DE2410008A1

DE2410008A1 - Verfahren zur herstellung von widerstands-netzwerken

Info

Publication number: DE2410008A1
Application number: DE2410008A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Dr Ing Brem
Original assignee: Draloric Electronic 8500 Nuernberg GmbH; Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1974-03-02
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1975-10-02

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON WIDERSTANDS-NETZWERKEN Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken, wobei ein metallischer, elektrisch schlechtleitender und/oder leitender Strukturbelag auf einen elektrisch isolierenden Trägerkörper durch Aktivierung in einem Zinnchloridbad, Bekeimung in einem palladiumchloridbad und anschließende Metallisierung in einem stromlosen Vernickelungsbad aufgebracht wird.
Ein solches Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Widerstands-Netzwerken ist bereits aus der DT-AS 2 044 255 bekannt, wobei auf ein nichtleitendes Substrat zunächst ganzflächig Schichten aus einem Cermet, einer Metallegierung und einem reinen Metall nacheinander aufgebracht werden, auf die oberste Schicht eine ätzresistente Fotolackschicht aufgetragen wird und entsprechend dem Bild der Leiterbahnen und Widerstände belichtet wird, hierauf die Fotolackschicht entwickelt und die nach dem Entwickeln von der Fotolackschicht nicht abgedeckten Teile aller Schichten in einem ersten Ätzschritt weggeätzt werden, worauf in folgenden Fotoätzschritten unter Verwendung selektiver Ätzmittel die Konfigurationen der Widerstände und Leiterbahnen herausgeätzt werden.
Insbesondere ist aus dieser Auslegeschrift bekannt, zur Herstellung von Dünnschicht-Widerstands-Netzwerken mit zwei verschiedenen Flächenwiderstandswerten die Metallegierungsschicht durch eine Chrom-Nickel-Schicht und die Metalischicht durch eine Goldschicht zu bilden, als Fotolack einen Positivfotolack zu verwenden, der zur Durchführung des ersten Fotoätzschrittes mit dem Negativ des für Widerstände und Leiterbahnen gemeinsamen Leiterbildes belichtet wird, daß nach Durchführung des ersten Ätzschrittes die Positivfotolackschicht nicht entfernt, sondern mit den Konfigurationen der hochohmigen Widerstände nachbelichtet wird, worauf mit Hilfe selektiver Ätzmittel die über der Cermetschicht lienden Schichte entfernt werden, daß dann die stehengebliebene Fotolackschicht mit den Konfigurat.onen der niederohmigen Widerstände nachbelichtet wird, worauf mit Hilfe eines selel.tiven Ätzmittels die über der Chrom-Nickel-Schicht liegende Schicht entfernt wird und daß erst zum Schluß die auf den Leiterbahnen und Kontaktflächen stehengebliebene Fotolackschicht vollständig entfernt wird.
Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, in wenigstens drei aufeinanderfolgenden Belichtungsschritten Widerstands-Netzwerke mit zwei verschiedenen Flächenwiderstandswer-ten herzustellen. Da jeder Belichtungsschritt mit einer genauen Positionierung der entsprechenden Fotomaske auf dem Trägerkörper und daran anschließend mit einem Entwicklungs-Arbeitsschritt verbunden ist, ist dieses bekannte Verfahren sehr aufwendig.
-Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt im erhöhten Materialverbrauch, da die gesamte Oberfläche des lrägerkörpers metallisiert wird, und im notwendigen Ätzvorgang, der spezielle Ätzlösungen erfordert und bei dem ein großer Teil des auf der Trägerkörperoberfläche-befindlichen Metalles weggeätzt wird und nicht mehr zur Verfügung steht.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 270 353 ist es bekannt, den elektrisch isolierenden Trägerkörper einer gedruckten Schaltung vor dem chemischen Metallisieren und gegebenenfalls vor dem Aktivieren mit Palladiumchlorid, mit einer Lösung vonZinnchlorid in einem den Trägerkörper angreifenden Lösungsmittel zu behandeln, um die Haftfestigkeit der Metallschicht auf der Oberfläche des Trägerkörpers zu erhöhen. Aüs dieser Auslegeschrift ist ebenfalls nur bekannt, die gesamte Oberfläche (Spalte 6, Zeile 61) mit einer haftfesten Metallschicht zu bedecken. Die Nachteile dieses bekannten Verfahrens zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken wurden bereits weiter oben beschriehenç Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken mit engtolerierten Widerständen anzugeben, welches durch das gleichzeitige Aufbringen der Widerstände und der Leitungsbahnen einen hohen Integrationsgrad erreicht und das für die Massenproduktion geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vernickelung an allen Oberflächenbereichen des Trägerkörpers gezielt verhindert wird, die nicht als Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind.
Dabei kann die Vernickelung an bestimmten Bereichen der Oberfläche des Trägerkörpers durch einen Fotolack verhindert werden, der die vollständig bekeimte Oberfläche bedeckt und nach dem Belichten und Entwickeln nur die Flächen für die Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlüsse zur Metallisierung freigibt.
Vorteilhafterweise wird die Vernickelung an bestimmten Bereichen der Oberfläche des Trägerkörpers durch eine Lackschicht verhindert, die im Siebdruck=, Stempel- oder Maskenspritzverfahren auf die vollständig bekeimte Oberfläche aufgetragen wird.
Es ist auch möglich, die Vernickelung an allen Oberflächenbereichen des Trägerkörpers durch partielle Zerstörung der Bekeimung zu verhindern, die nicht als Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind, d.h., die Bekeimung partiell mittels eines Katalysatorgiftes zu zerstören, wobei die Zerstörung durch eine Lösung gesteuert wird, die im Stempel- oder Maskenspritzverfahren auf die Oberfläche des vollständig beleimten Trägerkörpers aufgebracht wird.
Es ist aber auch möglich, die mit einem Foto-, Siebdruck-, Stempel- oder Maskenspritzlack geeignet abgedeckten Trägerkörper in die Lösung eines Katalysatorgiftes zu tauchen.
Diese Wirkung tritt auch ein, wenn die Bekeimung an allen Oberflächenbereichen des Trägerkörpers gezielt verhindert wird, die nicht als Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind, wobei die Bekeimung durch eine Lackschicht gesteuert wird, die im Fotoverfahren, Siebdruck-, Stempel- oder Maskenspritzverfahren auf die vollständig aktivierte Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht wurde, und diese Lackschicht nach der Bekeimung abgewaschen wird, so daß an den vor dem Waschen lackierten Oberflächenbereichen die Metallisierung verhindert ist.
Es ist auch möglich, die Aktivierung an allen Oberflächenbereichen des Trägerkörpers gezielt zu verhindern, die nicht als Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind und die Aktiyierung durch eine Lackschicht zu steuern, die im Fotoverfahren, Siebdruck-, Stempel-oder Maskenspritzverfahren auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht wird und diese Lack schicht nach der Bekeimung abzuwaschen, so daß an den vorher lackierten Oberflächenbereichen die Metallisierung verhindert ist.
Der hohe Integrat?nsgrad stellt sich bei erfindungsgemäßen Widerstands-Netzwerken dadurch ein, daß die Widerstandsbahnen entsprechend dem gewünschten Widerstandswert schmäler und die Leitungsbahnen wesentlich breiter dimensioniert werden. Weiters ist es möglich, nur die im stromlosen Vernickelungsbad hergestellten Widerstandsbahnen mit einer Lackschicht abzudecken und den Trägerkörper in einem weiteren Arbeitsgang stromlos oder galvanisch zu verkupfern, so daß sich verkupferte Leitungsbahnen und Anschlußflächen ergeben, die einen wesentlich verminderten ohmschen Widerstand besitzen. Diese Kupferschichten, aber auch die erfindungsgemäß hergestellten Nickelschichten besitzen auf Trägerkörpern aus Hartpapier oder glasfaserverstärktem Kunststoff sowohl sehr gute elektrische Eigenschaften, wie Temperaturabhängigkeit der Widerstände, als auch sehr gute mechanische Eigenschaften. Sowohl dieNickel- als auch die Kupferschichten besitzen hohe Ablegierfestigkeiten, so daß es auch möglich ist, außer Widerstands-Netzwerren elektronische Schaltungen mit zusätzlichen räumlichen Bauelementen herzustellen, wobei die Bauelemente auf den Nickel- vorzugsweise auf den verkupferten Nickelleitungsbahnen mechanisch fest angelötet werden können. Auch die Haftfestigkeit erfindungsgemäßer Widerstands- und/oder Leitungsbahnen auf elektrisch isolierenden Trägerkörpern ist sehr gut.
Als Trägerkörper können überall dort, wo relativ niedrige Betriebstemperaturen unterhalb 2000C vorkommen, die preisgünstigen Hartpapiere oder glasfaserverstärkte Kunststoffe Anwendung finden.
Dabei werden vorteilhafterweise mehrere gleiche oder unterschiedliche Schaltungen oder Widerstands-Netzwerke in einem Arbeitsablauf auf eine größere Trägerplatte aufgetragen und nach der Metallisierung in einzelne Schaltungen auseinandergetrennt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, Widerstandsschichten auf keramischen Trägerkörpern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen, wobei die gesamte Oberfläche des Trägerkörpers metallisiert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den besonderen Vorteil, durch richtige Flächendimensionierung und/oder geeignete Bad führung, d.h. Behandlungsdauer, Badzusammensetzung und Badtemperatur ohne zusärzliche Abgleichvorgänge engtolerierte Widerstände zu ergeben, die temperaturstabil sind.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, Widerstandsmaterial einzusparen, da die bekannten Ätzvorgänge, bei denen Widerstandsmaterial verlorengeht, entfallen.
In einem schematischen Ablaufplan ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken dargestellt.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde eine größere Platte aus Hartpapier, welche mehrere gleiche Netzwerkstrukturen beinhalten sollte, in Freon gereinigt.
Anschließend wurde in einem bekannten Zinn (II)-Chloridbad, Badtemperatur 25 0C, Behandlungsdauer 10 Minuten, aktiviert.
Nach dem Abspülen in destilliertem Wasser wurde in einem bekannten Palladiumchloridbad 10 Minuten bei Raumtemperatur bekeimt, in destilliertem Wasser abgespült und im Heißluftstrom getrocknet.
Die vollständig bekeimte Oberfläche des Trägerkörpers wurde im Siebdruckverfahren derart mit einer Lackschicht bedeckt, daß nur die Oberflächenbereiche von Lack freiblieben, die für Widerstände, Leitungszüge und Anschlußflächen vorgesehen waren. Nach dem Metallisieren in einem bekannten Nickelbad, bei dem sich das Metall nur an den bekeimten Oberflächenbereichen haftfest niederschlägt, wurden in einem weiteren Siebdruckvorgang die Oberflächenbereiche mit Lack bedeckt, auf denen Widerstandsbahnen vorhanden sind undin einem galvanischen Kupferbad die Nickel-Leitungsbahnen und Anschlußflächen zur weiteren Verbesserung der Leitfähigkeit verkupfert.
Nach Abschluß dieser. Fertigungsschritte wurde die Trägerplatte in Einzelschaltungen auseinandergetrennt.
PATENTANSPRÜCHE

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken, wobei ein metallischer, elektrisch schlechtleitender und/oder leitender Strukturbelag auf einen elektrisch isolierenden Trägerkörper durch Aktivieren in einem Zinnchloridbad, Bekeimen in einem Palladiumchloridbad und anschließende Metallisierung in einem stromlosen Vernickelungsbad aufgebracht wird, d a d u r c h g-e k e n n z e i c h n e t, daß die Vernickelung an allen Oberflächenbereichen des Trägerkörpers gezielt verhindert wird, die nicht als Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind.
2. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernickelung an bestimmten Bereichen der Oberfläche des Trägerkörpers durch einen Fotolack verhindert wird, der die vollständig bekeimte Oberfläche bedeckt und nach dem Belichten und Entwickeln nur die Flächen für die Widerstands- -und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlüsse zur Metallisierung freigibt.
3. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernickelung an bestimmten Bereichen der Oberfläche des Trrgerkorpers durch eine Lackschicht verhindert wird, die im Siebdruck-, Stempel- oder Maskenspritzverfahren auf die vollständig bekeimte Oberfläche aufgetragen wird.
4. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernickelung an allen Oberflächenbereichen des-Trägerkörpers durch partielle Zerstörung der Bekeimung verhindert wird, die nicht als Widerstands- undfoder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind.
5. Verfahren zur Herstellung von WidDrstands-Tetzwerken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bekeimung partiell mittels eines Katalysatorgiftes zerstört wird, wobei die Zerstörung durch eine Lösung gesteuert wird, die im Stempel- oder Maskenspritzverfahren auf die Oberfläche des vollständig bekeimten Trägerkrpers aufgebracht wird.
6. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenb2-reiche des Trägerkörpers mit einem Foto-, Siebdruck-, Stempel- oder Maskenspritzlack abgedeckt werden, die metallisiert werden sollen und der Trägerkörper anschließend in die Lösung eines Katalysatorgiftes getaucht wird.
7. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bekeimung an allen Oberflächenbereichen des Trägerkörpers gezielt verhindert wird, die nicht als -Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind.
8. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bekeimung durch eine Lackschicht gesteuert wird, die im Fotoverfahren, Siebdruck-, Stempel- oder Maskenspritzverfahren auf- die vollständig aktivierte Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht wurde, und diese Lackschicht nach der Bekeimung abgewaschen wird, so daß an den vor dem Waschen lackierten Oberflächenbereichen die Metallisierung verhindert ist.
9. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung an allen Oberflächenbereichen des Trägerkörpers gezielt verhindert wird, die nicht als Widerstands- und/oder Leitungsbahnen und/oder Anschlußflächen vorgesehen sind.
10. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierung durch eine Lackschicht gesteuert wird, die im Fotoverfahren, Siebdruck-, Stempel- oder Maskenspritzverfahren auf die Oberfläche des Trägerkörpers aufgebracht wird und diese Lackschicht nach der Bekeimung abgewaschen wird, so daß an den vorher lackierten Oberflächenbereichen die Metallisierung verhindert ist.
11. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im stromlosen Vernickelungsbad hergestellte Nickelschicht sowohl als Widerstandsbahn als auch als Leitungszüge und Anschlußflächen dienen.
12. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die im stromlosen Vernickelungsbad hergestellten Widerstandsbahnen mit einer Lack schicht abgedeckt werden und der Trägerkörper in einem weiteren Arbeitsgang stromlos oder galvanisch verkupfert wird, so daß sich verkupferte Leitungsbahnen und Anschlußflächen ergeben.
13. Verfahren zur Herstellung von Widerstands-Netzwerken nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch isolierende Trägerkörper als Hartpapier oder aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.