DE2636683A1 - Gedruckte schaltung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Gedruckte schaltung und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
VON KREISLER SCHONWALD MEYER EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING
PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler "f" 1973
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln
Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues. Köln
Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln
Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selling, Köln
Fu/Ax
5 Köln ι , den Γ5. Aug. 1976
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
ASAHI KASKI KQGYO KAüOSHIKI KAISHA, ifo. 25-1, Dojiatahama-dori 1—chome, Kita-ku, Qsaka-shi, Osaka (Japan).
Die Erfindung betrifft eine neuartige gedruckte Schaltung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Bisher sind allgemein gedruckte Schaltungen bekannt, die
aus einem mit Kupfer belegten Laminat in zahlreichen Arbeitsschritten, z.B. Beschichten des Laminats mit einem
Photoresist, Belichtung, Entwicklung, Ätzen usw., hergestellt werden. Es wurde auch bereits ein anderes vereinfachtes
Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen unter Verwendung eines mit Kupfer belegten
Laminats vorgeschlagen, das die Ärbeitsschritte des Bedrückens im Siebdruckverfahren und des Ätzens umfasst.
Das letztgenannte Verfahren hat jedoch den Machteil, daß die hergestellten gedruckten Schaltunyen ungenügende
Präzision aufweisen. Es besteht somit ein echtes Bedürfnis für gedruckte Schaltungen, die die Anforderungen an
hohe Präzision erfüllen und mit Hilfe eines vereinfachten Verfahrens hergestellt werden können. Die Bemühungen in
dieser Richtung waren bisher erfolglos.
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Telefon: fO22)J 234541 - 4 - Tel«.- 8882307 dopa d - Telegramm: Dompalenl Köln
Die japanische Offenlegungsschrift 48-19303 beschreibt
ein neues öilderzeugungsverfahren, bei dem die Belichtung
in einem hellen Raum vorgenommen werden kann und das keine Arbeitsschritte wie Entwicklung des belichteten
Materials oder dessen Fixierung erfordert. Bei diesem Verfahren wird ein Dispersionsbildmaterial (dispersion
imaging material) durch eine Maske belichtet, wodurch das Material in den belichteten Bereichen dispergiert
wird, so daß ein stabiles und permanentes Bild erhalten werden kann. In der Offenlegungsschrift wird ferner festgestellt,
daß das Verfahren auf die Herstellung von gedruckten Schaltungen anwendbar ist, jedoch wurde kein
Beispiel und keinerlei Anregung gegeben, wie das Verfahren hierbei durchgeführt werden soll. Es ist sehr
schwierig, gedruckte Schaltungen nach dein in der Offenlegungsschrift
beschriebenen Verfahren herzustellen, d.h. nach einem Verfahren, bei dem ein Dispersionsbild durch
Belichtung eines Dispersionsbildmaterials, das unmittelbar auf einen Träger ohne eine Zwischenschicht aus einem
Polymerisat aufgebracht ist, erzeugt wird. Wenn auf dem Material, auf dem ein Dispersionsbild erzeugt worden ist,
ein leitfähiges Metall abgeschieden werden soll, erfolgt die Abscheidung ohne Selektivität sowohl auf den belichteten
als auch- auf den unbelichteten Bereichen.
Gegenstand der Erfindung ist ein sehr einfaches Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen von hoher
Präzision. Das neue Verfahren besteht im wesentlichen aus nur zwei Arbeitsschritten, nämlich Belichtung und Überziehen
mit einem leitfähigen Metall, so daß zahlreiche Arbeitsschritte, die beim üblichen Verfahren unbedingt
nowendig sind, z.B. Beschichten mit einem Photoresist, Belichtung, Entwicklung, Ätzen und Entfernung des Photoresists
usw., überflüssig werden.
Die Erfindung umfasst ferner die nach dem einfachen und leicht durchzuführenden Verfahren hergestellten gedruck-
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ten Schaltungen.
Die gedruckte Schaltung gemäß der Erfindung besteht aus einer Isolierstoffplatte, einer auf die Isolierstoffplatte
aufgebrachten Schicht aus einem Polymerisat mit einem Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von 50° bis 300°C,
einer auf die Polymerschicht aufgebrachten Schicht aus '. einem Dispersionsbildmaterial, die dispergierte und
nicht dispergierte Teile aufweist, und einem auf den nicht dispergierten Teil aufgebrachten Leitungsschema
oder Leitungsbild aus einem leitfähigen Metall.
Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von gedruckten Schaltungen ist dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Polymerisat, das einen Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt von 50° bis 300°C hat, auf wenigstens eine
Seite einer Träger- oder Isolierplatte unter Bildung einer Polymerschicht auf der Trägerplatte aufbringt, auf
die Polymerschicht ein Dispersionsbildmaterial, das als Reaktion auf eine Energie, die vom Material in einer den
Schwellenwert des Dispersionsbildmaterials übersteigenden Menge absorbiert wird, dispergierbar ist, unter Bildung
einer die Polymerschicht bedeckenden Schicht des Dispersionsbildmaterials aufbringt, durch eine Maske des
Leitungsschemas Energie auf das Dispersionsbildmaterial zur Einwirkung bringt, bis die absorbierte Energie den
Schwellenwert des Materials übersteigt, wodurch das Material in seinen belichteten Teilen dispergiert und
eine das Leitungsbild tragende Platte gebildet wird, und die das Leitungsbild tragende Platte einer Abscheidung
eines elektrisch leitfähigen Metalls unterwirft und hierdurch das elektrisch leitfähige Metall auf dem ■
Dispersionsbildmaterial an seinen unbelichteten Teilen unter Bildung eines Leitungsbildes abscheidet. !
Das wesentliche charakteristische Merkmal der Erfindung
ist die Anordnung einer Polymerschicht unter der aus einem bestimmten Metall oder einer bestimmten Legierung
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bestehenden Schicht des Dispersionsbildmaterials. Diese Bildung der Polymerschicht ist unerläßlich dafür, daß
bei der Metallabscheidung, der elektrolytischen Metallabscheidung
und/oder der stromlosen Hetallabscheidung
selektiv auf den unbelichteten oder nicht dispergierten Teilen des Dispersionsbildmaterials ein Metall abgeschieden
wird, während auf den belichteten oder dispergierten Teilen dieses Materials die Metallabscheidung verhindert
wird. Die Polymerschicht bewirkt ferner eine sehr starke Verbesserung der Verankerung des abgeschiedenen Metalls
an der Trägerplatte als Folge der guten gegenseitigen Haftfestigkeit der beiden benachbarten Schichten gemäß
der Erfindung.
Der hier gebrauchte Ausdruck "Dispersion" oder "Dispergierung" bezeichnet eine Erscheinung, bei der ein
geschlossener dünner Film im festen Zustand diskontinuierlich wird, wenn eine im Material absorbierte Energie
den kritischen Schwellenwert des Materials bei Absorption der Energie übersteigt. ;
Der hier gebrauchte Ausdruck "Erweichungspunkt" bezeichnet die Temperatur, bei der ein Polymerisat zu fließen
beginnt. Ein Polymerisat, das keinen Schmelzpunkt hat, z.B. ein amorphes Polymerisat, hat bekanntlich einen
dicht bei der Einfrier- oder Glastemperatur liegenden
Erweichungspunkt. Bei einem Polymerisat, das einen Schmelzpunkt hat, fällt sein Erweichungspunkt im allgemeinen
mit seinem Schmelzpunkt zusammen, und für ein solches Polymerisat wird der Erweichungspunkt gewöhnlich
nicht - auch in dieser Beschreibung - angegeben.
Es ist noch nicht geklärt, wie die Polymerschicht unter
dem Dispersionsbildmaterial die Metallabscheidung auf : den belichteten Stellen selektiv verhindert, jedoch
wurde gefunden, daß das für die Zwecke der Erfindung verwendete Polymerisat unbedingt einen Schmelzpunkt oder
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Erweichungspunkt im Bereich von 50° bis 300°C haben muß
und daß ein Polymerisat mit einem Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt unter 50°C den Nachteil schlechter Lagerbeständigkeit
hat und mit einem Polymerisat mit einem Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt über 3000C nicht der
gewünschte erfindungsgemäße Effekt, daß die Metallabscheidung nur auf den unbelichteten Bereichen erfolgt, erreicht
wird.
Solange der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt der Polymerschicht im Bereich von 50° bis 300°C liegt, wird verhindert,
daß Metall auf den belichteten Bereichen der auf die Polymerschicht aufgebrachten Schicht des Dispersionsbildmaterials
abgeschieden wird, und dies hat zur '. Folge, daß während der Metallabscheidung das Material
nur in seinen unbelichteten und nicht dispergierten Bereichen seine Beschaffenheit wie im ursprünglichen Zustand
behält, d.h. daß es elektrisch leitfähig ist, so daß Metall aus einem galvanischen Bad darauf niedergeschlagen
werden kann, und auch als Abscheidungskeim wirksam ist, so daß Metall aus einem Bad für die stromlose
Abscheidung darauf niedergeschlagen werden kann.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung ist es entscheidend wichtig, daß di.e erfindungsgemäß verwendete Polymerschicht
einen Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt im Bereich von 50° bis 3000C hat. Ferner werden natürlich
Polymerisate bevorzugt, deren Zersetzungspunkt über dem Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt liegt und die schwierig
thermisch zu zersetzen sind. Wenn der Erweichungsoder Schmelzpunkt der Polymerschicht unter 500C liegt,
ergibt sich das Problem der Lagerbeständigkeit, und wenn er über 300°C liegt, kann, wie bereits erwähnt, der
erfindungsgemäße Effekt, daß allein die unbelichteten :
Bereiche selektiv mit Metall überzogen werden, nicht erzielt werden. Ferner werden Polymerisate mit guter Haft-
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festigkeit an den Isolierplatten, z.B. Laminaten, bevorzugt. Außerdem hat das Polymerisat zweckmäßig einen
Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt, der unter dem Schmelzpunkt der Schicht des Dispersionsbildmaterials
liegt. Geeignet sind thermoplastische Harze und hitzehärtbare Harze. Bei Verwendung von hitzehärtenden Harzen
wird vorzugsweise so gearbeitet, daß das Dispersionsbildmaterial auf die ungehärtete Polymerschicht aufgebracht,
das Bild durch Dispergierung durch Einwirkung der Bilderzeugungsenergie erzeugt und das Polymerisat dann durch
Erhitzen gehärtet wird. Als spezielle Beispiele von Polymerisaten, die für die Zwecke der Erfindung geeignet
sind, seien genannt: Polyurethan, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Copolymerisate von
Vinylidenchlorid und Vinylacetat oder Acrylnitril, Copolymerisate von Vinylchlorid und Vinylacetat, Polycarbonate,
Polyamide, Copolymerisate von Styrol und Acrylnitril, Copolymerisate von Acrylnitril, Butadien und
Styrol, Epoxyharze und Gemische der oben genannten Polymerisate. Die hitzehärtbaren Harze werden aufgebracht,
nachdem sie mit einem Initiator für die Härtereaktion oder mit einem Vernetzungsmittel gemischt worden sind.
Epoxyharze werden vorzugsweise in Form eines Gemisches eines Epoxyharzes mit einem Polyurethan oder Polyvinylbutyral
verwendet. In diesem Fall wird die Haftfestigkeit zwischen dem Träger und der polymeren Zwischenschicht
und zwischen der polymeren Zwischenschicht und dem abgeschiedenen Metall stark verbessert. Die Dicke der Polymerschicht
ist nicht sehr wesentlich, liegt jedoch vorteilhaft im Bereich von 0,5 bis 100 u, insbesondere von
1 bis 50 .u.
Das für die Zwecke der Erfindung verwendete Dispersionsbildmaterial hat einen Schwellenwert für eine Dispersionsenergie
und geht nach Aufnahme der Energie in den Bereichen, die der Einwirkung der Energie ausgesetzt
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sind, aus einem geschlossenen oder kontinuierlichen Zustand in einen diskontinuierlichen Zustand über, in dem
der Film des Dispersionsbildmaterials als Folge der Kontraktion durch die Wirkung der Oberflächenspannung beim
Schmelzen des Materials während der Dispergierung zu einer Masse von winzigen gesonderten Teilchen mit Kugelform
oder anderer Form, die mit Abstand zueinander vorliegen, geworden ist.
Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten Dispersionsbildmaterialien
sind dadurch gekennzeichnet, daß sie einen genügend niedrigen Schmelzpunkt haben, um vorübergehendes Schmelzen des Materials unter dem Einfluß einer;
verfügbaren Quelle einer Bilderzeugungsenergie zu ermöglichen. Die zum vorübergehenden Schmelzen und Dispergieren
des Dispersionsbildmaterials erforderliche Energie muß geringer sein als die Energie, der entweder
die unter dem Material befindliche Polymerschicht oder die Isolierplatte widersteht. Als spezielle Beispiele
geeigneter Dispersionsbildmaterialien sind Eisen, Kotalt, Nickel, Kupfer, Silber, Gold, Wismut, Antimon, Zinn,
Aluminium, Cadmium, Zink, Blei, Selen, Indium, Tellur, Legierungen dieser Metalle und Gemische, die sie enthalten,
zu nennen. Alle diese Materialien haben in einem Metallabscheidungsbad geringe Löslichkeit, jedoch werden
die Eisengruppenmetalle wie Eisen, Kobalt und Nickel bevorzugt, wobei insbesondere Nickel auf Grund seiner
guten Haftfestigkeit am Dispersionsbildmaterial am geeignetsten
ist.
Die Dicke der Schicht des Dispersionsbildmaterials liegt zweckmäßig im Bereich von 50 bis 2500 A, vorzugsweise
im Bereich von 100 bis 1000 8. Im allgemeinen genügt eine Dicke, bei der das Dispersionsbildmaterial bei der
elektrolytischen Metallabscheidung elektrisch leitfähig ist oder bei der stromlosen Metallabscheidung als Abscheidungskeim
wirksam ist, so daß die Dicke des Überzuges
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nicht sehr wichtig ist. Damit jedoch der Schwellenwert für die Dispergierung niedrig ist und der geschlossene
Film des Materials an den belichteten Stellen leicht in gesonderte, dispergierte, mit Abstand zueinander vorliegende
winzige kugelförmig geformte Teilchen oder anders geformte Teilchen übergeführt werden kann, wird ;
vorteilhaft eine Dicke im vorstehend genannten Bereich ; gewählt. Wenn die Dicke geringer ist als 50 5?, wird die :
optische Dichte der Schicht des Dispersionsbildmaterials geringer, so daß die Aufnahme genügender Energie verhindert
wird und der Schwellenwert für die Dispersionsenergie zwangsläufig steigt, während bei einer Schichtdicke
von mehr als 2500 A zwar genügend Energie aufgenommen wird, aber der Schwellenwert der Materialschicht auf
Grund ihrer großen Wärmekapazität wiederum steigt, so daß es schwierig wird, Dispergierung zu bewirken; selbst
wenn Dispergierung stattfindet, werden die hierbei gebildeten Teilchen grob, so daß die Auflösung und damit
die Schärfe verschlechtert wird.
Für die im Rahmen der Erfindung verwendete Isolierstoffplatte
können die verschiedensten Materialien verwendet werden, so lange sie Isoliereigenschaften aufweisen.
Geeignet sind s.owohl anorganische Materialien, z.B. Quarzglas, Keramik und Glimmer, als auch organische
Materialien, z.B. Celluloseacetat, Polystyrol, Polyäthylen und Polypropylen. Ferner können zweckmäßig Laminate
von Phenolharzen, Polyesterharzen oder Epoxyharzen mit eingebetteten Papier- oder Glasgewebeschichten oder Polyester-
oder Polyimidfolien verwendet werden. Diese Materialien haben ausgezeichnete Hitzebeständigkeit. Besonders
vorteilhaft sind Epoxyharzlaminate, weil sie außerdem gute Maßhaltigkeit und chemische Beständigkeit haben,
und Polyimidfolien werden zweckmäßig als flexible Träger mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit verwendet.
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Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung kann die Polymerschicht nach Verfahren, die im allgemeinen
zum Aufbringen von Überzugsmaterialien angewendet werden, z.B. durch Streichen, Tauchen oder Spritzen,
gebildet werden. Die Schicht des Dispersionsbildmaterials wird auf der mit dem Polymerisat beschichteten Isolierplatte
durch Aufdampfen im Vakuum, Kathodenzerstäubung ■ Ionenplattierung usw. unter Verwendung entsprechender
Apparaturen gebildet. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß doppelseitige gedruckte Schaltungen mit den
notwendigen Durchgangslöchern in einem Arbeitsgang herge- ,
stellt werden können, wenn die Durchgangslöcher vorher in der Isolierplatte gebildet und das Dispersionsbildmaterial
auch auf die Innenwände der Durchgangslöcher beispielsweise durch Ionenplattierung mit guter Streufähigkeit
vor der Belichtung und Abscheidung des leitfähigen Metalls aufgebracht wird.
Die gemäß dem Verfahren gemäß der Erfindung anzuwendende : Expositionsenergie ist zwangsläufig größer als die dem
Schwellenwert des verwendeten Dispersionsbildmaterials entsprechende Energiemenge. Dieser Schwellenwert ist verschieden
in Abhängigkeit von der Art und Dicke des Materials und wird auch durch die Art der verwendeten Polymer—
zwischenschicht beeinflußt. Beim erfindungsgemäßen Ver- '
fahren wird die Energie in einer solchen Menge zur Einwirkung gebracht, daß das Dispersionsbildmaterial bei
Einwirkung der Energie genügend dispergiert wird, um die dispergierten Bereiche sichtbar von den nicht dispergierten
Bereichen unterscheiden zu können. Als Energie wird vorzugsweise Strahlungsenergie oder Teilchenenergie verwendet,
die gleichzeitig eine Vielzahl getrennter Bereiche der Schicht des Dispersionsbildmaterials zu bestrahlen
vermag. Die Energie kann kontinuierlich (holding type)oder pulsierend sein. Als spezielle Beispiele geeigneter Enerr
giequellen sind Blitz- und Infrarotlampen, Laserstrahlen .
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und Elektronenstrahlen zu nennen. Die Bestrahlungsdauer ist unter Berücksichtigung der erzielten Auflösung des
Bildes und der möglichen Zersetzung der Polymerzwischenschicht so kurz wie möglich. Bevorzugt wird ein Impuls
von weniger als einigen Millisekunden. Je kürzer die Bestrahlungszeit,um so besser ist die erzielte Auflösung ,
des Bildes und um so geringer ist die Zersetzung der Polymerschicht. Um diese Voraussetzung zu erfüllen, ist
eine Xenonblitzlampe oder ein Impulslaser optimal.
Die Bestrahlung zur Bildung einer bildtragenden Platte erfolgt nach einem üblichen Verfahren, wie es beispielsweise
in der japanischen Offenlegungsschrift 48-19303 beschrieben wird, durch eine Maske, die die Form des
Schaltschemas hat, wobei ein Schaltbild aus nicht bestrahlten oder nicht dispergierten Bereichen gebildet
wird.
Die Metallabscheidung kann im Rahmen der Erfindung galvanisch oder durch stromlosen Niederschlag erfolgen. Diese
Methoden können allein oder in Kombination angewendet werden. Als Beispiele geeigneter elektrisch leitfähiger
Metalle sind Kupfer, Silber und Nickel zu nennen. Im allgemeinen werden Kupfer oder Nickel auf Grund ihrer
guten elektrischen Leitfähigkeit verwendet. Es ist zu empfehlen, außerdem einen Überzug aus Gold, Zinn, Lötmittel
o.dgl. auf die Oberfläche des erhaltenen Schaltschemas aufzubringen, um Verunreinigung oder Oxydation
der Oberfläche zu verhindern oder die Lötbarkeit zu verbessern. Das Überziehen mit Gold, Zinn oder Lötmittel
aus der Schmelze kann in sehr kurzer Zeit von wenigen Sekunden erfolgen, worauf das nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung gebildete Schaltungsschema bei der weiteren Metallabscheidung keinen äußeren Einflüssen oder einer
Beschädigung ausgesetzt ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter
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ausführlich erläutert. Die Polymerschicht und die Schicht des Dispersionsbildmaterials können auf wenigstens eine '
Seite der Isolierplatte aufgebracht werden. Wenn die Schaltung nur auf einer Seite der Isolierplatte gebildet
werden muß, werden die Schichten nur auf einer Seite '.
aufgebracht, und wenn die doppelseitige Ausführung erforderlich ist, werden die Schichten auf beide Seiten
der Isolierstoffplatte aufgebracht.
Ein Epoxyharzlaminat mit einem darin eingearbeiteten
Substrat aus Glasgewebe (NATIONAL LITE R-1610, Hersteller
MATSUSHITA ELECTRICWORKS LTD.,Japan) mit einer Dicke von 2 mm wurde einer Oberflächenbehandlung mit einem
Gemisch aus wässriger Dichromsäure und Schwefelsäure (mit einem Schwefelsäuregehalt über der Sättigungsmenge)
für 5 Minuten unterworfen. Auf das Laminat wurde ein Polyurethan ("HAMAKOLLAN VK-1080", Hersteller Yokohama
Rubber Co.,Ltd., Japan) mit einem Erweichungspunkt von 91-1O3°C geschichtet, wobei als Lösungsmittel N,N-Dimethylformamid
verwendet wurde. Nach dem Trocknen hatte die Polymerschicht eine Dicke von 10 u. Auf die Schicht
wurde Kupfer durch Kathodenzerstäubung in einer Dicke von 300 Α aufgebracht. Das in dieser Weise hergestellte
Material wurde durch eine Maske, die die Form des Schaltungsschemas hatte, mit Blitzlicht mit einer Impulsbreite
von 1 Millisekunde bei einer elektrischen Arbeit von
2
0,8 Joule/cm aus einer Xenon-Blitzlampe belichtet, wobei das Schaltungsschema gebildet wurde. Die belichteten Bereiche hatten einen äußerst hohen elektrischen ; Widerstand und waren im wesentlichen isoliert. Die Schaltung wurde dann bei einer Temperatur von 50°C für 30 Mi- : nuten mit Kupfer belegt, wobei eine hautpsächlich aus Kupfersulfat, Formalin, Lithiumhydroxyd und einem Komplexbildner bestehende Lösung für die stromlose Metallabscheidung (TCP-701, Hersteller Shipley, USA) verwendet
0,8 Joule/cm aus einer Xenon-Blitzlampe belichtet, wobei das Schaltungsschema gebildet wurde. Die belichteten Bereiche hatten einen äußerst hohen elektrischen ; Widerstand und waren im wesentlichen isoliert. Die Schaltung wurde dann bei einer Temperatur von 50°C für 30 Mi- : nuten mit Kupfer belegt, wobei eine hautpsächlich aus Kupfersulfat, Formalin, Lithiumhydroxyd und einem Komplexbildner bestehende Lösung für die stromlose Metallabscheidung (TCP-701, Hersteller Shipley, USA) verwendet
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wurde. Das Kupfer wurde auf den unbelichteten Teilen in einer Dicke von 5 u abgeschieden, wodurch ein Kupferbild
der Schaltung mit scharfem elektrischem Kontrast entstand. Das in dieser Weise erhaltene Kupferbild der
Schaltung entsprach mit großer Genauigkeit der verwendeten Maske des Schaltungsbildes und erfüllte die cha— !
rateristischen Voraussetzungen einer gedruckten Schaltung. Die Haftfestigkeit des Kupferbildes der Schaltung
war ausgezeichnet und genügte den Anforderungen des Klebstreifentests gemäß der Norm ANSI pH 1.28. Beim
Temperaturwechseltest wurde keine Veränderung wie Blasenbildung oder Loslösen in drei Zyklen festgestellt.
Der Temperaturwechseltest wurde wie folgt durchgeführt: Die Probe wurde eine Stunde in einen bei -300C oder in
einem bei 70°C gehaltenen Bad gehalten und dann innerhalb von 30 Sekunden in das andere Bad überführt und
eine weitere Stunde darin gehalten. Diese Behandlung wurde dreimal wiederholt, worauf die Probe auf Veränderungen
geprüft wurde.
Ein 2 mm dickes Epoxyharzlaminat mit einem darin eingearbeiteten
Papiersubstrat ("NATIONAL LITE R-1110", Hersteller MATSUSHITA ELECTRICWORKS, Japan) wurde 2 Minuten
mit 1000 ml einer Lösung behandelt, die aus 600 ml Schwefelsäure, 150 ml Phosphorsäure, 28 g Chromsäureanhydrid,
Rest destilliertes Wasser, bestand. Die so behandelte Isolierplatte wurde mit einem Gemisch von
100 Gew.-Teilen eines Epoxyharzes mit einem Schmelzpunkt von 95 bis 1050C ("AER-664", hergestellt von der Anmelderin),
4 Gew.-Teilen Dicyandiamid und 0,4 Gew.-Teilen Benzyldimethylamin in einer Dicke von 5 /u beschichtet,
wobei als Lösungsmittel 1900 Gew.-Teile Methyläthylketon verwendet wurden (5%ige Lösung). Anschließend wurde
30 Minuten auf eine Temperatur von 1500C erhitzt. Die gebildete Polymerschicht hatte einen Erweichungspunkt
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von 1100C. Auf diese Schicht·wurde Nickel im Vakuum in
einer Dicke von 150 A aufgedampft. Die in dieser Weise erhaltene Platte wurde dann durch eine Maske des Schaltungsschemas
mit einer großen Zahl dünner Linien (10 Linien pro mm) mit Blitzlicht einer Impulsbreite von
50 Mikrosekunden bei einer elektrischen Arbeit von
1,0 Joule/cm aus einer Xenon-Blitzlampe belichtet, wobei ein Bild der Schaltung entstand, das anschließend
30 Minuten bei einer Temperatur von 90°C der stromlosen Metallabscheidung in einem Nickelplattierbad unterworfen
wurde, das durch Zugabe von 45 g Nickelchlorid, 100 g Natriumeitrat, 11 g Natriumhypophosphit und 50 g Ammoniumchlorid
zu 1000 ml destilliertem Wasser hergestellt worden war. Hierdurch wurde auf den unbelichteten Bereichen
ein Nickelüberzug einer Dicke von 6 u gebildet und ein Nickelbild der Schaltung mit hohem elektrischem
Kontrast erhalten. Das erhaltene Schaltungsbild hatte scharfe dünne Linien (10 Linien/mm), die genau der verwendeten
Maske des Schaltungsbildes entsprachen, und erfüllte alle Voraussetzungen für eine gedruckte Schaltung.
Die Haftfestigkeit des Nickelbildes der Schaltung war ausgezeichnet und erfüllte ohne weiteres die Bedingungen
des Klebstreifentests gemäß der Norm ANSI pH 1.28.
100 Gew.-Teile eines Epoxyharzes mit einem Schmelzpunkt von 7O-8O°C ("AER-661", hergestellt von der Anmelderin),
4 Gew.-Teile Dicyandiamid und 0,3 Gew.-Teile Benzyldimethylamin wurden in Äthylcellosolve unter Bildung
einer 5%igen Lösung gelöst. Getrennt hiervon wurde eine 5%ige Lösung von Polyvinylbutyral mit einem Erweichungspunkt
von etwa 140°C ("S-LEC BM-2", Hersteller Sekisui Chemical Co., Ltd., Japan) in Methylethylketon hergestellt.
Diese beiden Lösungen wurden in gleichen Mengen gemischt. Das Lösungsgemisch wurde dann auf eine 100 u
dicke Polyäthylenterephthalatfolie ("Diafoil", Hersteller
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J»
Mitsubishi Plastics Industries, Japan) geschichtet und 30 Minuten bei einer Temperatur von 15O0C getrocknet.
Die Schicht hatte nach dem Trocknen eine Dicke von 5 u und einen Erweichungspunkt von 110-1400C. Auf die
Schicht wurde Nickel in einer Dicke von 200 8 unter Vakuum aufgedampft. Die in dieser Weise erhaltene Platte
wurde durch eine Maske des Schaltungsbildes mit einem Blitz von 100 Mikrosekunden Impulsbreite durch Abtastbestrahlung
mit einer Nd:YAG-Laservorrichtung "SL 129T" (Hersteller NEC, Japan) bei einer elektrischen Arbeit
von 50 Millijoule belichtet, wobei ein Bild der Schaltung entstand. Die Platte wurde dann eine Stunde bei
50°C unter Verwendung einer hauptsächlich aus Kupfersulfat, Formalin, Lithiumhydroxyd und Komplexbildner
bestehenden Lösung für die stromlose Metallabscheidung ("TMP-IOO", Hersteller Okuno Kagaku K.K., Japan) mit
Kupfer überzogen. Ein Kupferniederschlag einer Dicke von 5 ii wurde auf den unbelichteten Bereichen gebildet,
wobei ein Kupferbild der Schaltung mit hohem elektrischem Kontrast erhalten wurde. Die Hafteigenschaften des
in dieser Weise abgeschiedenen Kupfers waren ausgezeichnet und erfüllten die Bedingungen des Klebstreifentests
gemäß der Norm ANSI pH 1,28. Bei dem in Beispiel 1 beschriebenen Temperaturwechseltest wurde nach 5 Zyklen
keine Veränderung festgestellt.
Eine wie in Beispiel 3 hergestellte gemischte Lösung von Epoxyharz und Polyvinylbutyral wurde auf das in Beispiel
2 beschriebene, 2 mm dicke Epoxyharzlaminat aufgebracht, das einer Oberflächenbehandlung auf die in Biespiel
2 beschriebene Weise unterworfen worden war, und 30 Minuten bei 1500C getrocknet. Der aufgebrachte Polymerfilm
hatte nach dem Trocknen eine Dicke von 5 u. Auf die Schicht wurde Eisen unter Vakuum in einer Dicke von
150 A5 aufgedampft. Das Material wurde durch eine Maske
des Schaltungsbildes mit Blitzlicht einer Impulsbreite
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von 50 Mikrosekunden bei einer elektrischen Arbeit von
0,9 Joule/cm aus einer Xenon-Blitzlampe belichtet, wobei ein Bild des Schaltungsschemas entstand. Die belichteten
Teile hatten einen so hohen elektrischen Widerstand, daß sie praktisch isoliert waren. Das Material
wurde dann eine Stunde der stromlosen Kupferabscheidung : bei einer Temperatur von 50°C unterworfen, wobei ein
Kupferbad für die stromlose Abscheidung ("CP-70", Hersteller Shipley, USA) verwendet wurde. Auf den unbelichteten
Teilen wurde ein Kupferniederschlag einer Dicke von 10 u gebildet, wobei ein Kupferbild des Schaltungsschemas mit hohem elektrischem Kontrast erhalten wurde.
Die gedruckte Schaltung wurde dann dem Klebstreifentest und Temperaturwechseltest auf die in Beispiel 1 beschriebene
Weise unterworfen. Sie entsprach ohne weiteres den Bedingungen des Klebstreifentests und zeigte beim Temperaturwechseltest
nach 5 Zyklen keine Schaden wie Blasenbildung oder Abblättern des Schaltungsbildes.
Ein 2 mm dickes Epoxyharzlaminat mit eingearbeitetem
Papiersubstrat ("NATIONAL LITE R-lllO", Hersteller
MATSUSHITA ELECTRICWORKS, Japan) wurde mit einer 5%igen
Lösung von 100 Gew.-Teilen Epoxyharz "AER-664" (hergestellt
von der Anmelderin), 4 Gew.-Teilen Dicyandiamid und 0,4 Gew.-Teilen Benzyldimethylamin in 1900 Gew.-Teilen
Methylethylketon in einer Dicke von 5 u beschichtet. Die
gebildete Polymerschicht hatte einen Erweichungspunkt von 11O°C. Auf die Polymerschicht wurde Wismut im Vakuum
in einer Dicke von 800 A5 aufgedampft. Die Platte wurde
durch eine Maske des Schaltungsbildes mit Blitzlicht von 100 Millisekunden Impulsbreite bei einer elektrischen
Arbeit von 1,0 Joule/cm aus einer Xenonblitzlampe belichtet, wobei ein Bild des Schaltungsschemas erzeugt
wurde, und dann 30 Minuten auf eine Temperatur von 150°C ' erhitzt. Anschließend wurde auf die Platte Kupfer aus
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einem galvanischen Bad, das 200 g Kupfersulfat und 45 g Schwefelsäure pro Liter enthielt, bei einer Stromdichte
von 4 A/dm und einer Temperatur von 25°C niedergeschlagen.
Das Kupfer wurde selektiv auf den unbelichteten Bereichen abgeschieden, wobei ein Kupferbild des Schaltungsschemas
mit hohem elektrischem Kontrast entstand. Das Leitungsschema aus Kupfer hatte ausgezeichnete Haftfestigkeit
an der Unterlage.
Ein 2 mm dickes Phenolharzlaminat mit eingearbeitetem
Papiersubstrat ("NATIONAL LITE R-2110", Hersteller Matsushita Electricworks Ltd., Japan) wurde
in einer Dicke von 10 ,u mit einem Epoxyharz, das einen Schmelzpunkt von 135-155°C und einen Erweichungspunkt
von 92-107°C hatte ("AER-699", hergestellt von der Anmelderin) unter Verwendung von Methylethylketon als
Lösungsmittel beschichtet. Ein Gemisch von 81 Atom-Teilen Tellur, 15 Atom-Teilen Germanium, 2 Atom-Teilen
Schwefel und 2 Atom-Teilen Indium wurde durch Kathodenzerstäubung in einer Dicke von 300 A* auf die Polymerschicht
aufgebracht. Die erhaltene Platte wurde durch eine Maske eines Schaltungsschemas mit Blitzlicht einer
Impulsbreite von 1 Millisekunde' bei einer elektrischen
2
Arbeit von 0,8 Joule/cm aus einer Xenon-Blitzlampe belichtet, wobei ein Bild des Schaltungsschemas entstand. Auf der Platte wurde dann Kupfer aus einem Bad für die stromlose Metallabscheidung ("TMP-IOO", Hersteller Okuno Kagaku K.K., Japan) abgeschieden, worauf zusätzlich Kupfer unter Verwendung eines galvanischen Bades, das 200 g Kupfersulfat und 45 g Schwefelsäure
Arbeit von 0,8 Joule/cm aus einer Xenon-Blitzlampe belichtet, wobei ein Bild des Schaltungsschemas entstand. Auf der Platte wurde dann Kupfer aus einem Bad für die stromlose Metallabscheidung ("TMP-IOO", Hersteller Okuno Kagaku K.K., Japan) abgeschieden, worauf zusätzlich Kupfer unter Verwendung eines galvanischen Bades, das 200 g Kupfersulfat und 45 g Schwefelsäure
2 pro Liter enthielt, bei einer Stromdichte von 4 A/dm
und einer Temperatur von 25°C niedergeschlagen wurde. Das Kupfer wurde selektiv auf den unbelichteten Bereichen
abgeschieden, wobei ein Kupferbild des Schaltungsschemas mit hohem elektrischem Kontrast erhalten wurde. Die Haftfestigkeit
des erhaltenen Leitungsschemas auf der Unterlage war ausgezeichnet.
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Auf eine 200 u dicke Polyimidfolie ("KAPTON", Hersteller Du Pont, USA) wurde ein Epoxyharz mit einem Schmelzpunkt
von etwa 100°C ("AER-666", hergestellt von der Anmelderin) in einer Dicke von 10 η aus einer 5%igen Lösung in
1900 Gew.-Teilen Methyläthylketon geschichtet. Auf die ι
Schicht wurde Tellur durch Kathodenzerstäubung in einer Dicke von 1000 A aufgetragen. Die erhaltene Platte wurde
durch eine Maske des Schaltungsschemas mit Blitzlicht einer Impulsbreite von 1 Millisekunde bei einer elek-
trischen Arbeit von 0,8 Joule/cm aus einer Xenon-Blitzlampe belichtet, wobei ein Bild des Schaltungsschemas
entstand. Auf der Platte wurde dann Kupfer aus einem Bad für die stromlose Kupferabscheidung ("CP-70", Hersteller
Shipley, USA) abgeschieden. Das Kupfer wurde selektiv auf den unbelichteten Bereichen niedergeschlagen,
wobei ein Kupferbild des Schaltungsschemas mit hohem elektrischem Kontrast gebildet wurde. Das Kupferbild des
Leitungsschemas hatte ausgezeichnete Haftfestigkeit an der Unterlage.
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ORIGINAL INSPECTED
Claims (21)
- PatentansprücheGedruckte Schaltung, bestehend aus einer Isolierstoffplatte, einer auf die Isolierstoffplatte aufgebrachten Schicht aus einem Polymerisat mit einem Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt von 50 bis 300°C, einer auf die Polymerschicht aufgebrachten Schicht aus einem Disper- ; sionsbildmaterial, die dispergierte und nicht dispergierte Bereiche aufweist, und einem auf die nicht dispergierten Bereiche aufgebrachten Leitungsschema aus einem leitfähigen Metall.
- 2) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht einen Schmelzpunkt oder· Erweichungspunkt hat, der niedriger ist als der Schmelz-! punkt der darauf aufgebrachten Schicht des Dispersionsbildmaterials .
- 3) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurchggekennzeichnet, daß die Schicht des Dispersionsbildmaterials eine Dicke von 50 bis 2500 9. hat. :
- 4) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Dispersionsbildmaterials aus einem Eisengruppenmetall besteht.
- 5) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht des Dispersionsbildmaterials aus Nickel besteht.
- 6) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht eine Dicke von 0,5 bis 100 u hat.
- 7) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht aus einem Epoxyharz besteht.7098 2 7/0539 nmrm„ ,KORIGINAL INSPECTED
- 8) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht aus einem Gemisch eines Epoxyharzes mit einem Polyurethan besteht.
- 9) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerschicht aus einem Gemisch eines Epoxyharzes mit einem Polyvinylbutyral besteht.
- 10) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte aus einem aus einem Epoxyharz, Phenolharz oder Polyesterharz hergestellten Laminat besteht.
- Ill' Gedruckte Schaltung nachAnspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstoffplatte aus einer Polyesterharzfolie oder Polyimidharzfolie besteht.
- 12) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den nicht dispergierten Bereichen niedergeschlagene leitfähige Metall Kupfer ist.
- 13) Gedruckte Schaltung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das auf den nicht dispergierten Bereichen abgeschiedene leitfähige Metall Nickel ist.
- 14) Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen nach Anspruch 1.bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mana) ein Polymerisat, das einen Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt von 50° bis 300°C hat, auf wenigstens eine Seite einer Träger- oder Isolierplatte unter Bildung einer Polymerschicht auf der Trägerplatte aufbringt,b) auf die Polymerschicht ein Dispersionsbildmaterial, das als Reaktion auf eine Energie, die vom Material in einer den Schwellenwert des Dispersionsbildmaterials übersteigenden Menge absorbiert wird,dispergierbar ist, unter Bildung einer die Polymerschicht bedeckenden Schicht des Dispersionsbildmaterials aufbringt,709827/0539c) durch eine Maske des Leitungsschemas Energie auf das Dispersionsbildmaterial zur Einwirkung bringt, bis die aufgenommene Energie den Schwellenwert des Materials übersteigt und hierdurch das Material in seinen belichteten Bereichen dispergiert und eine das Leitungsbild tragende Platte bildet undd) auf der das Leitungsbild tragenden Platte ein elektrisch leitfähiges Metall abscheidet und hierdurch das elektrisch leitfähige Metall auf dem Dispersionsbildmaterial in seinen unbelichteten Bereichen unter Bildung des Leitungsbildes nieder- 'schlägt. :
- 15) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, j daß man als Dispersionsbildmaterial ein Material verwendet, das bei der elektrolytischen Metallabscheidung leitfähig ist und bei der stromlosen Metallabscheidung als Abscheidungskeim wirksam ist.
- 16). Verfahren nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polymerisat durch Streichen, ' Tauchen oder Spritzen aufträgt.
- 17) Verfahren nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß man das Dispersionsbildmaterial durch Aufdampfen im Vakuum, Kathodenzerstäubung oder Ionenplattierung aufbringt.
- 18) Verfahren nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als Energiequelle eine Xenonblitzlampe verwendet.
- 19) Verfahren nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß man als Energiequelle einen Impulslaser verwendet.
- 20) Verfahren nach Anspruch 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metall durch elektrolytische Abscheidung aufbringt.709827/0539
- 21) Verfahren nach Anspruch 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metall durch stromlose Abscheidung aufbringt.709827/0 539
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