DE1297949B

DE1297949B - Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen

Info

Publication number: DE1297949B
Application number: DEW33938A
Authority: DE
Inventors: Mclean David Alexander; Vromen Benjamin Herbert; Keller Harry Nevin
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1962-02-28
Filing date: 1963-02-20
Publication date: 1969-06-19
Also published as: US3294653A; GB1031042A; BE628956A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- Günstige Ergebnisse wurden dadurch erzielt, daß

stellung gedruckter Schaltungen aus den anodisch das erste und gegebenenfalls auch das maskierende oxydierbaren Metallen Tantal, Niob, Titan, Wolfram, Metall mittels einer wässerigen Lösung von Fluor-Zirkon und Hafnium, bei dem das Metall auf eine wasserstoff und Salpetersäure entfernt wird. Unterlage niedergeschlagen und das gewünschte 5 Die Erfindung soll beispielhaft unter Bezugnahme Muster durch Maskierung ausgebildet wird. auf die Zeichnungen näher erläutert werden. In den

Die einfachsten Verfahren zur Herstellung metal- Zeichnungen zeigt

lischer Muster oder Figuren auf Unterlagen sehen die F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer kera-

Anwendung einer Abdeckmaske in Verbindung mit mischen Platte, auf der eine dünne metallische Schicht der Vakuumauf dampf-oder Zerstäubungstechnik vor. io eines filmbildenden Metalls niedergeschlagen wor-Obwohl solche Verfahren breite Anwendung ge- den ist,

funden haben, sind gewisse Nachteile unvermeidlich, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der kera-

wenn die herzustellenden metallischen Muster von mischen Platte nach Fig. 1 mit einer auf dem Filmextrem germger Größe oder verwickelter Formgebung bildenden Metall niedergeschlagenen Aluminiumsind. In solchen Fällen sind die Abdeckmasken mit 15 schicht,

ihren Aussparungen entsprechend der Formgebung F i g. 3 eine Schnittdarstellung durch die Platte nach sehr zerbrechlich und schwierig zu handhaben. Aus F i g. 2 nach der Photogravierung, diesen Gründen wird die Technik der Photogravüre Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Platte nach

im allgemeinen bevorzugt. F i g. 3 nach der anodischen Behandlung,

Die handelsüblichen Photoschichten sind für be- 20 Fig. 5 eine Schnittdarstellung der Platte nach stimmte Metalle, wie Kupfer, Zink und Aluminium F i g. 4, nachdem das anodisierte Aluminium aufentwickelt worden, die von milden Reagenzien, wie gelöst und die Platte in Säure geätzt ist. Eisenchlorid, Essigsäure und verdünnten Mineral- Zum Zwecke der Herstellung einer gedruckten

säuren, angegriffen werden. Indessen werden solche Schaltung wird eine Aluminiumschicht durch Auf-Photoschichten, die im wesentlichen aus Kohlen- as dampfen oder Zerstäubung in den Bereichen niederwasserstoffen bestehen, von starken Ätzmitteln, wie geschlagen, die nicht anodisch behandelt werden sol-Fluorwasserstoffsäure und konzentrierter Salpeter-, len. Als nächstes wird das filmbildende Metall, bei-SaIz- und Schwefelsäure, leicht angegriffen. spielsweise Tantal, und die Aluminiumschicht ano-

Dementsprechend ist die Technik der Photogravüre disch behandelt, etwa mit einer Borsäure-Boraxbei Verwendung üblicher Photoschichten nur mit 30 Lösung bei Gleichspannung bis zu 50 Volt. Nach der Schwierigkeit auf Metalle angewandt worden, die nur anodischen Behandlung werden das entstandene AIuvon den obengenannten starken Ätzmitteln ange- miniumoxyd und das übrigbleibende Aluminium mit griffen werden. So ist zwar Tantal ein filmbildendes einer Lösung verdünnter Salzsäure, Salpetersäure Metall, das mit Vorteil bei der Herstellung von Kon- oder Natriumhydroxyd aufgelöst, wodurch das gedensatoren in gedruckten Schaltungen verwendet 35 wünschte Muster aus anodisch behandeltem Tantal wird, doch kann es nicht nach der üblichen Photo- übrigbleibt.

gravüretechnik behandelt werden, da es von schwa- Fig. 1 zeigt eine Platte 11, auf der eine gedruckte

chen Ätzmitteln nicht angegriffen wird. Auf der Schaltung gemäß vorliegender Erfindung hergestellt anderen Seite erfordert ein solches Verfahren, daß werden soll. Der erste Schritt besteht in der Säuberung die Photoschicht eine sorgfältig überwachte Stabili- 40 der Platteil durch übliche Reinigungsmittel, beisierung erfährt. spielsweise durch Kochen in Xylol, Aceton und Was-

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren ser. Nach der Reinigung wird eine dünne Schicht 12 zur Herstellung gedruckter Schaltungen aus den eines filmbildenden Metalls, wie Tantal, auf der anodisch oxydierbaren Metallen Tantal, Niob, Titan, Platte 11 in bekannter Weise durch kathodische ZerWolfram, Zirkon und Hafnium, bei dem das Metall 45 stäubung oder Aufdampfen im Vakuum niederauf eine Unterlage niedergeschlagen und das ge- geschlagen. Im allgemeinen ist die Dicke der Schicht wünschte Muster durch Maskierung ausgebildet wird. 12 nicht kritisch und sollte von ausreichender Stärke

Die Erfindung besteht darin, daß zur Maskierung sein, um die Oberfläche der Unterlage gleichmäßig ein anodisch oxydierbares, vom ersten Metall ver- zu decken. Für die hier beschriebenen Zwecke liegen schiedenes Metall in an sich bekannter Weise mittels so die Schichtdicken vorzugsweise im Bereich von 300 Zerstäubung oder Aufdampfung aufgebracht wird, bis 5000 AE.

das maskierende Metall und die frei hegenden Teile Der nächste Schritt des in F i g. 2 dargestellten er-

des ersten Metalls anodisch oxydiert werden und findungsgemäßen Verfahrens besteht im Niederanschließend das maskierende, eine Oxydschicht schlagen einer Schicht 13 aus Aluminium in gleicher tragende Metall und gegebenenfalls auch das darunter- 55 Größe wie die Schicht 12 durch kathodische Zerliegende anodisch nicht behandelte erste Metall ent- stäubung oder durch Vakuumaufdampftechnik. Die fernt wird. Dicke der Schicht 13 liegt vorzugsweise im Bereich

In vorteilhafter Weise wird dabei als maskierendes von 1000 bis 2500 AE. Metall Aluminium verwendet. Anschließend wird in der Schicht 13 ein Muster

Zweckmäßig wird das maskierende Aluminium in 60 durch Photogravüre hergestellt. Es kann jedes beeiner Dicke von 2000 bis 2500° niedergeschlagen. kannte konventionelle Photogravüreverfahren angeln ihrer weiteren Ausgestaltung sieht die Erfindung wandt werden.

vor, daß für gedruckte Schaltungen aus Tantal oder Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Platte 11 und zeigt

Niob als maskierendes Metall Aluminium, Titan, das Muster, das sich nach Entfernung von Teilen der Wolfram, Zirkon oder Hafnium verwendet wird. 65 Schicht 13 ergibt. Ziffer 14 bezeichnet den Bereich,

Das maskierende Metall wird mit Vorteil mittels aus dem das Aluminium entfernt ist. Königswasser, Salzsäure, Salpetersäure oder Natrium- Nach der Photoätzung wird die Platte 11, nachdem

hydroxydlösung entfernt. Teile der Tantalschicht 12 freigelegt sind, mit den

restlichen Teilen der Schicht 13 in üblicher Weise anodisch behandelt, beispielsweise mit einer Borsäure-Borax-Lösung bei Gleichspannungen bis zu etwa 50 Volt. In F i g. 4 ist eine Schicht 15 von anodisch behandeltem Aluminium und eine Schicht 16 von anodisch behandeltem Tantal gezeigt.

Der Schlußschritt besteht in der Entfernung der anodisch behandelten Aluminiumschicht 15 zusammen mit der darunterliegenden Aluminiumschicht 13 und der Tantalschicht 12. Übrig bleibt ein mit einer Tantalpentoxydschicht 16 bedecktes Tantalmuster. Zu diesem Zweck wird die Aluminiumschicht zuerst mit einem milden Ätzmittel, wie verdünnter Salzsäure, Salpetersäure oder Natriumhydroxyd, entfernt und danach die Tantalschicht mit einer üblicherweise verwendeten starken Säure, wie etwa Fluorwasserstoffsäure. Wenn Titan, Wolfram, Zirkon oder Hafnium an Stelle des Aluminiums verwendet werden, muß die besagte Schicht mit Königswasser oder heißer Salzsäure geätzt werden. Jedoch können aus Bequemlich- ao keitsgründen Lösungen von Salzsäure oder Fluorwasserstoffsäure und Salpetersäure verwendet werden, um die Entfernung aller drei Schichten zu bewirken. Das entstandene Muster ist ein Positiv des ursprünglichen photographischen Films. Aus diesem Grunde besitzen die gemäß vorliegender Erfindung hergestellten Muster (F i g. 5) den gleichen Genauigkeitsgrad in der Wiedergabe von Einzelheiten, wie er mit Photogravüreverfahren allgemein erzielbar ist.

Die erhaltenen Muster finden als Widerstände und Zwischenverbindungen Verwendung. Darüber hinaus können sie zur Herstellung anderer Bauteile, beispielsweise Kondensatoren, weiterbehandelt werden.

Man kann nach dem oben dargelegten Verfahren einen Widerstand in gedruckter Schaltung herstellen, der nicht weniger als 20 oder 30 parallele, miteinander verbundene Segmente enthält, wobei die Segmente und ihre Zwischenräume eine Breite in der Größenordung von 0,025 bis 0,05 mm aufweisen.

Nachstehend werden zwei Erfindungsbeispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde ein Schaltkreis aus Tantal verwendet, der aus einem Widerstand, einem Kondensator und Zwischenverbindungen bestand, die in der üblichen Photoätztechnik erhalten waren. Unter Verwendung einer mechanischen Abdeckung zum Schutz der Gebiete des Tantals, die nicht anodisch behandelt werden sollten, wurde eine 4500 AE dicke Aluminiumschicht nach der üblichen Aufdampftechnik niedergeschlagen, wozu 5 cm eines 1,3 mm starken Drahtes aus Aluminium verdampft wurden. Als nächstes wurde die Maske entfernt und das Ganze in einer Lösung mit 0,01 Gewichtsprozent Zitronensäure bei Spannungen bis zu 150 Volt anodisch behandelt. Schließlich wurde die Aluminiumoxydschicht und das darunterliegende Aluminium durch Auflösung in verdünnter wässeriger Ätznatron-Lösung entfernt, wodurch ein Schaltungsmuster aus partiell anodisierten Elementen entstand.

Beispiel 2

Herstellung eines Widerstandes ,

in einer gedruckten Schaltung

Ein gläserner Objektträger von etwa 4 cm Breite und 7,5 cm Länge wurde durch Kochen in Xylol, Aceton und Wasser gesäubert. Eine Tantalschicht von AE Dicke wurde dann in der üblichen Zerstäubungstechnik niedergeschlagen und das Ganze durch Kochen, wie oben beschrieben, gesäubert.

Die Tantal-Oberfläche wurde dann mit einer AE dicken Aluminiumschicht in der üblichen Aufdampftechnik bedeckt, wobei ein 5 cm langer Aluminiumdraht von 1,3 mm Durchmesser verdampft wurde.

Danach wurde die Aluminiumoberfläche mit einer Schicht Metallätzabdeckung von Kodak überzogen. Nach dem Vorwärmen auf 100° C wurde die lichtempfindliche Abdeckfläche unter einem Belichtungsmuster, nämlich dem photographischen Positiv eines Widerstandsmusters exponiert. Die exponierte Schicht wurde dann nach üblicher Photogravüretechnik behandelt und in einer 4°/oigen Lösung von Ätznatron geätzt, wodurch ein negatives Widerstandsmuster auf dem Objektträger entstand.

Anschließend wurde der beschichtete Objektträger in einer Lösung von 12 g Borsäure und 2 g Natriumtetraborat in 400 ml Wasser bei einer Temperatur von 80 bis 90° C bei Spannungen bis zu 35 Volt anodisch behandelt, um eine Schicht aus Tantaloxyd von etwa 650 AE Dicke zu erzeugen.

Schließlich wurde der Objektträger mit einer wässerigen Lösung aus Salpetersäure und Flußsäure geätzt, wobei die Schicht aus Aluminiumoxyd und die darunterliegende Schicht aus Aluminium und Tantal entfernt wurde und ein exaktes Widerstandsmuster aus anodisch behandeltem Tantal entstand.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen aus den anodisch oxydierbaren Metallen Tantal, Niob, Titan, Wolfram, Zirkon und Hafnium, bei dem das Metall auf einer Unterlage niedergeschlagen und das gewünschte Muster durch Maskierung ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Maskierung ein anodisch oxydierbares, vom ersten Metall verschiedenes Metall in an sich bekannter Weise mittels Zerstäubung oder Aufdampfung aufgebracht wird, das maskierende Metall und die frei liegenden Teile des ersten Metalls anodisch oxydiert werden und anschließend das maskierende, eine Oxydschicht tragende Metall und gegebenenfalls auch das darunterliegende anodisch nicht behandelte erste Metall entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als maskierendes Metall Aluminium verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das maskierende Aluminium in einer Dicke von 2000 bis 2500A niedergeschlagen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für gedruckte Schaltungen aus Tantal oder Niob als maskierendes Metall Aluminium, Titan, Wolfram oder Hafnium verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das maskierende Metall mittels Königswasser, Salzsäure, Salpetersäure oder Natriumhydroxydlösung entfernt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und gegebenenfalls auch das maskierende Metall mittels einer wässerigen Lösung von Fluorwasserstoff und Salpetersäure entfernt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen