DK170480B1 - Fremgangsmåde til bemønstring af modstandsgivende materiale på et trykt kredsløbskort - Google Patents

Description

i DK 170480 B1

Opfindelsen angår generelt fremstilling af printede kredsløbsplader til elektriske komponenter, og især til fotobearbejdningsteknikker for trykte kredsløbsplader.

5 Den løbende integration og miniaturisering af komponenter til elektriske kredsløb er blevet en større udfordring i trykkredsløbspladeteknologi ved minimering af tolerancerne gennem de sidste 20 år. Trykte kredsløbsplader eller trykte ledningsplader (PWB), som de mere korrekt 10 kaldes, spiller en stor rolle. For det første de elektriske komponenter, såsom specielt emballerede, integrerede kredsløb, modstande osv. monteret eller båret på overfladen af den sædvanligvis flade solide kortlignende plade. Således fungerer PWB som en understøtning for komponen-15 terne. For det andet ved anvendelse af kemisk ætsede eller pletterede ledemønstre på overfladen af pladen, danner PWB de ønskede elektriske forbindelser mellem komponenterne. Yderligere kan PWB indeholde et metalområde, der fungerer som en beskyttelseskappe.

20

Ledemønstre er typisk udformet ved fotoætsning af kobberfolie beklædt med epoxyfiberglassubstrat. Et fotoresistlager påføres til kobberfolien, og mønstret frembringes ved eksponering af ultraviolet (UV) lys, der 25 projiceres gennem en maske, ofte kaldet et "kunstværk". Områder eksponeret på fotoresisten bliver polymeriseret.

De upolymeriserede områder fjernes ved en kemisk opløsning, der efterlader arealer af kobber af det ønskede ledemønster, neden under den beskyttende barriere 30 af den tilbageblevne polymeriserede, hærdede fotoresist.

Den eksponerede kobber ætses derefter væk, og den tilbageværende fotoresist fjernes kemisk for at fremkalde det ønskede ledende mønster. Alternativt kan der i fotoresist udformes mønstre, der udgør kanaler for 35 elektroløs plettering af ledemønstrene. Der er selvfølgelig mange variationer i denne procedure, men alle kræver fotobemønstring af modstandslaget.

DK 170480 B1 2

Eftersom brugen af integrerede kredsløb er steget, har den højere tæthed af forbindelsesterminalerne for indgange og udgange (I/O) nødvendiggjort frembringelse af dobbeltsidede PWB's, i hvilke yderligere forbindelser er 5 tilvejebragt ved frembringelse af ledemønstre på begge sider af pladen.

Sammen med den forøgede kredsløbsintegration har overflademonteringsteknologien (SMT), forøget tætheden på 10 elektriske kredsløb. Overflademonterede indretninger (SMD) påføres direkte til overfladen af PWB og loddes ved hjælp af fordampningsfaser, infrarøde (IR) eller andre teknikker. SMT har revolutioneret den elektroniske fremstillingsindustri ved at reducere bestykningsomkost-- 15 ningerne med ca. 50%, forøget komponenttætheden med over 40%, og forbedret pålideligheden. Samlingen , af terminaler på overflademonterede komponenter (SMD) har en højere tæthed, eller finere pitch, end almindelige komponenter. Da hver terminal stadig skal forbindes elek-20 trisk korrekt til de respektive ledere på pladen, kræver Λ registrering af SMD's høj opløsning af PWB-ledelinjerne.

-s- SMD-kredsløbene er virkelig blevet så tætte, at dobbeltsidede plader ikke kan tilfredsstille alle de nødvendige elektriske forbindelser. Derfor er flerlags-25 PWB's kommet i fokus, og flere konkurrerende teknologier er under udvikling. Disse teknologier, som beror på stakke eller lag af ledemønstre, kræver registrering mellem lagene i tillæg til den nøjagtige linjebredde og afstanden mellem ledemønstrene i et givet lag. Fremstil-30 ling af meget fine linjer i størrelsesordenen 3-5 mils ( 1 mil « 25,4 Mm) i fire eller flere lags dybde er særdeles vanskelig.

For at få størst muligt udbytte af de fordele som den 35 opståede SMT byder på, må nye fabrikationsprocesser udvikles ved fremstilling af substrater og plader. I den tid der er gået, har et af problemområderne ved fabrika- DK 170480 B1 3 tion af PWB’s været generering og brug af "kunstværk"-masters til bemønstring af fotomodstandslagene. Ved anvendelse af fotografiske film eller glasplader indføres besværligheder i stabilitet, registrering, transport og 5 lagring.

Eliminering af "kunstværk"masters fra pladefabrikationsprocessen har i lang tid været et industrimål, som er opstået ved udviklingen af højhastigheds UV- 10 laserplottere. Adskillige maskiner er almindeligt tilgængelige; alle er meget dyre og på et tidligt udviklingstrin. Disse maskiner bemønstrer den UV-følsomme resist direkte uden "kunstværk". Ledemønstre er designet ved brug af computer-assisted design (CAD), som 15 digitaliserer koordinaterne og dimensionerne af alle banerne og konverterer dem til kontrolsignaler for en UV-laser x-y-plotter. Yderligere i forbindelse med deres meget høje omkostningsniveau har disse systemer et antal grænser, som betyder noget ved arbejde med tynde linjer 20 og høj tætning. Principielt gælder for disse det faktum, at UV-følsomme resister er lavkontrastmaterialer, som kræver et højere niveau af eksponeringsenergi. Som et resultat vil linjerandsopløsningen være begrænset. For at opnå en høj plotterhastighed arbejder disse systemer i et 25 rasterscan. Rasterscan producerer betydelige hjørneuregelmæssigheder, som er åbenbare ved plotning af vinkellinjer. Begrænsninger i nøjagtighed og minimumlin jebredde er karakteristisk ved disse rasterplotningssystemer. Et andet problem i de tilgængelige systemer er 30 den korte levetid af laserkilden. Et yderligere problem, som opstår fra CAD UV-plotning af det fotobearbejdelige lag, er at det ikke tillader inspektion før polymerise-ringen. Hvis en fejl er opstået ved plotningen, vil fejlen automatisk indlejres i det UV-følsomme lag. I 35 tilfælde med en resist kan pladen kun reddes ved at fjerne hele modstandslaget og starte forfra efter at have rengjort og opvarmet kortet for frigørelse af fugtighed.

DK 170480 B1 4 I tilfælde af en UV-plottet loddematrice vil en funktionsfejl i mønstret resultere i, at hele panelet må kasseres.

5 Det er fra IBM Technical Disclosure Bulletin bind 12, nr. * 12, maj 1970, side 2159 og bind 13, nr. 7, december 1970, side 2078 kendt at anvende en fotografisk maske udformet in sito på en trykt kredsløbsplade for bemønstring af et lag af resist på pladen til senere eksponering af 10 ultraviolet stråling. Selv om denne teknik afhjælper nogle af problemerne nævnt ovenfor, er den ufleksibel ved at påføring af film kræver specialistfremgangsmåder, og fejl i masken kan ikke rettes.

15 Den foreliggende opfindelse omhandler en forbedret “ bemønstringsproces. Ifølge et aspekt af opfindelsen er der tilvejebragt en fremgangsmåde til bemønstring af et fotobearbejdeligt lag på et substrat for et trykt kredsløbskort, omfattende tilvejebringelse af et 20 modstandsbelagt substrat med et øverste lag af fotobearbejdeligt materiale, der er følsomt for et første område af tilført energi og et fotografisk billeddannende lag over det fotobearbejdelige lag, idet det billeddannende lag er følsomt over for et andet 25 område af tilført energi til substratet over det fotobearbejdelige lag, selektiv eksponering af det billeddannende lag i det andet område, men ikke i det første område hørende til et ønsket mønster, således at det billeddannende lag påvirkes i det væsentlige uden 30 påvirkning af det underliggende lag af fotobearbejdeligt materiale, fremkaldelse af det billeddannende lag på substratet, eksponering af det fotobearbejdelige lag med energi i det første område gennem det i det billeddannende lag fremkaldte billede som en in situ-matrice, 35 og bearbejdning af det fotobearbejdelige lag, kendetegnet ved trinene, tilvejebringelse af en lamineret uekspone-ret, ikke fremkaldt billeddannende film som det billed- DK 170480 B1 5 dannende lag, laminering af filmen på substratet over det fotobearbejdelige lag, således at det derefter kan løses fra substratet, frembringelse af en digital repræsentation af det ønskede mønster, selektiv eksponering af 5 filmen på substratet udført af en automatisk plotter, der er styret ved den digitale repræsentation til udsendelse af stråleenergi i det andet område og eksponering af det fotobearbejdelige lag, der udføres med energi i det første område og delt i det væsentlige jævnt over 10 substratet, og løsning af filmen fra substratet i det væsentlige intakt. Ifølge et andet aspekt af opfindelsen er en fremgangsmåde til bemønstring af et fotobearbejdeligt lag på substrat omfattende tilvejebringelse af et modstandsbelagt substrat med et øverste lag af fotobe-15 arbejdeligt materiale, som er følsomt over for tilført energi i et første område, og et fotografisk billeddan-nende lag over det fotobearbejdelige lag, idet det bil-leddannende lag er følsomt over for tilført energi i et andet område, selektiv eksponering af det billeddannende 20 lag med energi i det andet område, men ikke i det første område hørende til et ønsket mønster, så at det billeddannende lag aktiveres i det væsentlige uden påvirkning af det underliggende lag af fotobearbejdeligt materiale, fremkaldelse af det billeddannende lag på substratet, 25 eksponering af det fotobearbejdelige lag med energi i det første område, gennem billedet fremkaldt i det billeddannende lag, som en in situ-matrice, og bearbejdning af det fotobearbejdelige lag, kendetegnet ved, at det fotobearbejdelige lag og det billeddannende lag klargøres ved 30 laminering af det fotobearbejdede lag og en ueksponeret ikke fremkaldt fotografisk billeddannende film som det billeddannende lag, til dannelse af en sammensætning, og ved påførsel af sammensætningen til strukturen med filmlaget på toppen, at den digitale repræsentation af det 35 ønskede mønster frembringes, en selektiv eksponering af filmen på substratet udføres med en automatisk plotter, der er styret af den digitale repræsentation, på udsen- DK 170480 B1 6 delse af stråleenergi i det andet område, at eksponeringen af det fotobearbejdelige lag udføres ved brug af energi i det første område, der fordeles i det væséntlige jævnt over substratet, hvorefter filmen fjernes fra sub-5 stratet i det væsentlige intakt.

På denne måde elimineres separate "kunstværk"-mastere, som må manipuleres i pladefabrikationsprocessen, samtidig med at hjørneopløsningsproblemerne ved direkte UV-10 plottere undgås. Ekstremt fine linjemønstre med minimal misregistrering mellem lagene er tilgængelige ved lavere omkostninger og med højere hastigheder, ved brug af mere pålideligt udstyr. Det er nu muligt at tilvejebringe et højt simplificeret udstyr til substrat/plade-15 fabrikation direkte fra et CAD-layout. Processen anvender . fortrinsvis en meget tynd højkontrast fotosensitiv åfrivelig film, der er lamineret direkte på et substrat, der er belagt med det fotobearbejdelige lag. Alternativt kan det fotobearbejdelige lag og filmen være lamineret sammen 20 i begyndelsen og tilført som en sammensætning til substratet. Den resulterende struktur kan blive eksponeret på pladen fra CAD ved anvendelse af en almindelig lavenergi hvidlysplotter, som ikke kan påvirke polymerisationen signifikant på det nedenunder liggende mod-25 standslag. Efter eksponering kan filmen blive fremkaldt på pladen ved anvendelse af almindelig filmfremkaldelseskemi eller anden passende procesteknologi for den anvendte film. Fremkaldelsen behøver ikke at forstyrre den nedenunderliggende resist. Det resulterende 30 højkontrastfilmbillede frembringer en in situ matrice, fortrinsvis for en efterfølgende jævn UV-projektørekspo-nering af den nedenunderliggende resist. Efter UV-eksponeringen fjernes filmen ved at trække den af fra substratet. Yderligere processer på substratet kan 35 udføres med konventionelle midler. Processen kan gentages for flere lag uden at registreringsfejl bliver introduceret ved manipulering af separate "kunstværk"-mastere.

DK 170480 B1 7

Systemet kan også anvende en rasterscanplotter. En ottekantet plet laver lige kantlinjer på 45° eller 90° i forhold til scanretningen. Ved anvendelse åf film med høj kontrast, hvor lavintensitet lys er tilstrækkeligt for 5 eksponering, opnås ekstremt fine opløsninger i modsætning til direkte UV-bemønstring af den underliggende resist.

Det er derfor muligt at kombinere fordelene af CAD-drevne plottere med udformning af mønster direkte på pladen og opnå et skarpere mønster ved anvendelse af høj kontrast, 10 lav energi, hvidlys plotning. Yderligere er det foretrukne synlige billede på den fremkaldte film fuldt inspicerbart før UV-eksponeringen og tilgængeligt for bearbejdning om nødvendigt. Hvis billedet er uacceptabelt, kan filmen afskrælles og ueksponeret film påføres igen.

15 Systemet kan også anvendes til loddemaskemønstre eller permanente tørfilmisolerende lag og lignende, på samme måde som ved resister.

20

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1A-1G er skematiske snit gennem et trykt kredsløbs-25 kort gennemgående et antal arbejdstrin til bemønstring af det fotomodstandsgivende lag direkte fra en datamat under anvendelse af en subtraktiv mønsterætsningsteknik, fig. 2 er en skematisk afbildning af et anlæg til forud-30 gående sammenlægning af det modstandsgivende lag og den fotografiske film før påføring på et substrat som færdig sammensætning, fig. 3 er en skematisk afbildning af et anlæg til påfø-35 ring af den fotografiske film på et med et modstandsdygtigt lag betrukket substrat, DK 170480 B1 8 fig. 4A-4F er skematiske snit gennem et trykt kredsløbskort under påføringen af en permanent tør film bemønstret i en række arbejdstrin ifølge opfindelsen, 5 fig. 5A-5F er skematiske snit gennem en bemønstrings-sekvens ifølge opfindelsen under anvendelse af en standard mønsterpletteringsproces, fig. 6A-6B er skematiske afbildninger af en ligesidet 10 ottekantet pletrasterskanderingsfotoskriver, og fig. 7A-7B er skematiske afbildninger af en ikke ligesidet ottekantet pletrasterskanderingsfotoskriver.

15 Som vist på fig. 1A er profilet for et ledemønster for et lag af et trykt kredsløbskort indlæst på en datamat 10. Kredsløbskortet kan have en vilkårlig dimension, typisk op til 45 cm x 60 cm. Mønsterets koordinatværdier digitaliseres og overføres i en kompatibel digitalform 20 som styreindgangssignaler til en x-y skriver 12 af konventionel art med et (ikke vist) bevægeligt bord, på hvilken en film er fastgjort. Bordet er indrettet til at kunne foretage en samtidig forskydningsbevægelse langs x-aksen og y-aksen ved hjælp af særskilte respektive 25 trinmotorer og gevindspindler. Skrivehovedet består af en hvidtlyskilde 14 med et antal valgbare åbninger og i det viste eksempel med et gulfilter 16 til at afskære den uønskede ultraviolette komposant. Skriveren 12 er opsat i et mørkt lokale, og en lysstråle 18, der bevæges i 30 forhold til filmen, "skriver" et mønster af linier, nor- .

malt med varierende bredde, på filmen.

Som vist på fig. 1A bærer et substrat 20, eksempelvis en epoxyfiberglasplade, et jævnt lag 22 af metal, eksempel-35 vis kobber. Et fotomodstandsgi vende lag 24, der er følsomt over for ultraviolet bestråling, er lagt oven på kobberlaget 22. Et tyndt lag af strimmelbaseret fotogra- DK 170480 B1 9 fisk film 26 er beliggende over det fotomodstandsgivende lag 24. Filmen 26 har fortrinsvis en godstykkelse på 0,006-0,012 mm.

5 Den sammensatte struktur 30 på fig. 1A kan fremstilles på flere forskellige måder. Som vist på fig. 2 kan det modstandsgivende lag 24 og filmen 26 sammenlamineres ved varmvalsning ved 32 til dannelse af et sammensat dobbeltlag 34, som derefter valselamineres ved 36 på uover-10 trukket substrat 38. Alternativt kan den fotografiske film 26, som vist på fig. 3, valselamineres direkte på et med det modstandsgivende lag 24 overtrukne substrat 38.

I begge tilfælde monteres den resulterende struktur 30 på 15 det (ikke viste) bevægelige bord i skriveren 12, og filmen 26 eksponeres af strålen 18.

Efter eksponeringen fremkaldes filmen 26 (fig. IB) ved anvendelse af konventionel fotofremkaldelsesteknik, ek-20 sempelvis ved at neddykke hele strukturen 30 i en række på hinanden følgende bade i et mørkekammer. Billedet 12 fremkaldes i den tynde films 26 øverste emulsionslag.

Filmen 26 kan være en strimmelbaseret sølvfilm. Kemisk 25 fremkaldelse af filmen indvirker ikke på integriteten af det aktuelt anvendte underliggende modstandsgivende lag, der fortrinsvis kan være af den semi-vandholdige eller opløselige type.

30 En særlig god film til anvendelse i forbindelse med opfindelsen er en tørsølvbilledfilm, der er fotosensitiv for hvidt lys og har en ret høj kontrast, men ikke kræver kemiske fremkaldelsesmidler. Billedet fremkaldes ved opvarmning af filmen enten ved en høj temperatur i et 35 kort tidsrum eller en ret moderat temperatur i et længere tidsrum. På grund af denne egenskab har tørsølvfilmen en dårlig arkiveringsmulighed, idet den bliver ulden efter 10 DK 170480 B1 et stykke tid selv ved moderat forhøjede temperaturer. Denne filmtype er imidlertid ideel i forbindelse med opfindelsen, fordi den kan påføres med emulsionssiden nedad til berøring med substratet, dvs. det modstands-5 givende lag eller lodde-matricen. Ved at anbringe emulsionssiden direkte mod det fotobearbejdelige lag fremmes matriceegenskaberne på stedet, fordi det ultra-violette lys efter matricen ikke skal passere gennem filmsubstratmaterialet, der bærer emulsionen. Med andre 10 ord maskeres det ultraviolette lys af filmbilledet i emulsionen umiddelbart før indtrædelsen i det ultravio-letfølsomme lag. En mulig ulempe ved tørsølvfilmen i denne proces er, at den har en mindre kontrast end strim-melbaserede film fremkaldt ved konventionel kemisk 15 teknik, og da den fremkaldte tørsølvfilm ikke kan inspi-“ ceres på kredsløbskortet for eksponeringen, kan den ikke let retoucheres.

Efter at billedet 42 er fikseret i filmen 26, eksponeres 20 den sammensatte struktur 30 med en ultravioletlyslampe 44 som vist på fig. 1C. De mørke områder 42 i billedet 42 på filmen 26 absorberer det ultraviolette lys og afskærmer det underliggende modstandsgivende lag. Imidlertid vil det ultraviolette lys på de steder, hvor filmen 26 25 forbliver gennemskinnelig, passere frem til det modstandsgivende lag 24 og polymerisere de underliggende partier 46. Det formenes hensigtsmæssigt at anvende en kort byge af ultraviolet energi fra en blitzlampe til at skabe en mere jævn polymerisation.

30

Efter fjernelse af det trykte kredsløbskort fra det ultraviolette eksponeringsapparat 44 afskrælles filmen 26 som vist på fig. ID. Når filmen 26 er fjernet, er det bemønstrede fotoresisterende lag 24 udækket.

De resterende behandlinger af substratet sker på konventionel måde (fremkaldelse af det modstandsgivende lag, 35 DK 170480 B1 11 ætsning eller plettering osv.)· Som vist på fig. IE, 1F og 1G kan de upolymeriserede partier af det fotomod-standsgivende lag 24 fjernes ad kemisk vej efterladende kun de polymeriserede partier 46 over udvalgte områder i 5 kobberlaget 22. Dernæst ætses kobberet til dannelse af kobberledemønstre 48 og, som vist på fig. 1G, de polymeriserede modstandsgivende partier 46 fjernes ad kemisk vej efterladende de oprindeligt i datamaten 10 specificerede kobberledemønstre 48.

10

Opfindelsen er også anvendelig til fremstilling af lodde-matricer og isolerende lag. Som vist på fig. 4A-4E bemønstres et kobberfolieovertrækssubstrat 20' af epoxyfiberglas eller et andet passende materiale på konventi-15 onel måde eller med den på fig. 1A-1G viste teknik. Ledef oliemønsteret 50 er vist på fig. 4A. En sammensætning 52 af strimmelbaseret sølvfilm 26 og permanent tørfilm 54, der er valselamineret sammen som vist på fig. 2, påføres direkte på substratet 20', der dækker det ledende 20 mønster 50. Alternativt kan tørfilmslaget 54 først påføres til dannelse af et overtrukket substrat, på hvilket filmen 26 derefter påføres som vist på fig. 3.

Som vist på fig. 4C underkastes den med sammensætningen 25 overtrukne struktur de samme arbejdstrin som vist på fig. 1A-1D. Det via datamaten 10 udskrevne billede 55 i filmens 26 emulsionslag dækker selektivt de underliggende områder af permanent tørfilm over det ledende foliemønster 50, virkende som en in situ-matrice. På fig. 4D 30 fjernes de ueksponerede upolymeriserede områder af tørfilmen over det ledende mønster 50 ad kemisk vej, efterladende det polymeriserede hærdede tørfilmsisolationslag 60.

35 De blotlagte metalområder på fig. 4D kan overtrækkes med loddematerieale ved neddykning i et smeltet loddebad til opfyldning af de udsparede kanaler eller åbninger i det DK 170480 B1 12 isolerende lag 60 med et loddemiddel 62 (fig.4E). For at skabe en flugtende overflade udsættes strukturens øverste lag for en varmluftskniv, der smelter loddemidlets 62 øverste overflade. Resultatet er en jævn overflade klar 5 til påfæstning af overflademonterede komponenter. I praksis udbredes der loddepasta på strukturens overflade på fig. 4E, de overflademonterede komponenter monteres, og strukturen opvarmes i en dampfaseoperation til dannelse af elektriske forbindelser mellem kredsløbspladens 10 ledere og de overflademonterede komponenter.

Som vist på fig. 4F kan den permanente tørfilm alternativt anvendes som et mellemliggende isolerende lag 60 i flerlagsstrukturer, hvor det på fig. 4D viste kobber-15 foliemønster 50 danner katalytiske områder for elektrofri plettering. De i tørfilmsisolationslaget 60 dapnede kanaler pletteres elektrofrit til dannelse af massive kobberledere 64, og på strukturens overflade lægges der efterfølgende lag til dannelse af et flerlags-kredsløbs-20 kort.

Fig. 5A-5F viser en mønsterpletteringsmetode, der anvender den datamatstyrede in situ fotomatriceteknik ifølge opfindelsen. Som vist på fig. 5A bærer et substrat 20 et 25 øverste folielag 22, et modstandsgivende lag 24 og et billeddannende filmlag 26. Opbygningen svarer til fig. 1A bortset fra, at filmen, når der anvendes et negativt virkende modstandsdygtigt lag , fortrinsvis er en negativ-type strimmelbaseret film i stedet for den på fig. 1A 30 viste positiv-type strimmelbaseret film.

Filmlaget 26 eksponeres (skrives) og fremkaldes på pladen som vist på fig. 5B til dannelse af billedet 70. Derefter c udsættes kredsløbspladen for en ultraviolet strålekilde 35 til polymerisering af de uafskærmede partier af det modstandsgivende lag 24. Som vist på fig. 5B af skrælles filmen 26 efter at have tjent sit formål og kasseres.

DK 170480 B1 13

Derefter fjernes det upolymeriserede modstandsgivende lag 24 på fig. 5C efterladende områder med hærdet modstandsgivende lag 72 over det jævne kobberlag 22.

5 Da kobberlaget 22 er intakt, kan der anvendes elektroplettering. (Ikke viste) gennemgående huller opfyldes langs de gennem det modstandsgivende lag blotlagte kobberkanaler. Disse områder dækket af det modstandsgivende lag 72 påvirkes ikke ved elektroplettering. Dette er 10 fordelagtigt ved, at kun det ledende mønster (og huller) pletteres, så at der ikke skal fjernes uvedkommende elektropletteret kobber.

Som vist på fig. 5D bliver et overtræk 74 af tinlodde-15 middel, efter elektropletteringen af kobberlederne 22', elektropletteret i et passende bad på kobberledernes 22' øverste overflade. Tinloddemiddelovertrækket 74 beklæder det ønskede ledemønster. Efter fjernelse af det hærdede polymer i serede modstandsgivende lag 72, som vist på fig.

20 5E, anbringes strukturen i et ætsebad. Tinloddemiddel overtrækket 74 virker som et modstandsgivende lag for kobberætsemidlet. Resultatet er, at kobberfolielaget 22 fjernes overalt, undtagen hvor mønstret er blevet pletteret med tinloddemiddel, efterladende det ønskede tin-25 betrukne kobbermønster som vist på fig. 5F. Sluttelig opvarmes strukturen med infrarød stråling eller varm olie til udstrømning af tinloddemiddellaget 74 over kobbermønsterets ætsede kanter 76 (fig. 5F).

30 Fordelene ved direkte datamatudskrift på in situ sølv-filmmatricer er talrige. Navnlig yder en meget tynd høj-konstraterende filmmatrice en stor mønsteropløsningsevne, der langt overstiger direkte fra datamaten styret ultraviolet bestråling af det modstandsgivende lag. Der 35 kan anvendes billige hvidtlysfotoskrivere modsat de kostbare komplekse ultraviolette skriveanlæg, der kræver højenergilasere, der ofte skal udskiftes. Endvidere er DK 170480 B1 14 skrivningen med højkonstrasterende hvidt lys overlegen i forhold til skrivning med ultraviolet lys, fordi lysfølsomme film udviser en højere kontrast ved lave energitrin. Endvidere opnås en stor præcision ved mellem-5 lagsflugtninger og for flerlagstrykte kredsløbskort.

Filmeksponeringen kan inspiceres og stabiliseres forud for at kunne modstå eksponering.

Inspiceringsmuligheden er en meget væsentlig fordel i 10 forhold til ultraviolet skrivning. En fejl i det med ultraviolet stråling polymeriserede mønster kan ikke let fjernes kirurgisk, men det modstandsgivende lag skal bortopløses og genanlægges efter rensning og tørring af kredsløbskortet, eller dette må simpelt hen kasseres. Den . 15 internt fremkaldte film kan let besigtiges for uregel-* mæssigheder som følge af skrivning af fejl, hår, støv og lign.. I stedet for af skrælning af den gamle film og genanlægning af den nye film kan in situ fotomatricen i mange tilfælde retoucheres ved anvendelse af en 20 ultraviolet opak fyldepen eller ved fjernelse af fine partier af falsk eksponeret emulsion med en kniv. I alle ^ tilfælde kan den dårlige matrice om nødvendigt hurtigt afskrælles til fornyet prøvning med et nyt stykke film.

Den væsentlige forskel er, at det ultravioletfølsomme lag 25 forbliver uforstyrret, selv om kredsløbskortet skrives direkte fra en datamat.

Anlægget kan endvidere tilpasses til et rasterskanderingssystem med stor hastighed til fabrikationsformål 30 uden nogle af de konventionelle begrænsninger fra laserudstyr. En fordelagtig hvidtlyskilde er en strålekolli-meret xenon-blitzlampe.

Ved at anvende en ottekantet åbning for rasterskande-35 ringsstrålen kan man eliminere alle randkanturegelmæs- sigheder for både 45 0 og 90 0 linier samt 0 0 linier, dvs. forløbende parallelt med skanderingsretningen. Som DK 170480 B1 15 vist på fig. 6A og 6B kan en rasterskanderingsskriver udstyres med en simpel hvidtlyskilde med en ottekantet åbning, fortrinsvis i form af en stencil. Den ottekantede plet fokuseres på emulsionen i filmen. På fig. 6A 5 forløber skanderingsretningen langs y-aksen som vist, og der skal afbildes en linie i x-retningen. For at tilvejebringe dette trigges blitzlampen nøjagtigt i den korrekte y-koordinat (y1 på fig. 6A) til eksponering af en ottekant 90 på filmen under en første skandering. I den 10 næste skandering tændes blitzlampen igen ved positionen y1 til eksponering af et andet ottekantet billede 92 som vist. Den mellemliggende skanderingsafstand er tilnærmelsesvis en tredjedel af ottekantens bredde som vist, så at eksempelvis siderne 90a og 92a flugter sammen 15 og berører eller akkurat overlapper hinanden. Efter konsekutive skanderinger aftegner de resulterende hinanden overlappende ottekanter en linie med veldefinerede rette kanter. Som vist på fig. 6B resulterer også linier med en hældning på 45 0 i mønstre med retliniede kanter 20 94a og 96a fremstillet ved ottekantede pletter eller på hinanden følgende skanderinger i y-retningen med en indbyrdes afstand på en tredjedel pletvidde.

Da de på fig. 6A og 6B viste ottekanter er ligesidede 25 eller regulærer ottekanter, er den overlappende længde for siderne større for 90 “-mønsteret (fig. 6A) end for 45 0-mønsteret (fig. 6B). Denne virkning kan elimineres ved at anvende diagonalsider i forhold til skanderingsretningen med lige store længder, i forholdet kvardratrod 30 to til de ortogonale sider på fig. 7A og 7B. I denne udførelsesform vil ottekanten blive jævnt opdelt i tredjedele således, at overlapningen bliver den samme ved fremstilling af diagonale og ortogonale linier. Hvis bredden af den ortogonale linie er tre enheder, vil bred-35 den af den resulterende diagonale linie imidlertid blive 2,828 enheder. Bredderne kan dog gøres ens ved at ændre forstørrelsesforholdet, hvis rasterskriveren har en DK 170480 B1 16 automatisk fokuseringslinse, eller ved en passende justering af eksponeringsvarigheden således, at lyset kan udfeje en let udvidet ottekant i y-retningen til kom- 4 pensering for dens forminskede diagonalbredde ved frem-5 stilling af diagonale linier.

Eksisterende rasteranlæg udstyret med de foran nævnte forbedringer og in situ sølvfilmmatriceanlæg vil i praksis yde en højkvalitetssubstratsfremstillingsproces med 10 produktionshastigheder i nærheden af fem sekunder pr. udskrift.

In situ maskeanlægget kan tilpasses strimmelbaseret film af den positive eller negative type. Da flertallet af de 15 i nutiden anvendelige modstandsgivende lag er negativt " virkende, foretrækkes der positivt strimmelbaseret film i stedet for subtraktive processer. Strimmelbaserede film af den negative type kan anvendes på samme måde, hvis kredsløbskortene blev fremstillet under anvendelse af en 20 møntsterpletteringsproces som vist på fig. 5A-5F med negativt virkende modstandsgivende lag.

Den foregående beskrivelse -- af in situ film PWM matricesystemet er beregnet til at være illustrerende og 25 ikke begrænsende.

Selv om de foregående eksempler kun omfatter enkeltsidede kredsløbskort, kan der også fremstilles . dobbeltsidede kredsløbskort ved at anvende den samme proces samtidigt 30 eller i rækkefølge for begge sider af et substrat. Mange variationer ved eller i tillæg til trinene eller materialerne beskrevet her, er mulige inden for rammerne af den foreliggende opfindelse. * 35

Claims (19)

1. Fremgangsmåde til bemønstring af et fotobearbejdeligt lag på et substrat for et trykt kredskøbskort, om-5 fattende: tilvejebringelse af et modstandsbelagt substrat med et øverste lag af et fotobearbejdeligt materiale der er følsomt for et første område af tilført energi, og et 10 fotografisk, billeddannende lag over det fotobearbej dede lag, idet det billeddannende lag er følsomt over for et andet område af tilført energi til substratet over det fotobearbejdelige lag, 15 selektiv eksponering af det billeddannende lag 1 det andet område, men ikke i det første område, hørende til et ønsket mønster, således at det billeddannende lag påvirkes i det væsentlige uden påvirkning af det underliggende lag af fotobearbejde-20 ligt materiale, fremkaldelse af det billeddannende lag på substratet, eksponering af det fotobearbejdelige lag med energi i det første område gennem det i det billeddannende lag 25 fremkaldte billede som en in situ-matrice, og bearbejdning af det fotobearbejdelige lag, kendetegnet ved, trinene 30 - tilvejebringelse af en lamineret ueksponeret ikke fremkaldt billeddannende film som det billeddannende lag, laminering af filmen på substratet over det fotobearbejdelige lag, således at det derefter kan løsnes 35 fra substratet, 18 DK 170480 Bl - frembringelse af en digital repræsentation af det ønskede mønster, - selektiv eksponering af filmen på substratet udført af 5 en automatisk plotter, der er styret af den digitale repræsentation til udsendelse af stråleenergi i det andet område, - eksponering af det fotobearbejdelige lag, der udføres 10 med energi i det første område og fordelt i det væsentlige jævnt over substratet, og - løsning af filmen fra substratet i det væsentlige intakt. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at fjernelsen af film sker ved afskrælning af filmen fra substratet.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bearbejdningen af det fotobearbejdelige lag efter eksponeringen sker ved kemisk fjernelse af enten de eksponerede eller de ueksponerede dele af det fotobearbejdelige lag. 25

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det første område indeholder aktinisk UV-stråling, og det andet område udelukker i det væsentlige aktinisk stråling. 30

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at det ønskede mønster indeholder et ledemønster til et trykt kredsløb. %

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at filmen indeholder en emulgator, der ligger i nærheden af det fotobearbejdelige DK 170480 B1 19 lag.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at filmen indeholder en tør sølvemulgering. 5

8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at filmen er en ved varme fremkaldelig film.

9. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, 10 kendetegnet ved, at efter fremkaldelse af filmen og før eksponering af det fotobearbejdelige lag, bliver billedet på filmen undersøgt for fejl, og hvis en fejl findes, skrælles filmen med fejl fra substratet og smides væk, hvorefter de foregående trin gentages med det 15 samme substrat.

10. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at trinet med laminering af filmen udføres ved rullelaminering af filmen på det 20 modstandsbelagte substrat.

11. Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved trinet ikke at genbruge kasseret, afskrællet film som in situ-matrice. 25

12. Fremgangsmåde til bemønstring af et fotobearbejdeligt lag på et substrat omfattende tilvejebringelse af et modstandsbelagt substrat med et øverste lag af fotobearbejdeligt materiale, som er følsomt over for tilført 30 energi i et første område og et fotografisk billed- dannende lag over det fotobearbejdelige lag, idet det billeddannende lag er følsomt over for tilført energi i et andet område, selektiv eksponering af det billeddannende lag med energi i det andet område, men ikke i det 35 første område, hørende til et ønsket mønster, så at det billeddannende lag aktiveres i det væsentlige uden påvirkning af det underliggende lag af fotobearbejdeligt DK 170480 B1 20 materiale, fremkaldelse af det bilieddannende lag på substratet, eksponering af det fotobearbejdelige lag med energi i det første område, gennem billedet fremkaldt i det billeddannende lag som en in situ-matrice, og 5 bearbejdning af det fotobearbejdelige lag, kendetegnet ved, at - det fotobearbejdelige lag og det billeddannende lag klargøres ved laminering af det fotobearbejdelige lag - 10 og den ueksponerede, ikke fremkaldte fotografiske billeddannende film som det billeddannende lag, til dannelse af en sammensætning - og ved påføring af sammensætningen til strukturen med filmlaget på toppen, 15. en digital repræsentation af det ønskede mønster frem- * bringes, - en selektiv eksponering af filmen på substratet udføres med en automatisk plotter, der er styret af den digitale 20 repræsentation, for udsendelse af stråleenergi i det andet område, - eksponeringen af det fotobearbejdelige lag udføres ved brug af energi i det første område, der fordeles i det 25 væsentlige jævnt over substratet, hvorefter filmen fjernes fra substratet i det væsentlige intakt.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at trinet med fjernelse af filmlaget udføres ved at 30 filmen afskrælles fra substratet.

14. Fremgangsmåde ifølge krav 12 eller 13, kende- tegnet ved, at bearbejdningen af det fotobearbejde- * lige lag efter eksponering sker ved en kemisk fjernelse 35 af enten de eksponerede eller de ueksponerede partier af det fotobearbejdelige lag. DK 170480 B1 21

15. Fremgangsmåde ifølge krav 12 til 14, kendetegnet ved, at det første område indeholder aktinisk stråling, og det andet område indeholder i det væsentlige ikke aktinisk stråling. 5

16. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 12 til 15, kendetegnet ved, at det ønskede mønster er et ledemønster til et trykkredsløb.

17. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 12 til 16, kendetegnet ved, at filmen indeholder en emulgator, der ligger i nærheden af det fotobearbejdelige lag.

18. Fremgangsmåde ifølge krav 12 til 17, kende tegn e t" ved, at filmen indeholder en tør sølvemulgator.

19. Fremgangsmåde ifølge krav 12 til 18, kendete g-20 tegnet ved, at filmen er en med varme fremkaldelig film. 25 30 35