DE19505555A1

DE19505555A1 - Basismaterial für die Herstellung von Leiterplatten und Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten unter Verwendung des Basismaterials

Info

Publication number: DE19505555A1
Application number: DE1995105555
Authority: DE
Inventors: Guenter Korsten
Original assignee: Korsten & Goossens Gue
Current assignee: Korsten & Goossens Gue
Priority date: 1995-02-18
Filing date: 1995-02-18
Publication date: 1996-08-22

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Basismaterial für die Herstellung von Leiterplatten, bestehend aus einem Kunststoffträger und einer auf mindestens einer Seite des Kunststoffträgers aufgebrachten Metallschicht sowie ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten unter Ver wendung des Basismaterials.

Bei der derzeitigen Herstellung von Leiterplatten sind Leiterbahnbreiten und -abstände von 100 µm die Untergrenze einer normalen Fertigung. Kleinere Breiten und Abstände sind Sonderanfertigungen und wegen erheblicher Fertigungs probleme und großen Aufwandes nur selten im Einsatz. Neben den Leiterbahnen nehmen Pads und Lötaugen einen erheblichen Platzbedarf ein. Der Platzbedarf durch Lötaugen mit mecha nisch gebohrten Löchern steht in keinem Verhältnis zur übrigen Strukturierung und reduziert die zur Verfügung stehende Fläche erheblich. In der Praxis liegt die Unter grenze von mechanisch gebohrten Löchern bei ca. 0,3 mm. Dieser Platzbedarf steht insbesondere einer immer weiter fortschreitenden Miniaturisierung von SMD-Platten entgegen, zumal diese Löcher im wesentlichen auch nur einer Ver bindung von verschiedenen Leiterbahnebenen einer Leiter platte dienen, also reine Durchkontaktierungsverbindungen darstellen. Um die Packungsdichte auf Leiterplatten erheb lich zu erhöhen, wurde insbesondere der Durchmesser solcher Durchkontaktierungslöcher erheblich gesenkt, wozu aller dings sehr aufwendige Verfahren, insbesondere Plasma ätzverfahren und entsprechende Basismaterialien für die Leiterplatten benötigt wurden.

Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen für Leiterplatten wird in der WO 93 26 143 beschrieben. In dieser Druckschrift finden bekannte naßchemische Ätzver fahren sowie das Prinzip der Plasmaätzung ihre Anwendung. Ziel dieses Verfahrens ist es, unter Verwendung einer extrem dünnen Folie Löcher mit möglichst kleinem Durch messer herzustellen und so die Packungsdichte auf einer Leiterplatte zu vergrößern. Es wird ein Halbzeug herge stellt, das aus einer sehr dünnen Folie besteht, die mit einer Vielzahl von kleinen Löchern durchsetzt ist. Dieses Halbzeug ist allerdings ausschließlich für die Signalfüh rung vorgesehen und muß daher in einem weiteren Arbeitsgang noch mit einem mechanischen Träger zusammengebracht werden.

Das angewandte Verfahren der Plasmaätzung für die Her stellung von Durchgangslöchern, die der Durchkontaktierung verschiedener Leiterbahnebenen dienen, ist jedoch ein sehr aufwendiges und teures Verfahren, für das spezielle Plasma Ätzanlagen oder spezielle Ätzmaschinen und entsprechende chemische Ätzmedien erforderlich sind, die bei der herkömm lichen Art der Leiterplattenherstellung bisher nicht benötigt wurden. Somit entstehen den Leiterplattenherstel lern bei Verwendung dieses Plasmaätzverfahrens hohe Inven tar- und Anlagekosten. Des weiteren fallen zusätzliche Kosten für die Entsorgung der verbrauchten Ätzmedien an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung von mit Durchgangslöchern versehenen Leiterplatten zu schaffen, das mit herkömmlichen Mitteln der Hersteller realisierbar und somit einfach durchführbar und kostengünstig ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Kunst stoffträger aus einem lichtempfindlichen Material besteht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Kunststoffträger aus lichtempfindlichem Epoxydharz, der beispielsweise folienförmig, insbesondere mit einer Dicke von 50 µm bis 350 µm ausgeführt ist und so mit einer vor teilhafter Weise ebenfalls folienförmigen Metallschicht zusammengepreßt wird oder als flüssiger Harz in einem Gieß vorgang auf die Metallschicht aufgebracht wird. Aufgrund der Lichtempfindlichkeit des Trägermaterials ist es mög lich, den Kunststoffträger in herkömmlichen Belichtungs- und Entwicklungs-Verfahren problemlos mit vorhandenen Anlagen zu bearbeiten. Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten unter Verwendung des Basismaterials, gekennzeichnet durch folgen de Verfahrensschritte:

a) die Metallschicht wird mit einer licht- bzw. fotoempfindlichen Schicht beschichtet,
b) die fotoempfindliche Schicht wird mit Hilfe einer Lochmaske belichtet, wobei die Löcher der Loch maske einen Durchmesser aufweisen, der kleiner/ gleich 150 µm ist,
c) das belichtete Lochbild wird mit Hilfe eines Entwicklungsmediums entwickelt,
d) die freigelegten Metallschichtbereiche werden chemisch bis auf den Kunststoffträger weggeätzt,
e) das freigelegte Lochbild des Kunststoffträgers wird belichtet,
f) das freigelegte Lochbild des Kunststoffträgers wird mit Hilfe eines Entwicklungsmediums derart entwickelt, daß eine Durchgangsöffnung oder ein Sackloch entsteht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1a und b jeweils eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Basismaterials und

Fig. 2a bis h die einzelnen Herstellungsstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Leiterplatten und

Fig. 3 eine zweilagige Leiterplatte nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile und Komponenten stets mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In den Fig. 1a und 1b sind jeweils mögliche Ausführungs formen des erfindungsgemäßen Basismaterials 1 für die Her stellung von Leiterplatten 2 dargestellt, wobei in Fig. 1 a ein Basismaterial 1 mit einer einseitigen Metallschicht 3 und in Fig. 1b ein Basismaterial 1 mit beidseitiger Metallschicht 3 gezeigt ist. Dieses Basismaterial 1 besteht aus einer Metallschicht 3, vorzugsweise Kupfer, und einem lichtempfindlichen Kunststoffträger 4, vorzugsweise Ep oxydharz, wobei beispielsweise beide Materialien folien förmig sind und aufeinandergepreßt werden oder in einem Gießverfahren der Kunststoffträger 4 verflüssigt ist und auf die insbesondere folienförmige Metallschicht 3 aufge bracht wird. Es sind allerdings auch andere Verfahren wie z. B. ein Bedampfen einer Folie oder ein Bedrucken des Kunststoffträgers 4 oder der Metallschicht 3 denkbar, um das eine auf das andere Material aufzubringen.

Die Fig. 2a bis e verdeutlichen das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren von Leiterplatten 2 unter Verwendung des Basismaterials 1. Hierbei ist nach herkömmlicher Me thode auf die Metallschicht 3 des Basismaterials 1 zuerst eine Fotoresistschicht 5 aufgebracht worden (siehe Fig. 2a). Diese Fotoresistschicht 5 wird mit Hilfe einer Lochmas ke 6 abgedeckt (siehe Fig. 2 b) und im Bereich der zu positionierenden Kontaktierungslöcher 7 (Durchgangs- oder Sacklöcher) belichtet, wobei die Löcher 7 der Lochmaske 6 einen Durchmesser aufweisen, der insbesondere kleiner/ gleich 150 µm ist. Im nächsten Schritt wird das belichtete Lochbild mit Hilfe eines Entwicklungsmediums nach bekannten fotochemischen Verfahren entwickelt, wodurch die belichte ten Stellen der Fotoresistschicht 5 entfernt werden und somit die Metallschicht 3 in diesen Bereichen freigelegt wird (siehe Fig. 2c). Mit Hilfe der bei diesen Herstel lungsmethoden üblichen Ätzverfahren werden die freigelegten Metallbereiche 8 bis auf den Kunststoffträger 4 weggeätzt. Dadurch ist das Lochbild der Lochmaske 6 bis auf den Kunst stoffträger 4 übertragen worden (siehe Fig. 2d), der in der nächsten Verfahrensstufe belichtet wird. Der belichtete Kunststoffträger 4 wird wiederum in einem bekannten foto chemischen Prozeß derart entwickelt, wodurch das licht empfindliche Trägermaterial in den belichteten Bereichen soweit entfernt wird, daß Durchgangslöcher 9 und/oder Sack löcher entstehen (siehe Fig. 2e). In üblicher Weise werden diese Durchgangslöcher 9 bzw. Sacklöcher im Bereich ihrer Seitenwandungen 10 mit Metall plattiert, wobei vorher oder nachher die Fotoresistschicht 5 gegebenenfalls zu entfernen ist (siehe Fig. 2f). Es wäre auch denkbar, diese Löcher mit einer Art "leitenden" Kunststoffschicht zu versehen, um sie durchkontaktieren zu können. In einem weiteren Schritt wird mittels fotochemischem Verfahren das Leiterbild strukturiert und aufgebracht (siehe Fig. 2g). Dies ge schieht in üblicher Weise durch: - beschichten - belichten - entwickeln - ätzen. Hierbei kann der Vorgang des Be schichtens wegfallen, wenn die ursprünglich aufgebrachte Fotoresistschicht noch nicht entfernt wird (nicht darge stellt).

Bei der in Fig. 3 dargestellten Leiterplatte 2 handelt es sich um eine zweischichtige Ausführung, die unter Ver wendung des in Fig. 1b dargestellten erfindungsgemäßen Basismaterials 1 nach dem beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens hergestellt wurde. Es ist weiterhin möglich, derartige Halbzeuge mehrschichtig aufeinanderzu pressen und sogenannte Multilayer herzustellen, um die Packungsdichte einer Leiterplatte 2 entsprechend zu erhö hen.

Mittels dieses erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für Leiterplatten können mit vorhandenen Anlagen und somit kostengünstig ohne zusätzliches Anfallen von Schadstoffen und auf einfache Weise Leiterplatten mit geringen Loch abständen und Loch Durchmesser kleiner/-gleich 150 µm hergestellt werden.

Des weiteren ist es möglich, das Basismaterial derart dünn auszuführen, so daß problemlos mehrschichtige und flexible Leiterfolien entstehen oder das Basismaterial entsprechend dick auszugestalten, so daß formstabile Leiterplatten hergestellt werden können.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten beschriebenen Ausführungs- und Verfahrensbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen und Verfahren. So ist z. B. das erfindungs gemäße Herstellungsverfahren sowohl in einem "Positivver fahren" als auch "Negativverfahren" durchzuführen.

Claims

1. Basismaterial (1) für die Herstellung von Leiter platten (2), bestehend aus einem Kunststoffträger (4) und einer mindestens auf einer Seite des Kunststoff trägers aufgebrachten Metallschicht (3), dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger (4) aus einem lichtempfindlichen Kunststoffmaterial besteht.

2. Basismaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial ein lichtempfindlicher Harz insbesondere Epoxydharz ist.

3. Basismaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Kunststoffträger (4) aufgebrachte Metall schicht (3) Kupfer ist.

4. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Kunststoffträgers (4) etwa 50 µm bis 350 µm mißt.

5. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (3) folienförmig ist.

6. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger (4) durch einen Gießvorgang auf die folienförmige Metallschicht (3) erzeugt wird.

7. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger (4) folienförmig ist.

8. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger (4) mit der Metallschicht (3) verpreßt ist.

9. Basismaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger (4) beidseitig eine Metallschicht (3) aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten (2) unter Verwendung des Basismaterials (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) die Metallschicht (3) wird mit einer licht- bzw. fotoempfindlichen Schicht (5) beschichtet,
b) die fotoempfindliche Schicht (5) wird mit Hilfe einer Lochmaske (6) belichtet, wobei die Löcher (7) der Lochmaske (6) einen Durchmesser aufwei sen, der kleiner/gleich 150 µm ist,
c) das belichtete Lochbild wird mit Hilfe eines Entwicklungsmediums entwickelt,
d) die freigelegten Metallschichtbereiche (8) werden chemisch bis auf den Kunststoffträger (4) wegge ätzt,
e) das freigelegte Lochbild des Kunststoffträgers (4) wird belichtet,
f) das freigelegte Lochbild des Kunststoffträgers (4) wird mit Hilfe eines Entwicklungsmediums derart entwickelt, daß eine Durchgangsöffnung (9) oder ein Sackloch entsteht.

11. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten Löcher (9) im Bereich der Lochwandungen (10) durchkontaktiert werden, indem Metall plattiert wird.

12. Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugten Löcher (9) im Bereich der Lochwandungen (10) durchkontaktiert werden, indem eine elektrisch leitende Kunststoffschicht aufgebracht wird.