DE1765511C3 - Process for the production of electrical resistance networks on flexible, strip-shaped foils as a substrate - Google Patents
Process for the production of electrical resistance networks on flexible, strip-shaped foils as a substrateInfo
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Description
m) Ablösen des verbleibenden Lackes; sc ™ 6^ Einzelfertigung zu überwinden -m) peeling off the remaining paint; sc ™ 6 ^ one-off production -
η Durchlauf durch ein Tauchvemnnungsbad; auch wenn mehrere Netzwer\e S auf ein gerneinsarnes η pass through an immersion bath; even if several Netzwer \ e S on a popular one arnes
Endmaß Netzwerke auf ^ nebeneinander aufgetragen cind S handelt es Final dimension networks applied to ^ side by side c ind S it is
sich im Prinzip um eine Einzelfertigung — ist be-is in principle a one-off production - is
».,., ... UTjj u kannteeworden, die Trägerplättchen auf eine Vor-».,., ... UTjj u, the carrier plates on a front
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- schub|jnrichtun' (Förder|arTd oder Förderkette) auf-2. The method according to claim 1, characterized in that it is pushed jnrichtun ' (conveyor | ar T d or conveyor chain)
E äSSSSSSE EAT
iahrensschritt a) mehrfach wiederholt wird. ^ rc f h. die lff te. Aufdampfze.t. Auch bei diesemiahrensstep a) is repeated several times. ^ rc f h . the l th ff. Aufdampfze.t. Even with this one
4. Verfahren nach wenigstens einem der vorher- Ve t rfah™ 1S* deshalb die Zeitausnutzung noch nicht . j . ... ,", ui -u» optimal, auch kommen nur starre Schichtträger, wie4. The method according to at least one of before and Ve is not t RfaH ™ 1S *, therefore, the use of time. j. ... , " , ui -u» optimal, only rigid substrates come, like
Bcher in die Folie ges«m werden. » '«^J»* ' £™£; patenKchrift 710 362 is, d„Books are wrapped in the foil. »'« ^ J »*' £ ™ £; patent publication 710 362 is , d "
Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Dabei erfolgt die endgültige Fertigstellung der Wider -Process of the type mentioned above is known. The final completion of the cons -
stände einschließlich Wertabgleich und Aufbringenstatus including value comparison and application
6O der Kontaktflächen in einem einzigen Durchlauf. 6 O of the contact areas in a single pass.
Aus dem Buch von L. Holland »Thin Film Microelectronics«, 1965, S. 268 und 269, sind selektive Ätzverfahren zur Herstellung von Dünnschichtschal-From the book by L. Holland "Thin Film Microelectronics", 1965, pp. 268 and 269, are selective etching processes for the production of thin-film
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel- tungen auf einem ganzflachig mit mehreren Schichten
von elektrischen Widerstandsnetzwerk! η auf fle- 65 ten bedeckten ebenen Substrat bekannt,
xiblen, bandförmigen Folien als Substrat, wobei im Aus dem Taschenbuch »ABC der Lack- undThe invention relates to a method for the production on an entire surface with several layers of electrical resistance network! η on flexi- 65 de-covered planar substrate t known
Flexible, tape-shaped films as a substrate, whereby in the pocket book »ABC of lacquer and
Vakuum im kontinuierlichen Durchlauf aut das Sub- Kunstharzisolation für die Elektrotechnik« der.Fa. strat Widerstandsschichten und Kontakt schichten, Dr. Beck & Co. GmbH in Hamburg, 1964, S. 234Vacuum in continuous flow to the sub-synthetic resin insulation for electrical engineering «der.Fa. strat resistive layers and contact layers, Dr. Beck & Co. GmbH in Hamburg, 1964, p. 234
lind 235, ist die Verwendung von Polyimid insbesondere als Isolierlack für Drähte bekannt.and 235, the use of polyimide is particular known as an insulating varnish for wires.
Aus der USA.-Patentschrift 2 629 166 bzw. den »in 22. 1. 1953 bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung I 15 VIIIb/21c sind Widerstandsnetzwerke auf flexiblen Substraten bekannt Zur Herstellung der Widerstandsnetzwerke wird hier die Isolationsmaterialunterlage mit einer dünnen, gleichmäßigen Widerstandsschicht überzogen. Anschließend werden zwei Längsstreifen aus «> Leitermaterial aufgebracht. Zur Unterteilung in einzelne Widerstände wird das Überzugsmaterial an bestimmten Zonen quer über die Materialstreifen hinweg entfernt, z. B. durch Schlitze oder Ausstanzungen.From US Pat. No. 2,629,166 and the documents published in January 22, 1953 by the German patent application I 15 VIIIb / 21c Resistor networks on flexible substrates are known for the production of resistor networks Here the insulation material base is covered with a thin, even resistance layer. Then two longitudinal strips of «> conductor material are applied. For subdivision into individual The coating material becomes resistances at certain zones across the material strips removed, e.g. B. through slots or punchings.
In »SCP and Solid State Technology«, Juni 1966, S. 29 bis 34, ist ein Verfahren 7ur Herstellung von flexiblen gedruckten Schaltungen beschrieben, bei welchem auf eine zuvor mit Löchern und anderen Markierungen versehene flexible Kunststoffolie eine Kupferfolie aufgeklebt wird. Anschließend werden *° aus der Kupferfolie die Leitungsbahnen ausgeätzt. Nach dem gleichen Verfahren ist eine in »Electronic Design« vom 19. Juli 1966 dargestellte flexible gedruckte Schaltung hergestellt.In "SCP and Solid State Technology", June 1966, pp. 29 to 34, there is a method 7 for the production of flexible printed circuits described in which on one previously with holes and others Flexible plastic film provided with markings is adhered to a copper film. Then * ° the conductor tracks are etched out of the copper foil. Following the same procedure is an in »Electronic Design «dated July 19, 1966 produced flexible printed circuit.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 246 072 ist ein »5 Verfahren zur Herstellung einer Schaltung mit Widerstands- und Kondensatorelementen bekannt, bei dem auf einem Glasplättchen eine Reihe von Schichten übereinander aufgebracht wird, aus welchen mit Hilfe von selektiven Ätzverfahren Widerstände, Leitungsbahnen, Kondensatorelektroden und Kondensatordielektrika hergestellt werden.From the German Auslegeschrift 1 246 072 a »5 method for producing a circuit with resistance and capacitor elements are known, in which a series of layers on a glass plate is applied one on top of the other, from which resistors, conductor tracks, Capacitor electrodes and capacitor dielectrics are produced.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Widerstandsnetzwerken der eingangs genannten Art anzugeben, das bei hohen Stückzahlen gute Qualität liefert und bei dem die Eigenschaften des verwendeten Trägermaterials und der aufgebrachten Schichten in optimaler Form ausgenutzt werden. Das Substratmaterial soll billig und einfach zu bearbeiten sein, keiner Vorbehandlung bedürfen, festhaftende Schichten garantieren und den sowohl beim Herstellen wie im Betrieb auftretenden thermischen Beanspruchungen gewachsen sein.The present invention is based on the object of a method for producing resistor networks of the type mentioned at the beginning, which provides good quality in large numbers and in which the properties of the used Carrier material and the applied layers are used in an optimal way. The Substrate material should be cheap and easy to work with, requires no pretreatment, firmly adhering Layers guarantee and the thermal stresses that occur both during manufacture and in operation be grown.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gesamtheit *5 der folgenden Verfahrensschritte, daß eine hochtemperaturbeständige Polyimidfolie als Substrat verwendet wird, daß diese Folie den folgenden, an sich bekannten Verfahrensschritten unterworfen wird und daß jeder Schritt für sich als kontinuierlicher bzw. quasikontinuierlicher Durchlaufprozeß ausgeführt wird:This task is solved by the totality * 5 of the following process steps that a high-temperature-resistant polyimide film is used as a substrate is that this film is subjected to the following process steps known per se and that each step is carried out as a continuous or quasi-continuous process will:
a) ganzflächiges Aufbringen der einheitlichen, stabilen Widerstandsschicht;a) application of the uniform, stable resistance layer over the entire surface;
b) ganzflächiges Aufbringen dei haftfesten, gut leitenden und verzinnbaren Schicht für Kontakte und Leiterbahnen auf die Widerstandsschicht;b) full-surface application of the adhesive, highly conductive and tinnable layer for contacts and conductor tracks on the resistive layer;
c) Beschichten mit Fotolack;c) coating with photoresist;
d) Belichten des Fotolacks mit einem ersten Muster für Leitungen und Kontakte;d) exposing the photoresist with a first pattern for lines and contacts;
e) Entwickeln des belichteten Lackes;e) developing the exposed lacquer;
f) selektives Ätzen der Leitungs- und Kontaklbahnen über der Widerstandsschicht;f) selective etching of the conductor and contact tracks over the resistance layer;
g) Ablösen des verbleibenden Lackes; h) Beschichten mit Fotolack;g) peeling off the remaining paint; h) coating with photoresist;
i) Belichten des Fotolackes mit einem zweiten Muster für die Widerstände;i) exposing the photoresist with a second pattern for the resistors;
k) Entwickeln des belichteten Lackes;
1) selektives Ätzen der Widerstandsschicht;
m) Ablösen des verbleibenden Lackes;
n) Durchlauf durch ein Tauchverzinnungsbad;
o) Zuschneiden der einzelnen Netzwerke auf Endmaß. k) developing the exposed lacquer;
1) selective etching of the resistive layer;
m) peeling off the remaining paint;
n) passing through a dip tinning bath;
o) Cutting the individual networks to their final dimensions.
Damit werden folgende Vorteile erzielt:
Die Materialkosten verringern sich auf einen Bruchteil der bisherigen Kosten. Die teuren und
empfindlichen Aufdampfmasken können durch weniger dem Verschleiß unterliegende Fotomasken ersetzt
werden. Die Bearbeitungszeit wird auf das Minimum verkürzt, da die Folie jedem Verfahrensschritt nur
so lange ausgesetzt wird, wie zur vollständigen Ausführung dieses Schrittes nötig ist. Zwischen jedem
Bearbeitungsschritt kann die auf eine Vorratsspule aufgewickelte Rolle gelagert bzw. zu einer anderen,
räumlich getrennten Bearbeitungsstation gebracht werden.This has the following advantages:
The material costs are reduced to a fraction of the previous costs. The expensive and sensitive vapor deposition masks can be replaced by photo masks that are less subject to wear. The processing time is reduced to a minimum, since the film is only exposed to each process step for as long as is necessary to complete this step. Between each processing step, the roll wound on a supply reel can be stored or brought to another, spatially separate processing station.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Verwendung von Polyimidfolie, da sie direkt ohne vorherige Reinigung, wie Waschen oder Abglimmen, d. h. im Anlieferungszustand, beschichtet werden kann. Außerdem ist sie leicht, flexibel, temperaturbeständig bis 400° C und billig.The use according to the invention of polyimide film is particularly advantageous since it is directly without previous cleaning, such as washing or fuming, d. H. in the delivery condition can. It is also light, flexible, temperature-resistant up to 400 ° C and cheap.
Besonders günstig ist das erfindungsgemäße Verfahren auch insofern, als sämtliche Verfahrensschritte als kontinuierliche bzw. quasikontinuierliche Durchlaufprozesse ausgeführt werden. Einzelne Verfahrensschritte sind dabei in anderen Gebieten der Technik gebräuchlich, so z. B. das Beschichten von durchlaufenden Folien mit Fotolack aus der Kinematographie. Bei dieser bekannten Technik erfolgt das Belichten der Folien in einem quasikontinuierlichen Vorgang, d. h., die mit der lichtempfindlichen Schicht versehene Folie wird ruckweise bewegt und bleibt jeweils während der Belichtung stehen.The method according to the invention is also particularly favorable insofar as all method steps be carried out as continuous or quasi-continuous through-flow processes. Individual process steps are in other areas of technology commonly used, e.g. B. the coating of continuous films with photoresist from cinematography. In this known technique, the films are exposed in a quasi-continuous manner Process, d. That is, the film provided with the photosensitive layer is moved jerkily and remains each stand during the exposure.
Weiterhin wird auch ein Weg angegeben, dieses ruckweise Bewegen der Folie und die damit verbundenen mechanischen Beanspruchungen zu vermeiden. Hierzu wird als vorteilhafte Weiterbildung vorgeschlagen, die Fotomaske auf eine lichtdurchlässige Walze aufzuspannen, die auf der Fotoschicht aufliegt und auf ihr abrollt. Die Lichtquelle befindet sich dabei im Innern der lichtdurchlässigen Walze. Um das Justieren der Fotomasken — sowohl der feststehenden wie der rotierenden — in einfacher Weise zu ermöglichen, werden Perforationslöcher in die Folie gestanzt. Diese Löcher kann man gleichzeitig als Transporthilfe benützen.Furthermore, a way is given, this jerky movement of the film and the associated movements avoid mechanical stresses. To this end, it is proposed as an advantageous further development, to stretch the photo mask on a translucent roller that rests on the photo layer and rolls on it. The light source is located inside the translucent roller. To that Alignment of the photomasks - both the fixed and the rotating - to enable in a simple manner, perforation holes are punched in the film. These holes can be used as Use transport aid.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat seine Vorteile besonders dann, wenn es gelingt, eine möglichst gleichmäßige Widerstandsschicht auf die Folie aufzubringen. Die Gleichmäßigkeit kann z. B. erhöht werden durch bekannte Verfahren, wie Steuerung der Durchlaufgeschwindigkeit der Folie oder Steuerung der Verdampfungsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Messung des aufgedampften Flächenwiderstandes. Doch auch hierbei werden sich statische Schwankungen der Widerstandswerte über die Folienlänge nicht vermeiden lassen. Um diese statischen Schwankungen kleiner zu machen, wird deshalb als weitere Ausbildung des Verfahrens vorgeschlagen, die Widerstandsschicht nicht auf einmal aufzutragen, sondern das Beschichten nach Verfahrensschritt a) mehrfach zu wiederholen. Hierdurch lassen sich die statistischen Schwankungen der Quelle beim Beschichten im Durchlauf verfahren sicher ausgleichen. Die Erf'n-The method according to the invention has its advantages especially when it is possible to achieve one to apply an even resistive layer to the film. The uniformity can e.g. B. be increased by known methods such as controlling the speed of the film or controlling the evaporation rate with simultaneous measurement of the evaporated sheet resistance. But here, too, static fluctuations in the resistance values over the length of the film will not occur let avoid. In order to make these static fluctuations smaller, is therefore a further training of the method proposed not to apply the resistive layer all at once, but to repeat the coating several times according to process step a). This allows the statistical Reliably compensate for fluctuations in the source during coating in a continuous process. The experience
«lung soll im folgenden an Hand eines Beispiels erläutert werden.The following is an example of how this should be explained will.
Eine Polyimidfolie wird in Form eines Bandes auf fine Spule aufgewickelt und de.· Anfang des Bandes pit einer Leerspule verbunden, wie es in entsprechender Form bei fotograflichen Filmen gehandhabt fvird. Nun läßt man die Folie von der Vorratsspule ablaufen und wickelt sie gleichzeitig auf die Leerfpule auf, während sie mit einer Widei Standsschicht |>eschichtet wird. Verwendet man Tantal oder Chrom-Nickel als Widerstandsschicht, so erfolgt das Auftragen durch Aufstäuben oder Aufdampfen bei vermindertem Druck. Andere Metalle oder Metallkombinationen lassen sich beispielsweise chemisch niederschlagen. Entsprechende chemische Bäder sind allgemein bekannt. Um die Gleichmäßigkeit der aufgebrachten Schicht zu erhöhen, kann man die zu beschichtende Folie mehrfach de.n Beschichtungsvortang unterwerfen, indem man die Wickelspule einich vorwärts und rückwärts laufen läßt, während der Beschichtungsvorgang weiterläuft. Ist die Grundfchicht in ausreichender Stärke und Gleichmäßigkeit aufgebracht, so wird anschließend eine niederohmige Schicht für Leiterbahnen und Kontakte aufgetragen. Hierzu kommen wieder sämtliche Beschichtungsverfahren vom Vakuumbedampfen bis zum galvanischen Metallisieren in Betracht, die sich als kontinuierliche Prozesse ausführen lassen.A polyimide film is wound up in the form of a tape on a fine spool and the beginning of the tape pit connected to an empty reel, as in corresponding Shape is handled in photographic films. Now you let the foil off the supply spool run out and at the same time wind them onto the empty spool while it is layered with a Widei base layer. If you use tantalum or Chromium-nickel as a resistance layer is applied by sputtering or vapor deposition reduced pressure. Other metals or metal combinations can be chemically, for example knock down. Corresponding chemical baths are generally known. To the evenness of the applied To increase the layer, the film to be coated can be coated several times subject by letting the winding spool run forwards and backwards while the coating process continues. Is the base layer of sufficient thickness and uniformity applied, a low-resistance layer for conductor tracks and contacts is then applied. For this purpose, all coating processes from vacuum vapor deposition to galvanic metallization come into consideration run as continuous processes.
Auf diese zweite Schicht wird jetzt Fotolack aufgetragen, der dann mit dem Muster für Leitungen und Kontakte belichtet wird. Mach dem Entwickeln des belichteten Lackes wird die oberste Metallschicht mit Hilfe eines selektiven Ätzmittels geätzt. Zum Schluß wird der verbleibende Lackrest abgelöst. Diese Schritte werden zweckmäßigerweise wieder als kontinuierliche Durchlaufprozesse ausgeführt.Photoresist is now applied to this second layer, which is then exposed with the pattern for lines and contacts. Do the developing of the exposed lacquer, the top metal layer is etched with the help of a selective etchant. Finally the remaining paint residue is removed. These steps are expediently repeated as continuous Continuous processes carried out.
Anschließend wird der gleiche Vorgang wiederholt, nur mit dem Unterschied, daß jetzt die Widerstände aus der unteren Metallschicht herausgeätztThen the same process is repeated, the only difference being that now the resistors etched out of the lower metal layer
werden.will.
Nach diesen Schritten sind die Netzwerke an sich fertig. Zweckmäßigerweise wird man die Kontakte noch verzinnen, indem man das Folienband durch ein Tauchverzinnungsbad laufen läßt, bevor man es in einzelne Stücke entsprechend der Größe der Netzwerke zerteilt.After these steps, the networks themselves are ready. Appropriately, one becomes the contacts still tinning by running the foil tape through a dip tinning bath before it is tinned into individual pieces according to the size of the networks parted.
Claims (1)
1. Verfahren zum Herstellen von elektrischen &Es ist bekannt daß dje Dünnschicht-Technik es Widerstandsnetzwerken auf flexiblen, bandformi- g er,aubt elektrische Netzwerke außerordentlich zu gen Folien als Substr?« wobei im Vakuum im k,emeni> Die Grundflächen liegen in der Größenkontmuierhchen Durchlauf auf das Substrat ordn von wenigen Quadratzentimetern. Die Her-Widerstandsschichten und Kontaktschichten aus stell 'T und Bearbeitung der Netzwerke ist wegen denen einzelne Widerslände hergestellt werden ^ K1°jnhejt der einzelnen Komponenten sehr teuer aufgebracht und das beschichtete Substrat nach ^ und zeitraubend Man hat deshalb versucht, mög-Fertigstellung in Einzelteile zerschnitten wird, vide leichartige Netzwerke auf einem großen g e ken η ze i c h net d u rc h die Gesamtheit unterzubringen und die einzelnen Komponender folgenden Verfahrensschritte daß eine hoch- * Gruppen zusammengefaßt abzugleichen und temperaturbeständige Polyimidfohe als Substrat kontaktie7en. Dadurch läßt sich der zur Bearbeiverwendet wird, daß diese Folie den folgenden, benötigte Zeitaufwand je Einzelschaltung senan sich bekannten Verfahrensschntten unterwor- * Trägermaterial verwendet man meist Glas fen wird und daß jeder Schritt fur sich als konü- Keramik. Beide Materialien sind zerbrechlich nuierlicher bzw quasikontinuierhcher Durchlauf- unrf teuer und müssen yor dem Auftragen der dünprozeß ausgeführt wird: nen Metallschichten sorgfältig vorbehandelt werden.Patent claims applied and the coated substrate according to Fer- · ,, _ ,, _ TT,. ι wu o "tigstellung is cut into individual parts.
1. A method for producing electric & It is known that d j e thin-film technique, it resistor networks to flexible bandformi- g he electrical networks dusted greatly to gen films as Substr? "Wherein under vacuum in k, emeni> are the bases in the size- contoured passage on the substrate ord of a few square centimeters. The Her-resistance layers and contact layers of alternate 'T and processing of the networks because of which individual Wider borders are prepared ^ K1 ° of the individual components jnhejt very expensive applied and the coated substrate by ^ and time consuming Attempts have therefore, mög-completion cut into parts is, vide facilitated networks like on a large ge ken η i ze net du rc h the entirety accommodate and align the individual Komponender following process steps that a high * groups combined and temperature resistant Polyimidfohe as substrate PLEASE CONTACT 7 s. This allows to that this film the following sen, required time for each individual circuit which is known per se unterwor- Verfahrensschntten to Bearbeiverwendet * support material used is glass and is usually fen that each step for as konü- ceramic. Both materials are fragile, natural or quasi-continuous flow and expensive and must be carefully pretreated before the thin metal layer can be applied.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3928036A1 (en) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Murata Manufacturing Co | ADJUSTABLE RESISTANCE |
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