DE3922478A1 - Verfahren zum strukturieren von basismaterial - Google Patents

Verfahren zum strukturieren von basismaterial

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DE3922478A1
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Horst Blaesing
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Strukturieren oder Ätzen von mit Kunststoff beschichtetem, kupferkaschiertem Basismaterial durch impulsförmige Bestrahlung mit Licht.
Bisherige Verfahren versuchen Leiterbahnstrukturen entweder im Subtraktiv- oder im Semiadditivverfahren so herzustellen, indem sie auf das Ausgangssubstrat ei­ ne photosensible Schicht aufbringen. Diese wird mit herkömmlichen Maskalignern oder Laserplottern belichtet und anschließend entwickelt, worauf die Schritte des Ätzens für das Subtraktivverfahren oder des Leiterbahnaufbaus in an sich bekannter Weise erfolgen.
Die Erfindung hat die Aufgabe, die relativ teuren und stark umweltbelastenden photochemischen Schritte der herkömmlichen Verfahren durch preisgünstigere und umweltfreundlichere zu ersetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß dem kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruches gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Kennzeichnungsteilen der Unteran­ sprüche zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Prinzip wie folgt durchgeführt: Man bestrahlt Materialien impulsförmig mit Strahlung (<300 nm), während bei Überschreitung einer bestimmten benötigten Schwellenbestrahlung (bei Kunststof­ fen ca. 70 mJ/cm2) eine Ablation des Materials eintritt. Optimiert man die Be­ strahlung, so lassen sich Abtragsraten von bis zu 1E-6 m/puls erreichen. Bei Kunststoffen liegt die dafür nötige Bestrahlung bei 1-2 J/cm2, bei Kupfer bei ca. 10 J/cm2. Die dabei entstehenden Ablationsprodukte erreichen Geschwindig­ keiten von einigen 1E3 m/s und sollten, um eine Redeposition auf dem Substrat zu vermeiden, elektrostatisch abgesaugt werden (typ. U = 1E3 V). Die dabei verwendeten Repetierraten liegen bei ca. 10 Hz, übliche Pulsdauern bei ca. 15 ns. Geht man zu noch kürzeren Impulsdauern (300 fs), so ist es auch mög­ lich, Materialien zu ablatieren, die in diesem Spektralbereich keine Absorption zeigen.
Als Basismaterialien können grundsätzlich alle üblichen Leiterplattensubstrate verwendet werden, wie zum Beispiel solche auf Basis von FR4, Epoxidharzen, Polyimiden, Keramika, Polyamiden und anderen.
Zur elektrolytischen Metallabscheidung werden die hierfür üblichen galvanischen Bäder, wie zum Beispiel Kupfer- oder Nickelbäder, verwendet.
Die Bestrahlung erfolgt unter Verwendung des an sich bekannten Excimer-Lasers.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1 Flexmaterial (TAB) roll to roll semiadditiv
Auf 5E-6 m kupferkaschiertes Polyimid wird eine 35E-6 m dicke Polymethyl­ methacrylate (PMMA)-Schicht aufgebracht und getrocknet. Über eine auf einen UV­ durchlässigen Träger aufgebrachte Metallmaske wird der Spider in ca. 5 s (ArF 10 Hz 1 J/cm2) herausgeätzt. Nach dem galvanischen Leiterbahnaufbau wird der Kunststoff gestrippt und die 5E-6 m Restkupfer chemisch geätzt.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist aus der Figur ersichtlich. Hierin bedeuten
 1: Abspuleinheit Polyimid-Kupfer-Folie
 2: Abspuleinheit Dielektrikumsfolie
 3: Laminator
 4: Warteschleife
 5: Excimer-Laser-Leiterbahnstrukturierung
 6: Reinigung
 7: Leiterbahnaufbau
 8: Reinigen und Warteschleife
 9: Trocknen
10: Excimer-Laser-Polyimid entfernen
11: Dielektrikum strippen
12: Differenzätzen
13: Spülen
14: Trocknen
15: Warteschleife
16: Aufspuleinheit
Beispiel 2
Statt des chemischen Ätzens und Strippens wird über eine Negativmaske die Kunststoffschicht mit einer Bestrahlung von ca. 10 J/cm2 entfernt und ebenso die Restkupferschicht zwischen den Leiterbahnen (Dauer ca. 5-10 s).

Claims (5)

1. Verfahren zum Strukturieren oder Ätzen von mit Kunststoff beschichtetem, kupferkaschiertem Basismaterial durch impulsförmige Bestrahlung mit Licht, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestrahlung Excimer-Laser verwendet werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von Fein- und Feinstleiterstruk­ turen auf starren und flexiblen Basismaterialien, gekennzeichnet durch fol­ gende Verfahrensschritte:
  • - Strukturierung des gewünschten Leiterbahnmusters auf dem beschichteten, kupferkaschierten Basismaterial mittels des Excimer-Lasers unter Verwen­ dung einer Maske oder durch direkte Bildberasterung unter Verwendung eines Scanners,
  • - Aufbau der Leiterbahn durch elektrolytische Metallabscheidung,
  • - Entfernen der Beschichtung und Ätzen des Kupfers in üblicher Weise oder mittels eines Excimer-Lasers.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2 zur Inline-Herstellung von Fein- und Feinstlei­ terstrukturen in Form von Folien, insbesondere von Flachbandleitern und Flexschaltungen.
4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3 zur photoresistfreien Herstellung von Fein- und Feinstleiterstrukturen.
5. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4.
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