DE19628264A1 - Verfahren zum Bilden eines Leitermusters und Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte - Google Patents

Verfahren zum Bilden eines Leitermusters und Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden eines Leitermusters durch Ätzen und insbesondere ein Verfahren zum Bilden eines bestimmten Leitermusters unter Verwendung eines galvanisch aufgebrachten Filmmusters als Ätzmaske bei der Bildung eines Leitermusters durch Ätzen.
Das Ätzverfahren wird auf verschiedenen technischen Gebieten beispielsweise bei der Herstellung gedruckter Schaltungsplatten, der Herstellung der Lochmaske einer Kathodenstrahlröhre und der Herstellung eines Halbleiterbauteils angewandt, das als Leiter­ platte bekannt ist. Üblicherweise wird ein derartiges Arbeitsver­ fahren dann benutzt, wenn einem Material ein kompliziertes Muster gegeben werden soll. Im folgenden wird ein Verfahren zum Bilden eines Leitermusters durch Ätzen anhand eines Verfahrens zum Herstellen einer Leiterplatte als eines der Beispiele der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf verschiedenen technischen Gebieten beschrieben.
Eine Leiterplatte, die ein wesentlicher Teil eines Halblei­ terbauelementes ist, dient dazu, elektrische Signale des Halbleiterbauelementes auf eine äußere Schaltung zu übertragen und mechanisch das Halbleiterbauelement als unabhängiges Bauteil zu halten. Im allgemeinen besteht eine Leiterplatte aus einer Basis zum Halten eines Halbleiterchips, einem inneren Leitungs­ draht, der mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und einem äußeren Leitungsdraht, der dazu dient, den inneren Leitungsdraht mit der äußeren Schaltung zu verbinden. Wenn eine Leiterplatte unter Verwendung bekannter Ätzverfahren hergestellt wird, dann wird ein Photolack auf die Oberfläche eines Substrats aufge­ bracht, wird dieser unter Verwendung einer Maske belichtet und entwickelt, um dadurch ein Photolackmuster zu bilden. Abschlie­ ßend wird die Leiterplatte durch Ätzen der freiliegenden Teile des Substrates mit dem Photolackmuster als Ätzmaske unter Verwendung eines Ätzmittels gebildet. Dabei wird das Ätzmittel gewöhnlich auf die Ober- und Unterseite des Substrates der Leiterplatte mit einem konstanten Druck aufgesprüht.
Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt in einem Flußdiagramm ein bekanntes Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte. Ein Photolack (ein lichtempfindliches Polymerharz) wird auf ein vorbehandeltes Metallsubstrat geschichtet, um ein Muster zu bilden. Im allgemeinen werden Photolackmaterialien in flüssige oder trockene Photolacke eingeteilt. Erstere werden dadurch gebildet, daß ein wasserlösliches Harz, wie bespielsweise Kasein oder Polyvinyl und ein lichtempfindliches Material, wie bei­ spielsweise ein Dichromat in einem bestimmten Verhältnis gemischt werden. Ein derartiger flüssiger Photolack wird in einer Stärke von etwa 5-10 µm auf das Substrat geschichtet. Danach wird der Photolack einer Belichtung ausgesetzt, bei der die mit dem Photolack beschichtete Oberfläche mit einer Lichtmaske zwischen dem Substrat und einer Lichtquelle bestrahlt wird. Während der Belichtung werden die belichteten Photolackteile vernetzt, die nicht belichteten Teile bleiben jedoch ohne Reaktion.
Anschießend werden im nächsten Entwicklungsschritt die nicht belichteten Teile im allgemeinen durch Aufsprühen eines Entwick­ lers entfernt. Die vernetzten Teile bilden daher ein Photolackmu­ ster, das aufgrund des Unterschiedes in der Löslichkeit nicht entfernt wird.
Nach der Entwicklung erfolgt ein Ätzen, indem eine Ätzlösung unter hohem Druck auf das Substrat gesprüht wird. Das entwickelte Muster wirkt als Ätzmaske für die Musterbildung im Ätzprozeß, da es in der Ätzlösung nicht löslich ist.
Es gibt jedoch einige Probleme bei der Herstellung einer Leiterplatte mit dem bekannten Ätzverfahren. Es ist zunächst schwierig, eine Leiterplatte mit hoher Rasterung herzustellen. Da verglichen mit dem Raster des äußeren Leitungsdrahtes das Raster des inneren Leitungsdrahtes immer kleiner wird, ist eine sehr genaue Arbeitsweise erforderlich, um die Leiterplatte mit dem oben beschriebenen Ätzen zu bilden. Wenn der Photolack in einer Stärke von 5-10 µm auf das Metallsubstrat der Leiter­ platte geschichtet wird, ist eine derartige feine Bearbeitung schwierig, da die Photolackstärke, verglichen mit dem Leitungs­ drahtmuster, relativ groß ist. Das Photolackmuster kann dar­ überhinaus durch einen unzureichenden Ätzwiderstand des flüssigen Photolackes beschädigt werden. Das kann zu einem überätzten Muster während des Ätzvorganges führen. Wenn schließlich die Ätzlösung unter hohem Druck aufgesprüht wird, dann kann ein zusätzliches geätztes Muster aufgrund der Beschädigung im Photolackmuster gebildet werden.
Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, soll durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bilden eines Leitermu­ sters geschaffen werden, bei dem ein galvanisiertes Filmmuster als Ätzmaske benutzt wird.
Durch die Erfindung soll insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte durch Ätzen geschaffen werden, bei dem ein galvanisiertes Filmmuster als Ätzmaske benutzt wird.
Dazu umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden eines Leitermusters die Schritte der Ausbildung eines galvanisierten Filmes aus einem Metall, das in einer Ätzlösung unlöslich ist, auf einem Substrat, der Bildung eines lichtempfindlichen Lackfilms auf dem galvanisierten Film, der Bildung eines Lackmusters durch Belichten des Lackfilms mit einer Strahlung unter Verwendung einer Lichtmaske mit einem bestimmten Muster und der anschließenden Entwicklung, der Bildung eines galvanisierten Filmmusters unter Verwendung des Lackmusters als Maske, der Entfernung des Lackmusters, des Ätzens des Substrates unter Verwendung des galvanisierten Filmmusters als Ätzmaske und der Entfernung des galvanisierten Filmmusters.
Vorzugsweise wird der galvanisierte Film durch ein elek­ trolytisches Galvanisierungsverfahren ausgebildet und wird das galvanisierte Filmmuster durch Anlegen eines Stromes in einer Richtung entfernt, die der Stromrichtung entgegengesetzt ist, die beim Galvanisieren vorlag.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte umfaßt die Schritte der Bildung eines galvanisierten Filmes aus einem Metall, das in einer Ätzlösung unlöslich ist, auf einem Leiterplattensubstrat, der Bildung eines strahlungs­ empfindlichen Lackfilmes auf dem galvanisierten Film, der Bildung eines Lackmusters durch Belichten des Lackfilms mit einer Strahlung, wobei eine Lichtmaske mit einem bestimmten Muster verwandt wird, und der anschließenden Entwicklung, der Bildung eines galvanisierten Filmmusters unter Verwendung des Lackmusters als Maske, der Entfernung des Lackmusters, des Ätzens des Sub­ strates unter Verwendung des galvanisierten Filmmusters als Ätzmaske und der Entfernung des galvanisierten Filmmusters.
Vorzugsweise wird der galvanisierte Film durch elektrolyti­ sches Galvanisieren ausgebildet und wird das galvanisierte Filmmuster dadurch entfernt, daß ein Strom in eine Richtung angelegt wird, die der Stromrichtung entgegengesetzt ist, die beim Galvanisieren vorlag.
Vorzugsweise liegt die Stärke des galvanisierten Filmes zwischen 0,1 und 1 µm.
Vorzugsweise wird das Leiterplattensubstrat aus einem Material gebildet, das aus der Gruppe gewählt ist, die Kupfer, Eisen, Nickel und Edelstahl umfaßt, und wird der galvanisierte Film aus einem Material gebildet, das aus einer Gruppe gewählt ist, die aus Gold, Silber und Palladium besteht.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 in einem Flußdiagramm ein bekanntes Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte,
Fig. 2 in einem Flußdiagramm ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Leiterplatte und
Fig. 3A bis 3F in Schnittansichten die Schritte der Herstellung einer Leiterplatte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beginnt das Verfahren mit einem Galvanisierungsschritt, der dadurch ausge­ führt wird, daß ein vorbehandeltes Leiterplattensubstrat mit einem Galvanisierungsmaterial überzogen wird, das in einer Ätzlösung unlöslich ist. Beim Galvanisieren wird vorzugsweise Gold, Silber oder Palladium verwandt, obwohl jedes Galvanisie­ rungsmaterial benutzt werden kann, das in der Ätzlösung nicht löslich ist. Wenn insbesondere Kupfer, Nickel, Edelstahl oder eine Stahllegierung als Leiterplattensubstrat verwandt wird, dann ist es am meisten bevorzugt, daß Silber als Galvanisierungs­ material im Hinblick auf die Kosten und die elektrische Leitfä­ higkeit benutzt wird. Es ist gleichfalls bevorzugt, daß das Galvanisieren dadurch ausgeführt wird, daß das Galvanisierungs­ metall eher elektrolytisch als nichtelektrolytisch aus einer Lösung ausgefällt wird, die das Galvanisierungsmetall enthält. Die Stärke des galvanisierten Filmes liegt dabei etwa bei 0,1-1 µm.
Nach dem Galvanisieren erfolgt ein Beschichten mit einem lichtempfindlichen Material, wie beispielsweise einem Photolack auf dem galvanisierten Film. Nachdem ein Photolackfilm in ähnlicher Weise ausgebildet ist, wie es bei dem bekannten Verfahren der Fall ist, werden Belichtungs- und Entwicklungs­ schritte durchgeführt. Bei der Belichtung kann eine sichtbare Lichtstrahlung, eine ultraviolette Strahlung oder eine andere Strahlung benutzt werden, wie es allgemein bekannt ist.
Die Fig. 3A bis 3F zeigen das Verfahren bei einem bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel. In den Fig. 3B bis 3F bezeichnen schraffierte Teile mit durchgezogenen, schrägen Linien entfernte Bereiche.
Die Fig. 3A und 3B zeigen den Verfahrensschritt der Bildung eines Lackfilmmusters auf einem Substrat, auf dem ein galvani­ sierter Film ausgebildet ist. Der galvanisierte Film 32 ist auf der Oberseite und der Unterseite eines Substrates 31 ausgebildet und ein Photolackfilm 33 ist anschließend darüber vorgesehen. Der Photolackfilm 33 wird mit Licht unter Verwendung einer nicht dargestellten Maske belichtet und entwickelt, wodurch ein Photolackmuster 33A gebildet wird.
Fig. 3C zeigt den Verfahrensschritt der Bildung eines galvanisierten Filmmusters. Ein galvanisiertes Filmmuster 32A wird dadurch ausgebildet, daß Strom in einer Richtung angelegt wird, die der Stromrichtung entgegengesetzt ist, die beim Galvanisieren vorlag, wobei das Photolackmuster 33A als Maske dient. Das heißt, daß die Teile des galvanisierten Filmes, die durch das Photolackmuster 33A abgedeckt waren, nicht durch den Strom in Kehrrichtung entfernt werden, während die belichteten Teile des galvanisierten Filmes durch den Strom in Kehrrichtung entfernt werden. In dieser Weise wird ein galvanisiertes Filmmuster 32A mit der gleichen Musterung wie das Photolackmuster 33A ausgebildet.
Fig. 3D zeigt den Verfahrensschritt der Entfernung des Photolackmusters 33A. Nachdem das galvanisierte Filmmuster 32A ausgebildet ist, wird das Photolackmuster 33A entfernt. Das Entfernen des Photolackmusters 33A erfolgt unter Verwendung einer Natriumhydroxidlösung, was dem Stande der Technik entspricht. Vorzugsweise wird das Photolackmuster 33A vollständig entfernt und wird dann das galvanisierte Filmmuster 32A in einer Stärke von etwa 0,1-1 µm auf dem Leiterplattensubstrat ausgebildet.
Fig. 3E zeigt den Verfahrensschritt der Ätzung des Sub­ strats. Das Ätzen des Leiterplattensubstrats erfolgt unter Verwendung des galvanisierten Filmmusters 32A als Ätzmaske. Da der galvanisierte Film aus einem Material gebildet ist, das in der Ätzlösung unlöslich ist, wie es oben beschrieben wurde, werden die freiliegenden Teile des Leiterplattensubstrates, die nicht durch das galvanisierte Filmmuster 32A abgedeckt sind, weggeätzt. Dementsprechend wird ein bestimmtes Muster, das gleich dem des Photolackmusters 33A ist, auf dem Substrat 31 ausgebil­ det. Wenn das Leiterplattensubstrat 31 mit dem bestimmten Muster versehen ist, wird das galvanisierte Filmmuster 32A entfernt. Vorzugsweise wird das galvanisierte Filmmuster 32A vollständig dadurch entfernt, daß ein Strom in einer Richtung angelegt wird, die der Stromrichtung beim Galvanisieren entgegengesetzt ist, wie es oben erwähnt wurde. Da das Photolackmuster 33A vollständig entfernt wurde, wird das galvanisierte Filmmuster 32A, das auf dem Leiterplattensubstrat 31 übriggeblieben ist, problemlos durch einen Strom in Kehrrichtung entfernt, wodurch ein bestimmtes Muster des Leiterplattensubstrates gebildet wird, das in Fig. 3F dargestellt ist.
Nach dem vollständigen Entfernen des galvanisierten Filmes kann eine zusätzliche Galvanisierung erfolgen. Diese wunschweise vorgesehene Galvanisierung, beispielsweise eine Goldgalvanisie­ rung, kann an einem bestimmten Teil der Leiterplatte erfolgen, um für die notwendige Qualität der fertigen Leiterplatte zu sorgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bilden eines Leitermu­ sters und das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte haben den Vorteil, daß ein genaues und feines Arbeiten möglich ist, da das galvanisierte Filmmuster statt des Photolackmusters beim Stand der Technik als Ätzmaske beim Ätzen des Substrates eingesetzt wird. Obwohl insbesondere die Stärke des galvanisierten Filmes mit 0,1-1 µm wesentlich kleiner als die Stärke des Photolackfilmes von 5-10 µm bei den bekannten Verfahren ist, ist die Härte des galvanisierten Filmes größer als die des Photolackfilmes. Das galvanisierte Filmmuster ist daher beschädigungsunempfindlich. Da weiterhin der galvanisierte Film eine große Beständigkeit gegenüber der Ätzlösung hat, die beim Ätzen unter hohem Druck aufgesprüht wird, können ein Überätzen und ein Unterätzen in gleichem Maße verhindert werden und kann der Sprühdruck der Ätzlösung frei gewählt werden. Ein Vor­ galvanisieren als Vorverfahren beim Galvanisieren ist weiterhin nicht notwendig und Beinträchtigungen, wie beispielsweise eine Oberflächenverschmutzung des Substrates können erheblich verringert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bilden eines Leitermusters, gekennzeichnet durch die Schritte
Bilden eines galvanisierten Films aus einem Material, das in einer Ätzlösung unlöslich ist, auf einem Substrat,
Bilden eines lichtempfindlichen Lackfilms auf dem galvani­ sierten Film,
Bilden eines Lackmusters durch Belichten des lichtempfindli­ chen Lackfilms mit einer Strahlung bei Verwendung einer Licht­ maske mit einem bestimmten Muster und anschließendes Entwickeln,
Bilden eines galvanisierten Filmmusters unter Verwendung des Lackmusters als Maske,
Entfernen des Lackmusters,
Ätzen des Substrates unter Verwendung des galvanisierten Filmmusters als Ätzmaske und
Entfernen des galvanisierten Filmmusters.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Lackfilm ein Photolack ist und daß beim Bilden des Musters der Photolackfilm belichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Entfernen des Lackmusters und beim Entfernen des galvani­ sierten Filmmusters jeweils das Lackmuster und das galvanisierte Filmmuster vollständig entfernt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierte Film durch elektrolytisches Galvanisieren ausgebildet wird und daß die Bildung des galvanisierten Filmmu­ sters und die Entfernung des galvanisierten Filmmusters dadurch erfolgen, daß ein elektrischer Strom mit einer Stromrichtung verwandt wird, die der elektrischen Stromrichtung entgegengesetzt ist, die bei der Bildung des galvanisierten Films vorlag.
5. Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte, gekenn­ zeichnet durch die folgenden Schritte:
Bilden eines galvanisierten Films aus einem Material, das in einer Ätzlösung unlöslich ist, auf einem Leiterplattensubstrat,
Bilden eines lichtempfindlichen Lackfilms auf dem galvani­ sierten Film,
Bilden eines Lackmusters durch Belichten des lichtempfindli­ chen Lackfilms mit einer Strahlung, wobei eine Lichtmaske mit einem bestimmten Muster verwandt wird, und anschließendes Ent­ wickeln,
Bilden eines galvanisierten Filmmusters unter Verwendung des Lackmusters als Maske,
Entfernen des Lackmusters,
Ätzen des Substrates unter Verwendung des galvanisierten Filmmusters als Ätzmaske und
Entfernen des galvanisierten Filmmusters.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Lackfilm aus einem Photolack besteht und daß bei der Bildung des Lackmusters der Photolackfilm belichtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Entfernen des Lackmusters und beim Entfernen des galvani­ sierten Filmmusters jeweils das Lackmuster bzw. das galvanisierte Filmmuster vollständig entfernt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der galvanisierte Film durch elektrolytisches Galvanisieren ausgebildet wird und daß die Bildung des galvanisierten Filmmu­ sters und die Entfernung des galvanisierten Filmmusters dadurch erfolgen, daß ein Strom mit einer Stromrichtung verwandt wird, die der Stromrichtung entgegengesetzt ist, die beim Galvanisieren vorlag.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des galvanisierten Filmes etwa 0,1-1 µm beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leiterplattensubstrat aus einem Material gebildet wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Kupfer, Eisen, Nickel und Edelstahl besteht, und daß der galvanisierte Film aus einem Metall gebildet wird, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Gold, Silber und Palladium besteht.
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