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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gedruckten
Schaltungen mit einem mit Kupfer kaschierten Druckträger aus Kunststoff, auf dem
über dem Kupfer eine ätzresistente Schicht und auf dieser Schicht eine Kopierschicht
angeordnet wird und nach Belichten und Entwickeln der Kopierschicht schrittweise
derart Ätzungen erfolgen, daß schließlich die gewünschten Kupferleiterbahnen stehenbleiben.
Hierbei handelt es sich aus der Gruppe der fotomechanischen Druckverfahren zur Herstellung
gedruckter Schaltungen um ein Doppelschichtverfahren.
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Bei dem fotomechanischen Druckverfahren zur Herstellung gedruckter
Schaltungen ist es bekanntgeworden, auf die Kupferschicht unmittelbar eine durch
die Einwirkung von ultraviolettem Licht beeinflußbare Lackschicht aufzubringen,
wobei entweder mit Einbrennlacken auf der Basis organischer Kolloide, andererseits
mit sogenannten Kaltemaillelacken und schließlich mit einem itzschutzlack auf der
Basis Polyvenylalkohol gearbeitet wird. Teils infolge der notwendigen hohen Einbrenntemperaturen,
teils wegen der schwer beherrschbaren Vorgänge zur Erzielung der erforderlichen
Eigenschaften der Lackschichten bei ihrer Herstellung und teils wegen ihrer schlechten
Ätzresistenz ist diese Verfahrensweise zur rationellen Großfertigung gedruckter
Schaltungen mit der heutzutage erforderlichen hohen Konturenschärfe nicht möglich.
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Bei dem sogenannten Kodak-Foto-Resist-Verfahren wird ein nur aus
Kunstharz bestehender Überzug verwendet, der kurze Belichtungszeiten ergibt, sich
schnell und sicher entwickeln läßt und auch eine ausreichende Konturenschärfe ergibt,
doch ist der Herstellungspreis dieses Spezialüberzugs so hoch, daß eine rationelle
Massenproduktion gedruckter Schaltungen auf diese Weise nicht möglich ist.
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Bei den eingangs genannten Doppelschichtverfahren wird bislang als
ätzresistente Schicht zwischen dem Kupfer und der Kopierschicht eine Schutzlackschicht
verwendet, was wiederum mit beträchtlichen Nachteilen verbunden ist. So mußte bislang
eine Kopierschicht benutzt werden, die einer Säureentwicklung bedurfte, damit die
verbleibenden Kopierschichtstellen bei der Entfernung der Schutzlackschicht resistent
sind. Die Schutzlackschichten lassen sich nur mittels organischer Lösungsmittel
entfernen, was sich jedoch selbst dann als nur unzureichend durchführbar erwiesen
hat, wobei darüber hinaus diese organischen Lösungsmittel auch die darüberliegende
Kopierschicht weitgehend unkontrollierbar und unsteuerbar angreifen. Die Entfernung
der Schutzlackschicht mit organischen Lösungsmitteln verlangt darüber hinaus einen
großen Einsatz an mechanischem Kraftaufwand mittels Bürsten, Tampons u. dgl., der
einerseits eine Mechanisierung dieser Vorgänge im Rahmen einer automatischen Fertigungsstraße
unmöglich macht und der andererseits auch leicht zu einer rein mechanischen Beschädigung
der verschiedenen Schichten führt. Erfolgt die Auflösung der Schutzlackschicht unter
Verwendung von organischen Lösungsmitteln mittels eines Sprühverfahrens, entstehen
darüber hinaus gesundheitsschädliche und feuergefährliche Dämpfe. Darüber hinaus
ist die Stärke der Schutzlackschicht beim Auftrag nicht so weit kontrollierbar,
daß beim Auswaschen und bei Gefahr der Unterwanderung der verbleibenden Schichtschablone
Qualitätsabweichungen in. Form
nicht maßgetreuer Wiedergabe sowie in Form von Konturenunschärfe
nicht zu vermeiden sind.
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Bei der Oberflächenbehandlung fertiger Leiterplatten ist es bekannt,
auf die auf der Leiterplatte befindlichen Kupferbahnen Veredelungsschichten aus
besonderen Metallen aufzubringen, um die Leiterplatte auf Spezialanforderungen abzustimmen.
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De.r vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von gedruckten Schaltungen zu schaffen, das mit Hilfe eines fotomechanischen
Druckes eine rationelle, automatische Massenproduktion der gedruckten Schaltungen
bei sehr maßgetreuer Wiedergabe und hoher Konturenschärfe ermöglicht. Diese Aufgabe
wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf die Kupferschicht eine gegenüber den
Kupferätzmitteln resistente Metallschicht aufgetragen wird.
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Gemäß einer bevorzugten Durchführungsform wird als Metallschicht
eine Chromschicht aufgebracht.
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Auch Nickel- oder Bleischichten lassen sich mit Vorteil verwenden.
Die hohe Qualität der so erhaltenen gedruckten Schaltungen ergibt sich im wesentlichen
dadurch, daß die üblichen Kopierschichten nach der Entwicklung gut resistent gegenüber
den zum Wegätzen der Metallschicht, z. B. der Chrom-, Nickel-oder Bleischicht, erforderlichen
Lösungen sind, die ihrerseits wiederum die Kupferschicht nicht angreifen. Falls
man zu einer Säureentwicklung der Kopierschicht greift, greifen diese Säuren wiederum
die Metallschicht nicht an.
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Besonders hervorzuheben ist, daß insbesondere die Ätzung der Metallschicht
keines besonderen mechanischen Kraftaufwandes bedarf und es völlig ausreichend ist,
beispielsweise während des Befindens im Bad und/oder beim Verlassen dieses Bades,
gegebenenfalls auch bei nachfolgenden Spülvorgängen Bürsten leicht über das Material
rotieren zu lassen.
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Ferner bedarf es keines Einsatzes von Sprühgeräten und organischen
Lösungen. Hieraus ergibt sich wiederum die Möglichkeit, derartige gedruckte Schaltungen
in vollautomatischen Fertigungsstraßen herzustellen, die kontinuierlich arbeiten
und eine sehr große Mengenleistung erbringen. Derartige Fertigungsstraßen bestehen
aus einer Mehrzahl einander nachgeschalteter Bäder, in die die Trägerplatten nacheinander
mittels entsprechenden Fördereinrichtungen gebracht werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf die
Metallschicht eine mit Wasser zu entwickelnde Kopierschicht aufgebracht. Die Wasserentwicklung
läßt sich gegenüber der Säureentwicklung mit noch geringerem Aufwand im Rahmen einer
automatischen Fertigungsstraße mechanisieren und führt somit zu einem schnelleren
Verfahrensablauf sowie einem einfacheren Aufbau der maschinellen Anlage.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
die Metallschicht, insbesondere die Chromschicht, galvanisch auf die Kupferschicht
aufgebracht. Es hat sich dabei herausgestellt, daß auch bei Verwendung eines Druckträgers
aus Kunststoff die galvanische Beschichtung des Kupfers mit dem weiteren Metall
durchgeführt werden kann.
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Ein Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend
an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in schematisierter Schnittdarstellung eine zum
Belichten bereite, mit der Kupfer-,
einer Chrom- und einer Kopierschicht
versehene Druckträgerplatte.
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Die Basisträgerplatte 1 aus Kunststoff, wie beispielsweise Hartpapier,
wird durch Kaschieren mit einer Kupferschicht 2 versehen. Auf die Kupferschicht
2 wird dann galvanisch eine Chromschicht 3 aufgetragen. Die Chromschicht 3 ihrerseits
wird mit einer Kopierschicht 4 beschichtet. Vorzugsweise findet eine wasserlösliche
Kopierschicht 4 Verwendung, die mit Wasser entwickelt werden kann.
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Auf den so beschichteten Träger wird die Kopiervorlage 5 aufgelegt,
und es erfolgt dann ein Belichten.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Negativ-Kopierschicht
4 vorgesehen, und es findet eine Negativ-Kopiervorlage 5 Verwendung.
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Durch das Belichten werden die belichteten Stellen 4 a der Kopierschicht
entsprechend den lichtdurchlässigen Leiterbahnstellen der Negativ-Kopiervorlage
5 praktisch gehärtet, so daß diese Stellen nach der Entwicklung stehenbleiben, während
die übrigen Teile der Kopierschicht 4 entfernt sind. Es versteht sich, daß hier
auch mit einer Positiv-Kopierschicht und einer Positiv-Kopiervorlage gearbeitet
werden kann, wobei durch die Belichtung und dann Wasserentwicklung oder beispielsweise
auch Säureentwicklung eine Entfernung der belichteten Kopierschichtteile erfolgt,
während die dann unbelichteten Kopierschichtstellen, die wiederum den Stellen der
Leiterbahnen entsprechen, stehenbleiben.
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Nach der Wasserentwicklung erfolgt zweckmäßig eine Trocknung. Daraufhin
geschieht das Wegätzen der Chromschicht 3 an den freiliegenden Stellen, wobei die
verbliebenen Stellen 4 a der Kopierschicht resistend sind und so unter ihnen die
entsprechenden Stellen 3 a der Chromschicht erhalten bleiben. Es erfolgt dann eine
Wasserspülung, und als Ausgangsbasis für die weiteren Verfahrensschritte liegt die
Kupferschicht 2 bis auf die Leiterbahnstellen frei. An den Leiterbahnstellen befinden
sich über dem Kupfer noch die Chromschichtstellen 3 a und hierüber die Kopierschichtstellen
4 a. Es erfolgt nun eine Entschichtung zum Entfernen der Kopierschichtstellen 4a,
und nach nochmaliger Wasserspülung erfolgt das Wegätzen der frei liegenden Teile
der Kupferschicht 2, wobei an den Stellen entsprechend der Leiterbahnen durch die
noch darüber befindlichen Chromschichtstellen 3 a die Kupferleiterbahnen 2 a in
der gewünschten Weise stehenbleiben. Nach einer
weiteren Wasserspülung erfolgt ein
Wegätzen der Chromschichtstellen 3 a, so daß dann praktisch die gedruckte Schaltung
in Form der Trägerplatte 1 und der darauf befindlichen Kupfer-Leiterbahnen 2 a vorliegt.
Den Abschluß bildet eine weitere Spülung mit Wasser und eine Trocknung mit Warmluft.
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Es versteht sich, daß das vorstehende geschilderte Verfahren auch
ohne weiteres noch mit weiteren Veredelungsvorgängen, wie beispielsweise besonderen
Metallisierungen der Trägerplatte 1 mit den Kupferleiterbahnen2a, gegebenenfalls
auch noch mit den darauf befindlichen Chromschichtstellen 3 a, kombiniert werden
kann.
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An Stelle der Chromschicht kann auch eine Nickel-oder eine Bleischicht
benutzt werden.
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Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen
mit einem mit Kupfer kaschierten Druckträger aus Kunststoff, auf dem über dem Kupfer
eine ätzresistente Schicht und auf dieser eine Kopierschicht angeordnet wird und
nach Belichten und Entwickeln der Kopierschicht schrittweise derart Atzungen erfolgen,
daß schließlich die gewünschten Kupferleiterbahnen stehenbleiben, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Kupferschicht (2) eine gegenüber den Kupferätzmitteln resistente Metallschicht
(3) aufgetragen wird.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit
Wasser zu entwikkelnde Kopierschicht (4) aufgebracht wird.
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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
den einzelnen Ätz-und Entschichtungschritten mit Wasser gespült und erforderlichenfalls
getrocknet wird.
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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht
(3) galvanisch auf die Kupferschicht (2) aufgebracht wird.
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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die
Kupferschicht (2) eine Chromschicht (3) aufgebracht wird.
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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die
Kupferschicht (2) eine Nickelschicht aufgebracht wird.