DE19814991A1

DE19814991A1 - Verfahren zur Bildung einer elektrischen Verbindung bei einer Multilayer-Leiter-Leiterplatte und Verfahren zur Herstellung einer solchen

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Publication number: DE19814991A1
Application number: DE1998114991
Authority: DE
Inventors: Iris Bohnet; Klaus Thiel
Original assignee: Individual
Current assignee: Bohnet Iris 75328 Schoemberg De Thiel Klaus Pe
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 1999-10-14

Abstract

Verfahren zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung einer Multi-Layer-Leiterplatte, wobei zwischen den Layern eine elektrische Isolationsschicht angeordnet ist, indem, soweit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei Layern gewünscht ist, die Isolationsschicht/en zwischen den zu verbindenden Layern in dem Bereich der zu bildenden elektrisch leitenden Verbindung entfernt wird oder sie nur selektiv im Bereich außerhalb der zu bildenden elektrischen Verbindung aufgebracht wird/werden. Im folgenden wird die Oberfläche der zukünftigen Multi-Layer-Leiterplatte mit Metallpartikeln plasmabedampft und danach selektiv auf den Bereich der zu bildenden elektrischen Verbindungen reduziert. Anschließend wird ein Lift-Off-Lack mit zumindest teilweise vorkragenden Kantenflächen selektiv im Bereich der nicht zu bildenden elektrischen Verbindung aufgebracht, und danach wird die Multi-Layer-Leiterplatte mit Metallpartikeln besputtert. Im folgenden wird der Lift-Off-Lack entfernt, wodurch eine metallische Leitungsmaske als Basis der elektrischen Verbindung entsteht, welche durch Aufbringen weiterer Metallpartikel zur endgültigen Leiterbahnstärke verstärkt wird. Dadurch werden sehr feine Leiterbahnstrukturen ermöglicht.

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen Layern oder auf einem Layer einer Multi-Layer-Leiterplatte bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer Multi-Layer-Leiterplatte selbst.

Bei den bekannten Verfahren wird großflächig auf einer bestehenden Isolationsschicht der zukünftigen Multi-Layer-Leiterplatte eine elektrisch leitende Schicht aus Metall aufgebracht, welche dann in mehreren weiteren Schritten zuerst mit einer photoempfindlichen Schicht überzogen wird, anschließend selektiv mit dem gewünschten Leiterbahn-Layout belichtet wird, um diese Schicht in einem Entwicklungsprozeß teilweise wieder zu entfernen, um dann in einem weiteren Schritt die ungeschützten Bereiche der elektrisch leitenden Schicht aus Metall durch einen Ätzvorgang zu entfernen und anschließend in einem weiteren Vorgang die verbliebene Beschichtung der elektrisch leitenden Schicht zu entfernen. Damit ist eine strukturierte Leiterplatte entstanden, welche durch Aufbringen einer Isolationsschicht mit definierten Durchbrechungen und dem darauffolgenden Wiederholen dieser ganzen beschriebenen Vorgänge zu einer Multi-Layer-Leiterplatte aufgebaut werden kann.

Dieses bekannte Verfahren zeigt die Nachteile, daß es nur recht grobe Leiterbahnenstrukturen mit großen Leiterbahnabständen und Leiterbahnbreiten erlaubt und daß dieses Verfahren durch seine Art und die Vielzahl von notwendigen Prozeßschritten nicht nur aufwendig zu handhaben, sondern auch durch den notwendigen Einsatz der verschiedensten Chemikalien, wie Lacke, Lösungsmittel usw. in besonderem Maße umweltbelastend ist.

Aus der von den Anmeldern in der von den Anmeldern vorangemeldeten und nachveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung P196 46 970 ist ein Verfahren zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung einer Multi-Layer-Leiterplatte bekannt, wobei zwischen den Layern eine elektrische Isolationsschicht angeordnet ist, indem, soweit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen zwei Layern gewünscht ist, die Isolationsschicht/en zwischen den zu verbindenden Layern in dem Bereich der zu bildenden elektrisch leitenden Verbindung entfernt wird oder sie nur selektiv im Bereich außerhalb der zu bildenden elektrischen Verbindung aufgebracht wird/werden. Anschließend wird ein Lift-Off-Lack mit zumindest teilweise vorkragenden Kantenflächen selektive im Bereich der nicht zu bildenden elektrischen Verbindung aufgebracht und danach wird die Multi-Layer-Leiterplatte mit Metallpartikeln besputtert. Im folgenden wird der Lift-Off-Lack entfernt, wodurch eine metallische Leitungsmaske als Basis der elektrischen Verbindung entsteht, welche durch Aufbringen weiterer Metallpartikel zur endgültigen Leiterbahnstärke verstärkt wird. Dadurch werden sehr feine Leiterbahnstrukturen ermöglicht.

Das beschriebene Verfahren zeigt in den Bereichen, in denen die Isolationsschichten zwischen den zu verbindenden Layern entfernt ist oder nur selektiv außerhalb dieses Bereiches aufgebracht wurde zeigen sich nicht ausreichende Qualitäten der elektrisch leitenden Verbindung. Dies umso mehr, je schmaler und tiefer die Ausnehmungen, Löcher oder Bohrungen in den Isolationsschichten, welche durch eine elektrisch leitende Verbindung überwunden werden sollen, sind.

Es sind Verfahren zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen bekannt, die aufgrund ihrer extremen Anforderung bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen, insbesondere Reinstraumbedingungen, die die Anforderung an extrem hochwertige und reine Materialien sowie die minimalen Abmessungen der Strukturen der IC's bei der Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung extreme Kosten mit sich bringen und nur unter besonderen Rahmenbedingungen im begrenzten Umfang in wirtschaftlicher Form realisiert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Verfahren zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen verschiedenen Layern einer Multi-Layer-Leiterplatte dahingehend weiterzuentwickeln, daß sie die beschriebenen Nachteile der bekannten Verfahren insbesondere zu feineren Leiterbahnstrukturen überwindet.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 bzw. den in Anspruch 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Erfindungsgemäß wird die Isolationsschicht zwischen den Layern der Multi-Layer- Leiterplatte entweder selektiv in dem Bereich der zu bildenden elektrisch leitenden Verbindung entfernt oder die Isolationsschicht von vornherein nur selektiv in den Bereichen außerhalb der zu bildenden elektrischen Verbindung aufgebracht. Soll eine elektrische Verbindung zweier Layer gebildet werden, welche durch mehrere Isolationsschichten voneinander getrennt sind, so werden entsprechend dem Fall der einen trennenden Isolationsschicht die verschiedenen Isolationsschichten im Bereich der zu bildenden elektrischen Verbindung entfernt oder dort von vorne herein nicht aufgebracht. Dabei wird ein Isolationsmaterial gewählt, das geeignet ist, die entstehenden hohen Temperaturen von deutlich über 150°C beim Besputtern mit Metallpartikeln als einer der zukünftigen Verfahrensschritte zu widerstehen.

Auf der Oberfläche der zukünftigen Multi-Layer-Leiterplatte werden Metallpartikel mittels Plasmabedampfung aufgebracht. Diese Bedampfung mit Metallpartikeln aus Kupfer oder Silber oder entsprechenden edlen Metallen erfolgt in einem Plasmareaktor. Dabei werden die Metallpartikel ungerichtet und flächig auf der Oberfläche aufgebracht. Insbesondere ermöglicht diese Plasmabedampfung auch das Aufbringen von Metallpartikeln in Ausnehmungen, Löchern oder Bohrungen in den bestehenden Strukturen der zu bildenden Multi-Layer-Leiterplatte. Auch eine besonders problematische Aufbringung von Metallpartikeln in überhangenden Strukturen ist durch diese Art der Aufbringung von Metallpartikeln möglich. Nach dem ungerichteten, flächigen Aufbringen der Metallpartikel mittels Plasmabedampfung werden die Metallpartikel selektiv in dem Bereich entfernt, welcher nicht zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen verschiedenen Layern einer Multi- Layer-Leiterplatte vorgesehen ist. Demzufolge ist eine gleichmäßige Metallisierung durch die Plasmabedampfling in dem Bereich der zukünftigen elektrisch leitenden Verbindung einer Multi-Layer-Leiterplatte gegeben, wodurch gerade im kritischen Bereich der Ausnehmungen, Löcher oder Bohrungen einer ausreichende und gleichmäßige Leitfähigkeit nach Durchführung des vollständigen Verfahrens zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung gewährleistet ist.

Auf die selektiv vorhandene Isolationsschicht bzw. selektiv metallisierte Isolationsschicht wird ein sogenannter Lift-Off-Lack aufgebracht, der zumindest teilweise vorkragende Kantenflächen aufweist. Die vorkragenden Kantenflächen werden dadurch gebildet, daß die Auflagefläche des Lift-Off-Lackes durch die zu dieser Auflagefläche weitgehend parallele Deckfläche seitlich überragt wird und dadurch das Vorkragen der Deckfläche gegenüber der Auflagefläche des Lift-Off- Lackes erreicht wird. Dabei ist der Lift-Off-Lack mit den vorkragenden Kantenflächen so ausgebildet, daß er nur selektiv die Bereiche bedeckt bzw. durch das Überkragen überdeckt, welche nicht zur Bildung einer elektrischen Verbindung vorgesehen sind.

Erfindungsgemäß wird in einem weiteren Schritt die gebildete Anordnung mit Isolationsschicht und Lift-Off-Lack so mit Metallpartikeln besputtert, daß die Deckfläche des Lift-Off-Lackes und die nicht beschatteten Bereiche der Isolationsschicht mit Metallpartikeln so beaufschlagt werden, daß im Bereich der vorkragenden Kantenflächen ein Bereich des Lift-Off-Lackes bzw. der Isolationsschicht entsteht, welcher nicht mit Metallpartikeln durch das Besputtern beaufschlagt ist. Durch diesen besonderen nicht mit Metallpartikeln beaufschlagten Bereich ist es möglich, den Lift-Off-Lack von der Isolationsschicht abzuheben, so daß allein die gewünschten elektrisch leitenden Verbindungen auf der Isolationsschicht mit Metallpartikeln versehen sind. Dabei ist zu beachten, daß durch die Metallpartikel auf der Deckfläche des Lift-Off-Lackes eine Schutzschicht gegen das Abheben des Lift- Off-Lackes durch entsprechende Lösungsmittel gegeben ist und somit die Angriffsstellen im Bereich der metallpartikelfreien, vorkragenden Kantenflächen von besonderer Bedeutung sind.

In einem weiteren Schritt werden die bestehenden, elektrisch leitenden Verbindungen durch bekannte Verfahren zur Aufbringung weiterer Metallpartikel auf bereits aufgebrachte Metallpartikel verwendet, bis die gewünschte Leiterbahnstärke erreicht ist. Damit ist es gelungen, eine elektrisch leitende Verbindung einer Multi-Layer-Platte insbesondere zwischen deren verschiedenen Layern herzustellen, welche aufgrund des erfindungsgemäßen Wegfallens von Ätzvorgängen zur Entfernung von nicht gewünschten Metallschichten außerhalb der gewünschten Leiterbahnen und dem damit verbundenen Unterkriechen der Ätzmittel in den Randbereich der gewünschten Leiterbahnen feinere Leiterbahnstrukturen erreichen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das "positive" Aufbringen von Leiterbahnen auf der Isolationsschicht im Gegensatz zu den bekannten Verfahren mit dem "negativen" Aufbringen, d. h. dem Entfernen der nicht gewollten Bereiche, was zwingend gröbere, also weniger feine Leiterbahnstrukturen zur Folge hat.

Zudem gewährleistet das beschriebene Verfahren gerade im Bereich der sehr kritischen tiefen und schmalen Ausnehmungen, Löcher oder Bohrungen eine ausreichende Metallisierung und damit eine ausreichende und gleichmäßige Leitfähigkeit der elektrischen Verbindung, wobei dies gerade im Hinblick auf die Kosten für die Schaffung einer Multi-Layer-Leiterplatte mit möglichst feinen Leiterbahnstrukturen und mit einer möglichst gleichmäßigen und hohen Leitfähigkeit zu recht niedrigen Kosten möglich ist, die in einer vergleichbaren Größenordnung zu den bekannten Verfahren zur Herstellung von Multi-Layer-Leiterplatten stehen.

Zudem erweist sich das beschriebene Verfahren als umweltverträglicher, da insbesondere weniger starke Lösungsmittel verwendet werden müssen, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur geringe Metallpartikelmengen in Lösung bringen müssen. Die Metallmenge ist auf die Metallmenge begrenzt, die durch Sputtern aufgetragen wurde, und nicht von vornherein auf die wesentlich größere Metallmenge, welche durch die endgültige Leiterbahnstärke und die Fläche der nicht gewünschten Bereiche der elektrischen Leiterverbindungen bestimmt ist. Damit wird der Fortschritt im Bereich der Umweltverträglichkeit deutlich.

Zudem erweist sich das neue Verfahren verfahrenstechnisch als einfacher zu handhaben, da die einzelnen Prozeßschritte für sich bzw. in Summe als Gesamtes weniger schwierig zu handhaben sind als die bekannten Verfahren. Dabei erweist sich insbesondere der Vorgang des Besputterns als wesentlich einfacher zu handhaben als der Vorgang des technisch schwierig zu handhabenden Vorgangs des Ätzentfernens der nicht gewollten, elektrisch leitenden, metallischen Schichten.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es möglich, nach dem Aufbringen weiterer Metallpartikel zur endgültigen Leiterbahnstärke wiederum eine Isolationsschicht selektiv auf die bereits bestehende Struktur so aufzubringen, daß in den Bereichen, in denen eine Durchkontaktierung von der einen Leiterbahnebene auf die zukünftig zu bildende Leiterbahnebene oberhalb der frisch aufgebrachten Isolationsschicht eine festgelegte Lücke besteht, die durch das wiederholte Durchführen des zuvor beschriebenen Verfahrens einschließlich der Plasmabedampfung, des selektiven Entfernens der durch Plasmabedampfung aufgebrauchten Metallpartikel, des selektiven Aufbringens des Lift-Off-Lacks, des Besputterns, der Entfernung des Lift-Off-Lacks und der Verstärkung der Metallisierung mit einer elektrisch leitenden Verbindung versehen werden kann. Durch das wiederholte Durchführen des beschriebenen Verfahrens läßt sich eine Multi-Layer- Leiterplatte mit den zuvor beschriebenen Vorteilen darstellen. Dabei zeigen sich, die verfahrenstechnischen Vorteile bei jeder einzelnen zu bildenden Layerschicht.

Das beschriebene Verfahren zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung ist nicht nur auf die Bildung einer elektrischen Verbindung zwischen zwei verschiedenen durch eine oder mehrere Isolationsschichten getrennten Layern beschränkt, sondern kann sehr wohl zur Bildung von Leiterbahnen in einer Ebene, respektive einem Layer, verwendet werden. In diesem Falle zeigen sich dieselben Vorteile des Verfahrens.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, die Plasmabedampfung mit Metallpartikeln nicht großflächig auf der Oberfläche durchzuführen sondern diese auf den Bereich der zu bildenden elektrischen Verbindung und dabei insbesondere auf den Bereich der Ausnehmungen, Löcher oder Bohrungen zu konzentrieren. Diese Begrenzung kann durch entsprechende Ausbildung des Plasmareaktors oder durch eine entsprechende Maske erfolgen. Im Fall einer derartigen schwerpunktmäßigen Konzentration auf einen begrenzten Bereich der Plasmabedampfung wird es auch vorzugsweise möglich, die selektive Entfernung der nicht erwünschten, durch Plasmabedampfung aufgebrachten Metallpartikel erheblich einzuschränken oder gegebenenfalls sogar darauf zu verzichten. Damit ist auch eine deutliche Reduktion der Aufwendungen für das Aufbringen und Entfernen der Schutzschicht zur Schaffung der selektiven Metallisierung mittels Plasmabedampfung geschaffen. Dadurch gelingt es, den Einsatz von Materialien sowie den Umfang der für den Prozeß erforderlichen Durchlaufzeit zu reduzieren und dadurch die Fertigungskosten in dem Bereich der gewöhnlichen Multi- Layer-Leiterplattenfertigung mit vergleichbar feinen Leiterbahnstrukturen und bei der entsprechenden gleichmäßigen Ausbildung der elektrischen Verbindungen mit weitgehend konstanter Leitfähigkeit zu schaffen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Lift-Off-Lack so ausgebildet, daß er nicht nur eine vorkragende Kantenfläche aufweist, sondern mehrere vorkragende Kantenflächen, idealerweise alle Kantenflächen als vorkragende Kantenflächen aufweist: Damit ist ein möglichst sicheres und schnelles Abheben des Lift-Off-Lackes gewährleistet, was die Möglichkeit von feineren Leiterbahnstrukturen weiter erhöht, da keine oder weniger Sicherheitsreserven für verbleibende störende Reste nicht bei der Dimensionierung der Leiterbahnstrukturen berücksichtigt werden müssen.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, die vorkragenden Kantenflächen des Lift-Off- Lackes so auszubilden, daß die vorkragende Strecke der Deckschicht gegenüber der Höhe des Lift-Off-Lackes - Abstand der Deckschicht zur Auflageschicht des Lift-Off- Lackes - im Verhältnis größer als der Faktor 0,5 ist. Durch die Wahl des Verhältnisses größer als 0,5 ist ein ausreichend großer Bereich ohne durch Besputtern aufgebrachte Metallpartikel auf der Isolationsschicht und im Bereich der vorkragenden Kantenfläche gegeben, was das sichere Abheben des Lift-Off-Lackes gewährleistet. Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die vorkragende Strecke der Deckschicht nicht zu groß zu wählen, da dadurch eine ausreichende Stabilität des Lift-Off-Lackes insbesondere beim Besputtern mit Metallpartikeln, was mit einer starken thermischen Belastung der Isolationsschicht bzw. des Lift-Off-Lackes einhergeht, erreicht ist. Je nach Art des Lift-Off-Lackes hat sich als Grenze für die Stabilität ein Vorkragen bis zu einem Verhältnis von der Größenordnung von 1 herausgestellt.

Als vorteilhaft hat sich herausgestellt, den Lift-Off-Lack bzw. die Schutzschicht zur selektiven Ausbildung der Metallisierung durch Plasmabedampfung durch Aufschleudern, durch Walzbeschichten, durch Tauchziehen oder durch elektrostatische Sprühverfahren großflächig auf der Isolationsschicht aufzubringen, um dann in einem weiteren Verfahrensschritt durch selektive Belichtung mittels insbesondere langwelligem Laserlicht und anschließende Entwicklung die selektive Lift-Off-Lack-Beschichtung mit vorkragenden Kantenflächen zu erzeugen. Dabei wird insbesondere durch die verschiedenen Aufbringungsverfahren eine sehr gleichmäßige Schichtstärke, respektive ebene Deckfläche des Lift-Off-Lackes gewährleistet und durch die Verwendung von Laserlicht zur Belichtung wird eine sehr feine Strukturierung des Lift-Off-Lackes und damit im Rahmen des gesamten Verfahrens eine sehr feine Strukturierung der elektrisch leitenden Verbindungen ermöglicht. Dabei hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, langwelliges Laserlicht insbesondere von einer Wellenlänge zwischen 250 und 440 nm zu verwenden, welches typischerweise von besonders gleichmäßiger Strahlenergiedichte ist und dadurch ein sicheres und definiertes Belichten ermöglicht, was die zu erreichende Strukturfeinheit der elektrisch leitenden Verbindungen weiter erhöht.

Als bevorzugtes Material zur Bildung der Isolationsschicht hat sich eine Polyamidschicht herausgestellt, welche durch bekannte Verfahren selektiv entfernt wird und anschließend durch einen Sinterprozess in ein Polyimid überführt wird. Dieses zeigt insbesondere die notwendige thermische Stabilität, um beim Besputtern mit Metallpartikeln keinen Schaden zu erleiden, wie auch die ausreichende chemische Stabilität, um nicht durch die verschiedenen verwendeten Lösungsmittel während des Verfahrens angegriffen zu werden. Dadurch ist eine dauerhafte Struktur der Multi- Layer-Leiterplatte sichergestellt, die auch über den Fertigungsprozess eine Langzeitbeständigkeit der Multi-Layer-Leiterplatte gewährleistet.

Vorzugsweise wird die Isolationsschicht aus Polyamidsäure durch selektive-Belichtung mittels Laserlicht und anschließender Entwicklung selektiv ausgebildet. Dabei wird die beispielsweise durch ein Tauchzieh- oder elektrostatisches Sprüh- oder Luftsprüh- oder Roller-Coating-Verfahren aufgebrachte lichtempfindliche Polyamidschicht durch ein Kontakt- oder Proximity-Verfahren oder Direkt-Laser-Belichtungsverfahren vorzugsweise mit einer Wellenlänge von 250 bis 440 nm selektiv belichtet, anschließend wird das belichtete Polyamid entwickelt, indem es einer Entwicklersubstanz ausgesetzt wird und anschließend mit einer Reinigungssubstanz zur Entfernung der Reste der nicht gewünschten Polyamidbestandteile und der eventuell verbliebenen Entwicklersubstanzen gereinigt. Danach wird das nun selektiv strukturierte Polyamid im Rahmen des gewöhnlichen Sinterprozesses vorzugsweise in einer Inertatmosphäre bei etwa 350 bis 400°C zu Polyimid überführt, wobei bei der Auslegung der Strukturen berücksichtigt wird, daß im Rahmen der Überführung von Polyamid zu Polyimid eine deutliche Schrumpfung der Polyamidstrukturen gegeben ist.

Auch ist es möglich, das Polyamid unstrukturiert, also großflächig, aufzubringen und direkt zu einer Polyimidschicht zu sintern bzw. direkt eine Polyimidschicht zu verwenden, welche mit einer selektiven Hardmaske, beispielsweise aus Aluminium- oder Chemical-Vapor-Deposition-Oxiden (z. B. SiO₂) versehen sind, indem beispielsweise die unstrukturierte Hardmaske großflächig aufgebracht wird, diese mit einem photoempfindlichen Lack versehen, dieser mit UV-Licht oder Laserlicht selektiv belichtet und anschließend mit einer Entwicklersubstanz zu einer selektiven Lackschicht entwickelt, um dann in einem weiteren Schritt die Hardmaske durch einen entsprechenden Ätzvorgang im Bereich der freien Hardmaske selektiv zu entfernen. Das nun partiell, selektiv freiliegende Polyimid wird dann durch reaktives Ionenätzen typisch mit Sauerstoff und Tetrachlormethan anisotrop geätzt. Dadurch ist eine selektive Polyimidschicht gegeben, welche nach Entfernen der Hardmaske, mit den genannten weiteren Verfahrensschritten weiterentwickelt werden kann. Auch ist es möglich das Polyimid direkt durch Laser Bohren oder Plasmaätzen so zu strukturieren, daß nur noch die gewünschte selektive Polyimidschicht Bestand hat. Diese alternativen Verfahren erweisen sich als ebenso geeignet wie die Verwendung von Polyamid mit einem nachfolgenden Schritt der Überführung zum Polyimid, wobei diese Verfahren auf die erforderlichen Sintervorgänge verzichten kann, was die Fertigungszeit verringert.

Als besonders geeignetes Isolationsmaterial hat sich Benzocyclobuten, auch BCB genannt, herausgestellt. Es zeigt eine besonders niedrige Dielektrizitätskonstante, eine besonders hohe thermische Stabilität, eine gute Adhäsionswirkung auf elektrischen Leitern, einen hohen Planarisationsgrad, sehr geringe Schrumpfwerte sowie einfache Verarbeitungsmerkmale. Als Isolationsmaterial zeigt das Benzocyclobuten nach der Polymerisation gegenüber dem Polyimid bessere Adhäsionseigenschaften, eine bessere thermische Stabilität sowie insbesondere deutlich geringere Schrumpfungsgrade. Neben den bekannten Verfahrensschritten der Polyamid/Polyimid-Behandlung zur Bildung selektiver Isolationsschichten existiert bei den Isolationsschichten aus Benzocyclobuten die Möglichkeit, daß das Benzocyclobuten selbst lichtempfindlich auszubilden ist, wodurch die verschiedenen Verfahrensschritte zur Aufbringung von photoempfindlichen Photolacken usw. während des erfindungsgemäßen Verfahrens entfallen kann. Dies vereinfacht das erfindungsgemäße Verfahren weiter, wodurch es weiter umweltschonender ausbildet wird und zudem die Kosten deutlich gesenkt werden. Dabei kann die Qualität der elektrischen Verbindungen gesteigert werden, da verschiedene Störquellen der Verfahren des Standes der Technik insbesondere durch den Wegfall einiger ihrer Verfahrensschritte gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr gegeben sind.

Zur Besputterung bzw. zum Plasmabedampfen werden Edelmetalle, vorzugsweise Silber, Palladium, Gold, Platin, Ruthenium, Iridium, Wolfram oder entsprechende vergleichbare andere Metalle verwendet. Diese werden im Rahmen des elektromagnetischen Besputterns möglichst senkrecht auf die gegebenenfalls strukturierte Isolationsschicht, welche mit einer selektiven Lift-Off-Lack-Schicht versehen ist, aufgebracht, wodurch durch die vorkragenden Kantenflächen Bereiche entstehen, in denen die Edelmetallpartikel daran gehindert werden, auf die Isolationsschicht mit oder ohne Metallisierung durch Plasmabedampfung bzw. auf die Kantenflächen des Lift-Off-Lackes abgeschlagen zu werden. Dadurch entsteht ein definierter und gewollter Abriß der Metallschicht auf der Isolationsschicht und ein Abriß der Metallschicht insgesamt, die die Ablösung des Lift-Off-Lackes im Rahmen des weiteren Verfahrens ermöglicht. Dabei hat sich die Verwendung der Edelmetalle als besonders geeignet herausgestellt, da diese dem Sputtervorgang besonders zugänglich sind. Zudem lassen sich diese Edelmetalle in einem weiteren Verfahrensschritt besonders einfach durch vorzugsweise wenig edlere Metalle, wie Kupfer, Nickel, Silber oder andere entsprechende Metalle vorzugsweise durch chemische Abscheidung bis zur endgültigen gewünschte Leiterbahnstärke aufbauen. Dabei ist es von Vorteil, daß diese weniger edlen Metalle nur in den Bereichen der selektiv aufgebrachten Edelmetalle wachsen und nicht auf der Isolationsschicht, welche vorzugsweise aus Polyimid gebildet ist. Dadurch läßt sich die selektiv ausgebildeten Strukturen der metallischen Leitungsmaske sicher erhalten, was die feinen Leiterbahnstrukturen mit Abständen und Leiterbahnbreiten in der Größenordnung von unter 10 um ermöglicht. Als typische Stärken der endgültigen Leiterbahnen aus Cu als Basismaterial finden sich Stärken von 10-15 µm.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus den nachfolgenden Beschreibungen hervor, die beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben wird. Es wird in den Figuren der schrittweise Aufbau einer Multi-Layer- Leiterplatte dargestellt.

Fig. 1 zeigt das Trägermaterial/Kern der zukünftigen Multi-Layer-Leiterplatte, welcher durch eine unkaschierte Polyimidfolie 1 gebildet wird und der durch Bohren, Lasern oder Plasmaätzen von Löchern 2 für eine zukünftige Durchkontaktierung von der einen Seite zur anderen Seite des Trägermaterials selektiv strukturiert ist. Anschließend wird der Bereich des Loches 2 durch ein räumlich begrenztes, auf den Bereich des Loches 2 konzentriertes Plasmabedampfen mit Metallpartikeln beschichtet. Die Metallbeschichtung durch das flächige und ungerichtete Metallisieren durch das Plasmabedampfen bewirkt eine gleichmäßiges Metallisierung 7 der Oberfläche in dem gesamten Bereich des Loches 2 (Fig. 1a). Anschließend wird das Loch durch eine Schutzschicht 8 beidseitig abgedeckt (Fig. 1b) und danach der durch die Schutzschicht 8 nicht bedeckte Bereich der Metallisierung 7 im folgenden vorzugsweise durch Ätzen entfernt und anschließend die Schutzschicht 8 mittels eines geeigneten Lösungsmittels ebenso entfernt, wodurch eine selektive Metallisierung 7 im Bereich des Loches 2 gegeben ist (Fig. 1c). Im folgenden wird diese strukturierte Polyimidfolie 1 mit dem Lift-Off-Lack 3 beschichtet, selektiv mit UV-Licht im Kontakt- oder Abstandsbelichtungs- oder Direkt-Laserscanning selektiv belichtet, anschließend entwickelt und gegebenenfalls optisch überprüft. Durch die genaue Wahl des Entwicklers insbesondere dessen Basizität wird die Struktur des Lift-Off-Lackes 3 mit den vorkragenden Kantenflächen 3a erzeugt. Gegebenenfalls wird dieser Lift-Off- Lack 3 in einem weiteren Schritt bei Temperaturen von etwa 150°C gehärtet. Im folgenden wird die mit dem Lift-Off-Lack 3 selektiv beschichtete Polyimidfolie 1 mit Wolframmetallpartikeln 4 flächig besputtert, was in Fig. 2 dargestellt ist.

In Fig. 3 ist das Ergebnis des Sputtervorgangs zu sehen. Es haben sich im Bereich der Deckflächen des Lift-Off-Lackes 3 Metallbeschichtungen aus Wolfram 4 ergeben, ebenso wie im Bereich der ungeschützten Polyimidfolie 1. Im Bereich der vorkragenden Kantenflächen 3a hat sich dagegen ein Bereich ohne jegliche Metallablagerungen gebildet, die in einem weiteren Schritt das Abheben des Lift-Off- Lackes 3 ermöglichen. Nach dem Abheben des Lift-Off-Lackes 3 wird die Polyimidfolie 1 mit der selektiven Wolframbeschichtung 4 einem chemischen Nickelbad unterzogen, wodurch die weniger edlen Nickelmetallpartikel 5 sich durch chemische Abscheidung auf dem Wolfram 4 niederschlagen. Ein Niederschlagen der Nickelmetallpartikel 5 auf der Polyimidfolie 1 findet nicht statt. Dieses Aufbauen der Metallbeschichtung in dem chemischen Nickelbad wird solange fortgesetzt, bis die gewünschte Leiterbahnstärke von typisch 10-15 µm erreicht ist. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt.

Anschließend wird eine flächendeckende Flüssigpolyamidschicht 6 auf eine Seite der bestehenden Multi-Layer-Leiterplatte aufgebracht, was durch ein Rollercoating- Verfahren erreicht wird. Dieser Zustand ist in Fig. 5 dargestellt. Anschließend wird diese lichtempfindliche Polyamidschicht 6 durch Belichten mit Laserlicht in einer Wellenlänge von etwa 440 nm im Direktlaser-Belichtungsverfahren belichtet und anschließend durch entsprechende Entwickler so entwickelt, daß die gewünschten Polyamidstrukturen 6 selektiv erhalten bleiben, um sie dann durch Sintern in die endgültig gewünschten Polyimidstrukturen 6 zu überführen. Dieser Zustand ist in Fig. 6 dargestellt.

In Fig. 7 ist die Multi-Layer-Leiterplatte nach dem erneuten selektiven Beschichten in der bekannten Weise mit Lift-Off-Lack 3 und dem anschließenden Besputtern mit Wolframpartikeln 4 dargestellt. Wie aus Fig. 7 zu entnehmen ist, lassen sich durch das beschriebene Verfahren auf sehr einfache und sichere Art elektrisch leitende Verbindungen zwischen den einzelnen Layern der Multi-Layer-Leiterplatte darstellen. So zeigt sich eine elektrisch leitende Verbindung über eine oder mehrere Isolationsschichten 1, 6 hinweg, wie im Bereich A zu entnehmen ist. Im folgenden werden der Lift-Off-Lack 3 entfernt und die gebildeten Wolframmetallbereiche 4, welche jetzt sowohl auf der Polyimidschicht 6 als auch partiell auf den bestehenden Leiterbahnen aus Nickel 5 aufgebracht sind, in einem chemischen Nickelbad mit weiteren Nickelmetallpartikeln 5 zur endgültigen Leiterbahnstärke aufgebaut. Diese Verfahrensschritte erfolgen entsprechend den zuvor beschriebenen Schritten. Damit wurde eine dreifache Multi-Layer-Leiterplatte dargestellt. Durch Wiederholung der verschiedenen Prozeßschritte lassen sich nahezu beliebig viele Layerschichten generieren.

Bezugszeichenliste

1

Erste Isolationsschicht, Polyimid

2

Loch

3

Lift-Off-Lack

3

a Vorkragende Kantenfläche

4

Metallpartikel, aufgesputtert

5

Metallpartikel, chemisch abgeschieden

6

Zweite Isolationsschicht

7

Metallisierung durch Plasmabedampfung

8

Schutzschicht

Claims

1. Verfahren zur Bildung einer elektrisch leitenden Verbindung bei einer Multi- Layer-Leiterplatte, wobei zwischen den Layern mindestens eine elektrische Isolationsschicht (1, 6) angeordnet ist, indem bei einer Verbindung zwischen verschiedenen Layern die Isolationsschichten (1, 6) zwischen den zu verbindenden Layern in dem Bereich der zu bildenden elektrisch leitenden Verbindung entfernt wird oder sie nur selektiv im Bereich außerhalb der zu bildenden elektrischen Verbindung aufgebracht wird/werden, indem anschließend die Oberfläche der Multi-Layer-Leiterplatte mit Metallpartikeln plasmabedampft wird und danach im Bereich der zu bildenden elektrisch leitenden Verbindung zwischen verschiedenen Layern einer Multi- Layer-Leiterplatte eine Schutzschicht auf die aufgedampften Metallpartikel aufgebracht wird, welche ein Entfernen der ungeschützten und unerwünschten Metallpartikel auf der Leiterplatte in einem Folgeschritt erlaubt, mit einem anschließenden Entfernen der unerwünschten Metallpartikel sowie der Schutzschicht, indem ein Lift-Off-Lack (3) mit zumindest teilweise vorkragenden Kantenflächen (3a) selektiv im Bereich der nicht zu bildenden elektrischen Verbindung auf die oberste Isolationsschicht (1, 6) aufgebracht wird, anschließend die Multi-Layer- Leiterplatte mit Metallpartikeln (4) besputtert wird, anschließend der Lift-Off- Lack (3) entfernt wird, wodurch eine metallische Leitungsmaske als Basis der elektrischen Verbindung entsteht und anschließend die Basis durch Aufbringen weiterer Metallpartikel (5) zur endgültigen Leiterbahnstärke verstärkt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Multi-Layer-Leiterplatte, dadurch gekennzeichnet, daß zum wiederholten Male eine Isolationsschicht (6) selektiv im Bereich außerhalb der neu zu bildenden elektrischen Verbindung aufgebracht wird, anschließend die Oberfläche der Multi-Layer-Leiterplatte mit Metallpartikeln plasmabedampft wird und danach im Bereich der zu bildenden elektrisch leitenden Verbindung zwischen verschiedenen Layern einer Multi- Layer-Leiterplatte eine Schutzschicht auf die aufgedampften Metallpartikel aufgebracht wird, welche ein Entfernen der ungeschützten und unerwünschten Metallpartikel auf der Leiterplatte in einem Folgeschritt erlaubt, mit einem anschließenden Entfernen der unerwünschten Metallpartikel sowie der Schutzschicht, anschließend ein Lift-Off-Lack (3) mit zumindest teilweise vorkragenden Kantenflächen (3a) selektiv im Bereich der nicht zu bildenden neuen elektrischen Verbindung aufgebracht wird, anschließend die Multi-Layer- Leiter-Platte mit Metallpartikeln (4) besputtert wird, anschließend der Lift-Off- Lack (3) entfernt wird, wodurch eine metallische Leitungsmaske als Basis der neuen elektrischen Verbindung entsteht und anschließend die Basis durch Aufbringen weiterer Metallpartikel (5) zur endgültigen Leiterbahnstärke verstärkt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der entfernten oder nicht aufgebrachten Isolationsschicht die Plasmabedampfung mit dem anschließenden selektiven Aufbringen einer Schutzschicht und dem anschließenden Entfernen der nicht erwünschten Metallpartikel und der Schutzschicht schwerpunktmäßig durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lift-Off-Lack (3) so ausgebildet ist, daß er eine Vielzahl von vorkragenden Kantenflächen (3a) aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkragen der Kantenflächen (3a) des Lift-Off-Lackes (3) so groß ist, daß die vorkragende Strecke zur Höhe des Lift-Off-Lackes (3) ein Verhältnis größer 0,5 bildet.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Absprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lift-Off-Lack (3) bzw. die Schutzschicht durch Aufschleudern, Walzbeschichten, durch Tauchziehen oder durch ein elektrostatisches Sprühverfahren großflächig auf der Isolationsschicht (1, 6) bzw. die Oberfläche der Multilayer-Leiter-Platte aufgebracht wird, um dann in einem folgenden Verfahrensschritt durch selektive Belichtung mittels Laserlicht und anschließender Entwicklung die selektive Lift-Off-Lack-Beschichtung (3) bzw. die Schutzschicht zu erzeugen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung direkt schreibend oder mit einer Maske mit langwelligem Laserlicht insbesondere von einer Wellenlänge zwischen 250 und 440 nm erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (1, 6) durch großflächiges Darstellen einer Polyamidschicht, welche wahlweise selektiv entfernt wird und welche durch Sintern in Polyimid überführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (1, 6) durch großflächiges Darstellen einer Benzocyclobutenschicht gebildet wird, welche selektiv entfernt wird.

10. Verfahren nach Abspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Polyimid gesinterte Polyamidschicht (1, 6) bzw. die Benzocyclobutenschicht durch Laserbohren oder Plasmaätzen selektiv ausgebildet wird.

11. Verfahren nach Abspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamidschicht (1, 6) bzw. die Benzocyclobutenschicht durch Belichtung mittels Laserlicht und anschließende Entwicklung die selektive Isolationsschicht (1, 6) gebildet wird.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Besputtern bzw. das Plasmabedampfen mit Edelmetallen (4) vorzugsweise mit Ag, Pd, Au, Pt, Rh, W, Ir oder ähnlichen erfolgt.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen weiterer Metallpartikel (5) weniger edle Metall wie Cu, Ni, Ag oder ähnliche verwendet werden, bis die endgültige Leiterbahnstärke erreicht ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen weiterer Metallpartikel (5) durch chemische Abscheidung erfolgt.