DE1940326C - Verfahren und Vorrichtung zum Metallätzen - Google Patents

Description

stanter Geschwindigkeit relativ zu den Aufsprüh- . teilig auswirkt.

quellen bewegt werden und die Meßergebnisse Ähnlich arbeitet auch das Verfahren bzw. die Vor-

des elektrischen Widerstandes zur voneinander richtung nach der USA.-Patentschrift 3 388 023, wo

unabhängigen Steuerung des Aufspriihens des Ätz- 15 ein besonderes Teststück zum optischen Messen des

mittels von mehreren der Aufsprühquellen dienen. Ätzzustandes verwendet wird, mit einer Regelungder

2. Verfahren nach Anspruch l·, dadurch gekenn- Transportgeschwindigkeit zwecks Korrektur des Atzzeichnet, daß die Widerstandsmessungen zur Fest- ablaufs.

stellung der An- oder Abwesenheit des an der Die Beeinflussung des Ätzablaufs über die Regelung

Stelle verbliebenen Metalls durchgeführt werden ao der Transportgeschwindigkeit der zu ätzenden Platten

und die Steuerung des Aufsprühens in der Weiter- durch die Ätzvorrichtung ist im Grunde genommen

führung oder Unterbrechung des Aufsprühens eiro; Variation der Ätzdauer, wie sie bereits früher im

besteht. Zusammenhang mit stationär arbeitenden Atzvor-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- richtungen mit Aufsprühen des Ätzmittels oder Einzeichnet, daß die Widerstandsmessungen zur Fest- 25 tauchen der zu ätzenden Teile in das Atzmittel beistellung der Menge des an der Stelle verbliebenen spielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1162 161, Metalls durchgeführt werden und die Steuerung in der deutschen Auslegeschrift 1172 510 und in der des Aufsprühens in der Änderung der Aufsprüh- britischen Patentschrift 1 101 618 beschrieben wurde, menge besteht. wo man auch bereits von elektrischen Widerstands-

4. Ätzvorrichtung, die einen Ätzmittelbehälter, 30 messungen an besonderen Teststücken Gebrauch Mittel oberhalb des Ätzmittelbehälters zur Ver- machte.

Schiebung der metallbedeckten Platten mit im Beim Verfahren zum Entfernen unerwünschter wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit, eine Metalle von metallbedeckten Platten durch AufMehrzahl von längs des Verschiebungsweges der sprühen eines Ätzmittels auf die Platten war es also metallbedeckten Platten angeordneten Düsen zum 35 üblicherweise erforderlich, die Zeitdauer zu steuern, Aufsprühen des Ätzmittels auf die Platten, Pumpen während der das Ätzmittel aufzusprühen ist. Zum und Rohre zum Einspeisen des Ätzmittels vom Beispiel bleibt im Fall der Herstellung einer ge-Ätzmittelbehälter zu den Düsen und Geräte zur druckten Schaltung durch Aufbringen eines korro-Erfassung des restlichen unerwünschten Metalls sionsbeständigen Films im Muster des gewünschten auf den Platten durch Messung des elektrischen 40 Schaltkreises auf eine kupferbedeckte dielektrische Widerstands und zur Erzeugung von dem Meß- Platte und Aufsprühen eines Ätzmittels auf die ergebnis entsprechenden elektrischen Signalen um- Platte zwecks Auflösung der unerwünschten und frei faßt, zur Durchführung des Verfahrens nach An- liegenden Teile der Kupferfolie, wenn die Zeit des spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräte Aufsprühens des Ätzmittels zu kurz ist, das uner- (18-1, 19-1, 20-1, 18-2, 19-2, 20-2) zur Erfassung 45 wünschte Kupfer auf der Platte zurück, und wenn andes restlichen, unerwünschten Metalls auf den dererseits die Zeit zu lang ist, werden wahrscheinlich Platten (1) den einzelnen am Ende des Ver- die Seiten der Kupferfolie unter dem Muster des schiebungsweges angeordneten Düsen (14-1, 15-1, widerstandsfähigen Materials angeätzt und ergeben 16-1, 14-2, 15-2, 16-2) zugeordnet sind, wobei die ein unvollkommenes Muster. Daher ist es wesentlich, durch die Erfassungsgeräte erzeugten Signale zur 50 eine geeignete Zeit zum Aufsprühen des Ätzmittels zu Steuerung der durch die Düsen aufgesprühten wählen. Jedoch ist es sehr schwer, ein Zeitoptimum Ätzmittelmenge mit Hilfe von diesen Düsen vor- zum Aufsprühen festzulegen, da dieses in Abhängiggeschalteten Magnetventilen (21-1) dienen. keit von verschiedenen Faktoren, einschließlich der

Dicke der wegzuätzenden Metallfolie, der Ätz-

55 mittelaufsprühgeschwindigkeit, des Aufsprühdrucks,

der Temperatur des Ätzmittels, der Konzentration von im Ätzmittel aufgelöstem Metall und der Konzen-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und tration des Ätzmittels, variiert, wobei sich diese Fakeine Vorrichtung zum Entfernen unerwünschter Me- toren auch im Laufe der Zeit des Verfahrens ändern, tallteile von metallbedeckten Platten mittels eines aus 60 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das mehreren Aufsprühquellen aufgesprühten Ätzmittels, eingangs genannte Verfahren einschließlich der Vorbei dem die Messung des elektrischen Widerstandes richtung so auszubilden, daß auch bei der gleichan mehreren Stellen im Bereich des zu entfernenden zeitigen Behandlung mehrerer metallbedeckter Platten Metalls als Regelgröße des Ätzablaufs dient. mit untereinander verschiedenen abzutragenden Me-Diese Arbeitsweise ist z. B. aus der französischen 65 tallschichtdicken ein optimaler Ätzablauf erzielt wird Patentschrift 1 497 475 bekannt. Danach wird auf und daß die Regelung des Ätzablaufs möglichst verGrund der Widerstandsmeßergebnisse die Bewegungs- zögerungsfrei wirkt,
geschwindigkeit des Trägers der metallbedeckten Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

gelöst, daß die metallbedeckten Platten mit konstanter vorbestimmten Temperatur gehalten. Oberhalb des

Geschwindigkeit relativ zu den Aufsprühquellen bewegt Ätzmittelbehälters 11 sind Einrichtungen, insbesondere

werden und die Meßergebnisse des elektrischen Wider- Rollen 12, zur Verschiebung, der zu behandelnden

Standes zur voneinander unabhängigen Steuerung des Teile vorgesehen. Die Rotationsgeschwindigkeit der

Aufsprühens des Ätzmittels von mehreren der Auf- 5 Rollen 12 wird mit Hilfe eines bekannten (nicht dar-

sprühquellen dienen. _ gestellten) Geschwindigkeitsregulators gesteuert, damit

Diese erfindungsgemäße Ätzmittelmengensteuerung sie auf einem bestimmten, konstanttn Wert bleibt. Das

ermöglicht im Gegensatz zum Bekannten erstmals Ätzmittel 4 wird durch Pumpen 6 und Rohre 8 zu

eine individuelle Ätzbehandlung der einzelnen gleich- einer Mehrzahl von Aufsprühdüsen 5 eingespeist,, die

zeitig besprühten Platten, da die durch mehrere Auf- io längs der Verschiebungsrichtung der Teile angeordnet

sprühquellen gesprühte Ätzmittelmenge an jeder dieser sind. Der Druck des Sprühmittels wird durch Ventile7

Aufsprühquellen den Ätzzustand der gerade an dieser reguliert und durch Druckmesser 17 überwacht. Eine

Aufsprühquelle vorbeilaufenden Platte passend ein- Gruppe von Sprühdüsen 5 ist längs der ersten Hälfte

gestellt bzw. völlig unterbrochen werden kann. Auch des Verschiebungsweges und eine weitere Gruppe ist

wirkt die Ätzmittelmengenänderung sofort ohne Ver- 15 längs der zweiten Hälfte dieses Weges angeordnet. In

zögerung. _ der zweiten Gruppe sind drei Düsen 14-1, 15-1 und

Gegenstand der Erfindung ist weüer eine Ätz- 16-1 oberhalb des Verschiebungsweges angeordnet und vorrichtung, die wie jene nach der französischen Pa- werden mit dem Ätzmitte! 4 von dem Behälter 11 über tentschrift 1 497 475, einen Ätzmittelbehälter, Mittel eine Pumpe 13-1 gespeist. Eine andere Gruppe von oberhalb des Ätzmittelbehälters zur Verschiebung der 20 drei Düsen 14-2, 15-2 und 16.-2 sind unter dem Vermetallbedeckten Platten mit im wesentlichen gleich- schiebungsweg angeordnet und werden mit dem Ätzbleibender Geschwindigkeit, eine Mehrzahl von längs mittel von dem Behälter 11 über eine andere Pumpe des Verschiebungsweges der metallbedeckten Platten 13-2 gespeist. Ventile 22-1,22-2 und Druckmesser 23-1, angeordneten Düsen zum Aufsprühen des Ätzmittels 23-2 sind zu dem gleichen Zweck wie in der ersten auf die Platten, Pumpen und Rohre zum Einspeisen 05 Gruppe vorgesehen.

des Ätzmittels vom Ätzmittelbehälter zu den Düsen Während des Betriebes läßt die Aktivität des Ätz- und Geräte zur Erfassung des restlichen unerwünschten mittels 4 nach, da es durch den darin gelösten Metall-Metalls auf den Platten durch Messung des elektrischen gehalt verschlechtert wird, woraus sich ergibt, daß Widerstandes und zur Erzeugung von dem Meß- das unerwünschte Metall nicht völlig weggeätzt wird, ergebnis entsprechenden elektrischen Signalen umfaßt 30 wenn es durch die Gruppe von Düsen 5 tritt. Wenn und erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, jedoch die Ätzbedingungen, wie z. B. der Druck des daß die Geräte zur Erfassung des restlichen uner- Aufsprühens, die Verschiebegeschwindigkeit und die wünschten Metalls auf den Platten den einzelnen am Temperatur des Ätzmittels, so gewählt werden, daß Ende des Verschiebungsweges angeordneten Düsen kein entbehrliches Metall ungelöst verbleibt, selbst zugeordnet sind, wobei die durch die Erfassungsgeräte 35 nachdem das Ätzmittel wesentlich nachgelassen hat, erzeugten Signale zur Steuerung der durch die Düsen dann wird sich eine übermäßige Ätzung in dem ersten aufgesprühten Ätzmittelmenge mit Hilfe von diesen Zeitabschnitt des Betriebes ergeben, wenn das Ätz-Düsen vorgeschalteten Magnetventilen dienen. mittel noch unverbraucht ist, woraus sich das Problem

Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden des unvollkommenen Musters ergibt, das schon er-

an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Aus- 40 wähnt wuide. Darüber hinaus beeinträchtigt ein

führungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen · · solches ungenügendes oder übermäßiges Atzen die

Fig. la, Ib und Ic Skizzen zur Erläuterung des Dicke der Metallplattierung in Durchführungslöchern.

Ätzverfahrens, Daher sollten die Bedingungen des Ätzbetriebes kon-

F i g. 2a eine schematische Darstellung eines Aus- stant gehalten werden,

führungsbeispiels der Erfindung und 45 Eine mit Metall und einem Muster von korrosions-

F i g. 2b eine schematische Darstellung eines Er- beständigem Film bedeckte Platte wird mittels der

fassungsgeräts der Vorrichtung nach Fi g. 2a. Rollen 12 durch die erste Aufsprühgruppe vorwärts

In Fig. la erkennt man eine Trägerplatte 1, die bewegt, wodurch die frei liegenden und unerwünschten auf ihren gegenüberliegenden Hauptoberflächen mit Teile des Metalls roh weggeätzt werden. Beim Aus-Metallfolien 2 zu versehen ist. Korrosionsbeständige 5° treten aus dem Bereich der ersten Aufsprühgruppe tritt Filme 3 werden auf den Metallfolien 2 nach dem die roh behandelte Platte in den Bereich der zweiten Muster eines gewünschten Schaltkreises angebracht. Sprühgruppe ein, wo die Platte zunächst mittels Die Folie 2 und der korrosionsbeständige Film 3 elektrischer Detektoren 18-1, 18-2, 19-1, 19-2, 20-1 werden nicht unbedingt auf beiden Oberflächen der und 20-2 auf irgendwelches, in den Zonen außerhalb Platte 1 angebracht, sondern können auch nur auf 55 des Musters verbliebenes Metall geprüft wird. Wenn einer einzigen Oberfläche angebracht werden, wenn ein Detektor einen Rückstand entdeckt, wird eine mit es die Anforderungen des Kreises ermöglichen. Wenn dem Detektor verbundene Aufsprühdose 14-1, 14-2, nun ein Ätzmittel auf diese Anordnung aufgesprüht 15-1, 15-2, 16-1 oder 16-2 geöffnet, um Atzmittel abwird, werden die frei liegenden Teile der Metallfolie 2 zugeben. Es versteht sich, daß der »entdeckte Rückweggeätzt, um das Schaltkreismuster zu ergeben, wie 60 stand« als ein Ausdruck für den allgemeinen Zustand Fig. Ib zeigt. Dann entfernt man den korrosions- von unzureichendem Ätzen auf der Platte ausgelegt beständigen Film 3, wie F i g. Ic zeigt, und erhält so wird.
die gewünschte gedruckte Schaltung. F i g. 2b zeigt einen der vorerwähnten Detektoren

F i g. 2a zeigt eine Ätzvorrichtung als Ausfüh- und eine Aufsprühdüse in Verbindung mit dem Derungsbeispiel der Erfindung ,in der ein Ätzmittel- 65 tektor. Der Detektor 18-1 besteht im wesentlichen aus

behältern das Ätzmittel 4 enthält. Die Temperatur einem Paar von Elektroden 18-1«, 18-l/> aus korro-

des Ätzmittels 4 wird mittels eines Heizgeräts und sionsbesländigem, leitendem Material und einem

eines Thermostats, die nicht dargetellt sind, auf einer Steuerkreis 18-1 c. Wenn die Elektroden in Berührung

mit der Oberfläche der metallbedeckten Platte 1 sind, verändert sich der elektrische Widerstand zwischen den beiden Elektroden 18-1 α und 18-1 b merklich in Abhängigkeit davon, ob dort noch Metall auf der Oberfläche ist oder nicht. Wenn noch Metall vorhanden ist, fließt ein wesentlicher Strom zwischen den Anschlüssen durch ein solches Metall, wodurch der Steuerkreis 18-1 c betätigt wird, der seinerseits ein Magnetventil 21-1 über einen bestimmten Zeitraum speist, um das Aufsprühen des Ätzmittels durch die zugehörige Düse 14-1 zu ermöglichen. Wenn andererseits in dem Prüfbereich kein Metall vorhanden ist, wird der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden 18-1 α und 18-16 in dem Maße erhöht sein, daß der Strom ohne weiteres unterhalb des Wertes begrenzt ist, der zur Betätigung des Steuerkreises 18-1 c erforderlich ist. Mit anderen Worten wird der Steuerkreis 18-1 c so eingestellt, daß er niemals durch einen Strom betätigt wird, der durch das Ätzmittel zwischen den Elektroden 18-1 α und 18-16 fließen kann. Dementsprechend bleibt das Magnetventil 21-1 geschlossen, und das Ätzmittel wird nicht durch die Düse 14-1 gesprüht. Es versteht sich, daß eine solche Gruppe von Elektroden, ein solcher Steuerkreis und ein solches Magnetventil für jede Sprühdüse in der zweiten Gruppe vorgesehen sind.

Im vorstehenden Ausführungsbeispiel bestimmt der Detektor die Anwesenheit oder Abwesenheit des Metalls im Prüfbereich, und das Magnetventil wird dementsprechend geöffnet oder geschlossen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mißt der Detektor die Dicke oder die Menge des im Prüfbereich verbliebenen Metalls im Maß des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden (zum Beispiel 18-1 α und 18-16) und steuert den Grad oder die Zeit

ίο der öffnung des Magnetventils entsprechend dem Meßergebnis. Wenn so die Menge des entdeckten Rückstands verhältnismäßig groß und dementsprechend der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden niedrig ist, wird eine entsprechend große Menge

Ätzmittel von der Sprühdüse abgegeben. Bei einer solchen Anordnung wird eine befriedigendere Steuerung des Ätzverfahrens erreicht, oder die Zahl der Sprühdosen in der zweiten Stufe kann verringert werden.

xo Wie beschrieben, erhält man erfindungsgemäß gedruckte Schaltungen od. dgl. mit genauen Mustern und gleichmäßiger Qualität in einem kontinuierlichen Ätzverfahren, selbst wenn die ursprünglichen metallbedeckten Platten eine mehr oder weniger ungenaue

as Dicke hatten oder wenn sich das Ätzmittel während des Prozesses verschlechtert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 940 320 1 2 Platten vergrößert bzw. verringert, um den Ätzablauf Patentansprüche: zu korrigieren. Ein optimaler Ätzablauf setzt dabei jedoch voraus, daß die von den einzelnen metali-

1. Ätzverfahren zum Entfernen unerwünschter bedeckten Platten abzutragenden Metallschichtdicken Metallteile von metallbedeckten Platten mittels 5 im wesentlich gleich sind, weil ja sämtliche Platten eines aus mehreren Aufsprühquellen aufgesprühten einheitlich beschleunigt oder verzögert durch die Atz-

' Ätzmittels, bei dem die Messung des elektrischen sprühvorrichtung transportiert werden. Auch wirkt

Widerstandes an mehreren Stellen im Bereich des eine Änderung der Transportgeschwindigkeit un-

zu entfernenden Metalls als Regelgröße des Ätz- abhängig von der Dicke der abzuätzenden Metal!-

ablaufs dient, dadurch gekennzeich-io schicht immer mit einer gewissen Verzögerung, die

net, daß die metallbedeckten Platten mit kon- sich besonders bei Feststellung einer Uberätzung nach-