JPS648078B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
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Description
本発明は、非金属表面の金属化に関する。
非金属表面を金属化するには、まず個々の表面
を無電解金属析出に対して触媒性にし、そして引
き続き上記触媒化した表面を、外部電源を使用せ
ずかつ所要の厚さの金属、たとえばCuあるいは
Ni層を形成するのに十分な時間、操作の容易な
メツキ浴溶液に露出させるのが普通である。この
ようにして得た金属層上には、慣用の電解メツキ
によつて、更に付加的な金属メツキを施すのが普
通である。プリント回路板にメツキした貫通孔を
作成する衆知の方法では、この金属化の概念およ
びその変化を使用して孔壁を金属化する。基材物
質として二面銅被覆ラミネートを用いて出発する
方法では、最初に必要な孔を有する適切な大きさ
のパネルを準備し、そして既知の触媒溶液中に浸
漬して触媒性とし、その後、外部電源なしに金属
析出物を生成する無電解メツキ浴溶液に、十分な
時間露出し、たとえば0.5ないし2.5μの厚さの金
属、普通銅を析出させる。上記第一の導電性金属
層に、慣用の電解メツキ手段によつて、さらにメ
ツキ仕上げを行う。
前述の方法に使用される代表的な触媒溶液は多
年にわたつて本工業に使用され、そして比較的高
度の安定性にまで発展してきた。錯化した金属イ
オンを金属に還元することによつて、メツキ反応
剤中に使用しようとする内部電子源として作用す
る本機構を用いて、無電解メツキ浴中に存在する
適切な成分を酸化することにより、上記溶液を用
いて処理した表面は無電解金属析出物の発生を触
媒的に促進する。
無電解メツキ溶液の操作は種々の成分を注意深
く監視し、消費された物質を補給することが必要
である。さらに、上記メツキ溶液は無差別に析出
する傾向を有し、その結果上記メツキ浴を操作す
るとき使用タンクの壁および底に金属、たとえば
銅析出物を形成する。その結果としてメツキ操作
が妨害されるので、タンクからメツキ溶液を除去
し、エツチング操作によつてタンクの壁および底
を浄化する必要がある。
それ故、無電解金属メツキはかなり費用がかか
り、かつ複雑で、また高度に訓練された操作が必
要である。
上記の本質的な欠点にもかかわらず、今日ま
で、無電解メツキによる第一金属層は、プリント
回路板の製作に使用される上記加工過程を含め
て、非金属表面を金属化するのに使用される全て
の加工過程の一部に必須のものとされていた。
米国特許3099608号はプリント回路の作成に使
用されるラミネート中に作つた孔壁上にコロイド
状あるいは半コロイド状粒子の殆んど非電導性の
フイルムを形成し、そして上記孔壁を銅化するた
め電解メツキを行うパラジウム−錫−塩化物コロ
イドの使用を記述している。
しかしながら、この加工過程は重大な欠点を有
し、また実際的な使用が不可能であることを発見
した。パラジウム−錫−塩化物コロイド状分散は
容認し難い程非常に短い寿命を有している。分散
が凝固するために9日間位しか使用できず、また
そのパラジウム含量が高いので相当高価である。
さらに、この方法は貫通孔の壁上よりも表面上に
非常に多くの銅を析出し、またそのために経済的
な使用を容認し難くしている。
この特許では、メツキしようとする表面上に析
出した「半コロイド状のパラジウム」の「粒子の
薄く、僅かに目に見えるフイルム」の使用、上記
フイルムが「相当な抵抗」を有すること、また
「本来触媒性金属と導電性金属との両方の性質が
あるパラジウムが活性化機能と導電性機能とを同
時かつ組合さつた潜在的能力を有する」(第4段、
53ないし56行)という教示、またさらに、「電解
メツキを導電体で開始した後パラジウムの触媒性
によつて明らかに活性化され、また電解析出加工
過程が導電化剤粒子のフイルム上に直接続行され
る」(第4段、62ないし66行)という教示に基礎
をおいている。第5段、2ないし7行には「貫通
孔中のコロイド状パラジウム析出物は極度に弱い
導電体であるから、析出した黒鉛に比較して電解
メツキ用の基材として役立つには電解析出におい
て何か他のものの助けを借りなければならない、
すなわちメツキ反応中に触媒の助けを借りなけれ
ばならない」と述べられている。
上記特許出願人によるこのような観察は1959年
から始められ、また引続き非電導体の金属化に対
する黒鉛の使用、およびプラスチツク部品の金属
化およびメツキした貫通孔(PTH)を有する板
の作成に対する「シーデイング剤−無電解メツキ
法」の最初の適用が同時代に行われたにもかかわ
らず、実際に使用できる加工過程の開発には至つ
ていない。シーデイング剤−無電解技術およびそ
の改良法に伴う極く初期の困難さ、またさらに、
無電解メツキ浴の操作、制御および維持の一連の
複雑な特性を、割合に簡単な電解メツキ加工工程
と比較して考えると、最近20年間の技術改良に関
する限り、これらの観察が何ら影響を与なかつた
ことはむしろ驚くべきことである。これは、これ
らの観察が当業者にその使用を可能にする教示を
与えなかつたことによると思われる。この教示が
無いため、この「導電化剤溶液」と当時存在する
ピロ燐酸銅電解メツキ浴とを使用するときにの
み、この観察は再現できるとして銅電解メツキ浴
の組成物の重要性を認めなかつたと考えられる。
たとえば、上記特許出願時に使用されたピロ燐酸
塩電解メツキ浴に対する既知の処方のうち、最も
簡単なものはプリント回路板にとつて十分な品質
の銅を生成せず、より複雑な種類の浴は十分な銅
品質を生成するが、加工過程の操作性が悪かつ
た。それ故、この観察が何ら工業的に実用される
ものでないとされていた。後続の電解メツキの有
無にかかわらず「シーデイング剤−無電解銅」は
当業界において非金属表面を金属化する単に手が
かりとしてのみ容認される結果となつた。
それ故、この特許における教示は本発明とは程
遠いものである。
本発明は、従来無電解メツキの前処理としての
み使用されてきたシーデイング法を使用して、非
金属表面に直接電解メツキする方法及びそれを使
用した新規なプリント回路板の製造法を提供する
ことを目的とする。
本発明の方法は、対電極を備え、電解メツキす
べき金属Bをイオンの形で含む電解メツキ溶液の
入つた容器内で非金属表面を電解メツキするもの
であり、上記非金属表面が導電性のコネクター部
分を備え、このコネクター部分が電解メツキすべ
き非金属表面の外側に隣接して位置し、この隣接
したコネクタ部分が電解メツキの間、電極(コネ
クター電極)として使用されるというメツキ法で
あつて、次のような工程を有することに特徴を有
する。
(a) 上記非金属表面上に、多数の不連続の金属座
席を設ける。ここに金属座席とは米国特許
3011920号、第3532518号、第3672923号及び第
3672938号(特公昭52−44540号公報)などに記
載されるような所謂シーデイング剤により形成
される不連続な金属座席のことであり、本発明
ではこの金属座席の各々が金属Bとは異なる金
属Aからなるか又はそれを含むように施され
る。
(b) 上記コネクター部分の少なくとも一部を含む
上記非金属表面を電解メツキ浴溶液に露出す
る。この溶液は特定の電気伝導率を有し、更
に、電解メツキされた金属Bの種からなるか又
はそれによつて形成させた表面上への金属Bの
析出速度に比べて、より速い速度で、金属Aを
含むか又はそれからなる金属座席上に金属Bの
析出を許す、少なくとも一種の成分C−ただ
し、ピロ燐酸アニオンは含まない−を含むもの
である。
(c) (1)コネクター部分の露出された部分への金属
Bの電解メツキを開始させ、かつ(2)隣接する金
属座席への金属Bの電解メツキを許すに十分な
電位差をコネクター部分と対電極の間に印加す
る。この電位差の印加によつてコネクター部分
及びそれに隣接する金属座席上に金属Bの電解
メツキが開始し、コネクター部分への金属Bの
電解メツキでコネクター部分が金属Bで覆われ
る。
(d) 隣接する金属座席のすべてが金属Bで覆われ
るまで、上記電位差の印加を続ける。該隣接す
る金属座席上における金属Bの析出速度は、金
属Bの種からなるか又はそれによつて形成され
る表面上への金属Bの電着速度よりも大きく、
隣接する金属座席上への金属Bのこの大きな電
着速度が、該座席のすべてが金属Bで覆われる
まで続く。
(e) コネクター部分の露出した部分及びその電解
メツキされた部分に、金属Bを連続的に電解メ
ツキして、少なくとも0.5ミクロンの厚さをも
つ金属Bの導電性ある連続皮膜を形成する。
本発明では、金属座席上への金属の析出速度
が、メツキされた金属上への析出速度より1桁以
上大きいのが好ましく、特に2桁以上大きいのが
好ましい。
また、本発明では、特に限定されないが、金属
座席およびメツキしようとする金属が、元素周期
律表のbあるいは族から選択される金属であ
り、両者は同一の種類でないのが好ましい。
更に、本発明で使用する成分Cは染料、表面活
性剤、キレート剤、艶出し剤(増白剤)あるいは
均染剤から選択されるのが好ましい。
なお、金属座席を設けた基質には、熱処理、洗
浄剤コンデイシヨニング剤を用いた処理、および
還元剤を用いた処理から選ばれる一以上の処理を
施すのが好ましい。
このような本発明の方法は、基質上の非金属表
面をメツキする改良した方法であり、金属被覆し
たラミネート中の貫通孔をメツキするのに非常に
適した方法である。
メツキした貫通孔を有するプリント回路の製造
で得られる利点は、銅孔壁の保全である。無電解
金属層を介することなく、銅を非金属性の孔壁に
直接電解メツキすることができるので、銅−非金
属性基質(プラスチツク)界面の物理的性質およ
び接着性が大きく改良される。多層式のような高
信頼度のプリント回路の製造には特に重要であ
る。
本発明は特定の理論によつて拘束されるもので
はないが、次のような原理によつて非金属表面へ
の直接電解メツキを可能とするものと思われる。
(1) 非金属表面に設けた金属座席が、「コネクタ
ー部分」(コネクター電極)に接続される。こ
の接続はメツキ浴の電解質によつ上記表面上に
提供されるものであり、コネクター部分とそれ
に隣接する金属座席の間に「抵抗性電路」を形
成する。そして、同様の電路が金属座席間にも
形成される。
(2) 無限の電気伝導率の理論的な電解質では、電
解質の電気伝導率が高くなればなるほど、「抵
抗性電路」の抵抗が低くなり、総ての金属座席
が、コネクター部分と同一電位差となるが、逆
に、非常に低い電気伝導率の理論的電解質で
は、金属座席とコネクター部分との間の抵抗
は、あらゆる実際的な目的に対して、金属座席
のメツキ用の電位差を提供するには高すぎるも
のとなると思われる。
(3) 実際の電解質では、電圧降下が抵抗電路に現
れる。従つて、
(a) 対電極とコネクター部分に対して、電源に
よつて供給される電位差は、析出過電圧を含
めて電極間の電圧降下に対してだけではな
く、電解質によつて形成される抵抗性電路で
の電圧降下に対しても補償して、適当なメツ
キ電位差が金属座席に供給されるよう選択さ
れなければならない。
(b) 電解質電気伝導率が高ければ、金属座席上
のメツキ速度はより速くなり、その厚さはよ
り均一となる。
(c) 電解質の電気伝導率はメツキ因子に関して
受け入れられる程度に高く選択されねばなら
ない。
ここで使用する電気伝導率という語は、種を運
ぶ電流の濃度の関数として定義され、酸性浴で
は、水素イオンが種を運ぶ主電流として作用する
と仮定される。
(1) 全ての実際的な目的に対して、電解メツキ
によつて形成される析出物はほぼ均一で、ま
たその厚さは実質的にコネクター部分までの
距離の関数ではない。金属化した壁を有する
孔を備えたプリント回路板の場合、表面上お
よび孔壁上の析出物の厚さに本質的に許容し
難い差異があつてはならない。
(2) 不均一性の問題も一般に電解メツキに依存
するが、それを克服するために、たとえばレ
ベリング剤として知られているある種の添加
剤をメツキ浴に使用する。
(3) この種の添加剤を含むピロ燐酸塩電解メツ
キ浴は、標準的な「シーデイング、無電解−
電解メツキ」加工法に使用すれば申し分のな
い結果を生ずる。
(4) しかし、現在使用されている、この種の添
加剤を含むピロ燐酸銅浴は、前述の米国特許
第3099608号によつて示唆される加工法の効
力は低下させる。一般に、使用される添加剤
が、メツキ仕終わつた金属種(銅)および金
属座席のパラジウム上に等しく付着するか、
又は後者に優先的に付着し、その結果金属座
席上のメツキ操作を妨害又は抑制するのであ
る。
上記特許にとつては思いがけないことである
が、我々は、メツキされる金属種Bにそれ自体優
先的に付着し、その結果異種の適切な金属A、例
えばパラジウムの金属座席上のメツキ作用に比べ
て、メツキされた金属Bからなる表面上のメツキ
作用を減じるか、あるいは、金属座席の金属Aに
それ自体優先的に付着し、メツキされた金属Bか
らなる表面に比較して、金属Aからなるか又はそ
れを含む金属座席上へのメツキ作用を増強するよ
うな成分Cを含む浴組成を使用することによつ
て、析出物の均一な厚さと優れた品質の両者に申
し分のない結果が得られることを見出し、本発明
を完成した。本発明では、上記米国特許におい
て、シーデイング、無電解−電解メツキ加工法に
関して問題であるとされた点は全て克服される。
上に理論づけした機構から明らかになるよう
に、適用される電位差はメツキ仕終つた(プレー
トアウトした)金属上よりも上記のはつきりと区
別された座席上に速い速度で上記メツキ可能な金
属を電解析出させるのに十分でなければならな
い。
このような技術の一つは成分Cの存在の有無に
ついて、種々の基質上の金属の電極位置に対する
電流−電位差関係の測定を含む。標準的な電解析
出溶液に適用できる電位差範囲(たとえば、硫酸
銅および硫酸メツキ溶液に対して約0ないし−
200mV対飽和カルメル電極、またピロ燐酸銅メ
ツキ溶液に対して約−300ないし−1000mV対飽
和カルメル電極)では、種々の基質上(たとえ
ば、金属座席を含むもの)のメツキ速度は、メツ
キ溶液が成分Cを含有するとき、他の基質、たと
えばメツキ仕終えようとする金属上のメツキ速度
に比べてより速くなることを発見した。
電解メツキ溶液の吸収性成分(成分C)は、電
解メツキ金属(たとえば、銅)製電極と、金属座
席を形成するために使用される金属(たとえば、
パラジウム)製電極とを用いて得られる電流−電
位差曲線の基準で選択できる。電流−電位差曲線
は試験物、計数器、および基準電極からなる三電
極系を使用して記録される。電極の分極は直線的
に変化する電位差を適用しそして電流を記録する
(電圧電流法)か、あるいは一定電流を適用しそ
して電位差を記録する(定電位法)かのいずれか
によつて実行できる。三電極系、電圧電流法およ
び定電位法はプレナム社1970年発行の「モダン
エレクトロケミストリイ」891〜893及び1019〜
1026頁に挙げられている。
本発明の加工過程に対する浴組成物を選択する
迅速法は電流−電位差曲線を使用して、次に定義
する差分、デルタ(E)iの数値を求める。
デルタ(E)i=E′i−E″i
ここでE′iおよびE″iはそれぞれ電解メツキ金属
製電極および金属座席を形成するのに使用される
金属の電流密度iにおける電位差である(第1
図)。電流密度iはピーク電流ipの30〜50%の範
囲内である(第1図)。この方法で選択した電流
密度を用いて、金属座席を形成するのに使用され
る金属製電極は電位差Eiではメツキ金属によつて
殆んど被覆されない。定電位法における電流密度
iはまた、金属座席を形成するのに使用される金
属製電極をメツキされる金属で殆んど被覆しない
ような方法で選択される。
吸収性成分の選択法は以下の工程からなつてい
る。
(1) 二種類の試験電極、電解メツキ金属(たとえ
ば、Cu)および金属座席を形成するのに使用
される金属(たとえば、Pb)に対する電流−
電位差(i−v)曲線を記録する。
(2) ピーク電流の30〜50%の範囲内に電流密度を
選ぶ。
(3) 電流−電位差曲線(i−v)から選択した電
流に対する電位差E′iおよびE″iを読み取る。
(4) 電位差の差分を計算する。
デルタ(E)i=E′i−E″i
(5) 最高のデルタ(E)i値を生じる吸収性成分は適
当な成分であつて、すなわち差分デルタ(E)iの
最高値をもつ浴は適当な浴である。
同一の方法および基準は吸収性成分の適当な濃
度を選択するのに使用される。
本発明の加工過程に対する浴組成物の選択に他
の迅速法はまた電流−電位差曲線を使用するが、
しかしこの場合関数デルタ(E)depが決定され、ま
た次のように定義される。
デルタ(E)dep=E′dep−E″dep
ここでE′depおよびE″depはそれぞれ、電解メツ
キ金属製基質上のメツキ可能な金属および金属座
席を形成するのに使用される金属に対する析出電
位差(すなわち、電流−電位差曲線から零電流に
外挿した電位差)である(第2図)。
実験的方法は先に記述した方法に関して同一の
技法である。しかしながら、E′depおよびE″depは
零電流に電流−電位差曲線を外挿することによつ
て計算され、そして次にE′depおよびE″depの値を
読み取る。本発明の加工過程に対する浴組成物を
選択する本方法では、最高のデルタEdep値をもつ
浴は適当な浴である。最高のデルタEdep値を生じ
る吸収性成分は吸収成分の適当な濃度である。
定電流でメツキするための浴組成物を選択する
上記迅速法の両者は、パルスメツキ、定電流ある
いは定電位メツキのような金属メツキの他の技法
に使用するために修正することができる。本発明
の加工過程に対する浴組成物を選択する上に記述
した迅速法のほかに、電気化学的な学術研究に使
用された他の方法(上に挙げた書籍の1017頁以下
を参照)が同一の方法で使用できる。
従つて、上に記述したようにメツキ可能な金属
上よりも金属座席上のメツキ速度をより速くしよ
うとする全ての成分は本発明の範囲内である。
本発明の一実施例では、成分Cが、金属Aの種
の表面に比べて金属Bの種の表面にそれ自身優先
的に付着し、その結果座席金属Aの種によつて形
成された表面上のメツキ反応を殆んど抑制するこ
となく、金属Bによつて形成された表面上のメツ
キ反応を殆んど抑制あるいは減少させることによ
つて、優先的な析出を効果的にする。他の実施例
では、成分Cが座席金属Aの種にそれ自身優先的
付着して、上記付着した成分Cが過電位差を減
じ、そしてその結果金属Bの種の表面の上記反応
に比べてメツキ反応を増加する。
本発明の適当な実施例によれば、電解メツキ浴
溶液の電気伝導率およびコネクター部分と逆電極
とに適用する電位差を十分に高く選択し、金属B
の種の表面上の析出速度よりも、少くとも1次
数、また望ましくは2次数高い大きさの析出速度
を、座席金属Aの種の表面上に達成する。本発明
の加工過程に対して適切な最大電気伝導率は、全
ての実際的な目的のため他のメツキ因子に関して
許容される程度の高さであることを発見した。
また電極に適用する電位差を選択して、コネク
ター部分と金属Aからなる金属座席との間、およ
び上記燐接座席間のメツキ浴溶液によつて形成さ
れる抵抗性電路上の電位差降下を補償しなければ
ならないことも発見した。
さらに、上記電位差を他のメツキ因子に関して
許容される最高値に選ぶことが望ましい。
金属Aまた同様に金属Bは提供した元素周期表
のbあるいは族から選択することができ、両
者は異種である。
適当な金属AおよびBは、金属Aがメツキ操作
によつて提供される条件下で金属Bよりも低いメ
ツキ電位差を示すような方法で選択される。
Aに対して適当な金属はパラジウム、白金、銀
および金から選択されるが、最も望ましいのはパ
ラジウムである。
適当な金属Bは銅およびニツケルから選択され
る。
適当な電解メツキ浴溶液は酸性である。
成分Cは、金属Bからなる表面にそれ自身優先
的に付着し、そしてメツキ反応を減少あるいは抑
制することによつて作用する染料、表面活性剤、
キレート剤、艶出し剤および均染剤から、またあ
るいは金属Aからなる表面にそれ自身優先的に付
着し、そして上記表面上のメツキ反応を増加する
複極剤から選択できる。
適切な染料は、たとえばビクトリアピユアブル
ーF80、メチレンブルー、メチルバイオレツト、
アシツドブルー161、アルシアンブルー8GX、お
よび他のN−複素環式化合物、トリフエニルメタ
ン型染料また縮合環アミン類、イミン類およびジ
アゾ化合物を含めて、アミン類、イミン類および
ジアゾ化合物から選ばれたものである。適切な表
面活性剤はアルキルフエノキシポリエトキシエタ
ノール類、たとえばオクチルフエノキシポリエト
キシエタノールのような非イオン表面活性剤およ
びイー・アイ・デユポン社製のZonyl FSNのよ
うな非イオン性フルオロカーボン表面活性剤を含
んでいる。
電解メツキ溶液への使用を提案される湿潤剤お
よび水溶性有機化合物を含む多数の表面活性剤の
中には、ポリオキシエチレンを含む表面活性剤お
よびポリマーがある。ポリオキシエチレン基4個
と少い化合物も100万個と多い化合物も有効なこ
とがわかつている。当該化合物の好ましい群に
は、ポリオキシエチレン基が20個と少いポリマー
や150個と多いポリマーが含まれる。オキシエチ
レン基10乃至400個を含むポリオキシエチレンお
よびポリオキシプロピレンブロツク共重合物も好
ましい。これらのうち好ましいブロツク共重合物
は、7乃至250個のオキシエチレン基を含むもの
である。一般に、これらのポリオキシエチレン化
合物は電解メツキ浴特に酸性電解メツキ浴に添加
した場合、当該金属座席を提供した非電導体表面
への電解メツキ金属の生長を著しく増進させるで
あろうことが判つている。これらのポリオキシエ
チレン化合物は0.1乃至1g/の濃度範囲で最
もしばしば電解メツキ溶液に使用される。最適濃
度は電解メツキ溶液の組成および選んだポリオキ
シエチレン化合物により左右される。ある場合に
は、0.1gより少いかまたは1g/より多い濃
度および100g/までのものが好まれることも
ある。
代表的なキレート剤はリボフラビン、2,4,
6−(2−ピリジル)−S−トリアジンおよびピロ
燐酸塩陰イオンを含む。
適切な艶出し剤および均染剤はN−複素環式化
合物、トリフエニルメタン型染料、チオ尿素およ
びチオ尿素誘導体を含む。使用に適したチオ尿素
誘導体の中には、テトラメチルチウラムジサルフ
アイドおよびアリルチオ尿素がある。例えば市販
の適切な例としてはエレクトロケミカル社の
Electro−Brite PC−667およびリーロナール社
のCopper Gleam PCがある。他の適切な添加物
はサツカリン、およびWattsのニツケルメツキ浴
に特に有効なO−ベンゾアルデヒドスルホン酸誘
導体を含む。
本発明の適当な実施例では、たとえば二金属ハ
ロゲン化物、パラジウム−錫塩化物で例証される
ような金属ハロゲン化物塩化物のような化合物あ
るいは錯化物としての金属Aからなる溶液でそれ
ぞれの表面を処理することによつて金属座席が形
成される。上記二金属ハロゲン化物の参考例は米
国特許3011920;3532518;3672923および3672938
に見出することができる。
金属Aの金属座席を形成するには、上記処理
後、表面を還元剤に露出すると有利であることを
発見した。
錫からなる座席形成化合物の場合には、座席を
提供した表面から錫化合物を除去するとさらに有
利であることを発見した。これは希薄なテトラフ
ルオロ硼酸水溶液あるいは強塩基性溶液のような
可溶性アルカリ亜錫酸塩の形成を許す錫除去溶媒
によつて達成される。
座席を提供した表面の在庫寿命を改良するため
に、座席提供溶液で処理した表面を、加熱加工処
理、たとえば65〜120℃の表面で10分間あるいは
それよりも長く露出すると有利であることを発見
した。座席提供溶液から取り出した直後に上記の
ような処理を行つた表面は、有害な影響なしに、
長期間、たとえば9ケ月貯蔵できることを発見し
た。長期間の貯蔵後、座席を酸性溶液、たとえば
1モル硫酸に15ないし20分間露出することが有利
である。
上に挙げた適切な還元剤は、水素化硼素ナトリ
ウム、ホルムアルデヒド、ジメチルアミンボラン
あるいはヒドロキシルアミンから選択できる。
座席提供工程に先立ち、非金属表面を洗剤コン
デイシヨニング剤、たとえば非イオンおよび陽イ
オン湿潤剤の混合物を含有する水溶液に露出して
前処理することもまた有利であることを発見し
た。上記洗剤コンデイシヨニング剤はプリント回
路およびプラスチツク製品のメツキに広く使用さ
れる。
次に図面について簡単に説明するが、第1図お
よび第2図はすでに詳細に説明している。
第3a図〜第3f図は電解メツキ浴中での電解析
出の状態を示すものであり、第3a図は電解析出
1分後に捕捉した写真図である。基質は貫通孔の
壁上にパラジウム金属座席を提供した銅被覆ラミ
ネートである。析出されつつある金属は銅であ
る。
第3b図は電解析出2分後に捕捉した同一基質
の写真図である。
第3c図は電解析出3分後に捕捉した同一基質
の写真図である。
第3d図は電解析出4分後に捕捉した同一基質
の写真図である。
第3e図は電解析出5分後に捕捉した同一基質
の写真図である。
第3f図は電解析出20分後に捕捉した同一基質
の写真図である。
上記一連の図面は孔の表面上の金属析出が均一
かつ連続していることを示している。
実施例
本実施例ではプリント回路の製作に使用する種
類の銅被覆絶縁性シート中にドリル穿孔した孔の
壁の金属化を記述する。パネルは1.6mm厚さの銅
被覆FR−4エポキシ−ガラスシートから切り出
した。
孔を銅被覆エポキシ−ガラスFR−4パネル中
にドリル穿孔した。
孔を提供したパネルを次に、陽イオン表面活性
剤、非イオン表面活性剤およびアルカノールアミ
ンを含有してPH4以下に調節した溶液で処理し
て、後続の処理工程に対して孔壁表面を洗浄かつ
コンデイシヨニングした。
引き続きパネルを1%硫酸水溶液中に5分間浸
漬して、水洗し、過硫酸ナトリウム溶液(120
g/PH2以下)で45秒間40℃で処理して、銅表
面の脱酸素を行い、そして再び水洗する。
次にパネルを塩化錫()5g/;塩化ナト
リウム225g/およびPH0.5以下を得るのに十分
な塩酸を含有する予備浸漬溶液中で5分間処理し
た。予備浸漬工程の後、パネルを5分間パラジウ
ム−錫−塩化物溶液に55℃で露出させた。パネル
をパラジウム−錫−塩化物溶液中で連続的に撹拌
した。パラジウム−錫−塩化物溶液は次のように
処方された。すなわち、米国特許3682671の実施
例3の溶液を、3.5モルの塩化ナトリウムと0.08
モルの塩化錫の溶液と混合することによつて210
mg/のパラジウム濃度まで希釈する。パラジウ
ム−錫−塩化物溶液中に浸漬後、パネルを水洗
し、100℃で60分間炉内で加熱処理し、そして次
にブラツシングした。
パネルの数点を、硫酸銅0.3モル;硫酸1.8モ
ル;および塩酸1.3ミリモルからなる電解メツキ
溶液中で電解メツキした。電流密度は3.8A/
(10cm平方)であつた。電解メツキ前、銅表面を
5秒間過硫酸ナトリウム溶液中に浸漬することに
よつて脱酸した。5分間の電解メツキ後、孔壁の
10%だけが被覆された。1時間の電解メツキ後に
パネルを除去し、そして孔を検査した。銅は孔壁
を部分的に電解メツキ仕終るが、しかしまん中で
はメツキは行われずに孔の中心にすき間を残し
た。
5g/の必イオン表面活性剤、オクチルフエ
ノキシポリエトキシエタノールを銅メツキ溶液に
添加した後付加的なパネルの電解メツキを行つ
た。5分間以下で孔壁は銅金属の連続フイルムで
完全に被覆され、すき間はなかつた。
実施例
実施例の方法によつて調製された付加的なパ
ネルを、非イオン表面活性剤の代りに5g/の
メチルバイオレツトを含有することを除いて、実
施例と同一の銅電解メツキ溶液中で電解メツキ
した。5分間の電解メツキ後、孔壁は銅金属の完
全な連続フイルムで被覆された。
実施例
メチルバイオレツトをメチレンブルーに置き換
えたことを除いて、実施例の製法を繰り返し
た。ここでも、5分間の電解メツキ後、孔壁は銅
の完全な連続フイルムで被覆された。
実施例
銅電解メツキ浴をWattsのニツケル電解メツキ
浴に置き換えたことを除いて、実施例の製法を
繰り返した。Wattsのニツケル浴は、硫酸ニツケ
ル300g/;塩化ニツケル30g/;および硼
酸30g/からなる。孔壁上に不完全なメツキを
行つただけであつた。サツカリン艶出剤をWatts
のニツケル浴に加えて、そして他のパネルをメツ
キした。電解メツキしたニツケルの完全な連続フ
イルムが孔壁を迅速に被覆した。
実施例
Wattsのニツケルメツキ浴が20ml/のLectro
−Nic10−03(セル−レツクス、フツカーケミカ
ル・アンド・プラスチツク社から市販されるO−
ベンゾアルデヒドスルホン酸を含む艶出し剤)を
含有することを除いて、実施例の製法を繰り返
した。電解メツキしたニツケルの完全な連続フイ
ルムを孔壁上に得た。
実施例
Copper Gleam PC(硫酸銅/硫酸電解メツキ
浴に使用されるトリフエニルメタン染料からなる
艶出し剤)をWattsのニツケル浴に加えることを
除いて、実施例の製法を繰り返した。電解メツ
キしたニツケルの完全な連続フイルムを孔壁上に
得た。
実施例
本実施例は本発明の金属化技法を使用するプリ
ント回路の製作を記述する。
FR−4あるいはCEM−3品位の銅被覆絶縁性
シートを製作加工過程に都合のよい大きさのパネ
ルに切断する。メツキした貫通孔短絡路に必要な
孔をドリル穿孔し、そしてパネルの銅表面のバリ
を取る。次にパネルを、実施例の場合のよう
に、洗浄およびコンデイシヨニング溶液、硫酸溶
液、洗浄、過硫酸ナトリウム溶液、洗浄、予備浸
漬溶液、およびパラジウム−錫−塩化物溶液中で
処理する。次に、パネルを洗浄し、炉内で20分間
120℃で加熱処理し、そしてブラツシングする。
パネルはこの段階で貯蔵するか、あるいは加工過
程を中断することなく直ちに加工処理してもよ
い。
この段階で、衆知のフオトプリント、スクリー
ンプリントあるいは他の適切な加工過程によつて
作成されるメツキレジストマスクをパネルに提供
する。
次にパネルはアルカリ性洗剤中で45秒間3A/
(10cm平方)で逆電流電解メツキ製法を施され、
洗浄と5秒間の過硫酸ナトリウム処理(上のよう
に)および再洗を行う。
次に以下からなる浴を使用してパネルを5分間
3A/(10cm平方)で電解メツキを行う。
硫酸銅 75g/
硫 酸 190g/
塩化物イオン 70ppm
Electro−Brite(PC−667) 5ml/
できたパネルを次に洗浄し、そして以下を含有
する浴中で40分間3A/(10cm平方)で銅電解メ
ツキする。
硫酸銅 75g/
硫 酸 190g/
塩化物イオン 50ppm
Copper Gleam PC 5ml/
代りに、上に記述した二段電解メツキ工程を経
ずに、パネルを約45分間3A/(10cm平方)で上
に記述した最初の電解メツキ浴中一工程でメツキ
する。
次にパネルを洗浄し、そして次に2A/(10cm
平方)で18分間衆知のハンダメツキ工程によつて
プリント回路板に転換し、洗浄、レジスト剥離、
アンモニアを含む塩化銅溶液でエツチングを行
い、ハンダを融解し、ハンダマスクを適用し、そ
して回路板の寸法に削る。
実施例
銅を被覆したパネルをパラジウム−錫−塩化物
溶液に露出する工程に至るまで、また上記工程を
含めて実施例に従つてパネルに加工処理を行
う。本工程の後、洗浄しそして次に孔壁上に析出
したパラジウム−錫−塩化物座席の錫成分に対す
る溶媒である5%テトラフルオロ硼酸溶液中に浸
漬する。次にパネルを、本発明に従つて処方し、
そして以下のような組成を有する銅電解メツキ浴
中、3A/(10cm平方)でメツキする。
硫酸銅 75g/
硫 酸 190g/
塩化物イオン 50ppm
Copper Gleam PC 5ml/
35μ厚さの銅層を析出させた後、パネルを洗
浄、乾燥、そして衆知の技法で陽画フオトレジス
トエツチングマスクを適用して、メツキする貫通
孔を含めて所要の回路図形を被覆する。銅をエツ
チングし、そして次に標準的な加工過定でレジス
トを除去し、その結果仕上つたプリント回路板が
形成される。
実施例
本実施例は多層型のプリント回路板の調製を記
述する。衆知の製法を使用して、絶縁性キヤリア
上に回路図形の各層を組合せそしてラミネート中
にそれを形成させることによつて多層合成物を形
成する。貫通孔を作りそして孔壁の一部を形成す
る銅層からよごれを除去した後、次にラミネート
を実施例あるいはに記述したように加工処理
を行う。
実施例
本実施例は表面上に銅箔を提供しないそのま
ま、あるいは無被覆のラミネート上のプリント回
路板の調製を記述する。
パネルの表面に米国特許3625758の方法によつ
て接着剤層を提供し、そして孔を形成する。パネ
ルを電解メツキ設備に取り付けて、適切なコネク
ター部分を形成する適切な導電性のヘりを提供す
る。前記米国特許の製法によつてパネルの接着性
を増進させる。次にパネルを実施例に記述した
ように加工処理する。
実施例 XI
銅被覆した、FR−4エポキシガラスパネルを
ドリル穿孔して貫通孔を形成し、洗浄し、そして
コンデイシヨニング溶液、予備浸漬溶液およびパ
ラジウム−錫−塩化物溶液を用いて実施例のよ
うに処理した。パラジウム−錫−塩化物溶液およ
び洗浄の後、銅被覆パネルを乾燥し、そして次の
還元剤(1.5モル水酸化ナトリウム水溶液に溶解
した)の各々に浸漬した。
水素化硼素ナトリウム
ヒドロキシルアミン
実施例の銅電解メツキ浴中で2分間、両方の
パネルを電解メツキした。銅の完全な連続フイル
ムが孔壁上に得られた。
実施例 XII
パラジウム−錫−塩化物溶液をカリウムヘキサ
クロロプラチネート()と塩化錫()の水溶
液に置き換えることを除いて、実施例XIの製法を
繰り返した。使用した還元剤は水素化硼素ナトリ
ウムの1g/であつた。孔は5分以下の電解メ
ツキで銅の連続フイルムで被覆された。
実施例
硫酸銅/硫酸浴をピロ燐酸銅電解メツキ浴に置
き換えることを除いて、実施例の製法を繰返し
た。ピロ燐酸銅浴は以下の処方を有していた。
銅 32g/
ピロ燐酸塩イオン 245g/
アンモニア 225g/
温 度 52℃
ピロ燐酸塩陰イオンは成分Cの機能を果す。
4.5/(10cm平方)でメツキして5分後、銅で孔
壁を完全に被覆した。ピロ燐酸銅メツキ浴に対す
る慣用の艶出し剤、ジメルカプトチアジアゾール
化合物(エム・アンド・テイ・ケミカル社から
RY61Hとして商業的に入定可能)の1ml/を
添加した同一メツキ浴中で他のパネルをメツキし
た。慣用のRY61H艶出し剤を用いたピロ燐酸銅
浴中で5分後、孔壁はメツキされなかつた。ジメ
ルカプトチアジアゾールはパラジウム金属座席上
に強力に吸収され、そしてパラジウム金属座席上
の優先的析出を妨げる。
実施例 XI
パラジウム−錫−塩化物溶液および洗浄工程の
のち、銅を被覆したパネルは、乾燥することなし
に、弗化硼素酸(100ml/)およびヒドロキシ
エチレンジアミントリ酢酸(4g/)を含む溶
液に0.5分間浸し、洗浄し、ついで、非イオン活
性剤がプロピレンおよびエチレン酸化物のブロツ
ク共重合物であるプルロニツクF−127(BASF−
ワイアンドツトコーポレーシヨンから市販)であ
り、溶液中に成分Cとして0.2g/の濃度で存
在する以外は例と同じ銅電解メツキ溶液中で本
発明に従つて電解メツキされる他は例の方法を
くりかえした。3.8A/dm2の電流密度を与える
電位差で5分間電解メツキしたのち孔壁は銅の完
全な連続フイルムで覆われた。
実施例
下記の例において、Aは実施例XIと同一の方
法を、そして例BからOまでは成分Cとして種々
の表面活性剤を使用し、濃度、電流密度およびメ
ツキ時間は下記の通りとして実施例XIの方法を
くりかえした。すべての場合に、電解メツキ後の
結果、孔壁をおおう、完全に欠陥個所のない銅の
連続皮膜が得られた。
The present invention relates to metallization of non-metallic surfaces. To metallize non-metallic surfaces, the individual surface is first made catalytic for electroless metal deposition, and then the catalyzed surface is coated without an external power source and with the required thickness of metal, e.g. Cu or
Exposure to an easily manipulated plating bath solution is typically provided for a sufficient time to form a Ni layer. On the metal layer thus obtained, additional metal plating is usually applied by conventional electrolytic plating. Known methods of making plated through holes in printed circuit boards use this metallization concept and variations thereof to metallize the hole walls. Starting with a two-sided copper-coated laminate as the base material, a suitably sized panel with the required pores is first prepared and made catalytic by immersion in a known catalyst solution; Exposure to an electroless plating bath solution that produces a metal deposit without an external power source for a sufficient time to deposit a metal, typically copper, to a thickness of, for example, 0.5 to 2.5 microns. The first conductive metal layer is further plated using conventional electrolytic plating means. The typical catalyst solutions used in the aforementioned process have been used in the industry for many years and have developed to a relatively high degree of stability. This mechanism is used to oxidize appropriate components present in the electroless plating bath by reducing the complexed metal ions to metals, which act as an internal electron source to be used in the plating reactant. Thereby, surfaces treated with the above solutions catalytically promote the generation of electroless metal deposits. Operation of electroless plating solutions requires careful monitoring of the various components and replenishment of consumed materials. Furthermore, the plating solution has a tendency to precipitate indiscriminately, resulting in the formation of metal, eg copper, deposits on the walls and bottom of the tank used when operating the plating bath. As a result, the plating operation is disturbed and it is necessary to remove the plating solution from the tank and to clean the walls and bottom of the tank by an etching operation. Therefore, electroless metal plating is quite expensive and complex, and requires highly trained operations. Despite the above-mentioned essential drawbacks, to date, first metal layers by electroless plating have been used to metallize non-metallic surfaces, including the above-mentioned processes used in the fabrication of printed circuit boards. It was considered essential as part of all processing processes. U.S. Pat. No. 3,099,608 forms a nearly non-conductive film of colloidal or semi-colloidal particles on the walls of pores made in laminates used in making printed circuits, and copperizes the pore walls. describes the use of palladium-tin-chloride colloids for electrolytic plating. However, this process has been found to have significant drawbacks and is impractical for practical use. Palladium-tin-chloride colloidal dispersions have unacceptably very short lifetimes. It can only be used for about 9 days as the dispersion solidifies and is quite expensive due to its high palladium content.
Furthermore, this method deposits significantly more copper on the surface than on the walls of the through hole, which also makes it unacceptable for economical use. The patent describes the use of a "thin, barely visible film of particles" of "semi-colloidal palladium" deposited on the surface to be plated, the fact that the film has "considerable resistance," and " Palladium, which inherently has the properties of both a catalytic metal and a conductive metal, has the potential to simultaneously and combine activation and conductivity functions.'' (Paragraph 4)
(lines 53 to 56), and further states that ``after electrolytic plating is initiated with the conductor, it is clearly activated by the catalytic properties of palladium, and that the electrolytic deposition process is applied directly onto the film of conductive agent particles. It is based on the teaching that ``Continued'' (paragraph 4, lines 62-66). Column 5, lines 2 to 7 states, ``Colloidal palladium deposits in through-holes are extremely weak conductors and, compared to precipitated graphite, are less useful as substrates for electroplating than electrolytically deposited palladium. have to take help from something else in
In other words, the aid of a catalyst must be used during the Metski reaction.'' Such observations by the above patent applicant began in 1959 and continued with the use of graphite for the metallization of non-conducting materials, and for the metallization of plastic parts and the creation of plates with plated through holes (PTH). Although the first application of the "seeding agent-electroless plating method" was carried out in the same era, a process that can actually be used has not yet been developed. Seeding Agents - Very Early Difficulties Associated with Electroless Technology and Its Improvements;
Considering the complex set of operating, control and maintenance characteristics of electroless plating baths compared to the relatively simple electrolytic plating process, it is unlikely that these observations will have any impact as far as technological improvements over the last 20 years are concerned. It is rather surprising that there was no such thing. This is likely because these observations did not give the person skilled in the art any teachings that would enable their use. In the absence of this teaching, this observation could only be reproduced when using this "conductor solution" and the copper pyrophosphate electrolytic plating baths that existed at the time, without acknowledging the importance of the composition of the copper electrolytic plating bath. It is thought that
For example, of the known formulations for the pyrophosphate electroplating baths used at the time of the patent application, the simplest does not produce copper of sufficient quality for printed circuit boards, and more complex types of baths Although it produced sufficient copper quality, the operability of the processing process was poor. Therefore, this observation was considered to have no industrial practical application. Seeding agents - electroless copper, with or without subsequent electrolytic plating, have resulted in acceptance in the industry as merely a means to metallize non-metallic surfaces. Therefore, the teachings in this patent are far from the present invention. The present invention provides a method for directly electrolytically plating a nonmetallic surface using a seeding method that has conventionally been used only as a pretreatment for electroless plating, and a novel method for producing printed circuit boards using the same. With the goal. The method of the present invention is to electrolytically plate a nonmetallic surface in a container containing an electrolytic plating solution containing a metal B to be electroplated in the form of ions, which is equipped with a counter electrode, and the nonmetallic surface is electrically conductive. A plating method in which the connector part is located adjacent to the outside of the non-metallic surface to be electrolytically plated, and the adjacent connector part is used as an electrode (connector electrode) during electrolytic plating. It is characterized by having the following steps. (a) A number of discontinuous metal seats are provided on the non-metallic surface. Here is the US Patent for Metal Seat
No. 3011920, No. 3532518, No. 3672923 and No.
3672938 (Japanese Patent Publication No. 52-44540), etc., is a discontinuous metal seat formed by a so-called seeding agent, and in the present invention, each of these metal seats is made of a metal different from metal B. It is applied to consist of or include A. (b) exposing said non-metallic surface comprising at least a portion of said connector portion to an electrolytic plating bath solution; This solution has a certain electrical conductivity and furthermore, the rate of deposition of metal B on the surface consisting of or formed by the electroplated metal B species is faster than that of It contains at least one component C, without the pyrophosphate anion, which allows the deposition of metal B on a metal seat containing or consisting of metal A. (c) Pair the connector portion with a potential difference sufficient to (1) initiate electrolytic plating of metal B onto the exposed portion of the connector portion, and (2) permit electrolytic plating of metal B onto adjacent metal seats. Applied between the electrodes. By applying this potential difference, electrolytic plating of metal B starts on the connector portion and the metal seat adjacent thereto, and the connector portion is covered with metal B by electrolytic plating of metal B onto the connector portion. (d) Continue applying the above potential difference until all adjacent metal seats are covered with metal B. the rate of deposition of metal B on the adjacent metal seat is greater than the rate of electrodeposition of metal B onto a surface consisting of or formed by a species of metal B;
This high rate of electrodeposition of metal B onto adjacent metal seats continues until all of the seats are covered with metal B. (e) Continuous electroplating of Metal B on the exposed and electroplated portions of the connector section to form a continuous conductive coating of Metal B having a thickness of at least 0.5 microns. In the present invention, the rate of metal deposition onto the metal sheet is preferably at least one order of magnitude higher than the rate of deposition onto the plated metal, particularly preferably at least two orders of magnitude higher. Further, in the present invention, although not particularly limited, the metal seat and the metal to be plated are metals selected from group b or group of the periodic table of elements, and it is preferable that they are not of the same type. Furthermore, component C used in the present invention is preferably selected from dyes, surfactants, chelating agents, brightening agents or leveling agents. The substrate provided with the metal seat is preferably subjected to one or more treatments selected from heat treatment, treatment using a detergent conditioning agent, and treatment using a reducing agent. The method of the present invention is an improved method for plating non-metallic surfaces on substrates and is highly suitable for plating through-holes in metallized laminates. An advantage of manufacturing printed circuits with plated through holes is the preservation of the copper hole walls. Since copper can be electroplated directly onto the non-metallic pore walls without an electroless metal layer, the physical properties and adhesion of the copper-non-metallic substrate (plastic) interface are greatly improved. This is particularly important for the production of highly reliable printed circuits, such as multilayer circuits. Although the present invention is not bound by any particular theory, it is believed that direct electrolytic plating on nonmetallic surfaces is possible based on the following principle. (1) A metal seat provided on a non-metallic surface is connected to a "connector part" (connector electrode). This connection is provided on the surface by the electrolyte of the plating bath, forming a "resistive path" between the connector section and the adjacent metal seat. A similar electrical path is also formed between the metal seats. (2) In a theoretical electrolyte with infinite electrical conductivity, the higher the electrical conductivity of the electrolyte, the lower the resistance of the "resistive circuit", and all metal seats will have the same potential difference as the connector part. However, on the contrary, with a theoretical electrolyte of very low electrical conductivity, the resistance between the metal seat and the connector part is insufficient to provide a potential difference for plating the metal seat for all practical purposes. seems to be too expensive. (3) In a real electrolyte, a voltage drop appears in the resistive circuit. Therefore, (a) the potential difference supplied by the power supply with respect to the counter electrode and the connector part is not only due to the voltage drop across the electrodes, including the deposition overpotential, but also due to the resistance formed by the electrolyte. An appropriate plating potential difference must be selected to supply the metal seat, also compensating for voltage drops in the conductive conductors. (b) The higher the electrolyte electrical conductivity, the faster the plating rate on the metal sheet and the more uniform its thickness. (c) The electrical conductivity of the electrolyte must be selected to be acceptably high with respect to the Metski factor. The term electrical conductivity, as used here, is defined as a function of the concentration of the species-carrying current, and in acidic baths it is assumed that hydrogen ions act as the main species-carrying current. (1) For all practical purposes, the deposit formed by electrolytic plating is substantially uniform and its thickness is not substantially a function of distance to the connector portion. In the case of printed circuit boards with holes with metallized walls, there must be essentially no unacceptable difference in the thickness of the deposit on the surface and on the hole walls. (2) To overcome the non-uniformity problem also commonly associated with electrolytic plating, certain additives known, for example, as leveling agents, are used in the plating bath. (3) Pyrophosphate electrolytic plating baths containing additives of this type are
It produces satisfactory results when used in the electrolytic plating process. (4) However, currently used copper pyrophosphate baths containing additives of this type reduce the effectiveness of the processing method suggested by the aforementioned US Pat. No. 3,099,608. Generally, the additives used will deposit equally on the finished metal species (copper) and the palladium on the metal seat;
Or, it preferentially adheres to the latter, thereby interfering with or inhibiting the plating operation on the metal seat. Unexpectedly for the above-mentioned patent, we found that the metal species B to be plated adheres itself preferentially, resulting in a plating action on a metal seat of a dissimilar suitable metal A, e.g. palladium. In comparison, the plating action on the surface made of plated metal B is reduced, or it adheres preferentially to the metal A of the metal seat, and the metal A By using a bath composition containing component C, which enhances the plating action on metal sheets consisting of or containing it, satisfactory results are obtained both in uniform thickness and in excellent quality of the deposit. The present invention was completed based on the discovery that the following can be obtained. The present invention overcomes all of the problems identified in the above-mentioned US patent with regard to seeding and electroless-electroplating processes. As is clear from the mechanism theorized above, the applied potential difference can be plated at a faster rate on the plated seat than on the plated out metal. It must be sufficient to electrolytically deposit the metal. One such technique involves measuring the current-potential relationship for the presence or absence of component C versus the location of metal electrodes on various substrates. Potential range applicable to standard electrolytic deposition solutions (e.g., from about 0 to - for copper sulfate and sulfate plating solutions)
At 200 mV versus a saturated carmel electrode, and about -300 to -1000 mV versus a saturated carmel electrode for a copper pyrophosphate plating solution, plating rates on various substrates (e.g., those containing metal seats) will vary depending on whether the plating solution is a component It has been discovered that when C is included, the plating speed is faster compared to other substrates, such as the metal to be plated. The absorbent component of the electrolytic plating solution (component C) comprises the electroplating metal (e.g. copper) electrode and the metal used to form the metal seat (e.g. copper).
It can be selected based on the current-potential difference curve obtained using an electrode made of palladium. Current-potential curves are recorded using a three-electrode system consisting of a test article, a counter, and a reference electrode. Polarization of an electrode can be carried out either by applying a linearly varying potential difference and recording the current (voltage current method) or by applying a constant current and recording the potential difference (potentiostatic method) . The three-electrode system, voltage-current method, and constant-potential method are described in “Modern
Electrochemistry” 891~893 and 1019~
Listed on page 1026. A rapid method of selecting bath compositions for the process of the present invention uses current-potential curves to determine the value of the difference, delta (E) i, defined below. Delta (E) i = E′ i −E″ i where E′ i and E″ i are the potential difference at current density i of the metal used to form the electrolytically plated metal electrode and metal seat, respectively ( 1st
figure). The current density i is in the range of 30-50% of the peak current i p (FIG. 1). With the current density chosen in this way, the metal electrodes used to form the metal seat are hardly covered by the plating metal at the potential difference E i . The current density i in the potentiostatic method is also selected in such a way that the metal electrodes used to form the metal seat are hardly coated with the metal to be plated. The absorbent component selection method consists of the following steps. (1) Current for two types of test electrodes, the electrolytically plated metal (e.g. Cu) and the metal used to form the metal seat (e.g. Pb) -
A potential difference (iv) curve is recorded. (2) Select a current density within the range of 30 to 50% of the peak current. (3) Read the potential difference E′ i and E″ i for the selected current from the current-potential difference curve (iv). (4) Calculate the difference in potential difference. Delta (E) i = E′ i −E″ i (5) The absorbent component that yields the highest delta (E) i value is the suitable component, ie the bath with the highest value of differential delta (E) i is the suitable bath. The same methods and criteria are used to select the appropriate concentration of absorbent component. Other rapid methods for selecting bath compositions for the process of the present invention also use current-potential curves, but
However, in this case the function delta(E)dep is determined and defined as: Delta (E)dep = E′dep − E″dep where E′dep and E″ dep are the deposited metal on the electroplated metal substrate and the metal used to form the metal seat, respectively. The potential difference (i.e., the potential difference extrapolated from the current-potential curve to zero current) (FIG. 2). The experimental method is the same technique as the method described above. However, E'dep and E''dep are calculated by extrapolating the current-potential curve to zero current and then read the values of E'dep and E''dep . In the present method of selecting bath compositions for the process of the present invention, the bath with the highest delta E dep value is the suitable bath. The absorbent component that produces the highest delta E dep value is the appropriate concentration of absorbent component. Both of the above rapid methods of selecting bath compositions for galvanostatic plating can be modified for use with other techniques of metal plating, such as pulse plating, galvanostatic or potentiostatic plating. Besides the rapid method described above for selecting the bath composition for the process of the present invention, other methods used in electrochemical academic research (see pages 1017 et seq. of the above-mentioned book) are identical. It can be used in the following ways. Therefore, all components that seek to achieve faster plating speeds on metal seats than on plateable metals as described above are within the scope of this invention. In one embodiment of the invention, component C preferentially attaches itself to the surface of the seeds of metal B compared to the surface of the seeds of metal A, so that the surface formed by the seeds of seat metal A The preferential deposition is made effective by almost suppressing or reducing the plating reaction on the surface formed by metal B while hardly suppressing the plating reaction on the surface. In another embodiment, component C preferentially attaches itself to the seeds of seat metal A, such that the deposited component C reduces the overpotential difference and, as a result, increases the plating relative to the reaction of the surface of the seeds of metal B. Increase reaction. According to a suitable embodiment of the invention, the electrical conductivity of the electrolytic plating bath solution and the potential difference applied to the connector part and the counter electrode are selected to be sufficiently high so that the metal B
A deposition rate is achieved on the surface of the seed of sheet metal A that is at least one order of magnitude higher, and preferably two orders of magnitude higher, than the deposition rate on the surface of the seed of sheet metal A. It has been found that the maximum electrical conductivity suitable for the process of the present invention is as high as is acceptable with respect to other plating factors for all practical purposes. The potential difference applied to the electrodes is also chosen to compensate for the potential drop across the resistive conductor formed by the plating bath solution between the connector portion and the metal seat made of metal A, and between said phosphorescent seats. I also discovered that I had to. Furthermore, it is desirable to choose the potential difference to be the highest value allowed with respect to the other plating factors. Metal A and likewise metal B can be selected from groups b or groups of the Periodic Table of the Elements provided, and both are dissimilar. Suitable metals A and B are selected in such a way that metal A exhibits a lower plating potential difference than metal B under the conditions provided by the plating operation. Suitable metals for A are selected from palladium, platinum, silver and gold, with palladium being most preferred. A suitable metal B is selected from copper and nickel. Suitable electroplating bath solutions are acidic. Component C is a dye, a surfactant, which acts by preferentially adhering itself to the surface made of metal B and reducing or inhibiting the plating reaction.
It can be selected from chelating agents, polishing agents and leveling agents, and alternatively from bipolar agents which preferentially adhere themselves to surfaces made of metal A and increase the plating reaction on said surfaces. Suitable dyes are for example Victoria Pure Blue F80, methylene blue, methyl violet,
Acid Blue 161, Alcian Blue 8GX, and other N-heterocyclic compounds selected from amines, imines, and diazo compounds, including triphenylmethane type dyes and fused ring amines, imines, and diazo compounds. It is something. Suitable surfactants are nonionic surfactants such as alkylphenoxypolyethoxyethanols, such as octylphenoxypolyethoxyethanol, and nonionic fluorocarbon surfaces such as Zonyl FSN from EI Dupont. Contains an activator. Among the many surfactants, including wetting agents and water-soluble organic compounds, proposed for use in electrolytic plating solutions are surfactants and polymers, including polyoxyethylene. Compounds with as few as 4 polyoxyethylene groups and compounds with as many as 1 million have been found to be effective. Preferred groups of such compounds include polymers with as few as 20 polyoxyethylene groups and as many as 150 polyoxyethylene groups. Polyoxyethylene and polyoxypropylene block copolymers containing 10 to 400 oxyethylene groups are also preferred. Among these, preferred block copolymers are those containing 7 to 250 oxyethylene groups. In general, it has been found that these polyoxyethylene compounds, when added to electrolytic plating baths, particularly acidic electroplating baths, will significantly enhance the growth of electrolytic plating metal onto the nonconducting surface that provided the metal seat. There is. These polyoxyethylene compounds are most often used in electrolytic plating solutions in concentrations ranging from 0.1 to 1 g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/g/. The optimum concentration depends on the composition of the electroplating solution and the polyoxyethylene compound chosen. In some cases, concentrations of less than 0.1 or more than 1 g/g and up to 100 g/g may be preferred. Typical chelating agents are riboflavin, 2,4,
Contains 6-(2-pyridyl)-S-triazine and pyrophosphate anions. Suitable polishing and leveling agents include N-heterocyclic compounds, triphenylmethane type dyes, thiourea and thiourea derivatives. Among the thiourea derivatives suitable for use are tetramethylthiuram disulfide and allylthiourea. For example, a suitable commercially available example is Electrochemical's
There is the Electro-Brite PC-667 and Leeronard's Copper Gleam PC. Other suitable additives include saccharin and O-benzaldehyde sulfonic acid derivatives which are particularly useful in Watts' nickel-metal baths. In a suitable embodiment of the invention, each surface is coated with a solution of metal A as a compound or complex, such as a dimetal halide, a metal halide chloride, as exemplified by palladium-tin chloride. A metal seat is formed by processing. Reference examples of the above-mentioned dimetal halides are US Pat. No. 3,011,920; 3,532,518;
can be found in It has been found that to form a metal seat of metal A, it is advantageous to expose the surface to a reducing agent after the above treatment. In the case of seat-forming compounds consisting of tin, it has been found that it is further advantageous to remove the tin compound from the surface on which the seat was provided. This is accomplished with tin-removal solvents that allow the formation of soluble alkali stannites, such as dilute aqueous tetrafluoroboric acid solutions or strongly basic solutions. In order to improve the shelf life of seating-providing surfaces, we have found it advantageous to expose surfaces treated with seating-providing solutions to a thermal processing treatment, e.g. 65-120°C for 10 minutes or longer. did. Surfaces treated as described above immediately after removal from the seating solution will be treated without harmful effects.
It has been discovered that it can be stored for a long period of time, for example 9 months. After long-term storage, it is advantageous to expose the seat to an acidic solution, for example 1 molar sulfuric acid, for 15 to 20 minutes. Suitable reducing agents mentioned above can be selected from sodium borohydride, formaldehyde, dimethylamine borane or hydroxylamine. It has also been found advantageous to pre-treat the non-metallic surface prior to the seating process by exposing it to a detergent conditioning agent, such as an aqueous solution containing a mixture of non-ionic and cationic humectants. The detergent conditioning agents described above are widely used in plating printed circuits and plastic products. The drawings will now be briefly described, although FIGS. 1 and 2 have already been described in detail. Figures 3a to 3f show the state of electrolytic deposition in an electrolytic plating bath, and Figure 3a is a photograph taken 1 minute after electrolytic deposition. The substrate was a copper-clad laminate that provided a palladium metal seat on the walls of the through-hole. The metal being deposited is copper. Figure 3b is a photographic representation of the same substrate captured 2 minutes after electrolytic deposition. Figure 3c is a photographic representation of the same substrate captured 3 minutes after electrolytic deposition. Figure 3d is a photographic representation of the same substrate captured 4 minutes after electrolytic deposition. Figure 3e is a photographic representation of the same substrate captured 5 minutes after electrolytic deposition. Figure 3f is a photographic representation of the same substrate captured 20 minutes after electrolytic deposition. The above series of drawings shows that the metal deposition on the surface of the pores is uniform and continuous. EXAMPLE This example describes the metallization of the walls of a drilled hole in a copper-clad insulating sheet of the type used in printed circuit fabrication. The panels were cut from 1.6 mm thick copper coated FR-4 epoxy glass sheets. Holes were drilled into the copper coated epoxy-glass FR-4 panel. The pore-provided panel is then treated with a solution containing a cationic surfactant, a nonionic surfactant, and an alkanolamine and adjusted to a pH below 4 to clean the pore wall surface for subsequent processing steps. and conditioned. Subsequently, the panel was immersed in a 1% sulfuric acid solution for 5 minutes, rinsed with water, and soaked in a sodium persulfate solution (120
g/PH2 or less) for 45 seconds at 40°C to deoxidize the copper surface, and then rinse again with water. The panels were then treated for 5 minutes in a pre-soaking solution containing 5 g of tin chloride (); 225 g of sodium chloride/and sufficient hydrochloric acid to obtain a pH below 0.5. After the pre-soaking step, the panels were exposed to a palladium-tin-chloride solution for 5 minutes at 55°C. The panels were continuously stirred in the palladium-tin-chloride solution. The palladium-tin-chloride solution was formulated as follows. That is, the solution of Example 3 of U.S. Pat. No. 3,682,671 was combined with 3.5 moles of sodium chloride and 0.08
210 molar by mixing with a solution of tin chloride
Dilute to a palladium concentration of mg/mg. After immersion in the palladium-tin-chloride solution, the panels were rinsed with water, heat treated in an oven at 100° C. for 60 minutes, and then brushed. Several panels were electroplated in an electrolytic plating solution consisting of 0.3 mole copper sulfate; 1.8 mole sulfuric acid; and 1.3 mmol hydrochloric acid. Current density is 3.8A/
(10cm square). Prior to electrolytic plating, the copper surface was deoxidized by immersing it in a sodium persulfate solution for 5 seconds. After 5 minutes of electrolytic plating, the hole walls
Only 10% was covered. After 1 hour of electrolytic plating, the panels were removed and the holes were inspected. The copper was partially electroplated on the hole wall, but no plating was done in the middle, leaving a gap in the center of the hole. Additional panels were electrolytically plated after adding 5g/g of the essential ionic surfactant, octylphenoxy polyethoxyethanol, to the copper plating solution. In less than 5 minutes, the hole walls were completely covered with a continuous film of copper metal without any gaps. EXAMPLE Additional panels prepared by the method of the example were placed in the same copper electroplating solution as in the example, except containing 5 g/ml of methyl violet instead of the nonionic surfactant. I electrolytically plated it. After 5 minutes of electrolytic plating, the hole walls were covered with a completely continuous film of copper metal. EXAMPLE The preparation of the example was repeated except that methyl violet was replaced with methylene blue. Again, after 5 minutes of electrolytic plating, the hole walls were covered with a completely continuous film of copper. EXAMPLE The process of the example was repeated except that the copper electroplating bath was replaced with a Watts nickel electroplating bath. The Watts nickel bath consists of 300 g/ of nickel sulfate; 30 g// of nickel chloride; and 30 g// of boric acid. Only incomplete plating was performed on the hole wall. Watts Satsukaline Polisher
In addition to the nickel bath, and other panels were plated. A completely continuous film of electroplated nickel quickly covered the pore walls. Example: Watts' nickel-metal bath is 20ml/Lectro.
-Nic10-03 (Cellex, O- commercially available from Fusker Chemical & Plastics Company)
The preparation of the example was repeated except that a polishing agent containing benzaldehyde sulfonic acid was included. A completely continuous film of electroplated nickel was obtained on the pore walls. EXAMPLE The procedure of the example was repeated with the exception that Copper Gleam PC (a polish consisting of a triphenylmethane dye used in copper sulfate/sulfuric acid electrolytic plating baths) was added to the Watts nickel bath. A completely continuous film of electroplated nickel was obtained on the pore walls. EXAMPLE This example describes the fabrication of a printed circuit using the metallization techniques of the present invention. Cut FR-4 or CEM-3 grade copper-coated insulating sheets into panels of a size convenient for the manufacturing process. Drill the required holes for the plated through-hole short circuits and deburr the copper surface of the panel. The panels are then treated in cleaning and conditioning solutions, sulfuric acid solution, cleaning, sodium persulfate solution, cleaning, presoaking solution, and palladium-tin-chloride solution, as in the examples. Next, clean the panel and place it in the oven for 20 minutes
Heat treatment at 120°C and brushing.
The panels may be stored at this stage or processed immediately without interrupting the processing process. At this stage, the panel is provided with a plating resist mask created by well-known photoprinting, screen printing or other suitable processing processes. The panel was then placed in an alkaline detergent for 45 seconds at 3A/
(10cm square) and is manufactured using reverse current electrolytic plating method.
Wash and treat with sodium persulfate for 5 seconds (as above) and wash again. The panels were then washed for 5 minutes using a bath consisting of:
Perform electrolytic plating at 3A/(10cm square). Copper sulfate 75 g / Sulfuric acid 190 g / Chloride ions 70 ppm Electro-Brite (PC-667) 5 ml / The resulting panels were then cleaned and copper electrolyzed at 3 A / (10 cm square) for 40 minutes in a bath containing: Metsuki. Copper Sulfate 75g / Sulfuric Acid 190g / Chloride Ion 50ppm Copper Gleam PC 5ml / Alternatively, without going through the two-step electrolytic plating process described above, the panels were heated at 3A/(10cm square) for approximately 45 minutes as described above. Plated in one step during the first electrolytic plating bath. Then wash the panel and then 2A/(10cm
It is converted into a printed circuit board by a well-known solder plating process for 18 minutes (200 sq.
Etch with a copper chloride solution containing ammonia, melt the solder, apply a solder mask, and mill to the dimensions of the circuit board. EXAMPLES Panels are processed in accordance with the Examples up to and including exposing the copper coated panels to a palladium-tin-chloride solution. After this step, it is washed and then immersed in a 5% tetrafluoroboric acid solution, which is a solvent for the tin component of the palladium-tin-chloride seat deposited on the pore walls. The panel is then formulated according to the invention,
Then, it is plated at 3A/(10cm square) in a copper electrolytic plating bath having the following composition. Copper Sulfate 75g / Sulfuric Acid 190g / Chloride Ion 50ppm Copper Gleam PC 5ml / After depositing a 35μ thick copper layer, the panel was cleaned, dried and applied with a positive photoresist etching mask using known techniques. Cover the required circuit diagram, including the through holes to be plated. The copper is etched and the resist is then removed using standard processing steps, resulting in a finished printed circuit board. EXAMPLE This example describes the preparation of a multilayer printed circuit board. A multilayer composite is formed by assembling each layer of circuitry onto an insulating carrier and forming it into a laminate using well-known manufacturing techniques. After making the through holes and removing dirt from the copper layer forming part of the hole walls, the laminate is then processed as described in the Examples and Sections. EXAMPLE This example describes the preparation of a printed circuit board on a neat or uncoated laminate without providing copper foil on the surface. An adhesive layer is provided on the surface of the panel by the method of US Pat. No. 3,625,758 and holes are formed. Attach the panel to electrolytic plating equipment to provide suitable conductive edges to form suitable connector sections. The process of the US patent enhances the adhesion of the panel. The panels are then processed as described in the Examples. EXAMPLE XI A copper coated FR-4 epoxy glass panel is drilled through holes, cleaned and tested using conditioning solution, pre-soak solution and palladium-tin-chloride solution. It was processed as follows. After palladium-tin-chloride solution and washing, the copper coated panels were dried and immersed in each of the following reducing agents (dissolved in a 1.5 molar aqueous sodium hydroxide solution): Sodium Boron Hydroxyl Hydroxylamine Both panels were electroplated for 2 minutes in the copper electroplating bath of the Example. A complete continuous film of copper was obtained on the pore walls. Example XII The procedure of Example XI was repeated, except that the palladium-tin-chloride solution was replaced by an aqueous solution of potassium hexachloroplatinate () and tin chloride (). The reducing agent used was 1 g/g of sodium borohydride. The holes were covered with a continuous film of copper by electrolytic plating in less than 5 minutes. EXAMPLE The preparation of the example was repeated except that the copper sulfate/sulfuric acid bath was replaced with a copper pyrophosphate electroplating bath. The copper pyrophosphate bath had the following formulation. Copper 32g / Pyrophosphate ion 245g / Ammonia 225g / Temperature 52°C Pyrophosphate anion performs the function of component C.
After 5 minutes of plating at 4.5/(10 cm square), the hole walls were completely covered with copper. A conventional polishing agent for copper pyrophosphate plating baths, dimercaptothiadiazole compounds (from M&T Chemical Co.)
Other panels were plated in the same plating bath with the addition of 1 ml of RY61H (commercially available as RY61H). After 5 minutes in a copper pyrophosphate bath using conventional RY61H polish, the pore walls were unplated. Dimercaptothiadiazole is strongly adsorbed onto palladium metal seats and prevents preferential deposition on palladium metal seats. Examples Soak for 0.5 minutes, rinse and then use Pluronic F-127 (BASF-
(commercially available from Wyndt Corporation) and electroplated in accordance with the present invention in the same copper electroplating solution as in the examples except that component C is present in the solution at a concentration of 0.2 g/l. repeated. After electrolytic plating for 5 minutes at a potential difference giving a current density of 3.8 A/dm 2 , the pore walls were covered with a completely continuous film of copper. EXAMPLES In the following examples, A was carried out in the same manner as Example XI, and Examples B to O were carried out using various surfactants as component C, with concentrations, current densities and plating times as follows: The method of Example XI was repeated. In all cases, the result after electrolytic plating was a continuous coating of copper covering the pore walls, completely free of defects.
【表】
プレロニツクはポリオキシエチレンおよびポリ
オキシプロピレンブロツク共重合物のBASF−ワ
イアンドツト社の商標名であり、プルロニツクF
−127は、合計約300個のオキシエチレン基を含む
2個のポリオキシエチレン鎖を接続した約70個の
オキシプロピレン単位のポリオキシプロピレンベ
ースである。プルロニツクF−68ではポリオキシ
プロピレン部分は約160単位を含む。プルロニツ
クL−42は約20個のポリオキシプロピレン単位と
15個のポリオキシエチレン単位を有する。
ポリオツクスWSR80はユニオンカーバイト社
から市販される平均分子量200000のポリオキシエ
チレン化合物である。
オーリン6Gおよび10Gは、それぞれ6個およ
び10個のオキシエチレン基をもつたアルキルフエ
ニルポリオキシエチレン化合物である。これらは
オーリン社から市販されている。
タージトール・ミン・フオーム−IXはユニオ
ンカーバイド社から市販されている直鎖アルコー
ルのポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレン
化合物である。
実施例
電解メツキ溶液が下記から成るニツケル浴であ
ることを除いては、実施例XIの方法をくりかえ
した。
NiSO4 6H2O 195g/
NiCl2 6H2O 175g/
H3BO3 40g/
PH 1.5
温 度 46℃
成分Cとしてこの溶液に添加した非イオン活性
剤は濃度0.1g/のカーボワツクス1540であつ
た。3.8A/dm2の電位差で15分間電解メツキし
たのち、孔壁はニツケルの完全な連続皮膜でおお
われた。
実施例
本発明を実施する場合のポリオキシエチレン基
の有効性をさらに充分に説明するために、電解メ
ツキ業界で広く使用され、酸性硫酸銅電解メツキ
浴への使用を推賞されているアニオン活性剤であ
るラウリル硫酸ナトリウムを下記の通り試験し
た。
第一の銅電解メツキ浴にはプルロニツクF−
127の代りに1.0g/のラウリル硫酸ナトリウム
(イー・アイ・デユポン社からデユポノールCと
して市販されている)を表面活性剤として添加さ
れ、第二および第三の電解メツキ浴には、プルロ
ニツクF−127の代りにそれぞれ1.0g/のポリ
エーテル硫酸アンモニウムおよび1.0g/のラ
ウリルポリエーテル硫酸アンモニウム(アルコラ
ツク社からサイポンEAとして市販されている)
が使用された以外は実施例XIの方法がくりかえ
された。5分のメツキ時間ののち、ポリエーテル
硫酸塩およびラウリルポリエーテル硫酸塩を含む
電解メツキ浴は、孔壁をおおう銅の完全連続皮膜
を形成したが、ラウリル硫酸塩を含む電解メツキ
浴中での電解メツキは15分のメツキ時間の後でも
孔壁をおおわなかつた。この実験は、簡単な線状
アニオン活性剤であるラウリル硫酸塩は本発明の
目的には無効であることを示す。ラウリル硫酸塩
の構造をポリエーテル基で変性するように、本発
明の教えるところに従つて表面活性剤が選定され
た場合には、それは成分Cとして有効になる。
実施例
Copper Gleam PCの代りに置換チオ尿素を使
う以外は、実施例の方法をくりかえした。第一
の電解メツキ溶液には、テトラメチルチウラムジ
サルフアイド5mg/を、第二の溶液には、アリ
ルチオ尿素0.8g/をそれぞれ成分Cとして使
用した。3.8amp/sqdmの電位差で15分間電解メ
ツキしたのち、両方の溶液中でメツキされたプリ
ント回路板の孔壁は銅の連続皮膜でおおわれた。[Table] Pleronic is a trade name of BASF-Wyandt Co., Ltd. for a polyoxyethylene and polyoxypropylene block copolymer.
-127 is a polyoxypropylene base of about 70 oxypropylene units connected to two polyoxyethylene chains containing a total of about 300 oxyethylene groups. In Pluronic F-68, the polyoxypropylene portion contains about 160 units. Pluronik L-42 has about 20 polyoxypropylene units and
It has 15 polyoxyethylene units. Polyox WSR80 is a polyoxyethylene compound with an average molecular weight of 200,000 commercially available from Union Carbide Company. Olin 6G and 10G are alkyl phenyl polyoxyethylene compounds with 6 and 10 oxyethylene groups, respectively. These are commercially available from Orlin. Tergitol Mine Foam-IX is a linear alcohol polyoxypropylene-polyoxyethylene compound commercially available from Union Carbide. EXAMPLE The method of Example XI was repeated except that the electrolytic plating solution was a nickel bath consisting of: 195 g NiSO 4 6H 2 O / 175 g NiCl 2 6H 2 O / 40 g H 3 BO 3 / PH 1.5 Temperature 46° C. The non-ionic activator added to this solution as component C was Carbowax 1540 at a concentration of 0.1 g/. After electrolytic plating for 15 minutes at a potential difference of 3.8 A/dm 2 , the pore walls were covered with a completely continuous coating of nickel. EXAMPLE To more fully illustrate the effectiveness of polyoxyethylene groups in practicing this invention, anionic activators widely used in the electroplating industry and recommended for use in acidic copper sulfate electroplating baths are presented. Sodium lauryl sulfate was tested as follows. Pluronic F-
1.0 g of sodium lauryl sulfate (commercially available as Duponol C from EI Dupont) was added as a surfactant instead of Pluronic F-127, and Pluronic F- 127 in place of 1.0 g/ammonium polyether sulfate and 1.0 g/ammonium lauryl polyether sulfate (commercially available as Cypon EA from Alcorac)
The method of Example XI was repeated, except that: After a plating time of 5 minutes, the electrolytic plating bath containing polyether sulfate and lauryl polyether sulfate formed a completely continuous film of copper covering the pore walls, whereas the electrolytic plating bath containing lauryl sulfate formed a completely continuous film of copper covering the pore walls. Electrolytic plating did not cover the pore walls even after a plating time of 15 minutes. This experiment shows that lauryl sulfate, a simple linear anionic activator, is ineffective for purposes of the present invention. If a surfactant is selected according to the teachings of the present invention to modify the structure of lauryl sulfate with polyether groups, it becomes effective as component C. EXAMPLE The method of the example was repeated except that substituted thiourea was used in place of Copper Gleam PC. 5 mg of tetramethylthiuram disulfide was used as component C in the first electrolytic plating solution, and 0.8 g of allylthiourea was used in the second solution. After electroplating for 15 minutes at a potential difference of 3.8 amp/sqdm, the hole walls of printed circuit boards plated in both solutions were covered with a continuous coating of copper.
第1図は差分デルタ(E)i=E′i−E″iで定義する電
流−電位差関係を示すグラフ、第2図は差分デル
タ(E)dep=E′dep−E″depで定義する電流−電位差関
係を示すグラフ、第3a図〜第3f図は本発明の
方法による電解析出の経時変化を示す一連の説明
図である。
A:金属1(例えばPd)で作成した電極に対
するi−v曲線、B:金属2(例えばCu)で作
成した電極に対するi−v曲線。
Figure 1 is a graph showing the current-potential difference relationship defined by difference delta (E) i = E′ i −E″ i , and Figure 2 is defined by difference delta (E) dep = E′ dep −E″ dep . Graphs showing the current-potential difference relationship, FIGS. 3a to 3f, are a series of explanatory diagrams showing changes over time in electrolytic deposition according to the method of the present invention. A: iv curve for an electrode made of metal 1 (e.g. Pd), B: iv curve for an electrode made of metal 2 (e.g. Cu).
Claims (1)
族から選択されるメツキされるべき金属Bをイ
オンの形で含む電解メツキ溶液の入つた容器内
で、非金属表面を電解メツキするものであり、上
記非金属表面が導電性のコネクター部分を備え、
このコネクター部分が電解メツキすべき非金属表
面の外側に隣接して位置し、この隣接したコネク
タ部分が電解メツキの間、電極として使用される
というメツキ法であつて、 (a) 上記非金属表面上に、Pd、Pt、Ag及びAu
からなる群から選ばれる金属A−ただし、金属
Bとは異なる−からなるか又はそれを含む多数
の不連続の金属座席を形成し、 (b) 上記コネクター部分の少なくとも一部を含む
上記非金属表面を、規定の電気伝導率を有し、
更に、金属Bの析出速度が、電解メツキされた
金属Bからなる表面上よりも、金属Aからなる
か又はそれを含む上記金属座席上において、速
くなるように作用する成分(C)を含む、電解メツ
キ浴溶液に露出し、 (c) コネクター部分の露出された部分への金属
Bの電解メツキを開始させ、かつ隣接する金
属座席への金属Bの電解メツキを許すに十分な
電位差をコネクター部分と対電極の間に印加
し、この電位差の印加によつてコネクター部分
及びそれに隣接する金属座席上に金属Bの電解
メツキを開始させ、コネクター部分への金属B
の電解メツキでコネクター部分を金属Bで覆
い、 (d) 隣接する金属座席のすべてが金属Bで覆われ
るまで、上記電位差の印加を続け、 (e) コネクター部分の露出した部分及びその電解
メツキされた部分に、金属Bを連続的に電解メ
ツキして、少なくとも0.5ミクロンの厚さをも
つ金属Bの導電性ある連続皮膜を形成する という工程を含むことを特徴とする予め無電解メ
ツキされていない非金属表面を電解メツキする方
法。 2 成分Cがメチレンブルー及びメチルバイオレ
ツトから選ばれた染料であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の方法。 3 成分Cがアルキルフエノキシ−ポリエトキシ
エタノール類、非イオン性フルオロカーボン界面
活性剤、ポリオキシエチレン化合物、ポリオキシ
エチレンとポリオキシプロピレンのブロツク共重
合物から選ばれた界面活性剤であることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の方法。 4 成分Cが4個ないし1000000個のオキシエチ
レン基を含む化合物から選ばれることを特徴とす
る特許請求の範囲第3項記載の方法。 5 成分Cが20個ないし150個のオキシエチレン
基を含む化合物から選ばれることを特徴とする特
許請求の範囲第4項記載の方法。 6 成分Cが10個ないし400個のオキシエチレン
基を含む酸化エチレン−酸化プロピレン共重合物
から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第
3項記載の方法。 7 成分Cが2,4,6−(2−ピリジル)−S−
トリアジンであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の方法。 8 成分CがN−複素環式化合物、トリフエニル
メタン染料、チオ尿素、アリルチオ尿素、テトラ
チウラムジサルフアイド、チオ尿素誘導体、サツ
カリン及びO−ベンズアルデヒドスルホン酸誘導
体から選ばれる艶出し剤および/または均染剤か
らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の方法。 9 電解メツキ浴溶液の電気伝導率及びコネクタ
ー部分と対電極に印加される電位差が、部位金属
Aの種の表面への析出速度を、金属Bの種の表面
上への析出速度より少なくとも一桁大きい速度と
するに十分なだけ高いことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の方法。 10 コネクター部分と、金属Aを含むか又は金
属Aからなる金属座席との間に、及び隣接する金
属座席間に、メツキ浴溶液によつて形成される抵
抗路上の電位差低下を補償するように電位差が調
整されることを特徴とする特許請求の範囲第9項
記載の方法。 11 メツキ工程に与えられる条件下で、金属A
上への金属Bの析出のための電位差が、金属B自
体への金属Bの析出のための電位差よりも、負で
ないように金属A及びBが選ばれることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の方法。 12 金属座席形成段階で、化合物又は錯体とし
て溶解状態の金属Aを使用することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の方法。 13 上記化合物がハロゲン化金属又はハロゲン
化金属複塩であることを特徴とする特許請求の範
囲第12項記載の方法。 14 ハロゲン化金属複塩がパラジウム−錫−塩
化物であることを特徴とする特許請求の範囲第1
3項記載の方法。 15 上記溶液が金属A及びハロゲン化錫を含
み、処理された表面を次に錫化合物の溶剤に露出
することを特徴とする特許請求の範囲第12項記
載の方法。 16 非金属表面を金属Aを含む溶液で処理し、
つぎにその表面を熱又は還元剤に露出することに
よつて金属Aの多数の金属座席が形成されること
を特徴とする特許請求の範囲第13項記載の方
法。 17 上記熱処理を65ないし120℃の温度で少な
くとも10分間実施することを特徴とする特許請求
の範囲第16項記載の方法。 18 還元剤が水素化硼素ナトリウム、ホルムア
ルデヒド、ジメチルアミンボラン及びヒドロキシ
ルアミンから選ばれることを特徴とする特許請求
の範囲第16項記載の方法。 19 更に非金属表面上に所望の厚さの金属Bの
連続皮膜を形成した後、金属Bの析出を終了さ
せ、当該皮膜又はその一部の上に一以上の金属層
を電解メツキすることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の方法。 20 組成の異なる少なくとも2種の電解メツキ
浴溶液を使用し、最初に使う溶液が金属A上への
析出速度を最大にする成分を含み、次に使う電解
メツキ浴溶液が形成された金属析出物の性質を最
適にするように処方されていることを特徴とする
特許請求の範囲第19項記載の方法。 21 金属BがCu及びNiからなる群から選ばれ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
方法。 22 銅張りの絶縁シート又はそのようなシート
の積層物に孔を形成し、この孔の非金属性の壁
に、前以つて無電解金属メツキすることなく、金
属層を設けることを包含するプリント回路板の製
造法であつて、 (a) 対電極及び元素周期率表のbあるいは族
から選択される電解メツキすべき金属Bを溶解
した形で含む、予め電気伝導率を定められた電
解メツキ浴の入つた容器を用意し、上記銅張り
を、電解メツキすべき壁の非金属表面の外側に
隣接して位置させ、この隣接して位置する銅張
りを電解メツキの間、電極として使用し、 (b) 上記孔の壁の上に、Pd、Pt、Ag及びAuか
らなる群から選ばれる金属A−ただし、金属B
とは異なる−からなるか又はそれを含む多数の
不連続の金属座席を形成し、 (c) 次の段階で、この銅張りのついたシート又は
積層物を、規定の電気伝導率を有し、更に、金
属Bの析出速度が、電解メツキされた金属Bか
らなる表面上よりも、金属Aからなるか又はそ
れを含む上記金属座席上において、速くなるよ
うに作用する成分Cを含む、電解メツキ浴溶液
に露出し、 (d) 銅張りの露出部分への金属Bの電解メツキ
を開始させ、隣接する金属座席への金属Bの
電解メツキを許すに十分な電位差を銅張りと対
電極の間に印加し、この電位差の印加によつ
て、銅張り及びそれに隣接する金属座席上に金
属Bの電解メツキを開始させ、銅張り上への金
属Bの電解メツキで銅張り部分を金属Bで覆
い、 (e) 隣接する金属座席のすべてが金属Bで覆われ
るまで、上記電位差の印加を続け、そして (f) 上記シート又は積層物の上に金属Bを連続的
に電解メツキして、少なくとも0.5ミクロンの
厚さをもつ金属Bの導電性ある連続皮膜を形成
する という工程を含むことを特徴とするプリント回路
板の製造法。 23 更に、銅張りシート又は積層物の表面上に
陰画レジスト層を設ける工程を含み、該層が上記
孔を含む所望の導電体パターンに相当する部分を
露出したまま残し、上記壁が上記金属Aの座席を
備えた孔を形成し、金属Bの連続皮膜を作成した
後、上記皮膜上に一以上の金属層を電解メツキ
し、レジスト層を除去し、該レジスト層で覆われ
ていた部分の金属をエツチング除去することを特
徴とする特許請求の範囲第22項記載の方法。 24 更に金属Bの皮膜の上に一以上に金属層を
電気的に析出させ、電解メツキ工程に続いて、同
張りシート又は積層物の表面上に陽画レジスト層
を設け、そのレジスト層が孔を含む所望の回路パ
ターンに相当する部分を覆い、陽画レジスト層で
覆われていない金属をエツチング除去してプリン
ト回路板パターンを形成する固定を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第22項記載の方法。 25 非金属シート中に孔を形成し、所望のプリ
ント回路導電体パターンに相当するシートの非金
属部分を、予め無電解金属メツキすることなし
に、所望の厚さの金属層にメツキするプリント回
路板の製造法であつて、 (a) 対電極を含み、元素周期率表のbあるいは
族から選択される電解メツキされるべき金属
Bをイオンの形で含む、規定の電気伝導率の電
解メツキ浴溶液を含む容器を準備し、上記非金
属部分が導電性のコネクター部分を備えおり、
このコネクター部分を電解メツキすべき非金属
表面の外側に隣接して位置させ、この隣接した
コネクター部分を電解メツキの間、電極として
使用し、 (b) 上記孔の壁上にPd、Pt、Ag及びAuからな
る群から選ばれる金属A−ただし、金属Bとは
異なる−からなるか又はそれを含む多数の不連
続の金属座席を形成し、 (c) 次の工程で、このコネクター部分を含む上記
シートを、規定の電気伝導率を有し、更に、金
属Bの析出速度が、電解メツキされた金属Bか
らなる表面上よりも、金属Aからなるか又はそ
れを含む上記金属座席上において、速くなるよ
うに作用する成分Cを含む、電解メツキ浴溶液
に露出し、 (d) コネクター部分と対電極の間に、コネクタ
ー部分の露出された部分への金属Bの電解メツ
キを開始させ、かつ隣接する金属座席への金
属Bの電解メツキを許すに十分な電位差をコネ
クター部分と対電極の間に印加し、この電位差
の印加によつてコネクター部分及びそれに隣接
する金属座席上に金属Bの電解メツキを開始さ
せ、コネクター部分への金属Bの電解メツキが
コネクター部分を金属Bで覆い、 (e) 隣接する金属座席のすべてが金属Bで覆われ
るまで、上記電位差の印加を続け、 (f) コネクター部分の露出した部分上及び上記電
解メツキされ座席上に、金属Bを連続的に電解
メツキして、少なくとも0.5ミクロンの厚さを
もつ金属Bの導電性ある連続皮膜を形成する ことを特徴とするプリント回路板の製造法。 26 上記コネクター部分が、その縁に沿つて小
さな領域で、上記絶縁シートの表面を覆い、窓枠
のような形をなすことを特徴とする特許請求の範
囲第25項記載の方法。 27 銅張りの絶縁シート又は多数のそのような
シートから形成した積層物に孔を形成し、該孔の
壁に金属層を設けることを含むプリント回路板の
製造法において、 (a) 多数の金属座席〔該座席の金属はパラジウ
ム、白金、銀及び金からなる群から選ばれる〕
を、上記孔壁面に形成し、 (b) 次の工程で、予め無電解金属メツキすること
なく、銅イオン及び4個ないし1000000個のオ
キシエチレン基を含む有機化合物を含む酸性の
電解メツキ浴から孔壁上に銅を電解メツキし、
孔壁上へ析出した銅で連続皮膜を形成し、 (c) 更に銅を電解メツキして連続した導電性皮膜
を増強し、絶縁シートの中にメツキされた貫通
孔を形成することを特徴とするプリント回路板
の製造法。 28 上記酸性の電解メツキ浴が硫酸を含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第27項記載の方
法。[Claims] 1. A non-metallic surface is coated in a container equipped with a counter electrode and containing an electrolytic plating solution containing the metal B to be plated selected from group b or group of the periodic table in ionic form. electrolytically plated, the non-metallic surface has a conductive connector part,
A plating method in which the connector portion is located adjacent to the outside of the non-metallic surface to be electrolytically plated, and the adjacent connector portion is used as an electrode during electrolytic plating, comprising: (a) said non-metallic surface; On top, Pd, Pt, Ag and Au
(b) said non-metal comprising at least a portion of said connector portion; the surface has a specified electrical conductivity,
Furthermore, the method further comprises a component (C) that acts so that the deposition rate of metal B is faster on the metal sheet made of or containing metal A than on the electroplated surface made of metal B. (c) applying a potential difference sufficient to initiate electrolytic plating of metal B onto the exposed portion of the connector portion and to permit electrolytic plating of metal B onto adjacent metal seats; and the counter electrode, and the application of this potential difference initiates the electrolytic plating of metal B on the connector portion and the metal seat adjacent thereto, and the electrolytic plating of metal B on the connector portion
(d) continue applying the above potential difference until all adjacent metal seats are covered with metal B; (e) cover the exposed portion of the connector portion and its electroplated surface with metal B; the step of continuously electrolytically plating metal B to form a conductive continuous film of metal B having a thickness of at least 0.5 microns on a portion that has not been previously electrolessly plated. A method of electrolytically plating non-metallic surfaces. 2. A method according to claim 1, characterized in that component C is a dye selected from methylene blue and methyl violet. 3. Component C is a surfactant selected from alkylphenoxy-polyethoxyethanols, nonionic fluorocarbon surfactants, polyoxyethylene compounds, and block copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene. A method according to claim 1, characterized in: 4. A method according to claim 3, characterized in that component C is selected from compounds containing 4 to 1,000,000 oxyethylene groups. 5. Process according to claim 4, characterized in that component C is selected from compounds containing 20 to 150 oxyethylene groups. 6. Process according to claim 3, characterized in that component C is selected from ethylene oxide-propylene oxide copolymers containing 10 to 400 oxyethylene groups. 7 Component C is 2,4,6-(2-pyridyl)-S-
The method according to claim 1, characterized in that it is a triazine. 8. Component C is a polishing agent and/or leveling agent selected from N-heterocyclic compounds, triphenylmethane dyes, thiourea, allylthiourea, tetrathiuram disulfide, thiourea derivatives, saccharin and O-benzaldehyde sulfonic acid derivatives. The method according to claim 1, characterized in that it comprises a dye. 9. The electrical conductivity of the electrolytic plating bath solution and the potential difference applied between the connector portion and the counter electrode are such that the rate of deposition of site metal A species on the surface is at least one order of magnitude greater than the rate of deposition of metal B species on the surface. 2. A method according to claim 1, characterized in that the speed is sufficiently high to provide a large speed. 10 A potential difference is created between the connector part and the metal seat containing or consisting of metal A, and between adjacent metal seats, so as to compensate for the potential drop on the resistive path formed by the plating bath solution. 10. The method according to claim 9, characterized in that: is adjusted. 11 Under the conditions given to the plating process, metal A
Claim 1, characterized in that the metals A and B are chosen such that the potential difference for the deposition of metal B on top is less negative than the potential difference for the deposition of metal B on metal B itself. The method described in Section 1. 12. The method according to claim 1, characterized in that in the step of forming the metal seat, the metal A in a dissolved state is used as a compound or a complex. 13. The method according to claim 12, wherein the compound is a metal halide or a metal halide double salt. 14 Claim 1, characterized in that the metal halide double salt is palladium-tin-chloride.
The method described in Section 3. 15. The method of claim 12, wherein the solution comprises metal A and a tin halide and the treated surface is then exposed to a tin compound solvent. 16 Treating the nonmetallic surface with a solution containing metal A,
14. A method according to claim 13, characterized in that a plurality of metal seats of metal A are then formed by exposing the surface to heat or a reducing agent. 17. A method according to claim 16, characterized in that the heat treatment is carried out at a temperature of 65 to 120° C. for at least 10 minutes. 18. Process according to claim 16, characterized in that the reducing agent is selected from sodium borohydride, formaldehyde, dimethylamine borane and hydroxylamine. 19 Furthermore, after forming a continuous film of metal B of the desired thickness on the non-metallic surface, the deposition of metal B is terminated and one or more metal layers are electrolytically plated on the film or a portion thereof. A method according to claim 1, characterized in: 20 A metal deposit formed by using at least two types of electrolytic plating bath solutions with different compositions, the first solution containing components that maximize the deposition rate on metal A, and the second electrolytic plating bath solution being formed. 20. A method according to claim 19, characterized in that it is formulated to optimize the properties of. 21. The method according to claim 1, characterized in that the metal B is selected from the group consisting of Cu and Ni. 22 Printing comprising forming holes in a copper-clad insulating sheet or a laminate of such sheets and providing the non-metallic walls of the holes with a metal layer without prior electroless metal plating. A method for manufacturing a circuit board, comprising: (a) electrolytic plating with a predetermined electrical conductivity, comprising a counter electrode and a metal B to be electrolytically plated selected from group b or group of the Periodic Table of the Elements in molten form; A container containing a bath is provided, the copper cladding is positioned adjacent to the outside of the non-metallic surface of the wall to be electrolytically plated, and this adjacent copper cladding is used as an electrode during electrolytic plating. (b) on the wall of said hole, a metal A selected from the group consisting of Pd, Pt, Ag and Au, with the exception of metal B;
(c) in a next step, this copper-clad sheet or laminate is made of copper-clad sheets or laminates having a specified electrical conductivity. , further comprising a component C which acts such that the rate of deposition of metal B is faster on the metal sheet consisting of or containing metal A than on the electroplated surface consisting of metal B. (d) create a potential difference between the copper cladding and the counter electrode sufficient to initiate electrolytic plating of metal B onto the exposed portion of the copper cladding and to permit electrolytic plating of metal B onto adjacent metal seats; By applying this potential difference, electrolytic plating of metal B is started on the copper cladding and the metal seat adjacent to it, and by electrolytic plating of metal B on the copper cladding, the copper clad part is covered with metal B. (e) continuing to apply said potential difference until all of the adjacent metal seats are covered with metal B; and (f) successively electrolytically plating metal B onto said sheets or laminates to at least A method for manufacturing a printed circuit board, comprising the step of forming a conductive continuous film of metal B having a thickness of 0.5 microns. 23 The method further includes the step of providing a negative resist layer on the surface of the copper-clad sheet or laminate, the layer leaving exposed a portion corresponding to the desired conductor pattern including the hole, and the wall forming the metal A. After forming a hole with a seat and creating a continuous film of metal B, one or more metal layers are electrolytically plated on the film, the resist layer is removed, and the areas covered by the resist layer are removed. 23. A method according to claim 22, characterized in that the metal is removed by etching. 24 Further, one or more metal layers are electrically deposited on the film of metal B, and following the electrolytic plating process, a positive resist layer is provided on the surface of the clad sheet or laminate, and the resist layer has no holes. 23. The method of claim 22, further comprising fixing to form a printed circuit board pattern by covering a portion corresponding to a desired circuit pattern and etching away metal not covered by the positive resist layer. Method. 25. A printed circuit in which holes are formed in a non-metal sheet and the non-metal parts of the sheet corresponding to the desired printed circuit conductor pattern are plated with a metal layer of a desired thickness without prior electroless metal plating. A process for producing a plate, comprising: (a) electrolytic plating of a defined electrical conductivity, comprising a counter electrode and containing the metal B to be electrolytically plated selected from group b or group of the Periodic Table of the Elements in ionic form; preparing a container containing a bath solution, the non-metallic part comprising a conductive connector part;
(b) positioning this connector section adjacent to the outside of the non-metallic surface to be electrolytically plated, and using this adjacent connector section as an electrode during electroplating; (c) forming a number of discontinuous metal seats consisting of or including a metal A selected from the group consisting of and Au, but different from metal B; The sheet has a specified electrical conductivity, and further the deposition rate of metal B is higher on the metal sheet consisting of or containing metal A than on the electroplated surface consisting of metal B. (d) initiating electrolytic plating of metal B onto the exposed portion of the connector portion between the connector portion and the counter electrode; A potential difference sufficient to permit electrolytic plating of metal B onto the adjacent metal seat is applied between the connector section and the counter electrode, and application of this potential difference causes electrolysis of metal B onto the connector section and the adjacent metal seat. Start plating and electroplating of metal B onto the connector portion covers the connector portion with metal B; (e) Continue applying the above potential difference until all adjacent metal seats are covered with metal B; (f) Metal B is continuously electrolytically plated on the exposed portion of the connector portion and on the electrolytically plated seat to form a continuous conductive film of Metal B having a thickness of at least 0.5 microns. A method of manufacturing printed circuit boards. 26. A method as claimed in claim 25, characterized in that the connector portion covers the surface of the insulating sheet in small areas along its edges and is shaped like a window frame. 27. A method of manufacturing a printed circuit board comprising forming holes in a copper-clad insulating sheet or a laminate formed from a number of such sheets, and providing the walls of the holes with a metal layer: (a) a number of metal Seat (the metal of the seat is selected from the group consisting of palladium, platinum, silver and gold)
(b) In the next step, without prior electroless metal plating, from an acidic electrolytic plating bath containing copper ions and an organic compound containing 4 to 1,000,000 oxyethylene groups. Electrolytically plate copper on the hole wall,
A continuous film is formed with copper deposited on the hole wall, and (c) copper is further electrolytically plated to strengthen the continuous conductive film, thereby forming a plated through hole in the insulating sheet. A method of manufacturing printed circuit boards. 28. The method of claim 27, wherein the acidic electrolytic plating bath contains sulfuric acid.
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