DE4301737A1 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Schaltungen, bei dem Polymerfilme, die bereichs­ weise mit vernetzten, negativen, wäßrig verarbeitbaren Pho­ toresists maskiert sind, geätzt werden und die unmaskierten Bereiche mit einer konzentrierten wäßrigen Base gelöst wer­ den.
Ein typischer Schritt bei der Herstellung von elektronischen Schaltungen auf polymeren Trägerfilmen besteht darin, den polymeren Film durchzuätzen, um eine anschließende Verbin­ dung an der Rückseite mit anderen Vorrichtungen oder gegebe­ nenfalls eine Verbindung von Schaltungen auf der Vorder- und Rückseite zu ermöglichen. Das selektive Ätzen oder Fräsen ist erforderlich, um elektrische Verbindungen zwischen unterschiedlichen Leiterschichten herzustellen. Die Bereiche des polymeren Films, an denen eine Ätzung nicht erwünscht ist, müssen mit einem Schutzüberzug maskiert werden. Das Maskierungsverfahren kann in zufriedenstellender Weise durch Photolithographie vorgenommen werden, wobei ein ätzun­ empfindliches Material aufgebracht und durch übliche litho­ graphische Verfahren, z. B. durch Belichtung und Entwicklung, mit einem Muster versehen wird.
Durch Lösungsmittel verarbeitbare, wasserunlösliche oder wasserunempfindliche Photoresists sind für Maskierungsver­ fahren ideal, bei denen das anschließende Ätzverfahren auf wäßriger Basis erfolgt. Mit Lösungsmitteln verarbeitbare Re­ sists werden unter Verwendung von Lösungsmitteln sowohl aus­ gebildet als auch abgetragen und bleiben während eines der­ artigen Verfahrens intakt. Somit schützen sie alle bedeckten Bereiche des polymeren Films, während sie eine Ätzung von nicht durch Resists geschützten Bereichen ermöglichen. Je­ doch sind mit Lösungsmitteln verarbeitbare Resists im Hin­ blick auf Umwelt und Wirtschaftlichkeit weniger erwünscht, während mit Wasser verarbeitbare Resists demgegenüber bevor­ zugt sind.
Mit Wasser verarbeitbare Resists werden unter Verwendung von verdünnten Basen entfernt. Daher wurden sie bisher noch nicht als Maskierungsmittel bei solchen Verfahren einge­ setzt, die sich einer chemischen Ätzung der Polymeren unter Verwendung einer wäßrigen Base bedienen.
US-A-40 39 371 beschreibt eine Zusammensetzung zum Ätzen von Polymeren auf Polyimidbasis, die ein Tetraalkylammonium­ hydroxid und Essigsäure, Weinsäure oder Oxalsäure enthält. Diese angeblich als Maskierungsmittel geeigneten Resists stellen positive Resists dar; die speziell erwähnten Resists sind alle mit Lösungsmitteln verarbeitbar und werden durch Schleuderbeschichtungstechniken aufgebracht.
US-A-38 71 930 beschreibt die Verwendung einer handelsübli­ chen, mit Lösungsmitteln verarbeitbaren Photomaske zum Ein­ satz mit einer Ätzlösung, die eine geeignete Base in einem nicht-wäßrigen Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid, enthält.
US-A-33 95 057 beschreibt die Verwendung von mit Lösungsmit­ teln verarbeitbaren Photoresists und Kupferfolien zur Mas­ kierung von nicht zu ätzenden Bereichen.
US-A-48 57 143 beschreibt ein Verfahren zum Ätzen einer voll­ ständig oder im wesentlichen vollständig gehärteten Poly­ imidschicht, bei dem diese Schicht mit einer wäßrigen Lösung mit einem Gehalt an mindestens 3 m Metallhydroxid und min­ destens 0,5 m Metallcarbonat, Metallsulfat oder Metallphos­ phat in Kontakt gebracht wird. Speziell wird angegeben, daß Kupfer als Ätzmaske für den Polyimidfilm verwendet wird.
Es wurde nunmehr festgestellt, daß die Ätzstufe mit heißem, konzentriertem, z . B. 35%igem Kaliumhydroxid, unter Verwen­ dung eines vernetzten, mit Wasser verarbeitbaren Photore­ sists als Maske durchgeführt wenden kann.
Überraschenderweise schützt der vernetzte Photoresist den maskierten Bereich, so daß die Ätzung des polymeren Films nur an den gewünschten Stellen vollständig abläuft, ohne daß der Resist in erheblichem Umfang einer Quellung oder Delami­ nierung unterliegt. Dies ist insbesondere dann überraschend, wenn man berücksichtigt, daß wäßrige Photoresists vom Film delaminiert werden, wenn sie verdünnten basischen Lösungen, beispielsweise mit einer Konzentration von 5% oder weniger, ausgesetzt werden. Das vorliegende Verfahren vermeidet die Verwendung eines mit Lösungsmitteln verarbeitbaren Resists, wobei gleichzeitig auch einzelne Verfahrensstufen und die Notwendigkeit von Kupfermasken entfallen können.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Ätzen eines vollständig oder im wesentlichen vollständig gehärteten po­ lymeren Films, dadurch gekennzeichnet, daß man den polymeren Film mit einer konzentrierten Base bei einer Temperatur von 50 bis 120°C in Kontakt bringt, wobei Bereiche des polymeren Films mit einer Maske, die einen vernetzten, negativen, mit Wasser verarbeitbaren Photoresist umfaßt, geschützt werden, wobei dieser Photoresist beim anschließenden Ätzen im wesentlichen keiner Quellung oder Delaminierung vom polyme­ ren Film unterliegt.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Her­ stellung von flexiblen Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösen von Bereichen desselben mit einer konzen­ trierten wäßrigen Base geätzt wird und ein vernetzter, nega­ tiver, mit Wasser verarbeitbarer Photoresist als Ätzmaske verwendet wird, das durch folgende Stufen gekennzeichnet ist:
  • a) Laminieren des Photoresists auf einen polymeren Film,
  • b) Belichten von mindestens einem Bereich des Photoresists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt werden,
  • c) Entwickeln des Photoresists mit einer verdünnten wäßri­ gen Lösung bis zum Erhalt des gewünschten Bilds,
  • d) Ätzen von Bereichen des polymeren Films, die nicht mit dem vernetzten Photoresist bedeckt sind, mit einer kon­ zentrierten Base bei einer Temperatur von 50 bis 120°C und
  • e) Entfernen des vernetzten Photoresists vom polymeren Film mit einer verdünnten, wäßrigen, basischen Lösung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Verfahrens handelt es sich bei der zum Ätzen des poly­ meren Films verwendeten konzentrierten wäßrigen Base um Ka­ liumhydroxid mit einer Konzentration von 35% oder mehr.
Die hier verwendeten Ausdrücke "Resist" und "Photoresist" stellen Synonyme dar und sind untereinander austauschbar. Ferner werden auch die Ausdrücke "Muster" und "Bild" als gleichbedeutend angesehen und dienen zur Bezeichnung der Konfiguration, die durch Belichten und Entwickeln eines Pho­ toresists entsteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Ätzung von im wesentlichen vollständig gehärteten polymeren Filmen, unter Einschluß von Filmen aus Polyester, z. B. Poly- (ethylenterephthalat), Polycarbonaten und Polyimid. Poly­ imide werden als polymere Filme bevorzugt, einschließlich unmodifizierte Polyimide sowie modifizierte Polyimide, wie Polyesterimide, Polyimidimidester, Polyamidimide, Polysi­ loxanimide und andere gemischte Imide. Besonders bevorzugt wird ein Polyimid, das aus dem Anhydrid von Pyromellitsäure und 4,4-Diaminodiphenylether erhältlich ist und folgende allgemeine Formel aufweist
in der n einen Wert von 150 bis 650 hat. Ein derartiges Pro­ dukt wird von der Firma E. I. DuPont de Nemour and Company, (DuPont) unter der Warenbezeichnung Kapton®, z. B. Kapton® V, Kapton® E und Kapton® H sowie auch von der Firma Kaneka Chemical Industries unter der Warenbezeichnung Apical® ver­ trieben. Weitere handelsübliche Polyimid-Vorprodukte sind die von der Firma DuPont unter der Warenbezeichnung Pyralin® vertriebenen Produkte.
Zu negativen Photoresists, die im erfindungsgemäßen Verfah­ ren geeignet sind, gehören negative, mit Wasser verarbeit­ bare, polymerisierbare, photohärtbare Zusammensetzungen, wie sie beispielsweise in US-A-34 69 982, US-A-34 48 098, US-A- 38 67 153 und US-A-35 26 504 beschrieben sind.
Derartige Photoresists enthalten mindestens ein Polymer, zu­ sätzliche vernetzbare Monomereinheiten und einen Photo­ initiator. Beispiele für in den Photoresists verwendete Po­ lymere sind Copolymere von Methylmethacrylat, Ethylacrylat und Acrylsäure, Copolymere von Styrol und Maleinsäurean­ hydrid-isobutylester und dgl. Bei den vernetzbaren Mono­ mereinheiten kann es sich um Multiacrylate, wie Trimethylolpropantriacrylat, handeln.
Beispiele für mit Wasser verarbeitbare negative Photore­ sists, die erfindungsgemäß verwendet werden, sind Polyme­ thylmethacrylate, wie die von der Firma DuPont unter der Wa­ renbezeichnung "Riston", z. B. Riston 4720, vertriebenen Pro­ dukte.
Geeignet sind auch die unter der Warenbezeichnung Aquamer® von der Firma Hercules vertriebenen Produkte, z. B. die Re­ sists der SF- und CF-Reihe, wie SF120, SF125 und Aquamer® CF 2.0; die von der Firma LeaRonal unter der Bezeichnung "AP850" vertriebenen Produkte sowie die von der Firma Hitachi unter der Bezeichnung "Photec HU350" vertriebenen Produkte.
Geeignete Ätzmittel sind konzentrierte, wasserlösliche Ba­ sen, z. B. Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Caesium­ hydroxid. Basen mit geringer Wasserlöslichkeit, wie Lithium­ hydroxid, Aluminiumhydroxid und Calciumhydroxid, sind im er­ findungsgemäßen Verfahren nicht geeignet, da sie vor Errei­ chen geeigneter Konzentrationen zu gesättigten Lösungen füh­ ren.
Die geeignete Konzentration des Ätzmittels variiert je nach Art des Mittels, je nach der Dicke des zu ätzenden polymeren Films sowie je nach Typ und Dicke des gewählten Photore­ sists. Typische geeignete Konzentrationen liegen im Bereich von 25 bis 60 Gew.-% und vorzugsweise von 35 bis 50 Gew.-%. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird Kali­ umhydroxid mit einer Konzentration von 39 bis 45% verwen­ det. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird Natrium­ hydroxid in einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-% verwen­ det.
Die Ätzstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durchge­ führt, indem man die unmaskierten Bereiche des polymeren Films mit dem konzentrierten basischen Ätzmittel in Kontakt bringt. Die Ätzzeit hängt vom Typ und der Dicke des zu ät­ zenden Films ab und beträgt typischerweise 10 Sekunden bis 20 Minuten. Bei Verwendung des bevorzugten Ätzmittels, näm­ lich konzentriertem KOH, beträgt die Ätzzeit für einen Poly­ imidfilm mit einer Dicke von 50 µm (2 mil) 30 bis 180 Sekun­ den. Die Ätzlösung weist im allgemeinen eine Temperatur von 50°C (122°F) bis 120°C (250°F) auf.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung flexibler Schaltungen umfaßt die Ätzstufe, die in Verbindung mit ver­ schiedenen bekannten Maßnahmen zum Vorätzen und Nachätzen eingesetzt werden kann. Die Folge dieser Verfahrensschritte kann je nach dem speziellen Anwendungszweck variiert werden. Nachstehend wird eine typische Folge von Verfahrensstufen beschrieben:
Die wäßrig verarbeitbaren Photoresists werden auf beide Sei­ ten eines Substrats mit einer Polymerfilmseite und einer Kupferseite unter Anwendung üblicher Laminierungstechniken laminiert. Typischerweise besteht das Substrat aus einer Po­ lymerfilmschicht von 25 bis 125 µm Dicke mit einer Kupfer­ schicht von 1 bis 5 µm Dicke. Das Substrat kann gemäß ver­ schiedenen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Aufkleben einer Polyimidschicht auf eine Kupferfolie, schichtförmiges Auftragen von flüssigem Polyimid auf eine Kupferfolie oder dgl.
Die Dicke des Photoresists beträgt 35 bis 50 µm. Der Photo­ resist wird sodann auf beiden Seiten mit UV-Licht oder dgl. durch eine Maske belichtet, wobei die belichteten Be­ reiche des Resists vernetzt werden. Anschließend wird der Resist mit einer verdünnten wäßrigen Lösung, z. B. einer 0,5- bis 1,5%igen Carbonatlösung entwickelt, bis auf beiden Seiten des Laminats die gewünschten Muster erhalten werden. Die Kupferseite des Laminats wird sodann durch Plattieren bis zur gewünschten Dicke aufgebracht. Anschließend wird das La­ minat in ein Bad einer konzentrierten Base mit einer Tempe­ ratur von 50 bis 120°C gebracht, worin die nicht mit dem vernetzten Resist bedeckten Bereiche des polymeren Films ge­ ätzt werden. Dadurch werden bestimmte Bereiche der ursprüng­ lichen dünnen Kupferschicht freigelegt. Anschließend wird der Resist auf beiden Seiten des Laminats in einer 2- bis 5­ %igen Lösung eines Alkalimetallhydroxids bei 20 bis 80°C und vorzugsweise bei 20 bis 60°C entfernt. Sodann wird die ur­ sprüngliche dünne Kupferschicht an den freigelegten Berei­ chen mit einem Ätzmittel, das den polymeren Film nicht be­ einträchtigt, geätzt, z. B. mit Perma-Etch®, einem Produkt der Firma Electrochemicals, Inc.
Gemäß einer alternativen Verfahrensweise werden die wäßrig verarbeitbaren Photoresists auf beiden Seiten eines Sub­ strats mit einer Polymerfilmseite und einer Kupferseite unter Anwendung üblicher Laminierungstechniken laminiert. Das Substrat besteht aus einer Polymerfilmschicht von 12 bis 125 µm Dicke mit einer Kupferschicht von 12 bis 40 µm Dicke. Sodann wird der Photoresist auf beiden Seiten mit UV-Licht oder dgl. durch eine geeignete Maske belichtet, wobei die belichteten Bereiche des Resists freigelegt werden. Das Bild wird sodann mit einer verdünnten wäßrigen Lösung entwickelt, bis die gewünschten Muster auf beiden Seiten des Laminats erhalten werden. Anschließend wird die Kupferschicht unter Bildung einer Schaltung geätzt, und Bereiche der polymeren Schicht werden auf diese Weise freigelegt. Eine zusätzliche Schicht von wäßrigem Photoresist wird sodann über den ersten Resist auf der Kupferseite laminiert und durch Flutbelich­ tung (flood exposure) mit einer Strahlungsquelle vernetzt, um die freigelegte Polymerfilmfläche (auf der Kupferseite) vor einer weiteren Ätzung zu schützen. Nicht mit dem ver­ netzten Resist bedeckte Bereiche des Polymerfilms (auf der Filmseite) werden sodann mit der konzentrierten Base bei einer Temperatur von 70 bis 120°C geätzt. Anschließend wer­ den die Photoresists von beiden Seiten mit einer verdünnten basischen Lösung entfernt.
Es können auch zusätzliche Stufen durchgeführt werden, z. B. ein Einweichen des Films in heißem Wasser vor oder nach der Behandlung im Ätzbad. Ferner können solche Bäder zur Nachätz-Neutralisation herangezogen werden.
Zur Herstellung der fertigen Produkte, wie flexiblen Schal­ tungen, Verbindungsklebebändern für "TAB"-Verfahren (tape automated bonding-Verfahren), Mikroflexschaltungen und dgl., können mit herkömmlichen Mitteln zusätzliche Schich­ ten hinzugefügt und verarbeitet werden, z. B. kann die Kup­ ferplattierung für anschließende Lötverfahren und dgl. mit Gold, Zinn oder Nickel plattiert werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Zwei Schichten von 50 µm dicken wäßrigen Resists, die von der Firma DuPont unter der Warenbezeichnung Riston® 4720 vertrieben werden, werden mit geheizten Gummiwalzen auf ein flexibles Substrat, das auf einer Seite aus 50 µm Kapton® H- Polyimid und auf der anderen Seite aus Kupfer besteht, lami­ niert. Das Laminat wird sodann zur Erzeugung des gewünschten Schaltbildes mit UV-Licht durch eine Photomaske auf beiden Seiten belichtet und mit einer 0,75%igen wäßrigen Lösung von Natriumcarbonat auf beiden Seiten entwickelt. Auf die Kupferseite des Laminats wird anschließend Kupfer in einer Dicke von 35 µm durch Plattierung aufgebracht. Die Polyimid­ seite wird sodann 3 bis 7 Minuten bei 75 bis 95°C in einer mit einer Fördervorrichtung versehenen Maschine mit einem KOH-Modul mit 4 Sprühstäben und flachen Sprühdüsen unter Verwendung von 43 bis 47% KOH geätzt. Auf der Resistmaske kommt es zu keiner erheblichen Quellung noch zu einem Ablö­ sen des Resists von der Polyimidoberfläche.
Die Resists auf beiden Seiten werden sodann durch 1- bis 2 minütige Behandlung bei 60°C mit 3-4% KOH vom Laminat entfernt. Die Resists quellen und werden von der Kupfer- und Polyimidoberfläche sauber delaminiert. Sodann wird die Schaltung durch Ätzen der ursprünglichen Kupferschicht mit Perma-Etch, einem Produkt der Firma Electrochemicals, Inc., erzeugt.
Beispiel 2
Eine Schaltung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 her­ gestellt, mit der Abänderung, daß als wäßriger Photoresist das von der Firma Hercules unter der Warenbezeichnung Aquamer® SF-120 vertriebene Produkt verwendet wird. Nach dem Ätzen kommt es weder zu einer wesentlichen Quellung der Pho­ toresistmaske noch zu einer Entfernung des Resists von der Polyimidoberfläche.
Beispiel 3
Eine Schaltung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 her­ gestellt, mit der Abänderung, daß als wäßriger Photoresist das von der Firma LeaRonal unter der Warenbezeichnung Ordyl® AP 850 vertriebene Produkt verwendet wird. Nach dem Ätzen kommt es weder zu einer wesentlichen Quellung der Resist­ maske noch zu einer Ablösung des Resists von der Poly­ imidoberfläche.
Beispiel 4
Zwei Schichten von 50 µm dicken, wäßrig verarbeitbaren Re­ sists für Versuchszwecke der Firma Hercules mit der Bezeich­ nung "PSD-1720" werden mit geheizten Gummiwalzen auf das von der Firma Nippon Steel Chemical, Inc. unter der Warenbe­ zeichnung Expanex® vertriebene flexible Substrat laminiert. Das Substrat besteht aus einer 25 µm dicken Polyimidschicht auf einer Seite und einer 25 µm dicken Kupferschicht auf der anderen Seite. Sodann wird das Laminat durch eine Photomaske auf einer Seite mit UV-Licht belichtet und auf beiden Seiten mit einer 0,5%igen wäßrigen Natriumcarbonatlösung ent­ wickelt, wodurch man das gewünschte Schaltbild erhält. So­ dann wird die Kupferschicht mit Eisen(III)-chlorid geätzt, wodurch man die Schaltung auf dem Kupfer erzielt. Eine wei­ tere Schicht aus wäßrig verarbeitbarem Photoresist wird so­ dann auf die Kupferseite laminiert und mit Flutlicht belich­ tet, um die nun belichteten Polyimidbereiche vor einer an­ schließenden Ätzung zu schützen. Die unmaskierten Bereiche auf der Polyimidseite werden sodann 15 Minuten in einem Be­ cherglas bei 85 bis 95°C mit 44% KOH geätzt. Es kommt weder zu einer wesentlichen Quellung der Resistmaske noch zu einer Entfernung von Resist von der Polyimidoberfläche. Sodann wird der Resist auf beiden Seiten des Laminats durch 1- bis 2minütige Behandlung bei 60°C mit 3-4% KOH entfernt. Der Resist quillt und wird von der Kupfer- und Polyimidoberflä­ che sauber delaminiert.
Beispiel 5
Eine Schaltung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 4 her­ gestellt, mit der Abänderung, daß das flexible Substrat eine Klebeschicht zum Verkleben der Polyimidschicht und der Kup­ ferschicht aufweist.
Beispiel 6
Eine Schaltung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 her­ gestellt, mit der Abänderung, daß eine 3minütige Sprühbe­ handlung bei 85°C mit 37% KOH durchgeführt wird. Während der Ätzstufe gibt es keine Anzeichen für eine Quellung des Resists oder für dessen Ablösung von der Polyimidoberfläche.
Beispiel 7 (Vergleich)
Auf die Polyimidseite eines flexiblen Substrats aus einer 50 µm dicken Schicht aus Kapton® H mit einem Kupfer-Schnell­ überzug auf einer Seite wird der von der Firma Hoechst GmbH erhältliche positive, wäßrige Photoresist "AZ-4903" schicht­ förmig aufgebracht. Der Resist wird in einer Dicke von 120-125 µm in feuchtem Zustand aufgebracht und sodann 30 Minuten bei 90°C getrocknet. Anschließend wird der Resist einer UV- Strahlung von 1000 mJ/cm2 ausgesetzt, in 0,2 n KOH ent­ wickelt und 30 Minuten bei 90°C gebrannt. Anschließend wird das Laminat in 43-45% KOH von 88°C getaucht. 70% des Photoresists gehen in Lösung, und die Base greift allmählich das Polyimid an. Beim Entfernen des Laminats aus dem basi­ schen Bad und Einbringen in Wasser von 150°F (66°C) geht der Photoresist vollständig in Lösung. Es erscheint kein sicht­ bares Schaltmuster.
Beispiele 8-17
Schaltungen werden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ab­ änderung, daß die einzelnen Schaltungen durch Eintauchen in ein Becherglas mit heißem KOH geätzt werden, d. h. durch eine Behandlung von 90 Sekunden in einem Bad von 88 bis 93°C. Die KOH-Konzentrationen betragen 35, 38, 41, 44, 46, 49, 51, 54, 56 bzw. 59%. Die einzelnen Resists werden mit Wasser gewa­ schen. Sodann werden die Resists bei Raumtemperatur mit 3- 4% KOH entfernt. Die Ätzdicken werden sodann gemessen. Sie sind in allen Fällen zufriedenstellend. Bei keinem der Re­ sists kommt es zu einer erheblichen Quellung oder zu einer Entfernung von Resists von den Polyimidflächen in der Ätzlö­ sung.
Beispiele 18-29
Schaltungen werden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ab­ änderung, daß die einzelnen Schaltungen durch Eintauchen in ein Becherglas mit einem Gehalt an heißem NaOH geätzt wer­ den, d. h. durch eine Behandlung von 300 Sekunden in einem Bad unterschiedlicher Konzentrationen bei 88 bis 93°C. Die NaOH-Konzentrationen betragen 26, 29, 32, 35, 38, 42, 44, 47, 50, 53, 56 bzw. 59%. Auch hier kommt es weder zu einer erheblichen Quellung der Resists noch zu einer Entfernung der Resists von den Polyimidoberflächen in der Ätzlösung.
Beispiele 30-32
Schaltungen werden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ab­ änderung, daß die einzelnen Schaltungen durch Eintauchen in ein Becherglas mit einem Gehalt an heißem CsOH geätzt wer­ den, d. h. durch eine Behandlung von 60 Sekunden in einem Bad unterschiedlicher Konzentrationen bei 88-93°C. Die Konzen­ trationen an CsOH betragen 47, 64 bzw. 70%. Auch hier kommt es zu keiner wesentlichen Quellung der Resists noch zu einer Entfernung der Resists von den Polyimidflächen in der Ätzlö­ sung.
Beispiele 33-34 (Vergleich)
Schaltungen werden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ab­ änderung, daß die einzelnen Schaltungen in ein Becherglas mit heißem LiOH getaucht werden, d. h. ein Bad von 99-104°C. Die LiOH-Konzentrationen betragen 10 bzw. 11%. Hö­ here Konzentrationen lassen sich wegen Erreichung der Sätti­ gungsgrenze nicht erzielen. Nach 55 Sekunden entfärben sich die Resists und lösen sich von den Polyimidoberflächen. So­ dann werden die Resists entfernt und mit Wasser gewaschen. Es kommt weder zu einer wesentlichen Ätzung noch zu einer Entfernung der Resists von den Polyimidoberflächen. Diese Base wird aufgrund ihrer geringen Löslichkeit in heißem Was­ ser für das erfindungsgemäße Verfahren als nicht geeignet angesehen.
Beispiel 35 (Vergleich)
Eine Schaltung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 her­ gestellt. Eine Lösung von Ca(OH)2 wird in einem Becherglas hergestellt. Ca(OH)2 ist aber aufgrund seiner geringen Lös­ lichkeit in heißem Wasser für das Ätzen von Polyimid unge­ eignet.
Beispiel 36 (Vergleich)
Eine Schaltung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 her­ gestellt. Eine Lösung von Al(OH)3 wird in einem Becherglas bereitgestellt. Al(OH)3 ist aber wegen seiner geringen Lös­ lichkeit in heißem Wasser für das Ätzen von Polyimid unge­ eignet.
Beispiele 37-44
Schaltungen werden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ab­ änderung, daß die Schaltungen durch Eintauchen in ein Be­ cherglas mit einem Gehalt an einem Gemisch aus KOH und Harn­ stoff von 43 bis 49°C bei einer Eintauchzeit von 60-300 Sekunden geätzt werden. Die unterschiedlichen Konzentratio­ nen des Gemisches und die Eintauchzeiten der einzelnen Schaltungen sind in Tabelle I aufgeführt. Sodann werden die Resists mit Wasser gewaschen und mit 3-4% KOH bei Raum­ temperatur entfernt. Es kommt weder zu einer wesentlichen Quellung der Resists noch zu einer Entfernung der Resists von den Polyimidoberflächen in der Ätzlösung.
Tabelle I
Die Ätzdicken werden geprüft und als zufriedenstellend be­ funden. Es kommt weder zu einer erheblichen Quellung der Re­ sists noch zu einer Entfernung der Resists von den Poly­ imidoberflächen in der Ätzlösung.
Beispiele 45-48
Schaltungen werden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ab­ änderung, daß die Schaltungen durch Eintauchen in ein Be­ cherglas mit einem Gehalt an einem Gemisch aus KOH und K2CO3 von 88-93°C bei Einhaltung einer Eintauchzeit von 300 Se­ kunden geätzt werden. Die unterschiedlichen Konzentrationen der Gemische und die Eintauchzeiten für die Schaltungen im Gemisch sind in Tabelle II aufgeführt. Sodann werden die Re­ sists mit Wasser gewaschen und mit 3-4% KOH bei Raumtem­ peratur entfernt.
Tabelle II
Sodann werden die Ätzdicken untersucht und für zufrieden­ stellend befunden. Es kommt weder zu einer erheblichen Quel­ lung der Resists noch zu einem Ablösen der Resists von den Polyimidoberflächen in der Ätzlösung.
Beispiele 49 und 50
Schaltungen werden gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Ab­ änderung, daß die Schaltungen durch Eintauchen in ein Be­ cherglas mit einem Gehalt an einem Gemisch aus KOH und Na2CO3 mit einer Temperatur von 88-93°C bei Einhaltung einer Eintauchzeit von 300 Sekunden geätzt werden. Die ver­ schiedenen Konzentrationen der Gemische und die Eintauchzei­ ten der Schaltungen sind in Tabelle III aufgeführt. Sodann werden die Resists mit Wasser gewaschen und mit 3-4% KOH bei Raumtemperatur entfernt.
Tabelle III
Sodann werden die Ätzdicken untersucht und für zufrieden­ stellend befunden. Es kommt weder zu einer erheblichen Quel­ lung der Resists noch zu einer Entfernung der Resists von den Polyimidoberflächen in der Ätzlösung.
Beispiel 51
Eine Schaltung wird gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Abänderung, daß es sich beim flexiblen Substrat um Poly- (ethylenterephthalat) handelt. Die Schaltung wird durch Ein­ tauchen in ein Becherglas mit heißem 46% KOH geätzt, d. h. durch 30minütige Behandlung in einem Bad von 88-93°C. So­ dann wird der Resist mit Wasser gewaschen und mit 3-4% KOH bei Raumtemperatur entfernt. Sodann wird die Ätzdicke geprüft und für zufriedenstellend befunden. Es kommt weder zu einer erheblichen Quellung des Resists noch zu einer Ent­ fernung des Resists von der Polyimidoberfläche in der Ätzlö­ sung.
Beispiel 52
Eine Schaltung wird gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Abänderung, daß es sich beim flexiblen Substrat um einen Po­ lycarbonatfilm handelt, der von der Firma Mobay Corporation unter der Handelsbezeichnung Markrofol® vertrieben wird. Die Schaltung wird durch Eintauchen in ein Becherglas mit heißem 45% KOH geätzt, d. h. durch 20minütige Behandlung in einem Bad von 88-93°C. Der Resist wird sodann in Wasser gewa­ schen und mit 3-4% KOH bei Raumtemperatur entfernt. So­ dann wird die Ätzdicke geprüft und für zufriedenstellend be­ funden. Es kommt weder zu einer erheblichen Quellung des Re­ sists noch zu einer Entfernung des Resists von der Poly­ imidoberfläche in der Ätzlösung.
Beispiel 53
Eine Schaltung wird gemäß Beispiel 1 hergestellt, mit der Abänderung, daß es sich beim wäßrigen Photoresist um das von der Firma Hitachi unter der Warenbezeichnung Photac® HU350 vertriebene Produkt handelt. Nach dem Ätzen kommt es zu kei­ ner erheblichen Quellung der Resistmaske noch zu einem Ent­ fernen des Resists von der Polyimidoberfläche.

Claims (10)

1. Verfahren zum Ätzen eines vollständig oder im wesentli­ chen vollständig gehärteten polymeren Films, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man einen polymeren Film, der aus der Gruppe Polyimide, Polycarbonate, modifizierte Polyimide und Polyester ausgewählt ist, mit einer konzentrierten Base bei einer Temperatur von 50 bis 120°C in Kontakt bringt, wobei Bereiche des polymeren Films mit einer Maske, die einen vernetzten, negativen, mit Wasser ver­ arbeitbaren Photoresist umfaßt, geschützt werden, wobei dieser Photoresist beim Ätzen im wesentlichen keiner Quellung oder Delaminierung vom polymeren Film unter­ liegt.
2. Verfahren zur Herstellung von flexiblen gedruckten Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösen von Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen Base geätzt wird und ein vernetzter, negativer, wäßrig verarbeitbarer Photoresist als Maske verwendet wird, ge­ kennzeichnet durch folgende Stufen:
  • a) Laminieren des Photoresists auf ein flexibles Sub­ strat, das einen polymeren Film umfaßt,
  • b) Belichten von mindestens einem Bereich des Photore­ sists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt wer­ den,
  • c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Lösung bis zum Erhalt des gewünschten Musters,
  • d) Ätzen von Bereichen des polymeren Films, die nicht mit dem vernetzten Resist bedeckt sind, mit einer konzentrierten Base bei einer Temperatur von 50 bis 120°C (insbesondere 70-120°C) und
  • e) Entfernen des vernetzten Photoresists vom polymeren Film mit einer verdünnten, wäßrigen, basischen Lö­ sung.
3. Verfahren zur Herstellung von flexiblen gedruckten Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösen von Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen Base geätzt wird und ein vernetzter, negativer, mit Wasser verarbeitbarer Photoresist als Maske verwendet wird, das durch folgende Stufen gekennzeichnet ist:
  • a) Laminieren des Resists auf ein flexibles Substrat, das einen polymeren Film und eine dünne Kupfer­ schicht umfaßt,
  • b) Belichten von mindestens einem Bereich des Resists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt werden,
  • c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Lösung bis zum Erhalt des gewünschten Musters,
  • d) Plattieren einer Schaltung auf die dünne Kupfer­ schicht in der gewünschten Dicke,
  • e) Ätzen von Bereichen des polymeren Films, die nicht mit dem vernetzten Resist bedeckt sind, mit einer konzentrierten Base bei einer Temperatur von 50-120°C (insbesondere 70-120°C),
  • f) Entfernen des Resists vom polymeren Film mit einer verdünnten, wäßrigen, basischen Lösung und
  • g) Ätzen der dünnen Kupferschicht unter Bildung einer Schaltung.
4. Verfahren zur Herstellung von flexiblen Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösen von Bereichen dessel­ ben mit einer konzentrierten wäßrigen Base geätzt wird und ein vernetzter, negativer, mit Wasser verarbeitbarer Photoresist als Ätzmaske verwendet wird, das durch fol­ gende Stufen gekennzeichnet ist:
  • a) Laminieren des Resists auf ein flexibles Substrat, das einen polymeren Film und eine dicke Kupfer­ schicht umfaßt,
  • b) Belichten von mindestens einem Bereich des Resists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt werden,
  • c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Lösung bis zum Erhalt des gewünschten Musters,
  • d) Ätzen der dicken Kupferschicht zur Bildung einer Schaltung, wobei Bereiche des polymeren Films frei­ gelegt werden.
  • e) Laminieren einer zusätzlichen Schicht des Photore­ sists über die Kupferschicht und Flutbelichten des Resists, um den Resist zu vernetzen, und belichtete Bereiche des polymeren Films vor einer anschließen­ den Ätzung zu schützen,
  • f) Ätzen von Bereichen des nicht mit dem vernetzten Re­ sist bedeckten polymeren Films mit einer konzen­ trierten Base bei einer Temperatur von 50-120°C (insbesondere 70-120°C) und
  • g) Entfernen des Resists mit einer verdünnten, wäßrigen basischen Lösung.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Base aus der Gruppe Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Caesiumhydroxid ausgewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der konzentrierten Base um ein Gemisch han­ delt, das zusätzlich mindestens einen Bestandteil aus der Gruppe Harnstoff, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Calciumcarbonat und Gemische davon enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Haftschicht zwischen der Polyimidfilm­ schicht und der Kupferschicht vorhanden ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Base mit dem Resist 30 Sekunden bis 30 Minuten in Kontakt bleibt.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Kupferschicht eine Dicke von 1-5 µm auf­ weist.
10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dicke Kupferschicht eine Dicke von 12 bis 40 µm auf­ weist.
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