MXPA02002194A - Metodo de formacion de un modelo conductor sobre sustratos electricos. - Google Patents

Abstract

Para formar un modelo conductor sobre sustratos dielectricos, se proporciona un metodo en el cual: a) un sustrato cubierto con una pelicula metalica se recubre con una capa protectora la cual se forma al tratar la pelicula metalica con una solucion la cual contiene por lo menos un compuesto que contiene nitrogeno, b) la capa protectora se elimina por depuracion por radiacion UV por lo menos parcialmente en las regiones las cuales no corresponden al modelo conductor que se forma, de manera tal que la pelicula metalica se expone y c) la pelicula metalica expuesta despues se elimina por grabado por corrosion. Por medio de este metodo, se pueden elaborar modelos conductores extremadamente finos de una manera reproducible, sobre sustratos dielectricos.

Description

MÉTODO DE FORMACIÓN DE UN MODELO CONDUCTOR SOBRE SUSTRATOS ELÉCTRICOS DESCRIPCIÓN La invención se relaciona con un método para formar un modelo conductivo sobre sustratos dieléctricos cubiertos con una película metálica, preferiblemente una capa de cobre. Se han propuesto muchos métodos diferentes en el pasado para elaborar modelos conductores sobre portadores de circuitos eléctricos. En el método de recubrimiento electrolítico de panel, primero que nada hay una capa de cobre que encierra al material de tablero del circuito impreso taladrado sobre todos los lados y se elabora con un espesor requerido para las estructuras conductoras . Después las regiones de los lados exteriores de los tableros de circuito impreso, las cuales corresponden a las estructuras conductoras que se van a elaborar, se cubren por una capa protectora, de manera que estas capas se conservan durante los procesos subsecuentes de grabado por corrosión. En el método de recubrimiento electrolítico de modelo, primero que nada se forma una capa de cobre delgada sobre el material de tablero del circuito impreso. A esto después se le aplica, por ejemplo, una capa fotoprotectora y la capa de cobre se expone nuevamente por fotoestructurado en aquéllas posiciones las cuales corresponden a las estructuras de conductor que se van a formar. Las regiones de cobre expuestas se aplican a una película metálica. Después, la capa fotoprotectora se remueve y la capa de cobre expuesta es eliminada por grabado por corrosión. Si se utiliza un método de capa protectora metálica, se aplica una capa protectora metálica, por ejemplo, una capa de estaño/plomo como la capa protectora de galvanoplastia . Estos métodos tienen desventajas considerables. En particular, no es posible elaborar de una manera reproducible, bajo condiciones de producción, estructuras conductoras con anchuras de estructuras de menos de 100 µm. Concediendo que no ha habido carencia de intentos por obtener este objetivo. Los circuitos de esta clase se han elaborado con éxito con algunos métodos y materiales iniciales, costosos. Sin embargo, los métodos de esta clase no entran en consideración para la producción en masa, dado que son demasiado costosos y extravagantes, o bien requieren productos iniciales muy caros. Estos métodos, sin embargo no son adecuados para elaborar circuitos con anchuras de estructura de las pistas conductoras los cuales son menores de 50 µm. Como una película de capa protectora contra el grabado por corrosión, alternativa, se ha propuesto una capa formada de derivados de imidazol o bencimidazol. Por ejemplo, en el documento EP 0 178 864 A2 se ha descrito un método para elaborar un tablero de circuito impreso el cual es sometido a recubrimiento electrolítico con cobre, en los orificios pasantes, método el cual consiste en formar primero el modelo de circuito que se desea sobre el recubrimiento de cobre, con una capa protectora' soluble en material alcalino, y después formar una película de capa protectora sometida a grabado por corrosión al colocar al tablero en contacto con una solución acuosa de un alquilimidazol en los lugares expuestos y por medio del tablero que después se seca y el cobre expuesto posteriormente se elimina por grabado por corrosión con una solución alcalina de grabado por corrosión. En el documento EP 0 364 132 Al se menciona que las soluciones las cuales son adecuadas para formar una capa protectora para proteger contra el deslustre también se puede utilizar como tapas protectoras contra el grabado por corrosión. Las soluciones de esta clase contienen compuestos imidazol con una cadena alquilo de 5 a 21 átomos de carbono y además, iones de cobre o zinc. En el documento EP 0 619 333 A2 se describen métodos para elaborar estructuras conductoras en las cuales se utilizan compuestos que contienen nitrógeno para formar una película de capa protectora contra el grabado por corrosión. Como los compuestos que contienen nitrógeno, se utilizan, por ejemplo compuestos sustituidos con una cadena alquilo con por lo menos tres átomos de carbono del grupo de imidazoles, bencimidazoles, triazoles, pirróles, pirazoles, oxazoles, isoxazoles, tiazoles, benzotiazoles, Índoles, adenina, purinas, quinolinas, pirazinas, quinazolinas , guanina, xantina, hipoxantina, indazoles, creatinina, fenazinas y cupferrón. Para elaborar las estructuras conductoras, primero que nada se forma una imagen negativa con una capa protectora habitual la cual se puede retirar en una solución alcalina, después el tablero se recubre en las regiones expuestas con una película de capa protectora contra el grabado por corrosión que contiene compuestos de nitrógeno, y después se elimina nuevamente la capa protectora negativa. Después, se puede formar una estructura conductora por grabado por corrosión. En el documento DE 43 39 019 Al se describe un método adicional que utiliza una capa protectora elaborada de imidazol o bencimidazol, o ambos. En este caso, la capa protectora se forma exclusivamente en las paredes de perforación, después de que se ha formado otra capa en los lados exteriores de los tableros de circuito impreso hasta los bordes de las perforaciones, capa la cual evita la formación de una capa protectora sobre la misma. Si se utiliza una laca fotosensible para esta otra capa, las estructuras conductoras se pueden elaborar por fotoestructurado . En el documento DE 37 32 249 Al se describe un método para elaborar tableros de circuito impreso tridimensionales en una técnica sustrativa/semiaditiva con transferencia de imagen sobre un sustrato aislante, en el cual el sustrato se recubre con una capa de cobre que primero se recubre en todos lados con una capa protectora de estaño-metal la cual se puede depositar de manera sin electrólisis o bien por electrodeposición, y la capa protectora metálica después se irradia selectivamente con radiación láser pero sin ninguna máscara, de manera que el modelo conductor se elabora como un negativo. Las regiones de cobre expuestas después se pueden remover por grabado por corrosión. En el documento DE 41 31 065 Al se describe un método para elaborar tableros de circuito impreso en los cuales se aplica una capa de metal y una película de capa protectora contra el grabado por corrosión contra el grabado por corrosión, en sucesión a un sustrato eléctricamente aislante, la película de capa protectora se remueve por radiación electromagnética en las regiones directamente adyacentes al modelo de pista conductora posterior y las regiones expuestas de la capa metálica se eliminan por grabado por corrosión a la superficie del sustrato de manera tal que los modelos de pista conductora y las regiones de isla de la capa metálica, aisladas eléctricamente de las mismas por picaduras de grabado por corrosión, permanecen en el sustrato. Preferiblemente, la película de capa protectora contra grabado por corrosión se forma por deposición de metal no electrolítico. Como una alternativa a esto, se puede utilizar un material orgánico, por ejemplo una pintura de electrodeposición. Para producir la radiación electromagnética, preferiblemente se utiliza un láser, en particular un láser Nd-YAG . Las picaduras de grabado por corrosión son de una anchura de 150 µm. Durante el grabado por corrosión de la película metálica, preferiblemente una capa de cobre, se detecta el grabado insuficiente por corrosión de respectivamente 35 µm en los bordes de las picaduras de grabado por corrosión. En el documento EP 0 757 885 Bl se describe un método para formar modelos conductores metálicos con regiones de conexión que se pueden soldar o se pueden unir, o ambas cosas, en sustratos eléctricamente aislantes, en los cuales, primero que nada se aplica metalización al sustrato y después se necesita una capa protectora orgánica resistente a la galvanoplastia y al grabado por corrosión, sobre la metalización en un baño de electroinmersión; posteriormente se retira nuevamente la capa protectora en las regiones de conexión posteriores por medio de irradiación láser, y posteriormente se electrodeposita una superficie que se puede soldar o unir en los extremos, resistente al grabado por corrosión, por electrodeposición sobre las regiones expuestas de la metalización, la capa protectora se elimina por medio de irradiación láser por lo menos en las regiones que se unen directamente al modelo conductor posterior y finalmente las regiones expuestas de la metalización se eliminan por grabado por corrosión nuevamente a la superficie del sustrato. En este caso, también, se menciona como una fuente de radiación al láser Nd-YAG. Las picaduras de grabado por corrosión formadas tienen una anchura de 150 µm. En el documento DE-OS 2 061 580 se describe un método para elaborar circuitos impresos en los cuales una capa de un material el cual es resistente a un agente de grabado por corrosión, absorbente a la luz y en particular que contiene negro de carbón y es pirolizable, en la cual además se coloca una protección opaca entre la capa pirolizable y un tubo de arco de xenón, y en el cual, además, a través de irradiación con la luz del arco, la capa pirolizable se elimina por quemado en donde no está protegida por la protección. Después de que se elimina la protección, entonces aquéllas áreas de la capa de metal las cuales no están cubiertas por las porciones remanentes de la capa pirolizable y finalmente las porciones remanentes de la capa pirolizable . Los métodos conocidos son muy difíciles y por lo tanto costosos, o no son posibles de manufactura de una manera reproducible de estructuras muy finas que tengan una anchura de estructura de 50 µm o menos, especialmente de un máximo de 20 µm. La única posibilidad conocida consiste en proceder a partir de un material el cual tiene una capa de cobre la cual es de un espesor máximo de 5 µm. Sin embargo, el producir materiales de esta clase es extremadamente difícil en términos de tecnología de proceso y por lo tanto resulta costoso. Cuando se utilizan materiales habituales que tienen una capa de cobre gruesa se ha sugerido que las estructuras conductoras generalmente no tienen una sección transversal rectangular para considerar con un grabado insuficiente por corrosión que no es considerable, de manera que su superficie de apoyo sobre el sustrato es muy pequeño y por lo tanto no se obtiene la fuerza adhesiva deseada de las pistas conductoras . Por lo tanto, subyacente a la presente invención está el problema de evitar las desventajas de los métodos conocidos en particular de encontrar un método por medio del cual se puede llevar a cabo un estructurado sencillo incluso en la producción en masa, estructurado el cual posibilite elaborar de una manera producible, estructuras extremadamente finas que tengan anchuras de estructura de 50 µm y menores, especialmente 20 µm y menores. Además, no deben presentarse los problemas existentes con los métodos conocidos respecto a la capacidad de procesamiento adicional del modelo conductor terminado. Se pretende que las pistas conductoras sean reproducibles y también la sección transversal para volverse tan cercana como sea posible a la forma rectangular. Por este medio se pretende también garantizar que existe un contacto confiable entre las pistas conductoras y la película de metal en los rebajos para producir circuitos altamente integrados en lo que se denomina "diseño sin soporte" . En el "diseño sin soporte", no se forman anillos de cobre alrededor de los rebajos los cuales están presentes para que sirvan como la conexión eléctrica de una pluralidad de planos de pistas conductoras. Además, las pistas conductoras se fusionan sin ampliarse dentro de la metalización de las paredes de los rebajos .

Este problema se resuelve por el método de acuerdo con la reivindicación 1. Las modalidades preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes . El método de acuerdo con la invención sirve para elaborar un modelo conductor sobre sustratos dieléctricos . En particular, el método se utiliza para generar portadores de circuitos altamente integrados para microelectrónica. El método naturalmente también se puede utilizar para la elaboración de otros productos, por ejemplo, para la elaboración de microrreactores, medios de almacenamiento, colectores solares y modelos metálicos sobre materiales plásticos para crear efectos decorativos . Para llevar a cabo el método de acuerdo con la invención, se utiliza un sustrato cubierto con una película metálica, preferiblemente una capa de cobre y la película metálica se remueve por grabado por corrosión de acuerdo con el estructurado de la invención de manera que se produce el modelo conductor deseado. Para estructurar la película metálica, a) el sustrato se recubre con una capa protectora la cual se forma al tratar la película metálica con una solución que contiene por lo menos un compuesto que contiene nitrógeno y b) la capa protectora después se elimina por destilación, por radiación UV en las regiones que no corresponden al modelo conductor que se va a formar, de una manera tal que la película se expone, en donde como compuestos que contienen nitrógeno, i. compuestos cíclicos sustituidos con grupos alquilo, arilo o aralquilo, o cualquiera de ellos son los que se utilizan, específicamente compuestos de las clases de sustancias: imidazoles, bencimidazoles, triazoles, benzotriazoles, pirróles, pirazoles, oxazoles, isoxazoles, tiazoles, benzotiazoles , índoles, adenina, purinas, quinolinas, pirazinas, quinazolinas, guanina, xantina, hipoxantina, indazoles, creatinina, fenazinas, cupferrón, tetrazoles, tiadiazoles, tiatriazoles, isotiazoles así como derivados de los mismos, los grupos alquilo tienen por lo menos tres átomos de carbono, o bien ii. compuestos que contienen cadenas oligoméricas o poliméricas a las cuales se unen los compuestos mencionados en lo anterior; por ejemplo, el polivinilimidazol forma una capa de grabado por corrosión extremadamente resistente al grabado por corrosión. Posteriormente puede c) la película metálica expuesta se remueve por grabado por corrosión. Como la radiación de energía, se utiliza preferiblemente radiación láser dado que esta radiación tiene las propiedades necesarias para ser capaz de elaborar las estructuras extremadamente finas, y dado que en la radiación láser se obtiene una densidad de energía lo suficientemente alta para eliminar la capa protectora. Para eliminar la capa protectora selectivamente en las regiones de capa metálica que se van a exponer, preferiblemente se utiliza un láser eximérico el cual en particular se puede manejar por pulsos. Esta fuente de radiación es particularmente adecuada para eliminar las capas protectoras delgadas que consisten de material orgánica sin dejar ningún residuo. En principio también se pueden utilizar otros tipos de láseres . Cuando se utilizan estos tipos de láseres, sin embargo, tampoco se puede garantizar que las capas protectoras se utilicen sin dejar ningún residuo. Con el método de acuerdo con la invención, se pueden formar modelos conductores los cuales tienen anchuras de estructura de las pistas conductoras de 50 µm y menos, en particular de 20 µm y menos. Por ejemplo, se pueden elaborar pistas conductoras con una sección transversal prácticamente rectangular con una anchura de base de 50 µm. La forma de la sección transversal de la pista conductora corresponde sustancialmente a un trapecio, y debe notarse que el área de base de las pistas conductoras adyacentes al material dieléctrico es más ancha que la superficie. De esta manera, se obtiene una superficie de contacto grande de las pistas conductoras al material dieléctrico y por lo tanto se obtiene una fuerza adhesiva óptima sobre el sustrato. La aspereza de los bordes de la pista conductora, denominados como grabado insuficiente, están en la región de 2.5 µm con pistas conductoras las cuales tienen una anchura de aproximadamente 20 µm y una altura de 20 µm. Esto significa que la superficie de base de cada borde de las pistas conductoras se proyecta por la distancia indicada por debajo de la superficie de las pistas conductoras. Si por ejemplo se elaboran pistas conductoras que tengan una superficie de base con una anchura de 15 µm, la anchura de la superficie de la pista conductora es de aproximadamente 11 µm. La anchura de la pista conductora también se puede establecer de una manera reproducible. Por ejemplo, se pueden obtener pistas conductoras que tengan una anchura estructural sustancialmente constante, generalmente de 20 µm o incluso menor (por ejemplo 10 µm) . Sin embargo, la fluctuación en la anchura está dentro de, generalmente, ± 1 µm. Por este medio se asegura la integridad eléctrica de la totalidad del circuito eléctrico; esto significa, por ejemplo, que se garantice una impedancia reproducible del circuito. En particular, no se presentan los problemas que se observan con el método descrito en el documento DE 37 32 249 Al no se presentan cuando se utiliza el método de acuerdo con la invención. No se observan los defectos en el grabado por corrosión subsecuente de la capa de cobre expuesta. La totalidad de las regiones de superficie del circuito que se van a procesar en las cuales se remueven las regiones de la capa protectora por el tratamiento láser, se pueden grabar por corrosión sin problema, sin que permanezcan residuos. Cuando se utiliza por otra parte el método descrito en DE 37 32 249 Al, se hace notar que incluso después de que se realiza la eliminación láser, aún se pueden encontrar cantidades considerables de estaño en las regiones de superficie de cobre las cuales de hecho han sido liberadas previamente de estaño, de manera que el grabado por corrosión resultante no es satisfactorio. Básicamente, este método sólo es adecuado para la elaboración de pistas conductoras que tengan una anchura mínima, generalmente, de 120 µm. Si se realiza un intento por elaborar, por medio de este método, portadores de circuito que tengan anchuras de estructura de las pistas conductoras las cuales sean menores de 50 µm, ya no se pueden obtener resultados reproducibles. La forma y anchura de las pistas conductoras varía dentro de límites muy amplios. Las separaciones entre las pistas conductoras son parcialmente uniformes y se observa ya sea conectadas entre sí o rupturas en las piezas conductoras. Además, parcialmente, las cauterizaciones similares a picaduras en grabado por corrosión, del modelo conductor se observan después de que la capa de cobre ha sido eliminada por grabado por corrosión. Si se utiliza el método de acuerdo con la invención, el tratamiento de aguas residuales de los líquidos que se presentan cuando se remueve la capa protectora no presenta ningún problema.

En comparación con las técnicas de estructurado convencionales utilizando capas protectoras fotoimpresas o serigrafiadas, el método de eliminación de acuerdo con la invención es sustancialmente más corto y requiere menos etapas de método. En particular, no es necesaria una etapa de revelado para la capa protectora. Para elaborar la capa protectora, las capas de cobre se ponen en contacto con una solución acida, la cual preferiblemente contiene agua como un solvente, posiblemente también otros solventes que solo agua sola, en una mezcla con agua o entre sí. La solución contiene por lo menos un compuesto que contiene nitrógeno, por ejemplo, un compuesto cíclico, preferiblemente heterocíclico o aromático, en particular sustituido con cadenas laterales alquilo o un oligómero o polímero de los compuestos cíclicos, y otros constituyentes. formado de una manera reproducible, no surgen problemas en la realización de esta técnica. Las cauterizaciones similares a picaduras en el modelo conductor tampoco se observan después del grabado por corrosión de la capa de cobre. Además, no surgen problemas en la eliminación de la capa protectora después del grabado por corrosión de la capa de cobre. Además de esto, en contraste con los métodos conocidos, se pueden remover las capas protectoras de los rebajos muy estrechos e incluso de orificios ciegos por medio de ácido inorgánico diluido.

Además, no hay problemas en el procesamiento adicional de los portadores de circuito sometidos a grabado por corrosión si se utiliza el método de acuerdo con la invención. En contraste con los métodos conocidos, la aplicación de una protección de detención de soldadura provoca en este caso algunas dificultades como la deposición subsecuente de una capa final de níquel/oro.

Cuando se utiliza el método de acuerdo con la invención, la fuerza adhesiva de la protección de detección de soldadura sobre las pistas conductoras es lo suficientemente elevada; cuando se utilizan, por otra parte, los métodos conocidos, las superficies de las pistas conductoras no se pueden someter satisfactoriamente a grabado por corrosión antes de que se aplique la capa final . Si se utiliza el método de acuerdo con la invención, el tratamiento de agua residual de los líquidos que se presentan cuando se remueve la capa protectora no representa ningún problema. En comparación con las técnicas de estructurado convencionales utilizando capas protectoras fotoimpresas o serigrafiadas ; el método de eliminación de acuerdo con la invención es sustancialmente más corto y requiere menos etapas de método. En particular, no es necesario una etapa de revelado para la capa protectora. Para elaborar la capa protectora, las capas de cobre se ponen en contacto con una solución acida, la cual preferiblemente contiene agua como un solvente, posiblemente también otros solventes que solo agua sola, en una mezcla con agua o entre sí. La solución contiene por lo menos un compuesto que contiene nitrógeno, por ejemplo, un compuesto cíclico, preferiblemente heterocíclico o aromático, en particular sustituido con cadenas laterales alquilo o un oligómero o polímero de los compuestos cíclicos y otros constituyentes . Como compuestos que contienen nitrógeno, preferiblemente compuestos cíclicos sustituidos con alquilo, arilo o aralquilo son los grupos que se utilizan, por ejemplo compuestos de las clases de sustancias: imidazoles, bencimidazoles, triazoles, benzotriazoles, pirróles, pirazoles, oxazoles, isoxazoles, tiazoles, benzotiazoles, Índoles, adenina, purinas, quinolinas, pirazinas, quinazolinas , guanina, xantina, hipoxantina, indazoles, creatinina, fenazinas, cupferrón, tetrazoles, tiadiazoles, tiatriazoles, isotiazoles así como derivados de los mismos, los grupos alquilo que tienen por lo menos tres átomos de carbono. Alternativamente, también se pueden utilizar compuestos que contienen cadenas oligoméricas o poliméricas como compuestos que contengan nitrógeno, a los cuales se unen los compuestos mencionados previamente. Por ejemplo, el polivinilimidazol forma una capa grabado por corrosión extremadamente resistente al grabado por corrosión.

La concentración de estas sustancias en la solución se puede utilizar, por ejemplo en el intervalo entre 0.001 g/1 y 400 g/1, preferiblemente entre 1 g/1 y 50 g/1. Además, la solución que contiene compuestos de nitrógeno que contiene por lo menos un ácido, por ejemplo ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosforoso, ácido fórmico, ácido etanólico, ácido glicólico, ácido oxálico, ácido succínico, ácido maleico, ácido tartárico, ácido adípico o ácido láctico. El valor de pH de la solución debe ser menor de 7 y preferiblemente está en el intervalo de 2 y 5. La solución también puede contener constituyentes adicionales, por ejemplo sustancias básicas para estabilizar el pH (amortiguadoras) , cobre u otras sales de metales pesados para endurecer la capa. Como sustancias básicas, se pueden utilizar preferiblemente aminas alifáticas, por ejemplo etilendiamina, monoalquilaminas , dialquilaminas y etanolaminas tales como monoetanolamina, dietanolamina y trietanolamina. Para formar la capa protectora, la solución se calienta a una temperatura de preferiblemente 30°C a 95°C y se deja generalmente 2 a 10 minutos en contacto con el sustrato. En una variante de método, el sustrato, mientras se pone en contacto con la solución, se conecta eléctricamente a una fuente de corriente externa y un contraelectrodo el cual también está en contacto con la solución, o directamente a un segundo electrodo, el cual también se pone en contacto con la solución de tratamiento . Aquí la capa protectora se forma por una reacción electroquímica en la que, aunque las capas de cobre se ponen en contacto con la solución que contiene compuestos que contienen nitrógeno, se aplica un voltaje eléctrico por lo menos intermitentemente entre las capas de cobre y los electrodos o, como un resultado de la diferencia de potencial estándar de las capas de cobre y los electrodos, se produce de manera tal que las capas de cobre son polarizadas como el ánodo y el electrodo como el cátodo. Por este medio, fluye una corriente eléctrica entre las capas de cobre y los electrodos . El voltaje entre el segundo electrodo o el contraelectrodo y el sustrato preferiblemente se ajusta en la región entre 0.5 voltios y 1.5 voltios. La corriente que surge preferiblemente está en el intervalo entre 0.1 A/dm2 y 1 A/dm2. Si no se utiliza una fuente de corriente externa y el sustrato se conecta directamente al segundo electrodo, se utiliza un metal como el material para el electrodo, el cual se comporta como un metal más noble que el cobre, por ejemplo acero inoxidable u oro. Después de que se ha formado la capa protectora, el sustrato se seca para solidificar la capa protectora. Para este propósito, el sustrato se seca, por ejemplo, en una secador circulante o, con este método, un dispositivo de calentamiento de radiación infrarroja. Se puede utilizar una combinación de secador continuo y un dispositivo de calentamiento por radiación infrarroja o un proceso de aire caliente, posteriormente el sustrato se expone con radiación UV, preferiblemente con radiación láser, la capa protectora se puede eliminar por un láser que se mueve sobre la capa protectora. Por este medio se remueven o eliminan las regiones de la capa protectora las cuales no corresponden al modelo conductor que se va a formar. El láser sirve para descomponer el material orgánico de la capa protectora y transferirlo a la fase gaseosa. Como el láser, preferiblemente es adecuado un láser eximérico por pulsos, por medio del cual se pueden descomponer (fotolíticamente) los enlaces en las moléculas orgánicas . Los productos gaseosos producidos se pueden extraer vía sistemas de bomba adecuados a partir del ambiente inmediato del sustrato con el fin de evitar la formación de una capa renovada. Para copiar el modelo conductor sobre el sustrato cubierto con la película metálica, en particular una protección a través de la cual se irradia radiación UV, se puede utilizar. Particularmente favorable es una distribución de formación de imagen en la cual la protección se coloca, en una separación desde el sustrato, en una trayectoria de haz paralelo del láser (proceso fuera de contacto) . El modelo de la protección después se transfiere directamente al sustrato. Para elaborar la protección, se utiliza preferiblemente una capa de cromo delgada estructurada con el modelo de pista conductora sobre un portador de cuarzo. Las protecciones de esta clase se pueden elaborar con una resolución de aproximadamente 0.2 µm. Además, se puede introducir un sistema de lente formador de imagen dentro de la trayectoria del haz entre la protección y el sustrato, por medio del cual el sistema de la imagen de protección sobre la capa protectora se puede copiar en agrandamiento o en reducción. El sustrato después no se encuentra en el foco del sistema de lente formador de imagen. Si la protección no se ilumina completamente por el haz láser, debido a que el haz láser no tiene una sección transversal de haz adecuadamente grande ya sea que la máscara se pueda mover perpendicularmente al haz láser o que el haz láser se pueda mover sobre la máscara, de manera que el haz láser cubra la totalidad de las regiones de la protección en secuencia. Por este medio, se puede eliminar por exploración el modelo de la protección. Si se mueve la protección, el sustrato también se mueve en un movimiento coordinado con el mismo. En una distribución alternativa, la protección también se puede colocar en contacto directo con la superficie de la capa protectora. Por este medio, los efectos de radiación insuficiente son, de manera admitida, evitables de manera más fácil en comparación con el método en el que no hay contacto. Esta distribución tiene la desventaja, sin embargo, de que no se pueden utilizar sistemas de lentes formadores de imagen para ampliar o reducir la imagen de la protección. Además, no se puede reproducir la protección sobre la superficie de la capa protectora varias veces por movimiento coordinado adecuado de la protección en relación al sustrato. El problema de la radiación insuficiente cuando se utiliza el método sin contacto se puede eliminar en gran medida por sistemas de tamizado adicionales adecuados que se utilizan para proteger de la radiación parásita en el borde . En principio, la estructura conductora también puede ser "escrita" sobre la superficie de la capa protectora con un haz láser enfocado sin una protección (formación de imagen directa por láser) . Mediante la utilización de un haz láser enfocado de manera muy precisa, a partir del cual posiblemente la radiación parásita circundante al haz principal también se ha eliminado y la cual se mueve sobre la superficie de la capa protectora, también se pueden formar estructuras muy finas en la capa protectora (50 µm) . Después, las regiones de cobre expuestas se eliminan en un proceso de grabado por corrosión. Para este propósito, preferiblemente se utiliza una solución de grabado por corrosión de cobre alcalina (solución de grabado por corrosión de cloruro de cobre (II) amoniacal) . De esta manera, se forma un modelo conductor . Posteriormente, se remueve la capa protectora de las estructuras de cobre que se forman. Se utiliza para este propósito una solución acida. Por ejemplo, se puede utilizar una solución acuosa de un ácido inorgánico, por ejemplo una solución diluida de ácido clorhídrico o sulfúrico. El modelo de cobre produce estructuras de cobre muy finas de bordes definidos, los cuales tienen bordes ásperos y rectos . Las capas de cobre se pueden tratar con diferentes técnicas de método. Por ejemplo, los sustratos proporcionados con las capas de cobre se pueden sumergir dentro de soluciones de tratamiento que se hacen descender dentro de baños los cuales están contenidos en tanques. Un método preferido para llevar los sustratos en contacto con la solución de tratamiento consiste en utilizar un proceso continuo horizontal para formar la capa protectora y para eliminar las capas de cobre expuestas. Este método consiste en que los sustratos se dejan a través de tal sistema en una dirección de transporte horizontal . Aquí los sustratos se mantienen perpendiculares u horizontales. Los sustratos aquí nuevamente se pueden guiar en un plano de transporte horizontal o respectivamente vertical. Las soluciones se pueden dirigir a las superficies del sustrato por medio de boquillas adecuadas, por ejemplo, por boquillas de purgado, aspersión o atomización. Con las boquillas, se garantiza la inundación forzada incluso en los rebajos más finos. Para fabricar los portadores de circuito altamente integrados, se pueden utilizar materiales básicos los cuales comprenden un material dieléctrico el cual se proporciona en uno o ambos lados con capas de cobre. Los materiales básicos de esta clase primero se pueden producir de una manera convencional al laminar placas de cobre con una tela de fibra de vidrio saturada con resina el cual aún no se ha endurecido o al verter o al laminar resina sobre un sustrato portador estable y endurecer la resina. El sustrato portador preferiblemente se forma de manera habitual como un portador de circuito de capas múltiples el cual tiene estructuras de circuito más gruesas, por ejemplo para conectar a tierra, suministrar corriente o proteger, las cuales se conectan de una manera adecuada vía un rebajo revestido de un orificio pasante a otro, o bien mediante niveles de cableado de señal sobre las capas dieléctricas aplicadas adicionalmente, o ambas cosas. Correspondiente al requerimiento de densidad de cableado, las capas dieléctricas se pueden aplicar al sustrato portador sobre uno o ambos lados . De manera concebible también, está la posibilidad de recubrimientos múltiples, con formación respectiva de modelos de conducción en la nueva capa. Por este medio, se puede incrementar prácticamente de cualquier manera la densidad de cableado de señal. Aquí es obvio que, antes de que se construya una capa dieléctrica adicional, se debe completar el modelo conductor respectivo. Las capas de cobre en las capas individuales se pueden elaborar por metalización del material dieléctrico. Los métodos de metalización por medio de los cuales se puede obtener una unión suficientemente adhesiva entre la capa de cobre y el material dieléctrico, se conocen en la técnica. Por ejemplo, la resina se puede metalizar de una manera química después de tratamiento previo adecuado de grabado por corrosión. Para este fin, el material dieléctrico por ejemplo, primero se activa con sales de metal noble y después se reviste con cobre de una manera sin electrones y posiblemente electrolíticamente. En otro tipo de método, el material dieléctrico también puede ser metalizado por medio de un proceso de plasma. Para este fin, el material dieléctrico primero se graba por corrosión en una descarga incandescente y posteriormente -también en una descarga incandescente- se recubre con sales de metal noble (método PECVD, métodos de aplicación física tales como sublimación catódica, etc.), de manera que el cobre se puede depositar, adherir de manera segura, por medio de un método sin corriente y, si es necesario, electrolítico. El método electrolítico de aplicar cobre al material dieléctrico se puede depositar de manera habitual con corriente directa, pero ventajosamente también con un método por pulsos (recubrimiento electrolítico por pulsos) , en el cual se utiliza corriente unipolar o bipolar, o pulsos de voltaje. Habitualmente, se forma una capa de cobre con un espesor de 10 µm a 20 µm aproximadamente . Los siguientes ejemplos sirven para explicar la invención con mayor detalle: Ejemplo 1: Un tablero de material aislante (materiales FR4 : rejilla de fibra de vidrio saturadas con resina inhibidora de flama, endurecidas) , recubiertas en un lado con una lámina de cobre la cual tiene un espesor de 17.5 µm, se endurecen en un baño de galvanoplastia con cobre y ácido sulfúrico (20 g/1 de Cu2+ como sulfato de cobre, 200 g/1 de H2S04, 50 mg/1 de Cl" como NaCl, agente abrillantador, agente nivelador) hasta un espesor de 20 µm. Después el tablero revestido con cobre se sumerge en una solución de recubrimiento para formar la capa protectora. Esta solución tiene la siguiente composición: 2-n-pentilbencimidazol 10 g ácido fórmico 32 g cloruro de cobre (II) 1.0 g rellenar con agua hasta 1 1.

El tablero se trata durante 5 minutos en la solución calentada a 40 °C, después se enjuaga con agua y posteriormente se seca en un secador circulante durante 10 minutos a 130 °C. A través del tratamiento con la solución, se forma una película orgánica delgada (dentro de la región de 1 a 10 µm de espesor) , como una capa protectora sobre la capa de cobre.

En una prueba alternativa, en vez de utilizar 2-n-pent i lbenc imidaz ol , se utiliza el compuesto 2-n-heptilbencimidazol . Se obtiene el mismo resultado. Para formar estructuras conductoras que tengan anchuras de estructura de 20 µm, la capa protectora posteriormente se estructura por medio de un láser eximérico por pulsos con una salida láser inicial de 50 W y una densidad de energía de 150 m /cm2 a 200 m /cm2. Para este fin, se coloca una protección (capa de cromo estructurada con un modelo conductor sobre una placa de cuarzo) dentro de la trayectoria del haz del láser. Entre la protección y el tablero de material aislante, también se puede colocar un sistema de lente formador de imagen de manera que el tablero de material aislante se coloque en el lado opuesto del punto focal del haz, visto desde el sistema de lente. El modelo conductor de la protección de esta manera se copia con un factor lineal de dos sobre la capa protectora. Dado que el haz láser únicamente ilumina una porción pequeña de la protección, la protección y el tablero de material aislante se mueven de manera coordinada perpendicularmente al eje del haz y en la dirección opuesta, de manera que la totalidad del modelo conductor se copia en secuencia sobre la capa protectora. El cobre expuesto durante el estructurado láser después se retira con una solución de grabado por corrosión con CuCl2 amoniacal .

Después de esto, la capa orgánica se retira nuevamente en una solución de HCl 3% en peso. Se forma un modelo que consiste de pistas conductoras de cobre, las pistas conductoras tienen una anchura de aproximadamente 20 µm (en la base) y un espesor de 20 µm. Se verifica el resultado de grabado por corrosión mediante micrografías electrónicas de barrido: las pistas conductoras tienen una sección transversal muy regular la cual está configurada como un trapezoide. La superficie de apoyo de las pistas conductoras sobre el material FR4 es mayor que la superficie de las pistas conductoras. Los bordes de las pistas conductoras se forman regulares y rectos y tan peraltada que el grabado por corrosión inferior es de 2.5 µm. No se detectan indentaciones, cauterizaciones en forma de embudo u otras irregularidades . Estos resultados se obtienen tanto con la solución de recubrimiento que contiene 2-n-pentilbenc?midazol como con la solución de recubrimiento que contiene 2-n-heptilbencimidazol .

Ejemplo 2 Se repite la prueba del Ejemplo 1, el tratamiento en solución de bencimidazol para formar la capa protectora se lleva a cabo con un flujo de corriente. Para este propósito, un electrodo adicional formado de titanio metálico expandido, revestido con platino, se pone en contacto con la solución y entre las capas de cobre y el electrodo se establece un voltaje de manera que fluye una corriente de aproximadamente 0.2 A/dm2 (en relación a las capas de cobre) . Se utiliza la misma solución para formar la capa protectora como en el Ejemplo 1, y la misma distribución para formar el modelo conductor en la capa protectora con el láser eximérico. El resultado de grabado por corrosión es el mismo que en el Ejemplo 1.

Ejemplo 3: Se repite el Ejemplo 2. Sin embargo, se utiliza una solución la cual no contiene cloruro de cobre (II) para formar la capa de cobre . El resultado de grabado por corrosión es el mismo que en el Ejemplo 1.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un método para formar un modelo conductor sobre sustratos dieléctricos, método en el cual a) un sustrato cubierto con una película metálica se recubre con una capa protectora la cual se forma al tratar la película metálica con una solución que contiene por lo menos un compuesto que contiene nitrógeno, b) la capa protectora se retira por depuración por radiación UV en las regiones que no corresponden al modelo conductor que se forma, de manera tal que la película metálica se expone, y c) la película metálica expuesta es eliminada por grabado por corrosión, caracterizado porque i. los compuestos que contienen nitrógeno se seleccionan del grupo de compuestos que comprenden los siguientes sustituidos con grupos alquilo, arilo o aralquilo: imidazoles, bencimidazoles, triazoles, benzotriazoles, pirróles, pirazoles, oxazoles, isoxazoles, tiazoles, benzotiazoles, Índoles, adenina, purinas, quinolinas, pirazinas, quinazolinas, guanina, xantina, hipoxantina, indazoles, creatinina, fenazinas, cupferrón, tetrazoles, tiadiazoles, tiatriazoles, isotiazoles así como derivados de los mismos, los grupos alquilo tienen por lo menos tres átomos de carbono, o ii. compuestos que contienen nitrógeno que contiene cadenas oligoméricas o poliméricas a las cuales se unen los compuestos los cuales se seleccionan del grupo de compuestos que comprenden los siguientes sustituidos con grupos alquilo, arilo o aralquilo: imidazoles, bencimidazoles, triazoles, benzotriazoles, pirróles, pirazoles, oxazoles, isoxazoles, tiazoles, benzotiazoles, Índoles, adenina, purinas, quinolinas, pirazinas, quinazolinas, guanina, xantina, hipoxantina, indazoles, creatinina, fenazinas, cupferrón, tetrazoles, tiadiazoles, tiatriazoles, isotiazoles así como derivados de los mismos, los grupos alquilo tienen por lo menos tres átomos de carbono.

2. El método, como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque el modelo conductor se forma sobre un sustrato cubierto con una capa de cobre.

3. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la radiación láser se utiliza como la radiación UV.

4. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa protectora se retira, utilizando un láser eximérico por pulsos, en las regiones de película metálica para ser expuesto en la etapa b) del método.

5. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la protección a través de la cual pasa la radiación UV se utiliza para copiar el modelo conductor sobre el sustrato cubierto con la película metálica.

6. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa protectora se forma al colocar las capas metálicas en contacto con una solución acuosa acida del compuesto que contiene por lo menos un nitrógeno.

7. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la solución para formar la capa protectora contiene por lo menos un ácido que se selecciona del grupo que comprende ácido fosfórico, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosforoso, ácido fórmico, ácido etanoico, ácido glicólico, ácido oxálico, ácido succínico, ácido maleico, ácido tartárico, ácido adípico y ácido láctico.

8. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa protectora se forma por una reacción electroquímica en donde, conforme las capas metálicas se ponen en contacto con la solución la cual contiene los compuestos que contienen nitrógeno, se aplica un voltaje eléctrico por lo menos intermitentemente entre las capas metálicas y los electrodos que se ponen en contacto con la solución, o que surge como el resultado de la diferencia de potencial habitual de las capas metálicas y los electrodos de manera tal que las capas metálicas se polarizan como el ánodo y el electrodo como el cátodo, de manera que fluye corriente eléctrica entre las capas metálicas y los electrodos.

9. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la película metálica expuesta se retira con una solución de grabado por corrosión de metal alcalino.

10. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se utiliza un proceso continuo horizontal para formar la capa protectora y eliminar las capas metálicas expuestas.

11. El método, como se describe en una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la capa protectora se elimina por depuración después de que se ha retirado la película metálica.