DE3215205A1

DE3215205A1 - Printed circuits, metal-plated laminated intermediates and process for producing them

Info

Publication number: DE3215205A1
Application number: DE19823215205
Authority: DE
Inventors: Joseph David Schenectady N.Y. Cargioli
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-04-23
Filing date: 1982-04-23
Publication date: 1983-10-27

Abstract

A printed circuit having a high-resolution circuit pattern is produced by depositing a metal layer in the form of the circuit pattern on a base layer composed of a metal film which has been deposited from the vapour phase and is virtually pinhole-free, then laminating a substrate with the metal body produced, with the result that the metal of the circuit is embedded in the substrate, and finally by etching away the base layer metal and leaving behind the metal of the circuit pattern embedded in the substrate.

Description

Gedruckte Schaltungen, metallplattierte Laminat-Zwischen-Printed Circuits, Metal Clad Laminate Intermediate

produkte und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet des Laminierens und ist im einzelnen mit neuen gedruckten Schaltungen und metallplattierten Laminat-Zwischenprodukten sowie mit einem neuen Verfahren zur Herstellung solcher Schaltplatten und Laminate befaßt. Products and Processes for Their Manufacture The invention relates to deals generally with the field of lamination and is more specifically with new printed ones Circuits and metal-clad laminate intermediates as well as with a new one Processes for making such circuit boards and laminates are concerned.

Die Erfindung steht im Zusammenhang mit der älteren Anmeldung P 31 31 688.3 das Konzept der Herstellung extrem glatter, im Grunde genommen nadellochfreier und sehr feinkörniger Kupferoberflächen auf kupferplattierten Laminaten durch Aufbringen eines ersten Films aus Kupfer ultradünner Abmessung nach einer Bedampfungstechnik offenbarend und beanspruchend.The invention is related to the earlier application P 31 31 688.3 the concept of producing extremely smooth, basically pinhole-free and very fine-grain copper surfaces on copper-clad laminates by application of a first ultra-thin copper film using a vapor deposition technique revealing and claiming.

Die vorliegende Erfindung steht auch im Zusammenhang mit der älteren Anmeldung P 31 37 105.1 die das Konzept der Schaffung kupferplattierter, chemisch gebundener Laminate vermittels dünner Filme aus einem oder einem anderen verschiedener Metalle und Aluminiumoxid oder Siliciumoxid betrifft und beansprucht.The present invention is also related to the earlier one Registration P 31 37 105.1 which the concept of creating copper-clad, chemically bonded laminates by means of thin films of one or another different Relates to and claims metals and alumina or silica.

Der hier und in den Ansprüchen verwendete Begriff "Träger" umfaßt Aluminiumblech- oder -Bandmaterial von Normaldicke, so daß es durch eine Verarbeitungsstraße geführt und zur Lagerung oder zum Transport gerollt werden kann, und umfaßt auch solch Blech- oder Bahnmaterial anderer Metalle sowie aus Kunststoffen, wie die unter MYLAR und KAPTON bekannten Handelsprodukte (duPont) und weitere organische Polymermaterialien ähnlicher Flexibilität, die den bei der Erfindung auftretenden Bearbeitungstemperaturen widerstehen und die Festigkeit bei der Abscheidungstemperatur des Kupferfilms haben und die Eigenschaften der Inertheit und der Bindungsfähigkeit an Trennmittelüberzüge besitzen, die für die Haftung von Überzügen nötig sind, da kupferplattierte Laminatprodukte von den Trägerbahnen abgestreift werden.As used herein and in the claims, the term "carrier" includes Aluminum sheet or strip of normal thickness, so that it can be passed through a processing line guided and rolled for storage or transportation, and also includes such sheet or sheet material of other metals and plastics, such as those below MYLAR and KAPTON well-known commercial products (duPont) and other organic polymer materials similar flexibility to the processing temperatures involved in the invention withstand and have the strength at the deposition temperature of the copper film and the properties of inertness and the ability to bind to release coatings which are necessary for the adhesion of coatings, as copper-clad laminate products be stripped from the carrier webs.

Mit dem Ausdruck "Trennmittel" sind Oxide gemeint und umfaßt, in denen das Ausbreitungsvermögen von Kupferatomen unter den mit einer Atmosphäre bei 1750C vergleichbaren Temperatur-und Zeitbedingungen vernachlässigbar ist. Weiter sind diesMaterialien, die keine so feste Bindung an Kupfer oder ein anderes, darauf als Film abgeschiedenes Metall ausbilden wie an das Aluminium oder ein anderes Trägerbahnmaterial und ferner dazu dienen, eine Interdiffusion und auch eine Reaktion zwischen dem Kupferfilm und der Aluminiumbahn oder dem anderen Träger unter den Produktions-oder Anwendungsbedingungen zu verhindern.By the term "release agent" is meant and includes oxides in which the dispersibility of copper atoms among those with an atmosphere at 1750C comparable temperature and time conditions is negligible. Are further these materials that do not have such a firm bond to copper or anything else on it as Form film-deposited metal as on the aluminum or other carrier sheet material and also serve to interdiffusion and also a reaction between the Copper film and the aluminum track or the other support under the production or To prevent conditions of use.

"Ultradünn" bezeichnet Dicken unter etwa 16 um."Ultra thin" refers to thicknesses less than about 16 µm.

"Film" und "Folie" bedeuten in diesem Zusammenhang einen ultradünnen Überzug und die Kombination eines solchen Überzugs mit einem oder mehreren ultradünnen Überzügen."Film" and "foil" in this context mean an ultra-thin one Coating and the combination of such a coating with one or more ultra-thin Coatings.

"Dampfabscheidung" oder "Bedampfen" bedeutet und umfaßt Zerstäuben, physikalisches Verdampfen (z.B. durch Elektronenstrahl, durch induktive und/oder Widerstandsverdampfung), chemische Dampfabscheidung und Ionenplattieren."Vapor deposition" or "vapor deposition" means and includes sputtering, physical evaporation (e.g. by electron beam, by inductive and / or Resistance Evaporation), Chemical Vapor Deposition, and Ion Plating.

Der hier verwendete Ausdruck Substrat bedeutet und bezieht sich auf den Teil des kupferplattierten Laminatprodukts oder eines anderen erfindungsgemäßen gewerblichen Gegenstandes, der als physischer Träger für den Metallfilm oder die Metallfolie dient, geeigneterweise ein Glas-Epoxidharz-Körper in Form eines vorimprägnierten Materials zur Härtung bei Berührung mit Kupfer oder anderer Metallfolie. Andere für diesen Zweck brauchbare Materialien umfassen, ohne hierauf beschränkt zu sein, solche, die im Handel als "phenolische Papierharze" bekannt sind, die mit einem zu einer Haftbindung zwischen Substrat und Metallfolie des Laminats härtbaren Harz imprägnierte Papierbahnerzeugnisse sind. Noch andere solcher Materialien sind Polyimide und Polyesterharze.As used herein, substrate means and relates to the portion of the copper clad laminate product or other of the present invention industrial object that acts as the physical support for the metal film or the Metal foil is used, suitably a glass-epoxy resin body in the form of a pre-impregnated Materials for hardening when in contact with copper or other metal foil. Other materials that can be used for this purpose include, but are not limited to, those known in the trade as "phenolic paper resins" which contain a resin curable to form an adhesive bond between substrate and metal foil of the laminate are impregnated paper web products. Still other such materials are polyimides and polyester resins.

Der hier verwendete Begriff ~ Untergrundschicht" bedeutet und bezieht sich auf die Kupfer- oder andere Metallfolie oder -film, worauf weiteres Kupfer oder anderes Metall in Form des gewünschten Schaltungsmusters abgeschieden ist.The term "underground layer" used here means and relates on the copper or other metal foil or film, followed by more copper or other metal is deposited in the form of the desired circuit pattern.

Eines der bei der Herstellung gedruckter Schaltungen in kommerziellem Maßstab verwendeten Ausgangsmaterialien ist ein kupferplattiertes Laminat. Dieses Zwischenprodukt besteht aus einem Substrat mit einer Folie aus Kupfer, die fest daran haftet, und Hersteller gedruckter Schaltungen bringen das gewünschte Schaltungsmuster auf verschiedene Weise auf.One of the most popular in the manufacture of printed circuit boards The base material used is a copper clad laminate. This Intermediate product consists of a substrate with a foil of copper that is solid adheres to it, and printed circuit manufacturers bring the desired circuit pattern in different ways.

Die derzeit üblichste Methode, als subtraktive Bearbeitung bekannt, umfaßt das Maskieren des gewünschten Musters durch einen Photoresist oder ein siebgedrucktes Maskierungsmaterial auf dem kupferplattierten Laminat und das anschließende Entfernen der unerwünschten Kupferplattierung durch Ätzen.The most common method currently known as subtractive editing, involves masking the desired pattern by photoresist or screen printed Masking material on the copper clad laminate and subsequent removal the undesired copper plating due to etching.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Schaltungsmustern umfaßt die Verwendung einer dieser Zwischenstufen, mit ultradünnem Kupfer plattiert. Das Maskieren erfolgt wie oben angegeben, aber das Kupfer liegt in dem Bereich frei, wo die Schaltungsbemusterung erwünscht ist, und dann erfolgt Elektroabscheidung unter Erhöhung der Dicke der Schaltungslinie, worauf die Maskierung und das dünne Hintergrundschicht-Kupfer durch Ätzen entfernt werden. Dieses Verfahren ist in der Industrie als semiadditive Methode bekannt.Another method of making circuit patterns includes the use of one of these intermediate stages, clad with ultra-thin copper. That Masking is done as above, but the copper is exposed in the area where circuit patterning is desired and then electrodeposition occurs increasing the thickness of the circuit line, followed by the masking and the thin Background layer copper can be removed by etching. This procedure is in the Industry known as the semi-additive method.

Während es auf dem Fachgebiet schon lange anerkannt ist, daß Schaltungsmuster mit hoher Auflösung, d.h. Feinheit und Präzision der Bahnen und Abstände zwischen ihnen, höchst erwünscht sind, war es bislang nicht möglich, gleichmäßig gedruckte Schaltungen mit diesen Eigenschaften herzustellen. So besteht bei der subtraktiven Methode notwendigerweise beträchtliches Kantenätzen der Schaltungsbahnen und Reduktion des Schaltungsmustermetalls sowie eine Änderung der Oberflächenmorphologie der Schaltungsbahnen. Die setzt auch beträchtlich Grenzen, wie nahe Schaltungsbahnen zueinander angeordnet werden können. Die semiadditive Lösung andererseits ermöglicht von Natur aus beträchtliche Reduktion der Dicke der Schaltungsbahn und der Abstandserfordernisse, was in der Praxis in höchstem Maße durch die Anwendung der oben erwähnten Erfindungen und insbesondere durch die glatten, nadellochfreien, ultradünnen, aber gut gebundenen Filme erreicht wird. Nach diesem Verfahren hergestellte Schaltungen leiden jedoch darunter, daß sehr dünne Schaltungsbahnen einer Breite in der Größenordnung von 25 pm (1 mil) zerbrechlich sind und leicht beschädigt werden, wenn das stromführende Metall über das Substrat hinausragt und somit äußeren Kräften ausgesetzt ist.While it has long been recognized in the art that circuit patterns with high resolution, i.e. fineness and precision of the paths and distances between For them, highly desirable, it was previously not possible to have evenly printed To produce circuits with these properties. So there is with the subtractive Method requires considerable edge etching of the circuit traces and reduction of the circuit pattern metal as well as a change in the surface morphology of the circuit paths. This also places considerable limits on how close circuit tracks are arranged to one another can be. The semi-additive solution, on the other hand, inherently enables considerable Reduction of the circuit trace thickness and spacing requirements, which is in the Practice to the highest degree through the application of the inventions mentioned above and in particular achieved by the smooth, pinhole-free, ultra-thin, but well-bonded films will. Circuits made by this process suffer from the fact that very thin circuit traces on the order of 25 pm (1 mil) wide Are fragile and easily damaged if the live metal is over the substrate protrudes and is therefore exposed to external forces.

Ertindungsgemäß ist es nun möglich, weit über die Grenzen des Standes der Technikbeim Hervorbringen der Eigenschaften reproduzierbarer Schaltungsmuster-Integrität und hoher Auflösung hinauszugehen. Ferner wird dieses Ergebnis nicht auf Kosten erheblicher Nachteile erreicht.According to the invention it is now possible to go far beyond the boundaries of the state the art of bringing about the properties of reproducible circuit pattern integrity and high resolution. Furthermore, this result does not appear costs significant disadvantages achieved.

Die Erfindung beruht auf dem neuen Konzept des Ausschlusses der Seiten- oder Kantenätzung von Schaltungsbahnen, die stets in größerem oder kleinerem Ausmaß bei den herkömmlichen Arbeitsweisen beteiligt ist, sowie dem neuen Konzept der Schaffung eines Metallschaltungsmusters auf einem aus der Dampfphase abgeschiedenen, praktisch nadellochfreien Metallfilm als Hintergrundschicht. Durch Kombinieren dieser beiden Konzepte gemäß der Erfindung ist es möglich, Schaltungen mit extrem hoher Auflösung herzustellen, was einzigartig und äußerst wünschenswert auf diesem hochentwickelten Gebiet ist.The invention is based on the new concept of excluding the side or edge etching of circuit tracks, which are always to a greater or lesser extent involved in traditional ways of working as well as the new concept of creation of a metal circuit pattern on a vapor deposited one, practical pinhole-free metal film as a background layer. By combining these two Concepts according to the invention it is possible to produce circuits with extremely high resolution manufacture what is unique and extremely desirable on this sophisticated one Area is.

Im einzelnen wird Seiten- oder Kantenätzung dadurch vermieden, daß die Metallbahnen in dem Schaltungsplattensubstrat vor dem Wegätzen des über der Substratoberfläche liegenden unerwünschten Metalls eingebettet werden. Mit anderen Worten, das Ätzen erfolgt nach dem Laminieren der Schaltungsmusterstruktur mit dem Schaltungsplattensubstrat und nach dem Abtrennen und Entfernender Trägerbahn von der Einheit. Diese Änderung in der grundlegenden Stufenfolge des Verfahrens führt dazu, daß das Schaltungsmuster festlegende Metall in das Substrat eingebettet ist, während das unerwünschte überschüssige Metall des Ausgangsfilms oder der Folie, d.h., der Grundschicht, auf der Substratoberfläche zur leichten, selektiven Entfernung durch Weglösen frei liegt. Durch drastisches Einschränken der Dicke der Untergrundschicht wird dieser Schritt des Entfernens sowohl hinsichtlich der Zeit als auch des Ätzmaterialbedarfs minimal gehalten, und durch Bedampfen der Untergrundschicht wird die Eigenschaft der Nadellochfreiheit, die für Schaltungsmuster mit hoher Auflösung wesentlich ist, in ultradünnen Metallfilmen erhalten, wie in der genannten P 21 31 688.3 offenbart.In particular, side or edge etching is avoided in that the metal traces in the circuit board substrate prior to etching away the over the Substrate surface lying unwanted metal are embedded. With others In words, the etching is done after laminating the circuit pattern structure with the Circuit board substrate and after separating and removing the carrier web from the unit. This change in the basic sequence of stages of the procedure results in addition, that the circuit pattern defining metal is embedded in the substrate, while the unwanted excess metal of the starting film or foil, i.e., the base coat, on the substrate surface for easy, selective removal is exposed by dissolving away. By drastically reducing the thickness of the substrate layer becomes this removal step in terms of both time and etch material requirements kept to a minimum, and by steaming the substrate layer, the property the freedom from pinholes, which is essential for high-resolution circuit patterns, obtained in ultra-thin metal films, as disclosed in said P 21 31 688.3.

Kurz beschrieben umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte des Abscheidens einer weiteren Metallschicht in dem gewünschten Schaltungsmuster, wie durch Aufbringen von Photoresist festgelegt, auf einemals Untergrundschicht aus der Dampfphase abgeschiedenen, praktisch nadellochfreien Metallfilm, des Entfernens dieses Photoresists nach dem Abscheiden und dann des Einbettens des abgeschiedenen Schaltungsmustermetalls in ein Substrat durch Laminieren des anfallenden Metallkörpers mit dem Substrat und darauf des Entfernens der Untergrundmetallschicht vom Substrat unter Hinterlassung des in dem Substrat eingebetteten Schaltungsmustermetalls. Vorzugsweise sind, wie auch sonst hier angegeben, die Untergrundschicht und die weitere, das Schaltungsmuster festlegende Schicht beide Kupfer. Gegebenenfalls wird das Kupfer oder andere, das Schaltungsmuster festlegende Metall elektrolytisch behandelt, um Kugeloberflächeneigenschaften für verbesserte Haftung am Substrat hervorzubringen, mit dem die Einheit anschließend laminiert wird. Als weitere Alternative können nach dem Entfernen des Photoresists das Untergrundkupfer und das abgeschiedene Kupfer-Schaltungsmuster mit dünnen, aufgedampften Filmen aus Zink und Siliciumdioxid behandelt werden, um eine chemisch bindende Grenzfläche zu bilden, wie in der erwähnten P 31 37 105.1|beschrieben. Dann können Laminieren und Ätzen erfolgen, wie oben beschrieben, um die Schaltung freizulegen. Dabei wird die Bindungsschicht mit der dünnen Untergrund-Kupferschicht entfernt, wird aber nicht von den eingebetteten Schaltungsbahnen entfernt.Briefly described, the method of the invention includes steps the deposition of a further metal layer in the desired circuit pattern, as determined by the application of photoresist, on a sub-layer practically pinhole-free metal film deposited from the vapor phase, removal this photoresist after depositing and then embedding the deposited Circuit pattern metal into a substrate by laminating the resulting metal body with the substrate and then removing the background metal layer from the substrate leaving the circuit pattern metal embedded in the substrate. Preferably are, as otherwise stated here, the underground layer and the other, the Circuit pattern defining layer both copper. If necessary, the copper becomes or other metal that defines the circuit pattern Bring out spherical surface properties for improved adhesion to the substrate, with which the unit is then laminated. As another alternative you can after removing the photoresist, the underground copper and the deposited copper circuit pattern treated with thin, vapor-deposited films of zinc and silicon dioxide to form a chemically binding interface, as described in the aforementioned P 31 37 105.1 |. Then lamination and etching can be done as described above to the circuit to expose. Thereby the bonding layer with the thin underground copper layer removed, but not removed from the embedded circuit traces.

Es ist wichtig, insbesondere bei der Herstellung extrem hochauflösender Schaltungen mit Bahnbreiten und Abständen unter 25 um (1 mil), daß das das Schaltungsmuster festlegende Metall auf eine aufgedampfte Untergrundschicht aufgebracht wird. Nur so kann die nadellochfreie Untergrundschicht erforderlicher Dicke unter 16 pm reproduzierbar erzeugt werden, um die Integrität der fertigen gedruckten Schaltung zu gewährleisten.It's important, especially when making extremely high resolution Circuits with track widths and spacings less than 25 µm (1 mil) that the circuit pattern fixing metal is applied to a vapor-deposited substrate layer. Just the pinhole-free underground layer of the required thickness below 16 μm can be reproducible can be generated to ensure the integrity of the finished printed circuit board.

Ebenso kurz allgemein beschrieben umfaßt ein erfindungsgemäßes neues Laminaterzeugnis ein Substrat, einen Metallkörper mit einer aus der Dampfphase abgeschiedenen Untergrundschicht in Kontakt mit dem Substrat und eine das Schaltungsmuster festlegende Schicht aus Metall, in den Substrat-Oberflächenteil eingebettet. Wiederum ist, wie oben unter Bezugnahme auf das erfindungsgemäße Verfahren angegeben, das zur Schaffung des Schaltungsmusters verwendete Metall durch galvanisch abgeschiedene Kugeln auf der Oberfläche des Schaltungsmustermetalls mechanisch oder durch chemische Bindung in Form eines ultradünnen Films aus Zink, Aluminium, Zinn oder Chrom und einen ultradünnen Film aus Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid, der über dem die Untergrund-Metallschicht überlagernden Metallfilm liegt, gebunden.Also briefly described generally includes a novel according to the invention Laminate product is a substrate, a metal body with a vapor deposited Background layer in contact with the substrate and a determining the circuit pattern Layer of metal, embedded in the substrate surface part. Again is how given above with reference to the method according to the invention, which is used to create of the circuit pattern by means of electrodeposited balls the surface of the circuit pattern metal mechanically or by chemical bonding in the form of an ultra-thin film of zinc, aluminum, tin or chromium and an ultra-thin one Film of silicon dioxide or aluminum oxide covering the underlying metal layer overlying metal film is bound.

Ein weiteres neues erfindungsgemäßes Produkt ist, auch breit definiert, ein metallplattiertes Laminat mit einem Träger, einer Untergrundschicht aus Metall auf dem Träger und einem Schaltungsmuster aus weiterem Metall, auf der Untergrundschicht abgeschieden und von deren Oberfläche vorragend. Wiederum ist das Metall sowohl der Untergrundschicht als auch des Schaltungsmusters vorzugsweise Kupfer. Ferner wird, wenn das Handelserzeugnis an der die Schaltung festlegenden Struktur beschädigt werden kann, z.B. bei der Handhabung, der Photoresist oder eine andere Maskierungseinrichtung, die zur Bildung des abgeschiedenen Schaltungsmusters verwendet wurde, auf der Untergrund-Kupferschicht am Ort belassen.Another new product according to the invention is, also broadly defined, a metal-clad laminate with a carrier, a base layer made of metal on the carrier and a circuit pattern made of additional metal, on the sub-layer deposited and protruding from their surface. Again, the metal is both the background layer and the circuit pattern are preferably copper. Further if the commercial product is damaged at the structure defining the circuit can be, e.g. during handling, the photoresist or some other masking device, used to form the deposited circuit pattern on the underlying copper layer left in place.

Eine erfindungsgemäße gedruckte Schaltung umfaßt ein Substrat, ein Schaltungsmuster aus Metall, eingebettet in das Substrat und an der Substratoberfläche freigelegt. Wieder kann das das Schaltungsmuster festlegende Metall mit spezieller Bindungsbehandlung oder Maßnahmen bzw. Einrichtungen zum Befestigen des Musters an seinem Platz in der Substratoberfläche geschaffen sein, oder es kann ohne spezielle Bindungsvorbereitung oder -maßnahmen sein, aber bei Gebrauch durch Reibungskräfte zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des eingebetteten Metalls und den Wänden der Ausnehmungen an seinem Platz gehalten werden, in denen es im Substratkörper aufgenommen ist.A printed circuit according to the invention comprises a substrate, a Circuit pattern made of metal, embedded in the substrate and on the substrate surface exposed. Again, the metal defining the circuit pattern can be more specifically Binding treatment or measures or facilities for attaching the pattern in its place in the substrate surface, or it can be created without special Be binding preparation or measures, but in use by frictional forces between the opposing surfaces of the embedded metal and the walls of the Recesses are held in place, in which it is received in the substrate body is.

Fig. 1 ist eine Schemazeichnung einer Schnittansicht eines erfindungsgemäßen metallplattierten Laminatprodukts; Fig. 2 ist eine Schemazeichnung wie die der Fig. 1 eines weiteren erfindungsgemäßen metallplattierten Laminats; Fig. 3 ist eine Schemazeichnung ähnlich der der Fig. 1 eines weiteren erfindungsgemäßen Produkts, d.h. eines Schaltungsplatten-Zwischenprodukts; Fig. 4 ist eine weitere solche Zeichnung, die eine Schaltungsplatte darstellt, hergestellt aus dem Produkt der Fig. 3 durch Weglösen des Kupferfilms auf dem Substrat; Fig. 5 ist eine weitere solche Zeichnung (bruchstückhaft dargestellt) einer weiteren erfindungsgemäßen Schaltungsplatte, wobei das eingebettete, die Schaltung festlegende Kupfer mechanisch an das Substrat gebunden ist; Fig. 6 ist eine weitere solche bruchstückhafte Schemadarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Schaltungsplatte, wobei das eingebettete, die Schaltung festlegende Kupfer chemisch an das Substrat gebunden ist, und Fig. 7 ist ein Fließdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren veranschaulicht, gegebenenfalls alternative Arbeitsweisen für die Herstellung der in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellten Produkte umfassend.Fig. 1 is a schematic drawing of a sectional view of one of the present invention metal clad laminate product; FIG. 2 is a schematic drawing like that of FIG. 1 of another metal clad laminate according to the invention; Fig. 3 is a schematic drawing similar to that of Fig. 1 of another product according to the invention, i.e. an intermediate circuit board product; Figure 4 is another such drawing illustrating a circuit board made from the product of FIG. 3 by dissolving away the copper film on the substrate; Fig. Figure 5 is another such drawing (shown in fragmentary form) of another circuit board according to the invention, the embedded, the circuit defining Copper is mechanically bonded to the substrate; Fig. 6 is another such fragmentary one Schematic representation of a further circuit board according to the invention, wherein the embedded, the circuit defining copper is chemically bonded to the substrate, and Fig. Figure 7 is a flow diagram illustrating the method of the present invention, if any alternative procedures for making those shown in FIGS. 4, 5 and 6 Products comprehensive.

Wie in Fig. 4 veranschaulicht ist ein erfindungsgemäßes Hauptprodukt eine hochauflösende gedruckte Schaltungsplatte 10 mit einem Substrat 12 in Bahn- oder Plattenform und einem Kupferkörper 14, eingebettet in das Substrat 12 und ein an der oberen Substratoberfläche 15 freiliegendes gedrucktes Schaltungsmuster festlegend. Wesentliche Merkmale der bevorzugten Form dieses neuen Produkts umfassen eine praktisch planare obere Substratoberfläche 15 und praktisch Bündigkeit des oberen Endes oder des freiliegendes Teils des Kupferkörpers 14 mit der oberen Substratoberfläche. Aufgrund der Tatsache, daß kein die Schaltung dieser Platte darstellendes Metall über die Substratoberfläche 15 hinausragt, wird ein Seitenabschnitt durch das zum Entfernen des Untergrundschicht-Kupfers (nicht dargestellt) während der Plattenproduktion verwendete Ätzmittel beseitigt. Wie oben angegeben, ermöglicht diese einzigartige Relation die Produktion von gedruckten Schaltungen mit viel feineren Bahnen und engerem Bahnabstand als nach bisherigen Praktiken möglicht.As illustrated in Fig. 4 is a main product of the invention a high resolution printed circuit board 10 with a substrate 12 in the form of a sheet or plate and a copper body 14 embedded in the substrate 12 and a printed circuit pattern exposed on the upper substrate surface 15 defining. Include key features of the preferred form of this new product a practically planar upper substrate surface 15 and practically flush with the upper end or the exposed part of the copper body 14 with the upper substrate surface. Due to the fact that no metal constituting the circuit of this plate protrudes beyond the substrate surface 15, a side portion is through the for Removal of the sub-layer copper (not shown) during panel production used etchant eliminated. As stated above, this makes this unique Relation the production of printed circuits with much finer tracks and narrower path distance than possible under previous practices.

Das erfindungsgemäße neue Schaltungsplattenerzeugnis kann in drei verschiedenen Formen, in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellt, hergestellt werden, die von einander im wesentlichen nur in der Art der Befestigung des Metalls des Schaltungsmusters am Substrat abweichen. So ist, abgesehen vom oberen Teil des Kupferkörpers 14 der Fig. 4 der gesamte Oberflächenbereich des Körpers in direktem Kontakt mit dem Substrat 12. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Figuren 5 und 6 jedoch ist die Kupfer-Substrat-Grenzfläche durch mechanische oder chemische Bindungseinrichtungen unterbrochen, die die Form von Schichten oder Überzügen haben, die nach dem Schritt der Schaltungsmusterabscheidung und vor dem Substrat-Laminierschritt aufgebracht wurden. Im einzelnen umfaßt das Produkt der Fig. 5 eine kugelige oder dendritische Struktur 30 außen am Kupferschaltungsmusterkörper 31 innerhalb des und im Flächenkontakt mit dem Substrat 32. Ähnlich umfaßt das Schaltungsplattenerzeugnis 40 der Fig. 6 einen ultradünnen Film aus Zink 41 am Außenrand des Kupferschaltungsmusters 42 und einen ultradünnen Film 43 aus SiO2, über dem Zinkfilm 41 liegend, innerhalb und in Flächenkontakt mit dem Substrat 44.The novel circuit board product of the present invention can be made into three different shapes, shown in Figures 4, 5 and 6, are produced, which differ from each other essentially only in the way of fastening the metal of the Circuit pattern on the substrate differ. This is the case except for the upper part of the copper body 14 of Fig. 4 shows the entire surface area of the body in direct contact with the substrate 12. In the embodiments of FIGS. 5 and 6 according to the invention however, the copper-substrate interface is bonded by mechanical or chemical means interrupted, which are in the form of layers or coatings that are after the step the circuit pattern deposition and prior to the substrate lamination step became. Specifically, the product of Fig. 5 comprises a spherical or dendritic one Structure 30 on the outside of the copper circuit pattern body 31 within and in surface contact with substrate 32. Similarly, circuit board assembly 40 of FIG an ultra-thin film of zinc 41 on the outer edge of the copper circuit pattern 42 and an ultra-thin film 43 of SiO2 overlying the zinc film 41, within and in surface contact with substrate 44.

Diese drei verschiedenen erfindungsgemäßen Produkte werden nach dem im Fließdiagramm der Fig. 7 veranschaulichten Verfahren hergestellt, wenn das eine oder das andere der gegebenenfalls möglichen Arbeitsweisen (durch unterbrochene Linien angegeben) gewählt wird, um den gewünschten Kupfer Substrat-Bindeeffekt zu bewirken. Als weitere Wahlmöglichkeit kann man zu Beginn des Verfahrens eine Trennschicht auf dem Träger oder der Preßpfanne vorsehen, wie in den genannten P 31 31 6B8.3 undP 31 37 105*1 offenbart und beansprucht, oder ein solche Trennfunktion kann ohne eine solche Schicht erzielt werden, wie in der älteren Patentanmeldung P 32 00 593.8 offenbart und beansprucht. Die Teile einer jeden dieser Patentanmeldungen, die sich speziell mit dem Gegenstand der Trägertrennung und den Maßnahmen beschäftigen, durch die sie erreicht wird, werden durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.These three different products according to the invention are after Process illustrated in the flow diagram of FIG. 7 produced when the one or the other of the possible ways of working (through interrupted Lines indicated) is chosen in order to achieve the desired copper substrate binding effect cause. Another option available at the start of the process is a release liner Provide on the carrier or the press pan, as in the aforementioned P 31 31 6B8.3 andP 31 37 105 * 1 disclosed and claimed, or such a separation function can be used without such a layer can be achieved, as in the earlier patent application P 32 00 593.8 disclosed and claimed. The parts of each of these patent applications that are deal specifically with the subject of the carrier separation and the measures by which it is achieved are made clear by this reference in the present application recorded.

Als nächster Schritt wird ein Untergrund-Kupferfilm 50 (Fig.As the next step, an underground copper film 50 (Fig.

1) direkt auf einem Aluminiumträgerblech 51 oder auf dem mit einer Trennschicht versehenen Trägerblech aufgedampft, wie oben beschrieben. Sodann wird eine geeignete Schaltungsmustermaske, z.B. des herkömmlichen Photoresisttyps 52 über dem Untergrund-Kupferfilm aufgebracht und das ganze mit dem für das Schaltungsmuster ausgewählten Metall bis zur gewünschten Tiefe galvanisiert. Hierfür wird Kupfer bevorzugt und durch die Maskenöffnungen in dem gewählten Muster zu dem Schaltungsmusterkörper 53 aufgebracht.1) directly on an aluminum support plate 51 or on the one with a Carrier sheet provided with a separating layer is vapor-deposited, as described above. Then will a suitable circuit pattern mask such as conventional type 52 photoresist Applied over the underground copper film and the whole thing with that for the circuit pattern selected metal galvanized to the desired depth. This is what copper is used for preferably and through the mask openings in the selected pattern to the circuit pattern body 53 applied.

An dieser Stelle kann man direkt die Maske 52 entfernen und das Substrat 54 laminieren, wie in Fig. 2 und durch die ausgezogenen Linien# des Fließdiagramms, die durch die Mitte des Diagramms führen, angegeben. Dann wird die Trägerbahn entfernt, wie in Fig. 3 dargestellt, und danach wird der Untergrund-Kupferfilm 50 weggeätzt, d.h. gelöst und entfernt, je nach Eignung, wobei der eingebettete Kupfer-Schaltungsmusterkörper 53 im Substrat 51 eingebettet bleibt und bündig mit der Substratoberfläche frei liegt. Das anfallende Produkt ist das in Fig. 4 dargestellte,wobei die Verankerung oder Befestigung des das Schaltungsmuster festlegenden, in das Substrat eingebetteten Metallkörpers für die beabsichtigte Verwendung aufgrund der Reibungskräfte an den Grenzflächen-Oberflächen der Schaltungsmuster-Bestandteile und der Substrat-Innenwandungen angemessen ist. Das erfindungsgemäße, in Fig. 5 veranschaulichte Alternativprodukt ist das Ergebnis der gegebenenfalls vorzunehmenden Arbeitsweise der Schaffung einer mechanischen Bindung, wie im Fließdiagramm der Fig. 7 angegeben.At this point you can directly remove the mask 52 and the substrate 54 laminate, as in Fig. 2 and by the solid lines # of the flow chart, running through the middle of the diagram. Then the carrier sheet is removed, as shown in Fig. 3, and then the underground copper film 50 is etched away, i.e. loosened and removed, each according to suitability, the embedded Copper circuit pattern body 53 remains embedded in substrate 51 and remains flush with it the substrate surface is exposed. The resulting product is that shown in Fig. 4, wherein anchoring or securing the circuit pattern defining into the substrate embedded metal body for the intended use due to the frictional forces at the interface surfaces of the circuit pattern components and the substrate inner walls is appropriate. The alternative product according to the invention, illustrated in FIG. 5 is the result of any work to be carried out to create a mechanical bond as indicated in the flow diagram of FIG.

Dabei ist, wie in der erwähnten P 31 31 688.3 offenbart und beansprucht, die galvanische Abscheidung von Kupfer auf der ursprünglichen Kupferabscheidung, die Schaffung dendritischer oder kugeliger Oberflächenmerkmale zwecks mechanischer Bindungswirkung in der letztendlichenSubstratkombination, wie im einzelnen in der erwähnten Patentanmeldung ausgeführt, deren Offenbarungsgehalt durch diese Bezugnahme hinsichtlich der bei der Erzeugung dieser Oberflächenverankerung beteiligten besonderen Arbeitsweise in die vorliegende Anmeldung auf genommen wird, beteiligt.It is, as disclosed and claimed in the aforementioned P 31 31 688.3, the electrodeposition of copper on top of the original copper deposit, the creation of dendritic or spherical surface features for the purpose of mechanical Binding effect in the final substrate combination, as detailed in US Pat mentioned patent application, the content of which is disclosed by this reference with regard to the particular ones involved in the creation of this surface anchorage Method of operation is included in the present application.

Das Produkt der Fig. 6 ist ebenso das Ergebnis der Ausübung der gegebenen Option, wie in dem Fließdiagramm der Fig. 7 veranschaulicht, zur Schaffung einer chemischen Bindung zwecks Befestigung des das Schaltungsmuster festlegenden Kupferkörpers 42 im Substrat 40. Wieder wird, wie in der erwähnten P 31 32 105.1 offenbart und beansprucht, der galvanisch auf dem aufgedampften Untergrund-Kupferfilm abgeschiedene Kupfer körper 42 mit einem ultradünnen, aufgedampften Zinküberzug 41 und einem ultradünnen Überzug aus Siliciumdioxid nach dem Entfernen der Maske durch Aufdampfen versehen, wie in der genannten Patentanmeldung offenbart und beansprucht, deren Teile, die sich speziell auf die Schaffung der chemischen Bindung und deren Anwendung beziehen, durch diese Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen werden.The product of Figure 6 is also the result of practicing the given Option, as illustrated in the flow chart of FIG. 7, to provide a chemical bond for the purpose of securing the copper body defining the circuit pattern 42 in the substrate 40. Again, as in the aforementioned P 31 32 105.1 and disclosed claimed, the electrodeposited on the vapor deposited underground copper film Copper body 42 with an ultra-thin, vapor-deposited zinc coating 41 and an ultra-thin one Silicon dioxide coating after removing the mask by vapor deposition, as disclosed and claimed in the cited patent application, parts thereof, the relate specifically to the creation of the chemical bond and its application, through this reference in the present application was added will.

Die folgenden veranschaulichenden, aber nicht beschränkenden Beispiele der praktischen Durchführung der Erfindung dienen der weiteren Information des Fachmanns zu den prinzipiellen neuen Merkmalen und Vorteilen der Erfindung.The following illustrative but non-limiting examples the practical implementation of the invention serve to provide further information to those skilled in the art to the principle new features and advantages of the invention.

Beispiel 1 Eine Kupferschicht von 1 bis 5 um Dicke wurde auf ein zuvor mit aufgedampftem Siliciumdioxid als Trennschicht überzogenes Aluminiumträgerblech aufgedampft, z.B. durch Zerstäuben.Example 1 A copper layer 1 to 5 µm thick was applied to a previously aluminum support plate coated with vapor-deposited silicon dioxide as a separating layer vapor-deposited, e.g. by atomization.

Dann wurde ein Photoresist auf diese Untergrund-Kupferschicht aufgebracht und das gewünschte Schaltungsmuster in üblicher Weise entwickelt. Durch die Photoresistmaske wurde dann Kupfer bis zur gewünschten Dicke von etwa 25 lum aufgalvanisiert und dann als letzter Überzugs schritt Kupfer auf die Schaltungsbahnen und -stellen aufgebracht, um eine kugelige Struktur zwecks guter mechanischer Bindung und Haftung an einem Substrat zu erzeugen. Der Photoresist wurde dann weggewaschen und entfernt und darauf die Preßpfanne verwendet, um die Schaltung auf ein Schaltungsplattensubstrat zu übertragen, das eine Glas-Epoxidharz-Vorimprägnatplatte war, die in gehärteter Form im Handel als FR4-Platte bekannt ist.A photoresist was then applied to this underground copper layer and develop the desired circuit pattern in the usual manner. Through the photoresist mask was then electroplated copper to the desired thickness of about 25 lum and then as the last coating step, copper is applied to the circuit tracks and locations, around a spherical structure for the purpose of good mechanical bonding and adhesion to one To produce substrate. The photoresist was then washed away and removed and on top the press pan is used to attach the circuit to a circuit board substrate transferred, which was a glass-epoxy prepreg sheet that was hardened in form known commercially as the FR4 plate.

Da das Schaltungsmuster dicker als die Untergrundfolie war, wurde es direkt in das Substrat des laminierten Körpers eingebettet, und das Ergebnis war eine kupferplattierte Platte mit 5ßm oder weniger Kupfer in manchen Bereichen und dicker in anderen, hauptsächlich in den Bereichen, wo das Schaltungsmuster aufgebracht worden war. Die Platte wurde dann mit einem sehr milden Kupfer-Ätzmittel zusammengebracht, das rasch die dünne Schicht entfernte und dabei die in die Oberfläche der Platte eingebettete Schaltung zurückließ, ohne die geringste Unterschneidung des Schaltungsmusters durch den Ätzprozeß.Since the circuit pattern was thicker than the base sheet, became it embedded directly in the substrate of the laminated body, and the result was a copper clad board with 5 µm or less copper in some areas and thicker in others, mainly in the areas where the circuit pattern is applied had been. The plate was then brought together with a very mild copper etchant, which quickly removed the thin layer and thereby penetrated the surface of the plate embedded circuit without the slightest undercut of the circuit pattern through the etching process.

Beispiel 2 Eine Kupferschicht von 1 bis 2 jam Dicke wurde auf ein saube-0 res Aluminiumträgerblech, das bei etwa 120 C während des gesamten Abscheidungsvorgangs gehalten wurde, aufgedampft, d.h.Example 2 A copper layer 1 to 2 µm thick was applied to a Clean aluminum support plate that is kept at around 120 C during the entire deposition process was held, evaporated, i.e.

durch Elektronenstrahlverdampfung. Dann wurde ein Photoresist auf das kupferplattierte Aluminiumblech in einem Schaltungstestmuster mit 125 3,2 mm (1/8")-Quadraten jeweils mit 10 pm-Bahnen und 25 jum (1 mil)-Abständen aufgebracht und in üblicir Weise entwickelt. Die Trägerplatte wurde dann galvanisiert, so daß eine Kupferdicke von etwa 10 pm auf das Schaltungsmuster aufgebracht wurde. Der Photoresist wurde dann weggewaschen und das Laminieren erfolgte, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Trägerplatte wurde darauf abgezogen und sauber von dem anfallenden Verbundkörper entfernt und nach dem Ätzen der 1 bis 2 um Untergrund-Kupfer zeigte sich, daß 85 % der 3,2 mm (1/8") -Quadrat-Schaltungen sich makellos entwickelten.by electron beam evaporation. Then a photoresist was applied the copper-clad aluminum sheet in a 125 3.2 mm circuit test pattern (1/8 ") squares each with 10 µm lanes and 25 µm (1 mil) spacings applied and developed in the usual way. The carrier plate was then electroplated so that a copper thickness of about 10 µm was applied to the circuit pattern. Of the Photoresist was then washed away and lamination occurred as in Example 1 described. The carrier plate was then peeled off and clean of the resulting one Composite removed and after etching showing 1 to 2 µm underground copper found that 85% of the 3.2 mm (1/8 ") square circuits developed flawlessly.

Claims

Claims @ method for producing a printed circuit board, characterized by depositing a metal layer in a desired circuit pattern on a vapor-deposited, practically pinhole-free metal film as a substrate layer, Embedding the deposited circuit pattern metal in a substrate by lamination of the resulting metal body with the substrate and removal of the substrate layer metal from the substrate, leaving the circuit pattern metal embedded in the substrate.

2. The method according to claim 1, characterized in that the substrate layer metal Copper and another metal used is copper.

3. The method according to claim 2, characterized in that the underground copper by selective etching for exposure the top of the circuit pattern removed as the final stage of the process.

4. The method according to claim 3, characterized by the preliminary Stages of vapor deposition of the background layer on a carrier, the galvanic one Depositing the circuit pattern metal and then applying a tie coat on the composite to increase the adhesion to the substrate as well as the subsequent one Removal of the carrier from the sub-layer adhering to the substrate.

5. Metal clad laminate product having a substrate and a Metal body with a vapor-deposited base layer in contact with part of the substrate surface and one that defines the circuit pattern and is embedded in the substrate surface part and layer integrated with the subsurface layer.

6. Product according to claim 5, the metal of which is both the substrate layer as well as the layer defining the circuit pattern is copper.

7. The product of claim 5 including means for bonding between the said circuit pattern having the securing layer and the substrate for fixed connection.

8. Product according to claim 7, the means for binding an electrolytic deposited bonding layer between the substrate and the defining the circuit pattern Shift is.

9. Product according to claim 7, the metal of which is both the substrate layer as well as the layer fixing the circuit pattern is copper and its agent comprises an ultra-thin film of a metal overlying the copper for bonding, selected from zinc, aluminum, tin and chrome, as well as an ultra-thin one Film of an oxide selected from the group of alumina and silica, over the over lying on the metal film lying on the copper.

10. High resolution printed circuit board with a substrate and a circuit pattern of embedded in the substrate and on the substrate surface exposed metal.

11. Printed circuit board according to claim 10, the web widths thereof and circuit pattern spacings are less than about 25 lum (1 mil).

12. Printed circuit board according to claim 10, means for Bonding between the circuit pattern metal and the substrate to firmly bond the Having metal circuit patterns on the substrate.

13. Printed circuit board according to claim 12, the metal of which des Circuit pattern is copper and their device for bonding an ultra-thin layer of zinc on top of the copper and an ultra-thin top layer of silicon dioxide on top of the Zinc is.

14. Printed circuit board according to claim 12, the metal of which des Circuit pattern copper and its bonding layer an electrodeposited film Copper in spherical or dendritic form, overlying the circuit pattern metal, is.

15. Metal clad laminate product with a carrier, one of the vapor phase deposited, practically pinhole-free metal film as an underground layer and a metal layer defining the circuit pattern.

16. Product according to claim 15, the metal of which is both the substrate layer as well as the layer defining the circuit pattern is copper.

17. The product of claim 16 including a photoresist circuit pattern mask on the sub-layer surface, the metal layer defining the circuit pattern surrounding.