NL8105633A - Werkwijze voor de vervaardiging van metaalbeelden of patronen op en/of onder het oppervlak van een substraat met een halfgeleidende lichtgevoelige verbinding. - Google Patents

Description

** * EHN 10.217 1 N.V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Weekwijze voor de vervaardiging van metaalbeelden of patronen op en/of aider het oppervlak van een substraat met een halfgeleiden-de lichtgevoelige verbinding"

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van metaalbeelden of -patronen op en/of onder het oppervlak van een substraat, dat een half geleidende, lichtgevoelige verbinding bevat of hieruit bestaat en op de produkten, die door 5 middel van deze werkwijze worden verkregen.

Uit het US Octrooischrift 3,380,823 is een dergelijke werkwijze bekend voor de vervaardiging van afbeeldingen op een medium bestaande uit een papieren drager, voorzien van een laag van een half-geleidend pigment in een polymeer harsachtig bindmiddel. Na belich-10 ting via een negatief, waardoor het pigment reversibel wordt geactiveerd, wordt het medium met een beelvormend reductieoxidatie systeem in aanraking gebracht, waardoor de beeldvorming irreversibel tot stand komt.

Een overeenkomstige werkwijze voor de vervaardiging van 15 elektrisch geleidende metaalpatronen op een isolerend, polymeer sub-straatmateriaal, zoals gedrukte bedradingspanelen, is in het US Octrooischrift 3,674,485 beschreven. Ook hiervoor wordt uitgegaan van substraatmateriaal op het oppervlak waarvan een laag is aangebracht bestaand uit een homogene verdeling van een lichtgevoelige 20 half geleidende metaalverbinding in een hydrofoob, harsachtig bindmiddel.

Na vorming van een patroon van metaalkiemen na selectieve belichting en contact met een oplossing van de betreffende ionen van het metaal wordt dit metaalkiembeeld tot een elektrisch geleidend patroon door middel van een fysische ontwikkelaar of een stroomloze metalliserings-25 oplossing versterkt.

Deze werkwijzen vereisen het gebruik van een afschermings-patrocn cq. een negatief. Het ‘behoud van de selectiviteit gedurende de vanning van het kiembeeld en de versterking hiervan maken aanvullende maatregelen zoals het toepassen van een sluierbestrijdingsmiddel, nodig. 30 De uitgevonden werkwijze maakt deze middelen en het gebruik van een afschenningspatroon overbodig en vereenvoudigt de beeld-cq. patroonvorming aanmerkelijk.

Zij is daardoor gekenmerkt, dat het oppervlak waarin of 8105633 ' £ PHN 10.217 2 waarop zich de lichtgevoelige half geleidende metaalverbinding bevindt, wordt ondergedompeld in een oplossing, waarin zich ionen van een kiembeeldvormend metaal bevinden, en patroonmatig wordt belicht met behulp van een ten opzichte van het preparaat gestuurd bewegende 5 gefocusseerde bundel laserlicht van een zodanige golflengte in het ultraviolette of zichtbare deel van het spectrum, dat deze door de betreffende halfgeleidende verbinding wordt geabsorbeerd.

Uit een dergelijke oplossing wordt allereerst het kiembeeld-metaal op de door de laserbundel getroffen oppervlaktedelen, waarin 10 zich de halfgeleidende verbinding bevindt, fotochemisch afgezet.

Vervolgens kan op dit katalytische kiembeeld zonder verdere belichting door stroomloze afzetting het beeldmetaal warden neergeslagen. In dat geval behoeft het substraat niet in hetzelfde bad ondergedonpeld te blijven.

15 De belichting kan door sturing van de lichtbundel met behulp van bekende programmer ingstechnieken volgens het gewenste patroon worden uitgevoerd.

Volgens een verdere uitwerking van de uitgevonden werkwijze vindt de belichting plaats in een oplossing van een metaalzout en 20 een reductiemiddel voor dat metaalzout, die geschikt is voor stroomloze metallisering of voor fysische ontwikkeling.

Opgemerkt wordt, dat in de Japanse gepubl. Octrooiaanvrage 75/92.830, waarvan een samenvatting in Chem. Abstr. 84, 94240η (1976) is opgencmen, een werkwijze voor het aanbrengen van goudpatronen op 25 een Ga-As-oppervlak is beschreven. Dit gebeurt echter met behulp van een CC^-laser, die overwegend straling met een golflengte van 10 yUin levert. In dit golflengtegebied zijn fotochemische processen zoals vol- · gens de uitvinding uiteraard onmogelijk. De in. deze publicaties beschreven metaalafzetting moet het gevolg zijn van thermische effecten.

30 Om in plaats van met een afschenningspatroon door bestralen met een gestuurde, volgens het te maken patroon ten opzichte van het substraat bewegende lichtbundel te kunnen werken, dient de kiemvorming voldoende snel plaats te vinden. Daartoe moet de in de zin van de uitvinding gebruikte halfgeleidende metaalverbinding lichtgevoelig 35 genoeg zijn om in combinatie met de aangewende intensiteit van de laserbundel zeer korte belichtingstijden mogelijk te maken. Daarnaast moet de oplossing, waarin het oppervlak is ondergedompeld, een voldoend hoge transmissie voor het gebruikte licht bezitten.

8105633 EHN 10.2.17 3

Een in het kader van de uitvinding zeer geschikte keuze van het half geleidende metaaloxide is titaandioxide of zinkoxide.

In verband met de eis van een zo hoog mogelijke transmissie van de oplossing van de ionen van het kiembeeldmetaal voor het ge-5 bruikte licht is het gebruik van een oplossing, waaruit stroomloos good- of een goudlegering kunnen worden neergeslagen voor de vorming van de kiemen en de daarop volgende versterking ervan zeer interessant.

Deze oplossingen, die uit de Ned. Octrooiaanvrage 8,103,174 en het GB-Octrooischrift 1,322,203 bekend zijn, bezitten in het voor de foto-10 gevoelige halfgeleiders geschikte golflengtegebied een veel hogere transmissiewaarde dan bijvoorbeeld stroomloos werkende verkoperoplos-singen, walke laatstgenoemde in het kader van de uitvinding slechts bij relatief lage concentraties of met een kortere lichtweg door de oplossing kunnen worden gebruikt.

15 De uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal uitvoe- ringsvoorbeelden worden toegelicht.

Voorbeeld 1

Plaatmateriaal bestaande uit met glasvezel versterkte epoxyhars, waarin in een hoeveelheid van ongeveer 4 gew.S titaandioxyde-20 deeltjes (rutiel) zijn gedispergeerd, werd hydrofiel gemaakt door het achtereenvolgens te behandelen met een methylethylketon-water-mengsel (1:2) en, bij 50°C en onder blootstellen aan trillingen met een frequentie van 50 Hz, met een oplossing,, die per liter 120 g Na2Cr20^, 25 400 ml H2SOj (d= 1,84) en 200 ml (d= 1,88) en water bevatte.

Het plaatmateriaal werd vervolgens in een kwartscuvet gebracht, waarin zich een op 50°C verwarmde waterhoudende oplossing van f de volgende samenstelling per liter bevend: 30 0,04 mol koper sulfaat 0,072 mol tetra-Na-zout van ethyleendiaminetetraazijnzuur

0,12 mol NaCH

0,10 mol formaldehyde

Vervolgens werd het plaatmateriaal in de oplossing belicht 35 met een gefocusseerde bundel van een gepulste stikstof laser. Het vermogen hiervan bedroeg 1MW, de golflengte 337 nm, de pulsduur 4ns, de pulsfrequentie 10 Hz. De lichtweg door de oplossing werd minimaal _o gehouden. Bij een effectieve belichtingstijd van 12.10 sec. en een 8105633 PHN 10.217 4

^ X

versterkingstijd van 10 min. werd een duidelijk beeld verkregen.

Een vergelijkbaar resultaat wordt verkregen met epoxy-glas-vezel-materiaal, waarin ZnO-poeder .is gedispergeerd.

Voorbeeld 2 5 Met titaandioxide gevuld plaatmateriaal volgens Voorbeeld 1 werd na de zelfde voorbehandelingsstappen gebracht in een tot 50°C verwarmde waterhoudende oplossing, die· per liter bevatte:

0,072 mol tetra-Na-zout van ethyleendiaminetetraazijnzuur 0,12 mol NaOH

10 0,014 mol kaliumgoud(I) cyanide

Het plaatmateriaal werd met dezelfde gepulste stikstoflaser van Voorbeeld 1 bestraald. Eén puls met een effectieve belichtings-~9 tijd van 4.10 sec. was voldoende, cm een duidelijk zichtbaar beeld te doen ontstaan.

15 Voorbeeld 3

Een hydrofiel gemaakt, met titaandioxide-pigment gevuld plaatje volgens Voorbeeld 1 werd in een stroomloos werkende ver-koperoplossing volgens datzelfde Voorbeeld gebracht en gedurende 16 sec. continu belicht met een Argon-ionen-laser (vermogen ongeveer 0,70W 20 golflengten 334, 351 en 364 nm). Het plaatje werd gedurende de belichting over ongeveer 7 ram lineair verplaatst. Na ongeveer 10 min. verblijf in de oplossing na de belichting werd een goed elektrisch geleidende koperlijn verkregen.

Voorbeeld 4 25 Een volgens Voorbeeld 1 voorbehandeld, met TiC>2 pigment gevuld plaatje werd geplaatst in een waterhoudende oplossing, die per liter bevatte: 5,6 x 10~3 mol PdCl2, 0,12 mol HC1 en 30 0,4 gew.% "Tensagex DP 24", d.i. een bevochtigingsmiddel, bestaande uit een alkylarylpolyglycolethersulfaat.

Er werd een reeks belichtingen van het plaatje uitgevoerd gedurende 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 en 1/64 sec. met de argonionen-laser van Voorbeeld 3 (vermogen ca 0,70W). Na ongeveer 1 min. in een 35 op 50°C verwarmde verkpperoplossing werd bij alle belichtingswaarden op de belichte plaatsen een zwart beeld verkregen.

Voorbeeld 5

Een uit AL^-keramiek bestaand plaatje werd ondergedcmpeld 8103333 EHN 10.217 5 in en vervolgens ópgetrokken uit, een vloeistof die uit 25 gew.% titaanacetylacetonaat en 75 gew.% propanol-2 bestond. Na drogen met een föhn werd het plaatje gedurende 8 min. qp 500°C verhit gehouden, waarbij door pyrolyse titaandioxyde op het Al^O^-substraat werd ge-5 vormd. Het plaatje werd vervolgens in een cuvet met een waterhoudende oplossing geplaatst, die per liter bevatte: 0,014 mol kaliumgoud (I) cyanide 0,005 mol keper sulfaat 0,072 mol tetra-Na-zout van ethyleendiaminetetraazijnzuur 10 0,12 mol NaOH en 0,30 mol formaldehyde

Met die van Voorbeeld 4 overeenkomende belichtingen werden uitgevoerd. Na een 15 min. durend verblijf in de oplossing na de belichting werden goed zichtbare metaalbeelden gevormd.

15 20 25 30 1 8105633

Claims (5)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van metaalbeelden of patronen op en/of onder het oppervlak van een suhstraatmateriaal waarin of waarop zich een halfgeleidende, lichtgevoelige verbinding bevindt of die hieruit bestaat, welke halfgeleidende verbinding in 5 staat is na belichting uit een oplossing van een metaalion dit metaal in de vorm van kiemen af te scheiden, die door fysische ontwikkeling of met behulp van een stroomloos werkende metalliseringsoplossing worden versterkt, met het kenmerk,dat het oppervlak wordt ondergedompeld in een oplossing, waarin zich ionen van een kiembeeldvormend metaal 10 bevinden, en patroonmatig wordt belicht met behulp van een ten opzichte van het substraat gestuurd bewegende, gefocusseerde bundel laserlicht van een zodanige golflengte in het ultraviolette of zichtbare deel van het spectrum dat deze door de betreffende halfgeleidende verbinding wordt geabsorbeerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de be lichting plaatsvindt in een oplossing van een metaalzout en een reduktiemiddel voor dat metaalzout, die geschikt is voor stroomloze metallisering of voor fysische ontwikkeling.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kennerk, dat 20 de halfgeleidende lichtgevoelige verbinding uit titaandioxide of zinkoxide bestaat.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk, dat voor de vorming van de kiemen en de daarop volgende versterking ervan een strocmloos werkende oplossing voor de afscheiding van goud of van 25 een goud-koperlegering wordt gebruikt.

5. Produkten, verkregen met behulp van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies. 30 1 8105633