EP1317875A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrisch leitfähigen struktur auf einer nichtplanen oberfläche und verwendung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektrisch leitfähigen struktur auf einer nichtplanen oberfläche und verwendung des verfahrens

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EP1317875A1
EP1317875A1 EP01964918A EP01964918A EP1317875A1 EP 1317875 A1 EP1317875 A1 EP 1317875A1 EP 01964918 A EP01964918 A EP 01964918A EP 01964918 A EP01964918 A EP 01964918A EP 1317875 A1 EP1317875 A1 EP 1317875A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
photoresist layer
photoresist
substrate
electrically conductive
exposure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01964918A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Wiest
Ignaz Eisele
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TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP1317875A1 publication Critical patent/EP1317875A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
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    • H01F41/041—Printed circuit coils
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • H05K3/108—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by semi-additive methods; masks therefor
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    • H05K3/403—Edge contacts; Windows or holes in the substrate having plural connections on the walls thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an electrically conductive structure on a non-planar surface, a photoresist layer being applied to the surface in a first step, the photoresist layer being exposed and structured by development in a second step, and an electrically in a third step conductive material is applied to the parts of the surface free of photoresist.
  • the invention further relates to the use of the method.
  • the photoresist layer is structured by lithography with inclined surfaces.
  • the known method has the disadvantage that it is not possible to produce a uniform layer thickness over the entire coil body by spraying on a photoresist.
  • the layer thickness varies very greatly, which causes problems when exposing the photoresist, since different resist thicknesses also require a different exposure time. A varying exposure time can only be achieved with great effort.
  • the known method has the disadvantage that a photoresist layer applied by spraying tends to tear open, in particular at the abutting edges between the flat surfaces of the coil former, as a result of which short circuits can occur during the subsequent electrodeposition of the conductor tracks.
  • the aim of the present invention is therefore to provide a method for producing an electrically conductive structure on a non-planar surface, which allows the processing of a photoresist layer whose homogeneity is improved.
  • the invention specifies a method for producing an electrically conductive structure on a non-planar surface, with the following steps:
  • Electrochemical deposition of a photoresist layer on the surface b) Exposing parts of the photoresist layer c) Removing part of the photoresist layer by developing d) Deposition of an electrically conductive material on parts of the surface free of the photoresist layer.
  • Photoresist is a material that is common in semiconductor technology and that can be tron radiation or electron radiation can be exposed and that is also known under the name "resist”.
  • the process according to the invention has the advantage that the electrochemical deposition of a suitable photoresist on the non-planar surface enables the production of a photoresist layer with a layer thickness with good homogeneity.
  • the method according to the invention has the advantage that a photoresist layer deposited by electrochemical deposition on abutting edges between flat surfaces has only a slight tendency to form cracks.
  • the surface For the electrochemical deposition of the photoresist layer, it is necessary for the surface to be electrically conductive or to be provided with an electrically conductive layer. Such a layer can advantageously be deposited chemically with high uniformity with regard to the layer thickness.
  • the photoresist can be deposited particularly advantageously with a layer thickness which varies by less than 25% over the surface.
  • the photoresist layer being deposited with a layer thickness between 10 and 50 ⁇ m.
  • the photoresist layer can thus be made sufficiently thick, as is required for the production of electrically conductive structures which are intended to represent the turns of a miniaturized coil. With a smaller layer thickness of the photoresist, only thinner electrical trically conductive structures with an ohmic resistance that is too high for coils.
  • a beam of rays with a divergence ⁇ 10 mrad can be used particularly advantageously when exposing the photoresist layer.
  • Such beams with low divergence are available, for example, in the form of synchrotron radiation or in the form of laser radiation. They offer the advantage that it is not necessary to correct the varying distance of the non-planar surface from a planar photolithography mask that is usually used. Depending on the distance between the photoresist layer and the photolithography mask, a larger beam divergence leads to a different magnification of the structure to be imaged.
  • a method is particularly advantageous in which the exposure of the photoresist layer is carried out by imaging a photolithography mask with a transparent mask surface by means of a diverging beam, and the mask surface is thus reduced in relation to the corresponding surface to be exposed on the photoresist layer depending on the distance between the photoresist and the photolithography mask is that the enlarged image of the mask surface resulting from the divergence of the beam is counteracted.
  • the exposure of the photoresist by imaging a photolithography mask using a diverging beam allows the use of the exposure machines known from semiconductor technology and readily available. This has the advantage that these exposure machines can expose a large area of up to 20 cm x 20 cm enables simultaneous exposure of several small, non-planar surfaces. On the other hand, the exposure machines have the advantage that they are relatively inexpensive compared to synchrotron radiation or laser radiation.
  • This method also has the advantage that the enlarged image of the mask surface resulting from the use of a diverging beam can be at least partially corrected.
  • the method according to the invention can be used particularly advantageously for the production of conductive structures, a beam with a divergence angle ⁇ being used, and for exposing an area on the photoresist layer that is at the location of the distance d
  • the method according to the invention can advantageously be used to produce an electrically conductive structure on a surface of a body belonging to its lateral surface, a body having a longitudinal axis, a lateral surface and an end face being used and the body being oriented during the exposure so that at least half of the lateral surface can be exposed.
  • Such a method has the advantage that, for example, a coil body can be used as the body.
  • the orientation of the body during exposure makes it possible to cover the entire surface of the body with two to detect clearing steps from opposite sides.
  • the body is oriented during the exposure in such a way that the flat surfaces to be exposed belonging to the lateral surface enclose an angle of at least 40 ° with the beam direction of the beam bundle used.
  • This method has the advantage that it avoids an extremely flat angle of incidence of the radiation beam onto the photoresist, which would otherwise result in a greatly varying varnish thickness to be effectively exposed.
  • Body in the form of a cuboid is used, the abutting edges between the lateral surfaces belonging to the lateral surface are rounded.
  • a body with a lateral surface containing flat side surfaces has the advantage that a linear correction of the varying distance between the photoresist layer and the photolithography mask is sufficient at least on the flat side surfaces.
  • Such a linear correction of the mask design is easy to carry out since, for example, a rectangle to be exposed on the photoresist layer in the photolithography mask requires a mask surface in the form of a trapezoid.
  • the rounded abutting edges also have the advantage that cracks in the photoresist layer, such as occur preferably on sharp edges, can be largely avoided.
  • the method can advantageously be carried out in such a way that the body is exposed from two sides in such a way that a conductor track is formed as the electrically conductive structure, which runs at least once around the longitudinal axis of the body. As a result, coils can be produced in a simple manner with the aid of the method according to the invention.
  • a body is used in the method, which is suspended on its end face by means of a fastening web on a flat substrate. Hanging the body on a substrate enables the use of miniaturized bodies for the production of correspondingly small coils, the suspension on the substrate making it easier to handle such a small body.
  • a substrate which comprises several identical bodies suspended from it and if the method steps according to the invention are carried out simultaneously with several bodies. Such a procedure enables the implementation of a "batch process" in which several coils can be manufactured at the same time.
  • Polyimide which is structured by means of a laser can advantageously be used as the substrate.
  • the structuring by means of the laser particularly affects that Forming the bodies from a plate-shaped base substrate.
  • the advantage of polyimide is that, due to its permeability, it is well suited as a coil former and that it is also readily available and inexpensive to obtain.
  • an injection molded plastic with high temperature resistance z. B. liquid crystalline polymers or polyether ether ketone, can be used, both of which can be produced by an easy to carry out and inexpensive injection molding process in the form of a substrate with attached bodies.
  • All of the substrate materials mentioned are plastics which have the advantage that they have a high service temperature, as is required for soldering processes which take place at temperatures> 300 ° C.
  • the invention provides the use of the described method for the production of miniaturized
  • Figure 1 shows an example of the implementation of the method according to the invention on the non-planar surface of a body in a schematic cross section.
  • FIG. 2 shows a mask area 5, which is reduced compared to an area 7 to be exposed.
  • FIGS. 3A and 3B show a body with fastening webs used in the exemplary implementation of the method according to the invention in plan view and in side view.
  • Figure 4 shows several bodies according to Figure 3A, which are arranged in a frame in plan view.
  • Figure 5 shows a plurality of frames arranged in a substrate according to Figure 4 in plan view.
  • 6A to 6F show the flat part of a non-planar surface of a body according to FIG. 1 during the production of an electrically conductive structure according to the method according to the invention in each case after the completion of individual method steps in a schematic longitudinal section.
  • FIGS. 7 to 9 show electrical measurement data of coils produced by the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a body 8 with a non-planar surface 1, on which a photoresist layer 2 is electrochemically deposited.
  • a photolithography mask 4 with transparent mask surfaces is imaged on the photoresist layer 2 by means of a beam 6, which has a divergence angle ⁇ .
  • the divergence angle ⁇ applies not only in the drawn plane, but also in the plane perpendicular to it. Due to the varying distance d between the photoresist layer 2 and the photolithography mask 4, it is necessary to reduce the mask areas on the photolithography mask 4 compared to the areas to be exposed on the photoresist layer 2. This procedure is shown in Figure 2 as a top view of Figure 1.
  • a surface 7 in the form of a rectangle to be exposed on the upper side of the body 8 requires a corresponding reduction in the size of the mask surface 5, the width of which becomes smaller towards the outside, ie with increasing distance d.
  • the enlarged image of the mask surface 5 resulting from the divergence of the beam bundle 6 used can be compensated, so that the desired surface 7 to be exposed is finally achieved.
  • FIG. 3 shows the bodies 8 used as coil formers, which have the shape of cuboids and have a longitudinal axis 9.
  • the lateral surface 10 of the cuboid contains four rectangles that meet at an angle of 90 °.
  • the butt edges are rounded with a radius of curvature of 70 ⁇ m.
  • the bodies 8 used have a length of 1 mm and a width of 650 ⁇ m, measured in the diagonal direction.
  • the frames 14 are in turn combined to form the substrate 12 shown in FIG. 5, the frames 14 being arranged in a honeycomb structure to increase the mechanical stability of the substrate 12.
  • a polyimide which is questionable with all process steps is selected as substrate material, for example Cyrlex CL 3000 HN from the company DU PONT. Since the starting metallization described below is the only interface between the substrate and the manufacturing process, the process can also be carried out all similar materials can be used on which the start metallization can be deposited with sufficient adhesion.
  • the substrates are made by laser ablation from 730 ⁇ m thick foils and have a size of 3 "x 3" x 730 ⁇ m.
  • FIG. 5 is merely a schematic illustration, in particular as far as the number of frames 14 is concerned.
  • the substrate 12 used in this example contains 176 unit cells of the size 5 mm x 5 mm. Four of these unit cells are used as alignment marks 17, as are required for the double-sided photolithography process.
  • FIGS. 6A to 6F show the surface of a body 8 in a schematic longitudinal section in each case after carrying out individual process steps which are carried out to produce a coil with the body 8 as the coil body.
  • FIG. 6A shows a starting metallization on the surface of the body 8.
  • FIG. 6B shows an already structured photoresist layer 2 on the starting metallization 15.
  • FIG. 6C shows the structures of the photoresist layer 2 filled with a conductive material 3.
  • the conductive material 3 can be electrodeposited Be copper.
  • FIG. 6D shows the body 8 after removal of the photoresist layer 2.
  • FIG. 6E shows the body 8 after etching back the starting metallization 15.
  • FIG. 6F shows the body 8 after a protective passivation 16 has been applied.
  • a standard process for the chemical metallization of plastics is known, an approximately 50 nm thick metal Layer is chemically deposited using palladium nucleation and subsequent copper link.
  • the 50 nm thick metal layer must be reinforced to a thickness of 200 to 300 nm, since otherwise the lacquer will not deposit sufficiently homogeneously.
  • a 200 nm thick titanium layer is deposited on the substrate by means of DC sputtering. This layer serves as an adhesion promoter.
  • the actual so-called seed layer for the photoresist and the electroplating a 200 nm thick copper layer, is deposited thereon by means of thermal evaporation. This metal system has proven to be just as suitable as the chemically deposited copper layer.
  • the layer thickness of the starting metallization should be more than 200 nm, so that on the one hand one can work with higher current densities in the electrochemical processes and on the other hand the photoresist is deposited with sufficient homogeneity. In addition, thicker layers also improve the coverage of the side edges.
  • the electrodepositable photoresist of the EAGLE 2100 ED type from Shipley is used.
  • conventional coating techniques such as spin coating, dipping or spraying, insufficient results are achieved with regard to homogeneity.
  • the photoresist is deposited electrochemically at a temperature of up to 35 ° C.
  • Stainless steel is used as the anode material, the area ratio of cathode to anode being approximately 1.
  • two symmetrical anodes are used at a distance of 10 cm from the front and back of the substrate and the electrolyte is continuously stirred.
  • the deposition current is 300 mA, which can be varied over a wide range and is ultimately limited by the current carrying capacity of the starting metallization.
  • the separation process itself only takes about 30 seconds.
  • the photoresist Since the photoresist is insulating, the voltage between the cathode and anode increases exponentially with the thickness of the lacquer during the deposition process. To prevent electrolytic decomposition of the photoresist, the voltage is limited to 180 V and the electrolyte is separated from the power source after a current minimum of about 1-5 mA has been reached. For this reason, in contrast to galvanic metal deposition, it is not possible to achieve any layer thickness. This insulating behavior also means the strength of the paint or the deposition process, since it naturally leads to a homogeneous layer thickness. The varnish always attaches preferentially to the points with the smallest photoresist thickness, since the field line gradient is greatest there.
  • a softbake of 10-20 minutes at 105 ° C in a convection oven is suitable for planar substrates.
  • the softbake expels water from the paint and improves adhesion to the substrate. Due to the loss of water, however, the paint contracts, which on sharp edges leads to the paint retracting into areas with minimal surface curvature in order to minimize its own surface tension. This proves to be particularly problematic when covering the coil side edges.
  • a light beam diverges that falls through a gap on the mask Since the optics of the exposure machine used do not provide a flat wavefront at the location of the mask, a light beam diverges that falls through a gap on the mask.
  • the light beam divergence ⁇ is approximately 1 ° to 3 °.
  • the value K (b - ⁇ ) / b is the compensation factor.
  • the light beam divergence could be compensated well with a K of 75%.
  • the photoresist is developed in the developer bath offered by the manufacturer at a temperature of 40 ⁇ 2 ° C. Since the free-standing lacquer structures are very sensitive to mechanical stress, substrate movements must be carried out very gently and carefully both in the developer bath and during the subsequent development stop in deionized water.
  • the substrates are not dried after the development stop but are immediately electroplated. An additional cleaning step before the galvanic copper deposition is not necessary.
  • two symmetrical anodes (effective area: 5 cm x 10 cm) are used at a distance of 10 cm from the substrate.
  • nitrogen is continuously blown in to ensure sufficient ion transport and ion concentration compensation.
  • the copper is deposited at an electrolyte temperature of 22 ° C and a current density of 20 mA / cm 2 .
  • the separator rate averaged over the wafer is about 0.4 ⁇ m / min, but is lower by a factor of 3 in the area of the small winding structures. Since the structure sizes on a bobbin are almost the same, a relatively homogeneous deposition rate of 0.1 - 0.2 ⁇ m / min is achieved on the bobbins.
  • the photoresist structures can largely be removed using the MP 1165 remover from Micro Resist Technology. Detachment can be accelerated if the remover is heated to 50 ° C. There are a number of other organic removers that can be used here. The organic remover is ideal because it does not attack the copper of the conductor tracks.
  • the seed layer of the starting metallization is removed in an electropolishing step. This has the advantage that the surface of the Copper turns is polished.
  • the substrate is polished for 30 seconds at a current of 9.0 A.
  • the 200 nm thick titanium layer can be etched in a 1% hydrofluoric acid solution. This does not attack the copper turns or the polyimide, which is why this process is not critical. The reaction starts after about 1 min with vigorous evolution of gas when the natural titanium oxide (1 nm) has been etched. The titanium layer is completely removed after about 3 minutes.
  • the chemically deposited starting metallization can be completely removed in about 10 seconds in a solution of sulfuric acid (10% by volume) and hydrogen peroxide (1% by volume).
  • the coils should be protected either with a photosensitive polyimide or with the negative coating SU8 known in microsystem technology.
  • the protective passivation can thus be deposited over the entire surface of the substrate and then opened via a further photolithography step at the contact points or end faces.
  • the inductive values apply at 100 MHz.
  • Figure 7 shows the electrical resistance of the four coils.
  • the DC resistance is approximately 0.5 ⁇ for all coils. From a frequency of one GHz, the resistance begins to increase drastically.
  • Measurement curve 72 shows the resistance for coil 11, measurement curve 73 the resistance for coil 08, measurement curve 74 the resistance for coil 07 and finally measurement curve 75 the resistance for coil 06.
  • FIG. 8 shows the measured inductance of the coils with the inductance values at the typical measuring frequency of 100 MHz.
  • Measurement curve 82 shows the inductance for coil 11
  • measurement curve 83 the inductance for coil 08
  • measurement curve 84 the inductance for coil 07
  • measurement curve 85 the inductance for coil 06.
  • Another important parameter of an inductance is its quality, which is calculated from the quotient of the imaginary part to the real part of the complex impedance.
  • FIG. 9 shows the grades of the coils produced using the method described above.
  • Curve 91 shows the quality for coil 11
  • curve 93 the quality for coils 07 and 06, which cannot be distinguished from one another on the selected scale
  • curve 92 shows the quality of coil 08.
  • electrochemical or chemical processes are used for the deposition of the photoresist layer and advantageously also for the starting metallization.
  • advantages in terms of layer homogeneity are achieved on three-dimensional surfaces, in particular on surfaces with edges, compared to directed processes such as sputtering or vapor deposition.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einer nichtplanen Oberfläche (1) mit folgenden Schritten: a) Elektrochemisches Abscheiden einer Photolackschicht (2) auf der Oberfläche (1); b) Belichten von Teilen der Photolackschicht (2); c) Entfernen eines Teils der Photolackschicht (2) durch Entwickeln; d) Abscheiden eines elektrisch leitfähigen Materials (3) auf von der Photolackschicht (2) freien Teilen der Oberfläche (1). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von miniaturisierten Spulen. Durch das elektrochemische Abscheiden des Photolacks auf der nichtplanen Oberfläche kann eine sehr homogene Schichtdicke erreicht werden.

Description

Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einer nichtplanen Oberfläche und Verwendung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einer nichtplanen Oberfläche, wobei in einem ersten Schritt eine Photolackschicht auf der Oberfläche aufgebracht wird, wobei in einem zweiten Schritt die Photolackschicht belichtet und durch Entwickeln strukturiert wird und wobei in einem dritten Schritt ein elektrisch leitfähiges Material auf den von Photolack freien Teilen der Oberfläche aufgebracht wird. Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung des Verfahrens.
Aus der Druckschrift DE 198 17 852 AI ist ein Verfahren der Eingangs erwähnten Art bekannt, das zur Herstellung von Spulen aus Spulenkörpern mit zueinander verkippten Oberflächen verwendet wird. Dabei wird die Photolackschicht durch Aufsprühen auf dem Spulenkörper aufgebracht . Nach dem Struktu- rieren der Photolackschicht wird galvanisch Kupfer auf dem
Spulenkörper abgeschieden, wodurch die Windungen der Spule gebildet werden. Die Strukturierung der Photolackschicht erfolgt dabei durch Lithographie mit geneigten Flächen.
Das bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß durch Aufsprühen eines Photolacks die Herstellung einer gleichmäßigen Schichtdicke über den ganzen Spulenkörper nicht möglich ist. Insbesondere an den Stoßkanten zwischen den ebenen Oberflächen des Spulenkörpers variiert die Schichtdicke sehr stark, wodurch bei der Belichtung des Photolacks Probleme auftreten, da verschiedene Lackdicken auch eine unterschiedliche Belichtungsdauer erfordern. Eine variierende Belichtungsdauer ist aber nur mit sehr großem Aufwand realisierbar. Desweiteren hat das bekannte Verfahren den Nachteil, daß eine durch Sprühen aufgebrachte Photolackschicht insbesondere an den Stoßkanten zwischen den ebenen Flächen des Spulenkörpers nach dem Aushärten dazu neigt aufzureißen, wodurch beim nachfolgenden galvanischen Abscheiden der Leiterbahnen Kurzschlüsse entstehen können.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einer nichtplanen Oberfläche bereitzustellen, das die Verarbeitung einer Photolackschicht gestattet, deren Homogenität verbessert ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen und die Verwendung des Verfahrens sind den weiteren Ansprüche zu entnehmen.
Die Erfindung gibt ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einer nichtplanen Oberfläche an, mit folgenden Schritten:
a) Elektrochemisches Abscheiden einer Photolackschicht auf der Oberfläche b) Belichten von Teilen der Photolackschicht c) Entfernen eines Teils der Photolackschicht durch Entwik- keln d) Abscheiden eines elektrisch leitfähigen Materials auf von der Photolackschicht freien Teilen der Oberfläche.
Unter Photolack ist dabei ein in der Halbleitertechnologie übliches Material zu verstehen, das mittels Licht, Synchro- tronstrahlung oder Elektronenstrahlung belichtet werden kann und das auch unter der Bezeichnung „Resist" bekannt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß durch das elektrochemische Abscheiden von einem geeigneten Photolack auf der nichtplanen Oberfläche die Herstellung einer Photolackschicht einer Schichtdicke mit einer guten Homogenität ermöglicht wird.
Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß eine durch elektrochemisches Abscheiden abgeschiedene Photolackschicht an Stoßkanten zwischen ebenen Flächen nur eine geringe Neigung zur Bildung von Rissen aufweist .
Für die elektrochemische Abscheidung der Photolackschicht ist es erforderlich, daß die Oberfläche elektrisch leitend oder mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist. Eine solche Schicht kann vorteilhaft chemisch mit hoher Gleichmäßigkeit bezüglich der Schichtdicke abgeschieden werden.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Photolack besonders vorteilhaft mit einer Schichtdicke abgeschieden werden, die um weniger als 25 % über die Oberfläche variiert.
Darüber hinaus ist ein erfindungsgemäßes Verfahren besonders vorteilhaft, wobei die Photolackschicht mit einer Schichtdik- ke zwischen 10 und 50 μm abgeschieden wird. Somit kann die Photolackschicht ausreichend dick hergestellt werden, wie es für die Herstellung von elektrisch leitfähigen Strukturen, die die Windungen einer miniaturisierten Spule darstellen sollen, erforderlich ist . Bei einer geringeren Schichtdicke des Photolacks könnten auch entsprechend nur dünnere elek- trisch leitfähige Strukturen mit einem für Spulen zu hohen ohmschen Widerstand abgeschieden werden.
Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann be- sonders vorteilhaft ein Strahlenbündel mit einer Divergenz < 10 mrad beim Belichten der Photolackschicht verwendet werden. Solche Strahlenbündel mit geringer Divergenz sind beispielsweise in Form von Synchrotronstrahlung oder auch in Form von Laserstrahlung verfügbar. Sie bieten den Vorteil, daß eine Korrektur des variierenden Abstandes der nichtplanen Oberfläche von einer üblicherweise verwendeten ebenen Photolithographiemaske nicht erforderlich ist. Eine größere Strahldivergenz führt nämlich je nach Abstand der Photolackschicht von der Photolithographiemaske zu einer unterschied- liehen Vergrößerung der abzubildenden Struktur.
Desweiteren ist ein Verfahren besonders vorteilhaft, bei dem die Belichtung der Photolackschicht durch Abbildung einer Photolithographiemaske mit einer transparenten Maskenfläche mittels eines divergierenden Strahlenbündels erfolgt, und wobei die Maskenfläche gegenüber der entsprechenden zu belichtenden Fläche auf der Photolackschicht in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Photolack und Photolithographiemaske so verkleinert ist, daß der aus der Divergenz des Strahlenbündels resultierenden vergrößerten Abbildung der Maskenfläche entgegengewirkt wird.
Die Belichtung des Photolacks durch Abbildung einer Photolithographiemaske mittels eines divergierenden Strahlenbündels erlaubt die Verwendung der aus der Halbleitertechnologie bekannten und leicht verfügbaren Belichtungsmaschinen. Dies hat zu einem den Vorteil, daß diese Belichtungsmaschinen eine große Fläche von bis zu 20 cm x 20 cm belichten können, was die gleichzeitige Belichtung mehrerer kleiner nichtplaner Oberflächen ermöglicht. Zum anderen haben die Belichtungsmaschinen den Vorteil, daß sie, verglichen mit Synchrotronstrahlung oder Laserstrahlung, relativ preiswert sind.
Dieses Verfahren hat ferner den Vorteil, daß die aus der Verwendung eines divergierenden Strahlenbündels resultierende vergrößerte Abbildung der Maskenfläche wenigstens teilweise korrigiert werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann darüber hinaus besonders vorteilhaft zur Herstellung von leitfähigen Strukturen verwendet werden, wobei ein Strahlenbündel mit einem Divergenzwinkel δ verwendet wird, wobei zur Belichtung einer Fläche auf der Photolackschicht, die am Ort des Abstands d eine
Soll-Breite bτ_ aufweisen soll, eine Maskenfläche verwendet wird, deren Breite b2 am Ort des Abstands d um weniger als 10 % von der durch folgende Formel : b3 = bι_ - 2 x d x tan δ berechneten Breite b3 abweicht.
Desweiteren läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einer zu seiner Mantelfläche gehörenden Oberfläche eines Körpers anwenden, wobei ein Körper mit einer Längsachse, einer Mantelfläche und einer Stirnfläche verwendet wird und wobei der Körper während des Belichtens so orientiert wird, daß wenigstens die Hälfte der Mantelfläche belichtet werden kann.
Ein solches Verfahren hat den Vorteil, daß als Körper beispielsweise ein Spulenkörper verwendet werden kann. Durch die Orientierung des Körpers während des Belichtens wird es ermöglicht, die gesamte Mantelfläche des Körpers durch zwei Be- lichtungsschritte von entgegengesetzten Seiten her zu erfassen.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn der Körper während des Belichtens so orientiert wird, daß die zur Mantelfläche gehörenden zu belichtenden ebenen Flächen mit der Strahlrichtung des verwendeten Strahlenbündels einen Winkel von wenigstens 40 ° einschließen.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß dadurch ein extrem flacher Einstrahlwinkel des Strahlenbündels auf den Photolack vermieden wird, was andernfalls eine stark variierende effektiv zu belichtende Lackdicke zur Folge hätte.
Desweiteren ist es vorteilhaft, wenn bei dem Verfahren ein
Körper in Form eines Quaders verwendet wird, dessen Stoßkanten zwischen zur Mantelfläche gehörenden Seitenflächen abgerundet sind.
Die Verwendung eines Körpers mit einer ebene Seitenflächen enthaltenden Mantelfläche hat den Vorteil, daß zumindest auf den ebenen Seitenflächen eine lineare Korrektur des variierenden Abstandes zwischen Photolackschicht und Photolithographiemaske ausreicht. Eine solche lineare Korrektur des Mas- kendesigns ist leicht durchführbar, da beispielsweise ein auf der Photolackschicht zu belichtendes Rechteck in der Photoli- thographiemaske eine Maskenfläche in Form eines Trapezes erfordert .
Die abgerundeten Stoßkanten haben überdies den Vorteil, daß dadurch Risse in der Photolackschicht, wie sie bevorzugt an scharfen Kanten auftreten, weitgehend vermieden werden können. Desweiteren kann das Verfahren vorteilhaft so durchgeführt werden, daß der Körper so von zwei Seiten her belichtet wird, daß als elektrisch leitfähige Struktur eine Leiterbahn ent- steht, die wenigstens einmal um die Längsachse des Körpers läuft. Dadurch lassen sich in einfacher Weise Spulen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellen.
Es ist darüber hinaus von Vorteil, wenn bei dem Verfahren ein Körper verwendet wird, der an seiner Stirnfläche mittels eines Befestigungsstegs an einem flächigen Substrat aufgehängt ist. Das Aufhängen des Körpers an einem Substrat ermöglicht die Verwendung von miniaturisierten Körpern zur Herstellung von entsprechend kleinen Spulen, wobei die Aufhängung am Sub- strat die Handhabung eines so kleinen Körpers erleichtert.
Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung eines flächigen Substrats, über dessen Ober- und Unterseite der Körper nicht hinausragt, die Verwendung aller Standardprozesse der Photo- lithographie bzw. der Halbleitertechnologie für die Belichtung und alle anderen benötigten Verfahrensschritte.
Es ist darüber hinaus von Vorteil, wenn ein Substrat verwendet wird, das mehrere gleiche daran aufgehängte Körper umfaßt und wenn die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte gleichzeitig mit mehreren Körpern durchgeführt werden. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht die Realisierung eines "Batch- Prozesses", bei dem mehrere Spulen gleichzeitig gefertigt werden können.
Als Substrat kann dabei vorteilhaft Polyimid verwendet werden, das mittels eines Lasers strukturiert ist. Dabei betrifft die Strukturierung mittels des Lasers insbesondere die Formung der Körper aus einem plattenförmigen Grundsubstrat . Polyimid hat den Vorteil, daß es aufgrund seiner Permeabilität gut als Spulenkörper geeignet ist und daß es zudem leicht verfügbar und preiswert in der Beschaffung ist.
Darüber hinaus kann vorteilhaft als Substrat ein spritzgegossener Kunststoff mit hoher Temperaturbeständigkeit, z. B. Flüssigkristalline Polymere oder auch Polyetheretherketon, verwendet werden, die jeweils beide durch ein leicht durchzu- führendes und preiswertes Spritzgußverfahren in Form eines Substrats mit daran befestigten Körpern hergestellt werden können .
Bei all den genannten Substratmaterialien handelt es sich um Kunststoffe, die den Vorteil haben, daß sie eine hohe Gebrauchstemperatur aufweisen, wie sie für Lötprozesse, die bei Temperaturen > 300 °C stattfinden, benötigt wird.
Darüber hinaus gibt die Erfindung die Verwendung des be- schriebenen Verfahrens zur Herstellung von miniaturisierten
Spulen an.
Im folgendem wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt beispielhaft die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der nichtplanen Oberfläche eines Körpers im schematischen Querschnitt.
Figur 2 zeigt eine Maskenfläche 5, die gegenüber einer zu belichtenden Fläche 7 verkleinert ist. Die Figuren 3A und 3B zeigen einen bei der beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Körper mit Befestigungsstegen in Draufsicht und in Seitenansicht .
Figur 4 zeigt mehrere Körper gemäß Figur 3A, die in einem Rahmen angeordnet sind in Draufsicht.
Figur 5 zeigt mehrere in einem Substrat angeordnete Rahmen gemäß Figur 4 in Draufsicht.
Figur 6A bis Figur 6F zeigt den planen Teil einer nicht ebenen Oberfläche eines Körper gemäß Figur 1 während der Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur nach dem er- findungsgemäßen Verfahren jeweils nach Beendigung einzelner Verfahrensschritte im schematischen Längsschnitt .
Die Figuren 7 bis 9 zeigen elektrische Meßdaten von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Spulen.
Figur 1 zeigt einen Körper 8 mit einer nichtplanen Oberfläche 1, auf der eine Photolackschicht 2 elektrochemisch abgeschieden ist. Eine Photolithographiemaske 4 mit transparenten Maskenflächen wird mittels eines Strahlenbündels 6, das einen Divergenzwinkel δ aufweist, auf der Photolackschicht 2 abgebildet. Der Divergenzwinkel δ gilt dabei nicht nur in der gezeichneten, sondern auch in der dazu senkrechten Ebene. Aufgrund des variierenden Abstands d zwischen der Photolackschicht 2 und der Photolithographiemaske 4 ist es erforder- lieh, die Maskenflächen auf der Photolithographiemaske 4 gegenüber den zu belichtenden Flächen auf der Photolackschicht 2 zu verkleinern. Diese Vorgehensweise ist in Figur 2 als Draufsicht von Figur 1 gezeigt. Eine auf der Oberseite des Körpers 8 zu belichtende Fläche 7 in Form eines Rechtecks erfordert eine entsprechende Verkleinerung der Maskenfläche 5, deren Breite nach außen hin, also mit zunehmendem Abstand d kleiner wird. Dadurch kann die durch die Divergenz des verwendeten Strahlenbündels 6 resultierende vergrößerte Abbildung der Maskenfläche 5 kompensiert werden, so daß schließlich die gewünschte zu belichtende Fläche 7 erzielt wird.
Im folgenden wird beispielhaft die Herstellung von Spulen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Figur 3 zeigt die als Spulenkörper verwendeten Körper 8, die die Form von Quadern haben und eine Längsachse 9 aufweisen.
Die Mantelfläche 10 der Quader enthält vier Rechtecke, die im Winkel von 90 ° aneinander stoßen. Die Stoßkanten sind mit einem Krümmungsradius von 70 μm abgerundet. An den beiden Stirnflächen 11 der Körper 8 sind diese mittels Befestigungs- Stegen 13 an dem in Figur 4 gezeigten Rahmen 14 befestigt.
Die verwendeten Körper 8 weisen dabei eine Länge von 1 mm und eine Breite von 650 μm, gemessen in Diagonalrichtung auf.
Die Rahmen 14 sind wiederum zu dem in Figur 5 gezeigten Sub- strat 12 zusammengefaßt, wobei die Rahmen 14 zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Substrats 12 in einer Wabenstruktur angeordnet sind.
Als Substratmaterial wird ein mit allen Prozeßschritten ver- fragliches Polyimid ausgewählt, beispielsweise Cyrlex CL 3000 HN von der Firma DU PONT. Da die im folgenden beschriebene Startmetallisierung die einzige Schnittstelle zwischen Substrat und Herstellungsprozeß ist, kann der Prozeß auch auf allen ähnlichen Materialien angewandt werden, auf denen sich die Startmetallisierung mit ausreichender Haftung abscheiden läßt.
Die Substrate werden mittels Laserabiation aus 730 μm dicken Folien gefertigt und haben eine Größe von 3" x 3" x 730 μm. Figur 5 ist dazu lediglich eine schematische Darstellung, insbesondere soweit die Anzahl der Rahmen 14 betroffen ist. Das in diesem Beispiel verwendete Substrat 12 beinhaltet 176 Elementarzellen der Größe 5 mm x 5 mm. Vier dieser Elementarzellen werden als Justiermarken 17 verwendet, wie sie für den doppelseitigen Photolithographieprozeß benötigt werden.
Die Figuren 6A bis 6F zeigen die Oberfläche eines Körpers 8 im schematischen Längsschnitt jeweils nach der Durchführung von einzelnen Prozeßschritten, die zur Herstellung einer Spule mit dem Körper 8 als Spulenkörper durchgeführt werden. Figur 6A zeigt eine Startmetallisierung auf der Oberfläche des Körpers 8. Figur 6B zeigt eine bereits strukturierte Photo- lackschicht 2 auf der Startmetallisierung 15. Figur 6C zeigt die mit einem leitfähigen Material 3 gefüllten Strukturen der Photolackschicht 2. Das leitfähige Material 3 kann dabei galvanisch abgeschiedenes Kupfer sein. Figur 6D zeigt den Körper 8 nach Entfernen der Photolackschicht 2. Figur 6E zeigt den Körper 8 nach Rückätzen der Startmetallisierung 15. Figur 6F zeigt den Körper 8 nach Aufbringen einer Schutzpassivierung 16.
Im folgenden wird die Herstellung der Startmetallisierung ge- m ß Figur 6A beschrieben.
Es ist ein Standardprozeß zur chemischen Metallisierung von Kunststoffen bekannt, wobei eine etwa 50 nm dicke Metall- Schicht chemisch mittels Palladiumbekeimung und anschließendem Kupferlink abgeschieden wird. Für die elektrochemische Lackabseheidüng muß die 50 nm dicke Metallschicht auf eine Dicke von 200 bis 300 nm verstärkt werden, da sich sonst der Lack nicht genügend homogen abscheidet .
Im folgenden wird eine weitere Möglichkeit der Herstellung einer Startmetallisierung beschrieben.
Auf das Substrat wird eine 200 nm dicke Titanschicht mittels DC-Sputtern abgeschieden. Diese Schicht dient als Haftvermittler. Darauf wird die eigentliche sog. Seed Layer für den Photolack und die Galvanik, eine 200 nm dicke Kupferschicht, mittels thermischen Verdampfens abgeschieden. Dieses Metall - System hat sich als ebenso geeignet erwiesen wie die chemisch abgeschiedene Kupferschicht.
Die Schichtdicke der Startmetallisierung sollte mehr als 200 nm betragen, damit man zum einen bei den elektrochemischen Prozessen mit höheren Stromdichten arbeiten kann und damit sich zum anderen der Photolack mit ausreichender Homogenität abscheidet. Außerdem erreicht man mit dickeren Schichten auch eine verbesserte Bedeckung der Seitenkanten.
Im folgenden wird die Abscheidung der Photolackschicht gemäß Figur 6B beschrieben.
In dem beispielhaften Verfahren wird der elektrochemisch abscheidbare Photolack des Typs EAGLE 2100 ED der Fa. Shipley verwendet. Es ist jedoch möglich auch einen anderen geeigneten Photolack, der elektrochemisch abscheidbar ist zu verwenden. Mit herkömmlichen Belackungstechniken wie Aufschleudern, Tauchen oder Sprühen werden nur unzureichende Ergebnisse bezüglich der Homogenität erreicht.
Der Photolack wird bei einer Temperatur von bis zu 35 °C elektrochemisch abgeschieden. Als Anodenmaterial wird Edelstahl verwendet, wobei das Flächenverhältnis von Kathode zu Anode in etwa 1 beträgt. Um eine möglichst homogene Beschichtung zu erreichen, wird mit zwei symmetrischen Anoden im Ab- stand von 10 cm zu Substratvorder- bzw. Rückseite gearbeitet und der Elektrolyt kontinuierlich gerührt. Der Abscheidestrom beträgt 300 mA, wobei dieser über einen weiten Bereich variiert werden kann und letztendlich durch die Stromtragfähigkeit der Startmetallisierung begrenzt wird. Der Abscheidevor- gang selbst benötigt nur etwa 30 sec.
Da der Photolack isolierend ist, wächst die Spannung zwischen Kathode und Anode mit zunehmender Lackdicke während des Abscheideprozesses exponentiell an. Um eine elektrolytische Zersetzung des Photolacks zu verhindern, wird die Spannung auf 180 V begrenzt und der Elektrolyt nach Erreichen eines Stromminimums von etwa 1-5 mA von der Stromquelle getrennt. Aus diesem Grund können im Gegensatz zur galvanischen Metall- abscheidung nicht beliebige Schichtdicken erreicht werden. In diesem isolierenden Verhalten liegt aber auch die Stärke des Lacks bzw. des Abscheideverfahrens, da es auf natürliche Weise zu einer homogenen Schichtdicke führt . Der Lack lagert sich immer bevorzugt an den Stellen mit geringster Photolackdicke an, da dort der Feldliniengradient am größten ist.
Die Lackdicke kann über die Temperatur aber auch über die Verdünnung des Photolacks mit deionisiertem Wasser beeinflußt werden, wobei hier Lackdicken von 4 μm bis 25 μm erreicht wurden. Bei einer Temperatur von 22 °C und einer Verdünnung von Photolack -=- deionisiertes Wasser = 2 A- 1 beträgt die Lackdicke 18 ± 2 μm, was für dieses Verfahren geeignet ist.
Für planare Substrate ist ein Softbake von 10-20 min bei 105 °C im Umluftofen geeignet. Durch den Softbake wird zum einen Wasser aus dem Lack ausgetrieben und zum anderen die Haftung zum Substrat verbessert. Durch den Wasserverlust kontrahiert allerdings der Lack, was an scharfen Kanten dazu führt, daß sich der Lack in Gebiete mit minimaler Flächenkrümmung zurückzieht, um die eigene Oberflächenspannung zu minimieren. Dies erweist sich besonders bei der Bedeckung der Spulenseitenkanten als problematisch.
Um eine Bedeckung der Spulenkanten mit Photolack zu erreichen, darf zwischen der Lackabseheidüng und der Galvanik kein Temperaturschritt erfolgen. Dazu wird der bei 105 °C stattfindende Standard - Softbake durch ein Aushärten bei Raumtemperatur im Vakuum bei 10"5 mbar für 100 min ersetzt.
Da die Optik der verwendeten Belichtungsmaschine keine ebene Wellenfront am Ort der Maske liefert, divergiert ein Lichtstrahl, der durch einen Spalt auf der Maske fällt. Die Divergenz führt dazu, daß ein rechteckiger Maskenspalt der Breite b im Abstand d auf einen Spalt der Breite bλ = b + 2 x d x tan δ gebildet wird. Bei herkömmlichen Belichtungsmaschinen für die Planartechnologie beträgt die Lichtstrahldivergenz δ etwa 1° bis 3°. Die Lichtstrahldivergenz läßt sich dadurch kompensieren, daß ein Rechteck der Breite b in der Photolithographiemaske durch ein Trapez mit den Seitenlängen b und b - γ (γ = 2 x d x tan δ) ersetzt wird. Der Wert K = (b - γ) /b ist der Kompensationsfaktor. Da- bei ließ sich mit der zur Verfügung stehenden Belichtungsma^- schine MA 4 von der Fa. Karl SUSS die Lichtstrahldivergenz mit einem K von 75 % gut kompensieren.
Die Entwicklung des Photolacks erfolgt in dem vom Hersteller angebotenen Entwicklerbad bei einer Temperatur von 40 ± 2 °C. Da die freistehenden Lackstrukturen sehr empfindlich gegen mechanische Belastung sind, müssen Substratbewegungen sowohl im Entwicklerbad als auch beim anschließenden Entwicklungs- stop im deionisiertem Wasser sehr sanft und vorsichtig erfolgen.
Um eine Kontraktion des Photolacks und damit ein Aufreißen der Photolackstege an der Seitenkante zu vermeiden, werden die Substrate nach dem Entwicklungsstop nicht getrocknet sondern sofort aufgalvanisiert . Ein zusätzlicher Reinigungsschritt vor der galvanischen Kupferabscheidung ist nicht notwendig .
Im folgenden wird die Abscheidung des leitfähigen Materials 3 gemäß Figur 6C beschrieben.
Für die Galvanoabformung wird der für industrielle Anwendungen konzipierte Standardbadansatz Kupfer 837 der Fa. Degussa Galvanotechnik verwendet. Um eine möglichst homogene Abscheidung zu erreichen, wird mit zwei symmetrischen Anoden (effektive Fläche: 5 cm x 10 cm) im Abstand von 10 cm zum Substrat gearbeitet. Zusätzlich wird kontinuierlich Stickstoff eingeblasen, um einen ausreichenden Ionentransport und Ionenkon- zentrationsausgleich zu gewährleisten.
Das Kupfer wird bei einer Elektrolyttemperatur von 22 °C und einer Stromdichte von 20 mA/cm2 abgeschieden. Die Abscheide- rate beträgt über den Wafer gemittelt etwa 0,4 μm/min, ist aber im Bereich der kleinen Windungsstrukturen um den Faktor 3 niedriger. Da die Strukturgrößen auf einem Spulenkörper nahezu gleich sind, erreicht man auf den Spulenkörpern eine re- lativ homogene Abscheiderate von 0,1 - 0,2 μm/min.
Im folgenden wird das Entfernen der Photolackschicht 2 zur Herstellung der in Figur 6D gezeigten Prozeßstufe beschrieben.
Die Photolackstrukturen lassen sich weitgehend mit dem Remo- ver MP 1165 der Fa. Micro Resist Technology entfernen. Das Ablösen läßt sich beschleunigen, wenn man den Remover auf 50 °C erhitzt. Es gibt noch eine Reihe weiterer organischer Re- mover, die hier eingesetzt werden können. Die organischen Remover bieten sich deshalb an, da sie das Kupfer der Leiterbahnen nicht angreifen.
Ein gründliches Entfernen der Photolackstrukturen ist deshalb besonders wichtig, da etwaige Photolackrückstände, die resi- stent gegenüber der Elektropolitur und der Flußsäure sind, ein Rückätzen der Startmetallisierung verhindern. Aus diesem Grund werden die Wafer nach dem Removerbad einem kurzem Sau- erstoffplasma ausgesetzt und anschließend für 15 min in Aze- ton gekocht.
Im folgenden wird das Rückätzen der Startmetallisierung 15 zur Herstellung der in Figur 6E dargestellten Verfahrensstufe beschrieben.
Der Seed Layer der Startmetallisierung, die 200 nm dicke Kupferschicht, wird in einem Elektropoliturschritt entfernt. Das hat den Vorteil, das hierbei gleichzeitig die Oberfläche der Kupferwindungen poliert wird. Eingesetzt wurde ein industrielles Elektropoliturbad der Fa. Degussa Galvanotechnik, Typ 6100.
Das Substrat wird dazu 30 sec lang bei einem Strom von 9,0 A poliert .
Die 200 nm dicke Titanschicht läßt sich in einer 1% -igen Flußsäurelösung ätzen. Diese greift weder die Kupferwindungen noch das Polyimid an, weshalb dieser Prozeß unkritisch ist. Die Reaktion setzt nach etwa 1 min unter starker Gasentwicklung ein, wenn das natürliche Titanoxid (1 nm) geätzt wurde. Nach etwa 3 min ist die Titanschicht vollständig entfernt.
Die chemisch abgeschiedene Startmetallisierung läßt sich nach einem Elektropoliturschritt in einer Lösung aus Schwefelsäure (10 % Vol.) und Wasserstoffperoxid (1% Vol.) in etwa 10 sec restlos entfernen.
Im folgenden wird das Aufbringen der in Figur 6F gezeigten
Sc utzpassivierung 16 beschrieben.
Um auch die Abscheidung der Schutzpassivierung 16 mit in den Batchprozeß zu integrieren, sollen die Spulen entweder mit einem photosensitiven Polyimid oder mit dem in der Mikrosy- stemtechnik bekannten Negativlack SU8 geschützt werden. Somit kann die Schutzpassivierung ganzflächig auf dem Substrat abgeschieden und anschließend über einen weiteren Photolithographieschritt an den Kontaktstellen bzw. Stirnseiten geöff- net werden.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden vier verschiedene Spulen hergestellt. Die Spule 06 und die Spule 07 weisen eine Windungszahl N = 6,8 und eine Induktivität L von 11,4 nH auf. Die Spule 08 weist eine Windungszahl N = 7,6 und eine Induktivität L = 14,5 nH auf. Die Spule 08 weist eine Windungszahl N = 9,2 und eine Induktivität L =21,2 nH auf. Die Induktiv!- täten gelten jeweils bei 100 MHz.
Figur 7 zeigt den elektrischen Widerstand der vier Spulen. Der Gleichstromwiderstand ist bei allen Spulen in etwa 0,5 Ω. Ab einer Frequenz von einem GHz beginnt der Widerstand drastisch zu steigen.
Dabei zeigt Meßkurve 72 den Widerstand für Spule 11, Meßkurve 73 den Widerstand für Spule 08, Meßkurve 74 den Widerstand für Spule 07 und schließlich Meßkurve 75 den Widerstand für Spule 06.
Figur 8 zeigt die gemessene Induktivität der Spulen mit den Induktivitätswerten bei der typischen Meßfrequenz von 100 MHz. Dabei zeigt Meßkurve 82 die Induktivität für Spule 11, Meßkurve 83 die Induktivität für Spule 08, Meßkurve 84 die Induktivität für Spule 07 und Meßkurve 85 die Induktivität für Spule 06.
Eine weitere wichtige Kenngröße einer Induktivität ist ihre Güte, welche sich aus dem Quotienten von Imaginärteil zu Realteil der komplexen Impedanz berechnet.
Figur 9 zeigt die Güten der mit dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten Spulen. Dabei zeigt Kurve 91 die Güte für Spule 11, Kurve 93 die Güte für die Spulen 07 und 06, die auf der gewählten Skala nicht voneinander unterscheidbar sind sowie Kurve 92 die Güte der Spule 08. Für die Erfindung ist es wesentlich, daß für die Abscheidung der Photolackschicht und vorteilhafterweise auch für die Startmetallisierung elektrochemische bzw. chemische Prozesse verwendet werden. Dadurch werden auf dreidimensionalen Ober- flächen, insbesondere auf Oberflächen mit Kanten, gegenüber gerichteten Verfahren, wie Sputtern oder Aufdampfen Vorteile bezüglich der Schichthomogenität erzielt .
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Patentanspruch 1 definiert .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Struktur auf einer nichtplanen Oberfläche (1) mit folgen- den Schritten: a) Elektrochemisches Abscheiden einer Photolackschicht (2) auf der Oberfläche (1) b) Belichten von Teilen der Photolackschicht (2) c) Entfernen eines Teils der Photolackschicht (2) durch Entwickeln d) Abscheiden eines elektrisch leitfähigen Materials (3) auf von der Photolackschicht (2) freien Teilen der Oberfläche (1) .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Photolackschicht (2) mit einer Schichtdicke abgeschieden wird, die um weniger als 25% über die Oberfläche (1) variiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2 , wobei die Photolackschicht (2) mit einer Schichtdicke zwischen 10 und 50 μm abgeschieden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, wobei beim Belichten der Photolackschicht (2) ein Strahlenbündel (6) mit einer Divergenz < 10 mrad verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, wobei die Belichtung der Photolackschicht (2) durch Abbildung einer Photolithographiemaske (4) mit einer transparenten Maskenfläche (5) mittels eines divergierenden Strahlenbündels (6) erfolgt, und wobei die Maskenfläche (5) gegenüber der entsprechenden zu belichtenden Fläche (7) auf der Photolackschicht (2) in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Photolackschicht (2) und Photolithographiemaske (4) so verkleinert ist, daß der aus der Divergenz des Strahlenbündels (6) resultierenden vergrößerten Abbildung der Maskenfläche (5) entgegengewirkt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5 , wobei ein Strahlenbündel (6) mit einem Divergenzwinkel δ verwendet wird, und wobei zur Belichtung einer Fläche (7) auf dem Photolack (2) , die am Ort des Abstands d eine Soll-Breite bι_ aufweisen soll, eine Maskenfläche (5) verwendet wird, deren Breite b2 am Ort des Abstands d um weniger als 10 % von der durch folgende Formel: b3 = bη_ - 2 x d x tan δ berechneten Breite b3 abweicht .
7. Verfahren nach Anspruch 2 bis 6, wobei die elektrisch leitfähige Struktur auf der nicht- planen Oberfläche (1) eines Körpers (8) mit einer Längsachse (9) , einer Mantelfläche (10) und einer Stirnfläche (11) hergestellt wird, und wobei der Körper (8) während des Belichtens so orientiert wird, daß wenigstens die Hälfte der Mantelfläche (10) belichtet werden kann.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Körper (8) während des Belichtens so orientiert wird, daß die zur Mantelfläche (10) gehörenden zu belich- tenden ebenen Flächen (7) mit der Strahlrichtung des verwendeten Strahlenbündels (6) einen Winkel von wenigstens 40 Grad einschließen.
9. Verfahren nach Anspruch 8 , wobei ein Körper (8) in Form eines Quaders verwendet wird, dessen Stoßkanten zwischen den zur Mantelfläche (10) gehörenden Seitenflächen abgerundet sind.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, wobei der Körper (8) so von zwei Seiten her belichtet wird, daß als elektrisch leitfähige Struktur eine Leiterbahn entsteht, die wenigstens einmal um die Längsachse (9) des Körpers (8) läuft.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei ein Körper (8) verwendet wird, der an seiner Stirn- fläche (11) mittels eines Befestigungsstegs (13) an einem flächigen Substrat (12) aufgehängt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 3 bis 9, wobei ein Substrat (12) verwendet wird, das mehrere gleiche daran aufgehängte Körper (8) umfaßt und wobei die Verfahrensschritte gleichzeitig mit mehreren Körpern (8) durchgeführt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei als Substrat (12) Polyimid verwendet wird, das mittels eines Lasers strukturiert ist.
14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei als Substrat (12) ein spritzgegossener Kunststoff mit hoher Temperaturbeständigkeit verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 bis 14, wobei auf dem Substrat (12) vor dem Abscheiden der Photo- lackschicht (2) eine Startmetallisierung (15) abgeschieden wird.
6. Verwendung eines Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, zur Herstellung von miniaturisierten Spulen.
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