DD262939A1

DD262939A1 - METHOD FOR STRUCTURING CONSTRUCTION ELEMENTS

Info

Publication number: DD262939A1
Application number: DD30582987A
Authority: DD
Inventors: Andreas Fischer; Hansgeorg Hofmann; Henry Hoenicke; Constanze Zimmer
Original assignee: Mittweida Ing Hochschule
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1987-08-10
Publication date: 1988-12-14

Abstract

Verfahren zum Strukturieren von Bauelementetraegern werden angewendet zur Realisierung der elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Bauelementen bzw. Kontakten dieser. Durch Einwirken eines Laserstrahles auf ein transparentes, mit einer metallischen Schicht versehenes Substrat, das als Materialquelle fuer die Aktivierungsspur dient und im unmittelbaren Kontakt mit dem zu beschichtenden Basismaterial gebracht wird, erfolgt die sequentielle Strukturuebertragung. Auf der so entstandenen Aktivierungsspur wird anschliessend in einem chemisch-reduktiv arbeitenden Metallisierungsbad die gewuenschte Struktur in der erforderlichen Schichtdicke aufgebracht.Methods for structuring component carriers are used for realizing the electrical connections between the individual components or contacts thereof. By the action of a laser beam on a transparent, provided with a metallic layer substrate which serves as a material source for the activation track and is brought into direct contact with the base material to be coated, the sequential Strukturuebertragung occurs. The desired structure in the required layer thickness is then applied to the resulting activation track in a chemically reductive metallization bath.

Description

Field of application of the invention

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Additivverfahren zum Strukturieren von Baueiementeträgern, das sich besonders für die Herstellung von Leiterplatten in Klein- und Kleinstserien sowie für die Forschungs- und Entwicklngsaufgaben in der Elektrotechnik/Elektronik eignet.The invention relates to an additive method for structuring building support, which is particularly suitable for the production of printed circuit boards in small and very small series and for the research and development tasks in electrical engineering / electronics.

Characteristic of the known state of the art

Verfahren zur additiven Strukturerzeugung verwenden u. a. chemisch-reduktive Bäder, in denen die Metallabscheidung auf dem Substrat durch Laserbestrahlung ausgelöst wird. Hierzu muß die Laserstrahlung die Flüssigkeit durchdringen, wobei es auf Grund von Streuung, Absorption und anderer Effekte zu Abbildungsfehlern bei der Strukturübertragung kommt. Eine solche Verfahrensweise beschreiben zum Beispiel die Offenlegungsschriften DE 3139168, DDWP 229569 und DDWP 153950.Use methods for additive structure generation u. a. chemical-reductive baths in which the metal deposition on the substrate is triggered by laser irradiation. For this purpose, the laser radiation must penetrate the liquid, resulting in aberrations in the structure transfer due to scattering, absorption and other effects. Such a procedure is described, for example, by the published patent applications DE 3139168, DDWP 229569 and DDWP 153950.

Andere bekannte chemische Lösungen benutzen zur Strukturierung die thermische Zersetzung von Polymeren bis zur Stufe des Kohlenstoffes. Dieser Kohlenstoff dient als Keimmaterial zur chemisch-reduktiven Metallabscheidung. Besonders nachteilig wirkt sich diehohe thermische Belastung der Substrate auf Qualität und Zuverlässigkeit des Verbundes aus. Derartige Verfahren beschreiben DDWP 221903 und die Offenlegungsschrift DE 3326571.Other known chemical solutions use for structuring the thermal decomposition of polymers to the stage of the carbon. This carbon serves as a seed material for chemical-reductive metal deposition. Particularly detrimental affects the high thermal stress of the substrates on quality and reliability of the composite. Such methods describe DDWP 221903 and the published patent application DE 3326571.

Object of the invention

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich die bisher üblichen Verfahrensschritte zur Strukturierung von Bauelementeträgern in Additivtechnik minimieren.By applying the solution according to the invention, the previously customary process steps for structuring component carriers in additive technology can be minimized.

Die so hergestellten strukturierten Bauelementeträger zeichnen sich gegenüber bekannten technischen Lösungen durch konturenscharfe Abbildungen bei gleichzeitiger Verringerung der Leiterzuggeometrie aus.The structured component carriers produced in this way are distinguished from known technical solutions by contour-sharp images while at the same time reducing the conductor line geometry.

Eine Realisierung der Erfindung stellt nur geringe konstruktive Anforderungen an die Anlagen.An implementation of the invention provides only minor design requirements for the systems.

Explanation of the essence of the invention

Bei Anwendung der bereits bekannten Verfahren der durch Laser ausgelösten Metallabscheidung zur Herstellung von Bauelementeträgern kommt es im Stukturierungsprozeß zu Abbildungsfehlern und Energieverlusten. Diese Nachteile umgehend, hat die Erfindung die Aufgabe, durch direkten Kontakt einer Materialquelle konturenscharfe Abbildungen zu realisieren.When using the already known methods of laser-triggered metal deposition for the production of component carriers, aberrations and energy losses occur in the structuring process. As a result of these disadvantages, the object of the invention is to realize contour-sharp images by direct contact of a material source.

Erfindungsgemäß wird eine Spenderschicht, die auf ein für die Laserstrahlung transparentes Substrat aufgedampft oder aufgesputtertwird, auf das Basismaterial gelegt. Mittels eines auf das Substratmaterial abgestimmten Lasers wird ein strukturierter Übertrag der Spenderschicht auf das Basismaterial erreicht. Es entsteht auf dem Basismaterial eine Aktivierungsspur, die danach durch ein chemisch-reduktives Metallisierungsbad auf die erforderliche Schichtdicke gebracht wird. Die Zusammensetzung der Spenderschicht muß auf das Metallisierungsbad abgestimmt werden.According to the invention, a donor layer, which is vapor-deposited or sputtered onto a substrate transparent to the laser radiation, is placed on the base material. By means of a laser tuned to the substrate material, a structured transfer of the donor layer is achieved on the base material. The result is an activation trace on the base material, which is then brought to the required layer thickness by means of a chemically-reductive metallization bath. The composition of the donor layer must be matched to the metallization.

embodiment

An Hand des Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.With reference to the embodiment, the invention will be explained in more detail.

Auf ein metallfreies glasformverstärktes Epoxidharz, wie es als Basismaterial für herkömmliche Leiterplatten Verwendung findet, wird eine mit Eisen-Nickel gesputterte Glasplatte mit der Beschichtungsseite zum Basismaterial gelegt. Der Abstand ist abhängig von der Krümmung beider Platten und betrug während der Versuche 40-60/jm. Mit Hilfe eines gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers wird die Metallschicht lokal abgetragen und auf das Basismaterial als Keimstruktur und Haftvermittler für eine sich anschließende chemisch-reduktive Vernickelung übertragen.On a metal-free glass mold-reinforced epoxy resin, as it is used as a base material for conventional circuit boards, a sputtered with iron-nickel glass plate is placed with the coating side to the base material. The distance depends on the curvature of both plates and was 40-60 / jm during the experiments. With the aid of a Q-switched Nd: YAG laser, the metal layer is locally removed and transferred to the base material as a seed structure and adhesion promoter for a subsequent chemical-reductive nickel plating.

In der Verfahrensweise, entsprechend dem Ausführungsbeispiel, wurden folgende Parameter gewählt: — Dicken des FeNi unu des Glases: i = 1 ± 0,1/im ⁼ 2 mmIn the procedure according to the embodiment, the following parameters were chosen: thicknesses of the FeNi of the glass: i = 1 ± 0.1 / im ⁼ 2 mm

-2- Z6Z939-2- Z6Z939

Laser:Laser:

Laserleitung: P = 0.15W Gaußscher Radius der Laserstrahlung: Vg = 4/jm Impulsfolgefrequenz: = 5kHz Vorschubgeschwindigkeit: V = 20mms"' Fokus der Laserstrahlung auf der FeNi-Schicht Vernickelungsbad:Laser line: P = 0.15W Gaussian radius of laser radiation: Vg = 4 / jm Pulse repetition frequency: = 5kHz Feed rate: V = 20mms '' Focus of the laser radiation on the FeNi layer Nickel plating bath:

Badtemperatur: T = 80-85°C pH-Wert: 4,5 Abscheidegeschwindigkeit: V_A = 3^m/15min Spurbreiten:Bath temperature: T = 80-85 ° C pH value: 4.5 deposition rate: V _A = 3 ^ m / 15min track widths:

Aktivierungsspur: b_A = 20-30/jm Nickelspur nach der chemischen Abscheidung: b_Ni = 60-100μηηActivation trace: b _A = 20-30 / jm Nickel trace after chemical deposition: b _Ni = 60-100μηη

Claims

1. A method for patterning of Bauteileträgem, characterized in that solid particles, which are in the form of a layer on a transparent substrate for laser radiation, are transferred structured by means of laser radiation on the base material and the resulting activation trace fhit as a seed structure and adhesion promoter by networking the base material for a chemical-reductive metal deposition.

2. A method for patterning device carriers according to item 1, characterized in that forms a closed pattern structure on the basis of the activation track in a chemical-reductive metallization.