DE2847356C2

DE2847356C2 - Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen

Info

Publication number: DE2847356C2
Application number: DE2847356A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kakuhashi; Yasufumi Ibaraki Osaka Miyake
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-10-31
Publication date: 1983-02-24
Also published as: US4204187A; NL175372C; US4368252A; JPS5469768A; NL7811195A; GB2007917B; NL175372B; GB2007917A; JPS5640514B2; BE871962A; FR2408973B1; FR2408973A1; DE2847356A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit Wlderstandselemenien, bei dem auf einem gut leltfahigen Material, wie ζ. Π. Kupfer, mittels eines Foto-Masklerungsverfahrens ein Musler erzeugt und auf das Muster zumindest das Widerstandsmaterial aufgebracht wird, und schließlich auf (las. Wklerstandsmusler ein Isolierender Träger so aufgebracht wird, daß das Widcrstandsmusler darin eingebettet Ist.

Ks sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von b"> gedruckten Schaltungen mit Wklcrstandselementen bekannt. Gemäß der JA-C)S 73 762/197.1 wird eine Oberllilche einer Schicht aus einem hochlcllfilhlgen Material.

wie einer Kupferfolie, mit einem entfembaren Maskierungsblatl bedeckt, und eine Widerstandsschicht wird auf der anderen Oberfläche der Schicht aus einem hochleltfählgen Material durch Elektroabscheidung gebildet. Dann wird das Maskierungsblatt entfernt und anschließend wird ein isolierender Träger mit der Widerstandsschicht vereint. Auf diese Weise erhält man ein Substrat für eine gedruckte Schaltung, welche einen Widerstand enthält.

Das Substrat wird dann in folgender Welse verarbeitet: Nachdem die Oberfläche der Kupferfolie des Substrates mit einem Fotolack bedeckt worden ist, wird er durch ein fotografisches Negativ mit einem Leitermuster und einem Widersiandsmusier in Kombination (wobei zwei Muster vorliegen, die der Leiterregion und der Widerstandsregion entsprechen) belichtet und dann entwickelt, wobei der Fotolack in den Musterregionen verbleibt. Die Kupferfolie wird an den Stellen, an denen sie nicht mit dem Fotolack bedeckt war, durch Ätzen entfernt und die freiliegende Widerstandsschicht wird unter Verwendung einer Ätzlösung entfernt und dadurch wird die Oberfläche des isolierenden Trägers freigelegt. Dann wird der übriggcbiicucnc rOtöläCK cHticrnt.

Anschließend wird das Substrat wiederum mit einem Fotolack bedeckt und dann durch ein fotografisches Negativ mit einem Leitermuster beschichtet. Das Substrat wird entwickelt, wobei der Fotolack in der Region des Leitermusters verbleibt. Die Kupferfolie in der Region, welche nicht TiIt dem Fotolack bedeckt ist (oder die Kupferfolie, die eine Konfiguration hat. weiche der Region des Widerstandsmusters entspricht), wird durch Ätzen entfernt, und dadurch wird die Oberflüche der Widerstandsschicht, welche der Region des Widerstandsmusters entspricht, freigelegt. Dann wird der zurückgebliebene Fotolack entfernt.

Bei dem vorerwähnten Verfahren ist beim Reinigen und Entfernen des zurückgebliebenen Fotolacks (auf der Region des Leitermuslers) unter Verwendung einer Entfernungslösung die Widerstandsschicht In der Roglon des Widerstandsmusters bereits freigelegt und kann durch die Entfernungslösung angegriffen werden. Die Widerstandsschicht wird verhältnismäßig dünn hergestellt und liegt In der Größenordnung von einigen 10'° bis 10 ¹²m. Daher Ist Ihre mechanische Festigkeit sehr niedrig. Wird diese Schicht in einer Widerstandsentfernungslösung abgerieben, so wird die Verbindungsfähigkeit mit der Verbindungsoberfläche des Isolierenden Trägers vermindert und dies führt zu Schäden, wobei der Isolierende Träger im allgemeinen eine laminierte Platte aus einem glasfaserverstärkten Epoxydharz Ist. Dadurch wird eine Veränderung des Flächenwiderstandes und eine Verschlechterung einer Reihe von Eigenschaften bewirkt.

Um diese Schwierigkeilen zu beheben, hat man schon die Region des Lellermusters des Schaltungssubstrates durch einen Goldfilm gcschützi und in der letzten Verfahrensstufe wird die Kupferfolie In einer Konfiguration, welche der Region des Widerstandsmusters entspricht, di rch Atzen entfernt. Für den Fachmann 1st ersichtlich, daß eine solche Verfahrenswelse recht kompliziert ist und erhebliche Geschicklichkeit erfordert.

Ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten Widerstandes wird In der DE-OS 17 65 790 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird auf einem Substrat eine Metallschicht niedergeschlagen und (his Metall dann so entfernt, daß an den dem zukünftigen Widerstand entsprechenden Stellen das Substrat Irelgelcgt wird Das ganze wird mit Tantal bedeckt, welches auf eier Metallschicht eine poröse Schicht und auf dem Substrat eine

kompakte Schicht bildet und anschließend wird die Schicht aus Metall und porösem Tantal entfernt.

Weitere Verfahren zur Herstellung von eingelegten Stromkreisen nach Art der gedruckten Schaltungen sind aus der DE-AS 10 57 672 sowie US-PS 34 58 847 bekannt. Weiterhin werden Dünnfilmschaltungen, hei · denen durch Aijfdamp^r- und Ätzprozesse vollständig integrierte Dünnfilmschaltungen erhalten werden, in „Elektor, Sept. 1971, S. 916 bis 921, beschrieben.

Die bekannten Verfahren benötigen verhältnismäßig viele Verarbeitungsstufen, die eine entsprechend lange Zeit dauern. Dadurch sind auch die Kosten entsprechend hoch.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von gedeckten Schaltungen mit Widerstandselementen der eingangs genannten Art zu zeigen, bei dem weniger Verfahiensschriite erforderlich sind und Material eingespart werden kann, und dadurch die Herstellungskosten gesenkt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1.

Gemäß der Erfindung wird als Leitfähigkeitsmusterfilm ein antikorrosives Material verwendet, das durch eine Ätzlösung zum Ätzen der Schicht aus dem hochleitfähigen Material nicht beeinflußt wird, so daß man eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen erhalten kann, indem man die Schicht aus dem hochleitfähigen Material nur einmal ätzt. Außerdem wird als Material für den Widerstandsmusterfilm ein antikorrosives metallisches Material bevorzugt verwendet, das durch die Ätzlösung zum Ätzen der Schicht aus einem hochleitfähigen Material nicht beeinflußt wird. Trotz der Festigkeit und der Genauigkeit des Widerstandselements wird in diesem Fall bevorzugt, einen Widerstandsmusterfilm mit einem antikorrosiven metallischen Material zu bilden, der nicht durch die Ätzlösung beeinflußt wird, und der gleich oder verschieden von dem Material des Leitfähigkeitsmusterfilmes ist, und der eine Dicke in der Größenordnung von 100 · 10'¹⁰m bis 2000 · IO-'°m hat. Der Widerstandsmusterfilm kann aber auch durch DrucJ^n in üblicher Weise gebildet werden.

Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Darin bedeuten:

Fig. 1 bis 4 sind Diagramme der Verarbeitungsstufen bei der Herstellung von Substraten bei gedruckten Schaltungen mit Widerstandselementen gemäß der Erfindung. Die Teile A In den Fig. 1 bis 4 sind DraMfsichten, welche die Substrate f()r gedruckte Schaltungen zeigen, während die Teile B In den Fig. 1 bis 4 Querschnitte längs der Linien Ι-Γ In den Teilen A der Fi g. 1 und 4 darsteilen.

F i g. 5 und 6 sind Diagramme, die zeigen, wie man das Substrat für eine gedruckte Schaltung In eine Platte mit einer gedruckten Schaltung überführt. Die Teile A In den Flg. 5 und 6 sind plane Aufsichten, welche die hergestellten Substrate für die gedruckten Schaltungen zeigen, wahrend die Teile B der Fig. 5 und 6 Querschnitte längs der Linien Ι-Γ in den Teilen A der Fig. 5 und 6 sind.

Fig. 7 stellt ein Diagramm dar. bei dem eine Verfahrenswelse gezeigt wird, um an einem bestimmten Ort einen Widerstandsmuslcrfilm und einen Leitfähigkeltsmusterfllm aus einer Sehicht aus einem hochleltfählgen Material /u erzeugen

L^:in bevorzugtes Beispiel eines Substrates für eine gedruckte Schaltung gemäß der (Erfindung wird unter tv'> Bezugnahme auf die Zeichnungen gc/cigt. Hin Fotolack wird auf beiden Oberflächen einer Schicht aus einem hochleitfilhlgen Material, wie einer Kupferfolio, durch Tauch- oder Walzenbeschichtung aufgetragen und wird dann getrocknet und bildet so den Fotolack 2 und 2' auf den beiden Oberflächen der Kupferfolie, wie dies in Teil A und B von Fig. 1 gezeigt wird.

Dann wird eine Seite eines fotografischen Negatives 11 zur Bildung eines Lelter-felnschließllch Elektroden)musters mit einer Seite eines fotografischen Negatives 12 unter Ausbildung eines Widerstandsmusters mittels einer Klammer 13 oder dergleichen verbunden, wie dies in Fig. 7 gezeigt wird. Anschließend wird die Kupferfolie, bedeckt mit dem Fotolack, zwischen die zwei fotografischen Negative 11 und 12 gelegt und mittels eines Doppeloberflächenbelichters belichtet. Die Kupferfolie mit dem so behandelten Fotolack wird dann entwlkkelt, wodurch die Oberflächen des Kupfers entsprechend dem Leitermuster und den Flächen des Widerstandsmusters freigelegt werden, wie dies In Fig. 2 gezeigt wird.

Die beiden Musterregionen auf der Kupferfolie werden galvanisch überzogen, wobei sich ein Leitermusterfilm 3 und ein Widers\andsmusterfilm 4 auf den beiden Oberflächen der Kupferfolie 1 bildet, wie vin-.s in Fig. 3 gezeigt wird. Der galvanische Überzug in dem Leitermuster dient als Ätzwiderstand während des Ätzens des Kupfers, sofern ein metallisches Material verwendet wird, das bei der späteren Kupferkorrosion mit einer Atzlösung stabi: ist. Falls ein Material verwendet wird, das nicht stabil gegenüber der Ätzlösung für die Kupferkorrosion ist, kann der Leitermusterfilm zusätzlich mit einem antikorrosiven Metall abgedeckt werden, während der Widerstandsmusterfilm maskiert wird, nachdem die Plattierung mit einem Widerstandsmusterfilm (Widers'andselementen) und mit einem Leitfähigkeitsmusterfilm in den beiden Musterregionen vorgenommen worden ist.

Nach dem Entfernen des Fotolacks und des Maskierungsmittels wird die Einheit gewaschen und getrocknet. Anschließend wird ein mit einem Epoxyharz imprägniertes Glasgewebe (sogenanntes prepeg), wobei dies nur als Beispiel gilt, auf die Seite der Einheit gelegt, auf *elch»·-· sich das Widerstandsmuster befindet und wird dann erhitzt und verpreßt und bildet so den Isolierenden Träger 5, ν,-.e In Fig. 4 gezeigt wird. Auf diese Welse erhält man ein Substrat für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselementen, bei dem der Wldersiandsmusterfilm inkorporiert ist und die Region des Leltfähigkeitsmusters durch den antikorrosiven Leiterfilm gebildet wird. Mit den Substraten für gedruckte Schaltungen gemäß der Erfindung können Platten mit gedruckten Schallungen durch ein einfaches Verfahren hergestellt werden, bei dem man ein Kupferiitzverfahren anwendet. Genauer gesagt wird das Substrat tür die gedruckte Schaltung gemäß Fig. 4 in eine Ätzlösung für Kupfer eingetaucht, und dabei werden die freiliegenden Teile der Kupferfoll" I geätzt und der isolierende Träger 5 wird freigelegt. In diesem Falle werden der Leitermuslerfilm 3 und der Widerstandsmu 'ierfilm 4 nicht durch die Ätzlösung korrodiert. Nach Beendigung des Ätz»erfahrens wird die Einheit gewesenen und getrocknet und man erhält dann die Platte mit der gedruckten Schallung, wie in Flg. 5 gezeigt wird. Falls erforderlich, kann eine Deckbeschjchtun^ 6 auf die Oberfläche der Einheit zum Schutz des Widerstandsmusterfllmes 4 aufgebracht werden, wie in FIg 6 gezeigt wird.

In den meisten Fallen wird eine Kupfcrfolle als Material mit hoher I c'tfiihigkell. wie es bei der vorliegenden Erfindung gebraucht wird. <erwetidei. jedoch kann nuin aiuh eine Aluminiumfolie, eine /innplaltlerlc Kupferfo-

lie. cine /inkl'ollc oder cine Sllbcrfnlie verwenden.

Hinsi'.htllch des Leltcrmusterfilmes. der auf tier Schicht aus dem hochlellfäh gen Material gebildet wird, wird dieser vorzugsweise aus einem mcta/llschen Material gebildet, welches eine ausreichend hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber der Atzlösung aufweist und wobei dieser Film galvanisch gebildet wird. Der Widerstandsmus! :rfilm kann unter Verwendung eines metallischen Materials gebildet werden und kann ein galvanisch erzeugter Film eines metallischen Materials sein, das gleich oder verschieden von der Qualftut des für den LcI-lermusterfHm verwendeten Materials Ist. Ks können daher F.dclmctallc. wie (iold. Silber. Platin und Rhodium, oder Legierungen davon, oder antikorrosive Metalle, wie Tantal. Wolfram. litan. Molybdiin und Chrom oder Legierungen davon, und Zinn-Kobalt-, /Inn-Zink-, Zl η η-Cadmium-, Nickel -Phosphor-Legte · rungen. die durch die Legierungshildung gegenüber Kor rosion verbessert sind, als Materialien für die beiden Filme verwendet werden, is wird newitzugi. das meiaiiischc Material unter Berücksichtigung nicht nur tier Korrosionsbeständigkeit auszusuchen, sondern auch der elektrischen Eigenschaften, wie des Widerstandes, des Temperaturkoeffizienten und der Widerstandsstabilität sowie auch hinsichtlich der mechanischen F.lgenschaften. wie der Verlotharkeit. der Gleiteigenschalten und auch hinsichtlich der Eigenschaften des galvanischen Hades. v>ie der Sireufählgkeit und der Stahilltilt des Bades, welche die Ausbeute bei dem Galvanlsierungsverfahren erheblich beeinflussen können Aufgrund des Vorhergesagten ist eine Zinn-Nickel-I.egierungs-Heschichtung wegen der StabilitiU der I egl "rungszusarnmensclzung und der Kosten bevorzugt.

Wenn andererseits der Film aus einem metallischen Material, aus einem Material oder einem dünnen IiIm besteht mit ausgezeichneten Eigenschaften als Widersiandsmusterfilm, aber schlechter Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zj dem Leitermusterf'lm. so kann eine zusätzliche Beschichtung durchgeführt werden, um den Leitermusterfilm mit einem metallischen Material zu bedecken, das hinsichtlich der Qualität verschieden ist von dem Widerstandsmusterfilm und das eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, oder man kann einen 1 eitermusterfilm bilden mit einem unterschiedlichen metallischen Material, das dem des vorher erwähnten /u- ^J sätzlichen ßedeckungsmaterial entspricht.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, dall eine Widersiandspaste. die man erhält durch Vermischen eines feinen Pulvers aus Kohlenstoff, wie Lampenist, auf welcher der WkIeM,nidsmusle^rfll;ii gebiidel wurde) verwenden

Anorganische Materialien wie keramische Platten und Glasplatten, bei denen als KlebeschkfMcn Harze und

-, Kautschuk, wie l^;i'<\yharz. Polyester. Polyurethan. PoIyanildoimid. l'oMniid und Kautschuk verwendet wurden, können auch als isolierende Träger \erwendet werden.

Aus Gründen der f inlachheit wurde bisher ein Aufbau für ein Substrat für eine gedruckte Schaltung beschrie-

) hen. bei dem die Schicht aus dem hoLlileitli'higen Material, auf dem der Wiclerslandsmustertilni un.I der l.eitermuslcrfllm in einer vorbestimmten örtlichen Relation zueinander gebi :t wurden, nur mit einer Obcrlläche des isolierenden Trägers \erbunden ist Is soll h i r aber Fest -

Ί gehalten werden. dalJ das Substi ■' lür eine gedruckte Schaltung auch einen Aufbau einschließt, hei dein Schichten aus hochleitfähigeni Material mit den Wider standsmusterlilmen und Leit rniusterlilnien an ilen be: den gegenüberliegenden Seilen des isolierenden Traget-.

t \ ot HcsciiC-r'l Sfiai. ümu .uit t'r Cii'i Aliin.üi. uC'i UCiU Cii'iO Schicht aus einem hochleiilähigen Material mit dem W iderstandsmusterfilm und dem I eitfähigkeilsmuster-IiIm an einer der beiden gegenüberliegenden fiberflächen des isolierenden Trägers vorgesehen ist. während die Schicht aus dem hocIik 'fähigen Material ohne solche Musterlllme (für die Bildung von keltern oder Elektroden durch Atzung) .in der anderen Oberfläche des isolierenden Trägers vorgesehen ist.

Be'. Jer Herstellung eines Λ itbaues. bei dem zwei ι Schichten aus hochleitfähigeni Material mit den Muster-Mimen an beiden Seiten des isolierenden Trägers vorgesehen sind, ist es r'tsani. dall ιτ,,ιη zum Kombinieren des isolierenden Trägers I ührungsiöcher in den Ecken der beiden Schichten aus leittählgem Material im voraus vorsieht, so daß bei einer Kombinierung des isolierenden Trägers mit den Schichten aus !cm hochleitfähigen Material dieser durch Führungsstifte dar.in fixiert werden kann.

Als Atzlösung tür die Schicht aus hochleltfä'igeni Material können bekannte Aizlösunger verwendet werden. Für Kupferlolien kann man beisr.einweise verwenden Lösungen von Ferrichlorlt. Amnioniunipersulfa'. Cuprichlorid. Chronisehwelelsäure und eine Vielzahl vor Äulösungen vom Ammoniumchelat-Typ. wobei man den Korrosionswiderstand des Materials des l'berstandsmusterfilmes berücksichtigen muli.

(I) Bei üblichen Substraten für gedruckte Schaltungen mit einem Aufbau derart, daß sich eine Widerstandsschicht auf der gesamten Oberfläche der Schicht aus

ruß. Graphit und dergleichen, mit einem Bindemittel, ίο einem hochleitfähigen Material, wie einer Kupferfolie, wie Methacrylsäureharz. Epoxyharz, und dergleichen, auf befindet, und ein isolierender Träger mit der Seite der die Schicht aus einem hochleitfähigen Material durch Widerstandsschtchi vereinigt ist. wird die Schicht aus Siebdruck aufgedruckt wird, und dann bei einer Tempe- dem hochleitfähigen Material zwei Ätzungen unterworratur in der Größenordnung von 140 bis 180° C gehärtet fen und die Widerstandsschicht wird einer Atzung unterwird, wodurch man einen Widerstandsmusterfilm In der 55 worfen. Das heißt, daß die Widerstandsregion bei der gewünschten Form erhält. entstehenden Platte mit einer gedruckten Schaltung drei-ALs isolierender Träger werden beispielsweise verwen- mal geätzt wird, und diese häufige Atzung führt zu det: laminierte Platten aus glasfaserverstärktem Epoxy- einem Abnehmen der Ätzgenauigkeit. Weiterhin ist bei harz, glasfaserverstärktem Polyester, glasfaserverstärk- den üblichen Substraten mit einer gedruckten Schallung tem Polyimid. glasfaserverstärktem Polyamidoimid, mit feo ein Fotomaskierungsverfahren erforderlich, das sich an Phenolharz laminiertes Papier, mit Epoxyharz laminiertes das Ätzverfahren anschließt, und das Fotomaskierungs-Papier, Polyimid. Polyester. Polyamidoimid und flexible verfahren schließt eine Beschichtung mit einem Fotolack Isolierungsblätter oder Filme aus flexiblen glasfaserver- ein. Belichten, und ein Entwicklungsverfahren und daher stärkten Epoxyharzen oder flexible Polyamid laminierte sind hier erhebliche Kosten fur die Hüfsmaterialten und Papiere. Weiterhin kann man auch die vorher erwähnten 65 für die Herstellung erforderlich, und die Ausbeute ist isolierenden laminierten Platten. Blätter oder Filme mit entsprechend niedrig.

einer Aiuminiumplatte oder Eisenplatte verbunden (an Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Leitermu-

der Oberfläche der Einheit, die gegenüber der Oberflache sterfilm auf einer Oberfläche der das Schaltungssubstrat

bildenden Schicht ,ms hochleillähigem Material gebildet, während der Film aus einem Widerstandsmuster auf der anderen Oberfläche gebilde: wird. Dadurch, dall man ein Material verwendet, das antik irroslv gegenüber der auf die Schicht aus hochleltfiihigem Material aufgebrachten > Atzlösung ist. kann clic gewünschte Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Whlcrstandselemcnten gebildet werden. Indem man das Ätzverfahren für das hochleitf'i ;lge Material nur einmal durchführt. Man kann somit die Anzahl der Ätzverfahren auf ein Drittel gegen- in über den üblichen Substraten mit gedruckten Schaltunyen vermindern Dies ist einer der wesen'liehen Vorteile der Erfindung D,ι es tv'ht erforderlich Ist, den WldcrsiaiidsmustL'rlilm /u älzen. ist es selbstverstilndllch. daß der Widcrsiandsmuslerfilni ai.ch nicht unter einer /u ;> starken Atzung leidet.

Weiterhin wird das Fotorias \ierungsverfahren nur bei der Herstellung des Schaltur gssubstrates angewendet um! -<·ίΓ(1 nicht bei dem Behandlungsverfahren benötigt.

I Vsh.Jh kann (Irr Hor.l^llpr iHp ί •':r:i!'_"k'.'S!er>. 'j!0 K.OS'.Sf! >'.'.

lur das llilfsmaterlal und fi r die Vorrichtungen, die für das i otomaskierungsverlaha-n erforderlich sind, sparen, und die Ausbeute an Platten iOr gedruckte Schaltungen kann erhöh! w-.-rden

'2) Bei den üblichen Substraten mit gedruckten Schal- :\ tunger. wird die Widerstandsschicht über die gesamte Oberfläche der Schicht aus hochleitfahigem Material gebildet und deshalb ist es erforderlich, die Widerstandsllächc zur Bildung des gewünschten Musters /u iil/en. Daher ist · is Material tür die Widerstandsschicht to begrenzt. beispielsweise auf eine Legierung aus Nickel und Phosphor, die geäl/l werden kann ohne Berücksichtigung der guten Eigenschaften von anderen Materialien. denn eine große Anzahl von Edelmetallen, die nicht geätzt werden können, oder von antikorrosiven Legierun- i-> gen können nicht für die Wide-standsschicht verwendet werden

Hei der vorliegenden Erfindung wird dagegen der Widerstandsmusterfilm nicht geätzt. Man kann daher intikorrosive metallische Materialien verwenden, die /u w ■jin-jr Verbesserung der Stabilität und der Güte der W iderstandselemente beitragen.

'3» Im allgemeinen benötigen Platten mit gedruckten Schaltungen mit Widerstünden eine Anzahl von Widerständen mit unterschiedlichen Kapazitäten. Nach dem ■>"■ Stand der Technik wird die Widerslandsschicht auf der gesamten Oberfläche der Schicht aus hochleitfahigem Material gebildet und deshalb kann man notwendigerweise nur eine Art einer W'iderstandsschicht anwenden Infolgedessen Ist der Flächenwiderstandswert auf eine vi Art beschränkt Das heißt, daß die üblichen Platten mit gedruckten Schaltungen hinsichtlich des Wlderstandswertes begrenzt sind. Gemäß der Erfindung kann der vorerwähnte Nachteil der üblichen gedruckten Schaltungen vollständig vermieden werden. Mit anderen Worten heißt dies, daß zweifache oder mehrfache Wiederholung des Photomaskierungsverfahrens und der Bildung des Widerstandsmusterfilmes für die Schicht aus hochleltfähigem Material mehr als zwei Arten von Widerstandsmusterfilmen, die sich Im Flächenwiderstand unterschel- «> den. in dem Substrat für die gedrückte Schaltung vorliegen können, und dadurch kann der Widerstandsbereich der Widerstandselemente erhöht werden.

(4) Gemäß dem Stand der Technik wird die Bildung des Widerstandsmusters aus dem Widerstandsfilm durch Ätzen einer dicken Schicht aus einem hochleltfähigen Material (beispielsweise 35 μΐη im Falle einer Kupferfolie, wie sie am häufigsten angewendet Aird) durch eine Fotomaske geführt. Fs ist deshalb unmöglich. Widerstandselementc mit feinen kompll/i rten Mustern herzustellen.

Dagegen wird bei dem Schaltungssubstrat gemäß der vorliegenden Frflndung ein Widerstandsmusterfilm direkt auf der Schicht aus dem hochleitfählgen Material gebildet. Deshalb Ist es möglich. In das Schaltungssuhstrat Wlderstandselemenle einzubauen, in Form von leinen komplizierten Mustern. Selbst wenn man das gleiche Material wie beim Stand der Technik verwendet, lsi es möglich, Widerstandselcmente mit höheren Widerständen herzustellen

(5) Gemäß dem Stand der Technik wird die Widerstandsschicht durch Beschichten der gesamten Oberfläche der Schicht aus dem hochieiilähigen Material gebildet. Bei der Frflndung wird der Wiilerstandsnnisterfllm In Form eines Musters aufgetragen. Dadurch wird der Verbrauch an galvanischem Bad erheblich vermindert und das Bad kann über eine lange Zeit stabil gehalten \\.crA^r, »»{Ι·.! '.!ί·2Η V¹T^V¹VjC!''. KOS¹.'?!! '.!Π'.! i*n:irl M;itrriul

Beispiel I

Fs wird eine Kupferfollc mit einer gewünschten Größe ausgeschnitten, mit einer Reinigungslösung gereinigt, gespült, drei Minuten in lO'Uge Schwefelsäure eingetaucht und anschließend gespült und getrocknet.

Die so behandelte Kupfcrlolic wird In einen flüssigen Fotolack eingetaucht und dann In üblicher Weise getrocknet unter Ausbildung von zwei Oberflächen aus dem Fotolack. Dann wird die Kupferfolie zwischen das fotografische Negativ für das Widerstandsmuster und das lotoi-rafische Negativ für das Leitermuster (einschließlich Hlektroden), die man zuvor hergestellt hat. gelegt, wie dies in Fig. 7 gezeigt wird und dann In üblicher Weise mittels eines Doppcloberflächenbelichters belichtet. Dann führt man eine Entwicklung mit einer spezifischen Entwicklungslösi.ng durch und dadurch wird die Oberfläche der Kupferfolie entsprechend dem Widcstandsmuster und dem Leltermusier freigelegt Anschließend spült man und taucht dann in die vorher veiwendete Reinigungslösung während drei Minuten.

Man spült wieder und taucht dann In 20'Uge Chiorwasserstoffsäure während drei Minuten Anschließend wird gespült und dann ml! entionisiertem Wasser gereinigt.

Dann wird aul der Kuplerlolie eine Zinn-Nlckei-Schicht auf den freigelegten Kupieroberflächen der Kupferfolie unter Ausbildung eines W'iderstandsmusterfllmes und eines Leitermusterfilmes abgeschieden

Zusammensetzung des galvanischen Bades

S^CI: 2H₁O
NlCI) 6H₂O
KL₁PjO, 3HjO
Nitroäthan
Dlammoniumcltrat

28 g/I
30 g/l
200 g/l
20 g/l
10 g/l

Elektrolysebedingungen:

Temperatur

Stromdichte

Rühren

Anode

50° C

8,2 (25* C)

0,1 A/dm^:

ohne

Nickelplatte

Man kann einen Widerstandsfilm mit einem Flächenwiderstand von 300 Ω erhalten. Indem man die Kupferfolie 70 Sekunden der galvanischen Beschichtung unter-

wirft. Nach der Abscheiduni! wird die Kupfcrl'olle herausgenommen und ;in die an der Kupferfolle zuruckgehllelienc lichtempfindliche Schicht wird in üblicher Weise entfernt. Dann wird mit heißem entionisiertem Wasser gewaschen und anschließend getrocknet.

Dann wird ein jil«ist"aser\er>i.irktes Epoxyharz lein sogenanntes prepreg) Ober die Oherlliiche der Kupferfolie, aul welcher der Widerstandsmusterfilni gebildet woriL-n war. gelegt und dai.n In einer l.amlnlerpresse erhitzt und verpreßt, so daß das Glasgewebe sich mit der Kupferfolie in Torrn einer laminierten Platte verbindet. Auf diese Welse hat mim ein Substrat mil eitvi gedruckten Schaltung mil dem Widerslandselement gemäß der Erfindung erhalten.

Fine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselenienten kann aus dem Substrat mit der gedruckten Schaltung wie folgt hergestellt werden.

Das Kupfer des Substrates wird geiltet. Die Temperatur der Atzlösung betragt 52 C und der pH ist \> (bei

Der I.elterteil (einschließlich der Elektroden) wird durch den zuvor erwähnten /Inn-Nickel-Fllm geschützt. Das Kupfer wird geätzt und als Hrgebnis der Atzung wird der Zinn-Nickel-Musterfilm, der als Widerstandselemeni dient, freigelegt.

Nach dem Reinigen wird getrocknet. Dann wird ein I.öiüberzug auf die Widerslandsregion aufgedruckt und dann wird erhitzt. Auf diese Weise erhält man eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen.

Die Eigenschaften der Widerstandselemente werden nachlolgend angegeben:

Flächenwiderstandswert:

Widerstands-

temperatur-

koeffizlent:

Feuchtigkeitbeständigkelt:

Wärmebeständigkell
beim Löten:

300 <>
(innerhalb 5

veränderlich)

+ 70 ppm/ C oder weniger
(Temperaturbereich -65 bis +125 C)

* 0.7 oder weniger

(Veränderung des Widerstandes in 240 Stunden bei einer Temperatur von 40" C und einer relativen Feuchtigkeit von 45¹I,. und ohne Beladung)

-*■ 0.7% oder weniger
(Widerstandsveränderung in Prozent nach dem Eintauchen in ein Lötbad bei einer Temperatur von 260 C während 20 Sekunden).

Beispiel 2

Ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandsmusterfilmen mit unterschiedlichen Flächenwiderständen wird hergestellt und wie folgt behandelt:

Wie Im Beispiel 1 wird eine Kupferfolie in einem galvanischen Bad überzogen. Dann wird der Fotolack in üblicher Weise entfernt und es wird nochmals gespült to und getrocknet. Dann wird in ähnlicher Weise wie vorher ein Fotolack auf die Einheil aufgebracht und dann wieder getrocknet.

Die Einheit wird dann durch ein zweites fotografisches Negativ für das Widerstandsmuster belichtet und mit einer spezifischen Entwicklungslösung entwickelt unter FreUegung der Oberfläche dsr KupferfoHe in Form e!»es Widerstandsmusters an der gewünschten Stelle. Die so behandelte Einheit wird gespült und dann mit entionisicrlem Wasser gereinigt. Anschließend wird ein /weiter i'her/ug, wie im Bespiel 1 beschrieben, galvanisch aufgebracht. Man erhält einen Widerstandslilm mit einem I lächenwiderstand von 100 <2 unter d*n Bedingungen, uall die Stromdichte 0.1 A/crvT betrag; und die P'.r.'.ierungszeil IS" Sekunden.

Nach dem Aufbringen des galvanischen Überzugs wird die Einheit ausreichend gespült und der zurückgebliebene Fotolack wird entfernt Dann wird die Einheit mit heißem Wasser gespült und mit cnUonisiertem Wasser gereinigt. Anschließend trocknet man. Ahnlich wie im Beispiel I wird der isolierende Träger mit der s<> behandelten Finheit verbunden. Man erhält aN Frgebms ein .Schaltungssubstrat mit Widerstandsmomenten, bei dem zwei Widcrstandsmustertilme mit Flächenwiderstiinden Min 100 <> und 300 12 gebildet wurden Dinn wird ähnlich wie vorher beschrieben, das Kupier geätzt und eine Deckbeschichtung für die WiderstamKreuionen wird durchgeführt unter Ausbildung einer IM.ute tv.it einer Schallung mit Widerstandselementen Die FigenOiaften der Widerstandselemente mit einem Fücherwuler-tani; von 300 U sind die gleichen, wie vorher angegeben Di.· F.igenschalten der Widerstandselemente, die man durch Jen zweiten galvanischen i'her/ug erhalten hat. sind die folgenden.

Flächen- 100 ίί

widerstandswert: !Veränderung - 5* ivler wenigen

Widerstands- ^-60 ppm/ C" oder weniger

temperatur- (Temperaturbereich 65 bis-125'C")

kivlhzient:

Feuchtigkeit*- <-().4·> oder weniger

beständigkelt: lWiderstandsverander.ini; in ¹V in 240

Stunden bei einer Temperatur von 40 C einer relativen Feuchte von 95^: und ohne Beladung)

Wärme- *0.3'V oder weniger

beständigkelt ι Widerstandsveränderuni; in Prozent

beim Löten: nach dem Eintauchen in ein LiMbad

bei einer Temperatur von 260' C während 20 Sekunden).

Beispiel 3

Fin Substrat für eine gedruckte Schaltung mit Widerstandselementen, dessen Leiterteiloberfläche (einschließlich Elektroden) aus Gold ist. wird wie folgt hergestellt:

Auf beiden Oberflächen einer Kupferfolie wird ein Zinn-Nickel-Muster aufgebracht. Die so hergestellte Einheit wird gespült und getrocknet. Ohne Entfernung des zurückbleibenden Fotolacks wird ein Masklerungsklebeblatt auf die Oberfläche der Einheit, auf welcher der Widerstandsmusterfilm gebildet worden war. fixiert. Die so behandelte Einheit wird mit einer Reinigungslösung drei Minuten behandelt. Dann wird sie gespült und 30 Sekunden in eine Glättungslösung gelegt und wieder gespült. Anschließend wird sie 30 Sekunden in 10%ige Schwefelsäure getaucht und dann gespült. Nach dem Spülen mit entionisiertem Wasser wird sie galvanisch mit Gold überzogen.

Elektrolysebedingungen: Temperatur: Stromdichte:

Rührung:

Anode:

57= C

6.0 (25= C)

0.5 A/dm²

ja

unlöslich

Oo^r /urUcT gebliebene Fotolack und (Ins Masklerungsbi.it¹ werden In üblicher Welse entfernt. D'e Einheit wird dann wiederum gründlich gespult und getrocknet. Dan.) wird ein isolierender Träger mit der Oberflache der Einheit, auf welcher der Widerstandsmu.^terfiim gebildet worden war. vereint. Man crhiilt so ein Substrat mit einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselemcnien. in dem der I ilm aus dem Leltermuster mit Gold überzogen ist. Dieses Substrat mit einer gedruckten Schaltung kann In eine Platte mit einer gedruckten Schaltung mit Widcrstandselementen in gleicher Weise wie im Beispiel ! beschrieben, überführt werden.

Heispiel 4

Wie im Heispiel 1 wird eine Kiiplertolie (bedeckt mil einem I etowiderstand mit Ausnahme des Widerslandsuml l.elternmsterteiles). deren Oberfläche in I urin eines Widerstandsmusters und in Form eines I eitermusters (einschließlich Elektroden) freilijgt. mit einer Reinigungslösung und mit 2O'i iger Salzsäure behandelt Λfi>Li'niCijCnci '«[Γί' clic !.jmmCm tcspwli lind dann mii ent ionisiertem Wasser gewaschen. Die freiliegenden Kuplerteile der Einheit werden unter folgenden Bedingungen galvanisch überzogen:

Zusammensetzung dos galvanischen Hades:
K-Vu(CN): 17.5 g/l

70 g/l
Zitronensaure 18 n/\

CaIlLi: ncit rat

ικ,αοιι,.οι

Temperatur:

Stromdichte:

Elektrolysebedingungen
55 C

6.0(25 C)
0.03 A/dm'

	12
Rührung:	durchgeführt
Anode:	Platin beschichtetes
	Aluminiuninelz

.in^cniießend wird das Substrat mit der gedruckten Schallung In eine Platte mit einer Schaltung mit Widrrstandselementen in gleicher Weif/: wie vorher angegeben überführt.

In diesem Beispiel dient der Goldübcr/ugsfilm nie .'. nur als Widerstandsmusterfilm. sondern auch als iitzbesiandiger Schul/ für den Leiterteil 'einschließlich Elektroden).

Es ist ollensichtlich, daß der (ioklüher/ugsfilm. der nicht als Wklerstaiidslilm \erwend-'t werden kann, bei den üblichen Verfahren wegen seiner schwierigen At/-barkeit beim erllndungsuemäßen Verfahren anwendbai ist Die l^:.igenschalten der erhaltenen Schaltungsplatte sind nachlolncnd anueiieben:

I lachenwiderstand:

Widerstands-

temperatur-

koeffi/'ent:

l'euchligkeüsfestlgkeit

WärmebesUindigkeit
beim löten:

20(1 ο
(Veriinderunu

er wenim.r)

+ ~o ppm/ C oder weniger 'Temperaturbereich 65 bis +125 Ci

• 0.5 oder weniger <\\ iderstandsveranderung in Pi izent wahrend 240 Stunden bei einer Temperatur von 40^: C. einer relativen t euchte von ''^ * und ohne Beladung)

- 0.7¹:. oder weniger (Widerstandsverandcrung in Prozent nach dem Eintauchen in ein Lötbad bei einer Temperatur von 240" C während 20 Sekunden)

Hierzu 1 Blatt Zeichn;:.igen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer gedruckten Schaltung mit Widerstandselementen, bei dem auf einem gut leltfähigen Material, wie z. B. Kupfer, mittels eines Foto-Maskferungsverfahrens ein Muster erzeugt und auf das Muster zumindest das Widerstandsmaterial aufgebracht wird, und schließlich auf das Wlderstandsmusier ein isolierender Trüger so aufgebracht wird, daß das Widerstandsmuster darin eingebettet Ist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) das leitfähige Ausgangsmaterial (1) wird zunächst beidseitig mit Fotolack (2) und mit einer Maske versehen, belichtet und entwickelt (Fig. 2A bzw. 2B);

b) auf die durch die Entwicklung vom Fotolack (2) befreiten Stellen des leitfähigen Ausgangsmaterials (I) wird dann auf der einen Oberfläche die Widerstandsschicht (4) und auf der gegenüberliegenden Oberfläche eine gut leitende Schicht (3) aufgebracht (Flg. 3A bzw. .3B; und danach der restliche Fotolack (7) entfernt;

c) schließlich wird an derjenigen Oberfläche des leitfähigen Ausgangsmaterials (1), die die Widerstandsschicht (4) trägt, ein isolierender Träger (5) befestigt und dann das !eltfähige Ausgangsmaierial (1) mit Ausnahme der Stellen weggeätzt, auf denen sich die gut leitende Schicht (3) befindet.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die gut leitende Schicht (3) aus einem metallische.1 Material hergestellt wird, das antikorrosiv gegenüber einer Ätzlösu^g ist, wie sie zum Ätzen des gut leltfähigen Materials (1) verwendet wird.

3. Verfahren gemäß Anspp^:~h 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gut leitende Schicht (3) und die Widerslandsschicht (4) aus dem gleichen metallischen Material hergestellt sind, das antikorrosiv gegenüber einer Ätzlösung Ist, wie sie zum Ätzen des leitfähigen w Ausgangsmalerlals (1) verwendet wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die gut leitende Schicht (3) und die Widerstandsschicht (4) aus unterschiedlichen metilllschen Materialien bestehen, die antikorrosiv gegenüber der Älzlösung sind, wie sie zum Ätzen des leitfähigen Ausgangsmaterials verwendet wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gut leitende Schicht (3) und die Widerslandsschicht (4) durch galvanische Abschcidung gebildet werden.