DE1915756C3 - Verfahren zur Herstellung dimensionsgenauer Dickfilmstrukturen auf Substraten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung dimensionsgenauer Dickfilmstrukturen auf Substraten, insbesondere zur Herstellung integrierter, elektrischer Schaltungen sowie nach diesem Verfahren hergestellte integrierte oder gedruckte, elektrische Schaltungen.

Aus der DT-AS 10 98 560 ist ein Verfahren zum Herstellen elektrischer Schaltungen bekannt, bei dem eine elektrisch leitende Masse oder flüssiges Metall mittels so Schablone in die dem Schaltungsmuster entsprechenden Rillen einer Isolierstoffunterlage mechanisch aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist wegen der Herstellung der Rillen kompliziert und für sehr feine Strukturen zu ungenau. SS

Aus der DT-PS 8 36 204 ist weiter ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten elektrischen Stromkreisen oder gedruckten elektrischen Widerständen bekannt, bei dem auf ein Substrat ein Muster der elektrischen Leitungen, Stromkreise oder Widerstände als Überzüge aufgetragen werden. Dafür wird ein Druckverfahren, beispielsweise Offset-Druck, verwendet. Auch dieses Verfahren ist für die Herstellung feiner Strukturen ungeeignet.

Zur Herstellung integrierter elektrischer Schaltungen, bestehend aus einem Substrat, das Leitungszüge, Widerstands- und Kondensatorschichten oder andere Schaltungsteile trägt, wurden bisher Dickfilmstrukturen mittels Siebdruck auf das Substrat aufgebracht Die Anwendbarkeit des Siebdruckverfahrens ist jedoch dadurch eingeengt, daß Strukturen nur bis zu einer Breile von etwa 80 μπι realisierbar sind, daß eine ungenügende Kantenschärfe erzielbar ist und daß eine Schichtdikke von höchstens etwa 30 μιτι erreichbar ist. Sind dickere Schichten erwünscht, müssen die Strukturen in einem zweiten Arbeitsgang überdruckt werden, wobei sie an Genauigkeit verlieren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von Dickfilmstrukturen auf Substraten anzugeben, das die Nachteile des bekannten Verfahrens vermeidet, sowie integrierte oder gedruckte elektrische Schaltungen nach diesem Verfahren zu realisieren.

Diese Autgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung dimensionsgenauer Dickfilmstrukturen auf Substraten erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf das Substrat ein Fotopolymer aufgebracht wird, daß das Fotopolymer nach einem der bekannten fotolithographischen Verfahren mit einer Struktur von Aussparungen versehen wird, daß in diese Aussparungen ein Dickfilmpräparat eingebracht wird, und daß das Dickfilmnräparat eingebrannt wird.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn ein Keramiksubstrat verwendet wird.

Vorteilhaft ist es, wenn auf das Substrat ein Fotopolymer in Filmform in wenigstens einer Lage auflaminiert wird, wobei die einzelnen Lagen unterschiedliche Schichtdicken aufweisen können. Derartige Filme werden unter dem Namen Riston von der Firma Dupont in Schichtdicken bis 60 μπι angeboten.

Vorteilhaft ist es, wenn das Dickfilmpräparat mit einer Gummirakel eingestrichen wird. Es können auch andere Techniken, wie Tauchen, Spritzen oder Pinseln, angewendet werden. Als Dickfilmpräparat können isolierende Glas- oder Keramikpasten sowie leitende Pasten zur Ausbildung von Leiter- oder Widerstandsschichten Anwendung finden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verfahren zur Herstellung mehrerer Dickfilmschichten auf einem Substrat wiederholt wird.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn zum Ausgleich von Höhenunterschieden in die Aussparungen zwischen leitenden Schichten ein isolierendes Dickfilmpräparat eingestrichen und anschließend eingebrannt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in besonders vorteilhafter Weise bei der Herstellung integrierter oder gedruckter elektrischer Schaltungen mit Leitungsverbindungen und/oder elektrischen Schaltelementen oder Teilen derselben anwenden.

An Hand eines Ausführungsbeispieles wird das erfindungsgemäße Verfahren nachstehend näher erläutert.

F i g. la zeigt als Substrat 1 eine im Querschnitt dargestellte Keramikplatte. Auf diese Keramikplatte 1 wird ein 60 μπι dicker Film 2 aus Riston der Firma Dupont auflaminiert (F i g. Ib). Anschließend wird der Fotopolymer 2 über eine nicht dargestellte Muttermaske vorgegebener Struktur belichtet und danach entwikkelt, wobei nach Auswaschen der nicht gehärteten Fotopolymerbereiche die Bereiche 2' zurückbleiben, wie dies in F i g. Ic dargestellt ist. In die Aussparungen der Fotopolymerbereiche 2' wird mit einer Gummirakel ein Dickfilmpräparat 3, wie Platin-Goldpaste 8048 der Firma Dupont, eingestrichen (Fig. Id). Die Dickenbegrenzung der Schicht 3 ist dabei lediglich durch die Filmdicke des Fotopolymers 2' gegeben. Nach dem Aufbringen der Dickfilmstruktur 3 verbleibt das Foto-

polymer 2' auf dem Substrat 1 nicht nur bis zum Trocknen der Schicht 3, sondern bis zu einem bestimmten Moment des Einbrennvorganges. Wie Versuche gezeigt haben, verbrennt das Fotopolymer 2' rückstandslos bei etwa der Temperatur, bei der die Sinterung der Struktur 3 gerade beginnt (F i g. Ic). Durch diese Eigenschaft is*, eine hohe Dimensionsstabilität der Struktur gegeben.

Beim Einbrennen ist das Substrat im Ofen derart gehaltert, daß das Fctopolymer mit der Struktur nach unten zeigt. Eventuelle Rückstände des Dickfilmpräparates auf der Fotopolymerschicht gelangen auf diese Weise beim Abbrennen des Fotopolymers 2' nicht auf das Substrat 1.

Gegenüber der Siebdrucktechnik läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine höhere Kantenschärfe, eine dickere Filmschicht aus Dickfilmpräparat und eine größere Auflösung erreichen.

Fi g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer integrierten Schaltung, bei der auf einer Keramikplatte 1 Leitungszüge 3 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht sind. Diese dienen zum Anschluß eines Transistors 4 und eines Kondensators 5, deren Anschlußkontakte auf die Leitüngszüge 3 aufgelötet sind.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann, wie F i g. 3 zeigt, eine integrierte Schaltung auch in der Weise aufgebaut werden, daß nach der Herstellung der Leitungszüge 3 (F i g. 3a), wie sie an Hand der F i g. 1 erläutert wurde, in die Aussparungen eine Keramikpaste 6 eingestrichen und eingebrannt wird (F i g. 3b). Anschließend wird ein Fotopolymerfilm 21 aufgetragen (F i g. 3c), in den entsprechend dem an Hand der F i g. 1 beschriebenen Verfahren Aussparungen eingebracht werden, so daß nur Fotopolymerfilmbereiche 21' verbleiben (F ig 3d). In diese Aussparungen wird eine Widerstandspaste 7 eingestrichen (F i g. 3e), so daß nach dem erneuten Einbrennen eine Konfiguration nach F i g. 3f verbleibt.

Sind die leitenden Schichten nicht zu stark, so erübrigt sich die Einfügung von isolierenden Schichten zum Höhenausgleich. Diese isolierenden Schichten können bei anderen Ausführungsbeispielen auch zur elektrischen Isolierung übereinanderliegender leitender Schichten dienen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung dimensionsgenauer Dickfilmstrukturen auf Substraten, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat ein Fotopolymer aufgebracht wird, daß das Fotopolymer nach einem der bekannten fotolithographischen Verfahren mit einer Struktur von Aussparungen versehen wird, daß in diese Aussparungen ein Dickfilmpräparat eingebracht wird, und daß das Dickfilmpräparat eingebrannt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Keramiksubstrai verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fotopolymer in Filmform in wenigstens einer Lage auflaminiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gesamtfilmstärke größer als 100 μπι verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickfilmpräparat mit einer Gummirakel in die Aussparungen eingestrichen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dickfilmpräparat eine isolierende Glas- oder Keramikpaste oder eine leitende Paste zur Bildung von Leiter- oder Widerstandsschichten verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Herstellung mehrerer Dickfilmschichten auf einem Substrat wiederholt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich von Höhenunterschieden in die Aussparungen zwischen leitenden Schichten ein isolierendes Dickfilmpräparat eingestrichen und anschließend eingebrannt wird.