DE1640591A1 - Herstellungsverfahren fuer Leitungsmuster auf plattenfoermige oder kartenfoermige Grundlagen - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, 12. 2. 1968 ru-hn

Anmelde rin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y, 10 504

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin; Docket UK 9-67-006

Herstellungsverfahren für Leitungsmuster auf plattenförmige oder kartenförmige Grundlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leitungsmusters auf eine Leiterplatte, insbesondere aus einem Substrat» die als Basis für mikrominiaturisierte Schaltkreise dient.

Es ist bekannt» aus einer auf der Oberfläche einer Karte oder eines Plättehens aus Keramik oder einem anderen Isolierstoff befindlichen Metallfolie ein Leitungsmuster herauszuätzen» Es ist auch weiterhin bekannt, die Leitungsmuster in flache Mulden einer Grundplatte zu pressen und danach über die ganze Fläche Metall zu sprühen und schließlich *t*f das gesprühte Metall von den ebenen Teilen der Oberfläche der Grundplatte wieder zu ent-

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fernen, so daß es nur in den Vertiefungen bleibt, die ursprünglich in die Grundplatte eingepreßt wurden. Es ist auch weiterhin bekannt, ein Leitungsmuster auf eine Kunststoffplatte zu ätzen und danach das Leitungsmuster mit einer Lack schutz schicht zu überziehen. .Durch die deutsche Patentschrift Nr. 1 182 319 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Leitungsmustern bekannt geworden, das eine Metallfolie mittels einer hitzehärtbaren, noch nicht ausgehärteten Klebstoffschicht auf eine hitzehärtbare, noch nicht ausgehärtete Grundplatte klebt, daß dann die Folie bis auf das stehenbleibende Leitungsmuster und ggf. stehenbleibende Inseln fortgeätzt wird und daß dann der entstandene Verbundkörper bei einer Härtung des Klebestoffs und des Grundplattenwerkstoffes bewirkenden Temperatur zusammengepraßt wird.

Diese geschilderten Verfahren haben jedoch alle den Nachteil, daß insbesondere sehr schmale Leitungszüge in der Größenordnung von. zehntel Millimetern bei geringer Schichtdicke nicht mit der erforderlichen Güte hergestellt werden können und daß die Leiterzüge nicht genügend an der Basis haften, so daß sich die Leiterzttge nach einer gewissen Zeit wieder lösen und die gesamte Schaltung damit unbrauchbar wird.

Auch ist es bekannt» als Veredelungsschichten und Schutzschichten auf die Leiterzüge Gold auf elektrolytische Art und Weise aufzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde* ein Verfahren zur Herstellung

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von Leitungsmustern zu schaffen, das insbesondere zur Herstellung sehr schmaler und sehr dünner Leitungszüge geeignet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren zur Herstellung von Leitungsmustern auf Unterlagen, das dadurch charakterisiert ist, daß auf die Unterlage und die Leitungen in bekannter Art und Weise eine erste leitende Schicht aufgebracht wird, daß danach diese Schicht mit einem Photowiderstandsmaterial überzogen wird, wobei die Bereiche ausgelassen werden, die den Leitern entsprechen und daß die (

freiliegenden Teile der aufgebrachten Schicht durch Elektroplattierung mit einer weiteren leitenden Schicht versehen werden und daß danach die Photowiderstandsschicht und die darunterliegenden Teile der zuerst aufgebrachten Schicht weggeätzt werden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß eine einwandfreie Haftung der Leiterzüge auf der Unterlage erreicht wird,

so daß vor allem Leitungszüge für mikrominiaturisierte Schaltkreise mit ,

sehr hoher Qualität hergestellt werden können.

Die Erfindung wird an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Aus-

führungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: eine Ansicht einer gedruckten Schaltkarte,

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Fig. 2a-e: einen Querschnitt durch die gedruckte Schaltkarte zur Illustration der einzelnen Schritte im erfindungsgemäßen Verfahren zur Plattierung der Leitungen und

Fig. 3: eine andere gedruckte Schaltkarte ■ mit isolierten Leitern, die

durch das erfindungsgemäße Verfahren plattiert werden können,

_ . Fig. 1 zeigt mehrere parallel zueinander verlaufende schmale Kupferleitungen 1, die durch Ätzen auf Kupfer-Epoxy-Glas-Plättchen erzeugt wurden. Die Breite der Leitungen 1 und der Abstand zwischen diesen beträgt 0, 125 mm, während die Leitung mehrere cm lang ist. Die Enden der Leitungen 1 sind auf einer gemeinsamen Grundplatte aufgebracht, mit denen sie bei der nachfolgenden Plattierung Verbindung haben.

Fig. 2a ist ein Querschnitt der Fig. 1 und zeigt die mit der Epoxy-Glas Unterlage 3 verbundenen Leitungen 1. Zuerst wird die Unterlage 3 ent-™ fettet und die Leitungen 1 erhalten eine Oberflächenätzung durch eine

Säure, um die gedruckte Schaltung zur nachfolgenden Ablagerung vorzubereiten.

Der nächste Schritt bei dem in Fig. 2b gezeigten Verfahren ist die Ablagerung einer dünnen leitenden Schicht 4 mit einer Dicke von 1000 A auf der Oberfläche der Unterlage 3 und der Leitungen 1. Das Material

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für diese Schicht 4 ist Kupfer, das die gewünschten Eigenschaften guter elektrischer Leitfähigkeit und guter Haftung auf den Original leitungen 1 sowie der Epoxy-Glas-Unterlage 3 aufweist.

Im nächsten in Fig. Zc gezeigten Schritt des Verfahrens wird eine Photo-Widerstandsschicht 5 auf der Schicht 4 niedergeschlagen, wobei die Bereiche durch bekannte photo graphische- und Maskierungstechniken freigelassen werden, die den Leitungen entsprechen. Dann folgt eine Oberflächenätzung mit einer Säure zur Vorbereitung der freigelassenen Teile der Schicht 4 für die nachfolgende Plattierung.

in: Fxg·«. Zd wird gezeigt* wie die Unterlage^ 3 mit den Leitungen 1 in ein Plaitierungsbad gelegt, die Verbindung zu der oben erwähnten Unterlage Z, hergestellt und das: ganze mit Mickel plattiert wird. In einem anderen Had; kauet dann die Goldplattierung folgen^ Die Plattierung bildet eine zweite^ leitende Schicht i% die sich gleichförmig auf der Oberseite und diem Seiten, der Leitungen:. 1 aufbaut, jedoch nicht auf der Wider stand sscMchfe niedtergesehlagen wird.. Die Plattierung ergibt einen Korrusiansscfcatz: füjr die. Oferflachen·. der· Leitungen und einen guten elektrischen QbeifläcBoenkQHtakt. sowie eine gute Leitfähigkeit«

Während der Plattierung stellt die leitende Schicht 4r eine Verbindung zwiseheD. den Leitungen. 1 her,, wodurch der Plattierungffstrom im Ver-

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gleich zu den bisher bekannten Verfahren eine verbesserte Gleichförmigkeit über der Unterlage erhält. Außerdem trennt die leitende Schicht 4 die Verbindung zwischen den Leitungen; I und der Unterlage 3 von der Plattie rung slö sung, die die Verbindung ggf. schwächt, was zum Abblättern der Leitungen 1 von der Unterlage 3 führen kann.

Der letzte Schritt des Verfahrens ist die Entfernung der Widerstands- ^ schicht 5 durch ein chemisches Verfahren; sowie die Entfernung: der

unerwünschten Bereiche der leitenden Schicht 4 durch ein geeignetes: Ätzmittel. Da die Dicke der leitenden Schicht 6 wesentlich größer ist" als die der leitenden Schicht 4,. spielt eine leichte- Reduzierung der lei tenden Schicht 6 bei. dieser letzten Ätzung: keine Rolle, Die sich ergebende gedruckte Schaltung ist in Fig» Ze dargestellt, wo die^? Leitungen= 1 oben und¹ an den. Seiten durch die leitenden Schichten:. 4^ und. 6 tüber'zcrgen sind! undl auf der Epoxy-Gla-s-Unterlage; 3^: eine«, gewjiasen. Alsstand' voneinander aufweisen». Die Grundüiage: 21 wimdl zaifetzü dioEchx befecnntäe fa&re» dier^s wahIw=eis:enL Ätzung, oder* utechamisRcEa

ikrEtsversuche: zsigtsenv ciiaß: te£ Anwemäun^ eiinesi älnrÜTichretr. a; ahme die däknie- üeftemäs¹ ScBdichii; 4;„ dme; ILsäitMJigie"ni E leicht vm& 3> abbiiäiäjffiunv EFfe; iTaagiigrüiHäk. dkdäiär aü

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schmalen Leitungen 1 und der Unterlage 2 und

2. da die Leitungen 1 relativ lang und schmal sind, erfolgt während der Plattierung keine gleichförmige Stromverteilung, wodurch thermische und elektrische Spannungen entstehen, die zu einer ungleichförmigen Plattierungsdicke und zum Abblättern der Leitungen 1 führen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient die dünne leitende Schicht 4 den folgenden Zwecken:

a) bei der Elektroplattierung gibt sie eine gleichförmigere Stromdichte über den gesamten Leiterbereich, wodurch thermische und elektrische Spannungen gesenkt werden,

b) sie bildet eine Sperre für die Elektro-Plattierungslösungen und verhindert so das Eindringen dieser Chemikalien zwischen die Leitungen 1 und die Unterlage 3.

Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführung eine gedruckte Schaltung aus einer Kupfer -Epoxy-Glasplatte gebildet wurde, ist die Erfindung nicht auf diesen Sonderzweck beschränkt, in der ein Epoxy-Hart oder Phenolharz der übliche Kleber für die Bindung zwischen der leitenden Oberfläche und der isolierenden Unterlage ist. So kann 2.B₉ die Platte auch

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ohne Kleber gebunden werden. Andere Materialien für die Unterlage sind Mylar, Epoxy-Papier, Teflon, Keramik oder Glas. Die Unterlage kann steif oder biegsam sein.

Die dünne leitende Schicht 4 kann mit jeder geeigneten bekannten Methode niedergeschlagen werden, wenn sie eine gute Haftung zwischen dem leitenden Material 1 und dem Unterlagenmaterial 3 herstellt. Der Niederschlag fe kann z.B. durch stromlose Plattierung, Vakuumniede rs chlag oder Aufsprühen erfolgen.

Die elektroplattierte Schicht 6 ist nicht auf Nickel und Gold begrenzt, sondern kann z.B. aus jedem anderen Edelmetall bestehen.

Eine andere Anwendung der Erfindung ist die Plattierung kleiner isolierter Leiterbereiche aufgedruckten Schaltkarten ohne zusätzliche Kontakte ^ für jeden Leiter während der Elektroplattierung. Fig. 3 zeigt den Plan

einer solchen gedruckten Schaltung.

Zuerst wird eine Kupfer -Epoxy-Glasplatte 7 so geätzt, daß die Kupfer bereiche 8, die von einem schraffiert dargestellten Bereich von leitendem Kupfer 9 umgeben sind, getrennt werden. Als Endprodukt sollen nur die Bereiche 8 elektroplattiert werden.

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Die auszuführenden Schritte sind dieselben wie bei der ersten Ausführung der Erfindung. Bei dieser Ausführung wird jedoch während der Elektroplattierung eine elektrische Verbindung zum Leiterbereich 9 hergestellt und die dünne leitende Schicht 4 bildet einen Leitungsweg für die isolierten Bereiche 8. Die Form der Grenze 10 soll eine gleichförmige Stromdichte über jedem isolierten Bereich 8 liefern. Die Photowider stands schicht 5 kann den ganzen Bereich 7 mit Ausnahme der isolierten Bereiche 8 markieren, so daß nur diese elektroplattiert werden. Wie bei der ersten Ausführung werden die Wider stands schicht .5 und die unerwünschten leitenden Bereiche 9 durch bekannte Verfahren entfernt, so daß nur die plattierten isolierten Bereiche 8j&x£ der Epoxy-Glastafel 7 übrigbleiben.

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Claims (2)

- 10 - Böblihgen, 12. 12. 1968 ru"hn 1640E 91 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Leitungsmustern auf einer Leiterplatte, insbesondere aus einem Substrat, die als Basis für mikrominiaturisierte Schaltkreise dient, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Unterlage und die Leitungen in bekannter Art und Weise eine erste leitende Schicht aufgebracht wird, daß danach diese Schicht mit einem Photowiderstandsmaterial überzogen wird, wobei die Bereiche ausgelassen werden, die den Leitern entsprechen und daß die freiliegenden Teile der aufgebrachten Schicht durch Elektroplattierung mit einer weiteren leitenden Schicht versehen werden und daß danach die Photowiderstands schicht und die darunterliegenden Teile der zuerst aufgebrachten Schicht weggeätzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der Photowider stand s schicht bestimmte Bereiche durch* bekannte photographische bzw. Maskentechniken freigelassen werden und danach eine Oberflächenätzung mit einer Säure zur Vorbereitung der freigelassenen Teile der Schicht (4) für die nachfolgende Plattierung erfolgt.

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