DE1916739C3 - Verfahren zur Herstellung mehrlagiger gedruckter und/oder integrierter elektrischer Schaltungen sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung mehrlagiger gedruckter und/oder integrierter elektrischer Schaltungen, die entweder auf einem Träger Lage nach Lage oder durch Stapeln fertiger, jeweils auf einem eigenen Träger angeordneter Lagen aufgebaut werden. Des weiteren betrifft die Erfindung bei der Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Vorrichtungen sowie mittels dieses Verfahrens oder dieser Vorrichtungen hergestellte gedruckte und integrierte Schaltungen.

Gedruckte elektrische Schaltungen bestehen aus einem Substrat das Leitungszüge trägt Bei einer integrierten elektrischen Schaltung trägt das Substrat ne ben den Leitungszügen noch Widerstands- und Kondensatorschichten und andere Bauelemente.

Beispielsweise die Leitungszüge können in der Weise hergestellt werden, daß das Substrat erst mit einer Kupferschicht und anschließend mit einer Schicht eines positiven oder negativen Fotolackes bedeckt wird. Anschließend wird die Schicht unter Zwischenfügung einer Fotomaske belichtet, die beispielsweise bei Verwendung eines positiven Fotolackes ein lichtundurchlässiges Muster der LeitungszUge trägt und im übrigen lichtdurchlässig ist. Dabei werden die belichteten Bereiche löslich und können mit einem Entwickler entfernt werden. Die dadurch unbedeckten Kupferschichten werden weggeätzt, so daß nur die gewünschten Leitungszüge auf dem Substrat verbleiben. Mehrere Substrate und Leitungszüge können gestapelt verklebt sowie an gewünschten Stellen durchbohrt und durchkontaktiert werden. Diese Technik setzt voraus, daß die Leitungszüge und Durchkontaktierungsflächen der einzelnen Lagen einander exakt zugeordnet sind, was hohe Anforderungen an die geometrische Übereinstimmung aller Fotomasken eines Satzes für eine mehrlagige Schaltung erfordert. Je feiner die Leitungsstrukturen sind, umso störender treten Deckungsfehler in Erscheinung, die beispielsweise durch unterschiedliche Verziehungen der einzelnen als Fotomasken dienenden Filme hervorgerufen sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren für die Herstellung mehrlagiger gedruckter bzw. integrierter elektrischer Schal tungen anzugeben, das gegenüber dem bekannten geringere Deckungsfehler der einzelnen Lagen gegeneinander aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht in der Realisierung zur Durchführung dieses Verfahrens erforderlicher Vorrichtungen.

Ausgehend von einem Verfahren der einleitend geschilderten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Farbfilm mit den Strukturen der einzelnen Lagen jeweils mit einer optischen Strahlung einer anderen Wellenlänge belichtet wird, daß der Farbfilm entwickelt wird, daß der Schaltungsrealisierung dienende Metallschichten jeder Lage mit einer Fotopolymerschicht bedeckt werden, daß die Fotopolymerschichten der einzelnen Lagen jeweils mit dem

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Licht der zugehörigen Wellenlänge durch den als Fotomaske dienenden entwickelten Farbfilm hindurch belichtet werden, daß die Fotopolymerschichten entwikkelt werden und daß die nicht von den entwickelten Fotopolymerschichten bedeckten Bereiche der Metallschichten weggeätzt werden.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn der Farbfilm für Bereiche, die den Strukturen aller Lage gemeinsam sind, mit weißem Licht belichtet wird. Dies hat besondere Bedeutung für die zur Durchkontaktierung durch alle La- ι ο gen dienenden Straukturbereiche.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn Strahlungen mit außerhalb des Bereiches sichtbaren Lichts gelegene Wellenlängen sowie ein Film and ein Fotopolymer, die auf diese Strahlungen reagieren, verwendet werden.

Für die praktische Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn die Belichtung des Farbfilms mil den Strukturen jeder Lage mittels einer, insbesondere automatisch gesteuerten Lichtstrahl-Zeichenmaschine vorgenommen wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann in das Verfahren ein weiterer Schritt eingefügt werden, demzufolge mittels der farbigen Fotomaske bei Belichtung mit den gewählten Wellenlängen für die Struktur jeder Lage ein gesonderter Schwarz-Weiß-Film als Fotomaske hergestellt wird. Dies hat gegenüber dem bekannten Verfahren den Vorteil, daß ohne erneute Anwendung der Zeichenmaschine mittels der einen farbigen Fotomaske eine beliebige Anzahl von Schwarz-Weiß-Fotomasken für die einzelnen Lagen hergestellt werden können.

Die »Belichtung« des Farbfilms kann auch durch Elektronenstrahlen erfolgen.

Die Träger der Schaltungen können vorteilhaft aus Isolier- oder Halbleitermaterial bestehen. Das Halbleitermaterial kann dabei elektrische Schaltelemente oder integrierte elektrische Schaltungen enthalten.

An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachstehend erläutert

F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des ersten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens, die auf einer an sich bekannten rechnergesteuerten Lichtzeichenmaschine basiert. Von dieser Zeichenmaschine sind die Lichtquelle 1, Linsen 2,5 und eine Blende 4 dargestellt Ein Farbfilm 6 ist in der Abbildungsebene der Blende 4 angeordnet. Die Lichtquelle 1 und der Farbfilm 6 sind derart relativ gegeneinander ver-S^ liebbar, daß der Brennpunkt jeden Punkt des Farbfilms 6 beleuchten kann. Im Strahlengang der Lichtquelle 1 ist ein Farbfilter 3 mit verschiedenen Farbbereichen derart verschiebbar angeordnet, daß das auf den Farbfilm 6 fallende Licht der Lichtquelle 6 eine beliebige Wellenlänge annehmen kann.

Zur Herstellung einer farbigen Fotomaske zur Herstellung mehrlagiger gedruckter Schaltungen wird der Farbfilm 6 mit der Struktur der ersten Lage mit dem Licht einer ersten Wellenlänge belichtet; anschließend wird der Farbfilm 6 mit den Strukturen der weiteren Lagen jeweils mit einer anderen Wellenlänge belichtet, die durch Einfügung eines jeweils anderen Farbbereiches des Filters 3 in den Strahlengang eingestellt wird. Nach vollendeter Belichtung wird der Farbfilm 6 entwickelt.

F i g. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung der weiteren Verfahrensschritte. Sie enthält eine Lichtquelle 7, den Farbfilter 3, die farbige Fotomaske 6 sowie eine Lage der herzustellenden mehrlagigen gedruckten Schaltung mit Unterlage iO, Metallschicht 9 beispielsweise in Dünnfilm- oder Dickfilmtechnik und Fotopolymer 8. Das Licht der Lichtquelle 7 bestrahlt einen ausgewählten Farbbereich des Filters 3, der nur das Licht einer bestimmten Wellenlänge passieren läßt. Dieses Licht durchdringt die gleichfarbige Struktur der farbigen Fotomaske 6 und belichtet den Fotopolymer 8. Dieser wird anschließend entwickelt, so daß Bereiche der Fotopolyrnerschicht 8 entfernt werden, durch die beim nachfolgenden Ätzvorgang das Leitungsmuster 9' aus der Metallschicht 9 ausgeätzt werden kann.

Die F i g. 3 zeigt ein derartiges Leitungsmuster 9' auf einer Unterlage 10, bei dem Leiterbreiten- und abstände von einigen μιη realisierbar sind.

Mehrere solche Leiterplatten 9, 10 werden anschließend in bekannter Weise gestapelt, verklebt, gebohrt und durchkontaktiert.

Auf der Unterlage 10 mit der Metallschichtstruktur 9 können in an sich bekannter Weise aber auch weitere Schichten aufgebaut werden. Die dabei pro Lage erforderlichen Fotopolymerschichten werden dann jeweils mit dem Licht einer anderen Wellenlänge belichtet.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen in der kürzeren Zeichenzeit, da gleiche Strukturen in verschiedenen Lagen nicht mehrfach zu zeichnen sind und weniger Rüstzeit durch den Wegfall des Filmwechsels nach jeder Lage sowie die hohe Deckungsgenauigkeit der einzelnen Lagen, da alle Lagen von einem einzigen Film abgelichtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung mehrlagiger gedruckter und/oder integrierter elektrischer Schaltungen, die entweder auf einem Träger Lage nach Lage oder durch Stapeln fertiger jeweils auf einem eigenen Träger angeordneter Lagen aufgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Farbfilm (6) mit den Strukturen der einzelnen Lagen jeweils mit einer optischen Strahlung einer anderen Wellenlänge belichtet wird, daß der Schaltungsrealisierung dienende Metallschichten (9) jeder Lage mit einer Fotopolymerschicht (8) bedeckt werden, daß die Fotopolymerschichten (8j der einzelnen Lagen jeweils mit dem Licht der zugehörigen Wellenlänge durch den als Fotomaske dienenden entwickelten Farbfilm (6) hindurch belichtet werden, daß die Fotopolymerschichten (8) entwikkelt werden und daß die nicht von den entwicS:elten Fotopolymerschichten (8) bedeckten Bereiche der Metallschichten (9) weggeätzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbfilm (6) für Bereiche, die den Strukturen aller Lagen gemeinsam sind, mit weißem Licht belichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß Strahlungen mit außerhalb des Bereiches sichtbaren Lichts gelegene Wellenlängen sowie ein Film (6) und ein Fotopolymer (8), die auf diese Strahlungen reagieren, verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung des Farbfilms (6) mit den Strukturen jeder Lage mittels einer insbesondere automatisch gesteuerten Lichtstrahl-Zeichenmaschine vorgenommen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger (10) aus Isoliermaterial verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger (10) aus Halbleitermaterial verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß ein elektrische Schaltelemente oder integrierte elektrische Schaltungen enthaltender Träger (10) aus Halbleitermaterial verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschichten (10) Dickfilmoder Dünnfilmschichten verwendet werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung von Verfahrensschritten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einer Lichtquelle und einer Optik, die die von der Lichtquelle ausgehende Strahlung in einem Brennpunkt bündelt, und einer im Brennpunkt in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse angeordneter und in dieser Ebene beliebig verschiebbaren Halterung, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein Farbfilter (3) vorgesehen ist, das wenigstens zwei für Strahlungen jeweils einer anderen Wellenlänge durchlässige Bereiche aufweist, daß eine Einrichtung zur wechselweisen Einfügung dieser Bereiche in den Strahlengang vorgesehen ist «nd daß die Halterung zur Aufnahme des Farbfilm iß) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung zur Durchführung von Verfahfensschritten nach Anspruch 1 oder 3, bestehend fcus einer Lichtquelle, einer Fotomaske und einer der Aufnahme zu belichtender Schaltungsplatten dienenden Halterung, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang ein Farbfilter (3) vorgesehen ist, das wenigstens zwei für Strahlungen jeweils einer anderen Wellenlänge durchlässige Bereiche aufweist und daß eine Einrichtung zur wechselweisen Einfügung dieser Bereiche in den Strahlengang vorgesehen ist