DD267517A1 - METHOD FOR SELECTIVE LASER METALLIZATION OF PARTIAL CATALYTIC SUBSTRATES - Google Patents

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DD267517A1
DD267517A1 DD30964087A DD30964087A DD267517A1 DD 267517 A1 DD267517 A1 DD 267517A1 DD 30964087 A DD30964087 A DD 30964087A DD 30964087 A DD30964087 A DD 30964087A DD 267517 A1 DD267517 A1 DD 267517A1
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metallization
selective laser
protective
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DD30964087A
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Renate Gesemann
Frank Mueller
Klaus Ulbricht
Juergen Spindler
Rena Pech
Gerd Junge
Detlef Krabe
Burghard Wilcke
Original Assignee
Elektronische Bauelemente Veb
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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur selektiven Lasermetallisierung partiell katalytischer Substrate und dient der Herstellung von Metallschichtstrukturen auf mit Schutz- oder Oxidschichten bedeckten dielektrischen, halbleitenden oder metallischen Substraten mit Hilfe von Laserstrahlen. In einem technologischen Schritt zerstoert der Laserstrahl die Schutz- oder Oxidschicht des Substrates, das sich in einem chemisch-reduktiven Gold- oder Silberbad befindet und scheidet eine Metallschichtstruktur ab.The invention relates to methods for the selective laser metallization of partially catalytic substrates and serves for the production of metal layer structures on protective, or oxide layers covered dielectric, semiconductive or metallic substrates by means of laser beams. In a technological step, the laser beam destroys the protective or oxide layer of the substrate, which is in a chemical-reductive gold or silver bath and deposits a metal layer structure.

Description

Das Verfahren bezieht sich auf die additive selektive Metallabscbeidung aus chemisch-reduktiven Bädern aufbereite vollständig oder partiell für die chemisch-reduktive Metallabscheidung katalytisch wirkenden Substraten mit Laserstrahlen. Es ist im Bereich der Elektrotechnik/Elektronik zur Erzeugung von elektrisch leitenden Strukturen anwendbar.The method relates to the additive selective Metallabscbeidung from chemical-reductive baths prepared completely or partially for the chemical-reductive metal deposition catalytically active substrates with laser beams. It is applicable in the field of electrical engineering / electronics for the production of electrically conductive structures.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Neben der Subtraktivtechnik sind mit Hilfe der Haftmasl'.entechnik additive Lösungen bekannt. Nacheinander wird die Oberfläche mit einer Fotolackschicht bedeckt. Die Lackschicht wird nach selektivem Belichton durch eine Maske teilweise gelöst und die nicht mit Lack abgedeckte Oberfläche nach einer Aktivierung mit Metallkeimen chemist /!-reduktiv und gegebenenfalls galvanisch metallisiert (lift-off-Technik, z.B. nach WP 213311).In addition to the subtractive technique, additive solutions are known with the aid of adhesive technology. Successively, the surface is covered with a photoresist layer. After a selective exposure, the lacquer layer is partially dissolved by a mask, and the surface not covered with lacquer is chemistically reduced after activation with metal nuclei and optionally electroplated (lift-off technique, for example according to WP 213311).

Es ist auch bekannt, durch sogenannte „Laserablation" eine dielektrische Abdeckschicht zu strukturieren und danach die geöffneten Fenster zu metallisieren (US 44 32 855) oder eine vorhandene Metallschicht mit Laser zu ätzen. Diese Metallschichtstruktur kann nach dem Aufbringen eir.er dielektrischen Abdeckschicht durch „Laserablation" selektiv geöffnet werden.It is also known to structure a dielectric capping layer by so-called "laser ablation" and then to metallize the opened windows (US 44 32 855) or to etch an existing metal layer with a laser. Laser Ablation "be selectively opened.

Die Laserablation gestattet die Herstellung von Masken >>us einer bevorzugt organischen Abdeckschicht direkt auf den zu beschichtenden Oberflächen. Dabei besteht die Gefahr de· Bildung von Oxiden im Fall von metallischen Oberflächen, die vor einer weiteren Beschichtung entfernt werden müssen. Im FdII dielektrischer zu beschichtender Oberflächen muß vor der chemisch-reduktiven Abscheidung erst aktiviert werden, wozu Edelmetailkeime benötigt werden.The laser ablation allows the production of masks >> us a preferred organic cover layer directly on the surfaces to be coated. There is a risk of the formation of oxides in the case of metallic surfaces, which must be removed before a further coating. In the FdII dielectric surfaces to be coated must be activated before the chemical-reductive deposition, which Edelmetailkeime be required.

Bflkannt ist, daß metallische Schichten aus chemisch-reduktiven (DD 157989) um.I galvanischer (US 37075) Bädern mit Laserstrahlen auf Oberflächen selektiv abgeschieden werden können. Befinden sich auf der Oberfläche bereits andere Metallschichtstrukturen, erfolgt eine Zweitmetallisierung in dem verwendeten Elektrolyten (z. B. Zementation in Edelmetalleloktrolyten) oder eine Ablösung der Metallschichten (z. B. Aluminiumschichten in sauren oder alkalischen Bädern).It is well known that metallic layers of chemically-reductive (DD 157989) um.I galvanic (US 37075) baths can be selectively deposited on surfaces with laser beams. If other metal layer structures already exist on the surface, a second metallization takes place in the electrolyte used (eg cementation in noble metal octoxylates) or a detachment of the metal layers (eg aluminum layers in acidic or alkaline baths).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die additive und die strukturierte metallisi ^e Schichtabscheidunj, in einem Verfahrensschritt zu vereinen. Damit soll eine größere Flexibilität hinsichtlich der Strukturausbildung erreicht werden.The aim of the invention is to combine the additive and the structured metallized layer deposition in one process step. This is to achieve greater flexibility in terms of structural training.

Darlegung des Wesens der ErflrdungExplanation of the essence of the charge

Die Erfindung liögt die Aufgabe lugrunde, ein Verfahren zur selektiven Lasermetallisierung partiell katalytischer Substrate anzugeben.The invention has the object lugrunde to provide a method for the selective laser metallization of partially catalytic substrates.

Eine additive Modifizierung bereits vorhandener Metallschichtstrukturen oder eino selektive additive Zweit- oder Mehrfachabscheidung von metallischem Material auf bereite vollständig oder partiell katalytisch wirkenden Substraten, die von einer vollständig geschlossenen Schutz- oder Oxidschicht bedeckt sind, ist zu ermöglichen.An additive modification of already existing metal layer structures or a selective additive secondary or multiple deposition of metallic material on ready fully or partially catalytically active substrates which are covered by a completely closed protective or oxide layer is to be made possible.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die mit einer vollständig geschlossenen Schutz- oder Oxidschicht bedeckten Substrate in ein chemisch-reduktives Gold- oder Silberbcci eingebracht und mit einem programmierten Laserstrahl vorbestimmter Leistung und Wellenlänge in ausgewählten Bereichen der Oberfläche bestrahlt wird.According to the invention the object is achieved in that the covered with a completely closed protective or oxide layer substrates are introduced into a chemical-reductive gold or Silberbcci and irradiated with a programmed laser beam of predetermined power and wavelength in selected areas of the surface.

Der Laserstrahl ist ein Argonionen-Laser mit einer Impulsfrequenz zwischen 60Hz und Vt 3 Hz sowie mit einer Leistungsdichte zwischen 10?Wcm"2und 10''WcHrT2.The laser beam is an argon ion laser with a pulse frequency between 60Hz and Vt 3Hz and with a power density between 10 ? Wc " 2 and 10" WcHrT 2 .

DerFok'/sdesLaserstrahlswirdmiteinerGeschwinriigkeitvonOmm · s"' bei punktueller Metallabscheidung bis zu 50 pms · s"1 bei Spu nildung der die Oberfläche der Substrate geführt.The focal length of the laser beam is guided at a speed of ohm.sup.- 1 with punctiform metal deposition up to 50 .mu.m.sup.- 1 when the surface of the substrates is sputtered.

Wesen.liehe Bodkomponenten neben den Metallen sind Ammoniak als Komplexbildner und KNa Tartrat.Wesen.liehe Bod components in addition to the metals are ammonia as a complexing agent and KNa tartrate.

Im besvrghiten Punkt oder der bestrahlten Spur wlro durch den Laserstrahl did Schutz- oder Oxidschicht zerstört und gleichzeitig aus dem Bad Metall abgeschieden. Als e:r.e für die meisten Anwendungsfälle ausreichende Schichtdicke der Metallablagerung auf dem Substrat hat sich eine Schichtdicke von etwa 0,8pm erwiesen.In the besvrghiten point or the irradiated track wlro through the laser beam did destroyed protective or oxide layer and simultaneously deposited from the bath metal. E: re for most applications sufficient layer thickness of the metal deposit on the substrate a layer thickness of about 0,8pm has been found.

Werden als Substrate transparente Gläser verwendet, kann die Laserbestrahlung durch das Substrat hindurch erfolgen.If transparent glasses are used as substrates, the laser irradiation can take place through the substrate.

Die Schutz- oder Oxidschicht absorbiert die Laserstrahlung auch in diesem (all, so daß, ohne die Leistungsdichte zu erhöhen, die gleichen Effektf \u veizeichnen sind, als wenn die Laserstrahlung direkt auf die Schutz- oder Oxidschicht trifft.The protective or oxide layer also absorbs the laser radiation in this case, so that, without increasing the power density, the same effects are obtained as when the laser radiation strikes the protective or oxide layer directly.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention will be explained below with reference to two embodiments.

Beispiel 1example 1

Ein Glassubstrat mit einer vornandenen Ag-Motallschichtstruktur und abgedeckt mit Galvanolack soll selektiv zusätzliche Leiterbahnen erhalten. Das Glassubstrat wird bei Zimmertemperatur in ein chemisch-reduktives Silberbad eingebracht, das AgNO3 als Silbersalz, Ammoniak als Komplexbildner und KNa-Tartrat enthält. Als Stabilisator wurde Chelaplex zugesetzt.A glass substrate with a front Ag-Motallschichtstruktur and covered with Galvanolack to selectively receive additional interconnects. The glass substrate is introduced at room temperature in a chemical-reductive silver bath containing AgNO 3 as a silver salt, ammonia as a complexing agent and KNa tartrate. Chelaplex was added as a stabilizer.

Das Badgefäß mit dem Substrat bufindet sich auf einem rechnersteuerbaren x-y-Tisch. Der Laserstrahl eines Argonionen-Lasers mit einer Impulsfrequenz von 100Hz wurde auf die Glasoberfläche justiert. Bei einer Laser.'eistungsdichte von 2,25· 103Wcm~2 und einer Verfahrgesch vindigkeit des Tisches von 20pms~' wurden die Galvanolackschicht zerstört und gleichzeitig die Glasoberfläche mit den gewünschten Ag-Leitbahnstrukturen versehen.The bath vessel with the substrate bufindet on a computer-controlled xy-table. The laser beam of an argon ion laser with a pulse frequency of 100 Hz was adjusted to the glass surface. In a Laser.'eistungsdichte of 2.25 · 10 3 Wcm ~ 2 and a Verfahrgesch vindigkeit of the table 20 pms~ 'the Galvanolackschicht were destroyed, while the glass surface is provided with the desired Ag-conducting patterns.

Beispiel 2Example 2

Eine mit SiO2 abgedeckte Siliziuinscheibe, die bereits Aluminium-Leitbahnen besitzt, soll selektiv zusätzlich mit Goidpunkten als Kontaktinseln versehen werden. Die mit SiO2 bedeckte Scheibe wird in das Badgefäß, das mit einem chemisch-reduktiven Goldbad nach DD 150762 (jedoch bei Raumtemperatur) gefüllt ist, eingeführt. Das Badgefäß mit dem Substrat ist beweglich angeordnet. Nach Einschalten des Argonionen-Lasers wird bei einer Laserleistungsdichte von 5,5 · 103Wcm"2 mit einer Impulsfrequenz von 80Hz in 1,5min die SiO2-Schicht zerstört und auf dem SüiziumsuListrat mit einer Schichtdicke von etwa 0,8pm punktartig abgeschieden.A silicon wafer covered with SiO 2 , which already has aluminum interconnects, is to be additionally provided with gold dots as contact islands. The SiO 2 -covered disc is introduced into the bath vessel, which is filled with a chemical reductive gold bath according to DD 150762 (but at room temperature). The bath vessel with the substrate is arranged to be movable. After switching on the argon-ion laser 2 is destroyed with a pulse frequency of 80 Hz in 1.5 min, the SiO 2 layer and point-like deposited on the SüiziumsuListrat with a layer thickness of about 0,8pm at a laser power density of 5.5 x 10 3 Wcm ".

Claims (1)

Verfahren z,ir selektiven Lasermetallisierung partiell katalytischer Substrate, die mit dichten, fest haftenden Schutz- oder Oxidschichten bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Zerstörung der S-hutz- oder Oxidschichten und die selektive Metallisierung der Substrate mit einem programmierton Argonionen-Laser bei der Impulsfrequen. von 60-120Hz und Leistungsdichte von 102-105Wcm~2 mit Arbeitsgeschwindigkeiten von lOpms"1 ^οδΟμηηβ"1 bzw. Verweilzeiten von 20s bis 120s bei Punktabscheidung in chemisch-reduktiven Gold- oder Silberbädern vorgenommen wird.Process for the selective laser metallization of partially catalytic substrates covered with dense, firmly adhering protective or oxide layers, characterized in that the partial destruction of the S-oxide or oxide layers and the selective metallization of the substrates with a programmed ion argon ion laser the Impulsfrequen. of 60-120 Hz and power density of 10 2 -10 5 Wcm ~ 2 with operating speeds of lOpms " 1 ^ οδΟμηηβ" 1 and residence times of 20s to 120s for point deposition in chemical reductive gold or silver baths is made. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
DD30964087A 1987-11-30 1987-11-30 METHOD FOR SELECTIVE LASER METALLIZATION OF PARTIAL CATALYTIC SUBSTRATES DD267517A1 (en)

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