DE2230980A1 - Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Schaltungen und Basismaterial der zugehörigen Isolierplatten - Google Patents
Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Schaltungen und Basismaterial der zugehörigen IsolierplattenInfo
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Description
PATENTANWÄLTE Dipi.-ing. H. Seiler Dipi.-ing. J. Pfenning Dipl.-Phys. K. H. Meinig
1 Berlin 19 22. Juni 1972 Oldenburgallee 10 Me/Si
Tel. 0311/304 55 21 304 55 22
Drahtwort: Seilwehrpatent Postscheckkto. Bln.W.5938
Firma Photocircuits Division of Kollmorgen Corporation, 31 Sea Cliff Avenue,
Glen Cove, N.Y., USA
Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Schaltungen und Basismaterial der zugehörigen Isolierplatten
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Schaltungen, bei denen das mit
dem Leitermuster zu beaufschlagende, die Isolierplatte bildende Basismaterial mit einer Oberflächenbeschichtung versehen
wird, die durch Strahlungsenergie derart selektiv veränderbar ist, daß sie als Maske für das auf dem Basismaterial aufzubringende Leitermuster benutzt werden kann,
und auf nach dem Verfahren hergestelltes Basismaterial*
Gedruckte Schaltungen sind zu eine» unentbehrlichen Hilfsmittel
der Elektroindustrie geworden und stellen einen nach
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weitgehend automatisierte» Verfahren herstellbaren Massenartikel dar. Neben einer Vielzahl von Verfahren zur Aufbringung
von Kupferfolien oder anderen leitenden Materialien auf Isolierplatten ist es auch ganz allgemein bekannt,
sich eines Fotokopiervorganges zu bedienen, für den die Oberfläche
des Basismaterials zunächst, mit einer Schicht versehen wird, die strahlungsempfindlich ist und die beispielsweise
durch Lichteinwirkung ausgehärtet werden kann. Wird eine solche Schicht durch eine geeignete Vorlage hindurch selektiv
bestrahlt, so entsteht nach dem Entwickeln beispielsweise ein Negativ des jeweils gewünschten Leitermueters der gedruckten
Schaltung. Die d- ?.rt vorbereitete Oberfläche kann
nachfolgend einem streams Metall abscheidendem Verfahren
unterworfen werden, wobei das durch den Fotokopiervorgang gebildete Abbild als Maske dient. In den nicht ausgehärteten
und in geeigneter Weise von der Oberflächenschicht befreiten Gebieten kann sich das Leitermuster aus niedergeschlagenem
Metall ausbilden.
Für die industrielle Fertigung kann beispielsweise ein Badsmaterial verwendet werden, das durchgehend mit einem Stoff
durchsetzt ist, der die Oberfläche der Isolierplatte katalytisch für die stromlose Metallabscheidung vorseneibilisiert,
oder es kann auch nur die Oberfläche des Basieeaterials in
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einem vorbereitendem Verfahrensschritt in bekannter Weise für
die stromlose Metallabscheidung sensibilisiert werden.
Die bekannten Verfahren der beschriebenen Art führen spätestens dann zu erheblichen Schwierigkeiten, wenn das Basismaterial
beidseitig mit Leitermustern versehen werden soll, d.h. bei der Herstellung mehrschichtiger gedruckter Schaltungen.
Hierbei müssen beide Seiten der Isolierplatte, jeweils durch eine geeignete Vorlage hindurch der Kopierstrahlung,
etwa der Strahlung einer UV-Lichtquelle, ausgesetzt werden. Da die bekannten Basismaterialien je nach Strahlungsart bzw.
Wellenlänge des für den Kopiervorgang verwendeten Lichtes mehr oder weniger durchlässig sind, wird die strahlungsempfindliche
Kopierschicht jeder Seite nicht nur der gewünschten, von der Kopiervorlage durchgelassenen Strahlung,
sondern auch einem Eestanteil der Kopierstrahlung für die andere Seite der Isolierplatte ausgesetzt, so daß eine unzulässige
Sekundärabbildung auftritt.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, war es bisher erforderlich, zunächst nur eine Seite des Basismaterials mit der strahlungsempfindlichen
Kopierschicht zu versehen, diese durch die Vorlage hindurch zu belichten und zu entwickeln, um erst
anschließend in gleicher Verfahrensweise die zweite Seite
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mit der Kopierschicht auszustatten, zu belichten und zu entwickeln. Verglichen mit dem gleichzeitigen Kopieren
beider Seiten der Isolierplatte führt das doppelt hintereinander ablaufende Verfahren nicht nur zu einem wesentlich
vergrößerten Arbeiteaufwand, sondern macht es auch erforderlich, besondere Vorkehrungen zu treffen, um eine genaue
geometrische Ausrichtung und Lagefixierung der beiden, nacheinander angefertigten Kopien sicherzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten, bisher gegebenen Unzulänglichkeiten und Nachteile zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß von einem
Basismaterial ausgegangen, das zumindest an seiner Oberfläche eine organische Verbindung enthält oder das mit
einem Belag,der eine solche Verbindung enthält, beschichtet ist, die geeignet ist, die verwendete Kopierstrahlung ohne
Sekundärwirkungen zu absorbieren, so daß das Basismaterial für die Kopierstrahlung praktisch undurchlässig ist.
Wenn beispielsweise eine UV-Lichtquelle für den Kopiervorgang benutzt wird, so ergibt sich, daß bei einer Wellenlänge
der Kopierstrahlung zwischen 3150 und 3900 α die das
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Basismaterial durchsetzende Reststrahlung mit einer Inten- j sität von 0.2 Microwatt/cm bereits zu Störungen des Leitermusters
auf der Gegenseite führt. Nach der Erfindung wird das Absorptionsmittel für die Strahlung in einer solchen Menge
zur Anwendung gebracht, daß die das Basismaterial durchsetzen« de Kopierstrahlung eine Intensität aufweist, die unter 0.2 Microwatt/cm
liegt.
Als Absorptionsmittel werden an sich bekannte organische Verbindungen verwendet, die den erforderlichen hohen Absorptionskoeffizienten
für die Kopierstrahlung aufweisen und die aufgenommene Strahlungsenergie in anderer Form, die ohne nachteilige
Wirkung auf das strahlungsempfindliche Material ist, umsetzen.
Beispiele für derartige, geeignete organische Verbindungen sind:
Hydroxybenzophenone, Hydroxyphenylbenzotriazole, substituierte
Acrylate und ähnliche Verbindungen. Besonders vorteilhaft sind insbesondere auch:
2,^-dihydroxy-Benzophenonj 2,2'-dihydroxyl-4,k·-dimethoxybenzophenon;
2,2·, k,k'-tetrahydroxy-Benzophenon; 2-hydroxy-Jf-alkoxy-Benzophenon;
2-hydroxy-if-«ethoxy-Benzophenon;
2-hydroxy-if-methoxy-1f-Bethyl-Benzophenon; 2-hydroxy-if-n-oxtoxy-Benzophenon;
2-hydroxy-4-methoxy-5-sulfobenzophenon; 4-dodexyloxy-2-hydroxy-Benzophenon
und 2,2'-dihydroxy-if,1f■ -demethoxy-5-sulfobenzophenon.
c
. ._. . — P—
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Geeignete Benzotriazole sind beispielsweise: 2(2'-hydroxy-5'-methylphenyl)-benzotriazol; 2-(3',5'-ditertbutyl-21-hydroxyphenyl)-5-chlorobenzotriazol
und 2-(3'-tertbutyl-2'-hydroxy-5'-methylphenyl)-5-chlorobenzotriazol.
Gleichfalls geeignet sind Benzyliden-Malonate, Salicylate
und dergleichen.
Geeignete substituierte Acrylonitrile sind etwa: 2-äthylhexyl-2~cyano-3.3-diphenylacrylat $ Methyl-2-carbomethoxy-3-(para-methoxyphenyl)
Acrylate und dergleichen sowie auch betabezoylox:.= 2 '-hydroxy-Chalcon.
Bevorzugt werden 2,2 '-dihydroxy-^,'! !~diaiethoxy-benzochinon
und 2-hydroxy-4-methoxy~Benzophenon.
Das Absorptionsmittel für die Strahlung kann dem Basismaterial, etwa einem Harzgemisch, beigegeben bzw. untergemischt
werden, oder die Oberfläche der Isolierstoffplatte wird mit einem Belag versehen, der das Absorptionsmittel enthält.
Bei Laminaten ist es auch vorteilhaft, den Füllstoff, wie etwa Papierbögen, Fasern etc., entsprechend zu imprägnieren.
Bei geeigneten Basismaterialien ist es weiter möglich,
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deren.Oberfläche zu imprägnieren. Hierfür wird das Basismaterial
zunächst für etwa 1 bis 3 Minuten in eine Lösung getaucht, die beispielsweise 15 bis 20 g/l des Absorptionsmittels
enthält. In diesem Zusammenhang geeignete Lösungsmittel sind etwa Methylenchlorid, Ketone wie Azeton und
dergleichen. Zweckmäßig wird das Lösungsmittel so gewählt, daß es einerseits zur Auflösung des Absorptionsmittels
geeignet ist, andererseits aber auch in die Oberfläche des Basismaterials einzudringen vermag.
Nach dem Tauchen wird das Basismaterial an der Luft oder in einem geeigneten Trockenofen, beispielsweise bei 100 C,
für eine Minute getrocknet. Im allgemeinen wird nach dem Trocknen auf der Oberfläche eine Art Staub festzustellen
sein, der einen Überschuß des Absorptionsmittels darstellt. Dieser kann, ohne Beeinträchtigung der Wirksamkeit des
Absorptionsmittels durch kurzes, etwa 15 Sekunden langes
Eintauchen in 1,1,1-Trichloroäthan-Flüssigkeit entfernt
werden.
Anschließend werden die Oberflächen mit der strahlungsempfind»
liehen Schicht versehen, um in bekannter Weise dem Kopiervorgang unterworfen zu werden.
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Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Oberfläche des Basismaterials mit einem dünnen Überzug
versehen, der aus einem Polymer besteht, das das Absorptionsmittel enthält. Hierfür wird das Basismaterial zunächst,
etwa für 1 bis 3 Hinuten, in eine Lösung eingetaucht, die
aus 10 bis 20 g Absorptionsmittel und 50 bis 100 g thermoplastischem
Acrylharz besteht, dem Azeton zugegeben ist, um 1000 ml Lösung herzustellen.
Ein Polymer des Acrylharzes wird bevorzugt, da es in chlorierten, organischen Lösungsmitteln löslich ist und damit,
entweder nach dem Entwickeln der strahlungsempfindlichen Schicht oder gleichzeitig mit dem nicht strahlungsgehärteten
strahlungsempfindlichen Schichtmaterial, entfernt werden kann.
Nach dem Tauchen wird das Basismaterial für 30 bis k$ Minuten
an der Luft oder für 15 bis 20 Minuten bei 100° C in
einem Trockenofen getrocknet und anschließend das strahlungsempfindliche Material aufgebracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ils strahlungsempfindliches
Material eine Folie aus UV-aushärtbarem Material benutzt, die auf die Basismaterialoberfläche in
einer Laminierpresse aufgebracht werden kann. Derartige Folien sind beispielsweise unter dem Handelsnamen RISTON
der Firma DuPont bekannt.
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Im folgenden soll das erfindungsgemäß ausgebildete Basismaterial und das Verfahren zum Herstellen gedruckter Schaltungen
an einem Beispiel näher erläutert werden:
Das Verfahren zur Herstellung einer beidseitig mit einem Leitermuster versehenen Isolierplatte als gedruckte Schaltung
der Erfindung unter Benutzung eines entsprechenden Basismaterials, wobei das Ausgangsmaterial ein Epoxy-glass-Laminate
ist, besteht aus folgenden Verfahrensechritten:
a. Herstellen der Löcher im Basismaterial, die mit einem metallischen Wandbelag ausgestattet werden sollen;
b. Eintauchen des Basismaterials für ca» 5 Minuten in. Dimethylformamid (spez. Gew. 0.94-7 bis O.96O bei 2k° C);
c. Spülen in einem Gemisch, bestehend aus 9 Volumenteilen Äthylazetat und 1 Volumenteil Dimethylformamid (spez.
Gew. der Mischung 0.9 bis 9.922 bei 2k° D);
d. Eintauchen des Basismaterials für ca. 5 Minuten bei
ko bis | h5° | C | in | 80 | bis | 100 | g/1 |
CrO | 200 | bis | 250 | g/1 | |||
H SO, | cone. | ||||||
Fluorierter Kohlenwasserstoff 0^0-95" der 3M-Company)
0,5 g/l;
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e. Neutralisieren über 2 Minuten in Kaliumbisulfat und Spülen in Wasser;
f. Katalytisches Sensibilisieren der Basismaterialoberfläche nach bekannten Verfahren,um diese für
die stromlose Metallabscheidung aktiv zu machen;
g. Ofentrocknung für 15 bis 20 Minuten bei 65 bis
100° C;
h. Tauchen für 1 bis 3 Minuten in 2,2'-dihydroxy-if,V-dimethoxybenzophenon 15 g
Acrylharz der Firma Böhm und Haas, eingetragenes Warenzeichen Acryloid A-10 75 g
Azeton um 1000 ml Lösung herzustellen und trocknen für ca. 30 bis V? Minuten bei 23° C
oder im Trockenofen für 15 bis 20 Minuten bei 100° C;
i. Aufbringen einer Schicht auf die beidseitigen Basismaterialoberflächen, die aus Strahlungskopiepmaterial,
etwa einem unter dem Handelsnamen BISTON von DuPont vertriebenen Film, bestehen;
j. gleichzeitiges Belichten beider Seiten durch entsprechende
Vorlagen hindurch;
k. Besprühen mit 1,1,1-Trichloroäthan, wobei sowohl die
nicht belichteten Teile des strahlungsempfindlichen Films als auch die dann freiliegende Schicht aus
Acrylharz und das Absorptionsmittel in diesen Gebieten entfernt wird.
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Anschließend kann entweder zunächst der restliche durch die Strahlungsenergie gehärtete Teil des lichtempfindlichen Films
in 9O£iger Ameisensäure entfernt und dann stromlos Metall
in den nicht von der Acrylharzschicht abgedeckten Gebieten abgeschieden werden, um so das Leitermuster aufzubauen, oder
es kann zunächst stromlos Metall abgeschieden und anschließend der lichtempfindliche, gehärtete Film und Acrylharz
entfernt werden. Das Acrylharz kann stets in 1,1,1-Trochloräthan
entfernt werden.
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Claims (1)
- - 12 Ansprüche1. Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger gedruckter Schaltungen unter Benutzung eines Strahlungs- insbesondere eines Photokopiervorganges dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche des Basismaterials vor dem Aufbringen der strahlungseapfindlichen Kopierschicht mit einer organischen Verbindung als Absorptionsmittel versehen wird, die die Kopierstrahlung absorbiert, daß hierauf die Kopierschicht aufgebracht und durch Vorlagen hindurch, die den gewünschten Leitermustern entsprechen, der Kopierstrahlung ausgesetzt wird, und daß nach dem Entwickeln der Kopierschicht die Leiterzüge in an sich bekannter Weise durch stromlose Metallabscheidung aus hierfür geeigneten Bädern aufgebaut werden.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdas Basismaterial die organische Verbindung als Absorptionsmittel enthält.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel in einem Thermoplast, vorzugsweise-13-209853/1 106einem Acrylharz,in einem geeigneten Lösungsmittel als Schicht auf das Basismaterial aufgebracht und nach dem Entwickeln der Kopierschicht in den dann freiliegenden Gebieten vermittele eines Lösungsmittels wieder entfernt wird.k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kopierschicht ein Material verwendet wird, das im nicht strahlungsgehärtetem Zustand vom gleichen Lösungsmittel wie der thermoplastische Kunststoff gelöst wird.5. Basismaterial zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß dieses zumindest an seiner Oberfläche ein Absorptionsmittel enthält bzw. mit einem dieses enthaltenden Belag versehen ist, welches das Basismaterial für die Kopierstrahlung praktisch undurchlässig macht.6. Basismaterial nach Anspruch £, dadurch gekennzeichnet,daß das Absorptionsmittel in einer solchen Menge zugegeben ist, daß die das Basismaterial durchdringende Strahlung bei ihrem Wiederaustritt aus dem Basismaterial eine209853/ 1 106TIJUMüIntensität aufweist, die kleiner als 0.2 Microwatt/cm ist.7* Basismaterial nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche mit einer Schicht versehen ist,die aus einem thermoplastischen Kunststoff und dem Absorptionsmittel besteht.8» Basismaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff in einem cELorierten, organischen Lösungsmittel löslich und vorzugsweise ein Acrylharz ist.9· Basismaterial nach den Ansprüchen 1 bis 0, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel Hydroxybenzophenon, Hydroxyphenylbenzotriazol oder substituiertes Acrylat ist.10. Basismaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel 2,2'-dihydroxy-Jf,k'-dimethoxybenzophenon bzw. 2-hydroxy-4-methoxybenzophenon ist.209853/1106
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