DE1640579A1 - Verfahren zur Herstellung flaechenhafter elektrischer Leitungszuege - Google Patents
Verfahren zur Herstellung flaechenhafter elektrischer LeitungszuegeInfo
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Description
IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH
Böblingen, 5. Januar I968
ne -he
ne -he
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Arrnonk, N. Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen d. Anmelderin: Docket 6722
Eines der Verfahren zur Herstellung von flächenhaften elektrischen Leitungs zügen,
sogenannten gedruckten Schaltungen, bedient sich des Intaglio-Verfahrens,
bei dem zunächst eine sogenannte Musterplatte hergestellt wird, die
positive oder erhabene Bereiche aufweist, auf denen die flächenhaften Leitungs züge abgeschieden werden und die geätzte oder negative, mit Vertiefungen versehene Bereiche aufweist, die die Grenzen der flächenhaften Leitungszüge bestimmen· Nachdem die Musterplatte entsprechend dem gewünschten Leitungsmuster angefertigt worden ist, werden die geätzten Bereiche mit einem nicht-
positive oder erhabene Bereiche aufweist, auf denen die flächenhaften Leitungs züge abgeschieden werden und die geätzte oder negative, mit Vertiefungen versehene Bereiche aufweist, die die Grenzen der flächenhaften Leitungszüge bestimmen· Nachdem die Musterplatte entsprechend dem gewünschten Leitungsmuster angefertigt worden ist, werden die geätzten Bereiche mit einem nicht-
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BAD ORfQtNAL
leitenden Ablösungsmittel behandelt und das Metall für die Leitungszüge, gewöhnlich
Kupfer, wird auf die positiven Bereiche aufplattiert. Die Musterplatte wird im Anschluß an das Plattieren mit einem isolierenden Substrat
beschichtet, das mit einem Klebemittel versehen ist. Das aufplattierte Metall haftet an dem Klebemittel und die Musterplatte wird dann von dem Substrat
gelöst, wobei die Leitungszüge auf dem Substrat bleiben. Die Musterplatte kann jetzt wieder benutzt werden, um ein weiteres gleiches Leitungsmuster
für die Übertragung auf ein Substrat zu erzeugen.
Schwierigkeiten traten bisher dabei auf, dem in den negativen Bereichen befindlichen
Ablösungsmittel eine für die Praxis nützliche Lebensdauer zu verleihen.Gewöhnlich
macht man die Erfahrung, daß etwas von dem Ablösungs mittel bei jedem Plattierungs- und Laminierungsschritt verlorengeht, so daß
die Begrenzung der Leitungszüge sich verschlechtert. Das aufplattierte Metall greift an den Kanten der negativen Bereiche auf diese über und läßt sich
beim Laminieren nicht leicht ablösen, so daß das Ablösungsmittel zerreißt und sich an der Grenzschicht zu der Musterplatte löst. Eine weitere Schwierigkeit
besteht darin, daß das Ablösungsmittel anfänglich in beträchtlicher
Dicke aufgebracht werden muß, um als Nichtleiter das Aufplattieren des Metalls für die Leitungszüge zu verhindern, da das übliche Verfahren für
das Plattieren das Galvanisieren ist. Das Ersetzen des Ablösungsmittels macht wiederum eine Reihe von Beschichtungen notwendig, um die erforderliche
Dicke zu erhalten.
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BAD ORtGtNAL
BAD ORtGtNAL
-3- 16Λ0579
Die genannten Nachteile werden durch das Verfahren gemäß der Erfindung
vermieden. Dieses Verfahren zum Herstellen elektrischer Leitungszüge, die nach dem Herstellen auf ein Isoliermaterial übertragen werden, ist durch
folgende Verfahrens schritte gekennzeichnet: Selektives Ätzen einer metallischen
Musterplatte derart, daß nicht geätzte Bereiche der Musterplatte den gewünschten Leitungsverlauf markieren, Aufbringen einer Schicht eines keramischen
Materials auf die geätzten Bereiche, Beschichten des keramischen Materials mit einem kleb stoffabwei senden Mittel, galvanisches Abscheiden *
des Metalls für die Leitungszüge auf den nicht geätzten Bereichen der Musterplatte,
Oxidieren der Oberfläche der galvanisch abgeschiedenen Leitungszüge, Bes-cMchten der Oxidschicht der Leitungszüge und der Schicht des
kleb stoffabwei s enden Mittels mit einer zweiten Schicht des kleb stoffabweisenden Mittels, Entfernen der auf den elektrischen Leitungszügen aufgebrachten Oxidschicht und der Schicht des klebstoffabweisenden Mittels und Übertragen der flächenhaften Leitungszüge auf ein Isoliermaterial.
kleb stoffabwei s enden Mittels mit einer zweiten Schicht des kleb stoffabweisenden Mittels, Entfernen der auf den elektrischen Leitungszügen aufgebrachten Oxidschicht und der Schicht des klebstoffabweisenden Mittels und Übertragen der flächenhaften Leitungszüge auf ein Isoliermaterial.
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BAD QRiGJNAi*
Die Erfindung wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher
erläutert.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Intaglio- Muster platte
mit dem gewünschten Leitungsmuster in üblicher Weise hergestellt. Dazu wird eine polierte Edelstahlplatte mit einem Fotoresistmaterial beschichtet,
das dann entsprechend dem gewünschten Leitungsmuster belichtet wird. Nach der Belichtung wird das unbelichtete Photoresistmaterial weggewaschen
und ein Ätzmittel, z. B. eine Eisen (III)-chlorid-Lösung, wird zugegeben,
die den Edelstahl in den nicht von dem belichteten Photoresistmaterial bedeckten Bereichen angreift. Das Ätzen wird so lange durchgeführt,
bis eine gewünschte Tiefe in der Musterplatte, ungefähr 0, 125 mm, erreicht ist. Das Ätzen wird durch Entfernen der Musterplatte aus der Eisen (III) -chlorid-Lösung und anschließendes Abwaschen beendet. Das Photoresistmaterial wird durch bekannte Reinigungsverfahren entfernt. Die geätzte Musterplatte wird bei etwa 425 C während einer halben Stunde getrocknet, um alle
organischen Rückstände zu entfernen, und dann kurz in eine 30 prozentige Lösung von Chlorwasserstoff säure getaucht, um alle Metalloxyde zu entfernen. Die Musterplatte wird dann abgewaschen und getrocknet.
Die Musterplatte ist damit mit dem gewünschten Leitungemuster versehen,
das durch die positiven oder erhöhten Bereiche dargestellt wird, die durch Galvanisieren verstärkt werden können. Die geätzten oder vertieften Bereiche
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BAD ORIQiNAU
werden zunächst mit einem elektrisch nichtleitenden Material beschichtet,
um auf ihnen das Aufgalvanisieren des für die Leitungszüge gewählten Metalles
zu verhindern. Obgleich auch andere Materialien verwendet werden können, wird Porzellan wegen seiner Undurchlässigkeit und seiner Bindeeigen schäften bevorzugt.
Das Porzellan wird auf die Musterplatte in den folgenden Schritten aufgebracht:
Die Musterplatte wird kurz in ein heißes Alkalibad getaucht und dann abgewaschen und getrocknet. Die Temperatur des Alkalibades beträgt 65 83
C. Nach dem Trocknen der in das Alkalibad eingetauchten Musterplatte wird dann die Porzellanmasse auf die Musterplatte aufgesprüht, getrocknet
und dann während eines Zeitraums und bei einer Temperatur, die entsprechend den Eigenschaften des Porzellans ausreichen, um das Porzellan zum
Schmelzen zubringen, gebrannt. Die verwendete Porzellanmasse sollte dem
Edelstahl angepaßt sein. Nachdem das Porzellan geschmolzen wurde, muß
es von den positiven oder erhöhten Bereichen der Musterplatte entfernt werden.
Das Entfernen geschieht vorzugsweise durch eine Bandschleifmaschine in einem Naßschleifverfahren, um ein Schmelzen der entfernten Porzellanteilchen
und Risse in den verbleibenden vertieften Bereichen zu verhindern. Die Musterplatte sollte flach und fest gehalten werden, um ein gleichmäßiges
Entfernen des Porzellans von den erhöhten Bereichen zu gewährleisten. Die Oberfläche; des Porzellan« ist auf Grund von Blasen, die sich beim Trocknen
foiltltiten, /crhältni HmUiUt; rau.
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BAD R
Nach dem Schleifverfahren wird die Grundschicht des Ablösungsmittels aufgebracht.
Um eine gute Adhäsion des Ablösungsmittels an den mit Porzellan versehenen vertieften Bereichen zu erzielen, wird die Musterplatte für etwa
eine halbe Stunde in ein heißes Alkalibad getaucht, wie es vorher bereits benutzt
wurde, um eine geringe zusätzliche Rauigkeit der Porzellanoberfläche zu erzielen. Dies fördert die Adhäsion des Ablösungsmittels, das als nächstes
auf die nach dem Alkalibad getrocknete Musterplatte aufgesprüht wird. Das benutzte Ablösungsmittel kann einer der verschiedenen Fluorkohlenwasserstoffe
sein, die klebstoffabweisend sind. Die Grundschicht des bevorzugten
Ablösungsmittels ist eine 20 prozentige Suspension eines Fluorkohlenwasserstoffs
in einem Träger. Nachdem das Ablösungsmittel auf die erhabenen und
vertieften Bereiche der Musterplatte aufgesprüht worden ist, kommt die Muster· platte zum Trocknen und zum. Schmelzen des Fluorkohlenwasserstoffs, der
nach dem Austreiben des Trägers zurückbleibt, in einen Ofen. Der Schmelz-Vorgang
findet bei ungefähr 316 C während eines Zeitraums von 10 Minuten W statt. Anschließend wird der geschmolzene Fluorkohlenwasserstoff von den
erhabenen Bereichen der Musterplatte abgeschliffen, so daß die vertieften Bereiche
nun mit einer Schicht von Porzellan bedeckt sind, auf die eine Schicht eines Fluorkohlenwasserstoffs aufgebracht ist. Nach dem Schleifen wird die
Musterplatte wieder in ein heißes Alkalibad für etwa eine Minute eingetaucht und anschließend mit Wasser abgewaschen. Die Musterplatte wird dann bei
Raumtemperatur In ein Bad konzentrierter Salpetersäure für eine Minute eingetaucht
und anschließend wieder mit Wasser abgewaschen, Die Letztgenannten
aJock< L (i'fi'J.
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BAD
BAD
beiden Bäder stellen sicher, daß die Musterplatte für das nachfolgende Galvanisieren
gereinigt und passiviert ist.
Die Musterplatte kommt dann in eines der bekannten Galvanisierungsbäder und
das Metall für die elektrischen Leitungszüge, gewöhnlich Kupfer, wird in der gewünschten Stärke auf galvanisiert. Alternativ kann die Musterplatte mit einer
Schicht von Elektrolytkupfer versehen werden, auf die stromlos Kupfer abgeschieden
wird. Das bis hier beschriebene Intaglioverfahren ist allgemein be- |
kannt. Normalerweise würden die fertiggestellten elektrischen Leitungszüge jetzt mit einer Unterlage beschichtet werden, die mit einer Klebstoffschicht
versehen ist, wie z. B, Epoxyharz, so daß die auf galvanisierten Leitungszüge
auf das Substrat übertragen werden, wenn die Musterplatte von dem Substrat
am Ende des Laminierens getrennt wird. Beim Trennen jedoch versucht das
auf galvanisierte Metall der elektrischen Leitungezüge, das unmittelbar benachbart zur Grenzfläche aus Fluorkohlenwasserstoff und Edelstahl abgeschieden wurde, kleine Teile der Fluorkohlenwasserstoffschicht loszureißen,
so daß, nachdem die Musterplatte einigem ale benutzt worden ist, die Begrenzung der gedruckten Leitungezüge sich verschlechtert und das Kupfer sich
nicht mehr leicht an den Kanten der mit Porzellan versebenen Flächen entfernen läßt. Diese Mängel werden gemäß der Erfindung in einfacher und wirksamer
Weise dadurch überwunden, daß das Fluorkohlenwasserstoff-Ablösungemittel
nach jedem Galvanisieren, aber vor dem Laminieren erneuert wird«
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BADORtGiNAt;
64U579
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird die Musterplatte mit den
aufgalvanisierten Leitungszügen aus Kupfer für zwei bis drei Minuten in eine heiße Chloritlösung gebracht, die eine Temperatur von 93 bis 100 C aufweist.
Die Platte wird anschließend mit kaltem Wasser abgewaschen und durch Erwärmen
getrocknet. Die Chloritlösung ist zusammengesetzt aus drei Gewichtsteilen Natrium chlor it, einem Gewichtsteil tertiärem Natriumphosphat, einem
halben Gewichtsteil Natriumhydroxid und 100 Gewichtsteilen entionisiertem Wasser. Durch die Behandlung mit der Chloritlösung wird die Oberfläche des
auf galvanisierten Kupfers oxydiert. Die Musterplatte wird dann in eine Lösung
eines Ablösungsmittels getaucht, die eine 2 bis 10 prozentige Suspension
von Fluorkohlenwasserstoff in einem Träger enthält. Anschließend wird die Platte getrocknet und in irgendeine Säure eingetaucht, die das Kupfer (il)-oxid
auflöst. Ein bevorzugtes Bad ist eine Salzsäurelösung, die bei Raumtemperatur 10 bis 15% HCl enthält. Die Musterplatte wird genügend lange in dem Bad
belassen, um den Fluorkohlenwasserstoff vom Kupfer zu entfernen, was gewöhnlich
eine bis drei Minuten dauert. Anschließend wird die Musterplatte mit kaltem Wasser abgewaschen. Die Salzsäure durchdringt die poröse Schicht
aus Fluorkohlenwasserstoff und löst das Kupfer(ll) -oxid unter dem Fluor kohlenwasserstoff
auf den Leitungszügen auf, so daß der Fluorkohlenwasserstoff auf den erhöhten und auf galvanisierten Bereichen wegschwimmt. Das
Porzellan in den vertieften Bereichen wird jedoch durch die Säure nicht angegriffen,
so daß der Fluorkohlenwasserstoff dort wo es erforderlich ist, unbeschädigt
bleibt.
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Obgleich die Musterplatte nun laminiert werden kann, wurde gefunden, daß
die durch Galvanisieren erzeugten Leitungszüge aus Kupfer eine bessere Haftfähigkeit
für das Klebemittel aufweisen, das beim Laminieren auf das isolierende Substrat aufgebracht wird, wenn eine dünne Schicht von Kupfer(ll)-oxid
mit dem Klebemittel in Berührung kommt. Daher wird die Musterplatte erneut in die oben beschriebene heiße ChIoritlösung eingetaucht, um eine Oxydaion
zu bewirken, die für gutes Haften auf dem Substrat erforderlich ist. Nach dem Entfernen der Musterplatte aus dem Chloritbad wird die Musterplatte
mit Wasser abgewaschen und getrocknet. Die Musterplatte ist nun für das Laminieren mit dem mit einem Klebemittel versehenen Substrat bereit.
Ein Beispiel für ein solches Substrat ist ein teilweise gehärtetes Laminat aus Glasfasergewebe und Epoxyharz, das dann mit den galvanisch erzeugten elektrischen
Leitungszügen auf der Intaglioplatte unter Anwendung von Wärme und Druck laminiert wird. Obgleich vorher gesagt wurde, daß der dünne Film
des Ablösungsmittels nach jedem Galvanisieren aufgetragen wird, kann die
Anwendung auch weniger häufig, beispielsweise nur nach jedem dritten oder vierten Galvanisieren erfolgen. Bei einem automatisierten Prozeß wird jedoch
die Prozeß steuerung vereinfacht, wenn das Aufbringen jedesmal erfolgt.
Die Häufigkeit des Beschichtens hängt zum großen Teil ab von der Temperatur und dem Druck, bei denen laminiert wird.
C) t) 9 B 5 I / 1 6 8 0
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Claims (7)
1. Verfahren zum Herstellen flächenhafter elektrischer Leitungszüge, die
nach dem Herstellen auf ein Isoliermaterial übertragen werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahreneschritte: Selektives Ätzen einer metallischen
Musterplatte derart, daß nicht geätzte Bereiche der Musterplatte den gewünschten Leitungsverlauf markieren, Aufbringen einer
Schicht eines keramischen Materials auf die geätzten Bereiche, Beschichten des keramischen Materials mit einem kleb stoff abweis enden Mittel, galvanisches
Abscheiden des Metalls für die Leitungszüge auf den nicht geätzten Bereichen der Musterplatte, Oxidieren der Oberfläche der galvanisch abgeschiedenen
Leitungszüge, Beschichten der Oxidschicht der Leitungszüge und der Schicht des kleb stoffabwei senden Mittels mit einer zweiten
Schicht des klebstoffabweisenden Mittels, Entfernen der auf den elektrischen Leitungszügen aufgebrachten Oxidschicht und der Schicht des klebstoffabweisenden
Mittels und Übertragen der flächenhaften Leitungszüge auf ein Isoliermaterial.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als klebstoffabweisendes
Mittel ein einen porösen Fluorkohlenwasserstoff enthaltendes
Mittel verwendet wird.
3. Verfahren n.ich Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als keramisches
Mutoi'Lil. i'orÄf.li in /«rwemlet wird.
D'uktlt "' '■'
/16 8 0 BADORK3Ä
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material
für die galvanisch abzuscheidenden Leitungszüge Kupfer verwendet wird
und daß das Oxidieren dieser Leitungszüge in einer ChIo ritlö sung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Chloritlösung
eine Lösung verwendet wird, die Natriumchlorid, tertiäres Natriumphosphat,
Natriumhydroxid und Wasser enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Entfernen
der Oxidschicht der Leitungszüge und des klebstoffabweisenden Mittels die Leitungszüge vor dem Übertragen auf das mit Klebstoff versehene
Isoliermaterial zur Verbesserung der Haftfähigkeit erneut oxidiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Schicht des klebstoffabweisenden Mittels durch Eintauchen der Muster- jt
platte in ein Säurebad entfernt wird, die nur die Oxidschicht auf den Leitungszügen
auflöst und dadurch das klebstoffabweisende Mittel entfernt.
Docket 6722
009851/1680
BAD
BAD
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