーホールを含むこと を特徴とする、請求項8または9記載の金属めっきされた非伝導性表面。 11)非伝導性表面の電気めっきを増進する際の使用のために適切な液状分散液 であって、 (a)該分散液中の約1.5ミクロン未満の平均粒径を有する伝導性グラファイ ト粒子、 (b)該伝導性グラファイトと融和性である効果的分散量の界面活性剤、 (c)必要に応じて、該液状分散液のpHを約9〜14の範囲に上げるのに十分 な量の少なくとも一種のアルカリ性水酸化物、及び (d)液状分散媒体(ここで、伝導性グラファイトの量は、実質的にすべての該 非伝導性表面をコートするのに十分でありそして該液状分散液の約4重量%未満 であり、そしてここで、該液状分散液は約10重量%未満の固体成分を含む) によって特徴付けられる液状分散液。
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