专利名称：除去和/或施加导电材料的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明基于从其上设置有覆盖导体结构的蚀刻掩模的印刷电路板(PL)上除去导电材料(KU)的方法。
我们熟知的化学蚀刻印刷电路板，通过向铜层提供蚀刻掩模，并化学蚀刻去掉无蚀刻掩模的部分而制成。缺点例如有，从环保立场看此外，由于化学液富含铜，当已用过液体时，不能再使之变纯净，或者，要用大量的能量和资源才能使之变纯，而且，也难处理。
此外，为了使其性能适合特殊要求，我们熟知在金属表面上电淀积金属层。
本发明目的是提供一种施加导电材料到绝缘支承体上或从后者上将其电除去的方法。用独立权利要求中公开的发明实现该目的。在从属权利要求中能找到本发明的有益的发展。
本发明从其上设置有覆盖导体结构的蚀刻掩模的印刷电路板除去导电材料的方法，其中，要求的导体结构允许形成不粘接的区域，其特征是，进行以下步骤(a)将印刷电路板与电极一起放入电解液中，(b)将合适的不同电位的电压加到印刷电路板的电极上，和(c)从印刷电路板上去除导电材料。
这种情况下的优点是，不用化学方式，而用电解进行蚀刻。导电材料最好是铜，而且，用阴极与阳极之间的电位差从板上将之除去，并淀积在阴极上。用电解液，在构成阳极的板与构成阴极的电极之间形成电连接。电连接应理解成不同电位引起在电解液中Cu和So4离子迁移，因此，它们到达负电荷的阴极。电解液例如是硫酸铜水溶液。
此外，本方法的特征是，印刷电路板穿过只含电解液和电极的第一区，而且，印刷电路板穿过第二区，第二区中除电解液和电极外，包含与印刷电路板同电位的电刷，以及，通过第二区时，整个印刷电路板上构成大面积的电接触。
穿过两个区域的优点是，在第一区中除去大面积上的铜，在第二区中，除去以岛形形成的残留物。岛形应理解成不是所有的铜都已除去。当不与正电压直接接触时，该岛状物不会这样被去除。当穿过有电刷的第二区，这会再次是可能的，但是，由于电刷的硬毛把正电压输送给岛状物表面，因此，在阳极与阴极之间再次出现电位差，之后，能除去岛区。电刷的硬毛应该用耐化学府蚀性极好的材料制造，以保证良好的接触和长寿命。
此外，该方法的特征可是，印刷电路板最初放在电解液外边，在蚀刻进行过程中进入蚀刻槽中，和／或在电极与印刷电路板之间插入绝缘层，因此，在电极与印刷电路板之间获得较宽的区域。
而且，该方法的特征可是，线状电极移过印刷电路板一个短距离，在印刷电路板上形成移动蚀刻区。
优点是，不用电刷也形成较宽的区域。较宽的区域在大面积上在特定点产生电位差，因此，实质上防止在此形成岛状。如果把电极设计成棒形，也能得到相同的结果。这种情况下，还增加了特定区域的电位差，因此，除去了铜。
用该方法制成的印刷电路板的特征是，印刷电路板上留下了被蚀刻掩模覆盖的导电材料。
给其上绘有导体结构的印刷电路板上施加导电材料的方法的特征是，电刷和电极放入电解液中，并给电刷和电极加不同电位，预先接种过的印刷电路板沿电刷下面移动并与电刷直接接触，把导电材料加到印刷电路板上。
电极最好设计成铜电极，并构成阳极，由于加正电压。电刷加负电压，构成阴极。板用钯接种，即，按该方式对被铜覆盖的导体印刷线活化。如果现在经过电刷把电压加到用钯接种过的表面，离子本身从阳极移出并注入用钯接种过的表面，这表明铜导体印刷线层是如何得到的。由于板通过大量的电刷并始终使电刷与导体印刷线接触的结果，离子按铜导体印刷线方向从正阳极不断流出并淀积于此。其优点是只使用确实需要的铜。
而且，该方法的特征可是，在从电解液中取出印刷电路板之后，电极与电刷的电位互换，导电材料从电刷返回到电极。
一方面，铜淀积到板上，也淀积在电刷上，另一方面，阳极与阴极的极性相反，保证按电极方向从电刷迁移出铜。
用本方法制成的印刷电路板的特征是，导电材料加到与绘制的导体结构对应的那些位置上。
给预先活化过的印刷电路板施加和除去导电材料的本发明方法的特征是，(a)电刷和电极放到电解液中，电刷和电极加不同电位的电压，印刷电路板沿电刷下面移动，并与电刷直接接触，给印刷电路板加薄导电材料层，(b)电解液中的电极与印刷电路板之间没有电刷，在无蚀刻掩模的那些位置上加厚导电层，(c)电刷和电极放入电解液中，不同电位的电压加到电刷和电极上，印刷电路板沿电刷下面移动，并与电刷直接接触，从印刷电路板除去薄的导电材料层。
按本发明的该方法用三个步骤进行。首先，在印刷电路板上加厚度约为1-1．5μm的整个铜层。下一步骤中，对在无蚀刻掩模的那些表面上的铜，其是在该步骤的开始施加的，进行约30-40μm的加强。最后一个步骤中，除去整个大面积上厚1-5μm的一层，这样导体包括约30-40μm厚的多层，另外，在各个导体之间无其它导电材料。该方法的损耗较小，因为，在板上或电极上均是铜。
用本方法制造的印刷电路板的特征是，导电材料加到与绘制的导体结构对应的那些位置上。
用于从其上设置有覆盖导电结构的蚀刻掩模的印刷电路板除去导体材料的本发明装置，其特征是，电解液包含电极，它接到电压源的第一端，并构成阴极，印刷电路板与电压源的第二端接触，因此，印刷电路板构成阳极。
此外，该装置的特征可是，建立两个区域。
该装置的特征还可是，电极与印刷电路板之间的第一区只含电解液，电极与印刷电路板之间的第二区包含电解液里的电刷。
此外，该装置可具有的特征是，电刷连接到电压源的第二端，并设置了引导装置，它沿电刷下面引导印刷电路板，使之与印刷电路板直接接触。
其次，该装置可具有的特征是，在电极与印刷电路板之间设置一绝缘层，使电极与印刷电路板之间形成较宽的区域。
该装置还可有特征，电极设计成平面电极，圆形电极，或角形电极。
用于把导电材料加到有绘制或覆盖其上的导体结构的印刷电路板上的本发明装置的特征是，电刷和电极设置在电解液中，不同电位的电压，加到电刷和电极上，并设置有定向装置，它把印刷电路板定向在电刷下面，使其与印刷电路板直接接触。
给其上绘制有或覆盖有导体结构的印刷电路板施加和除去导电材料的本发明装置的特征是，(a)电解液含有与电压源的第一端连接并构成阳极的电极，电解液含有连接到电压源的第二端并构成阴极的电刷，(b)电解液中的电极与印刷电路板之间没有设置电刷，和在无蚀刻掩模的那些位置外施加厚导电层，(c)电解液含连接到电压源的第一端并构成阴极的电极，电解液含连接到电压源的第二端的并构成阳极的电刷。
通过适当构造该布局也能防止蚀刻方法中的岛成形，例如，只蚀刻掉岛的外形并仔细地保留通常不起作用的岛本身。因此，蚀刻区宽度可约为0．5至1mm。该方法的另一优点是，所需电流较小，因此，所需电功率也较小。
以下参见附图用一些示范实施例说明本发明。
图1示出带电刷的双区技术，图2示出阳极与阴极之间的绝缘层，图3示出圆电极，图4示出施加导电材料的电刷技术，图5示出施加和除去导电材料的电刷技术。
图1a示出作为阴极K连接到电压-U的电极ELC。此外，它示出电刷B和板PL。板PL表示印刷电路板。电刷B和板PL连接到电压+U，并构成阳极A。阴极K和阳极A在电解液E中。此外，示出两个区Z1和Z2，稍后说明它们。用滑动器S形成电压源+U和板PL之间的接触。也可用移动的电源线代替滑动器。方法实施如下。按方向R沿阴极K推板PL。板PL距离阴极K一个均匀距离。此时电位差和电解液E产生电解蚀刻。这就是说，除去没被蚀刻掩模覆盖的导体印刷线。
在相当大的电极上电流分布不均匀会引起岛形成，如图1b所示。这就是说，除了少部分的铜层其余部分都已除去。由于滑动器S与小的残留部分I不再接触，因此，不再有任何电流流过，铜涂层不再会被完全除去。为此，在剩下的区1上，区2中一个或一个以上的电刷将保证电压+U加到残留的岛I上，因此，它们能被除去。用电刷形成表面上的接触，通过与非金属表面直接接触，并按方向R移动印刷电路板，更有助于除去岛状物。用高度耐府蚀的贵金属例如铂、铱等制成电刷。除去的铜Cu沉积在阴极K上，因此，稍后可重复使用或作为铜回收。此外，要注意，阴极K要设计成足够大用以覆盖所有板的表面。
图2示出了另一实施例，没有图1所示的电刷。该情况下所示的导体作为阴极K，印刷电路板作为板PL。图1所示情况下，阴极K与板PL之间设置有绝缘层IS，因此，获得更宽的区GZ。还示出了阴极K与板PL之间形成的电场线EF。阴极K连接到负电压-U，板PL连接到正电压+U。板PL形成阳极。区Z3是未被蚀刻的区。区Z4是那时正被蚀刻的区。区Z5是已经蚀刻过的区。HE指示电解液的液面高度。如果板PL按方向R移动，在更宽区GZ中产生电解蚀刻。这就是说，将没被蚀刻掩模覆盖的板PL的那些部分除去。铜沉积在阴极K上。通过形成更宽的区GZ和使电场集中在那一位置上，能防止岛状物形成。
图3示出图2所示实施例的改进。这种情况下，用有圆形截面的棒电极能获得更宽的层GZ。图3中的缩写具有与图2相同的意思。也可用三角形或多边形电极代替圆形电极，以获得相应的场线。这种情况下，也可将阴极移动通过静止不动印刷电路板来代替移动印刷电路板。也可以垂直设置阴极。
图1至3中，在每种情况中已从板上去掉铜。
图4所示实施例中将铜施加到一些特定的位置。用阳极A表示电极，阳极是铜阳极，阳极接到电压+U。沿方向R推板，与阳极A保持恒定距离。电刷B与板PL直接接触，并且连接到电压-U，构成阴极K。用钯接种板，使表面上的已被接种的位置变成导电的。板用钯接种，因此，绘制出导体结构。如果经电刷使导体结构加负电压-U，电解液E使铜从阳极A转移到接种表面。该方法电化学地淀积铜并形成导体印刷线。当已用该方法生产出大量的板时，导体和电刷上的电压极性可以对调，因此，预先淀积在电刷上的铜能从电刷上再转移到导体上。如图4b所示，这就是说，铜从现在加有电压+U形成阳极的电刷B转移到现在是阴极K并加有电压-U的电极。
图5示出另一实施例。用与图4中相同的参考符号。图5a中，在整个表面上施加厚约3μm的铜层。图5b中，板上设有蚀刻掩模，即，在该情况下，无蚀刻掩模的那些位置上铜被增强约35μm。这就是说，整个板有3μm的铜层，导体印刷线还附加有35μm的铜层，因此导体印刷线总厚为38μm。
在图5c中，电极ELC和板PL加有与图5a和5b中不同的电压。这就是说，现在电极变成了有-U电压的阴极K。电刷B接到电压+U，并构成阳极A。预先除去蚀刻掩模。使电压反相，从铜上去掉3μm厚度，如此只留下导体印刷线，它有总共为38μm的更大厚度，现在已减小到35μm。
总之，图5a中在整个表面上加薄铜层。在图5b中，在要有导体印刷线的那些位置施加有或耕种有铜层。图5c中，均匀除去薄层，从而只保护导体印刷线图形。该流程起初显得很复杂，但是，由于不导致岛状物形成，所以在工程技术上有利，而且实际上无材料损耗。这就是说，所需的材料转移到导体印刷线。
电解液E应能循环，这样避免了浓度不同，这有助于蚀刻工艺。
权利要求
1．从其上设置有覆盖导体结构的蚀刻掩模的印刷电路板(PL)上除去导电材料(KU)的方法，其特征是，包括以下步骤印刷电路板(PL)与电极(ELC)一起放入电解液(E)中，不同电位的电压(+U，-U)加到印刷电路板(PL)和电极(ELC)上，和从印刷电路板(PL)上除去导电材料(KU)。
2．按权利要求1的方法，其特征是，印刷电路板(PL)穿过只含电解液(E)和电极(ELC)的第一区(Z1)，印刷电路板(PL)穿过除含电解液(E)和电极(ELC)外还含与印刷电路板(PL)为同电位(+U)的电刷(B)的第二区(Z2)，以及通过第二区(Z2)时，直接与印刷电路板(PL)接触。
3．按权利要求1的方法，其特征是，随着蚀刻工艺逐渐进行，印刷电路板(PL)进入电解液(E)，在电极(ELC)与印刷电路板(PL)之间插入绝缘层(IS)，以及由此在印刷电路板上获得窄蚀刻区(Z4)。
4．用按权利要求1的方法制成的印刷电路板，其特征在于为蚀刻掩模所覆盖的导电材料(KU)保留在印刷电路板(PL)上。
5．把导电材料(KU)加到其上绘制有导体结构的印刷电路板(PL)上的方法，其特征是，电刷(B)和电极(ELC)放入电解液(E)中，不同电位的电压加到电刷(B)和电极(ELC)上，印刷电路板(PL)沿电刷(B)下面移动并与电刷(B)直接接触，以及导电材料(KU)加到印刷电路板(PL)上。
6．按权利要求5的方法，其特征是，从电解液(E)中取出印刷电路板(PL)之后，电极(ELC)的电位和电刷(B)的电位互换，导电材料从电刷(B)返回到电极(ELC)。
7．用按权利要求5的方法制造的印刷电路板，其特征是，导电材料(KU)加到那些与绘制的导体结构对应的位置上。
8．给其上绘制有导体结构的印刷电路板(PL)施加和除去导电材料(KU)的方法，其特征是，(a)电刷(B)和电极(ELC)放到电解液(E)中，不同电位的施压加到电刷(B)和电极(ELC)上，印刷电路板(PL)沿电刷(B)下面移动并与电刷(B)直接接触，以及薄的导电材料(KU)层施加到印刷电路板(PL)上，(b)电解液中的电极(ELC)和印刷电路板(PL)之间没有设置电刷(B)，以及厚导电层施加到无蚀刻掩模的那些位置上，(c)电刷(B)和电极(ELC)放入电解液(E)中，不同电位的电压加到电刷(B)和电极(ELC)上，印刷电路板(PL)沿电刷(B)下面移动并与电刷(B)直接接触，以及从印刷电路板(PL)除去薄的导电材料(KU)层，
9．用按权利要求8的方法制成的印刷电路板，其特征是，导电材料(KU)加到与绘制的导体结构对应的那些位置上。
10．从其上设置有覆盖导体结构的蚀刻掩模的印刷电路板上除去导体材料的装置，其特征是，电解液(E)中含连接到电压源(-U)的第一端并构成阴极(K)的电极(ELC)，印刷电路板(PL)与电压源(+U)的第二端接触，以及印刷电路板(PL)构成阳极(A)。
11．按权利要求10的装置，其特征是，建立了两个区(Z1、Z2)。
12．按权利要求10和11的装置，其特征是，电极(ELC)与印刷电路板(PL)之间的第一区(Z1)只含电解液(E)，电极(ELC)与印刷电路板(PL)之间的第二区(Z2)含电解液(E)中的电刷(B)。
13．按权利要求12的装置，其特征是，电刷(B)连接到第二电压源(+U)，并设有引导装置，它沿电刷(B)下面引导印刷电路板(PL)，并使之与电刷直接接触。
14．按权利要求10的装置，其特征是，电极(ELC)与印刷电路板(PL)之间设置绝缘层(IS)，使得在电极(ELC)与印刷电路板(PL)之间形成更宽的区域(G2)。
15．按权利要求10的装置，其特征是，电极(ELC)设计成平面形电极，圆形电极或角形电极。
16．给其上绘制有或覆盖有导体结构的印刷电路板施加导电材料的装置，其特征是，电刷(B)和电极(ELC)设置在电解液(E)中，不同电位的电压加到电刷(B)和电极(E)上，设置引导装置，沿电刷(B)下面引导印刷电路板(PL)，使之与印刷电路板直接接触。
17．给其上绘制有或覆盖有导体结构的印刷电路板施加和除去导电材料的装置，其特征是，(a)电解液(E)含连接到电压源(+U)第一端并构成阳极(A)的电极(ELC)，电解液(E)含连接到电压源(-U)第二端并构成阴极(K)的电刷(B)，(b)电解液(E)中的电极(ELC)与印刷电路板(PL)之间不设电刷(B)，在无蚀刻掩模处施加厚导电层，(c)电解液(E)中含连接到电压源(-U)第一端并构成阴极(K)的电极(ELC)，电解液(E)含连接到电压源(+U)第二端并构成阳极(A)的电刷(B)。
全文摘要
我们熟知的化学蚀刻印刷电路板通过为铜板提供掩模,并化学蚀刻掉那些无掩模的部位制成的。缺点例如有,从环保立场看,由于化学液富含铜,用过的液体不能再用,而且难以处理。本发明提供一种施加或除去导电材料的方法。从其上设置有覆盖导体结构的蚀刻掩模的印刷电路板除去导电材料的本发明方法的特征是,包括以下步骤:(a)印刷电路板和电极一起放入电解液中,(b)不同电位的电压加到印刷电路板和电极上,以及(c)从印刷电路板除去导电材料。
文档编号C25F5/00GK1206754SQ98103160
公开日1999年2月3日 申请日期1998年7月1日 优先权日1998年7月1日
发明者汉斯·O·哈勒 申请人:德国汤姆逊-布朗特公司