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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Löchern in
polymeren Substraten und zur Herstellung mehrlagiger elektrischer
Schaltungsanordnungen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Elektrische
Komponenten, zum Beispiel Widerstände, Transistoren und Kondensatoren,
werden üblicherweise
auf Schaltungsplattenstrukturen wie gedruckten Leiterplatten aufgesetzt.
Leiterplatten umfassen üblicherweise
eine im Allgemeinen flache Platte aus dielektrischem Material mit
elektrischen Leitern, die auf einer der flachen Hauptflächen der Platte
oder auf beiden Hauptflächen
angeordnet sind. Die Leiter werden üblicherweise aus metallischen
Materialien wie Kupfer gebildet und dienen zur Verbindung der elektrischen
Komponenten, die auf der Platte aufgesetzt sind. Wenn die Leiter
auf beiden Hauptflächen
der Platte angeordnet sind, dann kann die Platte Durchgangsleiter
aufweisen, die sich durch Löcher
(oder „Durchgänge") in der dielektrischen Schicht
erstrecken, um so die Leiter auf gegenüber liegenden Oberflächen miteinander
zu verbinden. Es wurden bereits mehrlagige Schaltplattenanordnungen
hergestellt, die mehrere geschichtete Leiterplatten mit zusätzlichen
Schichten aus dielektrischen Materialien umfassen, die die Leiter
von sich gegenüber
liegenden Oberflächen
von benachbarten Platten in dem Stapel trennen. Diese mehrschichtigen Anordnungen
umfassen üblicherweise
Verbindungen, die sich je nach Notwendigkeit zwischen den Leitern
der verschiedenen Schaltungsplatten in dem Stapel erstrecken, um
die erforderlichen elektrischen Verbindungen zur Verfügung zu
stellen.
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Polymere
Filme mit gemusterten Löchern sind
bei der Herstellung von flexiblen Schaltungen und verschiedenen
Arten von Filtern nützlich.
Flexible Schaltungen verwenden typischerweise nicht verstärkte polymere
dielektrische Filme, auf denen Schaltungsebenen aufgebaut werden.
Diese Schaltungen können
sich veränderten
Formen und Orientierungen durch Biegen und Verwinden anpassen. Die üblichsten
polymeren Substrate, die in flexiblen Schaltungsanordnungen verwendet
werden, sind Polyimidfilme wie KAPTON® (von
E. I. DuPont de Nemours and Company verfügbar) und Polyesterfilme. In
doppelseitigen flexiblen Schaltungen ist es wünschenswert, Löcher zu
haben, die sich durch den Polymerfilm erstrecken (die hiernach als „Durchgänge" bezeichnet werden),
durch welche elektrische Verbindungen zwischen Schaltungsmustern
auf gegenüber
liegenden Oberflächen
hergestellt werden können.
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Durchgänge werden
typischerweise durch Stanzen, Ätzen
oder Photolithographie von photoempfindlichen Polymeren hergestellt.
Stanztechniken haben mehrere Nachteile einschließlich der möglichen Deformation des Substrats
wie Einbeulen oder Reißen
unter Druck. Diese Technik ist auch nicht für Substrate verfügbar, die
zusätzliche
Schichten darauf haben. Es werden üblicherweise Nassätz- und
Plasmaätzverfahren
verwendet, um Löcher
in polymeren Substraten zur Verfügung
zu stellen. Die derzeitigen Ätzverfahren
erfordern eine sorgfältige Auswahl
einer beschränkten
Anzahl von Photolackchemikalien und Ätzmitteln zum Erreichen einer
selektiven Entfernung des gewünschten
polymeren Materials. Polyimidfilme werden üblicherweise durch Aufbringen
einer konzentrierten basischen Lösung geätzt, die
auf das Substratmaterial durch Hydrolysieren des Polymergerüsts wirken
kann.
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U.S. Patent Nummer 5,227,008 beschreibt ein
Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Schaltung unter Verwendung
eines wässrig
verarbeitbaren Photolacks. Ein vollständig gehärteter Polyimidfilm, bei dem
eine Oberfläche
eine dünne
Schicht aus Kupfer enthält,
wird mit einem Trockenfilmphotolack laminiert. Der Photolack wird
dann belichtet und entwickelt. Das freigelegte Kupfer wird auf größere Dicke
plattiert und das Polyimid wird mit heißer, konzentrierter, alkalischer
Lösung
geätzt.
Der verbleibende Photolack wird dann mit verdünnter basischer Lösung entfernt,
um ein gemustertes Substrat zu ergeben.
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U.S. Patent Nummer 3,833,436 beschreibt ein
Verfahren zur Herstellung von Löchern
oder Durchgängen
in einem Polyimidfilm. Ein Photolack wird durch übliche Verfahren aufgetragen,
belichtet, entwickelt und gehärtet,
gefolgt durch Eintauchen in eine Hydrazinlösung. Es wird Mischen mit Ultraschall verwendet,
um ein angemessenes Mischen des Ätzmittels
während
des Schrittes des Eintauchens zu gewährleisten.
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U.S. 6,303,230 B1 betrifft
die Herstellung von Aufhängungen
für Festplatten,
insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer ultradünnen Aufhängung für einen
Lese-/Schreibkopf basierend auf einem Substratmaterial aus Edelstahl,
um eine engere Schichtung der einzelnen Speicherplatten in einer Festplatte
mit hoher Kapazität
zu ermöglichen.
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FR 2,041,471 offenbart ein
Verfahren aus den Anfängen
mehrlagiger Schaltungsanordnung und beschreibt insbesondere ein
Herstellverfahren für
eine mehrlagige Anordnung, die auf einem Träger aus einer Chromstahllegierung
basiert.
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Die
Lehre der
U.S. 5,601,905
A ist auf ein Laminat zum Isolierschutz von Leiterplatten
gerichtet und es wird vorgeschlagen, ein Laminat zur Verfügung zu
stellen, das wenigstens zwei Schichten eines photoempfindlichen
Harzes enthält.
Das photoempfindliche Harz ist mit UV-Licht oder Elektronenstrahlen
reaktiv und insbesondere umfasst das Laminat keinerlei Schaltungen.
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U.S. 4,436,583 A offenbart
ein Verfahren zum selektiven Ätzen
eines Harzfilms vom Polyimidtyp, das sehr ähnlich zu dem ist, das in dem
oben erwähnten
U.S. Patent 3,833,436 offenbart
wird. Es wird zudem vorgeschlagen, das Ätzverfahren bei einer Temperatur
im Bereich von 300°C
bis 350°C
in einer gemischten Lösung
aus Hydrazinhydrat und Ethylendiamin durchzuführen.
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U.S. 6,177,357 B1 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung flexibler Schaltungen, bei dem das Ätzen des
polymeren Films durch Lösen
von Teilen davon mit einer konzentrierten wässrigen Base unter Verwendung
eines UV-härtbaren,
100% aktiven, flüssigen
Photolacks als Maske durchgeführt
wird, sowie ein Laminat mit zwei Lagen aus wässrigen Photolacken auf einem
Polyimid/Kupferlaminat. Die Schaltungsanordnung wird durch Anwendung
verschiedener Ätz-
und Abziehverfahren auf den beiden Seiten des Laminats erhalten.
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Der
oben genannte Stand der Technik beschreibt Verfahren zur Herstellung
von Löchern
oder Durchgängen,
die effektiv von entweder mechanischen Mitteln oder rauen Bedingungen
zum chemischen Abbau polymerer Materialien in den gewünschten
Bereichen abhängen.
Wenn neue dielektrische Materialien entwickelt werden, werden häufig neue
Verfahren zur Handhabung und Verarbeitung dieser Materialien notwendig.
Im Hinblick auf den Stand der Technik bleibt ein Bedarf an Verfahren,
die Lochmuster in einer Vielzahl von flexiblen polymeren Substraten
unter milden Bedingungen herstellen werden.
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In
einer Ausführungsform
ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung
eines Durchgangs durch ein gehärtetes
Substrat gerichtet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
(a)
Bereitstellen eines im Wesentlichen lückenfreien härtbaren
Films, der eine härtbare
Zusammensetzung enthält;
(b) Auftragen eines Fotolacks auf den härtbaren Film; (c) Belichten
des Fotolacks an vorbestimmten Stellen; (d) Entwickeln des Fotolacks
zum Freilegen der vorbestimmten Bereiche des härtbaren Films; (e) Entfernen
der freigelegten Bereiche des Films zur Bildung von Löchern durch
den härtbaren Film;
und (f) Erwärmen
des härtbaren
Films von Schritt (e) auf eine Temperatur und für eine Zeit, die ausreichen,
um die härtbare
Zusammensetzung zu härten.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen
elektrischen Schaltungsanordnung gerichtet, das die folgenden Schritte
umfasst: (a) Bereitstellen eines im Wesentlichen lückenfreien
härtbaren
Films aus einer härtbaren
Zusammensetzung; (b) Auftragen eines Fotolacks auf den härtbaren
Film; (c) Belichten des Fotolacks an vorbestimmten Stellen; (d) Entwickeln
des Fotolacks zum Freilegen der vorbestimmten Bereiche des härtbaren
Films; (e) Entfernen der freigelegten Bereiche des härtbaren
Films zur Bildung von Löchern
durch den härtbaren
Film; (f) Erwärmen
des härtbaren
Films von Schritt (e) auf eine Temperatur und für eine Zeit, die ausreichen,
um die härtbare
Zusammensetzung zu härten;
(g) Abziehen des verbleibenden Fotolacks; (h) Auftragen einer Schicht
aus Metall auf alle Oberflächen;
(i) Auftragen eines zweiten Fotolacks über alle Oberflächen der
in Schritt (h) aufgetragen Schicht aus Metall; (j) Belichten und
Entwickeln des zweiten Fotolacks zur Freilegung eines vorbestimmten
Musters aus darunter liegendem unbedeckten Metall; (k) Ätzen der
unbedeckten Teile der darunter liegenden Schicht aus Metall; (l)
Abziehen des verbleibenden zweiten Fotolacks zur Bildung eines elektrischen
Schaltungsmusters; (m) Auftragen einer dielektrischen Zusammensetzung
auf alle Oberflächen;
(n) Bereitstellen von Durchgängen
in der dielektrischen Zusammensetzung an vorbestimmten Stellen;
(o) Auftragen einer zweiten Schicht aus Metall auf alle Oberflächen; (p) Auftragen
eines dritten Fotolacks auf alle Oberflächen der zweiten Schicht aus
Metall; (q) Belichten und Entwickeln des dritten Fotolacks zur Freilegung eines
vorbestimmten Musters der zweiten Schicht aus Metall; (r) Ätzen der
freigelegten Teile der zweiten Schicht aus Metall zur Bildung eines
elektrischen Schaltungsmusters; (s) Abziehen des verbleibenden dritten
Fotolacks; und (t) wahlweise Wiederholen der Schritte (m) bis (s)
ein oder mehrere Male zur Bildung mehrerer Lagen von miteinander
verbundenen elektrischen Schaltungsmustern.
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Die
vorliegende Erfindung ist zudem auf ein Substrat und eine Schaltungsanordnung
gerichtet, die durch die jeweiligen zuvor genannten Verfahren hergestellt
wurden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Außer in den
Durchführungsbeispielen
oder wo dies anderweitig angezeigt wird, sind alle Zahlen, die Mengen
von Inhaltsstoffen, Reaktionsbedingungen und so weiter ausdrücken, die
in der Beschreibung verwendet werden, als in allen Fällen durch
den Begriff „ungefähr" modifiziert zu verstehen.
Dem entsprechend sind, soweit nichts anderes angegeben, die numerischen
Parameter, die in der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wiedergegeben
werden, Näherungen,
die abhängig
von den gewünschten
durch die vorliegende Erfindung zu erhaltenden Eigenschaften variieren
können.
Wenigstens und nicht nur als ein Versuch zur Beschränkung der
Anwendung der Äquivalenzlehre
auf den Umfang der Ansprüche
sollte jeder numerische Parameter wenigstens im Lichte der genannten
signifikanten Kommastellen und durch Anwendung üblicher Rundungstechniken interpretiert
werden.
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Trotz
der Tatsache, dass die numerischen Bereiche und Parameter, die den
breiten Umfang der Erfindung wiedergeben, Näherungen sind, werden die numerischen
Werte, die in den spezifischen Beispielen wiedergegeben werden,
so präzise
wie möglich
berichtet. Alle numerischen Werte enthalten jedoch inhärent bestimmte
Fehler, die notwendigerweise aus der Standardabweichung resultieren,
die bei deren jeweiligen Testmessungen zu finden ist.
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Man
sollte auch verstehen, dass jeder numerische Wert, der hierin zitiert
ist, dazu vorgesehen ist, alle darin subsumierten Unterbereiche
mit zu umfassen. Zum Beispiel ist ein Bereich von „1 bis
10" dazu vorgesehen,
alle Unterbereiche zwischen und einschließlich dem genannten minimalen
Wert von 1 und dem genannten maximalen Wert von 10 mit zu umfassen,
das heißt
mit einem Minimalwert gleich oder größer als 1 und einem Maximalwert
von gleich oder weniger als 10.
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Wie
es zuvor erwähnt
wird, ist die vorliegende Erfindung in einer Ausführungsform
auf ein Verfahren zur Herstellung eines Durchgangs durch ein Substrat
gerichtet. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen
eines im Wesentlichen lückenfreien
härtbaren
Films aus einer härtbaren
Zusammensetzung, wie sie unten beschrieben wird; (b) Auftragen eines
Fotolacks auf den härtbaren
Film; (c) Belichten des Fotolacks an vorbestimmten Stellen; (d)
Entwickeln des Fotolacks zum Freilegen der vorbestimmten Bereiche
des härtbaren
Films; (e) Entfernen der freigelegten Bereiche des härtbaren
Films zur Bildung von Löchern
durch den härtbaren
Film und (f) Erwärmen
des härtbaren
Films von Schritt (e) auf eine Temperatur und für eine Zeit, die ausreichen, um
die härtbare
Zusammensetzung zu härten.
Das Verfahren umfasst wahlweise zusätzlich die folgenden Schritte:
(g) Abziehen des verbleibenden Photolacks und (h) Auftragen einer
Schicht aus Metall auf alle Oberflächen.
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Man
sollte verstehen, dass für
die Zwecke der Verfahren der vorliegenden Erfindung die Bildung von
Durchgängen
dazu vorgesehen ist, die Bildung von „Durchlässen" (d. h. die Bildung von Löchern, die sich
durch das Substrat von einer Hauptfläche zu der anderen erstreckt),
um durchgängige
Verbindungen zur Verfügung
zu stellen, sowie die Bildung von „Blinddurchlässen" (d. h. die Bildung
von Löchern, die
sich nur durch die aufgetragene Beschichtung bis zur, nicht aber
durch die darunter liegende benachbarte Metallschicht erstrecken)
zu umfassen, um elektrische Verbindungen zu, zum Beispiel, Masse oder
Versorgungsspannung zur Verfügung
zu stellen. Auch ist für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung die Bildung von Durchgängen, die
sich „durch
das Substrat" erstrecken,
dazu vorgesehen, dass sie ausschließlich die Bildung von Durchlässen umfasst. In ähnlicher
Weise ist die Bildung von Durchgängen, die
sich „zu
dem Substrat" erstrecken,
dazu vorgesehen, die Bildung von ausschließlich Blinddurchgängen zu
umfassen.
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Es
wird ein Film zur Verfügung
gestellt, der im Wesentlichen frei von Lücken ist. Der Film enthält eine
härtbare
(d. h. ungehärtete)
Zusammensetzung. Der Film kann eine Dicke im Bereich von 10 bis
250 Mikron (μm),
typischerweise 25 bis 200 Mikron (μm), aufweisen. Der Film kann
durch alle einer Reihe von Verfahren hergestellt werden, die auf
dem Gebiet bekannt sind. Beispiele solcher Verfahren umfassen, sind
aber nicht beschränkt
auf, Lösungsmittelgussformen
und Extrusion. Gegossene Filme werden typischerweise auf einem ablösbaren Substrat
geformt, das in einem späteren
Schritt entfernt wird. Das ablösbare
Material kann vor oder nach der Bildung von Durchgängen in
einem anschließenden
Schritt entfernt werden, so wie es unten beschrieben wird. Der Film
kann wahlweise auf eine Temperatur erwärmt werden, die ausreicht,
um alle Lösungsmittel und/oder
Wasser aus der Zusammensetzung zu entfernen. Die Temperatur, auf
die der Film erwärmt
werden kann, ist ausreichend, um flüchtige Flüssigkeiten aus der Beschichtung
zu entfernen, aber unzureichend, um die Filmzusammensetzung in dem
Fall einer härtbaren
Zusammensetzung zu härten,
und liegt typischerweise zwischen 100°C und 130°C. Die Dauer des Aussetzens
an Wärme
kann von dem Auftragungsverfahren und der Natur der flüchtigen
Substanzen abhängen
und liegt typischerweise im Bereich von zwischen 1 und 10 Minuten.
Der optionale Trocknungsschritt kann auch bei Umgebungsbedingungen erreicht
werden. Natürlich
erfordern diese Trocknungsbedingungen bei Umgebungsbedingungen längere Zeiträume und
es ist jeder Zeitraum unter der Voraussetzung geeignet, dass die
Zeit ausreichend ist, um den Film bei der Berührung klebfrei zu gestalten.
Der Film kann jedes organische Polymer unter der Voraussetzung enthalten,
dass das Polymer in einer Lösung
löslich
ist, in der der Photolack, der unten im Detail beschrieben wird,
eine sehr niedrige oder keine Löslichkeit
aufweist. Nicht beschränkende
Beispiele solcher Polymere umfassen Polyepoxidpolymere, Acrylpolymere,
Polyesterpolymere, Urethanpolymere, auf Silicium basierende Polymere, Polyetherpolymere,
Polyharnstoffpolymere, Vinylpolymere, Polyamidpolymere, Polyimidpolymere,
Mischungen derselben und Copolymere daraus, wie sie unten beschrieben
werden. In einer Ausführungsform enthält der Film
ein dielektrisches Material. Mit „dielektrischem Material" ist eine Substanz
gemeint, die ein schlechter Leiter von Elektrizität ist, aber
elektrostatische Felder effizient unterstützt, d. h. ein Isolator ist.
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Wie
es oben erwähnt
wird, ist die Filmzusammensetzung härtbar. Mit „härtbar" ist gemeint, dass die Zusammensetzung
in der Lage ist, in einem gegebenen Temperaturbereich und in einer
Zeit, die spezifisch für
die verwendete Zusammensetzung sind, durch Wärme zu härten. Wie es hierin verwendet
wird, bezieht sich ein Material, das „wärmehärtend" ist, auf ein Material, das sich beim
Erwärmen
irreversibel verfestigt oder „härtet". Ein wärmehärtendes
Material hat ein vernetztes Netzwerk gebildet. Wie es hierin verwendet
wird, ist ein polymeres Material „vernetzt", wenn es wenigstens teilweise ein polymeres
Netzwerk bildet. Ein Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass
das Vorhandensein und der Grad der Vernetzung (Vernetzungsdichte)
durch eine Reihe von Verfahren wie die dynamische mechanische Wärmeanalyse
(DMWA) unter Verwendung einer Analysenvorrichtung TA Instruments
DMA 2980, die unter Stickstoff durchgeführt werden, bestimmt werden
kann. Das Verfahren bestimmt die Glasübergangstemperatur und die
Vernetzungsdichte von freien Filmen von Beschichtungen oder Polymeren.
Diese physikalischen Eigenschaften eines gehärteten Materials stehen mit
der Struktur des vernetzten Netzwerkes in Verbindung. Typischerweise
sind die härtbaren
Zusammensetzungen bei Umgebungstemperatur gegenüber einer Wärmehärtung stabil, sind aber in
der Lage, bei erhöhten
Temperaturen durch Wärme
zu härten,
so wie es unten beschrieben wird. Für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung ist unter „ungehärtet" gemeint, dass die
Zusammensetzung einen Grad an Löslichkeit
in einer Flüssigkeit,
zum Beispiel einer sauren Lösung,
basischen Lösung oder
einem organischen Lösungsmittel
beibehält. Wie
es hierin verwendet wird, ist mit „basischer Lösung" eine Lösung gemeint,
deren pH größer als
7 ist. Mit „saurer
Lösung" ist eine Lösung gemeint,
deren pH weniger als 7 ist.
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Die
härtbare
Zusammensetzung, die in der Form eines Films zur Verfügung gestellt
wird, kann eine Reihe von härtbaren
Zusammensetzungen enthalten, die den Fachleuten auf dem Gebiet der
Beschichtungen und Polymere bekannt sind, vorausgesetzt, dass die
Zusammensetzung durch Wärme härtbar ist.
In einer bestimmten Ausführungsform umfasst
die härtbare
Zusammensetzung: (a) ein oder mehrere aktiven Wasserstoff enthaltende
Harze und (b) ein oder mehrere Härtungsreagenzien,
die mit den aktiven Wasserstoffen von (a) reaktiv sind. Es sind
eine Reihe von aktiven Wasserstoff enthaltende Harzmaterialien zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung unter der Voraussetzung
geeignet, dass das Harz einen Grad an Löslichkeit in saurer Lösung, basischer
Lösung
oder in einem organischen Lösungsmittel
hat. Nicht beschränkende
Beispiele von solchen Harzen umfassen: Polyepoxidpolymere, Acrylpolymere,
Polyesterpolymere, Urethanpolymere, auf Silicium basierende Polymere,
Polyetherpolymere, Polyharnstoffpolymere, Vinylpolymere, Polyamid
polymere, Polyimidpolymere, Mischungen derselben und Copolymere
davon. Wie es hierin verwendet wird, ist mit „auf Silicium basierende Polymere" ein Polymer gemeint,
das ein oder mehrere -SiO-Einheiten in dem Gerüst enthält. Solche auf Silicium basierende
Polymere können
Hybridpolymere wie solche umfassen, die organische Polymerblöcke mit
einer oder mehreren -SiO-Einheiten in dem Gerüst enthalten. Das Harz kann
zudem funktionelle Gruppen umfassen, um Löslichkeit in saurer oder basischer Lösung zu
vermitteln, zum Beispiel ionische Gruppen oder Gruppen, die in der
Lage sind, ionische Gruppen zu bilden. Nicht beschränkende Beispiele
von solchen funktionellen Gruppen umfassen Amine, Aminsalze und
Carbonsäuren.
Ein Beispiel von besonders geeigneten Zusammensetzungen sind halogenierte
Harze, die ionische Salzgruppen enthalten, wie sie in der anhängigen Anmeldung
mit der Seriennummer 10/184,195 beschrieben werden. Wie er hierin
verwendet wird, ist der Begriff „Polymer” dazu vorgesehen, sich auf
Oligomere und sowohl Homopolymere wie auch Copolymere zu beziehen.
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Das
aktiven Wasserstoff enthaltende Harz (a) wird typischerweise in
Verbindung mit einem oder mehreren Härtungsmitteln (b) verwendet.
Geeignete Härtungsmittel
würden
solche sein, die Gruppen enthalten, die mit den aktiven Wasserstoffen
der Harzkomponente (a) reaktiv sind. Solche Härtungsmittel umfassen, sind
aber nicht beschränkt
auf, blockierte Polyisocyanate, Carbodiimide, Aziridine, Epoxide, Aminoplaste,
aktive Ester und Mischungen derselben. Wie es hierin verwendet wird,
ist mit „aktive
Ester" ein nicht
saurer Polyester einer Polycarbonsäure mit mehr als einer β-Hydroxylestergruppe
pro Molekül
gemeint, wie solche, die in den
U.S.
Patenten Nr. 4,352,842 und
4,332,711 offenbart
werden.
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Es
können
auch Mischungen der Vernetzungsmittel (b) verwendet werden. In einer
Ausführungsform
können
zwei Vernetzungsmittel verwendet werden, die bei verschiedenen Temperaturen
härten. Ein
Vernetzungsmittel kann eine Teilhärtung bei Umgebungstemperatur
vor den Schritten vermitteln, die zur Bildung der Durchgänge führen, einen
Grad an Festigkeit für
den Film bereitstellen, die Beschichtungszusammensetzung aber in
saurer, basischer oder organischer Lösung löslich lassen. Das zweite Vernetzungsmittel
kann die Härtung
in einem getrennten Schritt bei wesentlich höheren Temperaturen vervollständigen,
und somit die Beschichtungszusammensetzung unlösbar machen.
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In
einer Ausführungsform
enthält
das Härtungsmittel
(b) ein Aminoplastharz. Geeignete Aminoplaste sind den Durchschnittsfachleuten
auf dem Gebiet bekannt. Aminoplaste können aus der Kondensationsreaktion
von Formaldehyd mit einem Amin oder Amid erhalten werden. Nicht
beschränkende Beispiele
von Aminen oder Amiden umfassen Melamin, Harnstoff oder Benzoguanamin.
Obwohl das am häufigsten
verwendete Aldehyd Formaldehyd ist, können andere Aldehyde wie Acetaldeyhd,
Crotonaldehyd und Benzaldehyd verwendet werden. Das Aminoplast enthält Info-
und Methylolgruppen und in bestimmten Fällen sind wenigstens ein Teil
der Methylolgruppen mit einem Alkohol verethert, um die Härtungsreaktion
zu modifizieren. Nicht beschränkende
Beispiele von Aminoplasten umfassen Melamin-, Harnstoff- oder Benzoguanamin-Formaldehyd-Kondensate, in bestimmten
Fällen
in Monomerform und wenigstens teilweise mit einem oder mehreren
Alkoholen verethert, die ein bis vier Kohlenstoffatome enthalten.
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Nicht
beschränkende
Beispiele von geeigneten Aminoplastharzen sind zum Beispiel käuflich von Cytec
Industries, Inc. unter dem Markennamen CYMEL® und
von Solutia, Inc. unter dem Markennamen RESIMENE® verfügbar.
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In
einer besonderen Ausführungsform
enthält
das Härtungsmittel
(b) ein blockiertes Polyisocyanat. Mit „blockiertem Polyisocyanat" ist gemeint, dass
die Isocyanatgruppen mit einer Verbindung derart umgesetzt wurden,
dass die resultierende blockierte Isocyanatgruppe gegenüber aktiven
Wasserstoffen bei Umgebungstemperatur stabil ist, aber mit aktiven
Wasserstoffen in dem Harz bei erhöhten Temperaturen, üblicherweise
zwischen 90°C
und 200°C,
reaktiv ist. Die Polyisocyanate können vollständig blockiert sein, wie es
in dem
U.S. Patent Nr. 3,984,299 ,
Spalte 1, Zeilen 1 bis 68, Spalte 2 und Spalte 3, Zeilen 1 bis 15
beschrieben wird, oder teilweise blockiert und mit dem Polymergerüst umgesetzt
sein, wie es in dem
U.S. Patent
Nr. 3,947,338 , Spalte 2, Zeilen 65 bis 68, Spalte 3 und
Spalte 4, Zeilen 1 bis 30, beschrieben wird, die hiermit durch Bezugnahme
aufgenommen werden.
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In
einer Ausführungsform
kann die härtbare Zusammensetzung
zusätzlich
ein rheologiemodifizierendes Mittel enthalten, das dabei helfen
kann, zu verhindern, dass die Beschichtung in die Durchgänge fließt und diese
verstopft, die in einem anschließenden unten beschriebenen
Schritt gebildet werden. Es können
eine Reihe von rheologiemodifizierenden Mitteln, die auf dem Gebiet
der Beschichtungen wohlbekannt sind, für diesen Zweck eingesetzt werden.
Beispiele von geeigneten rheologiemodifizierenden Mitteln umfassen
feste anorganische Füllstoffe
in fein verteilter Form wie solche, die in dem
U.S. Patent Nr. 4,601,906 beschrieben
werden, und Mikrogele, zum Beispiel ein kationisches Mikrogel, wie
solche, die in dem
U.S. Patent
Nr. 5,096,556 und
EP
0 272 500 B1 beschrieben werden.
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Es
wird eine harzartige photoempfindliche Schicht (d. h. „Photolack" oder „Lack") auf den Film aufgetragen.
In einer Ausführungsform
wird die harzhaltige photoempfindliche Schicht über dem ungehärteten Film
aufgebracht. Die harzartige photoempfindliche Schicht kann ein positiver
oder negativer Photolack sein. Die Photolackschicht kann auf wenigstens
einen Teil der Oberfläche
des Films aufgetragen werden, würde
aber typischerweise auf die gesamte Oberfläche des Films aufgetragen werden. Die
Photolackschicht kann eine Dicke im Bereich von 1 bis 50 Mikron
(μm), typischerweise
von 5 bis 25 Mikron (μm)
aufweisen und kann durch jedes Verfahren aufgetragen werden, das
den Fachleuten auf dem Gebiet der photolithographischen Verarbeitung
bekannt ist.
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Geeignete
positiv wirkende photoempfindliche Harze umfassen jegliche, die
den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Beispiele umfassen dinitrobenzylfunktionelle
Polymere wie solche, die in dem
U.S.
Patent Nr. 5,600,035 , Spalten 3 bis 15, offenbart werden.
Solche Harze haben einen hohen Grad an Photoempfindlichkeit. In
einer Ausführungsform
ist die harzartige photoempfindliche Schicht eine Zusammensetzung,
die ein dinitrobenzylfunktionelles Polymer enthält, das typischerweise durch
Rollbeschichtung aufgetragen wird.
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Negativ
wirkende Photolacke umfassen flüssige
Zusammensetzungen oder Zusammensetzungen vom Trockenfilmtyp. Flüssige Zusammensetzungen
können
durch Rollen, Schleuderbeschichten, Siebdrucken, Tauch- oder Vorhangtechniken
aufgetragen werden. Beispiele von Photoharzen als trockener Film
umfassen solche, die in den
U.S.
Patenten 3,469,982 ,
4,378,264 und
4,343,885 offenbart werden.
Photolacke als trockener Film werden typischerweise auf die Oberfläche durch
das Auftragen mit Heißwalzen
laminiert. Trockene Filme können
unter der Voraussetzung verwendet werden, dass die Temperatur und
die zur Laminierung verwendete Zeit unzureichend sind, um die Filmzusammensetzung
zu härten.
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Nachdem
die photoempfindliche Schicht aufgetragen ist, kann eine Photomaske
mit einem gewünschten
Muster über
die photoempfindliche Schicht platziert werden und das geschichtete
Substrat kann in einem ausreichenden Grad einer geeigneten Strahlungsquelle,
typischerweise einer actinischen Strahlungsquelle (hiernach als „Belichten" bezeichnet) ausgesetzt
werden. Wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „ausreichender
Grad an Strahlung" auf
den Grad an Strahlung, der die Monomere in den der Strahlung ausgesetzten
Bereichen in dem Fall von negativ wirkenden Photolacken polymerisiert
oder in dem Fall von positiv wirkenden Decklacken das Polymer entpolymerisiert
oder das Polymer löslicher
gestaltet. Dies resultiert in einem Löslichkeitsunterschied zwischen
den mit Strahlung belichteten und den vor Strahlung geschützten Bereichen.
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Die
Photomaske kann nach dem Belichten mit der Strahlungsquelle entfernt
werden und das geschichtete Substrat kann unter Verwendung konventioneller
Entwicklerlösungen
entwickelt werden, um löslichere
Teile des Photolacks zu entfernen und ausgewählte Bereiche der darunter
liegenden ungehärteten
Beschichtung freizusetzen. Typische Entwickler enthalten entweder
saure Lösungen
oder basische Lösungen.
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Nach
dem Verarbeiten (d. h. Belichten und Entwickeln) des Photolacks,
wie es oben beschrieben wird, wird dann der belichtete Teil(e) des
Films oder der ungehärteten
Zusammensetzung entfernt, um Durchgänge in dem Film oder der ungehärteten Zusammensetzung
zu bilden. Die zum Entfernen des Films oder des härtbaren
Films verwendete Lösung kann
eine saure Lösung,
eine basische Lösung
oder ein organisches Lösungsmittel
sein. Zusammensetzungen, die mit einer sauren Lösung entfernt werden können, umfassen
solche Polymere, die basische Gruppen wie Amine enthalten. Eine
basische Lösung kann
Zusammensetzungen entfernen, die saure Gruppen wie Carbonsäuren enthalten.
In dem Schritt des Entfernens der belichteten Bereiche des Films oder
der härtbaren
Zusammensetzung wirkt die Lösung
durch das Auflösen
der Zusammensetzung, nicht durch chemisches Ätzen des Polymergerüsts.
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In
einer Ausführungsform
wird die photoempfindliche Schicht durch Auftragen einer sauren Lösung entwickelt
und die belichteten Bereiche des Films werden durch die Wirkung
einer basischen Lösung
entfernt. In einer anderen Ausführungsform wird
die photoempfindliche Schicht durch Auftragen einer basischen Lösung entwickelt
und die belichteten Bereiche des Films werden durch die Wirkung
einer sauren Lösung
entfernt. In einer anderen Ausführungsform
sind die belichteten Bereiche des Films in der Lage, durch die Wirkung
eines organischen Lösungsmittels
entfernt zu werden. Nicht beschränkende
Beispiele von geeigneten Lösungsmitteln
umfassen aliphatische, araliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe
und Halogenkohlenstoffe, Ether, Alkohole, Ketone und Ester.
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In
einer Ausführungsform,
bei der der Film eine härtbare
Zusammensetzung enthält,
wird die photoempfindliche Schicht durch Auftragen einer sauren
Lösung
entwickelt und die belichteten Bereiche der ungehärteten Beschichtung
werden durch die Wirkung einer basischen Lösung entfernt. In einer anderen
Ausführungsform
wird die photoempfindliche Schicht durch Auftragen einer basischen
Lösung entwickelt
und die belichteten Bereiche der ungehärteten Beschichtung werden
durch die Wirkung einer sauren Lösung
entfernt. In einer noch anderen Ausführungsform sind die belichteten
Bereiche der ungehärteten
Beschichtung in der Lage, durch die Wirkung des Entwicklers entfernt
zu werden, der zur Entwicklung der photoempfindlichen Schicht verwendet wird.
In diesem Fall kommen die Schritte des Entwickelns des Photolacks
und des Entfernens der belichteten Bereiche der ungehärteten Beschichtung gleichzeitig
zustande. In einer anderen Ausführungsform
sind die belichteten Bereiche der härtbaren Zusammensetzung in
der Lage, durch die Wirkung eines organischen Lösungsmittels entfernt zu werden, wie
von solchen, die oben beschrieben werden.
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Für die Fachleute
auf dem Gebiet der photolithographischen Verarbeitung wäre es offensichtlich, dass
unentwickelte Teile der photoempfindlichen Schicht nicht für die Wirkung
der Lösung
empfänglich sein
dürfen,
die verwendet wird, um den Film oder die härtbare Zusammensetzung zu entfernen.
Das Entfernen der belichteten Bereiche des Films oder der ungehärteten Zusammensetzung
resultiert in einem Muster von Löchern
oder Durchgängen
in der Filmzusammensetzung.
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In
dem Fall einer härtbaren
Zusammensetzung wird der Film erwärmt, um die Beschichtungszusammensetzung
zu härten.
Man sollte verstehen, dass für
die Zwecke dieser Erfindung unter „gehärtet" gemeint ist, dass die Beschichtung
im Wesentlichen in sauren oder basischen Lösungen durch eine wärmehärtenden
Reaktion, wie einer der oben beschriebenen, unlöslich gemacht wird. Die Temperatur
und Zeit, die erforderlich sind, um die Beschichtungszusammensetzung
zu härten,
hängen
von dem jeweiligen Harz (a) und dem Härtungsmittel (b) in der oben beschriebenen
Kombination ab. Härtungstemperaturen
können
in dem Bereich von 60°C
bis 220°C,
typischerweise 100°C
bis 200°C
liegen. Wenn der Film gehärtet
ist, bleibt das Muster der Durchgänge durch den Film intakt.
Der gehärtete
Film hat eine im Wesentlichen einheitliche Dicke außer an Stellen,
an denen die Durchgänge
vorhanden sind. Die Dicke des gehärteten Films beträgt oft nicht
mehr als 250 Mikron (μm), üblicherweise
nicht mehr als 150 Mikron (μm),
typischerweise nicht mehr als 50 Mikron (μm) und kann nicht mehr als 20
Mikron (μm)
sein. In einer besonderen Ausführungsform
enthält
der gehärtete Film
ein dielektrisches Material.
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In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren zusätzlich den
Schritt (g) des Abziehens des verbleibenden Photolacks umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform
kann das Verfahren weitergeführt
werden, um ein metallisiertes Substrat zu bilden, umfassend die
folgenden Schritte: (g) Abziehen des verbleibenden Photolacks und
(h) Auftragen einer Schicht aus Metall auf alle Oberflächen. Während des
Entfernens der belichteten Bereiche des Films oder des ungehärteten Films schützt der
Photolack den darunter liegenden Film oder ungehärteten Film. Der verbleibende
Photolack, der für
die Lösungen,
die in dem Entfernungsschritt verwendet werden, undurchdringlich
ist, kann dann durch ein chemisches Abziehverfahren entfernt werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform
in dem Fall einer härtbaren
Zusammensetzung wird der verbleibende Photolack vor dem Härten der
darunter liegenden Beschichtung entfernt. In einer alternativen
Ausführungsform
wird der verbleibende Photolack entfernt, nachdem der darunter liegende
Film gehärtet
wurde. Die Fachleute auf dem Gebiet würden erkennen, dass wenn die
freigelegten Bereiche des ungehärteten
Films in der Lage sind, durch die Wirkung des gleichen Entwicklers
entfernt zu werden, der zur Entwicklung des Photolacks verwendet wird,
der Schritt des Härtens
des darunter liegenden Films vor dem Schritt des Abziehens des verbleibenden
Lacks durchgeführt
werden muss.
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Die
Metallisierung wird durch Auftragen einer Schicht aus Metall auf
alle Oberflächen
durchgeführt, was
die Bildung von metallisierten Durchgängen durch den Film erlaubt.
Geeignete Metalle umfassen Kupfer und jedes Metall oder jede Legierung
mit ausreichenden leitenden Eigenschaften. Das Metall wird typischerweise
durch Galvanisieren, Metalldampfabscheidung, elektrofreies Plattieren
oder jedes andere geeignete Verfahren, das auf dem Gebiet bekannt
ist, durchgeführt,
um eine einheitliche Metallschicht zur Verfügung zu stellen. Die Dicke
dieser Metallschicht kann im Bereich von 1 bis 50 Mikron (μm), typischerweise
5 bis 25 Mikron (μm)
liegen.
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Um
die Haftung der Metallschicht an den Film zu verstärken, können vor
dem Metallisierungsschritt alle Oberflächen mit einem Ionenstrahl,
Elektronenstrahl, einer Koronaentladung oder Plasmabombardierung
gefolgt durch das Auftragen einer haftungsunterstützenden
Schicht auf alle Oberflächen behandelt
werden. Diese haftunterstützende
Schicht kann im Bereich von 50 bis 5.000 Angström (5 bis 500 nm) dick sein
und ist typischerweise ein Metall oder Metalloxid ausgewählt aus
Chrom, Titan, Nickel, Kobalt, Caesium, Eisen, Aluminium, Kupfer,
Gold und Zink sowie Oxiden derselben.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann das Verfahren weitergeführt
werden und umfasst die folgenden Schritte: (i) Auftragen eines zweiten
Photolacks über
alle Oberflächen
der in Schritt (h) aufgetragenen Schicht aus Metall; (j) Belichten
und Entwickeln des zweiten Photolacks zur Freilegung eines vorbestimmten
Musters aus darunter liegendem unbedeckten Metall; (k) Ätzen der
unbedeckten Teile der darunter liegenden Schicht aus Metall; und
(l) Abziehen des verbleibenden Photolacks zur Bildung eines elektrischen
Schaltungsmusters.
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Nach
dem Metallisieren kann eine zweite harzartige photoempfindliche
Schicht (d. h. „zweiter Photolack" oder „zweiter
Lack") auf die Metallschicht aufgetragen
werden. Der zweite Photolack kann auf eine oder beide Hauptflächen aufgetragen
werden. Optional kann vor dem Auftragen des Photolacks das metallisierte Substrat
gereinigt und/oder vorbehandelt werden, z. B. mit einem Säureätzmittel
behandelt werden, um oxidiertes Metall zu entfernen. Der zweite
Photolack sowie all die Photolacke, die in irgendwelchen anschließenden Schritten
der Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können ein
positiver oder negativer Photolack sein, wie er oben beschrieben
wird, und können
gleich zu oder verschieden von dem oben verwendeten Photolack sein.
Es sind alle der oben beschriebenen Photolacke zur Verwendung als
der zweite Photolack geeignet. In zusätzlichen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Photolack elektrisch abscheidbar
sein. Die Photolackschicht kann eine Dicke im Bereich von 1 bis
50 Mikron (μm),
typischerweise von 5 bis 25 Mikron (μm) aufweisen und kann durch
jedes Verfahren, das den Fachleuten auf dem Gebiet der photolithographischen
Verfahren bekannt ist, aufgetragen werden. Es können in diesem und anschließenden Schritten
Trockenfilmphotolacke ohne Beschränkung der Laminierungstemperatur und
-zeit verwendet werden. Es können
additive oder subtraktive Verarbeitungsverfahren verwendet werden,
um die gewünschten
Schaltungsmuster herzustellen.
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In
einer Ausführungsform
enthält
ein positiv wirkender Photolack eine elektroabscheidbare Zusammensetzung,
die ein dinitrobenzylfunktionelles Polyurethan und ein Epoxy-Amin-Polymer
enthält, wie
dasjenige, das in den Beispielen 3–6 des
U.S. Patents Nr. 5,600,035 beschrieben
wird.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird ein flüssiger
negativ wirkender Photolack durch Elektroabscheidung, vorzugsweise
kationische Elektroabscheidung, aufgetragen. Elektroabscheidbare
Photolackzusammensetzungen enthalten ein ionisches polymeres Material,
das kationisch oder anionisch sein kann, und können aus Polyestern, Polyurethanen, Acrylverbindungen
und Polyepoxiden ausgewählt werden.
Beispiele von Photolacken, die durch anionische Elektroabscheidung
aufgetragen werden, werden in dem
U.S.
Patent 3,738,835 gezeigt. Photolacke, die durch kationische
Elektroabscheidung aufgetragen werden, werden in dem
U.S. Patent 4,592,816 beschrieben.
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Der
zweite Photolack wird so verarbeitet (d. h. belichtet und entwickelt),
wie es oben im Detail beschrieben wird, um ein Muster aus freigelegtem
darunter liegendem Metall zu ergeben. Wenn beide Hauptflächen eine
Schicht aus einem zweiten Photolack enthalten, können gegenüber liegende Oberflächen des
geschichteten Substrats gleichzeitig belichtet und verarbeitet oder
hintereinander belichtet und verarbeitet werden. Das freigelegte
Metall kann dann unter Verwendung von Metallätzmitteln geätzt werden,
die das Metall in wasserlösliche
Metallkomplexe umwandeln. Die löslichen
Komplexe können
zum Beispiel durch Besprühen
mit Wasser entfernt werden.
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Der
zweite Photolack schützt
die darunter liegende Metallschicht während des Ätzschrittes. Der verbleibende
zweite Photolack, der für
die Ätzmittel undurchlässig ist,
kann dann durch ein chemisches Abziehverfahren entfernt werden,
um ein Schaltungsmuster auf beiden Hauptflächen zur Verfügung zu
stellen, die durch die metallisierten Durchgänge verbunden sind.
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In
weiteren Ausführungsformen
kann das Verfahren noch weiter geführt werden und umfasst die
folgenden Schritte: (m) Auftragen einer dielektrischen Zusammensetzung
auf alle Oberflächen;
(n) Bereitstellen von Löchern
in der dielektrischen Zusammensetzung an vorbestimmten Stellen;
(o) Auftragen einer zweiten Schicht aus Metall auf alle Oberflächen; (p)
Auftragen eines dritten Photolacks auf alle Oberflächen der
zweiten Schicht aus Metall; (q) Belichten und Entwickeln des dritten
Photolacks zur Freilegung eines vorbestimmten Musters der zweiten Schicht
aus Metall; und (r) Ätzen
der freigelegten Teile der zweiten Schicht aus Metall zur Bildung
eines elektrischen Schaltungsmusters. Optional kann das Verfahren
zusätzlich
den Schritt (s) des Abziehens des verbleibenden dritten Photolacks
enthalten.
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Die
dielektrische Zusammensetzung, die auf die Schicht mit Schaltungsanordnung
aufgetragen wird, kann jede dielektrische Zusammensetzung sein,
die den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Solch eine Schicht
dient zur Isolierung gestapelter Lagen von Schaltungsmustern. Die
Beschichtungszusammensetzung bildet eine konforme Beschichtung,
d. h. sie bedeckt das Substrat auf allen Oberflächen einschließlich der
Oberflächen
innerhalb der Durchgänge
in und/oder durch das Substrat. Die dielektrische Zusammensetzung
kann durch jedes einer Reihe von Verfahren aufgetragen werden, die
auf dem Gebiet der Beschichtungen bekannt sind. Beispiele solcher
Verfahren umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Siebdrucken, Vorhangbeschichten, Rollbeschichten,
Tauchbeschichtungstechniken, Sprühbeschichten,
Dampfabscheiden, Schleuderbeschichten und Trockenfilmlaminieren.
Ein Fachmann auf dem Gebiet würde
erkennen, dass eine Elektroabscheidung als ein Auftragungsverfahren
nur für Substrate
geeignet wäre,
die über
im Wesentlichen die gesamte Oberfläche hinweg elektrisch leitend sind.
Nicht beschränkende
Beispiele von typischen dielektrischen Zusammensetzungen umfassen
Polyimide, Epoxide, Poly(paraxylylene), Polyetetrafluorethylene
und Benzocyclobutene.
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Löcher oder
Durchgänge
können
in der dielektrischen Zusammensetzung durch jedes Verfahren, das
den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, zur Verfügung gestellt
werden. Ein Beispiel eines Verfahrens, das Löcher bereitstellt, ist Laserbohren. Es
können
auch Löcher
durch Photolithographie unter der Voraussetzung zur Verfügung gestellt
werden, dass das dielektrische Material photoempfindlich ist, wie
photoempfindliche Polyimide, wie sie in der
WO 01/77753 beschrieben werden. Es
können
auch Löcher
in ungehärteten,
härtbaren
Beschichtungszusammensetzungen zur Verfügung gestellt werden, wie sie
in der korrespondierenden anhängigen
Anmeldung mit der Seriennummer 10/184,387 beschrieben werden. Nicht
beschränkende
Beispiele von zusätzlichen
Verfahren zur Bereitstellung von Löchern umfassen Plasmaätzen, chemisches Ätzen und
mechanisches Bohren. So bereitgestellte Löcher können sich durch das Dielektrikum
zu der darunter liegenden Schaltungsschicht („Blinddurchgang") erstrecken oder
durch das gesamte geschichtete Substrat bis zur gegenüber liegenden
Seite erstrecken (sie bilden somit „Durchlässe").
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Nach
dem Bilden der Durchgänge
kann eine Schicht aus Metall auf alle Oberflächen einschließlich der
Oberflächen
der Durchgänge
aufgetragen werden. Dies resultiert in der Bildung von metallisierten Durchgängen zu
und/oder durch das Substrat. Geeignete Metalle umfassen Kupfer und
jedes Metall oder jede Legierung mit ausreichenden leitenden Eigenschaften.
Das Metall kann durch eines der oben beschriebenen Verfahren aufgetragen
werden. Die Metallschicht kann im Bereich von 1 bis 50 Mikron (μm) in der
Dicke, typischerweise 5 bis 25 Mikron (μm), liegen. Die Herstellung
der darunter liegenden dielektrischen Schicht kann so durchgeführt werden, wie
es oben beschrieben wird.
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Nach
dem Metallisieren kann eine dritte harzartige photoempfindliche
Schicht (d. h. ein „dritter
Photolack" oder „dritter
Lack") auf die Metallschicht
aufgetragen werden. Optional kann das metallisierte Substrat vor
dem Auftragen des Photolacks gereinigt und/oder vorbehandelt werden;
z. B. mit einem Säureätzmittel
behandelt werden, um oxidiertes Metall zu entfernen.
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Der
dritte Photolack kann ein positiver oder negativer Photolack sein,
wie er oben beschrieben wird, und kann gleich oder verschieden zu
den Photolacken sein, die in den vorangegangenen Schritten verwendet
wurden. Es sind alle zuvor beschriebenen Photolacke zur Verwendung
als der dritte Photolack geeignet.
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Der
dritte Photolack wird verarbeitet, wie es im Detail oben beschrieben
wird, um ein Muster von freigelegtem darunter liegendem Metall zu
ergeben. Gegenüber
liegende Oberflächen
des geschichteten Substrats können
gleichzeitig oder nacheinander belichtet und verarbeitet werden.
Das freigelegte Metall kann dann unter Verwendung von Metallätzmitteln geätzt werden,
die das Metall in wasserlösliche
Metallkomplexe umwandeln. Die löslichen
Komplexe können
zum Beispiel durch Besprühen
mit Wasser entfernt werden.
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Der
dritte Photolack schützt
die darunter liegende Metallschicht während des Ätzschrittes. Der verbleibende
dritte Photolack, der für
das Ätzmittel undurchlässig ist,
kann dann durch ein chemisches Abziehverfahren entfernt werden,
um ein Schaltungsmuster auf beiden Hauptflächen zur Verfügung zu
stellen, die durch die metallisierten Durchgänge miteinander verbunden sind.
Darunter liegende Schichten aus Schaltungsmustern werden durch metallisierte
Blinddurchgänge
verbunden.
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Nach
dem Herstellen des Schaltungsmusters auf dem geschichteten Substrat
können
die Schritte (m) bis (t) des Verfahrens ein oder mehrere Male wiederholt
werden, um eine mehrlagige elektrische Schaltungsanordnung herzustellen.
Die in den verschiedenen Schritten während des Verfahrens verwendeten
Photolacke können
gleich oder verschieden zu denen sein, die in den vorangegangenen Schritten
verwendet wurden.
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Wie
es oben erwähnt
wird, ist die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung
einer mehrlagigen elektrischen Schaltungsanordnung gerichtet umfassend
die folgenden Schritte: (a) Bereitstellen eines im Wesentlichen
lückenfreien
härtbaren
Films aus einer härtbaren
Zusammensetzung, wie einer der zuvor beschriebenen härtbaren
Zusammensetzungen; (b) Auftragen einer der zuvor beschriebenen Fotolackzusammensetzungen
auf den härtbaren
Film; (c) Belichten des Fotolacks an vorbestimmten Stellen unter
Verwendung der oben beschriebenen Verfahren; (d) Entwickeln des
Fotolacks unter Verwendung zuvor beschriebener Verfahren zum Freilegen
der vorbestimmten Bereiche des härtbaren
Films; (e) Entfernen der freigelegten Bereiche des härtbaren
Films unter Verwendung der oben im Detail beschriebenen Bedingungen
zur Bildung von Löchern
durch den härtbaren
Film; (f) Erwärmen
des härtbaren
Films von Schritt (e) auf eine Temperatur und für eine Zeit, die ausreichen,
um die härtbare
Zusammensetzung zu härten,
wie es zuvor beschrieben wurde; (g) Abziehen des verbleibenden Fotolacks durch
konventionelle Verfahren wie sie oben erwähnt werden; (h) Auftragen einer
Schicht aus Metall auf alle Oberflächen, wie es zuvor beschrieben
wurde; (i) Auftragen einer der zuvor genannten Fotolackzusammensetzungen
als einem zweiten Fotolack über alle
Oberflächen
der in Schritt (h) aufgetragen Schicht aus Metall; (j) Belichten
und Entwickeln des zweiten Fotolacks unter Verwendung zuvor beschriebener
Verfahren zur Freilegung eines vorbestimmten Musters aus darunter
liegendem unbedeckten Metall; (k) Ätzen der unbedeckten Teile
der darunter liegenden Schicht aus Metall, wie es zuvor beschrieben wurde;
(l) Abziehen des verbleibenden zweiten Fotolacks durch konventionelle
Verfahren, wie sie oben beschrieben werden, zur Bildung eines elektrischen Schaltungsmusters;
(m) Auftragen einer der oben beschriebenen dielektrischen Zusammensetzungen
auf alle Oberflächen;
(n) Bereitstellen von Durchgängen in
der dielektrischen Zusammensetzung an vorbestimmten Stellen unter
Verwendung eines der oben beschriebenen Verfahren; (o) Auftragen
einer zweiten Schicht aus Metall auf alle Oberflächen; (p) Auftragen einer der
zuvor genannten Fotolackzusammensetzungen als ein dritter Fotolack
auf alle Oberflächen
der zweiten Schicht aus Metall, wie zuvor beschrieben: (q) Belichten und
Entwickeln des dritten Fotolacks unter Verwendung oben beschriebener Verfahren
zur Freilegung eines vorbestimmten Musters der zweiten Schicht aus
Metall; (r) Ätzen
der freigelegten Teile der zweiten Schicht aus Metall, wie es zuvor
beschrieben wurde, zur Bildung eines elektrischen Schaltungsmusters;
(s) Abziehen des verbleibenden dritten Fotolacks durch oben erwähnte konventionelle
Verfahren; und (t) wahlweise Wiederholen der Schritte (m) bis (s)
ein oder mehrere Male zur Bildung mehrerer Lagen von miteinander
verbundenen elektrischen Schaltungsmustern.
-
Die
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Änderungen an den oben beschriebenen Ausführungsformen
ohne ein Abweichen von dem breiten erfindungsgemäßen Konzept durchgeführt werden
können.
Es ist daher zu verstehen, dass diese Erfindung nicht auf die jeweils
offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern dazu vorgesehen ist, Modifikationen mit abzudecken,
die im Umfang der Erfindung liegen, wie sie durch die beigefügten Ansprüchen definiert
wird.