DD159932A1 - Additiv-verfahren zur herstellung von leiterplatten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemisch additiv strukturierten Abscheidung von Leiterzügen auf temperaturbeständigen Plasten und kann für die Herstellung von Leiterplatten, besonders Mikroleiterplatten, für die Herstellung von Bauelementen un d die dekorative Gestaltung von Plastoberflächen verwendet werden. Entsprechend der Erfindung werden die auf der vorbehandelten Plastoberfläche in einem Emulgator aufgebrachten Keime mit Licht erzeugt, durch eine Temperaturbehandlung haftfest fixiert, in einer Lösung entaktiviert und die Trägersubstanz vernichtet. Die Keimstrukturen werden zur Abscheidung von Metallschichten aus chemischen Bädern benutzt. Die Mikrostrukturen besitzen je nach gewünschter Schichtdicke Genauigkeiten von (Formel).

Description

Titel der Erfindung

Additiv-Verfahren.zur Herstellung von Leiterplatten

Anwendungsgebiet der Erfindung ' ' '

Das Verfahren gestattet, chemisch additiv strukturiert Leiterzüge auf temperaturbeständige Polymere haftfest abzuscheiden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die zur Zeit gebräuchlichsten Verfahren"zur additiven Herstellung von Leiterplatten sind folgende:

PD-Verfahren PDR-Verfahren Photocircuit-Verfahren

Addigathe Verfahren ·

CC 4 - Verfahren Lasersensibilisierung Photolithographie Drucken

Diese o.g. Verfahren arbeiten im wesentlichen nach • drei.Prinzipien: .

1· Verwendung eines lichtempfindlichen Substrates 2« Selektive Aktivierung der Substratoberfläche

3. Aufbringen einer lichtempfindlichen Schicht auf das Substrat

Unter Verwendung eines lichtempfindlichen Substrates arbeitet z.B. das FDR-Verfahren,

Dabei werden bereits bei. der Herstellung katalytisch wirksame Substanzen in das Substrat eingearbeitet, die •entweder durch Bestrahlung bzw_o durch selektives Ätzen der Substratoberfläche freigesetzt werden. Hierfür eignen sich TiOpj Pd u.a. Nachteilig wirkt sich die Tatsache aus, daß die Auswahl der infrage kommenden Basis-'materialien stark eingeschränkt ist und spezielle aufwendige Herstellungsverfahren erfordert»

Zur selektiven Aktivierung sind auch die herkömmlichen Schichtaufbringungsverfahren wie Drucken, Bedampfen und Sputtern'zu zählen, die einen hohen Materialeinsatz und zusätzliche Ausrüstungen benötigen. Sie stellen keine Additivverfahren im Sinne der Erfindung dar<> Aktivierte Oberflächenbereiche können andererseits durch Einwirkung "eines Laserstrahls, aber auch unter Einwirkung von Coronaentladungen entstehen. Für diese Verfahren sind hohe Anlagenkosten erforderlich.

Im Falle der Laseraktivierung bzw„ der Coronaentladung (DOS 2300 48.1, bzw. DOS 2815 696.) erfolgt in der lichtempfindlichen Schicht durch Einwirkung von Strahlung bestimmter Wellenlänge entweder die Umwandlung von lichtempfindlichen Substanzen zu katalytisch wirksamen Keimen oder in der Folge der Entwicklung die Beseitigung von für die. Struktur nicht, benötigten Keimen.

In beiden Fällen verbleibt der organische Träger auf der Substratoberfläche, in dem die Keime eingelagert sind. Daraus resultiert eine gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren geringere Haftfestigkeit und verminderte thermische Beständigkeit z.B. beim Löten. Zu nach diesem Prinzip arbeitenden Verfahren zählt auch das Aufbringen einer lichtempfindlichen Schicht aus

. wäßriger Lösung. Die dabei eingesetzten Metallsalze haften auf der Substratoberfläche ohne Wirkung eines organischen T-rägers. Zur Erzeugung der für die nachfolgende Metallabscheidung katalytisch wirksamen Keime ist eine hohe Leistung der Strahlungsquelle mit einem

Emissionsmaximum entsprechend der Aktivierungsenergie des Metallsalzes erforderlich. Die erreichbaren Haftfestigkeiten sind"gering.

Es ist Aufgabe· der Erfindung, ein verbessertes Verfahren anzubieten, welches die wesentlichen Nachteile der oben beschriebenen Verfahren nicht aufweist.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein rationelles materialsparendes Verfahren aus chemischen Lösungen zum strukturierten Metallisieren von temperaturbeanspruchbaren hochpolymeren Leiterplattenmaterialien zu schaffen, das die Nachteile der genannten Verfahren vermeidet und mit hoher geometrischer Genauigkeit haftfeste ^etallschichten verschiedener Zusammensetzung aufzubringen gestattet, die gut lötbar und bondbar sind'.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die vorliegende Erfindung gestattet, chemisch additiv strukturiert Metallschichten auf temperaturstabile Plastmaterialien abzuscheiden, * ·

Die im Stand der Technik dargelegten Mangel lassen sich nur vermeiden, wenn

- die Leiterzüge strukturierte .additiv mit hoher geometrischer Genauigkeit, aufgebracht werden können,

- Reste der aufgebrachten Emulsion durch eine Temperaturbehandlung beseitigt werden können,

- das Verfahren die Abscheidung von Schichtfolgen in einem durchgängigen Prozeß gestattet,

- die aufgebrachten Leiterzüge ohne zusätzlichen Schutz lötbar bleiben,

- Innenmetallisierungen von Kontaktstellen bei Mehrebenenaiiordnungen mit gleicher Schichtdicke möglich sind.

Erfindungsgemäß wird das dadurch-gelöst, daß Metallkeime auf eine spezifisch geätzte polyme're · Oberfläche durch ein Totoverfahren strukturiert aufgebracht, durch einen Temperprozeß fixiert' und nachfolgend für die Abscheidung der Leiterschichtfolgen katalytisch für die Reduktion von Metallionen aus chemischen Bädern verwendet v/erden» Zunächst muß die Oberfläche spezifisch entsprechend dem zu beschichtenden Polymer, gebeizt werden. Dafür eignen sich Fluß-Chromsäure-.Gemische, Mischungen aus Chrom- und Schwefelsäure, NaOH- und KOH-Losungen.

Die so vorbehandelte Oberfläche wird ohne Verzug mit einer,Emulsion bedeckt, die Verbindungen enthält, die bei Belichtung z.B. mit UV-Licht Metallkeime oder Elektronen zur Reduktion von Me.talliohen erzeugen. Wenn die'Belichtung durch eine Fotoschablone erfolgt, entsteht ein .den-gewünschten Strukturen entsprechendes Bild, dessen Bildelemente Keime für die nachfolgende chemische Metallisierung sind. An den nichtbeschichteten

22 8 5

Steilen der Oberfläche müssen die Verbindungen durch ί chemische Reaktionen entaktiviert v/erden, um eine Reduktion zu Metallkeimen in den nachfolgenden Bädern auszuschließen.. So eignen sich z.B. unlösliche stabile Metallsulfide oder -chloride für die Entaktivierung.

Durch Ausbrennen bei Temperaturen zwischen 473 K und 633 K oder Lösen in einem geeigneten Lösungsmittel werden die für die Herstellung der Emulsion benutzten Hilfsstoffe, z.B. Gelatine, entfernt. Die Temperaturbehandlung dient gleichzeitig der Verbesserung der Haftung der Keime. Als Metallkeime werden verschiedene Edelmetalle, ZoB. Pd und Ag verwendet. In den nachfolgenden chemischen nickel-, Kupfer-, Gold- oder Sn-, (PbSn)-Bädern dienen die Keime bis zur Oberflächenbedeckung der Metallschicht zur katalytisehen Reduktion der entsprechenden Metallionenkomplexe.

Die Abscheidungsrate ist zur Vermeidung innerer Spannungen gering und liegt zwischen 0,05 und 0,5 um pro Minute.

Typische Schichtdicken der Leiterzüge betragen 2-5 uiii. Werden sehr dicke Schichten für Spezialanwendungen gewünscht, ist eine nachträgliche galvanische Verstärkung in üblichen Bädern möglich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Eine Folie aus Polytetrafluoräthen mit geringer Rauhtiefe wird folgendermaßen vorbehandelt:

1«, Entfetten in 3 % G_r Amulgolösung bei 60° G

2 β Spülen

3. Beizen in 20 % NaOH-Lösüng'bei 80° C

- β-

4« Neutralisieren in einem Gemisch aus 1 Teil 4-0/cdger Fluorwasserstoff säure und 3 Teilen 36%iger Chlorwasserstoffsäure

5.' Spülen

Das so vorbehandelte Substrat wird nach einer Y/armlufttrocknung mit lichtempfindlicher silberhaltiger Emulsion (ORWO-Mikratemulsion) beschichtete Zweckmäßigerweise geschieht das zur Erzielung einer gleichmäßigen Schichtdicke durch Aufschleudern bei einer Drehzahl von ca_β 1500 U min ». Die Emulsion wird zum Aufbringen auf das Substrat bei einer Temperatur von 35° 'P gehalten« Anschließend an das Trocknen d^er Gelatine (20 min bei 25° C im Luftstrom) wird mit Hilfe einer Fotovorlage •mit der gewünschten Leiterstruktur die Belichtung vor- _genommen. Als Lichtquelle dient dabei eine Quarzlampe mit' einer Leistungsaufnahme von 400 W. Die Belicht ung'szeit beträgt 5 s. Nach der Belichtung wird in hart arbeitenden Entwickler· ORWO A 71 2 min bei 20° C entwickelt. Das nichtumgesetzte Silberhalogenid entfernt man durch Fixierung in ORWO-Fixierbad A 300 entsprechend der Arbeitsvorschrift von OEWO, Anschließend wird gründlich gewässert (1.5 min, 15° C). Die Probe trocknet man nun bei 25° C im Luftstrom. Zur Beseitigung der Ge-"latine erfolgt eine Wärmebehandlung im Ofen bei 230° C für 45 min. .

Die Behandlungsschritte "Aufbringen der Emulsion" bis "Fixierung" sind in der Dunkelkammer bei Rotlicht (OKtfO-Filter 107 rot) vorzunehmen«; Die auf der Substratoberfläche vorliegenden Silberkeime werden durch Eintauchen in eine O,5$5ige PdCIp -Lösung in für die nachfolgende Metallisierung katalytisch v/irksame Keime umgewandelt. Ein Spülen in entionisiertem HpO beendet den Prozeß der Keimwand-lung,

ΛΓ _ - i-^ ^MT TITf EUra» -«j-vav ^p

Die so vorbereitete Probe wird in ein chemisch-reduktives Metallisierungsbad, -Z..B. ein Mckelbad eingebracht und bis zur Schichtdicke von 5 um behandelt. Die so hergestellten Schichten zeichnen sich durch gute-Haftfestigkeit, scharfe Konturen, keine Migration bei Spannungsbelastung, gute Lot- und Bondbarkeit und Korrosionsbeständigkeit aus.

Claims (2)

1. - 8 - O O ft

   Erfindungsanspruch

   Additiv-Verfahren zur Herstellung von Leiterplatte^ gekennzeichnet dadurch, daß die für die katalytische-Reduktion von Metallionen aus chemischen Bädern notwendigen Keime durch ein Ρ.οϊό verfahr en strukturiert auf der polymeren Oberfläche erzeugt und durch eine Temperaturbehandlung auf der Oberfläche haftfest fixiert werden."
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet, dadurch, daß für die strukturierte Herstellung der Keime " auf der Oberfläche Emulsionen verwendet werden, die Verbindungen enthalten, die mit Licht bestimmter Wellenlänge Metallkeime oder Elektronen, die zur Reduktion von Metallionen geeignet sind, erzeugen. . . . .

   3β Verfahren nach Punkt· 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die Keimhaftung die polymeren Oberflächen bevorzugt temperaturbeständiger Plaste und Plastverbündwerkstoffe spezifisch mit einer Folge von Lauge oder einem Säuregemisch gebeizt v/erden. . .