DE4116045A1 - Entwicklungsverfahren mit indikationseffekt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Entwicklungsverfahren mit Indikationseffekt, das die Anzeige des Ablaufs sowie des Zustands der Entwicklung umfaßt. Die Erfindung betrifft insbesondere die Anzeige des Verlaufs sowie des Zustands der Entwicklung bezüglich einer metallischen Unterlage mit einer Beschichtung aus einem lichtempfindlichen Harz unter Berücksichtigung der Veränderung in der Färbung der metallischen Unterlage während des Entwicklungsverfahrens, das bezüglich einer Standard-Entwicklungszeit beurteilt wird sowie danach, ob die Entwicklung ausreichend ist und ob die Entwicklung teilweise oder vollständig durchgeführt ist. Dies stellt im Vergleich mit jedem beliebigen üblichen Verfahren eine Verbesserung dar.

Die Praxis der Verwendung von lichtempfindlichen Harzen zur Beschichtung einer metallischen Unterlage, eines metallischen Untergrunds oder eines einer Belichtung unterzogenen Sub­ strats, für Entwicklungsverfahren zu Vervielfältigungszwecken und für an das Verfahren anschließende Behandlungen unter Verwendung von Ätz- und Beschichtungstechniken ist in modernen, mit Präzisionsverfahren arbeitenden Industrien, z. B. für CDs, Strahlenabschirmungen in der Farbfernsehindustrie, grafische Layouts für Anreißplatten und Fotogravüren-Druck, die Fotoätz-Technik einschließlich der Bearbeitung von Präzisionschronometer-Teilen, Platten, PC-Platinen und licht­ empfindlichen CKT-Platinen, weit verbreitet.

Nach der Theorie soll bei einem optimalen Entwicklungsverfah­ ren nur der Teil der lichtempfindlichen Membran, der nicht zurückbleiben soll, d. h. der nicht-sichtbare Bereich, als Ganzes gelöst werden, während der Teil der lichtempfindlichen Membran, der zurückbleiben soll, d. h. der sichtbare Bereich, erhalten bleibt, ohne daß es auch nur die kleinste Auflösung gibt. In Wirklichkeit läuft in den meisten Fällen die Entwicklung so ab, daß während der Auflösung des nicht-sicht­ baren Bereichs gleichzeitig der zum Verbleib vorgesehene sichtbare Bereich aufgelöst wird, wobei die Auflösung des sichtbaren Bereichs nur mit einer geringeren Geschwindigkeit stattfindet. Eine Standard-Entwicklungszeit ist erreicht, wenn die lichtempfindliche Membran im nicht-sichtbaren Bereich vollständig gelöst ist und der gelöste Teil der lichtempfindlichen Membran in dem sichtbaren Bereich minimale Ausdehnung hat; dies ist auch eine Zeit, bei der ein optimales Ergebnis der Entwicklung möglich ist. Wenn die Entwicklung trotzdem fortgesetzt wird, resultiert sie in einer verminder­ ten Präzision, grafischen Verzerrungen, einer ungenügenden Membrandicke, einer beschädigten Membran und einem totalen Verlust der Auflösung, wobei dies alles der Überentwicklung zuzuschreiben ist. Da die Entwicklung einen Unterschied zwischen der Auflösegeschwindigkeit des sichtbaren (fokalen) Bereichs und der des nicht-sichtbaren (nicht-fokalen) Bereichs wiedergibt und da diese Geschwindigkeitsdifferenz nicht ausreichend ist, wurden Vorschläge zur Verstärkung dieses Unterschieds durch Zumischen von Glaspulver, Siliciumdioxid oder anderer Mittel gemacht, aber auch diese Bemühungen führ­ ten ausschließlich zu einer geringen Vergrößerung der Fehler­ toleranz.

Die Entwicklung ist ein Verfahren mit allmählicher Auflösung der Teile der lichtempfindlichen Membran, die nicht zurück­ bleiben sollen. Dabei wird üblicherweise der nicht-fokale Bereich bis zu einer solchen Höhe aufgelöst, daß die Restmem­ bran gerade noch 0,5 µm dick oder noch dünner ist, mit dem Effekt, daß die Membran nahezu kristallklar ist, so daß es kaum möglich ist, mit dem bloßen Auge zu beurteilen, ob irgendetwas von der lichtempfindlichen Membran zurückbleibt. Schon eine nur 0,1 µm dicke, zurückbleibende lichtempfindliche Membran reicht aus, um an dem fokalen Bereich zu haften und damit einen Mißerfolg wegen mangelhafter Entwicklung herbei­ zuführen. Eine übliche Praxis zur Vermeidung dieser Mißerfolge ist heutzutage die Verwendung des Exzess-Entwicklungsverfah­ rens, um sicherzustellen, daß die lichtempfindliche Membran des nicht-fokalen Bereichs vollständig gelöst werden kann, wobei jedoch dieses Exzess-Entwicklungsverfahren in Ermange­ lung einer Fehlergrenze für zu schnelle oder zu langsame Entwicklungsgeschwindigkeit, verbunden mit der Unmöglichkeit zur Beurteilung bezüglich der Standard-Entwicklungszeit leicht wegen unzureichender oder übermäßiger Entwicklung in einem Mißerfolg enden kann. Die zur Entwicklung benötigte Zeit ist mit einer großen Unsicherheit behaftet, da sie von einer Vielzahl von Faktoren abhängt, z. B. die nach der Beendigung der Herstellung der lichtempfindlichen Membran verstrichene Zeit, die Dicke der Membran, die Lichtverhältnisse bei der Belichtung, die Konzentration der Entwicklungslösung, die Temperatur und die Alterung. Diese Unsicherheit kommt zu der Schwierigkeit und den Fehlerraten, denen man sich zwangsläufig gegenüber sieht, hinzu, wenn man gemäß einem üblichen Entwick­ lungsverfahren arbeitet. Kurz gesagt, das zur Zeit verwendete Entwicklungsverfahren bringt nicht nur keine Entwicklung zustande, wenn die beste Gelegenheit zur Entwicklung gegeben ist, sondern verursacht ebenso leicht eine übermäßige oder mangelhafte Entwicklung oder vereitelt eine Entwicklung. Der Mißerfolg ist für unerfahrene, nicht professionelle Verwender von lichtempfindlichen CKT-Platinen unvermeidlich, wenn diese sich mit Präzisions-Bildentwicklungen befassen. Dies gilt auch für Bedienungskräfte mit nur eingeschränkter Erfahrung.

Angesichts der genannten Nachteile führt die Erfindung hiermit ein Entwicklungsverfahren mit Indikationseffekt ein, das die Zugabe eines Färbemittels zu einer üblichen Entwicklerlösung oder zum teilweisen Austausch dagegen schafft, das die Farbe von metallischen Komponenten in 0 bis 60 Sekunden, vorzugsweise in 0 bis 10 Sekunden, ändern kann. Alternativ ermöglicht das Verfahren, auf die Verwendung einer neuen Entwicklerlösung überzugehen, die die gemeinsame Durchführung der o.g. Entwicklung und der Färbung ermöglicht, wobei eine solche Entwicklungslösung mittels ihrer Färbefähigkeit in 0 bis 10 Sekunden eine sofortige Färbung der nicht-fokalen lichtempfindlichen Membran vor der Beendigung ihrer Auflösung in der Entwicklungslösung ermöglicht und die neu hervortretenden Metallkomponenten in Kontakt mit der Entwicklungslösung kommen und dabei eine sichere Anzeige der Standard-Entwicklungszeit ermöglichen. Weiterhin kann auch eine Situation, in der die Entwicklung in einem bestimmten Bereich durchgeführt ist, aber in dem anderen Bereich noch durchzuführen ist, wegen des Erfordernisses einer perfekten Einheitlichkeit der Dicke der lichtempfindlichen Membran deutlich in Form des gefärbten Bereichs im Kontrast zu dem nicht gefärbten Bereich angezeigt werden, wodurch anderenfalls unvermeidliche Fehler wegen mangelhafter Entwicklung verschiedener Bereiche vollständig beseitigt werden. Weil die Zeit des Kontakts zwischen den Metallkomponenten und den Färbemitteln ebenfalls die Farbeffekte beeinflußt, ermöglicht das Verfahren der Erfindung zusätzlich zur Vorbeugung von Fehlern wegen übermäßiger oder mangelhafter Entwicklung weiterhin die Aufzeichnung des gesamten Entwicklungsverfahrens bezüglich des Ausmaßes der Änderung der Färbung und der Stärke dieser Änderung. Ein weiterer Vorteil ist, daß die ehemals nicht beachtete Standard-Entwicklungszeit durch den Zeitpunkt der Farbänderung deutlich angezeigt werden kann.

Mit Hilfe der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichten Anzeige kann auch eine völlig unerfahrene Bedienungskraft das Entwicklungsverfahren für Präzisionsdrucke unter optimalen Entwicklungsbedingungen mit der gewünschten Leichtigkeit durchführen. Ein anderer Nachteil konventioneller Entwick­ lungsverfahren ist die Schwierigkeit, nach Beendigung der Entwicklung das Duplikat sichtbar zu machen; dies führt leicht zu Schwierigkeiten bei der Feinarbeit und beim Retuschieren. Eine übliche Praxis beim Umgang mit dieser Situation ist die Zugabe von intensiv färbenden Färbemitteln oder Farbstoffen zu den lichtempfindlichen Harzen oder die Absorption von Farbstoffen auf der visuellen Membran nach dem Entwicklungsverfahren. Die Verstärkung des Farbunterschieds zwischen dem visuellen Bereich und dem Substrat nimmt dabei eine Schlüsselstellung ein. Jedoch kann die Verwendung von intensiv färbenden Farbstoffen leicht Anlaß zu Störungen wie verminderter Empfindlichkeit und verminderter Festigkeit der Membranoberfläche geben. Darüber hinaus erfordert die Absorp­ tion von Farbstoffen auf der Membranoberfläche nach der Entwicklung zusätzliche Verfahrensschritte; in der Zwischenzeit nimmt die Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung der Membranoberfläche zu. Nach dem Gegenstand der Erfindung werden jedoch mit Beendigung der Entwicklung die metallischen Komponenten des nicht-fokalen Bereichs im Vergleich mit dem fokalen Bereich wegen der Einfärbung einen deutlichen Farbunterschied aufweisen, der zu einer klaren und deutlichen Aussage darüber ausreicht, ob die fokale Membranoberfläche irgendeine Beschädigung erlitten hat, ob sie irgendwie verzogen ist und ob es in dem nicht-fokalen Bereich irgendwelche unerwünschten Punkteffekte gibt, wodurch all die verschiedenen, mit den Eingriffsmöglichkeiten durch die o.g. Farbstoffzugabe oder Farbstoffabsorption gemäß einem üblichen Verfahren verbundenen Nachteile beseitigt werden.

Im folgenden wird zur Erläuterung der Erfindung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gegeben.

1) Ausführungsbeispiel

35 g Natriumsulfid, 25 g Ammoniumpolysulfid und 1000 g Wasser werden zum Erhalt einer für das Verfahren der Erfindung verwendbaren Entwicklerlösung in einem flachen Becken bis zur Auflösung gemischt.

Man schneidet eine mit Kupfer beschichtete Platine (PC-Plati­ ne) in 10×10 cm große Probestücke (4 Teile) und unterzieht diese Entfettungs-, Schleif-, Wasserwäsche- und Trocknungs­ behandlungen. 2 der 4 Teile werden mit einem Überzug aus dem positiv arbeitenden Photoresist AZ 1350 beschichtet und anschließend 15 min bei 80°C in einem Ofen getrocknet. Auf die Oberseite wird ein Negativ mit einer Linienbreite von 1 mm und einem Linienabstand von 2 mm aufgelegt und diese unter einer 1 KW-Hochspannungs-Ultraviolettlampe in einer Entfernung von 90 cm 90 Sekunden belichtet.

Man taucht ein nicht mit einem Photoresist (einer lichtemp­ findlichen Membran) versehenen Probenkörper in die o.g. Entwicklerlösung ein, worauf die Kupferfolie auf der Oberflä­ che sofort tangerinenfarbig wird, dann gelb und gelblich-grün, wobei in ungefähr 10 Sekunden ein Umschlag zu schwärzlich-grün erfolgt, das sich von da an vertieft, um in der 20. Sekunde grau-schwarz auszusehen und sich anschließend weiter zu verändern, möglicherweise bis zum tiefen Schwarz.

Man taucht einen hinreichend belichteten Probekörper in die o.g. anzeigende Entwicklerlösung, schwenkt ihn leicht und erkennt, daß die lichtempfindliche Membran des nicht-fokalen Bereichs aufgelöst wird und verschwindet, so daß allmählich die Farbe der Kupferfolie erhalten wird, während durch die gleiche Maßnahme der visuelle Bereich in der 20. Sekunde zum Vorschein kommt. Mit bloßem Auge kann man eine lichtempfindli­ che Membran in dem nicht-fokalen Bereich kaum erkennen, denn der nicht-fokale Bereich hat sich in der Farbe nicht geändert; dies zeigt an, daß es in dem nicht-fokalen Bereich noch eine dünne Membran gibt, die mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist. Nicht vor der 38. Sekunde beginnt ein Teil des Bereichs leicht braun zu werden; dies zeigt an, daß in diesem Teil die Ent­ wicklung beendet ist, während der andere Teil wegen Unregelmä­ ßigkeiten der Dicke noch in Bearbeitung ist. In der 58. Sekunde ändert sich die Farbe von tangerinenfarbig nach schwarz. Die erfindungsgemäße anzeigende Entwicklerlösung kann die Farbe der Kupferfolie plötzlich ändern, so daß ein Zeit­ punkt perfekter Entwicklung vorliegt, wenn die Farbe des Probekörpers auf der Kupferfolien-Seite vollständig von tangerinenfarbig nach schwarz umschlägt. Wenn das Entwick­ lungsverfahren dennoch fortgesetzt wird, schlägt die Farbe des fokalen Bereichs allmählich nach schwärzlich-grün, gräulich- schwarz und möglicherweise nach tiefschwarz um. Die auf diese Weise fortschreitende Farbänderung ist ein klarer Hinweis auf eine Überentwicklung in verschiedenem Ausmaß.

Mit dem erfindungsgemäßen anzeigenden Entwicklungsverfahren kann man unter Bezugnahme auf den Verlauf der Änderung der Kupferfolien-Färbung, d. h. der Farbänderung der lichtempfind­ lichen Membran, die die Farben: tangerinenfarbig, gelb, gelb- grün, schwärzlich-grün, gräulich-schwarz und tiefschwarz durchläuft, sowohl die aktuelle Phase der Entwicklung als auch das Ergebnis der Entwicklung erkennen. Weiterhin ist ein scharfer Kontrast beim Vergleich der Linien in dem nicht­ fokalen Bereich, die von tiefgrün bis schwarz variieren, mit den leicht roten Linien (wegen der Zugabe von roten Farbstoffen in dem positiv arbeitenden Photo Resist AZ 1350) in dem Fokalbereich für nach dem Entwicklungsverfahren durchgeführte Retuschen hilfreich.

Wenn stattdessen der gleiche Probekörper in dem Waschwasser verbleibt und weiter dem Entwicklungsverfahren unterzogen wird, wird man in ungefähr 3 min 42 s bemerken, daß ein Teil des visuellen Bilds anfangen wird, die Farbe zu wechseln; dies zeigt an, daß die Entwicklung zu weit gegangen ist. Die Zeitspanne zwischen der Zeit, bei der die Entwicklung vollständig und angemessen ist, nach 58 Sekunden und der Zeit der Überentwicklung nach 3 min 42 s beträgt nur 2 min 44 s. Dies zeigt, daß der Unterschied bezüglich der Auflösung zwischen dem fokalen Bereich und dem nicht-fokalen Bereich während des Ablaufs des Verfahren nicht angemessen ist.

2) Vergleichsbeispiel (übliches Entwicklungsverfahren)

Man mischt 30 g Natriumsilikat und 30 g Trinatriumphosphat mit 1000 g Wasser bis zur Auflösung, so daß eine Entwicklerlösung hergestellt wird, die anderenfalls auch leicht im Handel erhältlich ist.

Man taucht einen nicht mit einem Photoresist versehenen Probekörper in die o.g. Entwicklerlösung und erkennt, daß die Oberfläche der Kupferfolie keine Farbänderung zeigt.

Taucht man einen entsprechend belichteten Probekörper in die o.g. Entwicklerlösung und schwenkt ihn leicht (wie im vorheri­ gen Beispiel), dann bemerkt man, daß die lichtempfindliche Membran des nicht-fokalen Bereichs gelöst wird, so daß man eine der Farbe der Kupferfolie ähnliche Farbe erhält und mit bloßem Auge kaum bestimmen kann, ob noch etwas von der Membran in dem nicht-fokalen Bereich zurückbleibt. Die Beendigung des Entwicklungsverfahrens zu diesem Zeitpunkt wird mit Sicherheit eine Unterentwicklung ergeben, so daß man eine Überentwicklung zuläßt, bis man als geübter Beobachter sicher ist, daß ein Rückstand durch eine dünne Membran ausgeschlossen ist. Bei jeder unerfahrenen oder falsch beurteilenden Bedienungskraft ist ein falsches oder unzureichendes Ergebnis, im Sinne entweder einer Unterentwicklung oder Überentwicklung, möglich.

Eine Dosierung eines farbändernden Mittels zur Verwendung in einer regulären Entwicklerlösung, die durch Zugabe von 5 g Kaliumpolysulfid bei dem in dem Vergleichsbeispiel verwendeten Verfahren hergestellt wird, ergibt die gleichen farbändernden Effekte wie das beschriebene Ausführungsbeispiel, wenn sie im Zeitpunkt der Beendigung des Entwicklungsverfahrens in der Entwicklerlösung, in der die lichtempfindliche CKT-Platine geschwenkt wird, in Kontakt gebracht wird mit der zum Vor­ schein kommenden Kupferfolie, wobei das Entwicklungsverfahren ebenso beurteilt werden kann.

Es folgt eine Vergleichstabelle für das Beispiel der vorlie­ genden Erfindung und das Beispiel gemäß dem Stand der Technik.

Claims (4)

1. Entwicklungsverfahren mit Indikationseffekt, bei dem Zustand und Verlauf des Entwicklungsverfahrens durch Änderung der Farbe eines mit einer Schicht eines lichtempfindlichen Harzes überzogenen Metallsubstrats angezeigt wird.

2. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1, in dem die für das Entwicklungsverfahren verwendete Entwicklerlösung durch ein farbänderndes Mittel, das zu einer üblichen Entwicklerlösung zugegeben wird oder zum Ersetzen eines Teils derselben verwendet wird, oder mehrere dieser farbändernden Mittel umfaßt, das oder die die sichtbare Farbe von Metallsubstraten innerhalb 60 Sekunden ändern können, oder in dem die gleiche Entwicklerlösung zur Filmentwicklung und zum Erreichen von farbändernden Effekten auf den Metallsubstraten des gleichzeitig verar­ beiteten Films dient.

3. Entwicklungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsubstrat Kupfer bzw. ein mit Kupfer beschichtetes Material ist.

4. Entwicklungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklung mit einer Lösung von Natriumsulfid, gegebenenfalls unter Zusatz von Ammoniumpolysulfid, in Wasser erfolgt.