CH665037A5 - Verfahren zur herstellung einer schablonenplatte. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ebenen Schablonenplatte und insbesondere zur Herstellung einer Schablonenplatte durch galvanische Materialabscheidung bzw. Elektroplattierung.

Aus der US-PS 3 192136 ist es bereits bekannt, ein Fotoresistbild auf einem Substrat abzulegen, das Fotoresistbild in einem gewünschten Muster zu entwickeln, das nicht belichtete Fotoresistmaterial wegzuwaschen, um die so ausgebildete Resistschicht herum ein Metall galvanisch abzuscheiden und dann das restliche Resistmaterial zu entfernen. Weiterhin wird eine zweite Fotoresistschicht ausgebildet und in Form eines Musters entwickelt. Das nicht entwickelte Fotoresist wird entfernt. Es wird wiederum eine Metallschicht ausgebildet, die die Bereiche mit dem entfernten, nicht entwickelten Fotoresist ausfüllt. Mit einem solchen zweistufigen Fotoresist-Galvanisier-Verfahren erhält man eine Maske mit Öffnungen darin.

Aus der US-PS 4 080 267 ist ausserdem ein Verfahren zur Ausbildung von dicken, sich selbst tragenden Masken bekannt, wobei die gewünschte Stärke durch eine mehrfache Beschichtung einer Basis mit Resist, Belichtung des Resists, Entwicklung eines Bildes und anschliessende Plattierung bzw. Galvanisierung erreicht wird.

Aus der US-PS 3 586 609 ist das Grundprinzip der Ausbildung einer Metallschablone bekannt, wobei sowohl die galvanische Abscheidung als auch die Fotoresistmethode verwendet wird. Im einzelnen ist dieser Druckschrift die Ausbildung eines Musters aus elektrisch isolierenden Flecken auf einem Zylinder aus einem elektrisch leitenden Material bekannt.

Die US-PS 3 836 367 beschreibt eine Schablonenausbildungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer fotomechanischen Zusammensetzung von Designmustern auf Schablonen.

Die US-PSn 3 372 639,3 610143,4 033 831,4 039 397 und 4 211618 zeigen unterschiedliche Herstellungen von Sieben, Masken, Druckplatten oder ähnlichen Elementen unter Verwendung der Fotoresistmethode und der galvanischen Metallabscheidung, also verschiedene galvanoplastische Verfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von Schablonenplatten so auszugestalten, dass auf ein nachträgliches Anlöten von Stützdrähten als Verbindung zwischen inselartigen freistehenden Plattenelementen und an den Rändern der diese umgebenden grossen Öffnungen verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung weiter näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 perspektivisch und geschnitten eine in herkömmlicher Weise mechanisch gefertigte Schablonenplatte,

Fig. 2 perspektivisch im Querschnitt eine erfindungsge-mäss gefertigte Schablonenplatte,

Fig. 3 im Schnitt die Ausbildung des Resistmusters auf dem Substrat,

Fig. 4 perspektivisch und geschnitten das Resistmuster auf dem Substrat vor der galvanischen Materialabscheidung,

Fig. 5 im Schnitt das zuerst abgeschiedene Material mit einem Überzug aus einer zweiten Resistschicht,

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Fig. 6 im Schnitt das Muster der zweiten Resistschicht und

Fig. 7 perspektivisch geschnitten die erfindungsgemäss hergestellte Schablonenplatte mit Farbdämmen.

Die in Fig. 1 gezeigte Schablonenplatte wird nach dem Stand der Technik durch Stahlverarbeitung hergestellt.

Dabei wird eine Metallplatte 2 verwendet, in die Öffnungen 4 geschnitten sind. Manchmal ist es erforderlich, dass Elemente 6 in dem Mittelbereich der Öffnungen 4 angeordnet ' werden. Wenn die Elemente 6 in ihre Lage gebracht sind, müssen sie relativ zur Platte 2 durch Verwendung von Drähten 8 gehalten werden, die mit den beiden Elementen 4 und 6 verlötet werden. Im Einsatz wirken die mit Öffnungen versehenen Bereiche der Schablonenplatte als Kanäle, durch welche Material hindurchgehen kann, das unterhalb von der Platte in einem Schablonenmuster abgelegt werden soll.

Bei der anhand von Fig. 2 beschriebenen erfindungsge-mässen Herstellung einer Schablonenplatte wird als Basisplattenaufbau ein durch galvanisches Abscheiden von Metall gebildetes Element 2' verwendet. Das Metall ist so abgeschieden, dass Öffnungen 4' gebildet werden. Gleichzeitig mit der Bildung des Elements 2' wird im Bereich der Öffnungen ein Element 6' ausgebildet. Das Element 6' wird bezüglich des Elements 2' durch Kanäle 8' aus abgeschiedenem Metall gehalten, die die Wirkung der Stützdrähte 8 von Fig. 1 haben, um das Element 6' bezüglich des Elements 2' zu halten.

Fig. 3 zeigt den Beginn der Herstellung einer flachen Schablonenplatte. Dabei wird zunächst ein erster Resistüberzug 12 auf der Oberfläche der Matrix bzw. des Substrats aufgebracht. Das Substrat ist in der Regel eine Platte aus Kupfer, Aluminium oder rostfreiem Stahl, die als Basis verwendet wird und auf der Material durch galvanische Abscheidung abgeschieden wird. Das Substrat besteht aus einem leitenden Material. Das Fotoresistmaterial (AZI 19, Shipley Co.) ist ein Positivresist und wird in einer Stärke von etwa 0,025 mm bis 0,05 mm auf der Oberfläche des Substrats 10 abgeschieden. Auf dem Resistüberzug 12 wird ein Film 14 angeordnet. Der Film hat ein Grafikmuster ähnlich dem, das in dem Resist ausgebildet werden soll. Das Muster in dem Film entspricht der Öffnungsform und den Öffnungsanordnungen, die die fertige Schablonenplatte haben soll. Als nächster Schritt werden die Filmgrafik und das Resist belichtet, wodurch der Resistüberzug in ausgewählten Bereichen unter der Filmgrafik aktiviert bzw. sensibilisiert wird. Darauf folgt das Entwickeln des belichteten Resistüberzugs, um so das gewünschte Muster aus Resistmaterial auf dem Substrat zu erhalten. Anschliessend können Lagen von Resist fluchtend zu der ersten Resistschicht aufgebracht werden, um eine gewünschte dickere Resistschicht vor der Plattierung bzw. dem galvanischen Abscheiden zu haben.

Fig. 4 zeigt das Muster aus Resistmaterial 12', das sich auf dem Substrat 10 befindet. Der Film wird in üblicher Weise unter Verwendung von Ultraviolettlicht belichtet, das aus parallel gerichteten Lichtstrahlen besteht. Die Belichtung dauert sechs bis zwölf Minuten pro Resistschicht, was von den dem verwendeten speziellen Resistmaterial abhängt. Das Resistmaterial wird dann entwickelt und die Substratoberfläche gewaschen, wodurch sie auf der Substratoberfläche eine Abscheidung von gehärtetem Resistmaterial in einem Muster ergibt, das durch das Bild auf der Filmgrafik festgelegt ist. Dieses Muster ist in Fig. 4 gezeigt. Das leitende Substrat mit dem Resist 12' wird dann in einem herkömmlichen Galvanisiertank angeordnet, um Metall galvanisch abzuscheiden, vorzugsweise Nickel, und zwar auf der Oberfläche des Substrats 10. Die Abscheidung erfolgt auf dieser Oberfläche in herkömmlicherWeise in einer Dicke des Metalls von 0,25 bis 1 mm. Das abgeschiedene Material ist als Ele-

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ment 15 in Fig. 5 gezeigt, wobei unter dem Element 15 zur Vereinfachung das Substrat 10 nicht mehr dargestellt ist. Man sieht, dass das Element 15 mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen ist, die sich aufgrund der Anwesenheit des Resistmaterials ergeben. In Fig. 5 sind die Öffnungen 16' mit Resistmaterial gefüllt gezeigt, das an einem darauffolgenden Galvanisierungsvorgang teilnimmt.

Es genügt, eine Schablonenplatte einfach in der vorbeschriebenen Weise fertigzustellen.

Das Muster des Resistmaterials 12' kann als massiver Block des Resistmaterials erscheinen, der einfach dazu verwendet wird, eine Öffnung in dem galvanisch abgeschiedenen Material zu bilden, das die Schablonenplatte darstellt. Manchmal ist es jedoch zweckmässig, dass das Element 6' in der Mitte der Öffnung gehalten ist, so dass anstelle der Ausbildung eines massiven Blocks des Schablonenmaterials ein Block aus Schablonenmaterial gebildet wird, der einen offenen Bereich in der Mitte hat, in dem ein weiteres Schablonenmaterial mit einer anderen Farbe abgeschieden werden kann. Zur Ausbildung des Elements 6' und seines Halteaufbaus 8' in einer Öffnung ist es erforderlich, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, den Block aus Resistmaterial 12' mit einer Öffnung 11 und Kanälen 13 zu versehen, die die Öffnung 11 ' mit den grösseren offenen Bereichen verbinden, welche den Block aus Resistmaterial 12' umgeben. Es ist das Resistmu-ster von Fig. 4, welches den Aufbau von Fig. 2 ergibt. Normalerweise haben die Kanäle 13 eine Breite von 0,6 mm bis 1,0 mm und tragen nicht dazu bei, ein Bild in dem abgeschiedenen Schablonenmaterial zu formen.

Wenn der Galvanisierungsvorgang auf dem Substrat 10 im Resistmaterial 12' von Fig. 4 ausgeführt ist, können das Resistmaterial und das Substrat von dem abgeschiedenen Material zur Bildung der Schablonenplatte entfernt werden.

Es kann nun ein weiterer Galvanisierungsvorgang ausgeführt werden. Dafür wird ein zweiter Resistüberzug 16 auf der Oberseite des galvanisch abgeschiedenen Materials aufgebracht, welches die Schablonenplatte in Fig. 2 bildet. Der Resistüberzug 16 deckt nicht nur die Oberseite der Schablonenplatte ab, sondern füllt auch die Öffnungen 16' in der Schablonenplatte. Auf dem Resistmaterial wird eine weitere Filmgrafik 17 angeordnet. Durch Belichten und Entwickeln wird, wie vorher beschrieben, das Element 16 mit dem in Fig. 6 gezeigten Muster versehen. Das Resistmaterial bedeckt die Masse der Platte 15. In ihm wird eine Vielzahl von Kanälen 18 gebildet. In einem anschliessenden Galvanisierungsvorgang werden die Kanäle 18 gefüllt. Nach dem darauffolgenden Entfernen des Resistmaterials von den Öffnungen 16' und von der Oberseite der Schablonenplatte 15 ergibt sich der in Fig. 7 gezeigte Aufbau. Man sieht die galvanisch abgeschiedene Metallplatte 2', bei welcher das Element 6' von Kanälen 8' in der Öffnung gehalten wird. Um die Aus-senseite der Öffnungen ist auf einer Seite der Platte 2' ein Wandaufbau 18' abgeschieden, der die Farbdämme für die Schablonenplatte bildet.

In Betrieb wird die Platte um 180° gewendet oder gedreht, so dass sich die Farbdämme in ihrer Position angrenzend an der Oberfläche befinden, um das Schablonenmaterial aufzunehmen. Das Schablonenmaterial läuft durch die Öffnungen in dem von den Elementen 2' und 6' gebildeten Muster nach unten. Die Farbdämme 18' wirken so, dass eine unerwünschte Bewegung der verschiedenen Schablonengemische verhindert wird, die durch die Schablonenöffnung während aufeinanderfolgender Schabloniervorgänge hindurchgehen. Normalerweise bestehen diese Dämme aus Streifen aus Metall, das an eine herkömmliche Schablonenplatte angelötet ist.

Die erwähnte herkömmliche Stahlverarbeitung zur Herstellung einer Schablonenplatte ist als Arbeitseinsatz sehr aufwendig, da die Öffnungen in den Stahl geschnitten und

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dann in entsprechender Weise durch Feilen und Schleifen bearbeitet werden müssen. Es muss ein Einsatz 6 ausgebildet und an erhabener Stelle angebracht werden, ausserdem müssen die Farbdämme geformt und an Ort und Stelle angelötet werden. Bei einer zum Stand der Technik gehörenden Platte mit einer Grösse von 1,6 x 2,4 m kann dies die Ausbildung von 180 Öffnungen und mehr bedeuten, die alle mit einem geeigneten Einsatz 6' und Farbdämmen 18' zu versehen sind. Dies bedeuten einen hohen Personaleinsatz, der erfindungsgemäss nicht mehr erforderlich ist, da der gesamte Aufbau durch eine Reihe von Galvanisierschritten herge-s stellt werden kann, wodurch sich Platten 2' herstellen lassen, die eine Stärke von 0,25 bis 1 mm und Farbdämme mit einer Höhe von etwa 0,75 bis 2 mm haben.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

665 037 2 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung einer ebenen Schablonenplatte, bei dem a) ein erster Resistüberzug auf der Oberfläche eines Substrats aufgebracht wird,

b) eine Filmgrafik über der gesamten Oberfläche des Resistüberzugs auf der der Kontaktfläche mit dem Substrat gegenüberliegenden Seite aufgebracht wird,

c) die Filmgrafik und der Resistüberzug belichtet werden, um den Resistüberzug in ausgewählten Bereichen unterhalb der Filmgrafik zu aktivieren,

d) der belichtete Resistüberzug entwickelt wird, um ein Muster des Resistmaterials mit grossen offenen resistmate-rialfreien Bereichen auf dem Substrat und kleinen Inseln aus Resistmaterial auf dem Substrat zu bilden,

e) dann die Oberfläche des Substrats galvanisch überzogen wird, um Material in den grossen offenen Bereichen, den offenen Bereichen in den Inseln des Resistmaterials und in den Kanälen abzuscheiden, welche die beiden genannten offenen Bereiche verbinden, um auf dem Substrat Material in Form grosser Bereiche mit Öffnungen darin abzuscheiden, wo das Resistmaterial während des Galvanisierens vorhanden ist, und in einigen dieser Öffnungen kleine Abschei-dungen des galvanisch aufgebrachten Materials im Mittelbereich der Öffnungen vorhanden sind, und f ) das Resistmaterial und das Substrat von dem galvanisch aufgebrachten Material entfernt werden, wodurch das abgeschiedene Material eine flache Schablonenplatte mit durchgehenden Öffnungen und einigen Öffnungen aufweist, bei denen sich abgeschiedenes Material im Mittelbereich der Öffnungen befindet, dadurch gekennzeichnet, dass

- im Verfahrensschritt d) einige Inseln des Resistmaterials (12,12' ) in ihrer Mitte offene Bereiche (11) und Kanäle (13) aufweisen, die diese offenen Bereiche (11) in den Inseln mit den grossen offenen Bereichen auf dem Substrat (10) verbinden, und

- im Verfahrensschritt e) die Kanäle (8') aus abgeschiedenem Material die kleinen Abscheidungen aus galvanisch aufgebrachtem Material (6') mit den Rändern der Öffnungen (4') verbinden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anschliessend an den Schritt e)

I) ein zweiter Resistüberzug auf die Oberfläche des abgeschiedenen Materials aufgebracht wird, um einen ebenen Oberflächenüberzug auszubilden, der das abgeschiedene Material und alle Öffnungen darin überdeckt,

II) eine Filmgrafik über der gesamten Oberfläche der zweiten Resistbeschichtung auf der Seite des zweiten Resistüberzugs aufgebracht wird, die der Kontaktseite mit dem abgeschiedenen Material gegenüberliegt,

III) die Filmgrafik und der zweite Resistüberzug belichtet werden, um den Resistüberzug in ausgewählten Bereichen unter der Filmgrafik zu aktivieren,

IV) der belichtete Resistüberzug belichtet wird, um ein Muster aus Resistmaterial auf dem abgeschiedenen Material mit grossen Bereichen aus abgeschiedenem Material, die von dem Resistmaterial bedeckt sind, und offenen Kanalbereichen in dem Resistmaterial um die Aussenseite des Öff-nungsumfangs der Öffnungen aus abgeschiedenem Material herum auszubilden,

V) galvanisch ein Material in den offenen Kanalbereichen in der zweiten Schicht aus Resistmaterial abzuscheiden, um zusätzlich abgeschiedenes Material zu der ersten Schicht aus abgeschiedenem Material in Form von erhabenen Wänden aus abgeschiedenem Material um den Aussenseitenumfang der Öffnungen der ersten Schicht aus abgeschiedenem Material herum auszubilden,

so dass nach Durchführung des Schrittes f) alle Öffnungen hochstehende Wände aus abgeschiedenem Material um die Öffnungsaussenseite auf einer Seite der Platte aufweisen.