DE4447897B4 - Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit folgenden Verfahrensschritten:
Aufbringen eines dünnen Metallfilms auf ein Isoliersubstrat,
– Strukturieren des Metallfilms mit elektromagnetischer Strahlung, wobei der Metallabtrag auf die den Leiterstrukturen benachbarten Bereiche beschränkt bleibt,
– Aufbringen von Stromzuführungselementen (10Ea2) für die Leiterstrukturen,
– elektrolytische Metallverstärkung der Leiterstrukturen und
– Ätzen der nicht zu den Schaltungen gehörenden Metallfilm-Bereiche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromzuführungselemente, deren Dicke der des dünnen Metallfilms entspricht, mit einem Abdecklack versehen werden und der Abdecklack vor dem Ätzen in einer Ätzlösung entfernt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten, bei dem auf einer Fläche eines isolierenden Substrats ein Schaltungsmuster aus einem leitendem Material gebildet wird.
  • In den JP 4-263 490 A , JP 61-006 892 A und JP 3-122 287 A ist der Stand der Technik bei der Herstellung von Leiterplatten dargestellt, die durch Bilden des Schaltungsmusters auf der Fläche des isolierenden Substrats erhalten werden; bei diesem erfolgt eine Behandlung mittels einer Bestrahlung mit einem Laserstrahl oder ähnlichem, so daß in nicht zur Schaltung gehörenden Bereichen wie in isolierten Zonen zwischen den entsprechenden Elementen des Schaltungsmusters keine galvanische Abscheidung erfolgt, dann wird die Abscheidung zum Bilden des Schaltungsmusters durchgeführt.
  • In einem in der JP 4-263 490 A beschriebenen Verfahren wird insbesondere ein Plattierungs-Leiterbahnenmuster vorbereitet, indem auf einem isolierendem Substrat ein dünner Metallfilm gebildet wird; dieser dünne Metallfilm wird durch eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl durch eine Photomaske mit dem Schaltungsmuster teilweise entfernt, und auf dem Schaltungsmuster des verbliebenen dünnen Leiterfilms wird eine dünne Schicht des Leiters durch eine stromlose Plattierung oder eine Elektroplattierung aufgebracht.
  • Gemäß der JP 61-006 892 A wird eine Leiterplatte dadurch erhalten, daß ein Substrat mit einem Strahl hoher Intensität, zum Beispiel mit einem Laserstrahl, entsprechend einem Muster der Schaltung bestrahlt wird, wobei das Substrat auf seiner Oberfläche mit einer Schicht eines reagierenden Katalysators für eine chemische Plattierung versehen ist, so daß eine katalytische Reaktion der Schicht in der Weise bewirkt wird, daß diese Schicht in bestrahlten Bereichen abgetragen oder entfernt wird, und daß dann eine chemische Plattierung selektiv an den nicht bestrahlten Bereichen erfolgt.
  • In der JP 3-122 287 A ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Katalysatorschicht auf einem Substrat kaschiert wird, diese Katalysatorschicht durch eine bereichsweise Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen in einen aktiven oder passiven Zustand gebracht wird und eine Plattierung oder ähnliches hinsichtlich des aktiven Bereichs erfolgt.
  • In den Verfahren der drei oben beschriebenen japanischen Offenlegungsschriften werden die Leiterplatten mit einem Laserstrahl, ultravioletter Strahlung oder ähnlichem am nicht zur Schaltung gehörenden Bereichen des isolierendem Substrats bestrahlt, wobei in allen Verfahren die gesamte Fläche der nicht zur Schaltung gehörenden Bereichen mit dem Laserstrahl, den ultravioletten Strahlen oder ähnlichem bestrahlt wird. Eine solche Bestrahlung der nicht zu der Schaltung gehörenden großen Flächen ist zeitaufwendig und mindert daher die Produktivität der Leiterplattenherstellung.
  • Aus der EP 0543045 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung der Leiterplatten bekannt, bei dem auf einem Isoliersubstrat eine dünne Metallschicht aufgetragen wird, die in den unmittelbar an das spätere Leiterbild angrenzenden Bereichen durch elektromagnetische Strahlung entfernt wird. Die dem Leiterbild entsprechenden Bereiche der Metallschicht werden dann katodisch kontaktiert. Auf die katodisch kontaktierten Bereiche wird in einem galvanischen Abscheidungsbad eine weitere Metallschicht als Verstärkungsschicht aufgebracht. Als Vorteil des Verfahrens wird angegeben, daß das Aufbringen von Resistschichten und die Anwendung von Ätzverfahren entfallen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit demselben galvanischen Abscheidungsprozess eine Verstärkungsschicht auch auf Teile des späteren Leiterbildes aufzubringen, die von anderen Bereichen des Leiterbildes elektrisch getrennt sind.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch das in dem beigefügten Patentanspruch angegebene Verfahren.
  • Einzelheiten des Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. In den Figuren zeigen:
  • 1 grundlegende Schritte des Verfahrens; und
  • 2 einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist ein Verfahren dargestellt, bei der ein isolierendes Substrat 10E mit einer ebe nen Gestalt verwendet werden kann, wie in 1(a) dargestellt: das Substrat kann jedoch jede beliebige dreidimensionale Form aufweisen. In diesem Fall wird die Oberfläche des isolierenden Substrats 10E plasmabehandelt, so daß sie durch eine sehr feine Welligkeit aufgerauht ist; danach wird der Metallfilm 10Ea als Grundschicht auf die Oberfläche des isolierenden Substrats 10E aufgebracht; dieser Metallfilm ist eine dünne Schicht aus Cu, Ni, Pd, Cr, Au oder einem ähnlichen Material und weist eine Dicke von ungefähr 0,1 bis 2 μm auf, wie in 1(b) dargestellt.
  • Der dünne Metallfilm 10Ea wird bestrahlt, um diesem in den bestrahlten Bereichen zu entfernen. Als Laser kann ein Q-Switch-YAG-Laser oder ein ähnlicher verwendet werden, wobei der Laserstrahl wenigstens die Grenzzone zwischen den nicht zur Schaltung gehörenden Bereichen 12E und den zu der Schaltung gehörenden Bereichen 11E bestrahlt, indem er durch eine Betätigung des Ablenkspiegels mit Galvaometerantrieb auf der Oberfläche des isolierenden Substrats 10E bewegt wird. Dementsprechend wird, wie in 1(c) dargestellt, der Metallfilm 10E in der Grenzzone zwischen den nicht zu der Schaltung gehörenden Bereichen 12E und den zu der Schaltung gehörenden Bereichen 11E entfernt, während er als Grundschicht in den nicht bestrahlten Bereichen zusammen mit dem Metallfilm 10Ea der zu der Schaltung gehörenden Bereiche 11E verbleibt, ohne entfernt zu werden. Die Laserbestrahlungsenergie sollte vorzugsweise ungefähr 10 bis 300 μJ/Impuls betragen, und die Anordnung kann so gestaltet sein, daß gleichzeitig mit dem Entfernen des Metallfilms 10Ea ein Teil der Oberfläche des isolierenden Substrats entfernt wird. Der Laserstrahl sollte vorzugsweise, wenn die Breite der nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E gleich dem Lichtpunktdurchmesser des Bestrahlungslasers ist, nur einmal entlang der nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E geführt werden. Nach der Laserbestrahlung entlang der Grenze zwischen den nicht zu der Schaltung gehörenden Bereichen 12E und den zu der Schaltung gehörenden Bereichen 11E auf der Oberfläche des isolierenden Substrats in der beschriebenen Weise wird das isolierende Substrat 10E in ein galvanisches Bad eingetaucht, während die mit der negativen Seite der Versorgungselektroden verbunden, zu der Schaltung gehörenden Bereiche 11E mit Strom versorgt werden, und es wird auf dem Metallfilm 10Ea der zu der Schaltung gehörenden Bereiche 11E eine Verstärkungsschicht 16E aus Kupfer oder einem ähnlichen Material in einer Dicke von ungefähr 10 μm elektrolytisch so abgeschieden, daß die Muster der Schaltungselemente 13E gebildet wird. Da der in den nicht zu der Schaltung gehörenden Bereichen 12E verbliebene Metallfilm 10Ea nicht mit Strom versorgt wird, wird auf diesem verbliebenem Metallfilm 10Ea keine Verstärkungsschicht gebildet.
  • Danach wird das isolierende Substrat 10E schwach geätzt, indem es für eine kurze Zeit in eine Ätzlösung getaucht wird, wodurch der in den nicht zu der Schaltung gehörenden Bereichen 12E verbliebene dünne Metallfilm 10Ea entfernt wird. Die auf dem Metallfilm 10Ea der zu der Schaltung gehörenden Bereiche 11E durch die Verstärkungsschicht 16E gebildeten Schaltungselemente 13E sollten durch das schwache Ätzen nicht entfernt werden (siehe 1(d)).
  • Anschließend kann die Leiterplatte je nach Erfordernis durch das Aufbringen eines Lötabdecklacks, einer Ni-Plattierung, einer Au-Plattierung oder ähnlichem fertiggestellt werden (siehe 1(e)). Der Lötabdecklack kann mit Farbe beschichtet werden, notwendige Bereiche für eine mit einer Maske ausgeführte Ni- oder Au-Plattierung können freigelegen und die Ni- oder Au-Plattierung durch eine stromlose Plattierung durchgeführt werden. Bei der Herstellung der Leiterplatte in der oben angegebenen Weise wird die Laserbestrahlung nur entlang der Grenze zwischen den nicht zu der Schaltung gehörenden Bereichen 12E und den zu der Schaltung gehörenden Bereichen 11E ausgeführt, wobei nicht die gesamte Fläche der nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E bestrahlt werden muß, wodurch die Behandlungszeit mit der Laserbestrahlung verkürzt werden kann. Da ferner die Plattierung zum Bilden der Schaltung nur in den zum Bilden der Schaltungselemente 13E notwendigen, zu der Schaltung gehörenden Bereiche 11E und nicht in den nicht notwendigen, nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E erfolgt, kann jede Verschwendung des zum Plattieren verwendeten Materials wie des Plattierungsmetalls oder eines ähnlichen Metalls vermindert werden, was einen ökonomischen Vorteil bedeutet. Da außerdem der in den nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E verbliebene Metallfilm 10Ea durch ein schwaches Ätzen entfernt wird, können die Isolationseigenschaften der auf den zu der Schaltung gehörenden Bereichen 11E gebildeten Schaltung 13E verbessert werden.
  • Wenn wie im Falle der Ausführungsform von 2 ein unabhängiger Metallfilmbereich 10Ea1 vorliegt, kann die Verstärkungsschicht 16E auch auf dem unabhängigen Metallfilmbereich 10Ea1 aufgebracht werden. Der Laserstrahl wird dazu erst so geführt, daß ein Stromzuführungs-Metallfilmbereich 10Ea2 zwischen dem mit der Stromversorgungselektrode verbundenen Metallfilmbereich 10Ea und dem unabhängigen Metallfilmbereich 10Ea1 ausgebildet wird, wie in 2(a) dargestellt, dann wird ein Galvanoresist-Abdecklack 18E mit einem Farbstrahldrucker 17E oder einer Abgabevorrichtung auf dem Stromzuführungs-Metallfilmbereich 10Ea2 aufgebracht, im dessen Oberfläche abzudecken, wie in 2(b) dargestellt. Indem das Elektroplattieren mit einer Stromzuführung zu dem unabhängigen Metallfilmsbereich 10Ea1 ausgeführt wird, kann die Verstärkungsschicht 16E auch auf dem unabhängigen Metallfilmbereich 10Ea1 ausgebildet werden, wie in 2(c) dargestellt. Als nächstes wird der auf dem Metallfilmbereich 10Ea2 aufgebrachte Abdecklack 18E entfernt, um den Metallfilmbereich 10Ea2 freizulegen, wie in 2(d) dargestellt; danach wird der Metallfilmbereich 10Ea2 durch das oben beschriebene schwache Ätzen aufgelöst und entfernt, wodurch das auf dem unabhängigen Metallfilmbereich 10Ea1 gebildete Schaltungselement 13E von dem Schaltungselement 13E auf dem Metallfilmbereich 10Ea abgetrennt wird.
  • Wenn das Metall des Metallfilms 10Ea von dem Metall der elektroplattierten Schicht 16E verschieden ist, kann das galvanische Bad durch Auflösen des Metallfilms 10Ea beim Ausführen des Elektroplattierens verunreinigt werden kann. Daher wird bevorzugt, daß der Metallfilm 10Ea und die Verstärkungsschicht 16E aus dem gleichem Metall gebildet werden. Zum Beispiel wird der ungefähr 0,1 bis 2 μm dicke Metallfilm 10Ea auf der Oberfläche des isolierenden Substrats 10E durch ein Bedampfen mit Kupfer oder einem ähnlichen Material in einer Dicke von ungefähr 10 μm abgeschieden.
  • Das von dem Metallfilm 10Ea der nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E abgelöste Metall wird dem Elektroplattierungsmetall zugesetzt; somit kann das Elektroplattieren hinsichtlich der Ökonomie verbessert werden. Durch die Elektroplattierung in dieser Weise ist es ferner möglich, den Metallfilm 10Ea der nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E aufzulösen und zu entfernen, ohne daß ein schwaches Ätzen wie in der Ausführungsform von 1 notwendig ist, indem das isolierende Substrat 10E in das Elektroplattierungsbad eingetaucht wird, während dem Metallfilmbereich 10Ea der nicht zu der Schaltung gehörenden Bereiche 12E über die positive Elektrode Strom zugeführt wird, so daß gleichzeitig mit dem Abscheiden der elektroplattierten Schicht 16E aufgrund der Energiezufuhr von der negativen Elektrode zu dem Metallfilm 10Ea der zu der Schaltung gehörenden Bereiche 11E der Metallfilm 10Ea in sicherer Weise als Folge der Stromzufuhr von der positiven Elektrode in das Elektroplattierungsbad gelöst werden kann.
  • Wenn der Laserstrahl die Grenzlinie zwischen den nicht zu der Schaltung gehörenden Bereichen 12E und den zu der Schaltung gehörenden Bereichen 11E auf der Oberfläche des isolierenden Substrats 10E in der bei den vorangegangenen Ausführungsformen dargestellten Weise bestrahlt, kann diese Laserbestrahlung mit einem Bestrahlungslaserstrahl mit einem sich verändernden Durchmesser ausgeführt werden. Ein größerer Durchmesser des Bestrahlungslasers ermöglicht, ein größeres Gebiet mit einer höheren Geschwindigkeit zu bestrahlen, da der Laserstrahl eine größere Fläche erfaßt. Bei dieser Art von Bestrahlung wird aber kein feiner Linienzug erreicht. Dagegen ermöglicht ein geringerer Durchmesser des Bestrahlungsstrahls, mit der Laserbestrahlung einen feinen Linienzug zu erhalten, jedoch kann aufgrund der geringeren erfaßten Fläche nur eine geringere Bestrahlungsgeschwindigkeit erhalten werden. Ein Bestrahlungslaserstrahl mit einem konstanten Durchmesser weist somit sowohl Vorteile als auch Nachteile auf; es ist jedoch möglich, ausschließlich die Vorteile zu erhalten, indem der Durchmesser des Bestrahlungslaserstrahls während des Laserbestrahlungsvorgangs verändert wird.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten mit folgenden Verfahrensschritten: Aufbringen eines dünnen Metallfilms auf ein Isoliersubstrat, – Strukturieren des Metallfilms mit elektromagnetischer Strahlung, wobei der Metallabtrag auf die den Leiterstrukturen benachbarten Bereiche beschränkt bleibt, – Aufbringen von Stromzuführungselementen (10Ea2) für die Leiterstrukturen, – elektrolytische Metallverstärkung der Leiterstrukturen und – Ätzen der nicht zu den Schaltungen gehörenden Metallfilm-Bereiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungselemente, deren Dicke der des dünnen Metallfilms entspricht, mit einem Abdecklack versehen werden und der Abdecklack vor dem Ätzen in einer Ätzlösung entfernt wird.
DE4447897A 1993-08-26 1994-08-19 Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten Expired - Lifetime DE4447897B4 (de)

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