DE3132658A1

DE3132658A1 - Verfahren zur aetztechnischen und/oder galvanischen herstellung von ringzonen in engen bohrungen

Info

Publication number: DE3132658A1
Application number: DE19813132658
Authority: DE
Inventors: Wilfried Ing.(grad.) 8000 München Houben; Günter Dipl.-Ing. Trausch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-08-18
Filing date: 1981-08-18
Publication date: 1983-03-17

Description

Verfahren zur ätztechnischen und/oder galvanischen Her-
stellung von Ringzonen in engen Bohrungen.
Zusatz zum Patent ...... (Pat.Anm. P 30 35 859.9) Im Hauptpatent wird ein Verfahren zur ätztechnischen und/oder galvanischen Herstellung von elektrisch leitenden oder isolierenden Ringzonen in der Mantelfläche von engen, durchgehenden Bohrungen in Werkstücken geringer Dicke, vorzugsweise von 0,1 bis 3 mm beschrieben.
Das dem Hauptpatent zugrundeliegende Problem besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem - wie eingangs beschrieben - in engen Bohrungen entweder isolierende oder leitende Ringzonen erzeugt werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß auf der Werkstückoberfläche einschließlich der Bohrungswände in an sich bekannter Weise eine Grundmetallisierung aufgebracht wird, anschließend die Bohrungen mit einem Positiv-Fotolack angefüllt werden, der sich beim Trocknen von den Öffnungen nach innen wegzieht und einen Stöpsel bildet, daß ferner durch beidseitiges Bestrahlen mit UV-Licht der Fotolack partiell für einen Lackentwickler, der in die Bohrungen eindringt, löslich gemacht und bis auf einen gewünschten Lackring herausgelöst wird, daß danach entweder zur Herstellung isolierender Ringzonen auf den vom Fotolack befreiten Bereichen durch galvanische Abscheidung eine oder mehrere Metallschichten aufgebracht werden, der restliche Fotolack abgelöst und die Grundmetallisierung selektiv abgeätzt wird, oder zur Herstellung leitender Ringzonen die Grundmetallisierung in den vom Fotolack befreiten Bereichen ätztechnisch abgelöst wird.
In dem Hauptpatent werden zwei Möglichkeiten aufgezeigt, den ringförmigen Isolatorbereich in den Bohrungen der ca. 1 mm starken Fotoform-Scheibe zu erzeugen. Nach einer ersten Verfahrensvariante wird sämtlicher belichteter Fotoresist durch den Entwickler aus den Bohrungen gelöst, wobei die verbleibende Lackringbreite relativ gering und durch die Bestrahlungszeit zu steuern ist (Anspruch 3). Nach einer zweiten Variante wird die Eindringtiefe des Entwicklers und damit die Breite des verbleibenden Lackringes über den Grad der Luftevakuierung aus den Bohrungen gesteuert, wobei breitere Lackringe erzeugt werden können (Anspruch 5)0 Die vorliegende Anmeldung behandelt eine weitere Variante der im Hauptpatent beschriebenen Erfindung, die darin besteht, daß das Werkstück nach der gleichen Belackung, wobei aber bei dieser Ausführung auch andere Lacke verwendet werden können, ohne vorherige UV-Bestrahlung bei definiertem Unterdruck in ein den Lack lösendes Entschichtungsmedium getaucht wird, nach dem Druckausgleich für eine bestimmte Verweilzeit darin bleibt und anschließend durch Abspülen der Entschichtungsvorgang gestoppt wird. Das in den Bohrungen eingeschlossene Luftvolumen hängt direkt vom Grad der Evakuierung vor dem Tauchen ab. Da die Flüssigkeit in geringem Maße auch an den Bohrungswänden im Lack weiterkriecht, unter Umgehung des Luftvolumens, ist neben der Evakuierung auch die Expositionszeit im Entschichter für die verbleibende Lackringbreite maßgebend.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die verbleibende Lackringbreite durch die Größe des Unterdruckes vor dem Tauchen des Werkstückes in das Entschichtungsmedium gesteuert.
Die Strukturierung der Scheibenoberflächen erfolgt nach dem Hauptpatent mit einem Negativ-Trockenresist, dessen Entwickler den Positivlackring in den Bohrungen nicht beschädigt.
Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert, in der in den Skizzen a) bis d) die einzelnen Verfahrensschritte an einem Loch mit leichter Verengung dargestellt sind.
In dem Werkstück 1, das z. B. aus 1 mm starkem Glas H besteht, sind eine Vielzahl durchgehender Bohrungen, z. B. mit einem Durchmesser D von 0,2 mm in einem Rasterabstand A von z. B. 0,4 mm angeordnet. Diese Bohrungen werden bekannterweise durch zweiseitiges Ätzen in das Werkstück 1 eingebracht und können im Querschnitt rund, oval oder eckig sein. Die gesamte Werkstückoberfläche einschließlich der Bohrungswände ist mit einer dünnen Metallschicht 2 überzogen.
Zur Herstellung einer leitenden oder isolierenden Ringzone in den Bohrungen werden die Bohrungen mit einem Lack 3 (Skizze a), z. B. Fotolack, in der Weise angefüllt, daß der Lack nur von einer Seite eintritt und die in der Bohrung enthaltene Luft verdrängt. Durch Kapillarwirkung füllen sich Bohrungen der dargestellten Größenordnung beim Kontakt mit Lack an einer Öffnung mit diesem und halten ihn fest. Praktisch realisiert man die Lackeinbringung durch schräges Eintauchen des Werkstückes in den Lack und senkrechtes Herausziehen mit definierter Geschwindigkeit.
Beim Trocknen des Lackes bildet sein Feststoff eine dünne Schicht an der Werkstückoberfläche. In den Bohrungen zieht sich seine Oberfläche von den Öffnungen weg nach innen zurück. Aufgrund der Oberflächenspannung des Lackes sammelt sich schließlich der Lackfeststoff exakt um die engste Bohrungsstelle als ein den Bohrungsquerschnitt ausfüllender Stöpsel 4 (Skizze b).
Die Dicke des Stöpsels ist vom Volumen der Bohrung, dem Durchmesser, ihrer Wandneigung und vom Feststoffgehalt des Lackes abhängig.
In dem in der Skizze b dargestellten Verfahrens stadium wird das Werkstück bei definiertem Unterdruck in ein den Lack lösendes Entschichtungsmedium eingetaucht. Nach Ausgleich des Unterdruckes auf Umgebungsdruck dringt die Flüssigkeit soweit in die Bohrungen ein, bis sie von dem verbliebenen Luftvolumen gestoppt wird und löst hier von den Bohrungswänden den Lack ab. An der Werkstückoberfläche wird der Lack ebenfalls entfernt.
Da das Verhältnis Volumen der Bohrung zum Volumen der eingeschlossenen Luft für jede Bohrung gleich und nur durch das gewählte Volumen bestimmt wird, kann bei konstanter Neigung der Bohrungswände auf diese Weise vorgegeben werden, bis zu welcher Tiefe t das Entschichtungsmedium eintritt, das heißt, wie weit die Bohrungswand vom Lack befreit wird. In der Skizze c ist die Eindringtiefe mit t1 bezeichnet. Diese Methode ist nicht anwendbar, wenn das eingeschlossene Luftvolumen so klein ist, daß das Entschichtungsmedium bereits die Ränder des Stöpsels 4 berührt.
Durch Spülen des Werkstückes, z. B. mit Wasser, wird das Entschichtungsmedium verdünnt und verdrängt. Dadurch ist der Lackentschichtungsvorgang beendet.
An die Fotolackabdeckung schließt sich bei den beschriebenen Methoden, wenn es um die Herstellung isolierender Ringzonen geht, die galvanische Abscheidung einer oder mehrerer Metallschichten 5 (Skizze d) auf den vom Lack befreiten Bereichen an. Zum Schluß wird der Lack-Ring abgelöst und die nun freiliegende Grundmetallisierung selektiv abgeätzt, so daß hier der Werkstückgrundstoff 1 freiliegt.
Bei der Herstellung leitender Ringzonen wird hingegen nach dem Herauslösen des Lackes mit seinem Entschichtungsmedium die Grundmetallisierung in dem vom Lack befreiten Bereichen ätztechnisch abgelöst.
Falls notwendig kann vor der Abscheidung einer oder mehrerer Metallschichten bzw. bei der Herstellung einer leitenden Ringzone vor dem Ätzen der Grundmetallisierung die Werkstückoberfläche ein- oder beidseitig fotolithografisch mit einem anderen Fotoresist strukturiert werden, dessen Entwickler den Lackring in den Bohrungen nicht beschädigt.
2 Patentansprüche 1 Figur

Claims

Patentansprüche.

1. Verfahren zur ätztechnischen und/oder galvanischen Herstellung von elektrisch leitenden oder isolierenden Ringzonen in der Mantelfläche von engen, durchgehenden Bohrungen in Werkstücken geringer Dicke, vorzugsweise von 0,1 bis 3 mm, wobei auf der Werkstückoberfläche einschließlich der Bohrungswände in an sich bekannter Weise eine Grundmetallisierung aufgebracht wird, anschließend die Bohrungen mit einem Positiv-Fotolack angefüllt werden, der sich beim Trocknen von den Öffnungen nach innen wegzieht und einen Stöpsel bildet, nach Patent ..... (Pat.Anm. P 30 35 859.9), d a d u r c h g.e=k e n'n z e i c h n e t , daß das Werkstück (1) ohne vorherige UV-Bestrahlung bei definiertem Unterdruck in ein den Lack lösendes Entschichtungsmedium getaucht wird, nach dem Druckausgleich für eine bestimmte Verweil zeit darin bleibt und anschließend durch Abspülen der Entschichtungsvorgang gestoppt wird, wobei anstelle des Positiv-Fotolackes auch andere Lacke verwendet werden können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die verbleibende Lackringbreite durch die Größe des Unterdruckes vor dem Tauchen des Werkstückes (1) in das Entschichtungsmedium gesteuert wird.