DE10142870A1

DE10142870A1 - Verfahren zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff auf einem Träger, Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und ein nach dem Verfahren hergestellter bandförmiger Träger

Info

Publication number: DE10142870A1
Application number: DE10142870A
Authority: DE
Inventors: Ursus Krueger; Ralf-Reiner Volkmar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: WO2003026032A3; DE10142870B4; WO2003026032A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff auf einem Träger mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein physikalisches Ätz-Verfahren. DOLLAR A Um mit einem solchen Verfahren eine relativ lange fortlaufende Leiterbahnstruktur auf einfache Weise großtechnisch erzeugen zu können, wird erfindungsgemäß zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur auf einem bandförmigen Träger mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung mit einem kontinuierlichen Abzug des bandförmigen Trägers von einer Bandvorratseinrichtung gearbeitet, indem der bandförmige Träger (3) der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung (5) von der Bandvorratseinrichtung (1) über einen Band-Puffer (4) zugeführt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff auf einem Träger mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätz- Verfahren.

Ein derartiges Verfahren ist der internationalen Patentanmeldung WO 00/04589 entnehmbar. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine fortlaufende Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff auf einem plattenförmigen Träger aufgebracht. Die Leiterbahnstruktur wird dabei unter Anwendung an sich bekannter physikalischer oder mechanischer Strukturierungsprozesse erzeugt.

Möchte man unter Zugrundelegung dieser plattenförmigen Tragkörper mit aufgebrachter Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff eine längere fortlaufende Leiterbahnstruktur gewinnen, dann könnte man daran denken, mehrere plattenförmige Träger mit aufgebrachter Leiterbahnstruktur mechanisch aneinander zu reihen und sie untereinander unter Erzeugung einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur elektrisch verbinden.

Um zu demselben Ziele mit vergleichsweise geringem Aufwand zu kommen, wird bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur auf einem bandförmigen Träger mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung mit einem kontinuierlichen Abzug des bandförmigen Trägers von einer Bandvorratseinrichtung gearbeitet, indem der bandförmige Träger der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung von der Bandvorratseinrichtung über einen Band-Puffer zugeführt wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sich mit ihm großtechnisch mit vergleichsweise geringem Aufwand in rationeller Weise auf einem bandförmigen Träger eine fortlaufende Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff aufbringen lässt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich durch die Verwendung eines bandförmigen Trägers für die fortlaufende Leiterbahnstruktur leicht weiterverarbeitbare bandförmige Träger mit einer Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff gewinnen lassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Band-Puffer unterschiedlich ausgebildet sein; als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer derartigen Geschwindigkeit des Abzugs des bandförmigen Trägers von der Bandvorratseinrichtung gearbeitet wird und ein Band-Puffer mit einer derartigen Aufnahmekapazität für den bandförmigen Träger verwendet wird, dass jeweils nach der Bearbeitungszeit eines Abschnitts des bandförmigen Trägers in der Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung mindestens ein dem jeweils nächstfolgendem Abschnitt des bandförmigen Trägers entsprechendes Längenstück des Trägers aus dem Band-Puffer entnehmbar ist.

Bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe wird erfindungsgemäß zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur auf einem bandförmigen Träger mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung mit einem kontinuierlichen Abzug des bandförmigen Trägers gearbeitet, indem die Leiterbahnstruktur bestimmende Elemente der Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung für die Bearbeitungszeit eines jeweiligen Abschnittes des bandförmigen Trägers mit dem bandförmigen Träger mitgeführt werden.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sie trotz kontinuierlichen Abzuges des bandförmigen Trägers aus einer Bandvorratseinrichtung ohne einen Band-Puffer auskommt, weil die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung hinsichtlich ihrer die Leiterbahnstruktur bestimmenden Elemente so ausgestaltet ist, dass für die Bearbeitungszeit eines jeweiligen Abschnitts des bandförmigen Trägers diese Elemente mit dem Träger mitgeführt werden und somit eine ausreichende Zeit für die Bearbeitung des jeweiligen Abschnitts des bandförmigen Trägers zur Verfügung steht.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können die die Leiterbahnstruktur bestimmenden Elemente der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung unterschiedlich ausgebildet sein. Als besonders vorteilhaft wird es im Hinblick auf die Einfachheit und damit Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens angesehen, wenn als die Leiterbahnstruktur bestimmende Elemente eine von dem bandförmigen Träger in Drehbewegungen versetzte Glaswalze mit einem Abbild der Leiterbahnstruktur als Maske verwendet wird.

Der Erfindung liegt ferner ausgehend von einer Vorrichtung zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff auf einem Träger mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätz- Verfahren gemäß der oben genannten internationalen Patentanmeldung die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung so auszugestalten, dass mit ihr die Herstellung einer verhältnismäßig langen fortlaufenden Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff auf einfache Weise möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, dass zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur auf einem bandförmigen Träger mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung ein Band-Puffer vorgeordnet ist, dem wiederum eine den unstrukturierten, bandförmigen Träger aufweisende Bandvorratseinrichtung vorgeordnet ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass mit ihr bandförmige Träger auf einfache Weise auch großtechnisch mit einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur in rationeller Weise versehen werden können, indem trotz kontinuierlichen Ablaufs eines bandförmigen Trägers aus einer Bandvorratseinrichtung durch einen Bandpuffer dafür gesorgt ist, dass der jeweilige zu bearbeitende Abschnitt des Trägers ausreichend lange in der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung festgehalten wird.

Die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Soll eine Strukturierung auf dem bandförmigen Träger auf lithographischem Wege erfolgen, dann enthält die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung vorteilhafterweise eine Belichtungseinrichtung. Soll die Strukturierung auf dem bandförmigen Träger durch Ätzen erfolgen, dann enthält die Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung vorteilhafterweise eine Ätzvorrichtung.

Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Lösung der oben angegebenen Aufgabe zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff auf einem Träger mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätz- Verfahren weist die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur auf einem bandförmigen Träger mittels eine im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung eine Glaswalze mit einer der Leiterbahnstruktur entsprechenden Maske auf, und die Glaswalze ist so im Zuge des Ablaufs des bandförmigen Trägers angeordnet, dass sie von dem bandförmigen Träger etwa um 180° umschlossen wird. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird darin gesehen, dass sie ohne einen Band-Puffer auskommt, weil durch die Glaswalze eine zur Bearbeitung ausreichende Verweilzeit am bandförmigen Träger gewährleistet ist.

Schließlich liegt der vorliegenden Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, eine relativ lange fortlaufende Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff vorzuschlagen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß in einem bandförmigen Träger mit einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur- supraleitendem Werkstoff, die auf dem bandförmigen Träger mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätzverfahren hergestellt ist.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung, in
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls in schematischer Darstellung und in
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch in schematischer Darstellung und in
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung herstellten bandförmigen Träger mit einer hochtemperatur- supraleitenden Schicht wiedergegeben.
Wie die Fig. 1 erkennen lässt, weist die dort dargestellte Vorrichtung eine Bandvorratseinrichtung 1 auf, die in mehreren übereinander angeordneten Windungen 2 einen bandförmigen Träger 3 mit einer unstrukturierten Schicht aus einem hochtemperatur-supraleitendem Werkstoff enthält.
Der bandförmige Träger 3 wird einem Band-Puffer 4 zugeführt, der - wie die Fig. 1 deutlich zeigt - ein gewisses Längenstück des bandförmigen Trägers aufnehmen kann. Aus dem Band-Puffer 4 wird der nach wie vor unstrukturierte bandförmige Träger 3 einer Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung 5 zugeführt, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Belichtungs-Einrichtung mit mehreren Lampen 6 und einer nicht dargestellten Maske enthält, die sich zwischen den Lampen 6 und dem bandförmigen Träger 3 befindet.
Nach seiner Bearbeitung wird der bandförmige Träger 3 aus der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung 5 herausgeführt und auf einer Auflauftrommel 7 in Windungen aufgebracht.
Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist bezüglich des Band-Puffers 4 so ausgeführt, dass dort jeweils ein bestimmtes Längenstück des bandförmigen Trägers 3 "zwischengespeichert" werden kann. Dies ist erforderlich, weil der bandförmige Träger 3 zu seiner Bearbeitung in der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung 5 eine gewisse Zeit verweilen muss, damit eine exakte Belichtung als Vorraussetzung für die Gewinnung einer Leiterbahnstruktur erfolgen kann. Nach der Belichtungszeit bzw. Bearbeitungszeit des jeweiligen Abschnittes 8 in der Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung 5 wird der bandförmige Träger 3 um das dem jeweils bearbeiteten Abschnitt des bandförmigen Trägers entsprechende Längenstück zur Auflauftrommel 7 transportiert, wobei aus dem Band-Puffer 4 ein entsprechendes Längenstück des bandförmigen Trägers 3 entnommen und als nächster zu bearbeitender Abschnitt in die Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung 5 eingebracht wird. Dies bedeutet, dass bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Abzugs des bandförmigen Trägers 3 aus der Bandvorratseinrichtung 1 der Band-Puffer 4 eine derartige Aufnahmekapazität aufweisen muss, dass mindestens ein dem jeweils nächsten zu bearbeitenden Abschnitt des bandförmigen Trägers entsprechendes Längenstück in dem Band-Puffer 4 vorhanden ist.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 kann durch Einrichtungen ergänzt werden, mit denen nach der Belichtung das übliche Belacken, Entwickeln und Ätzen sowie das Entlacken erfolgen kann. Dabei müssen diese Vorrichtungen nicht in die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung 5 integriert sein, sondern können auch zwischen dieser Einrichtung 5 und der Auflauftrommel 7 angeordnet sein. Auch ist es möglich, diese weiteren Prozeduren losgelöst von der dargestellten Vorrichtung durchzuführen, indem die Auflauftrommel 7 dann als Vorratstrommel für die Vorrichtungen zum Durchführen dieser Prozeduren dient.
Es ist auf diese Weise möglich, einen bandförmigen Träger 3 mit einer Leiterbahnstruktur aus einem hochtemperatur- supraleitendem Werkstück zu erzeugen, wie er in Fig. 4 ausschnittsweise dargestellt ist. In dieser Fig. 4 ist die Leiterbahnstruktur mit 9 bezeichnet.
Das in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur auf einem bandförmigen Träger stimmt in wesentlichen Teilen mit der Vorrichtung nach Fig. 1 überein, weshalb einander entsprechende Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen sind.
In Abweichung von der Vorrichtung nach Fig. 1 ist bei der Vorrichtung nach Fig. 2 eine Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung 10 verwendet, die als Ätzstation ausgeführt ist, also eine Ätz-Vorrichtung aufweist, von der der einfachen Darstellung halber nur die Ätzmaske 11 gezeigt ist. Das Ätzen kann hier auf verschiedene Weise, zum Beispiel als Ionenätzen oder Plasmaätzen erfolgen. Der Band-Puffer 4 ist hinsichtlich seiner Aufnahmekapazität hierbei unter Berücksichtigung wieder der Abzugsgeschwindigkeit des bandförmigen Trägers 3 aus der Bandvorratsvorrichtung 1 so bemessen, dass trotz des kontinuierlichen Abzuges ein taktweises Ätzen des bandförmigen Trägers 3 in der Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung 10 erfolgen kann.
Die Vorrichtung nach Fig. 3 kommt ohne einen Band-Puffer aus, indem der bandförmige Träger 3 von einer in der Fig. 3 nicht dargestellten Bandvorratseinrichtung über eine erste Umlenkwalze 20 zu einer Glaswalze 21 geführt ist, um diese herum verläuft, um dann über eine weitere Umlenkwalze 22 zu der nicht dargestellten Auflauftrommel zu gelangen. Auf der Glaswalze 22 befindet sich eine - nicht dargestelle - Maske, die der gewünschten Leiterbahnstruktur entspricht; im Innern der Glaswalze ist eine Belichtungsvorrichtung 23 vorgesehen.
Beim Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 3 wird die Glaswalze 21 ohne Schlupf aufgrund einer Umschlingung um etwa 180° von dem bandförmigen Träger 3 bei dessen kontinuierlicher Bewegung mitgenommen und dabei eine Belichtung des der Glaswalze 21 unstrukturiert zulaufenden bandförmigen Trägers 3 vorgenommen. Durch die Umschlingung der Glaswalze 21 mit dem bandförmigen Träger 3 ist ein zur Belichtung ausreichende Verweildauer des Trägers 3 an der Glaswalze 21 vorhanden, so dass eine exakte Belichtung erfolgen kann.
Weitere Vorrichtungen zum Bearbeiten des bandförmigen Trägers 3 nach seiner Belichtung sind in der Fig. 3 nicht dargestellt; es handelt sich hierbei auch um Vorrichtungen zum Belacken, Entwickeln, Ätzen und Entlackens, die in überlicher Weise ausgeführt sein können.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) aus einem hochtemperatur- supraleitendem Werkstoff auf einem Träger (3) mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätz-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) auf einem bandförmigen Träger (3) mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung mit einem kontinuierlichen Abzug des bandförmigen Trägers (3) von einer Bandvorratseinrichtung (1) gearbeitet wird, indem der bandförmige Träger (3) der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung (5) von der Bandvorratseinrichtung (1) über einen Band-Puffer (4) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer derartigen Geschwindigkeit des Abzugs des bandförmigen Trägers (3) von der Bandvorratseinrichtung (1) gearbeitet wird und ein Band-Puffer (4) mit einer derartigen Aufnahmekapazität für den bandförmigen Träger (3) verwendet wird, dass jeweils nach der Bearbeitungszeit eines Abschnitts des bandförmigen Trägers (3) in der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung (5) mindestens ein dem jeweils nächstfolgenden Abschnitt des bandförmigen Trägers (3) entsprechendes Längenstück des Trägers (3) aus dem Band-Puffer (4) entnehmbar ist.

3. Verfahren zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) aus einem hochtemperatur- supraleitendem Werkstoff auf einem Träger (3) mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätz-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) auf einem bandförmigen Träger (3) mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung mit einem kontinuierlichen Abzug des bandförmigen Trägers (3) gearbeitet wird, indem die Leiterbahnstruktur bestimmende Elemente (21, 23) der Leiterbahnstruktur- Erzeugungseinrichtung für die Bearbeitungszeit eines jeweiligen Abschnittes des bandförmigen Trägers (3) mit dem bandförmigen Träger (3) mitgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als die Leiterbahnstruktur bestimmende Elemente ein von dem bandförmigen Träger in Drehbewegungen versetzte Glaswalze (21) mit einem Abbild der Leiterbahnstruktur als Maske (21a) verwendet wird.

5. Vorrichtung zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) aus einem hochtemperatur- supraleitendem Werkstoff auf einem Träger (3) mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätz-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) auf einem bandförmigen Träger (3) mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung (5) der Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung (5) ein Band-Puffer (4) vorgeordnet ist, dem wiederum eine den unstrukturierten, bandförmigen Träger (3) aufweisende Bandvorratseinrichtung (1) vorgeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung (5) eine Belichtungseinrichtung (6) enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung (10) eine Ätzvorrichtung (11) enthält.

8. Vorrichtung zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) aus einem hochtemperatur- supraleitendem Werkstoff auf einem Träger (3) mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätz-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass
zum Erzeugen einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) auf einem bandförmigen Träger (3) mittels einer im Vergleich zu seiner Länge kurzen Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung die Leiterbahnstruktur-Erzeugungseinrichtung eine Glaswalze (21) mit einer der Leiterbahnstruktur entsprechenden Maske (21a) aufweist und
die Glaswalze (21) so im Zuge des Ablaufs des bandförmigen Trägers (3) angeordnet ist, dass sie von dem bandförmigen Träger (3) etwa um 180° umschlossen wird.

9. Bandförmiger Träger (3) mit einer fortlaufenden Leiterbahnstruktur (9) aus einem hochtemperatur- supraleitendem Werkstoff, die auf dem bandförmigen Träger (3) mittels lithographischer Strukturierung oder durch ein Ätzverfahren hergestellt ist.