DE2544553C2

DE2544553C2 - Verfahren zum Aufbringen einer photopolymerisierbaren festen Resistschicht auf ein Substrat

Info

Publication number: DE2544553C2
Application number: DE19752544553
Authority: DE
Inventors: Daniel Denwood Greenville Del. Friel
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1974-10-08
Filing date: 1975-10-04
Publication date: 1983-08-04
Also published as: GB1517302A; FR2287714A1; DE2544553A1; JPS5513341B2; NL7511714A; FR2287714B1; JPS5163702A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer photopolymerisierbaren festen Resistschicht auf ein Substrat, bei dem die mit geringer bis mäßiger Haftung mit einer flexiblen dünnen Trägerfolie aus Kunststoff verbundene, unbelichtete Resistschicht an die Oberfläche des Substrats herangeführt wird, bei dem die Oberfläche des Substrats auf eine Temperatur erwärmt wird, die bsi oder über der Klebtemperatur der unbelichteten Resistschicht liegt, und bei dem dann die Resistschicht mit dem Substrat mittels Druck verbunden wird.

Sei einem derartigen bekannten Verfahren (US-PS 69 982) zum Aufbringen einer photopolymerisierbaren festen Resistschicht auf ein Substrat wird eine photopolymerisierbare feste Resistschicht, die mit geringer bis mäßiger Haftung mit einer flexiblen, *>o dünnen Trägerfolie aus Kunststoff verbunden ist, an eine Oberfläche des Substrats herangeführt, dessen Oberfläche auf eine Temperatur gebracht wurde, die bei der Klebtemperatur der photopolymerisierbaren Resistschicht liegt, sowie dann Druck zur Einwirkung gebracht und hierdurch die photopolymerisierbare Resistschicht in die Berührung mit der Substratoberfläche gepreßt. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch nur für glatte Substratoberflächen geeignet. Sobald Oberflächen mit erhabenen Bereichen mit einer photopolymerisierbaren festen Resistschicht versehen werden sollen, treten derartig gravierende Probleme und Mangel auf, daß diese Methode völlig versagt.

Aus der DE-AS 12 93 655 ist ein Verfahren zum Beschichten von Oberflächen, Insbesondere von im wesentlichen ebenen Plattenoberflächen mit thermoplastischen Kunststoff-Folien bekannt, wobei der Zwischenraum zwischen der zii beschichtenden Oberfläche und der Kunststoff-Folie evakuiert und diese danach durch einseitigen Gas-, insbesondere Luftdruck, auf die Oberfläche aufgepreßt wird. Hierbei wird gleichzeitig mit der Evakuierung des, Zwischenraums zwischen der zu beschichtenden Oberfläche, insbesondere der Plat-'.enoberfläche und der Kunststoff-FoHev auch der Raum, der an der von der Oberfläche abgewandten Folienoberfläche angrenzt; evakuiert Dieses Verfahren ist gedacht für im wesentlichen ebene Plattenobirflächen, in denen geringfügige Unebenheiten, wie Abstufungen, Nuten und dergleichen, vorhanden sein dürfen, insbesondere ist an den Überzug von Türflächen gedacht Dieses Verfahren arbeitet mit thermoplastischen Kunststoff-Folien, die vor der Beschichtung erwärmt und dementsprechend thermoplastisch gemacht werden. Es handelt sich um einschichtige Folien, die möglichst fehlerlos auf große Flächen, wie Türflächen, aufgetragen werden- sollen. Diese Flächen sind aber im wesentlichen eben und enthalten keine scharfkantigen Erhebungen. Weiterin wird die thermoplastische Folie mit der Oberfläche durch ein vorher aufgebrachtes Haftmittel, beispielsweise einen Klebstoff, verbunden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich jedoch um eine wesentlich schwierigere und diffizilere Technologie, da eine photopolymerisierbare feste Resistschicht, die mit geringer bis mäßiger Haftung mit einer flexiblen dünnen Trägerfolie aus Kunststoff verbunden ist, an die erwärmte Oberfläche des Substrats herangeführt und mittels Druck, verbunden werden muß, wobei anschließend dieTrägsrfolie· jinwandfrei entfernbar bleiben muß. Insbesondere bei gedruckten Schaltungen sind die erhabenen Bereiche scharfkantig und vorzugsweise rechteckig. Beim Aufbringen von sogenannten Lötmasken müssen aber die Resistschichten auch in den Kanten blasenfrei sein, da es bei der Weiterverarbeitung durch Erhitzen beim Löten zu einer Vergrößerung der Luftblase und zu Rissen kommt Es war nicht vorherzusehen, daß es überhaupt möglich sein würde, derartige Substratoberflächen mit kantigen Erhöhungen mittels fester photopolymerisierbarer Resistschichten mit Lötmasken zu überziehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer photopolymerisierbaren festen Resistschicht auf ein erhabene Bereiche aufweisendes Substrat zu entwickeln, ohne daß es zum Einschluß von Luft an den Kanten der erhabenen Bereiche kommt. .Derartige blasenfreie Resistschichten sind beispielsweise nötig für Lötmasken, bei denen sich etwa vorhandene Luftblasen erhitzen, bei Berührung mit geschmolzenem Lötmittel vergrößern und zu unbrauchbaren Produkten führen. Die Aufgabe bestand insbesondere darin, anstelle flüssiger Resistschichten photopolymerisierbare feste Resistschichten zu verwenden, die im industriellen Maßstab vorgefertigt werden können und bei der Anwendung in der Praxis leichter zu handhaben sind und gleichmäßiger auftragbar sind als flüssige Resistschichten. Vorgefertigte photopolymerisierbare Festresistschichten konnten bisher nur auf

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ebene Substrate fehlerfrei aufgebracht werden.

Die Aufgabe wird überraschenderweise dadurch

■ gelöst, daß für das Aufbringen der Resistschicht auf das erhabene Bereiche aufweisende Substrat zwischen der

■ Resistschicht und dem Substrat ein Unterdruck von . weniger als 1 bar, insbesondere weniger als 0,1 bar mittels Vakuum aufgebracht wird und daß danach unter Aufrechterhalten des Unterdrucks das Verbinden auf der gesamten Fläche gleichzeitig erfolgt

Es wurde näfnlich gefunden, daß die photopolymeri- ."> sierbäre feste Resistschicht auf die Oberfläche des • Substrats in einer evakuierten Umgebung, aufgebracht und Druck auf die gesamte Fläche der Schicht auf einmal und nicht wie beim Durchgang durch Druckrollen der Fall ist, allmählich ausgeübt werden kann. Es kann dabei sogar die Dicke derphotopolyinerisierbaren festen Resistschicht geringer sein als die Höhe der erhabenen Bereiche der Oberfläche.

Die photopolymeristerbare feste Resistschicht wird gewöhnlich nach dem Aufbringen auf die Oberfläche bildmäßig durch aktinische Strahlung belichtet. Sie wird dann entwickelt, Wobei auf der Oberf !äche ein Resistbüd zurückbleibt, das die Oberfläche und die ,erhabenen Stellen unter dem ReSistbild schützt

Vakuum-Verpackungsverfahren, die an die Laminierung einer photopolymerisierbaren festen Resistschicht auf ein Substrat angepaßt werden können, sind ebenso wie photopolymerisierbare feste Resistschichten und andere Werkstoffe, die sich hierfür eignen, allgemein bekannt Für diese Maßnahmen an sich wird daher kein «> Schutz begehrt

Im Falle eines negativ arbeitenden Materials werden die unbelichteten Bereiche entfernt, während die belichteten Bereiche als Resistbüd zurückbleiben. Im Falle eines positiv arbeitenden Materials bilden die ^r> unbelichteten Bereiche das Resistbüd. Diese Materialien, aus denen die photopolymerisierbare feste Resistschicht gebildet wird, sind viel schwächer als die Trägerfolie, auf die sie aufgebracht sind, und werden sehr weich und klebrig, wenn sie bei erhöhten Temperatui «;n aufgebracht werden.

Die Resistschicht hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 7,6 bis 254 μπι. Die erhabenen Bereiche der Oberfläche des Substrats haben häufig ebenfalls eine Höhe in diesem Bereich, jedoch muß sich die ^r> Resistschicht hauteng an die höchsten Bereiche auf der Oberfläche anschmiegen. Es wüvde gefunden, daß Resistschichten mit einer Dicke, die geringer ist als die Höhe der erhabenen Bereiche, mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung auflaminiert werden können und *>" die Resistschicht die tThabenen Bereiche eng umschließt, ohne daß Blasen an den Kanten der erhabenen Bereiche eingeschlossen werden und ohne daß die Resistschicht über den erhabenen Bereichen reißt und sie ungeschützt läßt. Eine Resistschicht kann beispiels- " weise auf gedruckten Schaltungen verwendet werden, die Leitungen mit verschiedenen Höhen, die größer sind als die Dicke de:r Resistschicht, aufweisen, wobei die Resistschicht alle Leitungen ausgezeichnet eng umschließt. Hierdurch werden übermäßig dicke Schichten oder Auswechseln der Lieferrolle für die Resistschicht für gedruckte Schaltungen mit Leitungen von unterschiedlicher Höhe überflüssig. Außer Oberflächen wie Isolierplatten von gedruckten Schaltungen mit erhabenen Bereichen können auch Mikroschaltungen mit ^b~' Leitungen einer Höhe bis hinab zu etwa 127 · 10~⁶ mm vorteilhaft gemäß der Erfindung laminiert werden. Das Verfahren gemäß der ".rfindung ist besonders vorteilhaft für das Aufbringen von Resistschiclxterr auf die Isolierplatten von gedruckten Schaltungen, die bekanntlich im allgemeinen ebene Platten mit einsr Vielzahl αόπ erhabenen Leitungen in einer Schicht auf ihrer Oberfläche sind. Die Leitungen haben im allgemeinen einen im wesentlichen geradlinigen Querschnitt (z.B. quadratisch, rechteckig oder trapezförmig), so daß es schwierig ist, eine Resistschicht ohne Einschließung von Luftblasen am Fuß der Leitungen der Schaltung aufzubringen, falls nicht das Verfahren gemäß der Erfindung angewandt wird.

Die dünne flexible polymere Trägerfolie, die an einer Seite der das Photoresist büdenden Schichthaftet und in jedem Fall für die Herstellung, Lagerung und Verwendung der Resistschicht erforderlich ist, kann als Element, das einen Gasdruck für die Laminierung aufrechterhält, und als flexibles druckausübendes Bauteil dienen, das die Resistschicht eng anliegend an die erhabenen Bereiche auf der Oberfläche preßt In einer Vorrichtung, die mit einem elastischen Bauteil versehen ist, das eine Gasdruckdifferenz aufrechterhält «--der als druckausübendes Bauteil dient und die -Resistschicht eng anliegend an die Oberfläche mit erhabenen Bereichen preßt verhindert die Trägerfolie das Verkleben der Resistschicht mit dem elastischen Bauteil oder einem anderen Teil der Vorrichtung. Eine Trägerfolie, die vorzugsweise in hohem Maße bei Temperaturänderungen formbeständig und maßhaltig bleibt, kann aus den verschiedensten Folien ausgewählt werden, die aus Hochpolymeren, z. B. Polyamiden, Polyolefinen, Polyestern, Vinylpolymerisaten und Celluloseestern bestehen und vorzugsweise eine Dicke von 6,4 bis 203 μπι oder mehr haben. Wenn die Belichtung vor dem Entfernen der Trägerfolie vorgenommen werden soll, muß sie natürlich für einen wesentlichen Anteil der auf sie fallenden aktinischen Strahlung durchlässig sein. Wenn die Trägerfolie vor dem Belichten entfernt wird, gelten diese Begrenzungen nicht. Besonders gut geeignet ist eine transparente Polyäthylenterephthalatfolie einer Dicke von etwa 25,4 μπι. Entfernbare Deckfolien, die vor der Durchführung des Verfahrens en-ieriit werden und die Oberfläche der Resistschicht schützen, können aus der gleichen Gruppe der vorstehend genannten Hochpolymerfolien ausgewählt werden und eine Dicke im gleichen Bereich haben. Besonders gut geeignet ist eine 25,4 μπι dicke Deckfolie aus Polyäthylen. Die vorstehend beschriebenen Trägerund Deckfolien verleihen der photopolymerisierbaren Resistschicht guten Schutz.

Die Trägerfolie macht es zunächst einmal möglich, die Resistschicht an der Oberfläche mit den erhabenen Bereichen abzuhalten, solange dies gewünscht wird. Die Trägerfolie ist weiterhin als druckübertragendes Element wirksam, durch welches die weiche klebrige Schicht in innige Berührung mit den erhabenen Bereichen gepreßt wird.

Der erfindungsgemäße Gegenstand wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt einer Vakuumlaminiervorrichtung zum Aufbringen einer photopolymerisierbaren Resistschicht und

F i g. 2 einen Teilquerschnitt einer mittels der Vorrichtung nach Fig. 1 auf eine gedruckte Schaltung mit Leitungen aufgebrachten photopolymerisierbaren Resistschicht in größerer Darstellung.

Die Vakuumlaminiervorrichtung weist einander gegenüberliegende Bauteile 10 und 12 auf, die zwei

Kammern 11 und 13 bilden, zwischen denen eine photopolymerisierbare Resistschicht 18 und eine daran haftende Trägerfolie 20 von einer um den Umfang verlaufenden Dichtung 14 so ergriffen werden, daß der Innenraum der einen Kammer 11 vom Innenraum der anderen Kammer 13 getrennt wird. Der Rahmen 16 des unteren Bauteils 10 wird so angehoben, daß die Dichtung 14 dem Rahmen 16 gegenüberliegt und die beiden Kammern 11 und 13 durch die Resistschicht 18 und die daran haftende Trägerfolie 20 voneinander getrennt sind, wobei die Trägerfolie 20 einer Platte 22 des oberen Bauteils 10 und die Resistschicht 18 einer in die Stellung für die Laminierung gebrachten, als Substrat 24 dienenden gedruckten Schaltung mit Leiterbahnen 19 zugewandt ist. Die Trägerfolie 20 und die Resistschicht 18 werden von dem Substrat 24 entfernt gehalten, indem Vakuum an die Kammer 11 gelegt wird, so daß die Trägerfolie 20 mit der Platte 22 in Berührung gehalten wird. Eine flexible Dichtung 26 sorgt für luftdichten Abschluß zwischen dem Rahmen 16 und dem unteren Bauteil 10, so daß die Kammer U luftdicht ist. Isolierende Distanzstücke 28 trennen die obere Platte 22 und eine untere Platte 21 von den Bauteilen 12 bzw. 10. Die beiden Kammern U und 13 werden durch öffnungen 30 bzw. 32 evakuiert. Dann wird Gas unter Normaldruck oder unter erhöhtem Druck durch die öffnung 30 eingeführt, wodurch die Resistschicht 18 in innige Berührung mit dem Substrat 24 gepreßt wird. Löcher 34 in den Platten 21 und 22 und in den Distanzstücken 28 ermöglichen eine Verteilung des Gasdrucksunddes Vakuumsin jeder der Kammern 11 und 13. Nachdem die Resistschicht 18 auf das Substrat 24 aufgebracht worden ist, läßt man Gas in die Kammer 11 einströmen, trennt das obere Bauteil 10 von dem unteren Bauteil 12 und entfernt das Substrat 24 mit der darauf laminierten Resistschicht 18.

Eine Bahn 36 dient als Unterlage auf der Unterseite des Substrats 24. Diese Bahn 36 ist nicht notwendig, kann jedoch verwendet werden, wenn gewünscht wird, die gedruckte Schaltung oder andere Bauelemente, auf die die Resistschicht 18 aufgebracht wird, zu verpacken. Die Bahn 36 bildet in diesem Fall eine Dichtung mit der Resistschicht 18 um das Substrat 24 und kann auch an Stelle der Resistschicht 18 zur Trennung der Kammern 11 und 13 voneinander verwendet werden. Im letzteren Fall wird das Gas durch die öffnung 32 eingeführt, und die Platte 22, die beispielsweise aus Gummi besteht, muß so elastisch und nachgiebig sein, daß sie die Kraft über die gesamte Oberfläche der daran haftenden Trägerfolie 20 verteilt. Die Bahn 36 dient auch zum Transport des Substrats 24 in der Bereitschaftsstellung durch die Vorrichtung. Die Bahn 36 kann aus beliebigem Material, z. B. aus Papier, aus einer Polymerfolie oder aus einem starren ebenen Material bestehen. Außerdem kann die Bahn 36 eine wettere photoresistbildende Schicht sein, so daß diese Schichten gleichzeitig auf beide Seiten der Oberfläche aufgebracht werden. Klemmrollen 40 transportieren die laminierte Platte 42 aus der Vorrichtung, worauf sie durch Transportroilen 44 zur weiteren Verarbeitung weitertransportiert werden kann. Während die Resistschicht 18 von einer Lieferrolle 15 zugeführt wird, wird ihre Deckfolie 46 abgestreift und aufgewickelt.

Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel weiter erläutert.

Eine gedruckte Schaltung mit Leiterbahnen 19 von unterschiedlicher Dicke mit unterschiedlichem Abstand wird mit einer Schicht des Typs laminiert, der aus einer negativ arbeitenden photopolymerisierbaren Resistschicht 18 und einer auf eine Seite der Resistschicht 18 aufgebrachten, 25,4 μπι dicken, von der Resistschicht 18 abstreifbaren flexiblen Trägerfolie 20 aus Polyethylenterephthalat besteht. Die Resistschicht 18 besteht aus einer additionspolymerisierbaren, äthylenisch ungesättigten Acrylverbindung, einem makromolekularen polymeren Bindemittel und einem durch aktinische Strahlung aktivierbaren Polymerisationsinitiator. Die Resistschicht 18 ist ferner auf einer Seite mit einer 25,4 μπι dicken, abstreifbaren Deckfolie 46 aus Polyäthylen versehen, die vor der Laminierung abgestreift wird. Die gedruckte Schaltung wird auf eine Temperatur oberhalb von I25"C erhitzt, worauf die Schichten durch Zusammenführen mit der gedruckten Schaltung unter Vakuum in der Vakuumlaminiervorrichtung gemäß Fig. I aufgebracht werden. Die Kammern 11 und 13 werden mit der an die gedruckte Schaltung mit Abstand angrenzenden Schicht abgedichtet und in 9 Sekunden auf weniger als 134 mbar evakuiert. Die Kammer 13 wird dann mit der Atmosphäre verbunden, wodurch ein Unterschied im Luftdruck zwischen der Kammer 13, die von der an der Schicht haftenden Trägerfolie 20 begrenzt wird, und der Kammer 11, die den Bereich zwischen der Resistschicht 18 und der gedruckten Schaltung umfaßt, entsteht. Die Resistschicht 18 wird hierdurch in innige Berührung mit der gedruckten Schaltung gepreßt und damit fest verbunden. Gutes Anschmiegen und gute Verklebung von verschiedenen Resistschichten 18 an den Leiterbahnen 19 der Schaltung ohne Einschließen von Luftblasen werden mit den folgenden Abmessungen der Rcsistschichten 18 und der Leiterbahnen 19 der Schaltung erzielt:

Dicke der Resistschicht 18 (■im)

Dicke der Leiterbahnen 19 (μπι)

Abstand zwischen den Leiterbahnen 19 (mm)

50,8	50,8	0,84
50,8	71	0,84
50,8	112	0,84
⁵⁰ 76,2	71	0,295
102	114	0,295

Die Dicke der Resistschicht 18, die Dicke der Leiterbahnen 19 und der Abstand zwischen den Leiterbahnen 19 der Schaltung sind bestimmende Faktoren dafür, ob eine Resistschicht laminiert werden kann. Je geringer der Abstand zwischen den Leiterbahnen 19, um so geringer ist die Dicke der Leiterbahnen 19, auf die eine Resistschicht, deren Dicke geringer ist als die der Leiterbahnen 19, mit guter Anschmiegung laminiert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1 - Verfahren zum Aufbringen einer ρhqtopolymerisierbaren festen Resistschichtauf ein Substrat, bei dem die mit geringer bis mäßiger Haftung mit einer s flexiblen dünnen Trägerfolie aus Kunststoff verbundene, unbelichtete Resistschicht an die Oberfläche des Substrats herangeführt wird; bei dem die Oberfläche des Substrats auf eine Temperatur erwärmt wird, diebei oder über der Klebtemperatur to der Unbelichteten Resistschicht.liegt, und bei dem dann die Resistschicht mit dem Substrat mittels Druck verbunden wird, dad urch ge kennzeichnet; daß für das Aufbringen der Resistschicht auf das erhabene Bereiche aufweisende Substrat zwischen der Resistschicht und dem Substrat ein Unterdruck von weniger als 1 bar, insbesondere weniger als 0,1 bar mittels Vakuum aufgebrächt wird und daß danach unter Aufrechterhalten des Unterdrucks das Verbinden auf der gesamtenjrfrche gleichzeitig erfolgt
2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden mittels Luftdruckdifferenz zwischen dem Unterdruck und Atmosphärendruck auf der Außenoberfläche des Substrats bzw. der Resistschicht erfolgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Resistschicht und die Höhe der erhabenen Bereiche des Substrats im Bereich von 7,6 bis 254 um liegen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der erhabenen Bereiche größer ist als die Dicke der Resistschicht
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Ja dadurch gekennzeichnet, daß die erhabenen Bereiche aus einer Vielzahl von metallischen Leitungen bestehen, deren Querschnittsfläche im wesentlichen geradlinige Seiten aufweist und vorzugsweise rechteckig ist