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Dokumentenidentifikation DE69904787T2 15.05.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0989791
Titel Verfahren zur Entfernung von Verschmierungen
Anmelder Electrochemicals Inc., Maple Plain, Minn., US
Erfinder Carano, Michael V, Plymouth, US;
Polakovic, Frank, Plymouth, US;
LaFayette, Beth Ann, Minneapolis, US
Vertreter Patentanwälte Dr. Boeters, Bauer & Kollegen, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69904787
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 20.08.1999
EP-Aktenzeichen 992027029
EP-Offenlegungsdatum 29.03.2000
EP date of grant 08.01.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2003
IPC-Hauptklasse H05K 3/00

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft gedruckte Schaltungen, die Durchgangslöcher aufweisen, und insbesondere ein Schmierentfernungsverfahren und ein Lösungsmittel, das darin zur Entfernung von Harzschmiere nach dem Bohren der Durchgangslöcher verwendet wird.

Gedruckte Schaltungen bestehen aus einer Schicht eines leitfähigen Materials (üblicherweise Kupfer oder Kupfer, das mit Lötmittel oder Gold plattiert ist), das auf einem Substrat aus Isolationsmaterial (üblicherweise glasfaserverstärktes Epoxidharz) gehalten wird. Eine gedruckte Schaltung, die zwei leitfähige Oberflächen aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten einer einzigen Isolationsschicht vorgesehen sind, ist als eine "doppelseitige gedruckte Schaltung" bekannt. Um noch mehr Schaltungen auf einer einzigen Platte unterzubringen, werden mehrere Kupferschichten zwischen Platten oder anderen Schichten aus Isolationsmaterial angeordnet, um eine gedruckte Mehrschicht-Schaltung zu erzeugen.

Um elektrische Verbindungen zwischen zwei oder mehr Schaltungsschichten auf gegenüberliegenden Seiten einer doppelseitigen gedruckten Schaltung herzustellen, wird zuerst ein Loch durch die beiden leitenden Schaltungsschichten und die Isolationsplatte gebohrt. Diese Löcher sind in der Technik als "Durchgangslöcher" bekannt, insbesondere, wenn sie sich durch die gesamte gedruckte Schaltung erstrecken. Durchgangslöcher weisen typischerweise einen Durchmesser von etwa 0,05 mm bis etwa 5 mm in und eine Länge von etwa 0,025 mm bis etwa 6 mm auf. Das Durchgangsloch weist anfänglich eine nichtleitende zylindrische Bohrung auf, die eine Verbindung zwischen den beiden leitfähigen Oberflächen herstellt. Ein leitfähiges Material oder Element wird im Durchgangsloch angeordnet und elektrisch mit den leitenden Lagen oder Schichten verbunden, um eine elektrische Verbindung zu vollenden.

Wie doppelseitige gedruckte Schaltungen verwenden auch mehrschichtige gedruckte Schaltungen Löcher in einer dazwischenliegenden Isolationsschicht, um Schaltungen zwischen den Schaltungsmustern auf gegenüberliegenden Seiten der Isolationsschicht ebenso wie Zwischenschichten zu vollenden. Wenn es der Kontext nicht anders angibt, beziehen sich Bezugnahmen auf "Durchgangslöcher" in dieser Beschreibung ebenso auf diese Löcher in Mehrschichtplatten, selbst wenn sie eigentlich nicht durch die gesamte gedruckte Schaltung gehen.

Wenn ein Durchgangsloch durch eine doppelseitige oder mehrschichtige gedruckte Schaltung gebohrt wird, hinterläßt der Bohrvorgang eine Schmiere aus Isolationsmaterial im Zylinder des Lochs ebenso wie auf der leitfähigen Oberfläche. Diese Schmiere muß vor der Anordnung oder Abscheidung des leitfähigen Materials oder Elements im Durchgangsloch entfernt werden, wenn ein leitfähiger Kontakt zwischen dem Durchgangsloch und den leitenden Lagen oder Schichten erreicht werden soll.

Schmierentfernungsprozesse und Lösungsmittel sind bekannt. Verschiedene mechanische und chemische Schmierentfernungsverfahren, die bekannt sind, werden in US 4,601,783 beschrieben. Ein übliches Schmierentfernungsverfahren nutzt eine Alkalipermanganat-Lösung, um die Harzschmiere zu entfernen. US 4,820,548 beschreibt ein Alkalipermanganat- Schmierentfernungsverfahren, das drei chemische Schritte enthält. Im ersten Schritt, der als Lösungsmittelätzung bezeichnet wird, wird ein Lösungsmittel angewendet, um die Harzstruktur des verschmierten Materials anzugreifen und weich zu machen; im zweiten Schritt wird ein Permanganat- Oxidationsmittel angewendet, um das aufgequollene Harz zu entfernen; im dritten Schritt wird ein Neutralisationsmittel angewendet, um das Permanganat zu neutralisieren und von der Harzoberfläche zu entfernen. Vorgeschlagene Lösungsmittel zur Verwendung im offenbarten Schmierentfernungsverfahren umfassen alkalische Lösungen von Propylenglycolethern. Andere bekannte Lösungsmittel zur Verwendung in Permanganat-Schmierentfernungsprozessen umfassen solche Chemikalien wie Ethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycolmonobutylether, oder Tripropylenglycolmethylether. Permanganat-Oxidationsmittel, die im Schmierentfernungsverfahren verwendet werden, umfassen alkalische Lösungen von Natrium-, Kalium- oder Lithiumpermanganat. Neutralisationsmittel, die im Permanganat-Schmierentfernungsverfahren verwendet werden, sind typischerweise Oxalsäure oder wässerige Säurelösungen, wie verdünnte Schwefelsäure oder Salzsäure. Andere bekannte Neutralisationsmittel sind angesäuertes Zinnchlorid, Hydroxylaminhydrochlorid oder Formaldehyd.

Die bekannten Lösungsmittel, die in Permanganat-Schmierentfernungsverfahren verwendet werden, arbeiten bei der Entfernung von Harzschmiere von einem Laminatmaterial ziemlich gut, das verbreitet verwendet wird, und in der Industrie unter der Bezeichnung FR4 bekannt ist, das ein flammwidriges Epoxidharz- Glasfasergewebe-Laminat ist. In den jüngsten Jahren sind jedoch spezialisierte Materialien, Harze und Füller verwendet worden, um neue gedruckte Schaltungslaminate zu entwickeln, die verbesserte Eigenschaften aufweisen, die sowohl für Verarbeitungs- als auch Leistungsanforderungen des Stands der Technik adäquat sind. Aufgrund ihrer chemischen Struktur ist bei den spezialisierten Harze, die für Hochleistungslaminate entwickelt wurden, die Schmierentfernung unter Verwendung von chemischen Permanganat-Verfahren sehr schwierig. Ein solches spezialisiertes Harz ist ein Epoxid, Polyimid, Cyanatester- Harzsystem, das von Allied Signal unter dem Handelsnamen RCC® vermarktet wird. Ein anderes Hochleistungsharz ist BT- Epoxid, eine Kombination aus Bis-maleimidtriazin- (BT)-Harz und einem Epoxidharz. Permanganat-Schmierentfernungsverfahren können zur Schmierentfernung solcher Hochleistungs- oder spezialisierten Harze verwendet werden, jedoch kann eine zufriedenstellende Schmierentfernung nur mit den höchsten empfohlenen Konzentrationen Lösungsmittel und Permanganat erreicht werden. Für viele Benutzer sind solche hohen Konzentrationen nicht praktikabel.

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Lösungsmittelsystem bereitzustellen, das verglichen mit einem Standard-Permanganat-Schmierentfernungsverfahren eine erhöhte Schmierentfernung aufweist.

Ein Aspekt der Erfindung umfaßt ein alternatives Lösungsmittel zur Erweichung von Harzschmiere, wobei das Lösungsmittel überraschend selektiv für die Erweichung und Entfernung von Harzen ist, die in Hochleistungslaminaten verwendet werden, insbesondere Harze, wie RCC® und BT- Harze.

In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren bereit, wie es in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird.

Das Verfahren der Erfindung setzt ein Lösungsmittel ein, das besonders nützlich für die Erweichung von Harzschmieren ist, die vom Bohren von Durchgangslöchern in Hochleistungslaminaten herrühren, insbesondere Laminate, die aus RCC® und BT- Harzen bestehen. Die Lösungsmittel weisen eine Mischung aus mindestens zwei Lösungsmitteln auf, wobei eines der Lösungsmittel aus einer ersten Gruppe ausgewählt wird, die aus Gamma-Butyrolacton, Ethyl-3- ethoxy-propionat, N-ethyl-2-pyrrolidon, N-(2-hydroxyethyl)- 2-pyrrolidon, N-cyclohexyl-2-pyrrolidon und N-octyl-2-pyrrolidon und deren Mischungen besteht. Das ausgewählte Lösungsmittel ist in der Mischung in einer Menge vorhanden, die effektiv ist, die Harzschmiere zu erweichen. Im allgemeinen kann eine effektive Menge zwischen etwa 10 Vol% und etwa 40 Vol% der Lösungsmittelmischung liegen.

Die Lösungsmittelmischung enthält auch eine oder mehrere Lösungsmittel, die aus einer zweiten Gruppe ausgewählt werden, die aus N-methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon, Tetrahydrofuran, N-ethyl-2-pyrrolidon, N-cyclohexyl-2-pyrrolidon und N-dodecyl- 2-pyrrolidon besteht. Das Lösungsmittel oder die Kombination der Lösungsmittel, die aus der zweiten Gruppe ausgewählt werden, sind in der Lösungsmittelmischung in einer Gesamtmenge vorhanden, die von etwa 60 Vol% bis etwa 80 Vol% der Lösungsmittelmischung reicht. Obwohl es eine gewisse Überlappung zwischen den Lösungsmitteln, die in der ersten Gruppe aufgeführt sind, und den Lösungsmitteln gibt, die in der zweiten Gruppe aufgeführt sind, sollte beachtet werden, daß die Lösungsmittel so ausgewählt werden, daß sich das Lösungsmittel der ersten Gruppe vom Lösungsmittel oder den Lösungsmitteln aus der zweiten Gruppe unterscheidet und es eine Mischung von mindestens zwei Lösungsmitteln gibt. Durch die Kombination eines oder mehrere Lösungsmittel aus der zweiten Gruppe mit einem anderen Lösungsmittel, das aus der ersten Gruppe der Lösungsmittel ausgewählt wird, kann eine bessere Harzschmierenentfernung für Laminate erzielt werden, die aus RCC®- und BT-Harzen bestehen, als wenn die Lösungsmittel in der zweiten Gruppe alleine verwendet würden.

Eine Lösungsmittelkombination, die als besonders geeignet zur Harzschmierenentfernung von Hochleistungslaminaten befunden worden ist, ist eine Mischung aus N-methyl-2-pyrolidon und Gamma-Butyrolacton. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn die Mischung zwischen etwa 70 Vol% und etwa 90 Vol% N-methyl- 2-pyrrolidon und zwischen etwa 30 Vol% und etwa 10 Vol% Gamma- Butyrolacton enthält. Eine optimale Formulierung ist etwa 80 Vol% N-methyl-2-pyrrolidon und etwa 20 Vol% Gamma-Butyrolacton.

Beispiele anderer Kombinationen von Lösungsmitteln, die aus den ersten und zweiten Gruppen ausgewählt werden und zur Verwendung hierin erwogen werden, umfassen das folgende:

Lösungsmittel der ersten Gruppe / Lösungsmittel der zweiten Gruppe

Gamma-Butyrolacton 2-Pyrrolidon

Gamma-Butyrolacton N-ethyl-2-pyrrolidon

Gamma-Butyrolacton N-cylohexyl-2-pyrrolidon

Gamma-Butyrolacton Tetrahydrofuran

Gamma-Butyrolacton Tetrahydroforan + N-methyl-2-pyrrolidon

Gamma-Butyrolacton 2-Pyrrolidon + N-ethyl-2-pyrrolidon

Gamma-Butyrolacton 2-Pyrrolidon + N-cydohexyl-2-pyrrolidon

N-ethyl-2-pyrrolidon N-methyl-2-pyrrolidon

N-(2-hydroxyethyl)-2-pyrrolidon N-methyl-2-pyrrolidon

Ethyl-3-ethoxy-propionat N-methyl-2-pyrrolidon

N-octyl-2-pyrrolidon N-methyl-2-pyyrrolidon

Eine andere Kombination von Lösungsmitteln, die zur Verwendung hierin erwogen werden, ist die Kombination von Gamma-Butyrolacton und Ethyl-3-ethoxypropionat. Wenn es in einer solchen Kombination verwendet wird, kann das Gamma- Butyrolacton in einer Menge vorhanden sein, die von etwa 30 Vol% bis etwa 90 Vol% der Lösungsmittelmischung reicht, und das Ethyl-3-ethoxypropionat kann in einer Menge vorhanden sein, die von etwa 10 Vol% bis etwa 50 Vol% der Lösungsmittelmischung reicht.

Eine Komponente einiger der vorliegenden Lösungsmittelmischungen ist Wasser. Die Wassermenge, falls vorhanden, kann zwischen etwa 1 Vol% und etwa 25 Vol% der Lösungsmittelmischung liegen. Entionisiertes Wasser wird bevorzugt.

Eine optionale Komponente der Lösungsmittelmischungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist ein Tensid. Eine Funktion des Tensids ist es, die Oberflächenspannung des Lösungsmittels zu senken, so daß das Lösungsmittel in der Lage ist, besser in die Durchgangslöcher einzudringen. Ein besseres Eindringen in die Durchgangslöcher führt zu einer besseren und gleichmäßigeren Harz-Schmierentfernung.

Die Menge des Tensids, das in einem bestimmten Lösungsmittel verwendet wird, wird abhängig vom Tensid und der besonderen Anwendung variieren. Um die Menge des Tensids zu bestimmen, die für eine bestimmte Anwendung erforderlich ist, kann man damit beginnen, etwa 0,01 Vol% Tensid zur Lösungsmittelmischung hinzuzufügen und die Menge zu erhöhen, bis die gewünschte Leistung erreicht ist. Obwohl zusätzliche Mengen des Tensids hinzugefügt werden könnten, würden sie keinen zusätzlichen Vorteil liefern.

Die Durchmesser der Durchgangslöcher liegen typischerweise im Bereich von 0,05 mm bis 5 mm. Bei Durchgangslochgrößen innerhalb des Bereichs von 4-6 mm kann kein Tensid notwendig sein. Bei Durchgangslochgrößen unter 4 mm ist jedoch eine zunehmende Tensidmenge mit zunehmenden Durchgangslochdurchmessern empfehlenswert. Die gedruckten Schaltungen können von jener einer doppelseitigen gedruckten Schaltung zu einer mehrschichtigen gedruckten Schaltung, die bis zu vierundzwanzig Schichten oder mehr aufweist, in ihrer Dicke variieren (und ihre Durchgangslöcher können folglich in ihrer Länge variieren). Folglich sollte, falls notwendig, die in der vorliegenden Erfindung verwendete Lösungsmittelmischung genügend Tensid enthalten, um es zuzulassen, daß das Lösungsmittel in die Durchgangslöcher in gedruckten Schaltungen eindringt, die Durchgangslöcher unterschiedlicher Größen aufweisen.

Die Lösungsmittelmischung enthält typischerweise zwischen etwa 0,01 Vol% und etwa 1 Vol%, oder zwischen etwa 0,02 Vol% bis etwa 0,5 Vol%, oder zwischen etwa 0,05 bis etwa 0,1 Vol% der Lösungsmittelmischung des Tensids.

Tenside, die zur Verwendung hierin als geeignet betrachtet werden, umfassen die anionischen fluorochemischen Tenside FLUORAD® FC-171, FC-120, FC-430, FC-431, FC-129 und FC-95, die von Minnesota Mining and Manufacturing Co., St Paul, MN vertrieben werden; und die wässerigen Fluortenside ZONYL® FSN, FSB, FSP, FSJ, FSC, FSA, die von DuPont, Wilmington, Del. vertrieben werden. Andere geeignete Tenside werden ebenfalls erwogen.

Die Lösungsmittelmischung der vorliegenden Erfindung kann ziemlich einfach hergestellt werden. Die ausgewählten Lösungsmittel werden, falls erforderlich zusammen mit Wasser und einem Tensid, in ein Becherglas oder anderen Behälter gegeben, der einen Rührstab oder andere Mischmöglichkeit aufweist, und die Komponenten werden für eine Zeitspanne gemischt, die ausreicht, eine im wesentlichen homogene Mischung zu erhalten. Im allgemeinen wird die Mischungszeit etwa 20 Sekunden bis etwa 2 Minuten betragen, um eine gründliche Durchmischung zu erhalten. Es kann auch Wärme angewendet werden, um das Mischverfahren zu beschleunigen. Zum Beispiel ist es wünschenswert, die Komponenten auf eine Temperatur im Bereich von etwa 60º bis etwa 82ºC zu erwärmen, wobei eine Temperatur von 77º bis 80ºC optimal ist, um eine gründliche und effiziente Mischung zu erzielen.

Die Lösungsmittelmischung ist in Verfahren nützlich, die Harzsubstrate zur Metallisierung vorbereitet, und zur Schmierentfernung von Harz von den Innenwänden von Löchern, die in den Harzsubstraten, insbesondere Hochleistungsharzsubstraten gebildet werden, wie jenem, die aus RCC®- und BT-Harzen bestehen. Das Verfahren der Erfindung kann in einer Weise praktiziert werden, die in der Technik wohlbekannt ist, wobei die Lösungsmittelmischung dieser Erfindung verwendet wird, um die Harzschmiere weich zu machen, die nach dem Bohren der Durchgangslöcher zurückbleibt. Weitere Verfahrensschritte umfassen eine Permanganatentfernung der Harzschmiere, der sich eine Neutralisation des Permanganats anschließt. Jeder dieser Verfahrensschritte wird unten in weiteren Details beschrieben.

Die gedruckte Schaltung wird für eine Zeit und bei einer Temperatur in die Lösungsmittelmischung eingetaucht, die ausreichen, um die Harzschmiere an den gebohrten Durchgangslöchern zu erweichen und sie aufzuquellen. Üblicherweise wird die Eintauchzeit zwischen etwa 2 und etwa 15 Minuten liegen, obwohl auch längere Zeiten eingesetzt werden können. Ein Eintauchen von 5 Minuten wird zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Das Eintauchen wird üblicherweise bei erhöhten Temperaturen ausgeführt, wie etwa 60º bis etwa 85ºC, wobei eine Temperatur von 80ºC optimal ist. Vorzugsweise wird die Lösungsmittelmischung während des Lösungsmittelquellschrittes bewegt, um eine homogene Mischung sicherzustellen und um auch eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der gesamten Mischung sicherzustellen.

Anschließend an diesen Lösungsmittelquellschritt kann die gedruckte Schaltung mit entionisierten Wasser gewaschen werden.

Waschschritte werden optional zwischen den Lösungsmittelquell-, Permanganatoxidations- und Neutralisationsschritten hinzugefügt, um überschüssige Reagenzien zu entfernen und die Lebensdauer des anschließenden Reagenzbades zu verlängern. Das Waschen kann durch Überflutung, Eintauchen oder Spritzen ausgeführt werden, wie es geeignet ist, und kann bei einer Temperatur ausgeführt werden, die dieselbe wie eine der Temperaturen ist, bei der der vorhergehende oder folgende Schritt ausgeführt wird, bei einer Zwischentemperatur (um einen Temperaturübergang bereitzustellen) oder bei einer anderen Temperatur, wie Raumtemperatur. Die Waschzeit kann variieren, jedoch sind im allgemeinen 1 bis 2 Minuten eine ausreichende Waschzeit.

Anschließend an den Waschschritt, falls einer eingesetzt wird, wird die gedruckte Schaltung in einer Permanganat-Oxidationslösung angeordnet, um das erweichte Harz zu entfernen. Die Permanganatlösung besteht im allgemeinen aus Wasser, einem wasserlöslichen Salz von Permanganat, wird Natrium-, Kalium- oder Lithiumpermanganat und ausreichend Alkali, um eine Lösung pH im alkalischen Bereich zu erhalten. Ein pH von 11 oder höher wird bevorzugt. Geeignete Permanganat-Lösungen zur Verwendung hierin umfassen die E- Prep Oxidizer 100 Reihe und die E-Prep Liquid Oxidizer 200 Reihe, die beide durch Electrochemicals Inc. of Maple Plain, MN (USA) vertrieben werden. Die E-Prep Oxidizer 100 Reihe umfaßt zwei Komponenten, eine E-Prep Oxidizer 101 Komponente und eine E-Prep Oxidizer 102 Komponente. Eine Permanganatlösung, die zwischen etwa 60 und etwa 90 Gramm pro liter der E-Prep Oxidizer 101 Komponente und zwischen etwa 5 Vol% und etwa 8 Vol% der E-Prep Oxidizer 102 Komponente aufweist, ist zur Verwendung im vorliegenden Verfahren geeignet. Eine optimale Lösung weist etwa 80 Gramm pro Liter der 101-Komponente und etwa 5,3 Vol% der 102-Komponente auf.

Die gedruckte Schaltung wird in der Permanganat Lösung für eine Zeit und bei einer Temperatur angeordnet, die ausreichen, um das Harz zu entfernen. Im allgemeinen sind 5 bis 20 Minuten ausreichend, um das erweichte Harz zu entfernen, wobei 15 Minuten optimal sind. Die Temperatur kann zwischen 74º und 85ºC liegen, wobei 80ºC eine typische Temperatur zur Harzentfernung ist.

Nach der Behandlung mit der Permanganat-Lösung wird es bevorzugt, daß die gedruckte Schaltung mit einem Neutralisationsmittel weiterbehandelt wird, um die Permanganat-Lösung zu neutralisieren und das Permanganat und Manganreste zu entfernen. Ein optionaler Waschschritt kann vor der Neutralisation hinzugefügt werden, um überschüssige Permanganat-Lösung zu entfernen.

Im allgemeinen kann das Neutralisationsmittel irgendeine bekannte wasserlösliche Verbindung sein, die durch Permanganat oxidierbar ist. Neutralisationsmittel, die zur geeigneten Verwendung hierin erwogen werden, umfassen eine wässerige angesäuerte Zinnchlorid-Lösung, d. h. SnCl&sub2;-HCl, Hydroxylaminhydrochlorid, Formaldehyd, Oxalsäure und verdünnte wässerige Lösungen aus Salz- oder Schwefelsäure. Ein besonders erwogenes Neutralisationsmittel ist eine verdünnte wässerige Lösung aus Schwefelsäure, wie eine wässerige Lösung, die zwischen 6 und 12 Vol% Schwefelsäure enthält. Ein geeignetes Neutralisationsmittel ist ELECTRO- BRITE E-Prep Neutralizer Glass Etch, das von Electrochemicals Inc. of Maple Plain, MN vertrieben wird, das in diesem Fall ohne die Glass Etch Komponente verwendet wird. Eine optimale Neutralisationslösung enthält etwa 24 Vol% ELECTRO-BRITE E-Prep Neutralizer, und etwa 8 Vol% Schwefelsäure.

Die gedruckte Schaltung wird in der Neutralisationslösung für eine Zeit und bei einer Temperatur angeordnet, die ausreichend sind, das Permanganat zu neutralisieren und im wesentlichen die gesamten Permanganat- und Manganreste zu entfernen. Im allgemeinen sind zwischen 5 und 20 Minuten ausreichend, um die Reste zu entfernen, wobei 5 Minuten optimal sind. Es wird bevorzugt, daß die Neutralisationslösung bei erhöhten Temperaturen im Bereich von 43 bis 49ºC verwendet wird. Eine optimale Arbeitstemperatur ist 46ºC.

In den folgenden Beispielen werden erfindungsgemäße Lösungsmittelmischungen mit Standard-Lösungsmitteln verglichen, die zur Erweichung von Harzschmieren verwendet werden, um die Nützlichkeit der Lösungsmittelmischungen zu bestimmen. Für diese Beispiele wird die folgende Prozedur verwendet:

1. Kupferplattierte Tafeln aus RCC®, BT und FR4 werden zu einer Größe von 2 Inch mal 2 Inch (5 cm mal 5 cm) geschnitten und werden in wässeriger Salpetersäure (50/50 v.v.) geätzt, um das Kupfer zu entfernen,

2. Die Tafeln werden ofengetrocknet, bis sie vollständig trocken sind und dann gewogen;

3. Die Tafeln werden dann bei einer Temperatur von - 80ºC für die in den Beispielen angegebene Dauer in den in den Beispielen angegebenen Lösungsmitteln angeordnet;

4. Die Tafeln werden dann aus den Lösungsmitteln entfernt, mit entionisierten Wasser gewaschen, und bei einer Temperatur von 80ºC für die in den Beispielen angegebene Dauer in der in den Beispielen angegebenen Permanganat- Oxidationslösung angeordnet;

5. Die Tafeln werden aus der Permanganat-Oxidationslösung entfernt, mit entionisierten Wasser gewaschen und für 5 Minuten bei einer Temperatur von 46ºC in einer sauren Neutralisationslösung angeordnet, die 24 Vol% ELECTRO- BRITE E-Prep Neutralizer (ohne Glass Etch) und 8 Vol% Schwefelsäure enthält;

6. Die Tafeln werden dann aus der Neutralisationslösung entfernt, ofengetrocknet, bis sie trocken sind, und erneut gewogen, und

7. Der Betrag des Gewichtsverlustes (oder Anzeige einer Gewichtszunahme) wird bestimmt, indem das Gewicht jeder Tafel bei Schritt 2 mit dem Gewicht bei Schritt 6 verglichen wird. Die Änderungen des Gewichts der verschiedenen behandelten Tafeln werden in den Beispielen angegeben.

Vergleichsbeispiele

Verschiedene Prüfungen wurden durchgeführt, um die Fähigkeit eines Standard-Lösungsmittels, N-methyl-2-pyrrolidon, zu bestimmen, das zur Harzschmierenentfernung von gedruckten Schaltungen aus FR4 verwendet wird, um Harzschmiere von Hochleistungslaminaten zu entfernen, die aus RCC®- und BT-Harzen bestehen.

Die Ergebnisse werden unten angegeben.

Tabelle A (Vergleich)

Die Ergebnisse in Tabelle A demonstrieren, daß ein einzelnes Lösungsmittel (N-methyl-2-pyrrolidon), obwohl es effektiv zur Entfernung von Harzschmiere von Tafeln ist, die aus FR4- Harz bestehen, als ein Schmierentfernungslösungsmittel für Tafeln, die aus Hochleistungsharzen, wie RCC - und BT-Harze bestehen, unter identischen Verfahrensbedingungen eine sehr begrenzte Effektivität aufweist. (Vergl. Lauf 6 mit den Läufen 7 und 8). Eine Zunahme der Verweilzeit in der Lösungsmittellösung (Läufe 2 und 3), und eine Erhöhung der Konzentration der E-Prep Oxidizer 102 Komponente (Lauf 4) half nicht viel, um den Gewichtsverlauf der Harzschmiere von den RCC®-Tafeln zu erhöhen. Überdies führte eine Erhöhung der Konzentration des Lösungsmittels auf 100% tatsächlich zu einer Gewichtszunahme für die RCC®- Tafel (Lauf 5).

Es wird anstelle des einzelnen Lösungsmittels, das in den Vergleichsbeispielen verwendet wird, eine erfindungsgemäße Lösungsmittelmischung als das Schmierentfernungslösungsmittel verwendet. Die Konzentrationen der Lösungsmittelkomponenten werden variiert, wie in den Beispielen angegeben. Die für jeden der Läufe verwendete Permanganat-Oxidationslösung ist eine Lösung von E-Prep 101 bei 80 g/Liter und E-Prep 102 mit 5,3 Vol%. Der Permanganat-Oxidationsschritt wird bei einer Temperatur von 80ºC für 15 Minuten ausgeführt. Der verwendete Neutralisationsschritt ist der Schritt 5, wie oben beschrieben. Der Ergebnisse werden in Tabelle B unten zusammengefaßt.

Tabelle B

Die Ergebnisse in Tabelle B demonstrieren, daß die Verwendung einer erfindungsgemäßen Lösungsmittelmischung eine verbesserte Schmierentfernung für Tafeln erzielt, die aus RCC®- und BT-Harzen bestehen, vergleichen mit der Verwendung eines einzelnen Lösungsmittels (vergl. Läufe B, C, E. F, H, 1, K und L mit den Läufen 7 und 8 aus Tabelle A). Bei der optimalen Konzentration von 80% N-methyl-2-pyrrolidon, 20% Gamma-Butyrolacton, ist die Schmierentfernung für RCC® Harz um etwa 2,5 mal größer als die Schmierentfernung für RCC®-Harze, wenn N-methyl- 2-pyrrolidon allein verwendet wird (Lauf E, 0,32 mg/cm² gegen Lauf 7, 0,12 mg/cm²). Es ist auch interessant, zu beachten, daß während es eine beachtliche Verbesserung des Betrages der Schmierentfernung für RCC® Harz gibt, wenn eine Mischung von Lösungsmitteln verwendet wird, die Verwendung einer Lösungsmittelmischung für die Entfernung von FR4-Harz nicht so effektiv ist (Vergl. Läufe A, D, G und J mit Lauf 6 aus Tabelle A). Folglich ist die gesteigerte Harzschmierenentfernung, die eine Mischung von Lösungsmitteln erzielt, überraschend selektiv für die Hochleistungsharze, wie RCC® und BT.

Die Kombination von Lösungsmitteln der vorliegenden Erfindung führt auch unerwartet zu einer gröberen Harzoberfläche als andere Lösungsmittel, die üblicherweise in Permanganat-Schmierentfernungsverfahren verwendet werden. Die gröbere Harzoberfläche trägt vorteilhaft zu einer verbesserten Adhäsion von anschließend abgeschiedenen Kupfer an einer Wand des Durchgangsloches bei. Eine gute Adhäsion von Kupfer oder einem anderen Metall an die Harzoberfläche ist eines der wichtigsten Kriterien bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Entfernung von Schmiere aus gebohrten Durchgangslöchern in einer gedruckten Schaltung, die ein Harzsubstrat aufweist, das die Schritte aufweist:

a) das Harzsubstrat mit einer Lösungsmittellösung in Kontakt bringen, die zwei unterschiedliche Komponenten aufweist, wobei eine aus Gamma- Butyrolacton, Ethyl-3-ethoxy-propionat, N-ethyl-2- pyrrolidon, N(-2-hydroxyethyl)-2-pyrrolidon, N- cyclohexyl-2-pyrrolidon oder N-octyl-2-pyrrolidon oder deren Mischungen besteht, und die andere aus N-methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon, Tetrahydrofuran, N-ethyl-2-pyrrolidon, N-cyclohexyl-2-pyrrolidon oder N-dodecyl-2-pyrrolidon oder deren Mischungen besteht, wobei die eine Komponente in der Lösungsmittellösung in einer Menge vorhanden ist, die effektiv ist, die Harzschmiere aufzuweichen;

b) das Harzsubstrat mit einer Alkalipermanganat-Lösung für eine Zeitspanne in Kontakt bringen, die ausreicht, die erweichte Harzschmiere zu entfernen; und

c) das Harzsubstrats mit einer wässerigen Säurelösung für eine Zeitspanne in Kontakt bringen, die ausreicht, die Permanganat-Behandlungslösung zu neutralisieren und im wesentlichen alle Manganatreste zu beseitigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die eine Komponente in einer Menge von etwa 10 Vol% bis etwa 40 Voll des Lösungsmittels vorhanden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die andere Komponente in einer Menge von etwa 60 Vol% bis etwa 80 Vol% des Lösungsmittels vorhanden ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die eine Komponente Gamma-Butyrolacton ist und die andere Komponente N-methyl-2-pyrrolidon ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Lösungsmittel von etwa 15 Vol% bis etwa 25 Vol% Gamma-Butyrolacton und von etwa 40 Vol% bis etwa 80 Vol% N-methyl-2-pyrrolidon enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das Lösungsmittel von etwa 30 Vol% bis etwa 90 Vol% Gamma- Butyrolacton und von etwa 10 Voll bis etwa 50 Vol% Ethyl-3-ethoxy-propionat enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das Lösungsmittel von etwa 30 Vol% bis etwa 90 Vol% der anderen Komponente in der Form von N-methyl-2-pyrrolidon enthält.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lösungsmittellösung Wasser in einer Menge von etwa 1 Vol% bis etwa 25 Vol% der Lösungsmittellösung enthält.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lösungsmittel ferner ein Tensid aufweist, das in einer Menge von etwa 0,01-0,2 Vol% vorhanden ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Temperatur des Lösungsmittels im Bereich von 60- 85ºC liegt.







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