DE2009018B1 - Verfahren zur Herstellung von gedruck ten Schaltunge - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Gemäß einer bevorzugten Durchführungsform wird als Metallschicht eine Chromschicht aufgebracht.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Ein Durchführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert.
• Die Zeichnung zeigt in schematisierter Schnittdarstellung eine zum Belichten bereite, mit der Kupfer-, einer Chrom- und einer Kopierschicht versehene Druckträgerplatte.
• 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.
• Auf den so beschichteten Träger wird die Kopiervorlage 5 aufgelegt, und es erfolgt dann ein Belichten.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Negativ-Kopierschicht 4 vorgesehen, und es findet eine Negativ-Kopiervorlage 5 Verwendung.
• 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.
• 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.
• 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.
• An Stelle der Chromschicht kann auch eine Nickel-oder eine Bleischicht benutzt werden.
• 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.
• 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Wasser zu entwikkelnde Kopierschicht (4) aufgebracht wird.
• 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Ätz-und Entschichtungschritten mit Wasser gespült und erforderlichenfalls getrocknet wird.
• 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (3) galvanisch auf die Kupferschicht (2) aufgebracht wird.
• 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kupferschicht (2) eine Chromschicht (3) aufgebracht wird.
• 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kupferschicht (2) eine Nickelschicht aufgebracht wird.

Claims (1)

1. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kupferschicht (2) eine Bleischicht aufgebracht wird.