DE3041777A1

DE3041777A1 - Verfahren zur serienmaessigen herstellung von elektrischen folienschaltungen

Info

Publication number: DE3041777A1
Application number: DE19803041777
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8000 München Sneider; Harald Ing.(Grad.) 8400 Regensburg Vetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-11-05
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1982-06-09

Description

Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen
Folienschaltungen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen Folienschaltungen, bei dem auf eine Metallfolie eine Widerstandsschicht aufgebracht wird, bei dem mit dieser Widerstandsschicht eine Trägerfolie stoffschlüssig verbunden wird und bei dem aus der Metallfolie Teile herausgeätzt werden, so daß nur die bentigten Kontaktflächen und Leiterbahnen übrigbleiben.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 26 41 310 bekannt. Gemäß dieser Patentschrift werden zunächst auf die Metallfolien dünne dielektrische und metallische Widerstands-, Elektroden- und Haftschichten aufgebracht, anschließend die so beschichteten Metallfolien mit der Kunststoffolie heißverpreßt, die Metallstrukturen wie Leiterbahnen und Elektroden herausgeätzt und schließlich die Widerstände aus den dünnen metallischen Schichten durch Ätzen oder mittels Laserstrahlen herausgetrennt.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in einer Vereinfachung des Herstellungsverfahrens für Folienschaltungen der eingangs beschriebenen Art.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die folgende Reihenfolge von Verfahrensschritten gelöst: 1. auf der Metallfolie wird zumindest auf einer ersten Oberfläche eine Lackmusterstruktur aufgebracht, welche die für die Kontaktflächen und Leiterbahnen vorgesehenen Bereiche freiläßt, 2. auf zumindest die erste Oberfläche der Folie wird eine Zinnschicht aufgebracht, auf die zweite Seite der Metallfolie wird eine Haftschicht und auf die Haftschicht eine Widerstandsschicht ganzflächig aufgebracht, 3. die Lackstruktur wird mitsamt den evtl. anhaftenden Schichten entfernt, 4. die zweite Oberfläche der Metallfolie mit der Widerstandsschicht wird auf eine Trägerfolie aufkaschiert, 5. die nicht verzinnten Metallflächen werden abgeätzt, ohne daß die darunterliegende Widerstandsschicht angegriffen wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren brauchen die Arbeitsgänge Auftragen von Fotolack, Trocknen, Belichten, Entfernen des Fotolackes, Reinigen, Ätzen nur einmal durchgeführt zu werden, während sie beim Stand der Technik zweimal durchgeführt werden müssen, nämlich Jeweils gesondert zur Erzeugung der Leiterbahnen und der Widerstandsmäander, das bedeutet eine beträchtliche Einsparung.
Der Fotolack muß nämlich mit hoher Konstanz der Viskosität aufgebracht werden, damit die erforderliche Gleichmäßigkeit erreicht wird.
Insbesondere bei sehr feinen Strukturen ist daneben eine sehr exakte Zuordnung der einzelnen Schichten erforderlich. Diese ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich leichter zu erreichen, da die Belichtung für alle Muster im Fotolack in ein und derselben Stellung des Metallbandes erfolgt. Sobald ein weiterer Arbeitsgang zwischen zwei Belichtungen geschaltet wird, muß die Folie mit hoher Genauigkeit, d.h. in vielen Fällen auf wenige um genau, in dieselbe Lage gebracht werden, in der sie bei der ersten Belichtung war. Dies bedeutet einen.erheblichen Aufwand bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik, der durch die Erfindung vermieden wird.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht in der Verwendung einer Zinnschicht als Ätzresist, da diese Zinnschicht gleichzeitig die Lötbarkeit der Anschlußflächen verbessert und eine Reinigung der Kupferflächen iach den Beschichtungs- und Kaschiervorgängen) überflüssig macht.
Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die Metallfolie nach dem Verzinnen und vor dem Aufkaschieren auf eine Trägerfolie bei einer Temperatur getempert wird, welche unter der Schmelztemperatur des Zinns liegt.
Als Metallfolie wird vorteilhaft eine Kupferfolie eingesetzt. Die Lackstruktur wird vorteilhaft durch einen Fotolack gebildet, wobei auch auf der zweiten Oberfläche der Metallfolie eine Lackstruktur erzeugt wird, welche die Bereiche für die Widerstandsbahnen freiläßt. Die Belichtung des Fotolackes auf beiden Seiten der Metallfolie kann mit einer sehr hohen Genauigkeit der gegenseitigen Lage der belichteten Flächen hergestellt werden, solange die Metallfolie zwischen den Belichtungsvorgängen auf den beiden Oberflächen der Metallfolie gegenüber der Belichtungsvorrichtung nicht bewegt wird.
Insbesondere für relativ wenig komplizierte Strukturen ist es vorteilhaft, wenn die Lackstruktur in Form eines wasserlöslichen, siebdruckfähigen Lackes siebgedruckt wird.
Als Widerstandsschicht wird vorteilhaft eine Nickelchrcer schicht ganzflächig aufgedampft oder aufgesputtert.
Unter Aufsputtern versteht man ein Aufdampfen mittels Kathodenzerstäubung. Als Haftschicht dient vorteilhaft eine Nickelschicht, welche ganzflächig aufgedampft oder aufgesputtert wird. Die Zinnschicht wird vorteilhaft nur auf die Seite mit den Kontaktflächen aufgedampft. Bei Widerständen und bei Widerstandsnetzwerken sind in der Regel alle Kontaktflächen auf einer Seite der Metallfolie.
Sollen dagegen beidseitig ZinnschLchten erzeugt werden, was bei relativ komplizierten Netzwerken mit unterschiedlichen Bauelementen der Fall sein kann, so werden insbesondere feinstrukturierte Widerstandsschichten vorteilhaft durch einen Schutzlack vor dem Verzinnen abgedeckt.
Anstelle des Schutzlackes kann auch eine nichtleitende Schutzschicht auf die Widerstands seite aufgedampft werden.
Dies ist insbesondere beim galvanischen Aufbringen der Zinnschichten vorteilhaft.
Vorteilhaft werden auf beiden Oberflächen der Metallfolie Schichten aus Fotolack gebildet, wobei vor dem Verzinnen nur die Fotolackschicht auf der ersten Seite der Metallfolie mit Mustern versehen wird und wobei die Fotolackschicht auf der zweiten Seite der Metallfolie nach dem Verzinnen mit Mustern versehen wird und dann die Haftschicht aufgebracht und die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden. So dient die Fotolackschicht als Schutz vor Verunreinigungen beim Verzinnen. Solche Verunreinigungen können insbesondere bei feinststrukturiarten Schichten zu Störungen führen.
Vorteilhaft wird eine gewalzte Kupferfolie verwendet, auf der zumindest die zweite Oberfläche durch einen elektrochemischen Poliervorgang geglättet wird und wobei dann die Haftschicht und die Widerstandsschicht aufgedampft oder aufgesputtert werden.
Die Erfindung wird nun anhand von vier Figuren näher erläutert. Sie ist nicht auf das in- den Figuren gezeigte Beispiel beschränkt.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen verschiedene Fertigungsstufen eines erfindungsgemäß hergestellten Widerstandes.
AS #ii# #i#)1folie 1, welche vorzugsweise aus Kupfer besteht, wurde zunächst beidseitig ein FctDlsck 2 aufgetragen und belichtet. Auf einer erstenaber:ELäie 9 der Metaglied erden imF#tolsck 2 Muster erzeugt, die die Kontaktflächen des zu erzeugenden Widerstandes freilassen. Auf der zweitenObr#e1O 10 der Metallfolie 1 wurden eine Haftschicht 3 und eine Widerstandsschicht 4 ganzflächig aufgebracht. Die Haftschicht 3 besteht vorzugsweise aus Nickel, die Widerstandsschicht 4 aus Nickel-Chrom.
Auf diesen Aufbau wurde eine Zinnschicht 5 aufgebracht.
Diese haftet an den freiliegenden Teilen der Metallfolie, nicht aber an der Widerstandsschicht 4. Daher braucht die Wii'erstandsschicht 4 in vielen Fällen nicht abgedeckt zu werden, insbesondere beim galvanischen Aufbringen der ZinnstiFt 5. Sehr feinstrukturierte Widesstandschichten 4 werden dennoch mit einer Schutzschicht 8 bedeckt (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt), um Nebenschlüsse durch Verunreinigungen oder anderweitige Beschädigungen zu verhindern. Diese Schutz£chtrht 8 kann beispielsweise durch Auftragen eines Isolierstoffes in Form eines Lackes oder durch Aufdampfen eines Isolierstoffes hergestellt werden.
Nun wird der Fotn k 2 2 mitsamt den darüber befindlichen Teilen, insbesondere der Haftscbidx# 3 und der Widerstandsschicht 4 abgelöst. Dabei wird durch das Lösungsmittel gleichzeitig das Metall der Schichten 2 und 3 weggespült.
Es entsteht ein Aufbau gemäß Fig. 3.
Dieser Aufbau gemäß Fig. 3 wird nun mit einer Trägerfolie 7 über eine Kleberschicht 6 verklebt. Anschließend w rden die nicht mit Zinn bedeckten Teile der Metallfolie herausgeätzt. Hier wirkt das Zinn als Ätzresist, d.h. esverhindert den Angriff des Ätzmittels in dem vom Zinn bedeckten Bereich der Folie. Das auf den Kontaktflächen 11 verbleibende Zinn dient beim Einsatz des Bauelementes zur Verbesserung der Lötfähigkeit (Fig. 4).
Sofern eine Temperung der Widerstands#bidi# 4 gewünscht wird, erfolgt diese vorteilhaft nach dem Ablösen der Fotolackschicht, d.h. im Zustand gemäß Fig. 3. Die Tempertemperatur bleibt dabei zweckmäßig unterhalb der Schmelztemperatur der Zinnschicht 5. Sie kann dennoch wesentlich hoher liegen, als dies nach dem Aufbringen auf einen Träger aus einem der üblichen Kunststoffe mög- lich wäre. Nach dem Tempern brauchen die freiliegenden, nicht durch die Zinnschicht 5 sowie die Haftschicht 3 und die Widerstandsschicht 4 geschützten und somit oxidierten Bereiche der Oberflächen 9, 10 der Kupferfolie 1 nicht gereinigt zu werden, da die Zinnschicht 5 die Lötbarkeit der Kontaktflächen 11 auch nach der Temperung gewährleistet. Für das Abätzen der Metallfolie 1, die vorteilhaft aus Kupfer besteht, stellt die vom Tempern herrührende Oxidschicht kein Hindernis dar.
11 Patentansprüche 4 Figuren Leerseite

Claims

Patentanspruche 31. Verfahren zur serienmäßigen Herstellung von elektrischen Folienschaltungen, bei dem auf eine Metallfolie eine Widerstandsschicht aufgebracht wird, bei dem mit dieser Widerstandsschicht eine Trägerfolie stoffsdhlüssig verbunden wird und bei dem aus der Metallfolie Teile herausgeätzt werden, so daß nur die benötigten Kontaktflächen und Leiterbahnen übrigbleiben, gek e nn z ei c hn et durch folgende Reihenfolge von Verfahrensschritten: 1. auf der Metallfolie (1) wird zumindest auf einer ersten Oberfläche eine Lackstruktur (2) aufgebracht, welche die für die Kontaktflächen-(5) und Leiterbahnen vorgesehenen Bereiche freiläßt, 2. auf zumindest die erste Oberfläche (9) der Folie wird eine Zinnschicht aufgebracht, auf die zweite Oberfläche (10) der Metallfolie (1) wird eine Haftschicht (3) und auf die Haftschicht (3) eine Widerstandsschicht (4) ganzflächig aufgebracht, 3. die Lackstruktur wird mitsamt den anhaftenden Schichten entfernt, 4. die zweite Oberfläche (10) der Metallfolie (1) mit der darauf befindlichen Widerstandsschicht (4) wird auf eine Trägerfolie aufkaschiert, 5. die nicht verzinnten Metallflächen werden abgeätzt, ohne daß die darunterliegende Widerstandsschicht (4) angefriffen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h gekennz e i c h n e t, daß die Metallfolie nach dem Verzinnen und vor dem Aufkaschieren auf die Trägerfolie bei einer Temperatur getempert wird, welche unter der Schmelztemperatur des Zinns liegt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß als Metallfolie eine Kupferfolie eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lackstruktur ~ durch einen Fotolack gebildet wird und daß auch auf der zweiten Oberfläche der Metallfolie eine Lackstruktur erzeugt wird, welche die Bereiche für Widerstandsbahnen freiläßt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lackstruktur in Form eines wasserlöslichen, siebdruckfähigen Lackes siebgedruckt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Widerstandsschicht aus Nickel-Chrom ganzflächig aufgedampft oder aufgesputtert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Haftschicht eine dünne Nickelschicht ganzflächig aufgedampft oder aufgesputtert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zinnschicht nur auf die erste Oberfläche mit den Kontaktflächen aufgedampft wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Zinnschichten galvanisch aufgebracht werden und daß die Widerstandsschichten vor dem Aufbringen der Zinnschichten abgedeckt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, d a durch gekennz e i c h n e t, daß beidseitig Schichten aus Fotolack gebildet und belichtet werden, daß vor dem Verzinnen nur die FotolackschichtauederersSnobeFulche der Metall- folie mit Mustern versehen wird, daß die Fotolackschicht auf der zweiten Oberfläche der Metallfolie nach dem Verzinnen mit Mustern ersehen wird und daß dann die Haftwird schicht aufgebracht und die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Walzkupferfolie verwendet wird und daß zumindest die zweite Oberfläche durch einen elektrochemischen Poliervorgang geglättet und daß dann die Haftschicht und die Widerstandsschicht aufgedampft oder aufgesputtert werden.