SE459708B - Foerfarande vid framstaellning av tryckta kretskort samt apparat haerfoer - Google Patents

Description

10 459 708 2 några komplexa framkallningsmedel eller -tekniker, vilket innebär att efter bíldappliceringen eller -sättningen allt som är nödvän- digt är att den ohärdade flytande polymeren avlägsnas.

I vidaste bemärkelse har det upptäckts att man kan appli- cera bilder pâ (i fortsättningen användes för enkelhets skull ut- trycket "bi1dsätta") flytande polymera beläggningar på tryckta kretskortämnen, medan de föreligger i icke torkat tillstånd, och ändock erhålla mycket god definition. Detta är fallet även om ett luftgap måste upprätthâllas mellan det fotoverktyg, som bär bilden av det tryckta kretsmönstret, och den flytande polymerbeläggningen.

Denna beläggning kan variera från en lättflytande vätska till en klibbíg viskös vätska.

Under bíldsättningen passerar ljus från den icke -koherenta kollimerade ljuskällan genom de transparenta områdena av fotoverktyget, träffar den flytande polymeren och här- dar denna flytande polymer till en fast substans. Där något ljus inte passerar genom fotoverktyget, förblir den flytande polymeren vätskeformig, och den avlägsnas från det tryckta kretskortämnet för exponering eller friläggning av den underliggande metallen. Även om den flytande polymeren kan avlägsnas medelst fysikaliska metoder, såsom med hjälp av en luftknív eller genom torkning, är det effektivast att avlägsna den flytande polymeren med hjälp av en vätska, vari den flytande polymeren är åtminstone delvis lös- lig men vari den härdade, fasta polymeren i huvudsak inte har nå- gon löslíghet. Den huvudsakliga fördelen är att en sådan teknik fullständigt frilägger den metall som ligger under den flytande polymeren, vilket möjliggör en mera effektiv etsning av denna me- tall i ett efterföljande steg.

Såsom har diskuterats ovan är en av nackdelarna med bild- sättning av en flytande beläggning nödvändigheten av att upprätt- hålla ett luftgap mellan fotoverktyget och den flytande belägg- ningen. Användningen av ett luftgap resulterar vanligen i en för- lust av definition i den tryckta kretsen. Vid föreliggande förfa- randen âr emellertid detta icke något problem. delvis resultatet av användning av en icke ljusstråle för bildsättning, Detta är åtminstone -koherent kollimerad processteknikerna för avlägsnande av den ohärdade flytande polymeren, den goda vidhäftningen av den härdade polymeren vid den underliggande metallen, beständigheten hos den härdade flytande polymeren mót etsningslösníngar samt enkelheten för avlägsnande av den härdade flytande polymeren efter 3 459 708 É etsning. Med andra ord angrips ej den härdade polymeren av den lösning, som användes för att avlägsna den ohärdade flytande po- lymeren för friläggning av den underliggande metallen. Om den härdade polymeren också angripes, kommer det att uppträda en för- lust ifråga om definition i den slutliga kretsen och en möjlig förlust av vidhäftning av den härdade polymeren vid den underlig- gande metallen. Eventuell förlust av vidhäftning skulle göra att överskott av metall avlägsnades under etsningssteget. När en lös- ning innehållande katjoner härledda från en stark bas kommer i kontakt med den härdade polymeren, är den dock effektiv då det gäller att avlägsna den härdade flytande polymeren utan att an- gripa den underliggande metallen. Nettoresultatet blir att några organiska lösningar inte erfordras vid bearbetning av det bild- satta tryckta kretskortet. Detta innebär väsentliga kostnadsbe- sparingar, eftersom organiska material är dyrare, är brandfarliga och ger upphov till ångor och lukt som enligt statliga eller lo- kala bestämmelser måste avlägsnas från arbetsområdet. Det är där- för mycket användbart att kunna utnyttja vattenbaserade lösningar vid kommersiell framställning av kretskorten.

Uttrycket "icke-koherent kollimerat ljus" innebär ljus med en halvvinkel av ej mera än 3 grader och företrädesvis inte mera än l,S grader. I motsats härtill är laserljus koherent ljus. Ljus kollimeras (formas till en stråle) medelst linser, paraboliska reflektorer eller olika spegelarrangemang.

Kortfattat gäller att föreliggande uppfinning består i nya ets- och plattresistprocesser för framställning av tryckta krets- kort under användning av flytande polymerer, ett nytt förfarande för framställning av lödmaskeringar under användning av flytande polymerer samt enkel- och multistationsutrustning för genomförande av dessa processer. Vid var och en av dessa processer bildsättes kretskortämnen, som har en flytande polymerbeläggning, och var och en kräver enbart vattenbaserade lösningar för bearbetning av kor- tet efter bildsättning. Som ett resultat härav kan samma utrust- ning användas för plattresist, etsresist och lödmaskering. Denna màngsidighet innebär åtskilliga kostnadsfördelar och detta speci- ellt för sådana tillverkare av de olika typerna av tryckta krets- kort som arbetar med mindre volymer. a Vid ets- och plattresistprocesserna enligt föreliggande upp- finning belägges kretskortämnet först med den flytande polymeren. 459 708 Ett fotoverktyg av den önskade kretsen placeras därefter i mot- svaríghet därtill och över men ej i kontakt med den flytande po- lymerbeläggningen. Ämnet bildsättes.därefter, varigenom under de transparenta områdena av fotoverktyget polymeren härdar till en fast substans, medan den under de opaka områdena förblir flytande.

Denna flytande polymer avlägsnas därefter, företrädesvis genom an- vändning av en lösning, vari den är åtminstone partíellt löslíg.

Efter detta steg skiljer sig processerna för framställning av platt- resister och etsresister från varandra. Vid tillverkning av ets- resister etsas den frilagda metallen bort under användning av en vattenbaserad sur lösning, och den härdade flytande polymeren av- lägsnas därefter under användning av en alkalisk lösning innehål- lande katjoner härledda från en stark bas. Vid tillverkning av plattresister pläteras tenn, nickel och/eller liknande metaller på den exponerade metallen efter avlägsnande av flytande polymer, var- på den härdade flytande polymeren avlägsnas under använ dning av en alkalisk lösning, som innehåller katjoner härledda från en stark , och det frílagda metallskiktet avlägsnas genom etsning.

Lödmaskeringar bildas genom beläggning av ett tryckt krets- kort med en flytande polymer, bíldsättning av det belagda kortet för åstadkommande av härdad polymer på vissa delar av kretsmönst- ret, under det att polymeren kvarlämnas ohärdad på andra delar.

Den ohärdade flytande polymeren avlägsnas därefter under användning av en lösning, i vilken den är åtminstone partiellt löslig, bas och den frilagda metallen belägges med lod. Den härdade polymeren avlägsnas vanligen ej men kvarlämnas på kortet eller skivan som ett isole- rande skikt.

Den enkelstationsutrustníng, som har befunnits vara mycket användbar vid genomförande av dessa processer, består av en anord- ning för fasthållning av ett tryckt kretskort eller ett ämne för ett tryckt kretskort i inställnings- eller igångsättníngsposition, en tillbakadragníngsbar rull- eller valsbeläggníngsanordning för beläggning av ena sidan av ett kort, ett fotoverktyg i överensstäm- melse med kretskortämnet och uppbärande en bild av en krets och vilket kan dras tillbaka till en punkt över, men i nära anslutning till det belagda kortet samt en icke-koherent kollimerad ljuskälla, som är anordnad för att bringa ljus att passera genom fotoverkty- get för härdning av flytande polymer. Olika arrangemang för dessa enheter är möjliga. Det föredragna arrangemanget är dock att ha lS ï 459 vøs kortämnet fasthàllet på plats med hjälp av vakuum med en rull- beläggningsanordning horisontellt tillbakadragningsbar för belägg- ning av kortet. Fotoverktygsaggregatet är vertikalt tíllbakadrag- ningsbart och är beläget över det i position anordnade kretskort- ämnet samt i vägen för det icke-koherenta kollímerade ljuset från ljuskällan. Vid drift anordnar därför maskinoperatören kortet i position och aktiverar vakuumfasthållningsorganet. Därefter igång- sättes stegvis rullbeläggningsanordningen, som passerar över kor- tet, belägger kortet och går tillbaka. Efter detta steg sänkes fotoverktygsaggregatet till nära samband med beläggningen, och vid inställning i rätt position aktiveras ljuskällan under en viss tidsperiod för härdning av polymeren. När ljuset stänges av, dras fotoverktygsaggregatet tillbaka uppåt och kortet rör sig på en transportanordning till ett spraybad .för avlägsnande av den ohär- dade flytande polymeren. Utrustningen för de efterföljande stegen består av i och för sig kända etsníngs-, metallpläterings- och lodavsättningsanordningar. Multi- eller flerstegsutrustníngen be- står av separata beläggnings- och exponeringsenheter men liknar i övrigt enkelstationsutrustningen.

Föreliggande förfaranden och utrustning kommer att diskute- ras mera i detalj i samband med följande ritningar: Fig. 1 är ett stegvis ïdiagram av etsresistprocessen för framställning av tryckta kretskort.

Pig. 2 är ett stegvis diagram av plattresistprocessen för framställning av tryckta kretskort.

Pig. 3 är ett stegvis diagram för processen för framställ- ning av lödmaskeringar.

Fig. 4 är en sidovy av ett kretskortämne anordnat i position på en vakuumfasthållningsplatta.

Pig. 5 är en sidovy av kretskortämnet under beläggning med en tillbakadragningsbar rullbeläggningsanordning.

Fig. 6 är en sidovy av fotoverktyget nedsänkt i nära sam- band med det belagda kretskortämnet.

Pig. 7 är en sidovy av kretskortämnet med fotoverktyget tíllbakadraget, varvid ett visst omrâde av härdad flytande poly- mer visas.

Fig. 8 är ett schematiskt diagram, som illustrerar det icke- -koherenta kollímerade ljus som användes. ' Pig. 9 är en sidovy sedd framifrån av en enkelstatíonsappa- 6 459 708 *i rat, som innehåller komponenterna från Fig. 4 och 7.

Pig. 10 är en vy av sidan av enkelstationsapparaten från Pig. 9.

Pig. ll är en sídovy sedd framifrån av flerstationsappara- ten, vilken stegvis genomför operationerna för Pig. 9 och 10.

Pig. apparaten enligt 12 är en planvy av den fotoverktygsyta som står i luft- gapsamband med kretskortämnet under bildsättning.

' Pig. 13 är en perspektivvy av det fasts pänningsplattaggre- gat som håller fast kretskortämnet i position.

Pig. 14 är en sektíonsvy av plattaggregatet från Pig. 13 tagen längs linjen 14-14.

Pig. 1 anger de steg som gäller för framställning av ett tryckt kretskort under användnnngav etsresistteknik. Processen startar med ett elektriskt ledande valspläteríngsämne. Sådana ämnen består av ett icke-metalliskt substrat , vanligen en plast innehållande armeringsfibrer , som på ena eller bada sidorna har ett netallskikt med en tjocklek av från ca 0,025 till 0,075 mm.

Substratet kan ha vilken som helst skälig tjocklek men är vanli- gen fràn ca 0,075 till 6,25 mm tjockt. Vanli gen är dessa substrat fenol - eller epoxiplaster armerade med glasfiber eller något där- med ekvivalent material. Metallpläteringen är vanligen koppar.

Vid framställning av en estresist enligt föreliggande för- farande belägges det pläterade metallämnet på ena sidan med fly- tande polymer till en tjocklek av från ca 2,5 till 250 um eller mera. Företrädesvis är beläggningstjockleken enhetlig över hela ämnet, varvid tjockleken är från ca 12,5 till 125 pm. Beläggningen måste vara tillräckligt tjock för att man skall vara säker på att det inte finns nâgra håligheter men inte så tjock att den fly- tande polymeren rinner av vid kanten av ämnet eller genom de många små hål som genomkorsar ämnet. Beläggningen kan ske medelst vilken som helst lämplig teknik, såsom genom sprutning, borste eller genom rullbeläggning. eftersom det härigenom avsättes en med användning av Rullbeläggning föredras dock, jämnare våt polymerfilm på ski- van eller kortet, och det har överraskande befunníts att vid rull- beläggning den flytande polymeren tenderar att inte rinna in i nâgra av hälen genom ämnet även om vakuum appliceras på undersidan av kortet. Detta kan primärt tillskrivas en växelverkan mellan detta appliceringssätt och ytspänningen hos de flytande polyme- 459 708 rerna. Dessa hål användes senare vid anslutning av kretskompo- nenter till de färdiga korten. Om polymer rann ned i dessa hål, skulle det vara nödvändigt att avlägsna densamma före monteringen av kretsen.

I nästa steg placeras ett fotoverktyg, som bär kretsmönstret, i luftgapsamverkan med den flytande polymerbeläggningen. Det är önskvärt att ha fotoverktyget så nära som möjligt men inte i kon- takt med den flytande polymerbeläggningen. Ett luftgap på från ca 0,13 till 13 mm användes vanligtvis. Ett aggregat häller fotoverk- tyget i position och i överensstämmelse med det polymerbelagda ämnet. Enligt den föredragna metoden hàlles fotoverktyget på plats med hjälp av en metallram, och vakuum appliceras på kanten av foto- verktyget. När fotoverktyget är en emulsion på en glasplatta, häl- les glasplattan på plats mekaniskt. I de fall då fotoverktyget är en emulsion pâ en plastfilm, såsom en polyesterfilm med en tjocklek av från ca 100 till 250 um, är en glasplatta anordnad över filmen för att man skall försäkra sig om att filmen hålles i samma plan.

Oberoende av huruvida en emulsion på en glasplatta eller en plast- film användes som fotoverktyg, är det emulsionssidan som står i luftgapsamband med den flytande polymerbeläggningen.

Uttrycket "fotoverktyg" användes i den vida betydelsen vil- ket som helst bildbärande medium och kan vara vilken som helst silveremulsion eller silverfri emulsion. Detta inkluderar diazo- emulsioner. Denna emulsion kan vara uppburen på en polymerfílm, glas eller vilket som helst annat lämpligt medium. Uttrycket "motsvarande" eller “i överensstämmelse med" användes för att an- ge placeringen av fotoverktyget över kretskortämnet på ett sådant sätt att den önskade kretsen placeras på förutbestämda områden av ämnet.

När fotoverktyget är på plats, aktiveras en icke-koherent kollimerad ljuskälla, som företrädesvis är en källa för en strål- ning på från 2000 till 5000 Ångström och som är placerad så att ljus bringas att passera genom fotoverktyget. Bland lämpliga ljus- källor kan nämnas kolbàgar, kvicksilverbågar, kvicksílverxenon- lampor; volframhalogenidlampor och argonglödlampor. Företrädesvis är ljuskällan en kvicksilverbåge eller kvicksílverzenonljusstråle.

Ljuset passerar genom de transparenta områdena av fotoverktyget, träffar den flytande polymeren och härdar denna flytande polymer till ett fast ämne. Ûen flytande polymer, som inte kommer i kon- 1D ' 459 708 8 takt med något ljus, förblir flytande. En tidsperiod på från ca till 120 sekunder är vanligen tillräcklig för att härda den flytande polymeren. Om detta är nödvändigt, kan dock längre tids- perioder användas.

När den flytande polymeren har stelnat efter kontakten med , avlägsnas den ohärdade flytande polymer som har förblivit flytande för exponering av den underliggande metallen. Detta kan ástadkommaaunder användning av en luftkniv för bortblåsning av den flytande polymeren från ytan, genom torkning eller genom an- vändning av en vätska, vari den flytande polymeren är åtminstone partiellt löslig. Den föredragna tekniken innebär att man använder en vattenbaserad alkalisk lösning, åtminstone delvis löslig. ar innehållande natrium-, ljus vari den flytande polymeren är Lämpliga lösningar är alkaliska lösning- kalium- eller ammoniumjoner, såsom nat- riumhydroxid, natriumkarbonat, natriumbikarbonat, natriumsulfit, natríumbisulfit,°kaliumhydroxid, kaliumkarbonat, kaliumbikarbonat, kaliumsulfit, kaliumbisulfit, ammoniumhydroxid, ammoniumkarbonat och kombinationer av dessa material. Alkaliska detergenter eller till och med organiska-vattenbaserade blandningar kan också använ- das, sà länge som de inte angriper den härdade polymeren.

Efter avlägsnandet av den ohärdade flytande polymeren av- lägsnas den frilagda metallen genom etsning. Vanligen är denna metall koppar , och etsningslösningen kan vara vilken som helst vanligen använd kopparetslösning, såsom en sur kloridlösning.

Vanligen använda kopparetslösningar är ferríkloríd- eller salt- syralösningar, vilka också kan innehålla vissa andra komponenter.

När detta steg har fullbordats, kvarstår ämnet med metallskiktet nu endast närvarande under den härdade flytande polymeren.

Det sista steget innebär ett avlägsnande av den härdade flytande polymeren. Detta åstadkommes genom att den härdade fly- tande polymeren bringas i kontakt med en alkalisk lösning, innehåller katjoner härledda från en stark bas. Natrium- eller kaliumhaltiga föreningar är föredragna alkaliska material för framställning av sådana lösningar. Andra reagens basiska katjoner, kan dock också användas. 50111 , som ger starkt Pig. 2 anger de steg som gäller för framställning av ett tryckt kretskort under användning av plattresistteknik. De första fyra stegen i plattresistprocessen är i huvudsak desamma som de för etsresistprocessen. Efter steget för avlägsnande av den ohär- ........ ...___ -..fl- .. . 9 459 708 dade flytande polymeren blir resultatet att den exponerade me- tallen föreligger i ett mönster som är identiskt med det för det slutliga kretsmönstret. Aterstoden av metallen är täckt av den härdade polymeren.

Nästa steg vid framställning av en plattresist består i plä- tering av tenn, bly, nickel eller kombinationer av dessa metaller på den exponerade metallen. Detta sker lämpligen genom strömlös plätering eller elektropläteríng på den frilagda metallen. Den härdade polymeren avlägsnas på samma sätt som vid etsresisttek- niken. Med andra ord tvättas kortet med en alkalisk lösning inne- hållande katjoner härledda från en stark bas.

Det slutliga steget vid framställning av plattresisten be- står i bortetsning av den metall, vanligen koppar, som har frilagts vid avlägsnande av den härdade polymeren. Denna etsníng är densam- ma som för etsresíster där pläteringsmetallen skyddar den under- liggande metallen. Den slutliga produkten är ett tryckt kretskort med ett kretsmönster belagt med den pläterade metallen.

Pig. 3 anger stegen för applicering av lödmaskeringar pà tryckta kretskort. Vid framställning av en lödmaskeríng är ut- gångssubstratet ett fullständigt tryckt kretskort. I det första steget belägges det tryckta kretskortet med den flytande polyme- ren under användning av vilken som helst av de metoder som har be- skrivits i samband med etsresistprocessen enligt Pig. l. Ett foto- verktyg, som har opaka områden över de områden där lod skall av- sättas, placeras sedan i exakt överensstämmelse över det belagda tryckta kretskortet och ljuskällan.aktiveras.-Den flytande poly- meren härdar till en fast substans i alla områden som har kommit i kontakt med ljuset, varvid alla övriga områden förblir flytande.

Den ohärdade flytande polymeren avlägsnas därefter på samma sätt som vid etsresistprocessen. De frilagda metallområdena bringas i kontakt med lod, som förblir kvar på den exponerade metallen. Våg- lödníngsmetoder kan lämpligen användas. Lodet i dessa utvalda om- råden användes sedan för att ansluta olika elektroniska komponen- ter och trådar.

I Dessa är de tre primära processerna för användning av före- liggande förfaranden, vid vilka flytande polymer utnyttjas, för tillverkning av tryckta kretskort. Pig. 4 till och med 7 illustre rar i stora drag de föredragna mekanismer som användes vid genom- förande av dessa steg genom härdníngen av den flytande polymeren. 459 708 I Fig. 4 anordnas det tryckta kretskortämnet 10 ställningsplattan ll med hjälp av styr- och re vilka passerar genom hål 13 i på plats på upp- gistreringstappar 12, kretskortämnet. Denna uppspännings- platta har en serie små hål 14 borrade genom densamma. Vakkum appliceras på undersidan av denna uppspänningsplatta isen omfatt- ning som är tillräcklig för att hålla kortet last i position på plattans yta.

Tapparna 12 dras därefter tillbaka under kortytan.

När det tryckta kretskortämnet nu är låst i position, illu- strerar Fíg. 5 beläggningen med flytande polymer. Den tillbaka- dragningsbara rullbeläggníngsanordningen består av appliceríngs- vals 15 och reglervals 16. Ett förråd av flytande polymer upprätt- hålles ' 1 nypet mellan valsarna. Varje vals är åtminstone lika lång som bredden på kretskortämnena. Medelst reglervalsen tillåtes en förutbestämd mängd av flytande polymer att tas u pp av applice- ríngsvalsen.

Denna förutbestämda mängd reglerar tjockleken av den flytande polymeren 17 på ämnet. Efter beläggningen dras rullbe- läggningsanordningen tillbaka.

Pig. 6 visar kortämnet med flytande polymer med fotoverk- tyget på plats. Här är ämnet 10 helt belagt med ett skikt 17 av flytande polymer. Luftgapet 18 , som ligger inom området från 0,13 till 13 mm , separerar den flytande polymeren från fotoverktyget.

Fotoverktygsaggregatet omfattar ett negativ 19 och en plan glas- platta 20 för fasthallning. Negatívet ligger direkt över 1 uftga- pet 18 , och företrädesvis är emulsionssidan av filmen intill luft- gapet. Med fotoverktyget på plats aktiveras en ljuskälla över foto- verktyget. När ljus träffar den flytande polymeren, härdar denna till ett fast ämne. Detta íllustreras7 dade områden med fast polymer, medan 2 av flytande polymer. ohärdade polymeren. i Pig. 7, där 21 anger här- 2 anger de ohärdade områdena Kortet är nu färdigt för avlägsnande av den Kortet kan lämpligen transporteras från upp- spänningsplattan med hjälp av en serie rullar 23 , som uppbär transportband 23(a) för transport av kortet. Transportbanden 23(a) är infällda i uppspänningsplattan och höjes när kortet skall trans- porteras.

Det icke-koherenta kollimerade ljus, som användes för dessa processer, definieras som den ljusvinkel där ljuset träffar foto- resistmaterialet. Denna vinkel bör företrädesvis vara ett ljus med en halvvinkel av ej mera än 3 grader och företrädesvis ej mera än 1,5 grader. Detta ljus producerar en fotoresíst, som har en x f* 459 708 deviationsvinkel från vertíkallinjen eller -planet av ej mera 11 än i 3 grader och företrädesvis inte mera än 1,5 grader. En plus- deviation eller -avvikelse anger en skuldra på fotoresisten, me- dan en negativ deviation anger en urholkning. Vidare gäller att detta ljus inte bör ha en bilddimensionsavvíkelse av mera än É 12,5 um och företrädesvis inte mera än f 6,25 pm. Om avvikel- sen från vertikalplanet eller bilddímensionsavvikelsen överstiger dessa värden, blir resultatet en brist på noggrannhet och/eller enhetlighet ifråga om dimensionerna hos den resulterande kretsen.

Detta kan resultera i en förändring av kretsens resistans, vilket kan påverka det totala uppträdandet hos den slutliga elektroniska detaljen.

Dessa faktorer, som definierar detta ljus, illustreras i de- talj i Fig. 8. I denna figur är det infallande ljuset betecknat L.

Fotoverktyget är betecknat 19, kretskortet 10, den flytande poly- merbeläggningen 17 och luftgapet mellan fotoverktyget och den fly- tande polymeren 18. Området 21(a) av fotoverktyget är ett trans- parent område, medan område 22(a) är ett opakt område. Efter expo- nering för ljus har i område Zl mflxflytande polymeren stelnat, medan den i område 22 förblir en vätska. Ljuset träffar fotoverk- tyget under i huvudsak vinkelräta betingelser. Eftersom detta är ett idealtillstánd, och eftersom allt icke-koherent ljus har en viss deviation, definieras emellertid detta med hjälp av halv- vinkeln A för ljuset. Denna halvvínkel A producerar en vinkel för avvikelsen i fotoresisten, vilket resulterar i antingen en skuldra B eller en urtagning B' i fotoresisten. Deviationsvinkeln i foto- resísten, som är vinkeln för skuldran eller för urtagningen, är den vinkel, med'vilken den vertikala.sídan av fotoresisten avvi- ker från den absoluta vertikallinjen.

Dimensionsdeviationsfaktorn illustreras också i.samband med Pig. 8. Denna faktor är den maximala avvikelsen för fotoresisten från dimensionen för kretslinjen på fotoverktyget. Ljuset i sig självt eller det ljus som träffar kanten av det opaka omrâdet på fotoverktyget, kan inte avböjas eller på annat sätt påverkas i en omfattning där dimensionen för.den polymeniserade polymeren 21 skiljer sig från dimensionen för det opaka området 21(a) pâ foto- verktyget 13 med ej mera än 3 12,5 um och företrädesvis ej mera än i 6,25 um. Syftet är att få breddimensionerna för området 21 så mycket som möjligt att vara identiska med de för området 21(a). 'zs 459 vos n Detta visas genom vinkel C.

Detta ljus bör ha en väsentlig del av sin energi inom de ultravioletta och synliga banden, dvs. inom omradet från 2000 till 5000 Ångström. Vidare bör detta ljus ha en intensitet av från ca 4 till 30 milliwatt/cmz vid ytan av den flytande polyme- ren. Detta är dock inte något kritiskt särdrag, eftersom vid lägre intensiteter längre exponeringstid kan användas.för âstadkommande av samma resultat. En ljnskälla av detta slag benämnes ibland en aktinisk ljuskälla.

De övriga parametrar som är av betydelse vad beträffar ljus- källan är dess placering i förhållande till det föremål, som skall motta ljusenergín. Det kollimerade ljuset bör ligga i ett plan, som är parallellt med planet för det föremål, som skall motta ljus- energin. Sålunda kommer det kollimerade ljus, som utsändes vinkel- rätt mot ljusplanet, att mottas vinkelrätt mot-planet för det fö- remål som mottar ljuset. Härigenom försäkrar man sig om att den slutliga kretsen och kretsmönstret på fotoverktyget är identiska med varandra. Om denna orientering inte upprätthàlles, kommer kretslinjerna att vara förskjutna från de för fotoverktyget. Det- ta kommer att förorsaka problem, då ett kort skall ha olika kretsar pâ vardera sidan.

Pig. 9 och 10 illustrerar enkelstationsutrustníng, som in- nefattar samtliga de enhetsoperationer som har omtalats i samband med Pig. 4 till och med 7. Med enkelstation.menas att vart och ett av stegen i Pig. 4-7 utföres vid samma område. Det föredragna arrangemanget för de enskilda enheterna visas i varje figur. Den övre delen av skåpet inrymmer en ljuskälla 27 och har ett utlopp 28 för utsläpp av värme och ångor från apparaten. Ljuskällan är en kvicksílverbåg- eller kvicksilverzenonlampa och är stationär och kan sålunda monteras eller anordnas på vilket som helst sätt, ge- nom vilket man försäkrar sig om styvhet. Den undre sektionen 26 av skåpet inrymmer en vaknnmpump 29 och anslutningsrör 30 och 31, den motor 47 som driver transportbandsystemet för avlägsnande av bildsatta kort till stationen för avlägsnande av ohärdad polymer samt polymerpump och lagringstank 48 med avgivningsrörledning 48(a). Den mellersta delen av skåpet befinner sig på operatörens arbetsnivà och innehåller den speciella utrustningen för de enhets- operationer som visas i Pig. 4 till och med 7.

I stället för en ljuskälla anordnad i den övre delen av 13 459 708 skåpet 25 kan ljuskällan vara belägen i den undre delen av skå- pet med en serie speglar i den övre delen av skåpet. Dessa speglar är placerade så att de ändrar ljusets väg så att detta passerar ned genom fotoverktyget. Detta kan åstadkommas genom användning av två vínkelställda speglar, som vardera reflekterar ljuset vinkel- rätt så att ljusstrålensi riktning ändras från uppåtgående rikt- ning till en nedåtgående riktning och genom fotoverktyget.

Mera i detalj gäller att, när ett kretskortämne har place- rats i maskinen och anordnats.i position på de tíllbakadragnings- bara tapparna (såsom visas i detalj i Pig. 4 och 5), appliceras vakuum på undersidan av_pppspänningsplattan.ll med hjälp av vakuumpump 29 och anslutningsrörledning 30. I denna vy visas rull- beläggningsanordningen i den position den befinner sig írfir_fibmæræ polymer appliceras på ett kretskortämne. Rullbeläggningsanord- ningens applíceringsvals 15 och reglervals 16 är monterade på en hållare 32. Appliceringsvalsen är placerad framför reglervalsen.

Varje vals roterar på ett samverkande sätt såsom visas i Pig. S.

Området mellan valsarna mottar flytande polymer från pump och tank 48 med hjälp av röret 48(a). En elektronisk avkänningsmekanism upp- rätthåller konstant nivâ av flytande polymer i nypet mellan val- sarna genom att starta pumpen för flytande polymer eller påverka en ventil så att polymeren rinner tillbaka till tanken. En driv- mekanism 33 driver valsarna. Denna drivmekanísm är anordnad på den rörliga vagnen och är en elektrisk motor med kedje- eller kugg- hjulsdrivning till varje vals. Drivmekanismen 34 driver rullbe- läggningsmekanismen framåt och bakåt på fasta skruvspår 35. Denna drivmekanísm 34 består av en stationär reversíbel elektrisk motor, som är kopplad till varje roterande skruv med hjälp av en kedje- drivanordning. Med andra ord har motoraxeln och varje skruv ett kedjehjul och kedjan löper över varje kedjehjul. Företrädesvís användes ett fjäderbelastat icke drivande kedjehjul för att spänna kedjan som driver skruven. Dessa skruvspår kan båda uppbära be- läggningsanordningen och föra den framåt och bakåt i varje belägg- ningscykel. Det är dock lämpligt att använda en separat bärbana Sd för att uppbära rullbeläggningsanordningen. Valsen 15 är vanli- gen i kontakt med ämnet enbart vid den framàtgående eller bakåt- gående rörelsen över ämnet. Den kan dock vara i kontakt med ämnet i båda riktningarna eller vid båda passagerna. Vid beläggning i framåtgående riktning kommer applíceringsvalsen 15, på grund av 14 459 708 placeringen av reglervalsen 16 (bakom valsen 15), att avsätta en tjockare film. vid den framatgàende rörelsen kan denna beläggning variera från ca 75 till 250 um, medan beläggningen vid den åter- gàende rörelsen kommer att vara tunnare och ligga mellan 12,5 och 125 um. Beroende på tjockleken av den önskade beläggningen hålles appliceringsvalsen i kontakt eller höjes den ur kontakt med ämnet vid den framâtgäende eller bakåtgàende rörelsen över ämnet. Solenoider användes för att höja valsarna vid den framåt- gående eller återgäende rörelsen, beroende pa vad som önskas. Be- läggningstiden ligger mellan 4 och 20 sekunder, varvid ca 8 sekun- der har befunnits vara en lämplig tid. Den roterande skruvmekanism som driver rullbeläggningsanordningen kan drivas med olika hastig- heter, eftersom den utnyttjar en annan separat.reversibel elektrisk motor än den som reglerar rullarna eller valsarna. Denna belägg- ningshastighet kan ändras om behov härav uppkommer.

Appliceringsvalsen är konstruerad av en polyen eller en blandning av polyener. Dessa material är stabila och pâverkas inte nämnvärt av den flytande polymeren. Denna vals har en sådan längd att den belägger det största kretskortämne som kan fasthållas på uppspänningsplattan och ligger mellan ca.5.och 15 cm i diameter.

Reglervalsen kan vara av vilket som helst material som inte pâver- kas av den flytande polymeren och är lämpligen rostfritt stål el- ler krompläterat stål. Diametern för denna vals är mindre än den för appliceringsvalsen. Graden av frigâng mellan appliceríngsval- sen och den platta, som haller fast ämnet ring av två mikrometerskruvar inte höjer eller sänker skruvm gatet över ämnet. , inställes genom juste- , som höjer och sänker valsarna men ekanismen för matning av rullaggre- Avbildad över rullbeläggningsmekanismen är fotoverktygs- aggregatet 37. Fotoverktygsaggregatet innehåller filmen 19 , som hålles i plan inriktning medelst glaspl attan 20. Den undre sidan av filmen är emulsionssidan av filmen och uppbär bilden av krets- mönstret. Fotoverktygsaggregatet är tíllbakadragningsbart monterat med hjälp av en styrkonsol 38 och en bärbana 39, så att det kan höjas till en övre del av skåpet, när rullbeläggníngsanordníngen är i en främre position där flytande polymer appliceras, och där- efter sänkas för att ínställa fotoverktyget i nära luftgapsamband med den flytande polymerbeläggningen under bildsättni ngen. Foto- verktyget kan glida -uppåt och nedåt i en linje som bestämmes av ZS 459 708 bärbanorna 39. Kedjor 40 är kopplade till sidokonsoler 49 på fotoverktygsaggregatet och sträcker sig uppåt över kedjehjul 41.

Dessa kedjehjul bringas att rotera medelst en reverserbar motor 42 via en drivaxel 43. När dessa kedjehjul bringas att rotera, höjes och sänkes fotoverktygsaggregatet ca 30 cm. Dessa kedjehjul behöver enbart ha en omkrets som är ungefär lika med det avstånd som fotoverktygsaggregatet skall höjas och sänkas. På den undre änden av fotoverktygsaggregatet finns justerbara tappar 44, vilka är inställda för att upprätthålla lämpligt luftgap mellan fotoverk- tyget och den belagda ytan. Åtminstone fyra av dessa tappar använ- des. Dessa tappar kommer i kontakt med uppspänníngsplattans yta och uppbär fotoverktygsaggregatet under bildsättníngen. En rörled- ning 31 förbinder fotoverktygsaggregatet med vakuumpumpen. Det vakuum, som appliceras på fotoverktyget, håller detta på plats vid dess kanter. Registrerings- eller inställningstappar kan ock- så användas för att underlätta inriktningen av fotoverktyget. Även om återföringsmekanismen har diskuterats i samband med användning av en kedja eller en kätting, kan en roterande skruv, såsom använ- des för rullbeläggngsanordningen, användas. Det är dock lämpligt att använda en mekanism av kedje- eller kättingelevatortyp för att höja och sänka fotoverktygsaggregatet.

Sedan fotoverktygsaggregatet väl är på plats och vilar på tappar 44, aktiveras lampan 27, vilken sänder en stråle av icke- -koherent kollimerat ljus ned på fotoverktyget. Detta ljus appli- ceras under fràn S till 120 sekunder och företrädesvis i ca 20 sekunder. Allteftersom en ljuskälla åldras och blir svagare, får ljusappliceringstiden utsträckas. Ljusintensiteten kan mätas ma- nuellt och tidsperioden justeras, eller också kan en integrator användas, vilken automatiskt registrerar intensiteten för appli- cering av ljusenergín med tiden och justerar ljuskällan. Ljus- källan släckes därefter, och fotoverktygsaggregatet höjes till dess viloposition. Uppspänningsplattan avlastas därefter det applicerade vakuumet, transportmekanismen 45 höjes, och kortet avlägsnas automatiskt från apparaten för ytterligare bearbetning.

Transportbandet höjes genom aktivering av solenoider 46, som höj- er hàllaren 45, vilken i sin tur höjer valsarna 23 och det därmed förenade transportbandet Z3(a) i området för uppspänningsplattan.

Motorn 47 aktiveras samtidigt med solenoider 46. Band 47(a) från motorn driver valsar 23. 459 'ros m I Utrustningen kan drivas på manuell eller automatisk basis.

Vid manuell operation skulle operatören reglera varje steg. En automatisk operation föredras dock, varvid efter det att krets- kortet har placerats i position stegen utföres vart och ett efter varandra utan någon reglering av en operatör. Förutom att detta ger bättre kvalitetskontroll, tillåter det säkrare drift av ut- rustningen. De reglerorgan som visas i Fig. 9 är några av de som användes för automatisk drift. Det skulle generellt vara önskvärt att ha mätinstrument som ger en konstant indikation på vakuum i uppspänningsplattan och fotoverktygsaggregatet. Strömställare skulle inkludera en "Master On-Off"-strömställare, en vakuumpump- strömställare och en ljustimeranordning. Dessa är samtliga i och för sig kända, och även andra anordningar kan användas.

Fig. 10 visar en vy av en sida av apparaten i Fig. 9, nämli- gen den sida som är motsatt den där kretskortämnet kommer ut, dvs. från den vänstra sidan av apparaten enligt Pig. 9. De olika detal- jerna är desamma och har samma hänvísningsbeteckningar som i Fig. 9, med undantag av att denna.vy visar användning av ett even- tuellt aggregat med flera kammare-uppspänningsplattor. Den övre sektionen.25 innehåller ljuskällan 27 och utloppet 28. Den undre sektionen 26 innehåller vakuumpumpen 29, pumpen för flytande po- lymer och en tank 48 med sammanhängande polymertillförselrörled- ning 48(a) samt en motor 47 med därmed sammanhängande band 47(a) för drivning av transportrullar 23. Den mellersta sektionen är operatörens arbetsområde och innehåller mekanismen för positione- ring av kretskortet, rullbeläggníngsmekanismen och fotoverktygs- aggregatet. Var och en av dessa har beskrivits i samband med Fig. 9 men kommer nu.att beskrivas på nytt i samband med Fig. 10.

Kretskortpositíoneringsmekanismen består av ett uppspän- ningsplattaggregat 61, som har en serie hål 63 för applicering av vakuum på den övre sidan av plattan. Plattan är här flerkammar- plattaggregatet från Fig. 13 och 14. Med andra ord finns fyra se- parata kammare i plattaggregatet. Vakuum.kan appliceras på vilken som helst av eller alla dessa kammare. Denna platta användes när kretskort med olika storlekar skall framställas. Vid användning appliceras vakuum enbart på den kammare eller de kammare, över vilken (vilka) ett kretskortämne positioneras.

Vid fastlâsning av kretskortämnet, bestämmer man först på vilka kammare i uppspänningsplattan som vakuum skall appliceras. ”- 459 ma Ventiler S2 med anslutningsledningar 53 till ett vakuumgrenrör 51 öppnas därefter för de kammare, på vilka vakuum skall applice- ras. De övriga ventilerna 52 förblir stängda. När kretskortet är fast anordnat i position, aktiveras rullbeläggningsanordningen, så att den rör sig framåt på skruvar 35 och belägger kretskort- ämnet med flytande polymer. Applicerings- och reglervalsarna är ej synliga i denna vy. Rullbeläggningsanordníngen går därefter tillbaka, och fotoverktygsaggregatet 37 sänkes i position. Organet 38 styr fotoverktyget på bärbanan 39. Kedjor 40 är kopplade till sidohållare 49 och höjer och sänker fotoverktygsaggregatet. Foto- verktyget sänkes till dess att justerbara tappar 44 kommer i kon- takt med den övre ytan av plattan 61. I fullt aktiverat läge upp- bäres fotoverktygsaggregatet av dessa justerbara tappar 44. Genom justering av dessa tappar kan luftgapet mellan fotoverktyget och den flytande polymeren förändras. När fotoverktygsaggregatet är på plats, aktiveras en aktinisk ljuskälla 27. När ljuskällan släckes, höjes fotoverktygsaggregatet, och transportrullarna 23 och de därmed förenade banden 23(a) aktiveras. Motorn 47 och det därmed förenade bandet 47(a) åstadkommer drivning på rullarna 23.

Vid den tidpunkt då fotoverktyget har höjts till sin lagringsposi- tion, höjes transportkonsolen 45 med solenoider 46. Samtidigt ak- tiveras motorn 47 och transportrullarna 23 och de därmed förenade banden så att kretskortet kan lyftas upp från plattan öl och transporteras från utrustningen till nästa arbetsstation.

Såsom redan har omtalats är det lämpligt att driva denna utrustning på ett automatiskt sätt. Därför kommer efter omkopp- ling av huvudströmställaren en operatör, efter det att filmen upp- bärande kretsmönstret har.satts in i fotoverktygsaggregatet, att anordna kretskortämnet i läge på vakuumplattan och applicera vakuum på plattan för att låsa kretskortämnet. När detta vakuum på plattan uppnår en förinställd nivå, kommer rullbeläggningsan- ordningen för den flytande polymeren automatiskt att gå framåt och belägga baksidan av kretskortämnet. Rullbeläggningsaggregatet dras därefter tillbaka fullständigt. När rullbeläggningsanordningen är i lagringsposition, sjunker fotoverktygsaggregatet till ett av- stånd inom det förutbestämda eller förinställda luftgapsavståndet från det belagda kortet. När fotoverktyget är i position, aktive- ras ljuskällan automatiskt under den förinställda tiden. Ljuskäl- lan släckes därefter automatiskt, och fotoverktygsaggregatets 459 708 ïs elevatormekanism höjer fotoverktyget uppåt ca 30 cm till dess lagríngsposítion. När fotoverktygsaggregatet har höjts ett av- stånd av ca S cm, höjes transportmekanísmen i området för upp- spänníngsplattàn§ïfrån ca 1,3 till 2,5 cm så att den kommer i kon- takt med undersidan av det bildsatta kortet anordningen startas samtidigt så att det bi transporteras till nästa arbetsstation. färdig att upprepa cykeln för rullbelägg Pig. , och hela transport- ldsatta kretskortet Utrustningen är därefter ning och bildsättning. ll illustrerar flerstationsutföringsformen av appara- ten för genomförande av ovanstående processer. enkelstationsutföringsformen enligt Pig. kretskortet och den efterföljande exponer ställe, utföres dessa steg vid flerstatio parata ställen.

Under det att vid 9 och 10 beläggningen av ingen utföres på samma nsutföringsformen pá se- Den huvudsakliga fördelen med flerstationsutfö- ringsformen jämfört med utföringsformen omfattande en enda station är att den dagliga produktionen kan dubbleras. Detta är resultatet av att man samtidigt kan belägga ett kort med flytande polymer och exponerar ett annat kort för det icke-koherenta kolli Mera i detalj gäller.att 89 är beläggningsstatio läggning av kretskortet med flytande polymer. bakadragningsbar beläggningsanordning såsom i raten enligt Pig. 9 och 10 kan användas. där beläggningsvalsarna är stationära och beläggas passerar genom valsarna, merade ljuset. nen för be- Samma typ av till- enkelstationsappa- En beläggníngsanordning, det kretskort som skall föredras dock. Detta är fallet eftersom kortet kan röra sig kontinuerligt därigenom till sek- tionen för exponering med icke-koherent kollimerat ljus. Lämpliga beläggningsanordningar finns kommersiellt tillgängliga fr ån t.ex. the Union Tool Company.

Den illustrerade beläggningsanordningen är av den föredragna typen.

Beläggningsanordningen består av en inmatningstransportör 81, som matar in skivan eller kortet i valsarna 83 och 84. Vals 83 är en stödvals, medan vals 84 är beläggningsvalsen. Vals 82 är Förrådet av flytande polymer upprätthálles i lan valsarna 82 och 84. När kortet har passerat genom de sar och belagts, överföres det på transportören 86 innesluten. nypvalsen- nypet mel- ssa val- , som är helt Denna inneslutning består av en metallplåtsinneslut- ning eller eventuellt kan den ha en eller flera sidor av en trans- parent plast. Transportören 86 transporterar det belagda kortet in i exponeringssektionen 90. Omedelbart före exponeríngssektionen pzs 19 459 708 kan kortet förexponeras till en låg ljusnivå för partiell poly- merisation av beläggningen. Detta skulle vara att använda en icke-kollimerad ljusstrålning av låg nivå, såsom genom användning av fluorescerande ljus med en output inom det UV-synliga området.

Denna förexponeringssektion 88(a) visas med streckade linjer, efter- som detta är en eventualkomponent.

Transportören 86 levererar kortet på uppspänningsplattan 89, vilken är densamma som uppspänningsplattan vid enkelstationsappa- raten. Med andra ord transporterar en transportör kortet i posi- tion över uppspänningsplattan och den dras därefter tillbaka nedåt varigenom uppspänningsplattan sedan uppbär kortet. Styr- och in- ríktningstappar användes för att placera kortet på uppspännings- plattan till dess att vakuum appliceras för att låsa kortet på plattan. I stället för att använda styr- och inriktningstappar kan man dock använda olika andra ekvivalenta mekaniska anordningar.

När kortet är på plats, sänker sig fotoverktyget 93 på plats via styrbanor och en elevator- eller hissmekanism 94. Detta foto- verktyg är detsamma som vid enkelstatíonsapparaten och beskrivs mera i detalj i Pig. 12. När fotoverktyget är på plats och i över- ensstämmelse med kortet, aktiveras den icke-koherenta kollimerade ljuskällan 97. Denna ljuskälla är densamma som vid enkelstations- apparaten. Den kan vara placerad i den övre delen 91 av denna sek- tion av apparaten eller i det undre området 92 med speglar place- rade i den övre sektionen för att ändra ljusets riktning, så att det efter att ha passerat uppåt via multipelreflektioner kan ledas nedåt genom fotoverktyget. Oberoende av arrangemanget måste denna ljuskälla ha tidigare angivna karakteristika, såsom har diskute- rats i detalj i samband med Fig. 8. Fläkt- och utloppssystemet 98 avlägsnar ångor och värme från apparaten.

Den undre sektionen 92 innehåller även apparatens olika till- behör, såsom en transformator, vakuumpump, elektriska motorer, ventiler, strömställare och liknande. Dessa är anordnade såsom ut- rymmet medger inom detta område.

När ett kort har exponerats, dras fotoverktyget tillbaka uppåt, avlastas det vakuum som kvarhâller kortet på plattan och rör sig plattransportören uppåt från dess viloposition i plattan och för det exponerade kortet på utmatningstransportören 99, som matar ut kortet från apparaten. Sektion 88(b), som markeras med streckade linjer, anger ett eventuellt efterhärdningsställe. Med ZS ' 459 708 2” andra ord kan det finnas en källa för icke-kollimerat ljus med låg intensitet inom detta område, varigenom den flytande polyme- ren skulle polymeríseras ytterligare på kortet. Transportören 99 avger kortet till slutbearbetningslinjen för kretskortet. Denna består av en apparat 100, vilken avlägsnar den polymer som inte har exponerats för det kollímerade ljuset. Typiskt åstadkommes detta under användning av en alkalisk tvättlösning. Kortet kan därefter etsas i sektion 101 för avlägsnande av exponerad metall, och i sektion 102 avlägsnas den flytande polymer, som polymeri- serade vid exponering för det kollimerade ljuset, under användning av en stark alkalisk lösning. De sistnämnda tre sektionerna, vilka kan anses utgöra en framkallningslinje, kan bestå av kommersiellt tillgängliga enheter från Chemcut Corporation.

Det torde dock observeras , att kortet inte behöver passera genom hela framkall- níngslinjen utan att det kan avlägsnas för någon mellanliggande bearbetning och därefter återföras till framkallningslinjen eller avlägsnas för någon annan form av bearbetning.

Pig. 12 visar den undre ytan av fotoverktygsaggregatet, vil- ken år i nära luftgapsamband med den flytande polymerbeläggningen under bildsättningen. Aggregatet 55 , som är en metall, såsom alu- minium, har ett inre område S9, där fotoverktyget är placerat.

Runt denna öppning finns en vakuumkanal 56. öppningar 57 står i förbindelse med rörledningen 31 på den övre ytan. I denna vy visas sex justertappar 44. Detaljerna 58 är magneter, vilka är inbäddade i ytan. Dessa magneter håller en metallram, som dessutom kan an- vändas för att hålla fotoverktyget (film eller plåt) i position.

Det kan eventuellt finnas en uppsättning inriktningstappar 60 för inriktning av fotoverktyget på aggregatet. Sådana inriktningstap- par passerar genom små hål i fotoverktyget. Vid användning place- rar operatören fotoverktyget på aggregatet och placerar tunna stål- band i omrâdet för de inbäddade magneterna, varigenom fotoverktyget är anordnat í sandwichkonfiguration mellan ytan och banden. Vakuum- systemet aktiveras därefter och fotoverktyget låses ytterligare på plats. Tapparna 44 justeras för att ge det lämpliga luftgapet mellan det polymerbelagda ämnet och fotoverktyget. Fot overktygs- aggregatet är därefter färdigt för användning. L Pig. 13 och 14 är vyer av utföríngsformen avseende vakuum- plattan med flera kammare. Pig. 13 är en perspektivvy av plattan.

Vid denna vy har flerkammarplattan samma utseende som enkelkammar- 21 459 708 plattan ll. I enkelkammarplattan enligt Fig. 4 är en tätnings- platta inpassad på skuldran 1l(a) för att bilda vakuumkammaren med vakuumledningen 30 ansluten till denna tätningsplatta. Den har också samma kanaler 62, där transportbanden är belägna när de ej är i användning. Vidare har båda plattorna en serie hål, vilka kommunicerar från den övre ytan och därigenom till den inre kam- maren. I enkelkammarplattan är dessa benämnda 14, medan de vid flerkammarplattan är benämnda 63. Fig. 14 är en sektion genom flerkammarplattan. Sidoväggarna 64 bildar också en del av ytter- kammaren 67. Innerväggarna 65 bildar väggarna av kamrarna 68, 69 och 70. Uppningar passerar genom den undre ytan och är anslutna till ett vakuumgrenrör. Vakuumgrenröret och förbindande rörled- ning visas i Pig. 10. Såsom har diskuterats ovan är detta fler- kammarplattaggregat mera effektivt när kretskort av olika storlekar skall tillverkas. Med andra ord behöver man för ett litet kort applicera vakuum enbart på kammare 70, medan man för de största korten applicerar vakuum på samtliga kammare i syfte att bättre kvarhålla kretskortämnet på plats.

I stället för vakuumplattan med flera kammare kan man använda en platta där hålen i den övre positionen vardera kan selektivt öppnas eller stängas. En teknik är att använda hål med förskjuten konfiguration såsom visas i Fig. ll(a). Hålet är förskjutet och har en tillslutning i form av en kula. När plattan är av aluminium eller något liknande material, kan magnetiska kulor (attraherade till en magnet) placeras selektivt i hålen för att blockera dessa hål när vakuum appliceras. För att avlägsna kulorna är det sedan enbart nödvändigt att röra en magnet över plattan. Om plattan är av ett magnetiskt material, kan en magnetisk eller någon annan kula användas, varvid avlägsnandet åstadkommes medelst ett över- tryck av luft inuti plattan. Detta skulle blåsa ut kulorna ur hå- len.

Vilken som helst flytande polymerkomposition, som är härdbar till en fast substans under användning av icke-koherent kollimerat ljus och strippnings- eller avlägsningsbar i vätskesystem, kan an- vändas vid föreliggande förfaranden. Lämpliga användbara flytande polymerkompositioner är de som beskrivs i de amerikanska patent- skrifterna 3 660 088 och 3 753 720. En föredragen polymer är dock ett akrylat med terminal omättnad i ena änden av polymermolekylen och en terminal karboxylgrupp i den andra änden av polymermolekylen. 22 459 708 Den terminala omättnaden är härdbar medelst fríradíkalpolymerisa- tion under användning av icke-koherent kollimerat ljus, medan den terminala karboxylgruppen förlänar den härdade polymeren stripp- ningsbarhet under användning av koncentrerade alkaliska lösningar.

En polymer som har dessa karakterístíka och som är användbar vid föreliggande förfaranden är en polymer med följande formel: *H3 9? *H3 913%” CH2=C-C-0-R1-0-C-N-R2-N-C-O-éPEä;-0-C-C=C_C_0H vari R1 är en alkylgrnpp med från 1 till 6 kolatomer, R2 organiska enheten i ett diísocyanat och är en alic ler en aryl- är den yklisk grupp el- , alkyl- eller arylalkylgrupp, och (PE)X är en poly- ester- eller polyeterförlängningskedjeenhet, där x är ett heltal av från 2 till SO.

Denna polymer kan användas ensam eller tillsammans med ett vískositetsmodifieríngsmedel , såsom ett karboxitermínerat hydroxí- etylmetakrylat med formeln: “H3 91: H c=c-c-o-ca -ca -o-c-c-c-cooa. 2 " 2 2 0 Genom tillsats av varierande mängder av det karboxitermine- rade-hydroxietylmetakrylatet kan vískosíteten för den flytande polymerkompositionen ändras.

Andra vískositetsmodífieríngsmedel kan också användas.

Användbar i den flytande polymerkompositionen är även en fotosensibílísator, varvid som icke begränsande exempel kan nämnas bensofenon, acetofenon, acenaftenkinon, o-metoxibenso- fenon, dibensosuberon, antrakinon, hexanofenon eller 2,2-dímetoxi- -2-fenylacetofenon- Dessa substanser förbättrar fríradíkalalst- ringen och påskyndar sålunda härdningsprocessen. Andra fotosensi- bilisatorer kan användas.

Dessa är de primära tíllsatsmedlen i den föredragna flytande polymerkompositíonen- Dessa kompositioner kan dock även innehålla ett epoxiakrylat, ett multífunktíonellt akrylat såsom hexandíol- diakrylat, en multifunktíonell tiol såsom pentaerytrítol-tetra- kis-(B-merkaptopropionat) och en fenolisk stabilísator såsom hydrokínon-monometyleter eller trihydroxibensen. Dessa tillsats- medel stabílíserar komposítionen och tillhandahåller även medel för att sammanbrygga det polymeríserade karboxitermínerade akry- latet med sig självt och även med det karboxitermínerade hydroxí- -*- 459 708 etylmetakrylatet. Bryggbildningen ger en hårdare härdad polymer och en som generellt har högre termisk stabilitet. När t.ex. löd- maskeringar skall framställas, användes ett sammanbryggnings- 23 eller förnätníngsmedel, så att polymeren bättre kan motstå den temperatur på ca 200 eller 260°C som gäller för tenn-blylödspray.

Föreliggande beskrivning har varit inriktad primärt på kop- parbelagda eller -valspläterade kretskort, eftersom dessa för när- varande är de dominerande tryckta kretskort som tillverkas kom- mersiellt. Processerna är emellertid användbara för andra metall- beläggningar eller -pläteringar och torde dessutom vara operativa med icke-metalliska ledande beläggningar. När därför metallpläte- ring användes, är det underförstått att detta inkluderar även ek- vivalenta (vals) pläteringar.

Föreliggande beskrivning är inriktad på användning av icke- -koherent kollimerat ljus. Ett ljus med de specifikationer som an- ges häri har framtagits för föreliggande användning av the Optical Radiation Company. En laserljusstråle är en koherent kollimerad ljusstrâle och kan ej användas i stället för det icke-koherenta kollimerade ljuset. Om en laserljusstråle skulle användas, måste den via ett datasystem inställas för att avsöka mönstret av den önskade kretsen. Ett sådant lasersystem skulle vara mycket dyrba- rafe än de arrangemang avseende icke-koherent kollimerat ljus och fotoverktyg som har diskuterats i detalj i föreliggande text och skulle_kräva längre tidsperiod i exponeringssektionen, vilket le- der till en produktionsförlust. Vidare.skulle ett lasersystem inte uppfylla bilddeviationsfaktorn pá ej mera än 12,5 pm.

Följande exempel beskriver uppfinningen mera i detalj.

EXEMPEL 1 Detta exempel beskriver ett förfarande för framställning av en av de föredragna flytande polymerkompositionerna.

En hartskokare förses med omrörare, termometer, torkrör och tillsatstratt. metyleter, 5,8 g trifenylfosfit och 0,15 g dibutyltenndilaurat 185 g toluendiisocyanat, 0,63 g hydrokinonmono- sättes till denna kokare. Vid uppvärmning av blandningen till -35°C tillsättes droppvis 189 g hydroxipropylakrylat, varvid man tillåter blandningen att utbilda en exoterm reaktion till 65°C.

Temperaturen hålles mellan 60 och 6S°C i li timme, varpå i huvud- sak alla hydroxígrupper är förbrukade, och NCO-halten uppnår vär- det l,77i 0,1 mekv/g, vilket bestämmes genom titrering med dibutyl- 459 708 24 amín. Därefter tillsättes 785 g smält poly(díety1englyko1- adípat) med en molekylvikt av 1000 tillsammans med 0,15 g di- butyltenndilauratkatalysator. Reaktionsblandningen hâlles vid 65-70°C under approximativt 6 timmar till dess att isocyanatgrup- perna är förbrukade. 385 g hydroxietylmetakrylat och 0,42 g hydrokínon sättes därefter till denna blandning. När reaktionsblandningen har bli- vit homogen och temperaturen har sjunkit till under 65°C tillsät- tes 248 g fast maleinsyraanhydrid och 8 g díbutyltenndilaurat.

Långsamt (under ca l timme) uppvärmes reaktionsblandningen till S5°C för upplösning av maleinsyraanhydriden. Uppvärmníngen fort- sättes och tamæraturen hàlles vid 75-80°C i ca 6 timmar, till dess att maleinsyraanhydriden är fullständigt reagerad, vilket framgår av frånvaro av toppar vid 1845 och 1975 cm'1 i ett IR- -spektrogram. Den sålunda erhållna slutprodukten är en viskös vätska med en viskositet av 5700 cP vid 2S°C och en syragrupp- halt av 1,4 mekv/a. ' Prepolymeren har följande sammansättning: 9 9 9 ° 9 9 9 9 9 9 n _ H2C=C- C-O-Clíz-CP- (IN- NC-üffiüízüízOCl-IZÜ-Iz-O-C-C 41-18 -C-Ošt-SC-IFFC-C-OH CH3 _ ' 9 0 HIKO ' 'll d }¶C-ïïäíkflfl O Eígë g{H ti sæmwnsnæ 2 J ZGE - -- EXEMPEL 2 Följande komposition framställes av hartsprodukten från Exempel l och användes í ett tryckt kretskort: Komponent Hartsprodukten från Exempel l etsresistprocesser för framställning av Viktprocent 79,93 Epoxiakrylat ("Bpocryl 370") 6,93 "Irgacure S51" 0,92 Bensofenon 2,76 Hydrokínon-monometyleter 0,046 Pyrogallol 0,023 Utflytningsmedel ("Modaflow") 2,30 "chrømophral små" (ciba-Geigy) o ,fi4 Pentaerytritol-tetrakis-(B-merkapto- propíonat) 6,46 ' 2 1 5 459 708 Denna komposition har en Brookfield-viskositet av 3450 cP vid z4°c.

Ett ämne för ett tryckt kretskort och bestående av epoxi- glasfiber och valspläterad koppar rengjordes genom vàtskrubbning med pimpsten under användning av en "Scotch Brite"-svamp för att avlägsna korrosion och främmande material. Ämnet belades därefter med ovanstående komposition till ca 63 um under 60 sekunder ge- nom ett fotografiskt negativ med ett 0,63 mm luftgap till den fly- tande beläggningen på kortet under användning av en kvicksilver- ânglampa av medíumtryck på ett avstånd där strålníngsintensiteten är ca 25 milliwatt/cmz. Det exponerade kortet spraytvättas däref- ter under användning av en 5-procentig natriumkarbonatlösning vid rumstemperatur i 10 sekunder följt av sköljning med vatten och lufttorkníng, varigenom det härdade fotoresistmaterialet kvarläm- nas som en bild med hög exakthet och upplösning.

Det tvättade kortet med kretsmönstret utsättes därefter för etsning med saltsyra-kupriklorid i 60 sekunder vid S2°C för upp- lösning av kopparmetallen i de obelagda områdena. Den härdade po- lymerresisten förblir intakt och ger gott skydd av ifrågavarande koppar mot etsmedlet. Den härdade polymeren avlägsnas därefter under användning av en 5-procentíg lösning av natriumhydroxid vid 55°C. Ca 30 sekunder erfordras för detta avlägsnande. Den koppar som finns kvar på kortet visar sig vara utmärkt ifråga on detalj och integritet. Kretskortledningarna är väl formade med skarpa kanter och har sidoväggar, vilka är i huvudsak vinkelräta mot substratet. Vid kontínuitets- och resistanstestning visar det sig att det inte föreligger någon kortslutning och att resi- stansen för en liknande krets är i huvudsak konstant. Vidare har den flytande polymeren ej trängt in i nâgra av hålen genom kortet.

EXEMPEL 3 Detta exempel illustrerar framställning av plattresister under användning av den flytande polymeren från Exempel 2. Ett kretskortämne (kopparplätering om 304 g/m2) belägges därefter med den flytande polymerkomposition som användes i Exempel 2 genom omvänd eller baksidesbeläggning. Beläggningstjockleken var nomi- nellt 48 um. Ett kollimerat kvicksilver-zenonljus från Optical Radiation Company användes som energikälla. Fotoverktygets distans- tappar inställdes för att ge ett luftgap på ca 750 pm Cfotoverktg- get utgjordes av opaka områden i samma mönster som den önskade 459 708 = 26 kretsen. Den flytande polymeren exponerades för kvicksilver- -zenonkällan _i_ 30 sekunder. Kortet transporterades sedan till en spraytvättanordning av märket Chemcut, där det bringades i kontakt med natriumkarbonat vid ett pH av 10,5 i 10 sekunder.

Den frilagda kopparmetallen elektropläteras därefter med tenn-bly och den härdade polymeren avlägsnas i ett spraybad under användning av en 5-procentig natriumhydroxidlösning vid S4-60°C.

Strippníngen är fullbordad på 30 sekunder och kortet sköljes med vatten. Den exponerade kopparpläteringen avlägsnas sedan genom etsning med en SN saltsyra-kupriklorídlösning vid 52°C. Etsningen är fullbordad på 60 sekunder och kortet sköl ten. Kretsen hade hög upplösning och in EXEMPEL 4 jes därefter med vat- ga kortslutningar.

Detta exempel illustrerar framställning av lödmaskeringar under användning av den flytande polymeren från Exempel 2.

Ett färdigt tryckt kretskort av koppar spändes fast på en uppspänningsplatta och med hjälp av en rullbeläggningsanordning belades medelst reverserande valsar ett kontinuerligt skikt av den flytande polymerkomposítíonen från Exempel 2 på kretskortet. Be- läggningen var ca 38 um tjock på kretsen och från ca 100 till 125 um tjock i de icke kretsbärande områdena. Ett fotoverktyg, som är transparent med undantag av i kretsytorna där lod skall avsättas, placeras i exakt inriktning med kretskortet. Det använda luftgapet var 500 um. En kvicksilver-zenonljuskälla med kollimerat ljus, från Optical Radiation Company, användes för att härda poly- meren. Ljuset släcktes efter 60 sekunder och kortet spraytvättades med en vattenbaserad natriumkarbonatlösníng vid 10,5 Spraytvättningen fortsattes i 30 sekunder. torkades. i pH-värde.

Kortet avlägsnades och Kretskortet placerades sedan i en våglödníngsapparat, där lod applicerades på den exponerade eller frilagda kopparytan.

Någon skada på den härdade polymeren uppstod ej på grund av kon- takt med smält lod. Den härdade polymeren kvarlämnad kortet som ett skyddande skikt.

EXEMPEL S es på krets- Proceduren från Exempel 2 upprepades men under användning som fotoverktyg av ett kretsmönster, där kretslinjerna eller -ledningarna skall vara 150 pm breda och avståndet mellan krets- ledníngarna är 150 pm. Fotoverktyget var en polyesterfilm med en serie 150 um breda opaka områden åtskilda från varandra medelst 27 459 708 150 um breda transparenta områden. En kvicksilver-zenonljuskälla med kollimerat ljus från Optical Radiation Company användes för bildsättningen. De övriga stegen var desamma som i Exempel 2. Det erhållna kretskortet hade väl definierade kopparkretsledningar, vilka hade sídoväggar som var vinkelräta mot kortet. Ingen av krets- ledningarna hade någon kortslutning. Kretsledningarna var nominellt 150 pm breda, varvid avstånden däremellan även var nomínellt 150 pm.

Vad beträffar den föredragna klass av polymerer, som kan an- vändas enligt föreliggande uppfinning, upptas härmed innehållet i den amerikanska patentansökningen 06/225 809, inlämnad den 16 ja- nuari l98l (motsvarar den svenska patentansökningen 19069 i före- liggande text.

Claims (27)

10 15 20 25 30 35 459 'los 48 PATENTKRAV

1. Förfarande vid framställnin g av tryckta kretskort, k à n n e t e c k n a t av att man: (a) tillhandahåller eller åstadkommer ett kretskortsubstrat; (b) belägger åtminstone en del av substratet med en flytande polymerkomposition, som är härdbar medelst icke-koherent kolli- merad ljusstrålning; " (c) bildar ett luftgap genom att placera ett fotoverktyg i nära samverkan med den med flytande polymer belagda ytan; (d) bringar fotoverktyget i kontakt med icke-koherent kolli- merad ljusstrålning med en halvvínkel av ej mera än ca 3 gra- der och en bilddimensionsavvikelsefaktor av ej mera än ca 13 /um, varigenom nämnda ljus selektivt passerar genom delar av fotoverktyget, kommer i kontakt med ytan belagd med flytande polymer och gör att den flytande polymeren hårdar till en fast polymer, när denna kommer i kontakt med ljuset; (e) avbryter appliceringen av nämnda ljusstrålning och av- lâgsnar den i huvudsak ohârdade flytande polymeren, så att det kvarlämnas en fast härdad polymer i _kretskortsubstratet. ett resistmönster på

2. Forfarande enligt krav 1: k a n n e t e c k n a t av att luftgapet mellan fotoverktyget och den med flytande polymer belagda ytan, under det att fotoverktyget hâlles i kontakt med ljusstrålningen, hâlles vid från ca 0,13 till 13 mm. i

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k a n n e - t e c k n a t av att kretskortsubstratet har en metallpla- tering på åtminstone en sida och att den flytande polymer, som har förblivit flytande efter det steg där fotoverktyget har bringats i kontakt med ljusstrâlningen, avlägsnas medelst kontakt med en vattenbaserad lösning, vari polymeren år åtmin- stone delvis löslig, varigenom metallpläteringen delvis fri- lägges. k á n n e - av att den flytande polymerkompositionen be- lägges på substratet i en tjocklek av från ca 2,5 till 250 /um medelst rullbelåggning.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, t e c k n a t 10 15 20 ZS 30 35 40 Qq 459 708

5. Förfarande enligt krav 4, k a n n e t e c k n a t av att rullbelaggningen ar omvänd rullbeläggning, varvid be- läggningen har en tjocklek av från ca 13 till 125 /um.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-S, k å n - n e t e c k n a t av att den icke-koherenta kollimerade ljusstrålningen har en halvvinkel av ej mera an ca 1,5 gra- der och en bíldavvikelse av ej mera än ca 6 /um.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, k ä n - n e t e c k n a t av att man dessutom (f) behandlar de områden, som ej är täckta med nämnda härdade flytande polymer, till bildning av en definierad krets; och (g) avlägsnar den härdade flytande polymeren från substratet.

8. Förfarande enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att den härdade polymeren avlägsnas genom kontakt med en vattenbaserad lösning, som innehåller katjoner hârledda från en stark bas.

9. Förfarande enligt krav 8, k å n n e t e c k n a t av att katjonerna hârledda från en stark bas är valda ur gruppen bestående av natrium-, kalium- och ammoniumkatjoner.

10. Förfarande enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av att den flytande polymeren be- står primärt av en uretanmolekyl med terminal omattnad i ena änden och en terminal karboxigrupp i den andra änden.

ll. Förfarande enligt krav 10, k á n n e t e cgk n a t av att den flytande polymeren består primärt av: H 0 O H H O 0 H H O 1 H 'II I H II: 1 H CH2=C-C-O-R1-O-C-N-R2-N-C-0-{PE}k0-C-C=C-C-OH vari R1 ar en alkylgrupp med från l till 6 kolatomer, RZ är den organiska enheten från ett díisocyanat och är en ali- cyklisk grupp eller en aryl-, alkyl- eller arylalkylgrupp och (PE)X år en kedjeförlängande polyester- eller polyeter~ enhet, där x är ett heltal av från 2 till S0.

12. Förfarande enligt krav ll, k a n n e t e c k n a t av att den flytande polymerkompositionen innehåller ett karboxí- terminerat metakrylat och en fotosensibilisator.

13. Förfarande enligt krav 12, k'ä n n e t e C k n a t av att den flytande polymerkompositionen innehåller en brygg- bildare innehållande terminala omättade grupper.

14. Förfarande enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a t 10 15 20 25 30 35 40 459 708 50 f- av att den flytande polymerkompositionen innefattar en brygg- bildare innehållande terminala tiolgrupper.

15. Förfarande enligt något av kraven 7-14, k-ä n - n e t e c k n a t av att behandlingen i steg (f) utföres genom att man plåterar metaller på områden av kretskortsubstratet, från vilka den flytande polymeren har avlägsnats; varefter man (g) avlägsnar den härdade flytande polymeren; och (h) behandlar de områden, som ej är täckta av den pläterade metallen, till bildning av en definierad krets.

16. Apparat vid framställning av tryckta kretskort enligt något av kraven 1-15, k ä n n e t e c k n a d av att den inne- fattar: (a) organ för beläggning av åtminstone en del av ena sidan av ett tryckt kretskortåmne (10) med en flytande polymer (l7); (b) g organ for att hålla det med fl ytande polymer belada krets- kortámnet i inställning- eller igángsattningsposition; (c) en icke-koherent kollimerad ljuskålla (27, 97) med en halv- vinkel av ej mera an ca 3 grader och en bilddimensionsavvikelse- faktor av ej mera an ca 13,mm anordnad så att ljuset därifrån kom- mer i kontakt med organet för fasthållnin (d) ett fotoverktygsaggregat (37, 90, SS) beläget över fasthâll- ningsorganet för kretskortämnet och i den icke-koherenta kollimera- de ljusstrålens bana, så att ett fotoverktyg (19, 93) i nämnda aggregat inte ar i kontakt med den flytande ett luftgap (18) åstadkommas dememellan; och (e) organ for aktivering av ljuskâllan under en vald tidsperiod.

17. Apparat enligt krav 16, k ä n noe t e c k n a d av att det tryckta kretskortämnet (10) fasthålles med hjälp av till- bakadragningsbara styrtappar (12, 44) och att organet för fasthâll- ning i ínstállningsposition är en platta (11, 61 tal hål (14, g av kretskortâmnet; polymeren och så att , 89) med ett fler- 63, S7) i den övre ytan, genom vilka vakuum applice-- ras för fasthållning av det tryckta kretskortämnet

18. Apparat enligt krav 17, att plattan har inre multipelkammare, på den övre ytan. k a n n e t e c k n a d av varigenom vakuum kan appli- ceras selektivt på den mångfald hål (14, 63, 57), som genomkorsar den övre ytan av plattan (11, 61, 89).

19. Apparat enligt något av kraven 16-18, t e c k n a d av att beläggningsorganet är en rul anordning (15, 16; 83, 84) k a n n e - lbeläggnings- 10 15 20 25 30 '37 459 708

20. Apparat enligt krav 19, k ä n n e t e c k n a d av att rullbelâggníngsanordningen (15, 16; 83, 84) är anordnad att passera tillbaka över det tryckta kretskortamnet.(10).

21. Apparat enligt krav 19, k a n n e t e c k n a d av att rullbeläggníngsanordningen (15, 16; 83, 84) ar stationär och att det tryckta kretskortamnet (10) passerar genom rullbelággnings- anordningen .

22. Apparat enligt något av kraven 16-21, k a n n e - t e c k n a d av att fotoverktygsaggregatet (37, 90, 55) inne- håller vakuumorgan för fasthållning av fotoverktyget (19, 93) i position.

23. Apparat enligt något av kraven 16- 22, t e c k n a d av att den innefattar organ för att förflytta k ä n n e - fotoverktygsaggregatet (37, 90, SS) in i och ut ur nära samverkan med fasthållningsorganet för kretskortämnet.

24. Apparat enligt krav 19, k a n n e t e c k n a d av att belaggningsorganet ar en rullbelaggningsanordning (15, 16; 83, 84), som är tillbakadragningsbart belägen intill beläggníngsorganet för kretskortamnet (10) och som belägger det tryckta kretskortamnet medan detta ämne hâlles í ínstallningsposítíon.

ZS. Apparat enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a d av att belaggningsorganet är stationärt och att det tryckta krets- kortämnet (10) passerar genom beläggningsorganet i syfte att be- läggas.

26. Apparat enligt något av kraven 16-25, k ä n n e - t e c k n a d av att ljuskällan (27, 97) är en kvícksilverbåg- källa.

27. Apparat enligt något av kraven 16-25, t e c k n a d av att ljuskâllan (27, 97) är en kvicksilver- -xenonkâlla. k å n n e -