DE2250031A1

DE2250031A1 - Verfahren zur herstellung von mehrschichtschaltungen

Info

Publication number: DE2250031A1
Application number: DE2250031A
Authority: DE
Inventors: Claude Gigoux
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-10-12
Publication date: 1973-04-19
Also published as: GB1410509A; JPS4846867A; FR2166417A5; IT972371B; US3859177A

Description

!EHOMSON - GSF
173» Bd. Haussraann
PARIS 8e /Frankreich

Unser Zeichen: T 12.77

Verfahren zur Herstellung von Mehrschiehtschaltungen

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung '!gedruckter Schaltungen" mit ein oder mehreren Leiterschichten, wovon bestimmte untereinander an Kreuzungsßtellen miteinander verbunden sind.

Die Entwicklung der Leitungsführiing von Schaltungen hat Anlaßt zu gedruckten Schaltungen mit einer, und dann mit mehreren Schichten gegeben. Solche Schaltungen werden in Serie mittels Vorrichtungen hergestellt, die außer physikalisch-, chemischen Maßnahmen zahlreiche mechanische' Operationen durchführen, z.B. Bohren, Pressen und Zuführung von Stoffen durch Maschinen, die mit den in der Druckerei verwendeten vergleichbar sind. Da die Apparaturen kostspielig sind, ist die Herstellung großer Serien erforderlich, um eine finanzielle Amortisation in annehmbaren Zeiträumen zu ermöglichen. Diese Einrichtungen eigenen sich schlecht zur

Dr.Ha/Gl

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Herstellung von leitungen mit sehr kleinen Abmessungen und großer Präzision, wenn man einen geringen Gestehungspreis und kleine Serien wünscht.

Die Erfindung schafft ein Herstellungsverfahren, bei dem prakti3ch nur physikalisch-chemische Vorgänge erfolgen, z.B. die Photogravierung mit verhältnismäßig einfachen Maskierungen, die Metallabscheidung durch Elektrolyse, die Harzabscheidung in einem Bad oder durch Vergießen und ggf. das Verkleben von thermoplaatischen Materialien.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die folgenden Verfahrensstufen:

Bildung eines ersten "Skeletts" aus Metall 1 durch selektive Photogravierung in einem aus "Metall 1" bestehenden Metallsubstrat (Kupfer, Zinn-Blei, Zink oder Nickel) wobei dieses Skelett als provisorisches Gerüst für den Aufbau der Leitung dienen soll, die mittels eines anderen, als "Metall 2" bezeichneten Metalls (Gold, Silber oder Kupfer) aufgebaut wird;

elektrolytische Abscheidung von Metall 2 in ziemlich dicken Streifen, um Leiter der endgültigen Schaltung zu bilden und Bildung von ösen oder Durchlässen, welche den Kontakt zwischen zwei in benachbarten parallelen Ebenen angeordneten Leitern ermöglichen, wobei die beiden Leiter sich in der die Achse der Öse bildenden Vertikalen kreuzen;

Entfernung des Metalls 1 durch Photogravierung nach einem vorherbestimmten Muster;

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Abscheidung von Harz oder thermoplastischem Klebstoff in den durch die vorhergehenden Photogravierungsschritte freigelassenen Stellen;

Wiederholung der vorstehend geschilderten Verfahrensstufe bis zur Erzielung der definitiven Struktur.;

gegebenenfalls Anbringung eines Sockels aus Harz oder thermoplastischem Stoff durch Formung oder Verklebung.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung besser verständlich.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Vergrößerung, welche das Prinzip der Erfindung erläutert;

Fig. 2 bis 17 Schnittansichten, die verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Leitungsführung erläutern;

Pig.18 bis 21 eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Schaltung mit drei parallelen Ebenen dargestellt, wobei die Leiter der untersten Ebene in einen Sockel 8 aus polymerisiertem Harz eingelassen sind. Die Zeichnung zeigt,einen Leiter 1 in der mittleren Ebene, Leiter 2 und 3 in der obersten Ebene und einen Leiter 4 in der untersten Ebene.

Eine Durchbohrung oder Öffnung 5 verbindet die Leiter und 2; sie besteht aus einem zylindrischen Loch 6 mit einer zu den Leitern 1 und 2 senkrecht verlaufenden Achse.

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SAD ORIGIMAL

Kleine Parallelepipede 71 und 72 aus Isoliermaterial sind an den Kreuzungsstellen zwischen den Leitemi und bzw. 1 und 4 angebracht.

In dem dargestellten und beschriebenen Beispiel (Fig. 2 bis 17) findet man die Leiter 1, 2, 3 und 4 von Fig. 1 wieder.

Bei dem gewählten Beispiel ist der Verfahrensablauf der folgende:

1. Stufe: Man geht von einer Metallfolie 1 (20 in Fig. 2) mit einer beispielsweise 25 Mikron nicht übersteigenden Dicke aus und man scheidet zwei Schichten aus lichtempfindlichem Harz 21 und 22 auf beiden Seiten der Folie 20 ab;

2. Stufe: Mittels einer Maskierung bildet man durch photographische Belichtung und Entwicklung zwei Fenster 31 und 32 (Fig. 3);

3. Stufe: Mittels eines Gravierungsmittels, z.B. Eisenperchlorid, bohrt man in die Folie 20 ein Loch 40 (Fig. 4);

4. Stufe: Mittels' einer Maskierung erzeugt man durch Photographic Aussparungen 50 und 51, die der Bahn der Leiter 2 und 3 entsprechen (siehe Fig. 5) und außerdem eine Aussparung 52 auf der Unterseite, die der Bahn des späteren Leiters 1 entspricht;

5. Stufe: In den in der 4. Stufe erhaltenen Aussparungen sowie in dem Loch 40 scheidet man elektrolytisch Metall 2 ab. Danach bleibt in der Regel ein Loch 60 (Fig. 6), mit kleinerem Durchmesser. Nach dieser Verfahrensstuie sind die Leiter 1, 2 und 3 gebildet, Jedoch durch die Folie kurzgeschlossen;

¹Il

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6. Stufe: Mitteln eines selektiv das verbliebene Harz angreifenden Mittels entfernt man dieses Harz (I¹Ig. 7);

7. Stufe: Man scheidet elektrolytisch auf dem Ganzen Metall 1 ab, welches Schichten 80 bildet (Pig. 8);

8. Stufe: Auf dem Ganzen wird eine Harzschicht 90 abgeschieden (Fig. 9);

9. Stufe: Durch Photographic schafft man eine Aussparung (Pig. 10) entsprechend der Bahn des späteren Leiters 4;

10. Stufe: Der Leiter 4 wird elektrolytisch abgeschieden (Pig. 11);

11. Stufe: Man entfernt das verbliebene Harz;

12. Stufe: Man klebt das ganze auf einen Sockel 8 aus thermoplastischem Material (Pig. 12);

13. Stufe: Man scheidet auf dem oberen Teil der Schaltung eine Harzschicht 130 ab (Pig. 13);

14. Stufe: Durch Photographie schafft man eine Aussparung 131 (Pig. 13);

15. Stufe: Mittels eines selektiv das Metall 1 angreifenden, das Metall 2 jedoch nicht verändernden Gravierungsmittels erzeugt man eine Aussparung 140 (Pig. 14), die zwischen die Leiter 3 und 4 einerseits und den Leiter 1 andererseits bis etwa zur Hälfte der Breite der Streifen 3 und 4 vordringt; . . ·

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16. Stufe: Man scheidet in der Aussparung 140 lichtempfindliches Harz ab;

17. Stufe: Man belichtet das in der 16. Stufe abgeschiedene Harz und entwickelt wie bei der Photographic, wobei Reste 150 (Pig. 15) zurückbleiben, welche die Kohäsion der Leiter gewährleisten sollen, damit die folgenden Stufen durchgeführt v/erden können;

18. Stufe: Mittels des in der 15. Stufe verwendeten Gravierungsmittels entfernt man das restliche Metall 1, so daß lediglich die vier Leiter, die Harzreste 150 und der Sockel 8 zurückbleiben (Fig. 16);

19. Stufe: Man scheidet auf dem ganzen eine Harschicht ab;

20. Stufe: Man belichtet das in der 19. Stufe abgeschiedene Harz und entwickelt, wobei die Reste 170 und 171 verbleiben (Fig. 17);

Die vorstehend beschriebenen Verfahrensstufen sind lediglich Beispiele und nicht beschränkend. Als mögliche Abänderungen seien die folgenden genannt:

a) Weglassen der 12. Stufe; während der 16. Stufe vergießt man das Harz, um so gleichzeitig den Sockel 8 und die Abscheidung 150 zu erhalten, so daß die 17. Stufe entfallen kann;

b) In der 17. Stufe kann man zur Begrenzung der Harzabscheidung in der Aussparung I40 eine Maskierung verwenden;

c) Eine zusätzliche Stufe (17bis) kann darin bestehen, daß man die Polymerisation des Harzes 115 durchErhitzen bewirkt.

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Schließlich ist es im Falle einer Schaltung mit einer Masseebene 202 (Fig. 18) nicht nötig, den Sockel 8 des vorhergehenden Beispiels zu bilden. Fig. 21 zeigt ixn Schnitt ein Beispiel eines Teils einer Schaltung dieser Art mit einem Leiter 222, der senkrecht zur Ebene der Figur verläuft und rait zwei Leitern 221 und 223, die auf beiden Seiten der Masseebene 202 angeordnet sind und deren Achsen parallel zur Ebene der Figur verlaufen. Die Harzreste 224 stammen aus vorhergehenden Stufen. Davon.sind nur diejenigen dargestellt, die entsprechen:

Fig. 18 (Schnitt) und Fig. 19 (Draufsicht); durch Photogravierung hat man auf einer Folie 201 aus Metall 1 eine Art Harzstifte 203 und 204 gebildet und man hat außerdem durch Elektrolyse eine die Masseebene 202 bildende Metallschicht aus Metall 2 abgeschieden;

Fig. 20 (Schnitt): Nach Entfernung der Harzreste 203 und 204 hat man durch selektiven Angriff die Löcher 205 und 206 gebohrt, worauf man elektrolytisch aus dem Ganzen eine Schicht 210 aus Metall 1 abgeschieden hat.

Die Erfindung betrifft nicht nur Leitungsführungen mit ausschließlich Leitern aus Edelmetall (Gold, Silber) sondern auch Schaltungen mit Leitern aus· Kupfer, was einen ziemlich allgemeinen Fall darstellt.

Natürlich kennt man selektive Gravierungsmittel, die ein Metall 1 angreifen, das beispielsweise sein kann: Eine Zinn-Bleilegierung, Zink oder Nickel, ohne daß dabei das Kupfer angegriffen wird.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Anzahl von Schichten ist nicht begrenzt, was einen weiteren Vorteil der Erfindung darstellt.

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Claims

Patent a η sρ r ti c h e

1. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtschaltungen, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrer.sstufen: Bildung eines Sandwich aus einer Schicht eines ersten, durch chemische Mittel angreifbarem Metall und zwei Außenschichten aus lichtempfindlichem Harz;; photographische Bildung von Leiterbahnen in den beiden Harzschichten und Bohrung von Löchern in das erste Metall auf chemischem Y/ege an bestimmten Kreuzungsstellen der beiden Bahnen, wobei diese Löcher Durchgänge zu Anschlüssen zwischen Schichten liefern; elektrolytische Abscheidung eines durch die chemischen Mittel nicht angreifbaren zweiten Metalls auf den Leiterbahnen und den Anschlüssen; Entfernung mindestens eines Teils des ersten Metalls an der Kreuzungsstelle der Bahnen ohne Verbindung zwischen ihnen und Ersatz des so entfernten Metalls durch ein Isoliermaterial und Entfernen des Rests des ersten Metalls und Ersatz durch ein Isoliermaterial.

2. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtschaltungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor Entfernung des ersten Metalls zur Erhöhung der Anzahl von Leiterschichten das erhaltene Gebilde mit einer neuen Schicht aus dem ersten Metall überzogen und diese dann auf beiden Seiten mit einer lichtempfindlichen Harzschicht bedeckt wird, so daß man ein neues Sandwich erhält, das wie das erste behandelt wird..

3. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtschaltungen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Metall Kupfer und das zweite Metall Silber odor Gold ist.

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4. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtschaltungen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Metall eine Zinn-Bleilegierung, Zink oder Nickel und das aweite Metall Kupfer ist.

5. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtschaltungen nach einem der Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch die folgenden zusätzlichen Verfahrensstufen: Abscheidung von Harz durch Gießen oder Formen zur Bildung eines die Mehrschichtschaltung tragenden Sockels und Aushärten des Harzes.

6. Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtschaltungen nach einem der Ansprüche Ί und 2, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Verfahrensstufe: Verkleben der Schaltung auf einer Folie oder einem Sockel aus Isoliermaterial.

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