DD291893A5

DD291893A5 - Verfahren zur herstellung von schichtverbunden aus hochpolymeren werkstoffen und metallischen schichten

Info

Publication number: DD291893A5
Application number: DD33737790A
Authority: DD
Inventors: Karl Held; Matthias Boettcher; Udo Bechtloff; Joerg Kickelhain
Original assignee: Ingenieurhochschule Mittweida,De; Ingenieurhochschule Berlin,De
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1990-01-29
Publication date: 1991-07-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtverbunden aus hochpolymeren Werkstoffen und metallischen Schichten. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtverbunden aus Hochpolymeren, vorzugsweise Polyimid und Polyester und metallischen Schichten. Ziel der Erfindung ist, die Haftfestigkeit der metallischen Schichten auf dem polymeren Werkstoff ohne Verwendung von Kleberschichten zu gewaehrleisten. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz der polymere Werkstoff mit einem Laser, vorzugsweise einem Excimerlaser, bestrahlt wird, was zu einem anisotropen Abtrag an der Materialoberflaeche fuehrt. Die derart modifizierte Oberflaeche des Hochpolymeren bietet guenstige Voraussetzungen zum Aufbringen metallischer Schichten mittels Verfahren der Additivtechnik.{Polymere; Laserbestrahlung; Schichtabscheidung; flexible Basismaterialien; elektrische Leiterplatten}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtverbunden, bestehend auu einem hochpolymeren Trägermaterial und metallischen Schichten. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung im Rahmen der Herstellung flexibler Trägermaterialien für elektrische Leiterplatten sowie bei der Fertigung von Trägerfilmen für TAB(Tape Automated Bonding)-Bauelemente anzuwenden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Die Herstellung von flexiblen Basismaterialien zur Fertigung von elektrischen Leiterplatten er'olgt üblicherweise derart, daß auf das Ausgangsmaterial, in der Regal ein hochpolymerer Werkstoff in Folienform, einseitig eine Kleberschicht aufgetragen und dieser Schichtverbund mit einer Metallfolie, vorzugsweise aus Kupfer, kaschiert wird. Anschließend wird die Metallfolie mittels bekannter Verfahren der Subtraktivtechnik strukturiert, so daß ein vorgegebenes Leiterzugbild entsteht. Die Verwendungsmöglichkeiten der auf diese Weise gefertigten Schaltungsträger werden wesentlich vom verwendeten Kleber bestimn.t bzw. eingeschränkt; das gilt insbesondere für den zulässigen Temperaturbereich.

Für spezielle Einsatzzwecke ist es deshalb sinnvoll bzw. notwendig, die metallische Schicht direkt auf den hochpolymeren Träger aufzubringen. Für diesen Prozeß können sowohl chemische Verfahren als auch physikalische Methoden genutzt werden. Prinzipiell können alle Verfahren angewandt werden, die bereits für die Metallisierung von Kunststoffen bekannt sind. Es ist bekannt, daß die Haftfestigkeit metallischer Schichten auf Kunststoffen sowohl von chemischen Prozessen als auch von mechanischen Effekten bestimmt wird, wobei den mechanischen Effekten die größere Bedeutung beigemessen wird (Oogenschütz, F.; Oberflächentechnik und Galvanotechnik in der Elektronik; Eugen G. Leuze Verlag Saalgau, Württemberg 1971). Cin typisches Beispiel dafür ist der sogenannte „Druckknopfeffekt" bei ABS-Kunststoffen. Die bei der Metallisierung von ABS-Kunststoffen genutzten Verfahren zur Oberflächenmodifizierung lassen sich auf Hochpolymere nicht übertragen, da diese eine andere innere Struktur aufweisen. Um die notwendige Oberflächenrauhigkeit bzw. Porosität bei hochpolymeren Werkstoffen zu erzielen, sind folgende Lösungen vorgeschlagen:

- Sandstrahlen mit Pulvermaterialien auf Basis von Quarz, Korund und Diamant evtl. unter Inertgasatmosphäre, Bürstmethoden, Laserbestrahlung

(DE-OS 3631011)

- Ablösung der metallischen Schicht von metallkaschiertem Basismaterial auf chemischem oder elektrisch-galvanischem Wege, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des polymeren Basismaterials von der Struktur der aufkaschierten Metallfolie bestimmt wird.

(DE-OS 3510201)

- Schleifen (DE-OS 3510202)

- Nutzung von mit Normlöchern versehenen Substraten, wobei die über die Normlöcher erfolgende Durchkontaktierung zugleich einen Teil der mechanischen Verankerung der zweiseitig aufgebrachten metallischen Schichten realisiert. (DE-OS 3423457)

- Anwendung von Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen, die zu einer geringen Anlösung oder Anquellung der Kunststoffoberfläche führen.

(DE OS 3436971)

- Reinigung und/oder Modifizierung von Kunststoffoberflächen durch Niederdruckplasmabehandlung

(Liebel, G.; Niederdruckplasmabehandlung zur Reinigung und Modifizierung von Kunststoffoberflächen; Galvanotechnik Saalgau 79 (19881 Nr.9 S.2883-2888).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Schichtverbunden aus hochpolymeren Trägermaterialien und metallischen Schichten zu entwickeln, das ohne Vorwendung von Kleberschichten realisiert wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, mittels eine Verfahrens einen Schichtverbund aus hochpolymeren Werkstoffen und metallischen Schichten zu realisieren.

Erfindungsgemäß erfolgt mittels Laserbestrahlung ein anisotroper Abtrag des hochpolymeren Werkstoffes. Auf die so modifizierte Oberfläche wird mittels chemischer und/oder physikalischer Beschichtungsverfahren eine Metallschicht aufgebracht. Bei flächiger Metallisierung kann mittels Verfahren der Subtraktivtechnik nachfolgend eine Sti ukturierung erfolgen. Durch die Verwendung von Maskentechniken, Realisierung einer Relativbewegung zwischen Laserstrahl und Werkstückoberfläche oder Einsatz eines Excimerlasers mittels spezieller Strahlgeometrie werden nur bestimmte Bereiche der Oberfläche bestrahlt, die nachfolgend mittes chemischer und/oder physikalischer Beschichtungsverfahren metallisiert werden und sofort eine strukturierte Oberfläche ergeben.

Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird anhand von drei Beispielen das prinzipielle Verfahren des anisotropen Abtrags hochpolymsrer Werl stoffe erläutert.

Beispiel 1

Eine Polyimidfolie (Pi) wurde mit einem Excimerlaser mit einer Wellenlänge von λ = 308 nm bestrahlt. Die Energiefluenz betrug 80mJ/cm². Die Anzahl der Impulse wurde variiert. In Abhängigkeit von der Anzahl der Impulse wurde eine relief artige Oberflächenstruktur mit unterschiedlicher Dicke des verbleibenden Grundmaterials erreicht.

Beispiel 2

Eine Polyimidfolie (Pl) wurdo mit einem Excimerlaser mit einer Wellenlänge von λ = 248nm bestrahlt. Die Energiefluenz betrug 71,5mJ/cm². Die Anzahl der Impulse wurde variiert. Die erreichte Oberflächenstruktur entsprach dem Beispiel 1.

Beispiel 3

Eine Polyesterfolie (PETP) wurdo mit einem Excimerlaser mit einer Wollenlänge von λ = 248nm bestrahlt. Die Energiefluenz betrug 71,5mJ/cm². Die Anzahl der Impulse wurde variiert. Die erreichte Oberflächenstruktur entsprach dem Beispiel 1. Ausgehend von dem in drei Beispielen dargestellten prinzipiellen Verfahren für den anisotropen Abtrag, ergeben sich .iwei grundsätzliche Varianten der praktischen Umsetzung, einmal die flächige Laserbearbeitung des Hochpolymeren mit anschließender Metallbeschichtung und zum anderen die Herstellung einer strukturierten Oberfläche mittels Laser und die Metallbeschichtung der modifizierten Oberflächenbereiche.

Beispiel 4

Eine Folie aus Polyimid (Pl) wurde derart mit einem Excimerlaser bestrahlt, daß ein anisotroper Materialabt ag einseitig auf der gesamten Oberfläche der Pl-FoMe erfolgte. Die auf diese Weise aufgerauhte Oberfläche wurde stromlos metallisiert, die Metallschicht galvanisch verstärkt und anschließend mittels Verfahren der Subtraktivtechnik strukturiert. Dieser strukturierte Polymer/Metall-Schichtverbund kann als flexibler Schaltungsträger verwendet werden.

Beispiele

Auf einer Folie aus Polyester (PETP) wurden durch Realisierung einer Relativbewegung zwischen Laserstrahl und Werkstück nur definierte Teilgebiete der Folienoberfläche mittels eines Excimerlasers bestrahlt. Die aufgerauhten Teilstücke wurden stromlos metallisiert und anschließend galvanisch verstärkt. Auf diese Weise erhält man flexible Schaltungen, die beispielsweise als Flachbandleitungen genutzt werden können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Schichtverbunden aus hochpolymeren Werkstoffen und metallischen Schichten, gekonnzeichnet dadurch, daß mittels Laserbestrahlung im Wellenlängenbereich 1 nm < λ < 390nm und einer Energiefluenz von 0 < H < 0,1 J/cm² ein anisotroper Abtrag des hochpolymeren Werkstoffes erfolgt und auf diese modifizierte Oberfläche mittels chemischer und/oder physikalischer Beschichtungsverfahren eine Metallschicht aufgebracht wird.

2. Verfahren zur Herstellung von Schichtverbunden aus hochpolymeren Werkstoffen und metallischen Schichten nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine flächige Metallisierung des Trägermatorials erfolgt und die metallische Beschichtung in der Folge mittels Verfahren der Subtraktivtechnik strukturiert wird.

3. Verfahren zur Herstellung von Schichtverbunden aus hochpolymeren Werkstoffen und metallischen Schichten nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch Verwendung von Maskentechniken, durch Realisierung einerRelativbewegungzwischen Laserstrahl und Werkstückoberfläche oder durch Einsatz eines Excimerlasers mit spezieller Strahlgeometrie vorbestimmte Bereiche der Oberfläche bestrahlt werden und die Metallber^hichtung nur auf den bearbeiteten Flächen erfolgt.