DE2145849A1

DE2145849A1 - Verfahren und Anordnung zum Photoätzen einer sich kontinuierlich bewegenden metallisierten Substratbahn

Info

Publication number: DE2145849A1
Application number: DE19712145849
Authority: DE
Inventors: James A. Camp Hill; Kerstetter Harold Alfred Shiremanstown; Hildebrand James Ross Camp Hill; Shaak Ray Ned Lebanon; Pa. Crumley (V.St.A.)
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1970-09-25
Filing date: 1971-09-14
Publication date: 1972-03-30
Also published as: US3712735A; FR2108569A5; AU459847B2; ES395232A1; AT314563B; AR193046A1; AU3347271A; IT938800B; SE372111B; BE772895A; CA954736A; GB1329214A; NL7112870A; BR7106267D0

Description

Dr. phU. G. B. HAGEN

Patentanwalt . . £ I H O O 4 *j

München 71 (Soiin)

Franz-Hals-Straße 21
Telefon 796213

AMP 2958 München, 1. September 1971

sch

AMP Incorporated
Eisenhower Boulevard Harrisburg, Pa., V. St. A.

Verfahren und Anordnung zum Photoätzen einer sich kontinuierlich bewegenden metallisierten Substratbahn

Priorität; 25. Sept. 1970$ V. St. A.$ Nr. 75 397

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Photoätzen einer sich kontinuierlich -bewegenden metallisierten Substratbahn.

Eine Art einer gedruckten elektrischen Schaltung, die außerordentlich brauchbar ist, besteht aus einer dünnen biegsamen Substratbahn aus isolierendem Material, die auf einer oder beiden Seiten elektrische Leiter in Form eines eine bestimmte Konfiguration aufweisenden leitenden Musters trägt, so daß in einfacher Weise elektrische Mehrfachkomponenten an verschiedenen, voneinander im Abstand liegenden Stellen entlang der Substratbahn angeschlossen werden können. Derartige biegsame gedruckte Schaltungen wurden bisher in einem kontinuierlichen Photoätzverfahren hergestellt, wobei eine große Rolle des metallisierten Substratmaterials kontinuierlich von einer Vorratsrolle durch die Atzanordnung geführt wird und die auf dem biegsamen Substrat aufgebrachte fertige Schaltung dann auf eine Aufwickelspule am entgegengesetzten Ende der Vorarbeitungsanlage wieder aufgewickelt wird. Während

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der Bewegung wird die metallisierte Isolierschicht oder das Substrat gleichmäßig mit einem Photowiderstandsmaterial überzogen, das dann photographisch mit einem: Diapositivträger, der die Schablone der zu bildenden Schaltung trägt, belichtet wird. Das belichtete ·-Widerstsndsmaterial wird anschließend entwickelt, wodurch das belichtete Material selektiv entfernt wird, so daß ein Ätzen der nicht mit Widerstandsmaterial bedeckten Metallflächen erfolgen kann vor dem endgültigen Entfernen des verbleibenden unbelichteten Widerstandsmaterials.

Die Bezeichnung "kontinuierliches Photoätzen" ist zutreffend, da sich die Substratbahn kontinuierlich bewegt und ein sich wiederholendes Schaltungsmuster photographisch von Diapositiven auf Abschnitte der Substratbahn während der Bewegung übertragen wird. Herkömmliche Photoätztechniken verwenden ein mit einem sich ständig wiederholenden Schritt arbeitendes Verfahren, bei dem ein Vakuumgehäuse Anwendung findet, das die photοgraphische Urschablone in Form des Diapositivblattes vorgegebener Größe, je nach der Größe des Vakuumgehäuses, trägt.. Notwendigerweise befindet sich sowohl vor als auch nach dem Vakuumgehäuse eine Sammelvorrichtung, wodurch der gerade in der Verarbeitung befindliche Teil der Bahn oder des Streifens momentan angehalten wird und das Muster des Diapositivblattes photographisch auf das Widerstandsmaterial auf der Bahn übertragen wird durch gesteuerte Belichtung in herkömmlicher photographischer Weise. Bei einer solchen Anordnung wird die Substratbahn in das Vakuumgehäuse geführt und wird angehalten, während der sich bewegende Abschnitt der Substratbahn stromabwärts von dem Vakuumgehäuse von der stromabwärts liegenden Sammelvorrichtung weg weiter bearbeitet wird. Inzwischen wird ein Unterdruck erzeugt, um die Diapositivschablone in direkten und innigen Kontakt mit dem lichtempfindlich gemachten Material

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zu bringen, so daß dieses mit dem auf dem Diapositiv enthaltenen Muster belichtet wird. Wenn das Material belichtet ist, was einige Sekunden dauert, wird der belichtete Abschnitt durch Weiterführen eines der Länge des Vakuumgehäuses entsprechenden Stückes der Substratbahn entfernt, und es wird ein weiteres Stück belichtet. Bei einem derartigen, mit einem sich wiederholenden Arbeitsschritt arbeitenden Verfahren ist die länge der gedruckten Schaltung notwendigerweise auf die Größe des Vakuumgehäuses beschränkt. Es ist daher unmöglich, kontinuierliche gedruckte Schaltungen einer Länge von mehr als etwa 4>5 m im Photoätzverfahren herzustellen.

Es ist bereits versucht worden, die benachbarten Teile des zu verarbeitenden Substratstreifens auf verschiedene Diapositive oder Schablonen abzustimmen, um die Länge der in der kontinuierlichen Photoätzanordnung zu verarbeitenden Schaltung zu vergrößern. Infolge der engen Toleranzen und der kleinen Größe der einzelnen Schaltungswege und infolge der verlangten Präzision bezüglich der Deckung aufeinanderfolgender Abschnitte der zusammengesetzten Schaltung haben Versuche, die Länge der mittels des mit Wiederholungsschritten arbeitenden kontinuierlichen Photοätzverfahrens hergestellten Schaltung zu vergrößern, zu keinem Erfolg geführt.

Es sind auch Photoätzteohniken vorgeschlagen worden, bei denen die Originalschablone auf einer Trommel angeordnet ist. In einem Pail bringt die Trommel einen lichtundurchlässigen Überzug, der die Konfiguration der Originalschablone hat, auf eine ein Widerstandsmaterial tragende Substratbahn auf, welche dann kontinuierlich an einer Belichtungsstation vorbeibewegt wird. In einem anderen Fall weist die Trommel lichtdurchlässige Bereiche auf, und im Inneren der Trommel ist eine Lampe vorgesehen, die kontinuierlich eine photοgraphische Abbildung der Originalschablone auf einer ein Widerstandsmaterial tragenden Substratbahn erzeugt. In beiden Fällen ist die Länge

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der Schaltung auf den umfang der Trommel "beschränkt, so daß es nicht möglich wäre, eine Schaltung mit einer Länge von mehreren Metern zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil ergibt sich durch die Schwierigkeit beim Aufbringen der Originalschablone auf die Trommel.

Bin Verfahren zum Ätzen eines Musters in ein sich kontinuierlich bewegendes metallisiertes Substrat, das auf einer Seite eine Photowiderstandsschicht trägt, wobei das Substrat in eine Belichtungsstation geführt wird, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß ein endloser Diapositivfilm, der ein Originalmuster trägt, mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Substrat in Kontakt mit der Photowiderstandsschicht geführt wird, daß der Diapositivfilm über eine vorbestimmte Entfernung auf der Photowiderstandsschicht liegend gehalten wurd und daß die Photowiderstandsschicht während einer vorbestimmten Zeitspanne mit dem Originalmuster belichtet wird, während der Diapositivfilm und die Photowiderstandsschicht aufeinanderliegen.

Eine Anordnung zum Ätzen eines Musters in ein sich kontinuierlich bewegendes metallisiertes Substrat, das auf einer Seite eine Photowiderstandsschicht trägt, wobei die Anordnung einen Antriebsmechanismus aufweist, der das Substrat kontinuierlich einer Belichtungseinrichtung zuführt, sowie eine Vorrichtung, die einen ein Originalmuster aufweisenden Diapositivfilm an der .Belichtungseinrichtung auf das Substrat auflegt, kennzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die genannte Vorrichtung eine Führungs- und Justiervorrichtung ist, die einen endlosen Diapositivfilm, der ein Originalmuster aufweist, von einer Speicherkammer mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sich das Substrat bewegt, in Kontakt mit der Photowiderstandsschicht führt, wobei die Pührungs- und Justiervorrichtung den Diapositivfilm über eine vorbestimmte Entfernung auf der Photowiderstandsschioht liegend hält, mnd daß die Belichtungsvorrichtung die

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Photowiderstandsschicht mit dem Originalmuster während einer vorbestimmten Zeitspanne belichtet, während der Diapositivfilm und die Photowiderstandsschicht aufeinanderliegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Von den Figuren zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen kontinuierlichen Photoätzanordnung;

Figur 2 eine Aufsicht von vorne auf eine Belichtungseinheit der Anordnung von Figur Ij

Figur 2A eine Endaufsicht auf einen Teil der in Figur 2 gezeigten Belichtungseinheit, wobei ein unterer Speicherbereich für eine Diapositivschleife gezeigt ist;

Figur 2B im Schnitt eine Draufsicht von oben auf den

Speicherbereich von Figur 2A entlang der Linie B-B;

Figur 3 eine seitliche Aufsicht auf einen Teil der Einheit von Figur 2 entlang der Linie 3-3;

Figur 4 im Schnitt eine Aufsicht auf einen Teil der Einheit von Figur 3 entlang der Linie 4-4, wobei der Belichtungsbereich und der dazugehörige Aufbau veranschaulicht sind;

Figur 4A eine schaubildliche perspektivische Darstellung der Einheit von Figur 2, wobei die Einführungswege des Originalfilms gezeigt sind;

Figur 5 eine vergrößerte Darstellung entlang der Linie 5-5 von Figur 4, wobei eine Synchronisieranordnung zwischen oberen und unteren Filmschleifen gezeigt ist;

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Figur 6, Aufsichten im Schnitt entlang den Linien 7 und 8 6-6 bzw. 7-7 bzw. 8-8 von Figur 3, wobei

Teile der Einheit von Figur 2 gezeigt sind;

Figur 9 eine teilweise^esc_hnittene perspektivische Darstellung von Einzelheiten der Belichtungsmittel der Einheit von Figur 2.

Die Anordnung von Figur 1 wird bei der Herstellung von biegsamen gedruckten Schaltungen beträchtlicher Länge in der Größenordnung von 15 m oder mehr verwendet. Eine Substratbahn 1, die bei dieser Ausführungsform aus verkupfertem Kunststoffmaterial besteht, wird von einer Vorratsrolle 2 kon-

t tinuierlich durch nicht gezeigte positive Antriebsmittel abgewickelt, wobei die Antriebsmittel am Aufwickelende der Maschine oder an zwischen den Enden der Anordnung liegenden Stellen angeordnet sein können, um eine gesteuerte Bewegung der Substratbahn 1 durch die Anordnung zu gewährleisten. Die gezeigte Substratbahn 1 hat eine Breite von etwas weniger als 60 cm und kann zusammen mit einer Spleiß- und Sammelvorrichtung (nicht gezeigt) betrieben werden, so daß die Maschine eine echte kontinuierliche Verarbeitungsanlage darstellt, bei der das Vorderende einer neuen Substratbahn einfach mit dem Hinterende der vorhergehenden Substratbahn verbunden wird, ohne daß die Maschine gestoppt wird. Die Substratbahn 1 ist zwar als Kunststoffsubstrat mit einem Metallüberzug beschrieb

' ben, könnte jedoch auch einfach eine Metallfolie sein.

Das Substrat 1 tritt zuerst in eine Reinigungs- mnd Spülstation 4· ein. Die Reinigungs- und Spülstation 4- weist mehrere Elemente aufj dabei wird die sich horizontal fortbewegende Substratbahn 1 auf beiden Seiten mit einer Lauge eingesprüht, und die Station kann eine Reinigungsvorrichtung, beispielsweise eine rotierende Bürste, aufweisen. Nach der Sprühbehandlung mit einer Lauge bewegt sich das Substrat in Kontakt mit einer Wasserspüleinheit und anschließend in Kontakt mit einer

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Säure-Desoxydationseinheit $ alle Einheiten sind Teile der Station 4. Nach der Säure-Desoxydation durchläuft die Subsimtbahn als nächstes eine Wasserspülkammer. Dann durchläuft das Substrat 1 eine Luftbürste, die mit einer konventionellen Infrarot-Trocknungseinheit 6 zusammenwirkt, welche das Substrat vollständig trocknet. Sodann bewegt sich das Substrat 1 zu einer einen Photowiderstandsbelag aufbringenden Einheit 10, die «*· eine Auf walz vorrichtung zum Aufbringen eines flüssigen lichtempfindlichen Widerstandsmaterials auf beide Seiten der metallisierten Kunststoffbahn ist. Das flüssige Photowiderstandsmaterial wird ausgehärtet, indem es durch Infrarot-Trocknungskammern 12 geführt wird. Das Aushärten in den Trocknungskammern 12 erfolgt durch Freiwerden eines Lösungsmittels, wobei die Oberflächentemperatur der Substratbahn durch infrarotempfindliche Elemente gesteuert wird.

Anschließend wird das Substrat einer Belichtungsstation 14 zugeführt, die die Photowiderstandsschicht photographisch mit dem Muster der gedruckten Schaltung belichtet, das durch unterhalb der Belichtungsstation angeordnete Vorrichtungen eingeätzt werden soll. Die Belichtungsstation 14 wird noch im einzelnen beschrieben.

Nach der Belichtung der Substratbahn durchläuft diese einen S-Hauptantrieb (nicht gezeigt), der vorzugsweise unmittelbar stromabwärts von der Belichtungsstation 14 angeordnet ist. Anschließend durchläuft das Substrat eine Entwicklerstation 20, die aus einer Doppeltankeinheit besteht, welche das Entwickeln des belichteten Widerstandsmaterials durchführt. Das hier beschriebene System ist als positives Widerstandssystem beschrieben. Daher wird das belichtete Widerstandsmaterial in der Entwicklerstation abgewaschen, und es verbleibt das Schaltungsmuster des unbelichteten Widerstandsmaterials. Nach Verlassen der EntwidsLerstation 20 bewegt sich das Substrat ' zu einer Spülstation 22. Dort wird ein Spülen mit Wasser

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durchgeführt, wonach das Substrat die Wasserspülstation verläßt und in eine Ätz- und Spülstation 24 eintritt, die in Form einer Doppelkammer ausgebildet ist. Das heißt, die Station4eist zwei hintereinanderliegende Ätzkammern auf, von denen die eine unabhängig von der anderen betrieben werden kann, so daß wechselnde Ätzzeiten für die sich mit gleich- . bleibender Geschwindigkeit durch die Station bewegende Substratbahn möglich sind, 4&e- je nach den verschiedenen Dicken der zu ätzenden Metalle.

Die geätzte Substratbahn bewegt sich dann von der Ätzstation 24 zu einer Dreifachspülstation 25. Nach dieser durchläuft

ψ das Substrat eine Infrarot-Trocknungsstation, die an ihrem Eingang eine Luftbürste aufweist, so daß die Substratbahn in trockenem Zustand in eine Nachbelichtungsstation 26 eintritt. In dieser wird das verbleibende Widerstandsmaterial auf dem Schaltungsmuster in einer Lauge löslich gemacht. Die nachbelichtete Substratbahn läuft von der Nachbelichtungsstation 26 zu einer Abziehstation 28, wobei eine der Entwicklerlösung entsprechende Lösung oder eine Ätznatronlösung vorzugsweise auf beide Seiten der Substratbahn aufgesprüht wird, um das verbleibende Widerstandsmaterial zu entfernen. Stromabwärts von der Abziehstation ist in einer Station eine letzte Wasserspül- und Luftbürstentrocknungsvorrichtung vorgesehen,

, und anschließend tritt die Substratbahn in eine Station 30 ein, die eine Infrarot-Trocknungsstation ist und die Substratbahn vollständig trocknet, bevor diese auf eine Spule· 32 aufgewickelt wird. Beim Wiederaufwickeln des Substrats ist es wichtig, daß der Einschluß von Feuchtigkeit zwischen den einzelnen Lagen verhindert wird, um eine Korrosion auszuschließen.

Nunmehr wird die Belichtungsstation I4 im einzelnen "beschrieben.

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Gemäß den Figuren 2, 2A und 2B weist die Belichtungsstation 14-' einen Rahmen auf, der aus vier Metallstützen 34 besteht, die an der Ober- und Unterseite durch eine Vielzahl von horizontalen Verbänden 36 verbunden sind. Der Rahmen begrenzt einen in der Mitte liegenden Belichtungsabsehnitt 38 und zwei Filmspeichervorrichtungen 40 bzw. 4-2 oberhalb bzw. unterhalb.des in der Mitte liegenden Belichtungsabschnitts 38. Beide Filmspeiehervorrichtungen sind im wesentlichen identisch, und es wird nur die untere Vorrichtung 42 im ein zelnen beschrieben. Die Einheit 42 weist ein Paar von allgemein rechteckigen, horizontal orentierten Walzenauflagegestellen 44 und 46 auf, wobei das Obergestell 44 stationär am Rahmen der Belichtungsstation befestigt ist. Die Einheit ist mit einem Paar von im Abstand voneinander befindlichen, vertikal festgelegten Stangen 48 versehen, die Gleitbuchsen 49 tragen, wobei die Stangen 48 wiederum an dem unteren Walzenauflagegestell 46 so festgelegt sind, daß sich das Gestell 46 vertikal auf das festangeordnete Obergestell 44 zu und von diesem weg bewegt. Das Gestell 46 wird von einer rechtwinkligen Endplatte 47 und einer Seitenplatte 51 begrenzt. Die Gestelle 44 und 46 tragen an entgegengesetzten ■ Seiten und einstückig mit ihren Seitenplatten eine Vielzahl von im Abstand voneinander befindlichen Fingern oder Ansätzen 50. Die in Längsrichtung versetzt angeordneten und entgegengesetzt gerichteten Finger 50 tragen eine entsprechende Anzahl von Rollen 52, auf die eine kontinuierliche Diapositivschleife 16 oder 18 aufgezogen ist, so daß das Aufwickeln und Speichern des Films in einem möglichst kleinen Raum erleichtert wird. Die Einheiten 40 und 42 nehmen bequem Diapositiv-Originalmusterschleifen einer Länge von etwa Iß bis 15 m auf, wobei sich das Gestell 46 an den Stangen 48 nach oben bewegt zwecks Halterung kürzerer Schleifen.

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In bezug auf diese Bewegung ist zu beachten, daß vier festangeordnete Flaschenzüge 58 an festen Stellen an der Belichtungsstation vorgesehen sind und daß Kabel 56 vorgesehen sind, die wiederum an einem Ende mit den Längsextremitäten des beweglichen Gestells 46 und am anderen Ende über Trommeln 55 mit einer Ratsehenwinde 54 verbunden sind, so daß der Abstand zwischen den Gestellen 44 und 46 justiert werden und das Gestell 46 in seiner Stellung festgelegt werden kann, so daß eine übermäßige Beanspruchung des Films während der Bewegung desselben über die Rollen und durch die Belichtungsstation 38 vermieden wird.

Der untere Film 18 tritt bei 60 in die Belichtungseinheit ein und bei 62 aus dieser aus, wogegen der obere PiIm 16 bei 64 eintritt und bei 66 austritt. Die Substratbahn 1 tritt an der linken oder stromaufwärts gelegenen Seite bei 68 in die Station ein und bei 70 an der stromabwärts gelegenen Seite aus. Diese Anordnung ist am besten in Figuren 4» 4A und 5 zu sehen. Der Belichtungsabschnitt 38 weist.seitlich im Abstand voneinander angeordnete, vertikal orientierte Auflageplatten 102 auf, die in der Station 14 festangeordnet sind mittels Endbefestigungsarmen 103, die wiederum unmittelbar mit U-förmigen Kanalelementen 105 verbunden sind, die sich in Querrichtung von vorne nach hinten durch die Station 14 erstrecken. Verschiedene Zahnantriebsführungen und Leerlaufrollen für den FiIm und eine jeder Klarglasbelichtungswalze zugeordnete große Andruckwalze sind drehbar zwischen den Auflageplatten 102 montiert.

Die gezeigte Anordnung weist zwei Walzensätze auf, um eine Belichtung des Widerstandsmaterials auf beiden Seiten des metallisierten Substrats 1 zu bewirken. In Figur 4 läuft der obere Diapositivfilm; 16, der bei 64 eintritt, im Uhrzeigersinn über eine Führungsrolle 72 und trägt (Figur 5) im Abstand voneinander befindliche Perforationslöcher 73 entlang

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einem oder "beiden Eändern, wobei diese Perforationen die hervorsteilenden Zähne 75 eines Zahnrades 74 aufnehmen, wodurch eine positive Deckung und ein sohlupffreier Antrieb des Films 16 iiybezug auf die darunterliegende Substrat bahn mit dem Widerstandsmaterial und in bezug auf den Film 18 bewirkt werden. Der Film 16 ist vor dem Kontakt mit der Oberseite des Substrats 1 etwa um die Hälfte des Umfangs der Zahnrolle 74 gewickelt, wobei der Film 16 und das Substrat 1 an ihrem Eingang 68 zwischen dem Zahnrad 74 und einer darunterliegenden.Andruckrolle 76 eingeschlossen sind. In diesem Zusammenhang sei gesagt, daß die Andruckrolle eine LeerlaufroHe ist und mittels einer Feder 77 auf die Zahnradrolle 74 zu vorgespannt ist. Der obere Film 16 und die Substratbahn 1 sind während der Bewegung durch die Belichtungsstation im Uhrzeigersinn um eine einen großen Durchmesser aufweisende elastische Walze 78 gewickelt, wobei der Film 16 und das Substrat 1 in einem Z- oder S-förmigen Weg verlaufen, indem sie teils um den Umfang der einen großen Durchmesser besitzenden elastischen Walze 78 und teils um eine Klarglasbelichtungswalze 80 gewickelt sind und bei 79 zwischen den beiden Walzen eingeschlossen sind. Die Substratbahn und der Film, die miteinander in Kontakt stehen, verlassen den Umfang der elastischen Walze 78 und bleiben in einem mehr als 90 Grad betragenden Bogen fest um den Umfang der Klarglaswalze gewickelt, bevor sie sich nach oben und von der Glaswalze 80 wegbewegen. Nach der Glaswalze 80 laufen der Film 16 und die darunterliegende Substratbahn 1 zwischen einer Leerlaufrolle 87 und einer darunterliegenden Zahnradrolle 82 hindurch, deren Zähne die Perforationen 73 der Diapositivfilmschleife 16 durchsetzen. Die Zahnwalze 82 ist jedoch beiden Filmen gemeinsam zugeordnet, da die untere Filmschleife 18, die bei 60 in die Station eintritt, mit der Zahnradrolle 82 in Eingriff gelangt, nachdem sie zuerst über eine Führungsrolle 92 gelaufen ist. Die Zähne 83 der Zahnradrolle 82 durchsetzen

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Perforationen 93 (Figur 5) der/ünteren Filmschleife 18 und dann Perforationen 73 der oberen Filmschleife 16. Die FiImschleifen 16 und 18 werden nicht nur reibungsmäßig angetrieben durch Kontakt mit der sich bewegenden Substratoahn 1, sondern es wird zwischen den Mimstreifen infolge des Eingreifens der Zähne 83 in die Perforationen der beiden Filmschleifen ein Gleichlauf aufrechterhalten. Über den Bereich der gemeinsamen Zahnrolle 82 gelangt der obere Filmstreifen 16 in Kontakt mit einer Führungsrolle 84 und wird zum Teil um diese herumgeführt, bevor er aus der Belichtungsstation 38 bei 66 austritt zwecks Speicherung in der oberen Speichereinheit 40.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß der Film 16 auf die Substratbahn 1 auftrifft und gegen diese gedruckt wird und sich mit dieser fortbewegt von dem Bereich der Zahnrolle 74 bis zu dem Punkt, wo er die Rolle 84 verläßt. Die Anzahl und die Positionierung der verschiedenen Rollen und Walzen in bezug auf die untere Filmschleife 18 ist identisch mit der Anzahl und Positionierung der Rollen und Walzen für die Bewegung der oberen Filmschleife 16, jedoch selbstverständlich umgekehrt orientiert. Der bei 60 eintretende Film 18 läuft im Gegenuhrzeigersinn über die Führungsrolle 92, im Uhrzeigersinn über die gemeinsame Zahnrolle 82, im Uhrzeigersinn über die große Klarglaswalze 94, wobei eine Belichtung des Photowiderstandsmaterials an der Unterseite der Substratbahn 1 erfolgt, im Gegenuhrzeigersinn über die große elastische Walze 96, wobei zusammen mit der Walze 94 der S-Verlauf für die sich überlappenden Bahnen definiert wird, im Uhrzeigersinn über die Zahnrolle 98 und im Gegenuhrzeigersinn über die Führungsrolle 100, wodurch die Filmschleife 18 bei 62 austritt zwecks Speicherung im gefalteten Zustand innerhalb der Speichereinheit 42, wie bereits beschrieben wurde. Der Film 18 trifft auf die Unterseite der zu verarbeitenden Substratbahn 1 auf und wird

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gegen diese gedrückt, wenn er die Zahnrolle 82 verläßt und bis er in Eingriff mit der Zahnrolle 98 gelangt. Eine Belichtung des Photowiderstandsmaterials mit dem Muster, das die Diapositive 16 und 18 aufweisen, wird für beide Abschnitte der Station in identischer Weise ausgeführt, und es wird zwischen den Mustern an gegenüberliegenden Seiten des metallisierten Substrats eine genaue Deckung aufrechterhalten.

Die Mechanik der Lagerung jeder der beschriebenen Rollen und Walzen ist ziemlich konventionell, wobei, alle kleinen Führungs- und Leerlaufrollen an der Innenseite der Seitenplatten 102 drehbar gelagert sind. Die Andruckrollen 78 und 96 mit großen Durchmesser jedoch sind an der Außenseite der Platten 102 drehbar gelagert, während die Glaswalzen 80 und 94 an Sekundärplatten 104 drehbar gelagert sind, wie am besten in den Figuren 3 und 7 zu sehen ist. In jedem Fall rotiert jede Rolle oder Walze um ihre Längsachse durch Reibungskontakt mit entweder dem Substrat 1, dem Film 16, dem Film 18 oder einer Kombination derselben. Die Oberflächen der Walzen 76 und 78 sind elastisch, um einen Schlupf zwischen den von dem Substrat 1 angetriebenen Filmen und dem Substrat selbst, während dieses sich durch die Belichtungsstation bewegt, zu verhindern. Die · Diapositivfilme werden aufgenommen und bewegen sich mit dem angetriebenen Substrat weiter, wobei jedes Diapositiv eine Photoschablone trägt. Diese Filme decken die Schaltungsbere.iche, die nicht belichtet werden sollen, ab, und daher ist jede Maske positiv, da die hier gezeigte Anordnung ein positives Widerstandssystem darstellt.

Beide Walzen 80 und 90 sind durchsichtig, vorzugsweise durchsichtige hohle Glasröhren. An der Glaswalze 80 von Figur 4 erkennt man, daß die Walze 80 ein Paar von konzentrischen Metallröhren oder -hülsen 86 und 88 von geringerem Durchmesser in sich trägt, wobei die Metallhülsen nicht mit der äußeren Glaswalze rotieren, obwohl sie in bestimmten Grenzen

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in bezug aufeinander relativ drehbar sind. Jede Metallhülse weist einen langgestreckten Schlitz 81 auf, der sich um etwa 100 Grad des Umfangs erstreckt, so daß die Inzidenz der Schlitze durch Drehorientierung der Hülsen es ermöglicht, daß das Licht von einer UV-Lichtquelle 90 innerhalb der Hülsen sich durch die Glaswalze 80 und durch die darüberliegende Schablone, die durch den ein Muster aufweisenden Filmstreifen 16 definiert ist, auf die Oberfläche des Substrats 1 fortpflanzt. Die Belichtungszeit wird in einfacher Weise variiert durch Rotation der Hülse 88 relativ zu der Hülse 86, wodurch natürlich die Umfangsbreite der Belichtungsöffnung, die durch die Schlitze 81 definiert ist, reduziert wird und damit auch die Belichtungsdauer für eine vorgegebene Bewegungsgeschwindigkeit des Substrats durch die Station.

Figur 8 ist eine vergrößerte Vorderansicht eines Teils der Station 14 mit der Auflageplatte 104, in der die Hülsen 86 und 88 winkelmäßig einstellbar drehbar gelagert sind. Die äußere Hülse 86 ist durch Verschweißen mit einem Flansch 120 permanent befestigt, und der Flansch 120 ist wiederum mittels Befestigungselementen 122 an der äußersten Seitenplatte 124 befestigt. Abstandsblöcke 126 (Figur 7) ermöglichen es, daß die Platte 124 sich von der Seitenplatte 104 nach außen erstreckt (Figur 3)· Die innere Hülse 88 ist mit einem zweiten Flansch 128 verschweißt, der wiederum drehbar in bezug auf den Flansch 120 mittels einer Schraube 130 gelagert ist, die einen Schlitz 132 durchsetzt. Die winkelmäßige Bewegung des Flansches 128 relativ zu dem Flansch 120 bewirkt eine Relativbewegung zwischen den Hülsen 86 und 88, wodurch die Breite der durch die Schlitze 81 definierten Öffnung variiert wird, wodurch wiederum die Dauer der Belichtungszeit gesteuert wird.

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Um ein reibungsmäßiges Aufwickeln der sich überlappenden Filmstreifen und Substratabschnitte um den Umfang der Klarglaswalzen 80 und 94 zu erreichen, sind Federvorspannmittel vorgesehen, wie am "besten in den Figuren 3 und 6 zu sehen ist. Lager blöcke. 106 sind zwischen festangeordneten Führungen 107 horizontal bewegbar angeordnet, wobei zwischen einer Endfläche jedes Blockes 106 und festangeordneten Haltearmen 109 eine Feder 108 eingeschlossen ist und durch eine Welle 111 in ihrer Stellung gehalten wird, um welche die Feder konzentrisch positioniert ist.

Bezüglich der Lagerung der drehbaren Klarglaswalzen 80 und 94- ist zu beachten, daß die einander entgegengesetzten Platten 102 (Figur 6) bei 105 eine Öffnung aufweisen, während die Platten 104 (Figur 7) bei 105' eine Öffnung aufweisen, so daß die Klarglaswalzen durch" die Öffnungen hervorstehen können. Drei Querlager 110, 112 und 114 sind vorgesehen, die die Klarglaswalze 80 ordnungsgemäß positionieren und sie zwecks Rotation haltern. Die Querlager 110 und 112 sind einstellbar, jedoch starr gelagert, wobei die Querlager drehbare Scheiben 113 aufweisen, die schwenkbar an dem Arm 115 gelagert sind, wobei der Betrag der Schwenkbewegung oder Winkelposition des Armes durch die Justierschraube 117 reguliert wird. Das Querlager 114 ist ebenfalls an einem Schwenkarm 119 gelagert und weist eine Scheibe 121 auf, aber in diesem Fall wirkt eine Kompressionsfeder 123- auf das äußere Ende des Armes 119 und spannt die Scheibe 121 in Kontakt mit dem Umfang der Walze 80 vor. In ähnlicher Weise sind drei Querlager 110·, 112* und 114' für die Walze 94 vorgesehen. Unter Bezugnahme auf Figur 3 ist zu beachten, daß die Glaswalzen sich nicht axial, d. h. von einem Ende zum anderen, verschieben können, und zwar durch Anschlagen an Lagern 116 und 118 (Figur 3), die gegen die Enden dieser Walzen wirken. Das Lager 116 ist stationär, während das Lager 118 durch Federkraft vorgespannt ist und ähnlich dem

Querlager 114 aufgebaut ist, jedoch auf das Ende der Glaswalze 80 wirkt. Ähnliche Mittel sind für die Glaswalze 94 vorgesehen. Das Vorspannen der Lager 118 bewirkt eine Kompensation von Unregelmäßigkeiten in dem Glas, wie es auch ' ■ die Querlagersätze 110, 112, 114 tun.

Me Figuren 6 und 7 veranschaulichen die Wärmeverteilung in den Glasbelichtungswalzen 80 und 94· Die Temperatur, der das Widerstandsmaterial ausgesetzt ist, ist einigermaßen kritisch, da, wenn die Temperatur einmal auf einen vorgegebenen Wert angestiegen ist, es nicht möglich ist, diese wieder abzubauen. Wenn beispielsweise das Widerstandsmaterial

r einen konventionellen AZ-Widerstand hat, ist die kritische Temperatur bei 82,2° C, und es ist dann erforderlich, die Temperatur des Substrats unterhalb dieses Wertes zu halten. Weiterhin ist es erforderlich, den Film selbst vor übermäßigen Temperaturen zu schützen, da diese den Film zerstören oder zersetzen würden. Die Quecksilberdampflampe 90 in jeder der Walzen 80 und 94 erzeugt eine enorme Wärmemenge, und diese Wärme muß verteilt werden. Bei der vorliegenden Erfindung sind zwei Mittel vorgesehen, um diese Wärme wirksam zu zerstreuen. Die primäre Wärmezerstreuung ergibt sich aus der Anwendung von zwei hohlen Metallröhren 128 und 130', die im Querschnitt gekrümmt sind (Figur 9) und von denen jede am einen Ende mit einer Flüssigkeitskühlq.uelle in Flüssigkeitsverbindung steht. Eine Leitung 132 dient als Einlaßende, wie der Pfeil 131 andeutet, und das flüssige Kühlmittel durchströmt die gesamte Länge der oberen Leitung 128 und tritt am rechten Ende der Anordnung aus. Ein zweiter Kühlmitteleinlaß 133 für die untere Leitung 130 erzeugt eine Gegenströmung, wie durch den Pfeil 134 angedeutet ist, und verläßt die Anordnung an deren linkem Ende. Jedes Kühlmittelrohr hat seinen eigenen Einlaß und Auslaß, wobei zur gleichmäßigen Verteilung der Wärme durch die Leitung eine Gegenströmung vorgesehen ist.

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Eo ist Δ\ι beachten, daß die Metallröhren fest an den Seiten der Schlitze 81 positioniert sind, die in den Hülsen 86, 88 ausgebildet sind, die die Öffnung 91 begrenzen. Jede der gekrümmten Kühlflüssigkeitsleitungen 128 und 130 bildet einen Bogen von etwa 120 Grad, der im wesentlichen den Bereich zwischen den Hülsen 86 und 88 und der Lichtquelle mit Ausnahme der von den Schlitzen 81 definierten Öffnung 91 überdeckt. Zusätzlich kann Luft aus einem Gebläse innerhalb der Klarglaswalzen 80 und 94- zirkulieren, um die von den- Quecksilberdampflampen erzeugte Wärme zu zerstreuen. Diese Luftzirkulation kann durch die Anwendung einen herkömmlichen Gebläses (nicht gezeigt) erreicht werden.

Im Betrieb, während sich die zu -ätzende Substratbahn 1 durch die Station M- bewegt, nachdem auf beide Seiten des Substrats gleichmäßig Widerstandsmaterial aufgetragen wurde, bewirkt die Bewegung des Substrats 1 durch den reibungsmäßigen Kontakt mit den Filmschleifen 16 und 18 eine Bewegung dieser FilmschLeifen von den Speichervorrichtungen 40 und 42 in den Belichtungsabüchnitt 38 in einer kontinuierlichen Weise, wobei die angetriebenen Zahnradrollen 74» 82 und 98 nur den Gleichlauf zwischen den Filmschleifen 16 und 18 aufrechterhalten. Eine gesteuerte Belichtung des Substrats 1 auf beiden Seiten mit den Mustern, die die einzelnen Diapositivschleifen 16 und 18 tragen, hängt ab von der Bewegungsgeschwindigkeit der Substratbahn 1 und der Größe der Öffnung, die durch die konzentrischen Hülsen 86 und 88 in beiden Glaswalzen 80 und 94 gebildet wird..Es kann eine größere oder kleinere Anzahl von Stützrollen 52 verwendet werden für beide Speicherbereiche 40 und 42, und selbstverständlich können die äußeren Gestelle 46 und 46· relativ zu dem innersten festliegenden Gestell jedes Speicherbereichs verschoben werden, um kontinuierliche Diapositivfilmschleifen unterschiedlicher Längen aufzunehmen, so daß kontinuierliche gedruckte Schaltungen einer Länge von 15 m oder mehr erzeugt

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werden; wenn für einen einzelnen Schaltungsstreifen ein sich wiederholendes Muster gewünscht wird, hängt die Länge der Schaltung nur von der Länge der verarbeiteten Substratbahn 1 ab. Weiterhin ist zu beachten, daß, wenn sich die Perforationslöcher an vorbestimmten Abständen entlang der Länge des Films befinden, eine Deckung der beiden Filme und die Verbindung der Enden jedes Films miteinander zur Bildung jede_?r Filmschleife 16 und 18 nach dem Einführen zwischen die Rollen 52 leicht erreicht werden kann. Der Originalfilm kann in einfacher Weise in Schleifen einer Länge von mehr als 15 m hergestellt werden durch Anwendung eines durch einen Computer gesteuerten Lichtkopfes auf einem einen lan- w gen Film tragenden Licht tisch. Geringfügiges Retuschieren kann in einfacher Weise an den Endpunkten erfolgen, so daß die Verbindungsstelle keine unerwünschte Drucklinie aufweist. Bei Verwendung der endlosen Filmschleifen beträchtlicher Länge und eines Reibungsantriebs wurden Substratgeschwindigkeiten von 40,64 cm/min erreicht. Optimale Konstruktionsparameter von 90 cm/min sind erreichbar, wenn die Anordnung in der Lage ist, 28,35 g Kupfer oder Kupfer einer Dicke von 0,035 mm mit einer Geschwindigkeit von 90 cm/min zu ätzen.

Patentansprüche:

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Claims

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Patentansprüche

Verfahren zum Atzen eines Musters In ein sich kontinuierlich, bewegendes metallisiertes Substrat, das auf einer Seite eine Photowiderstandsschicht trägt, wobei das Substrat in eine Belichtungsstation geführt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein endloser Diapositivfilm (16), der ein Originalmuster trägt, mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Substrat (l) in Kontakt mit der Photowiderstandsschicht geführt wird, daß der Diapositivfilm (16) über eine vorbestimmte Entfernung auf der Photowiderstandsschicht liegend gehalten wird und daß die Photowiderstandsschicht während einer vorbestimmten Zeitspanne mit dem Originalmuster belichtet wird, während der Diapositivfilm (16) und die Photowiderstandsschicht übereinanderliegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein zweites Muster auf die andere Seite des Substrats, die eine zweite Photowiderstandsschicht trägt, geätzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß ein zweiter endloser Diapositivfilm (18) mit einem zweiten Originalmuster mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Substrat (1) in Kontakt mit der zweiten Photowiderstandsschicht geführt wird, daß der zweite Diapositivfilm (18) über eine vorbestimmte Entfernung auf der zweiten Photowiderstandsschicht liegend gehalten wird

und daß die zweite Photowiderstandsschicht während einer vorbestimmten Zeitspanne mit dem zweiten Originalmuster belichtet wird, während der zweite Diapositivfilm (18) und die Photowiderstandsschicht aufeinanderliegen.

3. Anordnung zum Atzen eines Musters in ein sich kontinuierlich bewegendes metallisiertes Substrat, das auf einer Seite

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eine Photowiderstandsschicht trägt, wobei die Anordnung einen Antriebsmechanismus aufweist, der das Substrat kontinuierlich einer Belichtungseinrichtung zuführt, sowie eine Vorrichtung, die einen ein Originalmuster aufweisenden Diapositivfilm an der Belichtungseinrichtung auf das Substrat auflegt, dadurch gekennzeichnet daß die genannte Vorrichtung eine Führungs- und Justiervorrichtung (72, 74, 76, 77, 82, 84, 87) ist, die einen endlosen Diapositivfilni (16), der ein Originalmuster aufweist, von einer Stteicherkannner (40) mit der gleichen Geschwindigkeit, mit der sich das Substrat (1) bewegt, in Kontakt mit der Photowiderstandsschicht führt, wobei die Führungsund Justiervorrichtung den Mapositivfilm (16) über eine vorbestimmte Entfernung auf der Photowiderstandsschicht liegend halt, und daß die Belichtungsvorrichtung (78, 80, 90) die Photowiderstandsschicht mit dem Originalmuster während einer vorbestimmten Zeitspanne belichtet, während der Diapositivfilm (16) und die Photowiderstandsschicht aufeinanderliegen.

4. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet t daß die Speicherkammer (40) ein Paar von Gestellen (44» 46) aufweist,, die an einer Seite des Zuführweges des Substrats (l) positioniert und aufeinander zu- und voneinander wegbewegbar sind, wobei sich in Längsrichtung im Abstand voneinander liegende Finger (50) von den aufeinander zu gerichteten Seiten der Gestelle (44_f 46) erstrecken und-die Finger (50) jedes Gestells in bezug auf die Finger (50) des jeweils anderen Gestells versetzt sind und tnit diesen in Eingriff gelangen, daß die genannten Finger Rollen (52) tragen, die den Diapositivfilm (16) aufnehmen, und daß Mittel vorgesehen sind, die die Gestelle (44, 46) in und außer Eingriff bringen, so daß die Rollen (52), wenn die Finger (50) miteinander in Eingriff stehen,

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einen freien Längsweg für den von den Rollen (52) getragenen Diapositivfilm (16) definieren.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ydie Belicht ungsvorriohtung eine elastische Andruckwalze (78), eine Klarglasbeliohtungswalze (80) und eine in der Klarglasbelichtungswalze (80) angeordnete lichtquelle (90) aufweist, daß die Führungs- und JustierTorrichtung den Diapositivf Llni (l6) in Kontakt mit dem Substrat (1) bringt, so daß das Substrat (l) und der Diapositivfilm (16) sich teilweise um den Umfang der Andruckwalze (78) und der Klarglasbelichtungswalze (80) wickeln und zwischen denselben (78> 80) eingeschlossen sind und einen S-förmigen reibungsmäßigen Antriebsweg definieren, wobei das angetriebene Substrat (1) den Diapositivfilra (16) reibungsmäßig zwischen den Walzen (78 und 80) und um den Umfang der Klarglasbeli.chtungswalze (80) antreibt.

6. Anordnung nach Anspruch 5 ι dadurch gekennzeichnet , daß die Mhrungs- und Justiervorrichtung eine Zahnradrolle (74) aufweist, deren Zähne (75) in Perforationen (73) in dem Diapositvfilm (16) eingreifen, und daß eine Andrückrolle (76) durch Federkraft auf die Zahnrolle (74) zu vorgespannt ist und das Substrat (1) gegen den Diapositvfilm (16) vorspannt.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Klarglaswalze (80) ein Paar von konzentrischen lichtundurchlässigen Hülsen (86, 88) enthalten ist, die in der Glaswalze (80) zwischen dieser und der Lichtquelle (90) angeordnet sind, wobei die Hülsen (86, 88) Längsschlitze (81) aufweisen, die zusammen eine Belichtungsöffnung begrenzen, und wobei die Hülsen zwecks Justierung der Belichtungsöffnung relativ zueinander drehbar sind.

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8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Glaswalze (80) ein Paar von im Querschnitt gekrümmten hohlen Röhren (128, 130) aufweist, die zwischen den konzentrischen Hülsen (86, 88) und der Lichtquelle (90) angeordnet sind und sich in Längsrichtung der konzentrischen Hülsen (86, 88), jedoch frei von der durch die Schlitze (81) definierten Belichtungsöffnung erstrecken, und daß die Röhren (128, 130) in Gegenströmung mit einer Flüssigkeitskühlmittelpumpe verbindbar sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei auch auf die zweite Seite eines sich kontinuierlich bewegenden metallisierten Substrats, das eine Photowiderstandsschicht' auf beiden Seiten trägt, ein Muster geätzt wird, gekennzeichnet durch eine zweite Pührungs- und Justiervorrichtung (82, 87, 92, 98, 100), die einen zweiten endlosen Diapositivfilm (18), der ein zweites Originalmuster aufweist, von einer zweiten Speicherkammer (42) mit einer der Geschwindigkeit des Substrats (1) entsprechenden Geschwindigkeit in Kontakt mit der Photowiderstandsschicht auf der anderen Substratseite führt, wobei die zweite Führungs- und Justiervorrichtung den Diapositivfilm (18) über eine vorbestimmte Entfernung auf der Photowiderstandsschicht auf der anderen Substratseite liegend hält, und durch eine zweite Belichtungsvorrichtung (90, 94-, 96), die die Photowiderstandsschicht auf der anderen Substratseite mit dem zweiten Originalmuster während einer vorbestimmten Zeitspanne belichtet, während der zweite Diapositivfilm (18) und die Photowiderstandsschicht der anderen Substratseite aufeinanderliegen.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet , daß die beiden Speicherkammern (4-0, 42) an entgegengesetzten Seiten des Substratzuführweges angeordnet sind, daß die beiden BeIichtungksvorrichtungen (78, 80,

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90 und 90, 94, 96) entlang dem Substratzuführweg im -Abstand voneinander angeordnet sind und daß entlang dem Substratzuführweg zwischen den beiden Belichtungsvorrichtungen eine gemeinsame Zahnradrolle (82) angeordnet ist, die ein Teil der beiden Pührungs- und Justiervorrichtungen ist und deren Zähne in Perforationen (73, 93) in beiden Diapositivfilmen (16, 18) eingreifen, während die Diapositivfilme (16, 18) das Substrat (1) entlang einem gemeinsamen Zuführweg einschließen.

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