DE2415487A1 - Verfahren zur herstellung von leiterplatten nach dem photoaetzverfahren - Google Patents

Verfahren zur herstellung von leiterplatten nach dem photoaetzverfahren

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Description

Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach dem Photoätzverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach dem Photoätzverfahren, "bei welchem von einem ein- oder "beidseitig mit Metallfolien kaschierten Basismaterial oder einem mehrschichtigen Laminat mit außenliegenden Metallfolien ausgegangen wird.
Bei der Herstellung derartiger Leiterplatten werden beispielsweise die Metallfolien mit einem galvanoresistenten Negativbild des gewünschten Leiterbildes bedruckt, das spätere Leiterbild galvanisch mit einer dünnen, korrosionsfesten und ätzresistenten Metallschicht verstärkt und die nicht dem Leiterbild entsprechenden Bereiche der Metallfolien durch Ätzen vollständig entfernt. Während des Ätzvorganges wird an den Kanten des Leiterbildes unterhalb der ätzresistenten Metallschicht mehr Metall abgetragen als in unmittelbarer Nähe des Basismaterials. Dieses Unterätzen kommt dadurch zustande, daß die Leiterbildkanten unmittelbar unterhalb der ätzresistenten Metallschicht am längsten dem Ätzmittel ausgesetzt sind. Außerdem kann es an dieser Kontaktstelle zweier verschiedener Metalle zur Ausbildung eines den Abbau beschleunigenden Lokalelementes kommen.
Das Unterätzen der korrosionsfesten Metallschicht führt in der Regel zum Abbruch der Überstände am Leiterbild. Die Folge ist nicht nur, daß die Konturentreue verlorengeht, sondern es besteht vor allem die Gefahr, daß die abgebrochenen Teile Kurzschlüsse verursachen.
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Eb wurden daher bereits eine Reihe von Versuchen unternommen, das Maß der ITnterätzung zu vermindern. So ist es "beispielsweise aus der DT-AS 2 061 991 bekannt, die ätsresistente Metallschicht des Leiterbildes vor dem Ätzen mit einer zusätzlichen Ätzresistschicht zu bedecken. Durch diese Maßnahme wird die TJnterätzung und das Auftreten der damit verbundenen Nachteile jedoch nur verringert und nicht vollständig verhindert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach dem Photoätzverfahren anzugeben, bei welchem ein Unterätzen der korrosionsfesten Metallschicht auf dem Leiterbild vollständig verhindert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art auf die Metallfolien eine erste negativ wirkende photoempfindliche Schicht—— aufgebracht und mittels einer Maske bei erhöhter Unterstrahlung der Maske belichtet wird, die unbelichteten, dem herzustellenden Leiterbild entsprechenden Teile der ersten photoempfindlichen Schicht entfernt werden und auf das spätere Leiterbild eine dünne korrosionsfeste Metallschicht galvanisch aufgebracht wird, dann nach Entfernung der ersten photoempfindlichen Schicht auf die bereichsweise galvanisch verstärkten Me.tallfolien eine zweite positiv wirkende photoempfindliche Schicht aufgebracht und unter Verwendung der gleichen Maske bei geringer Unterstrahlung der Maske belichtet wird, die belichteten Teile der zweiten photoempfindlichen Schicht entfernt werden und die Leiterplatten in an sich bekannter Weise geätzt werden und daß die jeweilige Unterstrahlung der Maske derart gewählt ist, daß die unbelichteten Teile der zweiten photoempfindlichen Schicht die korrosionsfeste Metallschicht um ein definiertes, der Unterätzung entsprechendes, Maß überdecken. Bei der Entfernung der nicht dem Leiterbild entsprechenden Bereiche der Metallfolien dienen die unbelichteten Teile der zweiten photoempfind-
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lichen Schicht als Ätzresist. Während des Ätzvorganges wird diese Ätzresistschicht bis zur Kante der korrosionsfesten Metallschicht hin unterätzt, so daß nach der Entfernung der Ätzresistschicht die korrosionsfeste Metallschicht überall, also auch an den Rändern, fest mit dem darunterliegenden Metall des Leiterzuges verbunden ist. Damit dieser Effekt eintritt, muß die Differenz in der Breite der Ätzresistschicht und der korrosionsfesten Metallschicht dem Maß der Unterätzung entsprechen. Hierbei kann das Maß der Unterätzung beispielsweise durch Versuche bestimmt oder auch berechnet werden, während die Breitendifferenz zwischen der korrosionsfesten Metallschicht "und der "Ätzresistschicht durch-die verschiedene Unterstrahlung der Maske bei der Belichtung der beiden photoempfindlichen Schichten gesteuert wird.
Bei der Herstellung von leiterplatten mit Durchkontaktierungen werden vorzugsweise vor dem Aufbringen der ersten photoempfind-_. liehen Schicht Durchgangslöcher gebohrt und auf die Metallfolien und die Innenwandungen der Durchgangslöcher mindestens eine Metallschicht galvanisch abgeschieden. Nach dieser I1Iachengalvanisierung wird dann die erste photoempfindliche Schicht aufgebracht.
Die verschiedene Unterstrahlung der Maske kann dadurch gesteuert werden, daß die erste photoempfindliche Schicht dicker als die zweite photoempfindliche Schicht aufgebracht wird oder daß als erste photoempfindliche Schicht eine Photofolie und als zweite photoempfindliche Schicht eine dünne Photolackschieht verwendet wird. V/eitere vorteilhafte Möglichkeiten die verschiedene Unter strahlung der Maske zu steuern, sind dadurch gegeben, daß die erste photoempfindliche Schicht überbelichtet und die zweite photoempfindliche Schicht knapp bis normal belichtet wird oder daß für die Belichtung der ersten photoempfindlichen Schicht Streulicht und für die Belichtung der zweiten photoempfindlichen Schicht parallel gerichtetes Licht verwendet wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung nachstehend näher erläutert. Es zeigt Figur 1 eine in "bekannter Weise hergestellte, unterätzte
leiterbahn, die
Figur 2 bis 6 in schematischer Darstellung die einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung einlagiger
leiterplatten und die
Figur 7 bis 9 in schematischer Darstellung die einzelnen Verfahrensschritte bei der Herstellung von mehrlagigen leiterplatten. Alle Figuren stellen Schnittbilder dar.
Figur 1 zeigt ein isolierendes Basismaterial 1, das beispielsweise aus Epoxydharz besteht und eine leiterbahn 2 aus Kupfer. Die Oberfläche der leiterbahn 2 ist mit einer dünnen, galvanisch aufgebrachten, ätzresistenten Metallschicht 3 versehen. Das Maß der Uhterätzung der ätzresistenten Metallschicht 3 ist mit a und die Höhe der leiterbahn 2 mit h bezeichnet. Bei der Verwendung von Zinn für die ätzresistente Metallschicht 3 beträgt bei einer h = 70/um hohen leiterbahn 2 das Maß der Unterätzung a = 45 /um. Beim Einsatz von Sprühätzmaschinen mit alkalischem Ätzmittel ist das Verhältnis h : a<^1,5.
Figur 2 zeigt ein isolierendes Basismaterial 1, auf dessen einer Oberfläche eine Metallfolie 4 aufkaschiert ist. Auf der Metallfolie 4 befindet sich eine negativ wirkende Photofolie 5, auf welcher eine Maske 6 aufliegt. Die Photofolie 5 wird durch die Maske 6 hindurch mittels Streulicht 7 belichtet. Hierbei
ein
wird die Maske 6 um i der Unterätzung entsprechendes Maß a unterstrahlt, so daß der Bereich 8 der Photofolie 5 unbelichtet bleibt.
Figur 3 zeigt die gleiche Platte nach dem Entwickeln der Photofolie 5 und der Entfernung der unbelichteten Bereiche 8.
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Auf die freiliegenden dem herzustellenden Leiterbild entsprechenden Bereiche der Metallfolie 4 wird galvanisch eine dünne, korrosionsfeste Metallschicht 9 aufgebracht.
Figur 4 zeigt die gleiche Platte nach der Entfernung der belichteten Bereiche der Photofolie 5 und nach dem Aufbringen einer positiv wirkenden Photolackschicht 10. Auf der Photolackschicht 10 liegt die Maske 6, die beispielsweise mittels Paßstiften in genau der gleichen Weise justiert ist, wie bei ihrer in Figur 2 dargestellten Anwendung. Die Photolackschicht 10 wird durch die Maske 6 hindurch mit parallelgerichtetem Licht 11 belichtet. In dem dargestellten, idealisierten Fall tritt hierbei keine Unterscfcrahlungder Maske 6 ein, so daß der unbelichtete Bereich 12 der Photolackschicht 10 die seitlichen Kanten der korrosionsfesten Metallschicht 9 jeweils um das der Unterätzung entsprechende Maß a überdeckt.
Figur 5 zeigt die gleiche Platte nach dem Entwickeln der Photolackschicht 10 und der Entfernung ihrer belichteten Bereiche sowie nach der Entfernung der nicht dem Leiterbild entsprechenden Bereiche der Metallfolie 4 durch Ätzen. Die nicht weggeätzten Bereiche der Metallfolie 4 bilden die Leiterbahnen 13. Beim Atzvorgang wird der als Itzresist wirkende unbelichtete Bereich 12 der Photolackschicht 10 um das Maß a unterätzt.
Figur 6 zeigt die fertige Leiterbahn 13 nach Entfernung der A'tzresistschicht. Die korrosionsfeste Metallschicht 9 ist überall, also auch an den Rändern, fest mit der darunter liegenden Leiterbahn 13 verbunden.
Figur 7 zeigt einen Ausschnitt aus einer mehrlagigen Leiterplatte. Hierbei wird von einem mehrschichtigen Laminat ausgegangen, dessen Innenlagen bereits fertiggestellt sind und dessen außenliegende Isolierstoffschichten 14 mit Kupferfo-
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lien 15 kaschiert sind. Zur Herstellung von Durchkontaktierungen werden in das Laminat Durehgangslöeher 16 gebohrt und deren Innenwandungen durch chemische Kupferabscheidung, leitend gemacht. Anschließend wird auf die Kupferfolien 15 und die Innenwandungen der Durchgangslöcher 16 durch Flächengalvanisierung eine Kupferschicht 17 aufgebracht. Eine diese Kupferschicht 17 bedeckende, negativ wirkende Photofolie 18 wird danach mit Streulicht durch eine Maske 19 hindurch belichtet, wobei die Maske 19 um ein der Unterätzung entsprechendes Maß a unterstrahlt wird. Nach dem Entwickeln der Photofolie 18 wird auf das Leiterbild und die Innenwandungen der Durchgangslöcher 16 eine Zinn-Blei-Oberfläche 20 galvanisch aufgebracht.
Figur 8 zeigt die in Figur 7 dargestellte mehrlagige leiterplatte nach dem Ent schichten der Photofolie 18 und nach dem Aufbringen einer positiv wirkenden Photolackschicht 21. Das Aufbringen der Photolackschicht 21 erfolgt durch Rollbeschichtung, wobei die Innenwandungen der Durchgarigslöcher 16 nicht bedeckt werden.
Figur 9 zeigt die in Figur 8 dargestellte mehrlagige Leiterplatte nach dem Belichten und Entwickeln der Photolackschicht 21 und nach der Entfernung der nicht dem Leiterbild entsprechenden Bereiche der Kupferfolie I5 und der Kupferschicht 17 durch Ätzen. Die Belichtung der Photolackschicht 21 erfolgte durch die Maske 19 hindurch mit parallelgerichtetem Licht, so daß nach dem Entwickeln die Zinn-Blei-Endoberfläche 20 um das der Unterätzung entsprechende Maß a überdeckt wird. Nach dem Ätzen wird zur Fertigstellung der Leiterplatte die Photolackschicht 21 entschichtet.
9 Figuren
6 Patentansprüche
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Claims (6)

  1. -7-
    Patent arm Sprüche
    Verfahren zur Herstellung von Leiterplatten nach dem Photoätzverfahren, bei welchem von einem ein- oder beidseitig mit Metallfolien kaschierten Basismaterial oder von einem mehrschichtigen Laminat mit außenliegenden Metallfolien ausgegangen wird, dadurch g e k e η η zeichnet , daß auf die Metallfolien (4) eine erste negativ wirkende photoempfindliche Schicht (5) aufgebracht und mittels einer Maske (6) bei erhöhter Unterstrahlung der Maske (6) belichtet wird, die unbelichteten dem herzustellenden Leiterbild entsprechenden Teile der ersten photoempfindlichen Schicht (5) entfernt werden und auf das spätere Leiterbild eine dünne korrosionsfeste Metallschicht (9) galvanisch aufgebracht wird, dann
    nach Entfernung der ersten photoempfindlichen Schicht (5)
    auf die bereichsweise galvanisch verstärkten Metallfolien (4) eine zweite positiv wirkende photoempfindliche Schicht (10) aufgebracht und unter Verwendung der gleichen Maske (6) bei geringer Unterstrahlung der Maske (6) belichtet wird, die belichteten Teile der zweiten photoempfindlichen Schicht (10) entfernt werden und die Leiterplatten in an sich bekannter Weise geätzt werden und daß die jeweilige Unterstrahlung der Maske (6) derart gewählt ist, daß die unbelichteten Teile (12) der zweiten photoempfindlichen Schicht (10) die korrosionsfeste Metallschicht (9) um ein definiertes, der Unterätzung entsprechendes,Maß überdecken.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß vor dem Aufbringen der ersten photoempfindlichen Schicht (5) Durchgangslöcher gebohrt werden und auf die Metallfolien (4) und die Innenwandungen der Durchgangslöcher mindestens eine Metallschicht galvanisch abgeschieden wird.
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  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die erste photoempfindliche Schicht (5)dicker als die zweite photoempfindliche Schicht (10) aufgebracht wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß als erste photoempfindliche Schicht (5) eine Photofolie und als zweite photoempfindliche Schicht (10) eine dünne Photolackschicht verwendet wird*
  5. 5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die erste photo empfindliche Schicht (5) überbelichtet und die zweite photoempfindlicht Schicht (10) knapp bis normal belichtet wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß' für die Belichtung der ersten photoempfindlichen Schicht (5) Streulicht und für die Belichtung der zweiten phutοempfindlichen Schicht (10) parallel gerichtetes licht verwendet wird.
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