Kupferätzlösungen

Abstract

 Die Erfindung betrifft wässrige Kupferätzlösungen enthaltend übliche saure Ätzmedien auf Basis von Eisenchlorid, Kupferchlorid oder Peroxidverbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Halogenverbindungen enthalten sind.
Diese Ätzlösungen finden Verwendung in Leiterplatten, insbesondere durchkontaktierte Leiterplatten, für die EIektrotechnik und Elektronik.

Beschreibung

[0001] Die Anmeldung betrifft wässrige Kupferätzlösungen enthaltend übliche saure Ätzmedien auf Basis von Eisenchlorid, Kupferchlorid oder Peroxidverbindungen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 7 zur Ätzung von Kupfer auf Leiterplatten und durchkontaktierten Schaltungen.

[0002] Es ist bekannt,bei der Herstellung von Leiterplatten saure Ätzmedien zur Ätzung von Kupfer zu verwenden.

[0003] Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, daß es insbesondere bei Leiterplatten mit ein oder mehreren Metallkernen, wie zum Beispiel Eisen-Nickel- oder Eisen-Kobaltkernen, bedingt durch den unedlen Charakter der verwendeten Metalle zur Zementation von Kupfer kommt, was zur ungenügenden Haftung des anschließend zum Zwecke der Durchkontaktierung des chemisch abgeschiedenen Kupfers führt.

[0004] Außerdem weisen die derart geätzten Metallkerne den Nachteil einer starken Rückätzung auf.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Zurverfügungstellung einer Kupferätzlösung, welche eine Zementation von Kupfer auf unedlen Metallen und deren Legierungen verhindert und damit eine anschließende Haftfeste Abscheidung von Kupfer sogar bei Leiterplatten mit ein oder mehreren Metallkern-Lagern ermöglicht.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die wässrige Kupferätzlösung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zusätzlich Halogenverbindungen enthalten sind.

[0007] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0008] Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kupferätzlösungen zur direkten, haftfesten Durchkontaktierung von Leiterplatten mit ein oder mehreren Metallkernen, insbesondere Eisen-Nickel-oder Eisen-Kobaltkern.

[0009] Die erfindungsgemäße Ätzlösung verhindert überraschenderweise eine Zementation von Kufper und führt hierdurch bei der anschließenden chemischen Metallisierung zu einer außerordentlichen großen Kupfer-Metallkern-Haftung.

[0010] Als einwertige Metalläquivalente A der allgemeinen Formel AX sollen verstanden werden solche der Alkalimetalle, wie zum Beispiel Natrium oder Kalium, der Erdalkalimetalle, wie zum Beispiel Magnesium und Calzium und der Übergangsmetalle, wie Eisen, Kupfer u.a.

[0011] Als Halogenverbindungen sind zum Beispiel Fluor, Chlor und Brom zu nennen.

[0012] Halogenverbindungen mit herausragender Wirksamkeit sind zum Beispiel Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kaliumfluorid und Salzsäure.

[0013] Die gekennzeichneten Halogenverbindungen können jeweils für sich oder in Mischung miteinander in Konzentrationen von o,5 bis 5o g/Liter, vorzugsweise von 5 bis 2o g/Liter, in sauren Kupferätzlösungen erfindungsgemäß verwendet werden.

[0014] Es hat sich gezeigt, daß eine Ätzung ohne sudige, nicht haftende Abscheidung von Kupfer auf den Metallkernen von Leiterplatten im Falle peroxidhaltiger Ätzlösungen dann erreicht werden kann, wenn ein Zusatz von Halogenidionen zur Ätzlösung in der Weise erfolgt, daß das Konzentrationsverhältnis von Halogenid zu Kupfer (in g/Liter berechnet) im Bereich von 0,1 : 1 bis 100 : 1, vorzugsweise zwischen 0,5 : 1 und 1,0 : 1,liegt.

[0015] Als saure Kupferätzlösung kommen alle üblich sauren Ätzmedien, wie solche auf Basis von Eisenchlorid, Kupferchlorid oder Peroxidverbindung,in Betracht.

[0016] Zu den Peroxidverbindungen gehören zum Beispiel Wasserstoffperoxid, Amoniumpersulfat, Natriumperoxodiaulfat u.a.

[0017] In der Regel werden je nach dem beabsichtigten Zweck schwefelsaure oder salzsaure Ätzlösungen verwendet.

[0018] Die Dauer der Behandlung beträgt zweckmäßigerweise etwa 1 bis 2 Min. bei Raumtemperatur, kann jedoch je nach gewünachtem Effekt auch bei kürzeren oder längeren Behandlungszeiten beziehungsweise niedrigeren oder höheren Temperaturen durchgeführt werden.

[0019] Anschließend werden die derart behandelten Platten gespült und dann in üblicher Weise aktiviert und chemisch metallisiert.

[0020] Es wurde weiterhin gefunden, daß die erfindungsgemäßen Kupferätzlösungen den Angriff des Ätzmediums auf den Metallkern der Leiterplatten dann vermeiden, wenn sie außerdem organische Verbindungen auf Basis von aliphatischen Aminen oder Alkoholen, Thioharnstoffen, aromatisvhen Thioverbindungen, Pyridiniumverbindungen, PynmidJLniumverbindungen, alkoxylierten Alkoholen oder Phenolen in Konzentrationen von o,oo5 bis 15 g/Liter, vorzugsweise von o,ol bis 5 g/Liter enthalten.

[0021] Als solche Verbindungen sind zum Beispiel zu nennen: Triamylamin, Dicyclohexylamin, o-Tolylharnstoff, Thioharnstoff, o-Thiokresol, N-Laurylpyridiniumchlorid, N-Ethylpyridinium-Ethylsulfat, äthoxyliertes Nonylphenol, äthoxylierter Monylalkohol, N-Haptadecan-Trimethylendiamin (N; N-triäthaxylie N-Lauryl-Trimethyldiamin (N; N; N-triäthoxyliert), Vinylpyridinchlorid, Polyvinylpyrinium-Methylsulfat und Butindiol.

[0022] Die erfindungsgemäßen Kupferätzlösungen finden Verwendung zur Herstellung von Leiterplatten, insbesondere durchkontaktierten Leiterplatten , für die Elektrotechnik und Elektronik, zum Beispiel zur haftfesten Durchkontaktierung von sogenannten Metal-Core-Multilager Boards.

[0023] Die erfindungsgemäß behandelten durchkontaktierten Leiterplatten weisen ausgezeichnete Haftung des Kupfers auf dem Metallkern bei gleichzeitiger reduzierter Rückätzung der unedlen Metallkern-Innenlager auf und überstehen bis zu 5mal den sogenannten Ölschock-Test, was einen großen technischen Fortschritt bedeutet.

[0024] Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1:

[0025] Zusammensetzung einer erfindungagemäßen Kupferetzlösungg

[0026] Behandlungsdauer: 1,5 ± 0,5 Min.

[0027] Temperatur : 25 ± 2 °C.

Beispiel 2:

[0028] Zusammensetzung einer erfindungagemaßen Kupferatzloaung

[0029] Behandlungsdauer: 1,5 ± 0,5 Min.

[0030] Temperatur : 25 ± 2 °C.

Beispiel 3:

[0031] Zusammensetzung einer erfindungsgemäßen Kupferätzlösung:

[0032] Behandlungsdauer: 1 ± o,5 Min.

[0033] Temperatur : 25 ± 2 °C.

[0034] Beispiel 4:

[0035] Zusammensetzung einer erfindungsgemäßen Kupferätzlösung:

[0036] Behandlungsdauer: 2 ± 0,5 Min.

[0037] Temperatur : 25 ± 2 °C.

Beispiel 5:

[0038] In einem 30 Liter Ätzbad folgender Zusammensetzung:

Aliphatischer Alkohol,

[0039] äthoxiliert x 14 Laurylpyridinium Chlorid

[0040] werden 10 qm Zuschnitt eines kupferkaschierten Invar-Kernleiterplattenmaterials für jeweils 1,5 Minuten Behandlungsdauer bei ca. 25° C geätzt.

[0041] Hierbei lösen sich ca. 10 g/Liter Kupfer von der Kupferkaschierung in das Ätzbad ab. Das anfänglich hohe Halogenid Kupfer-Konzentrationsverhältnis sinkt auf 0,6 : 1 ab und wird durch Zugabe von Salzsäure konstant gehalten.

Ansprüche

l. Wässrige Kupferätzlösungen enthaltend übliche saure Ätzmedien auf Basis von Eisenchlorid, Kupferchlorid oder Peroxid-Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß zusatzlich Halogenverbindungen enthalten sind.

2. Wässrige Kupferätzlösungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Halogenverbindungen der allgemeinen Formel

enthalten sind, worin A Wasserstoff, Ammonium oder ein einwertiges Metalläquivalent und X ein Halogenatom darstellen.

3. Wässrige Kupferätzlösungen gemäß Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenverbindungen in Konzentrationen von o,5 bis 5o g/Liter, vorzugsweise von 5 bis 2o g/Liter, enthalten sind.

4. Wässrige Kupferätzlösungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konzentrationsverhältnis von Halogenid zu Kupfer (in g/1 berechnet) im Bereich von 0,1 : 1 bis 100 : 1, vorzugsweise zwischen 0,5 : 1 und 1,0 : 1, liegt .

5. Wässrige Kupferätzlösungen gemäß Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem organische Verbindungen auf Basis von aliphatischen Aminen oder Alkoholen, Thioharnstoffen, aromatischen Thioverbindungen, Pyridiniumverbindungen, Pyrimidiniumverbindungen, alkoxylierten Alkoholen oder Phenolen enthalten sind.

6. Wässrige Kupferätzlösungen gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Verbindungen in Konzentrationen von o,oo5 bis 15 g/Liter, vorzugsweise von o,o1 bis 5 g/Liter, enthalten sind.

7. Verfahren zur Ätzung von Kupfer auf Leiterplatten und durchkontaktierten Schaltungen unter Verwendung von wässrigen Kupferätzlösungen gemäß Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung bei Raumtemperatur durchgeführt wird.

8.Verfahren zur direkten, haftfesten Durchkontaktierung von Leiterplatten mit ein oder mehreren Metallkernen, insbesondere Eisen-Nickel- oder Eisen-Kobaltkernen, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten mit wässrigen Kupferätzlösungen enthaltend übliche saure Ätzmedien auf Basis von Eisenchlorid, Kupferchlorid oder Peroxidverbindungen sowie zusätzlich Halogenverbindungen und gegebenenfalls organischen Verbindungen auf Basis von aliphatischen Aminen oder Alkoholen, Thioharnstoffen, aromatischen Thioverbindungen, Pyridiniumverbindungen, Pyrimidiniumverbindungen, alkoxylierten Alkoholen oder Phenolen bei Raumtemperatur behandelt und dann in üblicher Weise gespült, aktiviert und chemisch metallisiert werden.

9.Verfahren gemäß Anspruch 8 zur Herstellung von Leiterplatten für die Elektrotechnik und Elektronik.

10.Durchkontaktierte Leiterplatten, hergestellt nach Verfahren gemäß Anspruch F und 9.