DE4301737C2 - Verfahren zur Herstellung von flexiblen Schaltungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von flexiblen SchaltungenInfo
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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 ätzunempfindliches
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-4039371 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-3871930 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-3395057 beschreibt die Verwendung von mit Lösungsmit
teln verarbeitbaren Photoresists und Kupferfolien zur Mas
kierung von nicht zu ätzenden Bereichen.
US-A-4857143 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 werden 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 zur Herstellung von flexiblen gedruckten
Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösung von
Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen
Base bei einer Temperatur von 50°C bis 120°C
geätzt wird und ein vernetzter, negativer, wäßrig
verarbeitbarer Photoresist als Maske verendet wird,
wobei der Photoresist mindestens ein Polymer, ausgewählt
aus Copolymeren von Methylmethacrylat, Ethylacrylat und
Acrylsäure, Copolymeren von Styrol und Maleinsäure
anhydridisobutylester und Polymethylmethacrylaten, als
zusätzliche vernetzbare Monomereinheiten Trimethylol
propantriacrylat und einen Photoinitiator enthält,
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
- a) Laminieren des Photoresists auf ein flexibles Sub strat das einen polymeren Film umfaßt, der aus Poly imiden, Polycarbonaten, modifizierten Polyimiden und Polyestern ausgewählt ist,
- b) Belichten von mindestens einem Bereich des Photore sists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt wer den,
- c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Carbonatlösung bis zum Erhalt des gewünschten Mu sters,
- d) Ätzen von Bereichen des polymeren Films, die nicht mit dem vernetzten Resist bedeckt sind mit einer konzentrierten wasserlöslichen Base mit einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-% und
- e) Entfernen des vernetzten Photoresists vom polymeren Film mit einer verdünnten, wäßrigen, basischen Lö sung,
ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen gedruckten
Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösung von
Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen
Base bei einer Temperatur von 50°C bis 120°C
geätzt wird und ein vernetzter, negativer, wäßrig verar
beitbarer Photoresist als Maske verwendet wird, wobei
der Photoresist mindestens ein Polymer, ausgewählt aus
Copolymeren von Methylmethacrylat, Ethylacrylat und
Acrylsäure, Copolymeren von Styrol und Maleinsäure
anhydridisobutylester und Polymethylmethacrylaten, als
zusätzliche vernetzbare Monomereinheiten Trimethylol
propantriacrylat und einen Photoinitiator enthält,
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
- a) Laminieren des Resists auf ein flexibles Substrat, das einen polymeren Film aus Polyimiden, Polycarbo naten, modifizierten Polyimiden oder Polyestern und eine dünne Kupferschicht umfaßt,
- b) Belichten von mindestens einem Bereich des Resists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt werden,
- c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Carbonatlösung bis zum Erhalt des gewünschten Mu sters,
- 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 wasserlöslichen Base mit einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-% und
- f) Entfernen des Resists vom polymeren Film mit einer verdünnten, wäßrigen, basischen Lösung und
- g) Ätzen der dünnen Kupferschicht unter Bildung einer Schaltung,
sowie ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen gedruckten
Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösung von
Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen
Base bei einer Temperatur von 50°C bis 120°C
geätzt wird und ein vernetzter, negativer, wäßrig verar
beitbarer Photoresist als Maske verwendet wird, wobei
der Photoresist mindestens ein Polymer, ausgewählt aus
Copolymeren von Methylmethacrylat, Ethylacrylat und
Acrylsäure, Copolymeren von Styrol und Maleinsäure
anhydridisobutylester und Polymethylmethacrylaten, als
zusätzliche vernetzbare Monomereinheiten Trimethylol
propantriacrylat und einen Photoinitiator enthält,
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
- a) Laminieren des Resists auf ein flexibles Substrat, das einen polymeren Film aus Polyimiden, Polycarbo naten, modifizierten Polyimiden oder Polyestern und eine dicke Kupferschicht umfaßt,
- b) Belichten von mindestens einem Bereich des Resists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt werden,
- c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Carbonatlösung bis zum Erhalt des gewünschten Mu sters,
- 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 polymeren Films, die nicht mit dem vernetzten Resist bedeckt sind mit einer konzentrierten wasserlöslichen Base mit einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-% und
- g) Entfernen des Resists 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-3469982, US-A-3448098, US-A-
3867153 und US-A-3526504 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. Bei den vernetzbaren Mono
mereinheiten handelt es sich um
Trimethylolpropantriacrylat.
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 Kaliumhydroxid
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, bevorzugt von 70-120°C.
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, oder
schichtförmiges Auftragen von flüssigem Polyimid auf eine
Kupferfolie.
Die Dicke des Photoresists beträgt 35 bis 50 µm. Der Photo
resist wird sodann auf beiden Seiten mit UV-Licht oder
dergl. 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
-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 dergl. 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 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
können mit herkömmlichen Mitteln zusätzliche Schich
ten hinzugefügt und verarbeitet werden, z. B. kann die Kup
ferplattierung für anschließende Lötverfahren mit
Gold, Zinn oder Nickel plattiert werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher
erläutert.
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 Polyimidseite
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.
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.
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.
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
2-minütige Behandlung bei 60°C mit 3-4% KOH entfernt. Der
Resist quillt und wird von der Kupfer- und Polyimidoberflä
che sauber delaminiert.
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.
Eine Schaltung wird gemäß dem Verfahren von Beispiel 1 her
gestellt, mit der Abänderung, daß eine 3-minütige 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.
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 "A2-4903" 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 0,2n 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 66°C geht der
Photoresist vollständig in Lösung. Es erscheint kein sicht
bares Schaltmuster.
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 Resists
kommt es zu einer erheblichen Quellung oder zu einer
Entfernung von Resists von den Polyimidflächen in der Ätzlö
sung.
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.
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.
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. Sodann
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 30-minütige 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.
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 20-minütige Behandlung in einem
Bad von 88-93°C. Der Resist wird sodann in Wasser gewa
schen und mit 3-4% KOH bei Raumtemperatur entfernt. Sodann
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.
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 zur Herstellung von flexiblen gedruckten
Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösung von
Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen
Base bei einer Temperatur von 50°C bis 120°C
geätzt wird und ein vernetzter, negativer, wäßrig
verarbeitbarer Photoresist als Maske verwendet wird,
wobei der Photoresist mindestens ein Polymer, ausgewählt
aus Copolymeren von Methylmethacrylat, Ethylacrylat und
Acrylsäure, Copolymeren von Styrol und Maleinsäure
anhydridisobutylester und Polymethylmethacrylaten, als
zusätzliche vernetzbare Monomereinheiten Trimethylol
propantriacrylat und einen Photoinitiator enthält,
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
- a) Laminieren des Photoresists auf ein flexibles Sub strat das einen polymeren Film umfaßt, der aus Poly imiden, Polycarbonaten, modifizierten Polyimiden und Polyestern ausgewählt ist,
- b) Belichten von mindestens einem Bereich des Photore sists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt wer den,
- c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Carbonatlösung bis zum Erhalt des gewünschten Mu sters,
- d) Ätzen von Bereichen des polymeren Films, die nicht mit dem vernetzten Resist bedeckt sind mit einer konzentrierten wasserlöslichen Base mit einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-% und
- e) Entfernen des vernetzten Photoresists vom polymeren Film mit einer verdünnten, wäßrigen, basischen Lö sung.
2. Verfahren zur Herstellung von flexiblen gedruckten
Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösung von
Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen
Base bei einer Temperatur von 50°C bis 120°C
geätzt wird und ein vernetzter, negativer, wäßrig verar
beitbarer Photoresist als Maske verwendet wird, wobei
der Photoresist mindestens ein Polymer, ausgewählt aus
Copolymeren von Methylmethacrylat, Ethylacrylat und
Acrylsäure, Copolymeren von Styrol und Maleinsäure
anhydridisobutylester und Polymethylmethacrylaten, als
zusätzliche vernetzbare Monomereinheiten Trimethylol
propantriacrylat und einen Photoinitiator enthält,
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
- a) Laminieren des Resists auf ein flexibles Substrat, das einen polymeren Film aus Polyimiden, Polycarbo naten, modifizierten Polyimiden oder Polyestern und eine dünne Kupferschicht umfaßt,
- b) Belichten von mindestens einem Bereich des Resists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt werden,
- c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Carbonatlösung bis zum Erhalt des gewünschten Mu sters,
- 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 wasserlöslichen Base mit einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-% und
- f) Entfernen des Resists vom polymeren Film mit einer verdünnten, wäßrigen, basischen Lösung und
- g) Ätzen der dünnen Kupferschicht unter Bildung einer Schaltung.
3. Verfahren zur Herstellung von flexiblen gedruckten
Schaltungen, bei dem ein polymerer Film durch Lösung von
Bereichen desselben mit einer konzentrierten wäßrigen
Base bei einer Temperatur von 50°C bis 120°C
geätzt wird und ein vernetzter, negativer, wäßrig verar
beitbarer Photoresist als Maske verwendet wird, wobei
der Photoresist mindestens ein Polymer, ausgewählt aus
Copolymeren von Methylmethacrylat, Ethylacrylat und
Acrylsäure, Copolymeren von Styrol und Maleinsäure
anhydridisobutylester und Polymethylmethacrylaten, als
zusätzliche vernetzbare Monomereinheiten Trimethylol
propantriacrylat und einen Photoinitiator enthält,
gekennzeichnet durch folgende Stufen:
- a) Laminieren des Resists auf ein flexibles Substrat, das einen polymeren Film aus Polyimiden, Polycarbo naten, modifizierten Polyimiden oder Polyestern und eine dicke Kupferschicht umfaßt,
- b) Belichten von mindestens einem Bereich des Resists, wobei die belichteten Bereiche vernetzt werden,
- c) Entwickeln des Resists mit einer verdünnten wäßrigen Carbonatlösung bis zum Erhalt des gewünschten Mu sters,
- 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 schütten,
- f) Ätzen von Bereichen des polymeren Films, die nicht mit dem vernetzten Resist bedeckt sind mit einer konzentrierten wasserlöslichen Base mit einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-% und
- g) Entfernen des Resists mit einer verdünnten, wäßrigen basischen Lösung.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die konzentrierte Base aus der Gruppe
Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Caesiumhydroxid aus
gewählt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, 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.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich eine Haftschicht zwischen der Polyimidfilm
schicht und der Kupferschicht vorhanden ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Base mit dem Resist 30 Sekunden
bis 30 Minuten in Kontakt bleibt.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die dünne Kupferschicht eine Dicke von 1-5 µm auf
weist.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die dicke Kupferschicht eine Dicke von 12 bis 40 µm auf
weist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß Stufe d) von Anspruch 1, Stufe e) von
Anspruch 2 und Stufe f) von Anspruch 3 bei einer
Temperatur von 70-120°C durchgeführt wird.
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