DE10250725A1 - Process for the production of circuit pattern structures on a circuit board - Google Patents
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Abstract
Zur Erhöhung der Leiterdichte - in Fläche einer Leiterplatte gesehen - wird bei einem das Leiterbild mittels Fotodruck auf einer fotoempfindlichen Schicht (9) abbildenden Verfahren vorgeschlagen, im Rahmen dieser Schicht (9) eine durch die Firma DuPont de Nemours (Deutschland) GmbH unter der Bezeichnung SF-125 in den Handel gebrachte Fotoemulsion zu verwenden. Die im Rahmen des Verfahrens im Übrigen benutzten Vorrichtungen sind von herkömmlicher Art. Die Anwendung dieser Fotoemulsion führt zu einem gegenüber bekannten Fotoemulsionen, die bisher beim Fotodruck im Rahmen der Leiterplattenherstellung verwendet wurden, bedeutend erhöhten Auflösungsvermögen und einer damit einhergehenden Erhöhung der möglichen Leiterdichte.In order to increase the conductor density - seen in the area of a printed circuit board - a method is proposed for a method of imaging the conductor pattern by means of photo printing on a photosensitive layer (9), within the scope of this layer (9) by the company DuPont de Nemours (Deutschland) GmbH under the name SF-125 to use commercially available photo emulsion. The devices used for the rest of the method are of a conventional type. The use of this photo emulsion leads to a significantly increased resolution and a concomitant increase in the possible conductor density compared to known photo emulsions which were previously used in photo printing in the context of printed circuit board manufacture.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a Method according to the preamble of claim 1.
Gedruckte Schaltungen bestehen aus einem elektrisch isolierend bzw. dielektrisch wirksamen platten- oder auch filmartigen Basismaterial, welches ein- oder auch beidseitig mit Leiterbildstrukturen versehen ist, wobei die Leiterbilder beider Seiten des Basismaterials über durchgängige Bohrungen elektrisch miteinander verbunden sein können. Diese Durchkontaktierung verbindet Leiterbahnen unterschiedlicher Ebenen, wobei für komplexere Schaltungen auch mehr als zwei Leiterbahnebenen in der Form sogenannter Mehrebenen-Leiterplatten hergestellt werden können, die untereinander mechanisch und elektrisch in Verbindung stehen. Das Basismaterial bzw. der Trägerwerkstoff kann aus Glas/Epoxidharz, Glas/Polyimid, Glas/Epoxidharz mit Metallkern, Glas/Teflon oder auch Aluminiumoxid/Keramik bestehen und es dienen die auf diese Weise realisierten, Leiterbilder tragenden Platten dazu, elektrische Bauelemente zu tragen und untereinander funktionell nach Maßgabe des jeweiligen Verwendungszwecks zu verbinden.Printed circuits consist of an electrically insulating or dielectric plate or film-like base material, which has conductor pattern structures on one or both sides is provided, the conductive patterns on both sides of the base material via through holes can be electrically connected. This via connects conductors of different levels, whereby for more complex Circuits also have more than two interconnect levels in the form of so-called Multi-level printed circuit boards can be manufactured that are mechanically and with each other electrically connected. The base material or the carrier material can be made of glass / epoxy resin, glass / polyimide, glass / epoxy resin with metal core, glass / teflon or also aluminum oxide / ceramic and it is used on them In this way, plates with circuit diagrams are realized, electrical ones Wear components and functionally with each other in accordance with the to connect the respective purpose.
In Abhängigkeit von der stofflichen Beschaffenheit des Basismaterials ist von Leiterplatten die Rede, falls es sich um Kunststoffe handelt, von Schaltungen nach Art der Dickschicht- oder Dünnschichttechnik hingegen dann, wenn es sich um keramische Stoffe handelt.Depending on the material The nature of the base material is referred to as printed circuit boards, in the case of plastics, from circuits of the type of Thick film or thin film technology on the other hand, when it comes to ceramic materials.
Es existieren unterschiedliche Techniken zur Herstellung der metallischen, im Regelfall aus Cu bestehenden Leiterstrukturen, in welche auch die in den Bohrungen der Trägerplatten verlaufenden Leiterzüge eingebunden sind.Different techniques exist for the production of metallic, usually made of Cu Conductor structures, in which also those in the holes of the carrier plates trending tracks are involved.
Ausgangszustand kann eine beispielsweise beidseitig mit Cu nach Maßgabe einer Schichtdicke von 5 μm bis 210 μm kaschierte Trägerplatte sein, wobei in einem ersten Schritt in diese Platte ein der späteren Schaltung entsprechendes Muster an durchgängigen Bohrungen eingebracht wird, deren Innenflächen anschließend eine Vorverkupferung erfahren. Zur Bildung einer metallischen Beschichtung auf einem elektrisch isolierend wirksamen Werkstoff bestehen unterschiedliche Verfahren, auf die hier nicht näher eingegangen werden wird. Auf die Cu-Schicht wird anschließend eine Fotoemulsion aufgetragen, die mittels eines Diafilmes, der ein Negativ- oder auch ein Positivbild der herzustellenden Schaltung trägt, belichtet wird. Die beispielsweise durch das Negativbild definierten, elektrisch funktionslosen Flächenanteile werden in einem Ätzprozess, beispielsweise einem Kupferchloridbad entfernt. Ein Überzug der metallischen Leiterstrukturen mit einem wärmefesten Lötstopplack, der beispielsweise nur die für eine spätere Verlötung vorgesehenen Lötaugen freilässt und die Schaltung im Übrigen vor unerwünschten Lötbrücken, Schmutz und Feuchtigkeit schützt, schließt das Herstellverfahren der Leiterplatte ab.Initial state can be, for example, on both sides with Cu as required a layer thickness of 5 μm up to 210 μm laminated carrier plate be, in a first step in this plate one of the later circuit corresponding pattern of continuous Bores is introduced, the inner surfaces of which then Experience pre-copper plating. To form a metallic coating There are different types of an electrically insulating material Procedures to which are not detailed here will be received. A is then placed on the Cu layer Photo emulsion applied using a slide film, which is a negative or also carries a positive image of the circuit to be produced, exposed becomes. The ones defined electrically, for example by the negative image non-functional areas are in an etching process, removed, for example, a copper chloride bath. A coating of metallic conductor structures with a heat-resistant solder mask, for example only for a later one soldering provided pads leaves free and the circuit for the rest undesirable Solder bridges, dirt and protects moisture, includes the manufacturing process of the circuit board.
Im Zuge einer fortschreitenden Miniaturisierung elektrischer bzw. elektronischer Bauteile ergibt sich die Forderung nach einer dementsprechend erhöhten Dichte der Leiterbahnen, einer weiteren Verminderung von Bohrungsdurchmessern usw., wobei Grenzen der bisher praktizierten Verfahren zur Herstellung von Leiterstrukturen erkennbar werden. Hinzutreten mit zunehmender Bauteildichte Probleme, die sich aus der notwendigen Wärmeabfuhr ergeben.In the course of advancing miniaturization electrical or electronic components, the requirement arises after a correspondingly increased Density of the conductor tracks, a further reduction in bore diameters etc., with limitations of the previously used manufacturing processes of ladder structures. Join with increasing Component density problems resulting from the necessary heat dissipation result.
So ist ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterstruktur, bei welchem die Schaltung über ein Fotoverfahren abgebildet wird durch die Eigenschaften der in diesem Verfahren eingesetzten fotoempfindlichen Schicht maßgeblich beeinflusst, welche das erreichbare Auflösungsvermögen begrenzt.So is a manufacturing process a conductor structure in which the circuit is imaged using a photo process is determined by the properties of those used in this process decisive photosensitive layer influenced, which limits the achievable resolving power.
Es besteht zwar die Möglichkeit, über eine Laserbearbeitung kleinere Strukturen mit einer höheren Leiterdichte zu erzeugen – dies setzt jedoch die Investition einer dementsprechenden Betriebsausrüstung voraus, wobei das Laserverfahren sich gegenüber dem eingangs erwähnten Fotoverfahren als außerordentlich energieaufwändig und langsam darstellt. Es ermöglicht zwar eine Steigerung des Auflösungsvermögens – dies jedoch nicht in einer solchen Größenordnung, wie sie an sich erwünscht wäre.There is indeed the possibility of laser processing smaller structures with a higher one To generate conductor density - this however, requires the investment of appropriate operating equipment, the laser process compared to the photo process mentioned at the beginning as extraordinary energy-intensive and slowly represents. Allows an increase in resolution - but this not on such a scale, as desired would.
Es ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu konzipieren, welches mit geringem bzw. begrenzten Energieaufwand bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit eine gegenüber dem eingangs dargelegten Stand der Technik wesentlich höhere Auflösung ermöglicht. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, ein solches Verfahren mit der Maßgabe anzulegen, dass weitestgehend von einer solchen Standardausrüstung zur Herstellung von Leiterplatten Gebrauch gemacht werden kann, welche auf die Anwendung von Fotodruckverfahren hin angelegt ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.Against this background, it is the Object of the invention, a method of the type mentioned to conceive, which with little or limited energy expenditure at high working speed one compared to the above State of the art much higher resolution allows. It is also the object of the invention to use such a method the stipulation to create that largely from such standard equipment for Manufacture of circuit boards can be made use of which is designed for the application of photo printing processes. This is solved Task in such a method by the characteristics of the labeling part of the Claim 1.
Erfindungswesentlich ist hiernach die Verwendung einer bisher zu diesem Zweck nicht benutzten Fotoemulsion, wobei überraschend festgestellt wurde, dass diese zu einer beträchtlich höheren Auflösung als die bisher für diesen Zweck benutzten Fotoemulsionen führt. Es können dementsprechend größere Leiterdichten im Rahmen der zu erstellenden Leiterbilder realisiert werden und somit dem Trend nach fortschreitender Miniaturisierung Rechnung getragen werden. Dieses Ziel wird kostengünstig erreicht, insbesondere entfällt der beispielsweise für eine Laserbearbeitung erforderliche Energieaufwand, wobei dieses Verfahren ohnehin – wie eingangs bereits erwähnt – nicht zu der gleichen Auflösung führt. Dieses Ziel wird ferner mit einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit als derjenigen erreicht, die mit einer Laserbearbeitung realisierbar wäre.According to the invention, the use of a photo emulsion which has not hitherto been used for this purpose is essential, and it was surprisingly found that this leads to a considerably higher resolution than the photo emulsions previously used for this purpose. Accordingly, larger conductor densities can be realized within the framework of the conductor patterns to be created, thus taking into account the trend towards progressive miniaturization. This goal is achieved in a cost-effective manner, in particular the energy expenditure required for laser processing, for example, is omitted, this method anyway - as a already mentioned - does not lead to the same resolution. This goal is also achieved with a higher working speed than that which could be achieved with laser processing.
Insbesondere wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 von einer betrieblichen Standardausrüstung für das Herstellen von Leiterplatten Gebrauch gemacht, in welche die Verfahrensstufe des Fotodrucks integriert ist. Der insgesamt zu realisierende Aufwand zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht somit lediglich in einem stofflichen Austausch der benutzten Fotoemulsion.In particular, according to the Features of claim 2 of standard operational equipment for manufacturing made use of circuit boards in which the process stage of Photo printing is integrated. The total effort to be realized for using the method according to the invention there is therefore only a material exchange of the used Photo emulsion.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen schematisch wiedergegebene Ablauffolge der einzelnen Schritte erläutert werden. Es zeigen:The method according to the invention is as follows by way of example with reference to the schematic in the drawings reproduced sequence of the individual steps are explained. Show it:
Ausgangsprodukt des vorliegenden
Verfahrens ist gemäß
Die Fertigungsnutzen
Eine erste, an diesem Kundennutzen
In einem nächsten Verfahrensschritt werden gemäß
Nach wiederum erfolgter Reinigung
der Oberflächen
des Kundennutzens
Das anwenderspezifische Schaltbild,
welches durch eine flächenhafte
Verteilung von Kontaktpunkten und zwischen diesen verlaufenden Leitern besteht,
ist auf einem filmartigen Träger
als Positiv oder Negativ fixiert und es wird dieser Träger, der
in
Dadurch, das im Rahmen der fotoempfindlichen
Schicht
Man erkennt, dass am Ende des vorstehend in
groben Zügen
beschriebenen Fotodrucks im Bereich der Flächenabschnitte
Die sich anschließenden, in den
Anschließend wird ebenfalls in einem
nasschemischen Verfahren die nicht mehr benötigte metallische Beschichtung
Anschließend wird die verbliebene Schicht
In einem weiteren Verfahrensschritt
(
Eine Oberflächenbehandlung des Leiterbildes mit einer lötfähigen Oberfläche bildet den Abschluss des Verfahrens.A surface treatment of the conductor pattern with a solderable surface the completion of the procedure.
Man erkennt anhand der vorstehenden Ausführungen, dass zur Herstellung einer solchen Leiterplatte im Wesentlichen eine Standardausrüstung auf der Basis eines Fotodrucks ausreichend ist, wobei lediglich eine besondere Fotoemulsion benutzt wird, auf deren Verwendung das Erreichen einer wesentlich höheren Auflösung und einer dementsprechenden Verkleinerung der Leiterstrukturen bzw. Erhöhung der Leiterdichte beruht.One recognizes from the above designs, that to manufacture such a circuit board essentially standard equipment on the basis of a photo print is sufficient, whereby only a special photo emulsion is used, on the use of which Reaching a much higher resolution and a corresponding reduction in the conductor structures or increase the conductor density is based.
Claims (2)
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