DE68928654T2

DE68928654T2 - Verfahren zur Herstellung von Konformmasken

Info

Publication number: DE68928654T2
Application number: DE68928654T
Authority: DE
Inventors: Frederick John Axon; James John Briguglio; Amedeo Candore; Clancy Patrick Crooks; Lawson Lightfoot; Leo Roos
Original assignee: Morton International LLC
Current assignee: Morton International LLC
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-09
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2009-02-10
Also published as: CA1304169C; AU2996189A; AU625637B2; EP0330339A2; DE68928654D1; ES2116967T3; EP0330339A3; JPH026960A; KR920008720B1; JPH0666031B2; ATE165674T1; DK89089A; SG52247A1; EP0330339B1; DK89089D0; US4992354A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft trockene Filme, welche Masken bilden, die sich an unregelmäßige Oberflächen anpassen und ein Verfahren zur Bildung solcher anpaßbarer Masken. Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft einen trockenen Film, der eine Lichtabbildungsschicht umfaßt, die unter Ausbildung einer dauerhaften Lötmaske über einer Platine mit gedruckter Schaltung oder ähnlichem entwickelbar und härtbar ist, und ein Verfahren zur Ausbildung einer Lötmaske auf einer Platine mit gedruckter Schaltung oder ähnlichem unter Verwendung des trockenen Films.
Eine Lötmaske ist eine harte, dauerhafte Schicht aus nichtleitfähigem Material, welche die Oberfläche einer Platine mit gedruckter Schaltung oder ähnliches bedeckt, wobei sie die Aufzeichnungen der gedruckten Schaltung selbst einkapselt. Mit Lötmaske ist hierin eine harte, dauerhafte Schicht gemeint, welche die in IPC-SM-840A, Tabelle 12, Zusammenfassung von Kriterien für die Eignung/Anpassung (Institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits) definierten Verschleißfestigkeitstests erfüllt. Die Lötmaske ist mit Ausnahme solcher Abschnitte, die beispielsweise zum Löten an andere Bestandteile belichtet werden sollen, mit Mustern versehen, so daß der Schaltkreis vollständig bedeckt ist. Lötmasken werden typischerweise aus einer Schicht einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung gebildet, die auf eine Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung aufgebracht wird. Die Lichtabbildungsschicht wird aktinischer Strahlung ausgesetzt, die mit Hilfe einer Schablone oder einer Druckvorlage mit Mustern versehen wird. Im Anschluß an die Belichtung wird die Lichtabbildungsschicht in einem organischen Lösungsmittel oder einer wäßrigen Lösung, welche entweder belichtete oder unbelichtete Bereiche der Schicht wegwäscht (abhängig davon, ob das Lichtaufzeichnungsmaterial positiv oder negativ wirkt), entwickelt. Der Teil der Schicht, der auf der Oberfläche verbleibt, wird anschließend z. B. mit Wärme und/oder UV- Licht gehärtet, um eine harte, dauerhafte Lötmaske auszubilden, welche die gedruckte Schaltung für die Lebensdauer der Platine schützen soll.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zum Aufbringen der Schicht aus einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung auf die Oberfläche der Schaltkreisplatine besteht darin, das Material in flüssiger Form aufzubringen und es anschließend entweder trocknen zu lassen oder das Material unter Bildung einer halbstabilen Schicht teilweise zu härten.
Es gibt eine Reihe von Vorteilen, eine Lichtaufzeichnungsschicht eher auf eine Schaltkreisplatine als einen trockenen Film aufzutragen als in Form einer Flüssigkeit. Insbesondere sind trockene Filme frei von organischem Lösungsmittel und vermeiden daher diese Gefahr am Arbeitsplatz und überwinden das Erfordernis für Vorrichtungen zum Schutz der unmittelbaren Arbeitsumgebung und der allgemeinen Umgebung vor Emissionen organischer Lösungsmittel. Üblicherweise umfaßt ein Trockenfilm einen Deckbogen aus Trägermaterial, das in gewissem Maße flexibel ist, jedoch ausreichende Steifigkeit besitzt, um einer Schicht aus einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung, die über einer Oberfläche des Deckbogens liegt, Struktur zu verleihen. Typischerweise ist der Deckbogen aus einem Polyestermaterial, wie Polyethylenterephthalat (PET), wie jenes, welches als MELINEX vertrieben wird, gebildet.
Um die Lichtabbildungsschicht zu schützen und zu ermöglichen, daß der Trockenfilm gerollt werden kann, ist es üblich, daß die belichtete Oberfläche der Lichtabbildungsschicht mit einem entfernbaren Schutzbogen, z. B. einem Bogen aus Polyethylen, bedeckt ist. Ein Beispiel eines solchen Trockenfilms wird von der Dynachem Division von Morton International, Inc., als LAMINAR DM vertrieben. Die Anwendung von Trockenfilmen dieser Art ist beispielsweise in der GB-A-1517302 beschrieben.
Das Verfahren zur Verwendung eines solchen Trockenfilms nach dem Stand der Technik entspricht allgemein dem nachfolgenden. Der Schutzbogen wird unmittelbar vor dem Aufbringen des Trockenfilms auf die Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung von der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht entfernt. Dies kann beispielsweise unter Verwendung einer automatischen Einrichtung geschehen, die den Schutzbogen abzieht und aufrollt, während der Trockenfilm von einer Haspel abgerollt wird. Der Trockenfilm wird unter direktem Kontakt der Lichtabbildungsschicht mit der Platinenoberfläche auf die Oberfläche der Schaltkreisplatine aufgebracht. Unter Verwendung von Wärme, Vakuum und mechanischem Druck wird die Lichtabbildungsschicht sofort auf die Oberfläche der Platine laminiert. Der Deckbogen bleibt über der Lichtabbildungsschicht liegen, wobei er die Lichtabbildungsschicht vor einer Exposition mit Sauerstoff und vor einem Handhabungsschaden schützt. Der Deckbogen ermöglicht es auch, daß eine Druckvorlage (oder Schablone) für eine Durchlichtung, wenn Durchlichtung angewendet werden soll (was von dem Standpunkt, eine optimale Bildauflösung zu erreichen, normalerweise bevorzugt wird), direkt auf die Oberseite des Trockenfilms gelegt werden kann. Der Trockenfilm wird durch den Deckbogen aus PET hindurch bildweise aktinischer Strahlung ausgesetzt. Nun wird der Trägerbogen aus PET entfernt, um einem Entwickler Zugang zu der belichteten Lichtabbildungsschicht zu ermöglichen. Abhängig von der Zusammensetzung der Lichtabbildungsschicht wird die Lichtabbildungsschicht mit organischem Lösungsmittel, wäßrigem Entwickler oder halbwäßrigem Entwickler entwickelt. Mit halbwäßrigem Entwickler ist hierin ein Entwickler gemeint, der zu 90 Volumen-% oder mehr aus wäßriger Lösung und als Rest aus organischem Lösungsmittel, wie 2-Butoxyethanol und anderen Glykolethern, besteht. Die Lichtabbildungsschicht kann entweder positiv wirken, wobei die belichteten Bereiche vom Entwickler entfernt werden, oder negativ wirken, wobei die unbelichteten Bereiche vom Entwickler entfernt werden. Die meisten Lichtabbildungsschichten zur Herstellung von Lötmasken sind negativ wirkend. Die meisten Lichtabbildungszusammensetzungsschichten erfordern im Anschluß an die Entwicklung etwas Härter, damit die Schicht hart und beständig gemacht wird, um als Lötmaske zu dienen. Abhängig von der Zusammensetzung der Lichtabbildungsschicht kann eine Härtung durch Wärme und/oder UV- Licht bewirkt werden.
Obwohl sich aus der Verwendung von Trockenfilmen im Gegensatz zur Beschichtung der Schaltkreisplatine mit einer flüssigen Zusammensetzung eine Reihe von Vorteilen ergibt, gibt es mit lötmaskenbildenden Trockenfilmen einige Probleme, denen sich die vorliegende Erfindung zuwendet.
Da der Deckbogen eines konventionellen Trockenfilms relativ fest ist, kann sich die Lichtabbildungsschicht nicht vollständig an die unregelmäßigen Konturen der Platine mit gedruckter Schaltung, von der sich Schaltkreisaufzeichnungen von der flachen Oberfläche der Platine selbst erheben, anpassen. Deshalb muß die Dicke der Lichtabbildungsschicht geringfügig größer sein als die Erhebung der Aufzeichnungen über der Oberfläche der Platine. Wenn sich die Aufzeichnungen beispielsweise um 75 um über die Oberfläche der Platine erheben, wird die Lichtabbildungsschicht üblicherweise etwa 100 um dick sein; etwa 25 um der Lichtaufzeichnungszusammensetzung liegen über der Oberfläche der Aufzeichnungen, wenn sie auf die Platine laminiert ist.
Ein nachteiliges Ergebnis der Lötmaske, die dicker ist als die Erhebung der Aufzeichnungen, besteht darin, daß zwischen denjenigen Abschnitten der Schaltung, von denen während der Entwicklung der Lötmaske die Lichtaufzeichnungszusammensetzung entfernt wird, z. B. solche Abschnitte der Aufzeichnungen, an die ein Bestandteil angelötet werden soll, erhabene Lötmaskenbereiche vorliegen. Erhabene Bereiche sind insbesondere problematisch im Hinblick auf Bauteile, die auf der Oberfläche an der Platine mit gedruckter Schaltung befestigt werden. Bauteile umfassen normalerweise eine Vielzahl von Stiften, die alle an einen freiliegenden Bereich einer Spur der Schaltkreisplatine angelötet werden müssen. Paßt das Bauteil nicht eng an die Platine, so kann es auf der Oberfläche der Lichtaufzeichnungszusammensetzung zu liegen kommen, ohne daß eine geeignete Bindung zwischen den Stiften und den Aufzeichnungen ausgebildet wird. Es wäre wünschenswert, wenn zwischen exponierten Aufzeichnungsbereichen eher niedrige Abschnitte oder "Täler" als erhabene Abschnitte vorlägen.
Manche herkömmliche Spuren sind am Fuß enger als an der Oberseite, wobei sich kleine Überhänge entlang jeder Seite einer jeden Spur nach außen erstrecken (ein Effekt, der als "Aufpilzen" bekannt ist). Sowohl mit flüssigen Zusammensetzungen als auch mit herkömmlichen Trockenfilmen verbleiben unter solchen Überhängen zwangsläufig mit Luft gefüllte Hohlräume. Die in solchen Hohlräumen eingefangene Luft kann in gewissem Maße Oxidation der Spuren herbeiführen und letztendlich zu Fehlern in der Lötmaske führen.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines verbesserten Trockenfilms zur Ausbildung einer Lötmaske, die einige der Probleme sowohl des flüssigen Auftragens als auch konventioneller Trockenfilme überwindet. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verwendung des Trockenfilms zum Aufbringen einer Lichtabbildungsschicht, die auf einer unebenen Oberfläche eine Lötmaske ausbildet. Nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann ein Trockenfilm, der einen primären Bildresist enthält, aufgebracht werden, wobei bei Streifenpiattierverfahren eine ausgezeichnete Anpassung erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials mit einem nichtleitfähigen Substrat mit Schaltkreisaufzeichnungen darauf und einer über diesen Aufzeichnungen liegenden Schicht einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung mit den Stufen, in denen man
a) ein nichtleitfähiges Substrat mit einer flachen Oberfläche mit Schaltkreisaufzeichnungen, die sich von dieser flachen Oberfläche aus nach oben erstrecken, vorsieht,
b) über diese Oberfläche einen trockenen Film legt, der einen Deckbogen und eine Schicht einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung mit einer durchschnittlichen Dicke gleich der oder geringer als die Höhe der Schaltkreisaufzeichnungen über der Oberfläche umfaßt, wobei diese Zusammensetzung in einem Entwickler löslich ist und in dem Entwickler unlöslich gemacht werden kann, wenn sie aktinischer Strahlung ausgesetzt wird, und nach aufeinanderfolgenden Stufen einer bildweise erfolgenden aktinischen Bestrahlung und Entwicklung in dem Entwickler härtbar ist, um eine über dem nichtleitfähigen Substrat liegende harte dauerhafte Lötmaske zu bekommen,
c) die Lichtabbildungszusammensetzungsschicht an der Oberfläche anheftet und
d) die Lichtabbildungszusammensetzungsschicht mit der Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung unter Verwendung von Wärme und Vakuum und/oder mechanischem Druck, um die Schicht an die Oberfläche anzupassen und die Schaltkreisaufzeichnungen einzu kapseln, zu einer Dicke von wenigstens 18 um laminiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenfilm zwischen dem Deckbogen und der Lichtabbildungszusammensetzungsschicht einen Überzug besitzt, welcher in bezug auf sein Anhaften an dem Deckbogen selektiv an der Lichtabbildungszusammensetzung anhaftet, wobei der Überzug eine Dicke von 1 bis 5 um hat, in einem Entwickler für die Lichtabbildungszusammensetzungsschicht löslich ist und eine zusammenhängende Sauerstoffbarriereschicht bildet, und daß der Deckbogen von dem Überzug nach der Anheftstufe (c) und vor der Laminierstufe (d) entfernt wird und dabei den Überzug zurückläßt, der die Lichtabbildungsschicht, während sie laminiert wird, bedeckt und schützt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zur Ausbildung einer Lötmaske der schützende, entfernbare Bogen des Trockenfilms abgezogen und die freigelegte Oberfläche der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht an einen kleineren Abschnitt der Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung angeheftet. Der Deckbogen wird entfernt, wobei der Überzug als eine schützende Abdeckung auf der Schicht aus Lichtaufzeichnungszuammensetzung verbleibt. Nun wird die Schicht aus Lichtaufzeichnungszusammensetzung unter Verwendung von Wärme, Vakuum und mechanischem Druck fest auf die Oberfläche der Platine laminiert, wobei die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht an die Konturen der Platinenoberfläche angepaßt wird und die Aufzeichnungen im wesentlichen einkapselt. Die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht wird anschließend durch den Überzug hindurch bildweise aktinischer Strahlung ausgesetzt. Zum Entfernen nichtbelichteter Abschnitte der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht wird ein Entwickler verwendet, wobei die verbleibenden Abschnitte der Schicht auf der Schaltkreisplatine laminiert belassen werden. Anschließend werden die auf der Schaltkreisplatine verbleibenden Bereiche der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht beispielsweise durch Hitze und/oder UV-Licht gehärtet.
Gemäß einem abgewandelten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird, nachdem die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht an einen kleineren Abschnitt der Oberfläche der Platine, z. B. entlang der Führungs- und Hinterkante, angeheftet wurde, der Trockenfilm mit Wärme, Vakuum und mechanischem Druck auf die Platine laminiert. Der Deckbogen wird anschließend entfernt. Nun werden die verbleibenden Schichten des Trockenfilms wiederum mit Wärme, Vakuum und mechanischem Druck vakuumlaminiert, um die verbleibenden Schichten des Trockenfilms an die Konturen der Platinenoberfläche anzupassen. Üblicherweise wird die zweite Laminierung in einem kürzeren Zeitraum durchgeführt.
Gemäß einer weiteren Variation der vorliegenden Erfindung wird der Trockenfilm, nachdem die Lichtaufzeichnungszusammensetzung an einen kleineren Abschnitt der Oberfläche der Platine, z. B. entlang der Führungs- und Hinterkante, angeheftet wurde, mit Wärme, Vakuum und mechanischem Druck auf die Platine laminiert. Der Deckbogen wird anschließend entfernt. Nun werden die verbleibenden Schichten des Trockenfilms durch mechanischen Druck, unterstützt von erhitzten Walzen, die man über die Oberfläche der Platine laufen läßt, an die Konturen der Platine angepaßt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die anhängenden Figuren beschrieben, in denen:
Figur 1 eine Querschnittsdarstellung eines handelsüblichen, zur Ausbildung einer Lötmaske verwendeten Trockenfilms ist, der auf einer Platine mit gedruckter Schaltung aufgebracht dargestellt ist.
Figur 2A ist eine Querschnittsdarstellung eines zur Ausbildung einer Lötmaske verwendeten Trockenfilms gemäß der Erfindung.
Figur 2B zeigt das Entfernen des Deckbogens von einem an eine Platine mit gedruckter Schaltung angehefteten Trockenfilm.
Figur 3A ist eine Querschnittsdarstellung einer Spur auf einer Platine mit gedruckter Schaltung, die von einer Lötmaske bedeckt ist, welche aus einer flüssigen Lichtaufzeichnungszusammensetzung aus dem Stand der Technik gebildet ist.
Figur 3B ist eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Spur auf einer Platine mit gedruckter Schaltung, die von einer Lötmaske bedeckt ist, welche aus einer flüssigen Lichtaufzeichnungszusammensetzung aus dem Stand der Technik gebildet ist.
Figur 4A ist eine Querschnittsdarstellung einer Spur auf einer Platine mit gedruckter Schaltung, die von einer Lötmaske bedeckt ist, welche aus einem handelsüblichen Trockenfilm aus dem Stand der Technik gebildet ist.
Figur 4B ist eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Spur auf einer Platine mit gedruckter Schaltung, über der eine Lötmaske, die aus einem handelsüblichen Trockenfilm aus dem Stand der Technik gebildet ist, aufgebracht ist.
Figur 5A ist eine Querschnittsdarstellung einer Spur auf einer Platine mit gedruckter Schaltung, die von einer Lötmaske, die aus einem Trockenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, eingekapselt ist.
Figur 5B ist eine Querschnittsdarstellung einer alternativen Spur auf einer Platine mit gedruckter Schaltung, die von einer Lötmaske, welche aus einem Trockenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist, eingekapselt ist.
Figuren 6 bis 9 sind jeweils Fotografien von einem senkrechten Schnitt einer Platine mit gedruckter Schaltung mit einer Lötmaske, die unter Verwendung eines Trockenfilms gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, wobei die Fotografien in einem Winkel von 60º relativ zu der Ebene der Platine aufgenommen wurden, so daß sowohl der Querschnitt der Platine als auch die äußere Oberfläche der Fotomaske dargestellt sind. Figur 6 ist eine 300fache Vergrößerung einer Spur von 50 um, die mit einer Lötmaske von 50 um bedeckt ist. Figur 7 ist eine 750fache Vergrößerung einer Spur von 75 um, die mit einer Lötmaske von 50 um bedeckt ist. Figur 8 ist eine 3oofache Vergrößerung einer Spur von 50 um mit seitlichen Überhängen, die mit einer Lötmaske von 50 um bedeckt ist. Figur 9 ist eine 100fache Vergrößerung von Spuren von 50 um, die mit einer Lötmaske von 50 um bedeckt sind.
Figur 10 ist eine 3oofache Vergrößerung eines ersten Fotoresists, der nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung über einer Schaltkreisplatine mit Spuren aufgebracht wurde.
Figur 11 ist eine schematische Darstellung der Verwendung der Walzenvorrichtung zum Anheften eines Trockenfilms an eine Platine.
Figur 12 ist eine schematische Darstellung der Verwendung einer Walze zum Anpassen von Trockenfilmschichten, von denen der Deckbogen entfernt wurde, an die Oberfläche einer Platine.
Figuren 13A, 13B und 13C zeigen schematisch eine Vakuumappliziereinrichtung und eine Abfolge von deren Belegungsvorgang.
In Figur 1 ist eine Darstellung einer Schaltkreisplatine 10, die mit einem Trockenfilm aus dem Stand der Technik bedeckt ist, erläutert. Die Schaltkreisplatine umfaßt eine Platine 14 aus nichtleitfähigem Material, das beispielsweise aus einem Epoxid harz gebildet ist, und die leitfähigen Spuren 16, welche die gedruckte Schaltung umfassen. Der Trockenfum umfaßt einen Deckbogen 18 aus flexiblem, sich im allgemeinen nicht anpassenden Material, typischerweise einem Polyester, wie Polyethylenterephthalat, eine Schicht 20 aus Lichtaufzeichnungsmaterial, das schließlich zu der Lötmaske weiterverarbeitet wird, und einen Schutzbogen 22, der beispielsweise aus Polyethylen ausgebildet ist.
Typischerweise wird der Trockenfilm der Schaltkreisplatine 10 von einer Haspel 2 (Figur 11) zugeführt. Unmittelbar vor dem Aufbringen auf die Oberfläche der Schaltkreisplatine wird der Schutzbogen 22, wie dargestellt, z. B. durch Aufrollen auf eine Aufnahmehaspel 4 (Figur 11) abgezogen. Wenn die Lichtabbildungsschicht auf die Oberfläche der Schaltkreisplatine 10 aufgebracht ist, wird sie mit Wärme, mechanischem Druck und Vakuum auf diese laminiert. Obwohl der Deckbogen 18 flexibel ist, ist er nicht anpassungsfähig und behält daher seine flache Anordnung bei, wenn der Trockenfilm 12 auf die Schaltkreisplatine 10 aufgebracht wird. Die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 paßt sich während des Laminierens an seiner Berührungsoberfläche an die Schaltkreisplatine, von der die Spuren 16 hervorstehen, an, jedoch bleibt die Oberfläche der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht, die mit dem Deckbogen 18 in Berührung ist, flach. Damit die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 die Spuren 16 vollständig einkapseln kann, muß sie dicker sein als die Erhebung der Spuren über der Platine 14 aus nichtleitfähigem Material. Standardanforderungen bestehen darin, daß die Dicke der Lötmaske über allen Bereichen der Spuren wenigstens 18 um beträgt. Da sich die große Mehrzahl der Spuren 50 um oder mehr über die Oberfläche der Platine 14 erhebt, muß die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht üblicherweise 68 um oder dicker sein. Übliche Trockenfilme 12 zur Bildung von Lötmasken haben typischerweise Lichtaufzeichnungsschichten von 100 um Dicke.
In Figur 12A ist ein Trockenfilm 21 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser Trockenfilm 21 umfaßt auch einen Deckbogen 18, eine Schicht 20 aus einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung, die unter Bildung einer harten, beständigen Lötmaske weiterverarbeitbar ist, und einen optionalen, jedoch bevorzugten Schutzbogen 22. Darüberhinaus hat der Trockenfilm 21 einen Überzug 24 zwischen dem Deckbogen 18 und der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20. Das Material für den Überzug 24 ist so ausgewählt, daß es im Verhältnis zur Haftung auf dem Deckbogen 18 selektiv an der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 haftet, wodurch der Deckbogen von den verbleibenden Schichten 20 und 24 des an der Schaltkreisplatine haftenden Trockenfilms abgezogen werden kann und der die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 schützende Überzug 24 zurückbleibt. Der Überzug 24 ist aus einem Material gebildet, das auch hinsichtlich Sauerstoffundurchlässigkeit ausgewählt ist, wodurch er die darunterliegende Schicht der Lichtaufzeichnungszusammensetzung 20 vor einer Sauerstoffhemmung während der Fotopolymerisation über freie Radikale bei der Belichtungsstufe schützt. Der Überzug ist weiterhin so ausgewählt, daß er in dem Entwickler für die Lichtaufzeichnungszusammensetzung löslich ist, wodurch der Überzug während des Entwicklungsvorgangs entfernt wird. Das Material des Überzugs ist weiterhin hinsichtlich Transparenz, Stabilität und Flexibilität ausgewählt.
Trockenfilme zum Aufbringen von Fotoresistschichten mit einem ählichen Aufbau sind in der US-A-4 530 896, der FR-A-2 081 665 und der EP-A-0 267 806 beschrieben. Die US-A- 4 530 896 ist auf das Aufbringen von sehr dünnen Resistbeschichtungen beschränkt. Primäre Fotoresists werden normalerweise auf ein metallbeschichtetes Substrat aufgebracht, um das Muster von Schaltkreisaufzeichnungen auf einer Platine mit gedruckter Schaltung zu definieren. In jeder dieser Druckschriften ist ein Trockenfilm mit der Reihe nach einem Deckbogen, einer Zwischenschicht, die nach der Entfernung des Deckbogens als Überzug dient, einer Fotoresistzusammensetzungsschicht und einem (optionalen) Schutzbogen beschrieben.
Obwohl die Reihenfolge der Schichten ähnlich der des Trockenfilms der vorliegenden Erfindung ist, gibt es mehrere Gründe, warum es für den Fachmann auf diesem Gebiet nicht naheliegend war, daß ein lötmaskenbildender Trockenfilm einer ähnlichen Laminatanordnung Vorteile haben würde.
Ein wesentlicher Vorteil eines Trockenfilms zum Aufbringen einer ersten Aufzeichnungsfotoresistschicht auf ein Substrat liegt darin, daß der relativ dicke Deckbogen vor der Aufzeichnung entfernt wird, wobei die Auflösung der Aufzeichnung, die erreicht werden kann, wesentlich verbessert wird. Obwohl mit einem lötmaskenbildenden Trockenfilm tatsächlich ähnliche Vorteile bei der Auflösung erreicht werden, ist die Auflösung der Aufzeichnung bei Lötmasken von wesentlich geringerer Bedeutung als bei primären Fotoresists.
Die Hauptvorteile eines Lötmaskentrockenfilms mit dieser Laminatanordnung werden durch das Aufbringen der Lötmaske nach dem neuen Verfahren der vorliegenden Erfindung erreicht. Das neue Verfahren der vorliegenden Erfindung paßt die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20, die schließlich die Lötmaske bildet, eng an die Konturen der Oberfläche einer Schaltkreisplatine an, die aufgrund der erhabenen Spuren unregelmäßig sind. Im Gegensatz dazu wird eine erste Aufzeichnungsfotoresistschicht üblicherweise auf eine im wesentlichen flache Oberfläche aufgebracht. Durch ein enges Anpassen der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 an die Oberfläche der Schaltkreisplatine wird eine ausgezeichnete Einkapselung der Spuren 16 erreicht. Es kann auch eine wesentlich dünnere Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 verwendet werden als bei lötmaskenbildenden Trockenfilmen nach dem Stand der Technik.
Wie im Fall des üblichen Trockenfilms 12 wird der Schutzbogen 22 zunächst von der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 abgezogen und die belichtete Oberfläche der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht auf eine Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung aufgebracht, wie in Figur 2A dargestellt. Anders als bei dem üblichen Trockenfilm 12 kann der Trockenfilm 21 gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zum Zeitpunkt des Aufbringens nicht vollständig auf die Platine laminiert werden. Es wird vielmehr ein leichter Druck verwendet, um den Trockenfilm 21 an die Platine anzuheften. Es kann entweder kaltes Anheften oder warmes Anheften verwendet werden. Kaltes Anheften bedeutet im allgemeinen Anheften bei Raumtemperatur, z. B. 20 - 25 ºC. Warmes Anheften kann bei Temperaturen bis etwa 70 ºC durchgeführt werden. Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird der Trockenfilm 21 nicht an die gesamte Oberfläche angeheftet sondern nur an einen Bereich, der ausreicht, um eine entsprechende Haftung an der Platine zu bieten, die ein Entfernen des Deckbogens 18 zuläßt, ohne daß die übrigen Schichten 20, 24 des Trockenfilms 21 von der Schaltkreisplatine 10 entfernt werden. Indem man nur einen kleinen Bereich, typischerweise 50 % oder weniger des gesamten Oberflächenbereichs des Trockenfilms, der über der Platine liegt, anheftet, verbleiben zwischen dem Trockenfilm 21 und der Platine 10 Durchgänge für ein anschließendes Entfernen von Luft durch Anlegen eines Vakuums. Wird der Trockenfilm maschinell aufgebracht, können Kanten, beispielsweise die Vorder- und Hinterkante, angeheftet werden. Bei manuellem Aufbringen reicht ein Anheften an den Ecken aus. Mechanischer Druck, wie der, der von einem menschlichen Finger leicht aufgebracht werden kann, genügt zum Anheften.
Als ein Beispiel, wie ein Anheften mechanisch durchgeführt werden kann, wird nochmals auf Figur 11 verwiesen. Eine Schaltkreisplatine 10 wird durch Antriebswalzen 23 von links nach rechts befördert, und die Trockenfilme 21 werden in einer gleichförmigen Bewegung entlang der Oberfläche derselben bewegt. Nichtangetriebene Walzen 25 sind aufwärts und abwärts in Richtung der Doppelpfeile 6 zwischen vertikalen Stellungen in Berührung mit dem Trockenfilm und vertikalen Stellungen entfernt von der Oberfläche in Wechselbeziehung zueinander angeordnet. Wird die Vorderkante der Platine an den Walzen 25 ausgerichtet, so werden die Walzen 25 in Berührung mit dem Trockenfilm gebracht, wobei sie den Trockenfilm aufdrücken und ihn an die Vorderkante der Platine anheften. Die Walzen 25 werden dann sofort von der Platine wegbewegt, damit sich die mittleren Bereiche der Platine von den Walzen unberührt an diesen vorbeibewegen können. Die Walzen 25 werden mit der Platine wieder in Berührung gebracht, um den Trockenfum 21 an die Hinterkante der Platine 10 anzuheften.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Deckbögen 18 entfernt. Da nur ein kleiner Bereich der Fläche jedes Trockenfilms 21 an die Schaltkreisplatine 10 angeheftet wird, zeigt Figur 2B eine bevorzugte Art und Weise des Entfernens, bei der der Deckbogen 18 nach hinten in einer Ebene parallel zu der Ebene der Schaltkreisplatine 10 abgezogen wird (im Gegensatz zum Abheben in einer allgemein senkrechten Richtung, was normalerweise die Lichtaufzeichnungsschicht 20 von der Schaltkreisplatine 10 entfernen würde).
Ist der Deckboden 18 entfernt, wird die Lichtaufzeichnungsschicht 20 mit dem darüber befindlichen Überzug 24 nun bei erhöhter Temperatur auf die Platine vakuumlaminiert. Es wird ein Vakuum von wenigstens 0,3 mbar und vorzugsweise von wenigstens 1 mbar verwendet. Die Laminierungstemperaturen reichen von 40 ºC bis 100 ºC, wobei ein Bereich von 55 ºC bis 80 ºC bevorzugt ist. Da der Deckbogen 18 entfernt ist, passen sich die zwei übrigen Schichten (Lichtaufzeichnungsschicht 20 und Überzug 24) leicht an die Konturen der unregelmäßigen Oberfläche der Schaltkreisplatine 10 an.
Beim üblichen Vakuumlaminieren wird zusätzlich zu Wärme und Vakuum ein mechanischer Druck gegen den Trockenfilm aufgebracht. Bei einem als "Herabschlagen" (Figur 13) bekannten Verfahren, wird ein Kissen und/oder eine Platte verwendet, um den Trockenfilm gegen die Platine zu drücken. Handelsübliche Beispiele von Laminiereinrichtungen, die zusätzlich zu Wärme und Vakuum mechanischen Druck verwenden, sind die Modelle 724 und 730, die von der Dynachem Division von Morton International, Inc. vertrieben werden.
Solch ein Vakuumlaminiergerät 100 wird unter Bezugnahme auf die Figuren 13A, 13B und 13C kurz beschrieben. Das Gerät umfaßt eine obere stationäre Platte 102 und eine untere bewegbare Platte 104. Mit der oberen Platte 102 ist ein oberes elastisches Kissen 106 verbunden, und mit der unteren Platte 104 ist ein unteres vorgespanntes Kissen 108 verbunden. Die untere Platte 104 hat eine Vertiefung 109 zum Halten einer mit einem Trockenfilm bedeckten Schaltkreisplatine 10. An der unteren Platte 104 sind Dichtmittel in der Form eines O-Ringes 112 zum hermetischen Abdichten der Vertiefung 109, wenn die untere Platte mit der oberen Platte 102 und dem damit verbundenen Kissen 106 in Berührung gebracht wird, vorgesehen. In den Figuren 13A bis 13C ist auch eine Unterlage 108 dargestellt. Die Unterlage ist ebenfalls aus elastischem Material gebildet und wird verwendet, um Platinen unterschiedlicher Dicke unterzubringen. Es können mehrere Unterlagen verwendet werden, einschließlich Unterlagen, die zwischen die obere Platte 102 und das obere Kissen 106 gelegt werden. Typischerweise ist die untere Platte 104 sowohl horizontal als auch vertikal in beide Richtungen beweg bar. Während die untere Platte 104 nicht in horizontaler Ausrichtung zu der oberen Platte 102 ist, wird die mit dem Trockenfilm bedeckte Schaltkreisplatine 10 in der Vertiefung 109 auf der Oberseite des Kissens 108 angeordnet. Anschließend wird die untere Platte 104 vertikal in eine Ausrichtung zu der oberen Platte 102 bewegt, dem in Figur 13A dargestellten Zustand. Als nächstes wird die untere Platte nach oben bewegt, bis zwischen dem O-Ring 112 und der oberen Platte 102 und dem damit verbundenen Kissen 106 ein Kontakt hergestellt ist (Figur 13B). Nicht dargestellt sind Einrichtungen zum Anlegen eines Vakuums in dem Bereich der Vertiefung 109, welche die Schaltkreisplatine 10 enthält. Weiterhin nicht dargestellt sind Einrichtungen zum Anlegen eines Vakuums zwischen der oberen Platte 102 und dem oberen Kissen 106. Nachdem der Bereich der Vertiefung 109 abgedichtet worden ist, wird sowohl an den Bereich der Vertiefung 109 als auch zwischen der oberen Platte 102 und dem oberen Kissen 106 Vakuum angelegt. Während dieser Zeit ruht die Schaltkreisplatine 10 lediglich auf dem unteren Kissen 108. Das Vakuum in dem Bereich der Vertiefung 109 dient dazu, Luft zwischen den Trockenfilmschichten 20, 24 und der Oberfläche der Schaltkreisplatine zu entfernen und die Schichten des Trockenfilmes auf die Oberflächen der Schaltkreisplatine zu ziehen. Für einen kurzen Zeitraum am Ende des Zyklus wird das Vakuum zwischen der oberen Platte 102 und dem oberen Kissen 106 abgelassen. Das Vakuum in dem Bereich der Vertiefung 109 bewirkt, daß das obere elastische Kissen 106 gegen die Platine 10 "herabschlägt" wobei es die Platine und die Trockenfilmschichten zwischen den oberen und unteren Kissen 106, 108 druckbeaufschlagt, wie in Figur 13C dargestellt. Schließlich wird das Vakuum aus dem Bereich der Vertiefung 109 abgelassen und die untere Platte 104 von der oberen Platte 102 vertikal und anschließend horizontal entfernt, um ein Entfernen der laminierten Platine zu ermöglichen.
Während des Herabschlagens wird von den aus elastischem Material gebildeten Kissen mechanischer Druck auf den Trockenfilm übertragen. Das elastische Material der Kissen ist eine Art von Gummi, z. B. Silikongummi oder andere Arten elastischen polymeren Materials. Die Oberfläche jedes Kissens, das den Trockenfilm berührt, ist auf übliche Weise strukturiert, um zu verhindern, daß sich zwischen dem Kissen und dem Deckbogen eine Vakuumverbindung ausbildet. Bei Verfahren nach dem Stand der Technik würde eine solche Verbindung bewirken, daß der Deckbogen und möglicherweise darunterliegende Schichten von der Platine weggerissen werden, wenn die Platte und das Kissen zurückgezogen werden. Die Strukturierung der Kissen kann in Form einer Oberflächenrauheit des polymeren Materials selbst bestehen oder durch ein rauhes, gummiertes Gewebe an der Kontaktoberfläche des Trockenfilms vorgesehen sein. Man hat herausgefunden, daß bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, bei dem weiche, verbleibende Schichten 20, 24 des Trockenfilms 21 nach dem Entfernen des Deckbogens auf die Platine laminiert werden, übliche Kissen mit rauhen Berührungsoberflächen nachteilig sind, wenn diese auf den zurückbleibenden Schichten des Trockenfilms eine negative Abbildung als Eindruck zurücklassen. Um dies zu vermeiden, wurden neue halbrauhe Kissen entwickelt, die eine sehr feine Struktur haben. Auch hier verhindert die Struktur die Ausbildung einer Vakuumverbindung zwischen der Kissenoberfläche und den verbleibenden Schichten des Trockenfilms, jedoch erzeugt die feine Oberflächenstruktur keine signifikanten Eindrücke auf den verbleibenden, weichen Schichten 20, 24 des Trockenfilms. Ein bevorzugtes Kissenmaterial ist Silicongummi, das vorzugsweise mit einem Gewebe, wie Glasfasern, verstärkt ist.
Während der Vakuumlaminierung passen sich die verbleibenden Schichten 20, 24 sehr eng an die Schaltkreisplatine an und haben verschiedene Vorteile, die am besten unter Bezug auf die Figuren 3A, 3B, 4A, 4B, 5A und 5B und die Fotografien, welche die Figuren 6 bis 9 sind, erläutert werden können. Wie sich herausstellt, bleibt die dünne Schicht, welche den Überzug 24 umfaßt, während des Anpassungsvorgangs vollständig intakt, was ein Ergebnis ist, das im voraus nicht unbedingt abzusehen gewesen wäre.
Figur 3A zeigt eine Lötmaske, die ursprünglich als flüssige Lichtaufzeichnungszusammensetzung aufgebracht worden ist. Als Flüssigkeit paßt sich die Schicht im allgemeinen an die unebenen Konturen einer Schaltkreisplatine an. Auf der Oberseite jeder Spur 16 hat die Schicht eine im allgemeinen gleichmäßige Dicke, in den Bereichen 26 der Knie der Spuren, d. h. den seitlichen Kanten, ist die Schicht jedoch stark ausgedünnt, wobei sie typischerweise nur etwa 50 % so dick ist, wie der Bereich der Schicht, der die flache obere Oberfläche der Spur bedeckt. Häufig ist die Schicht 20 in den Bereichen 26 der Knie im Verhältnis zu dem Bereich der Schicht auf der flachen oberen Oberfläche der Spur sogar dünner.
In Figur 3B ist eine Lötmaske 20 dargestellt, die eine "pilzförmige" Spur 16 mit Überhängen 28 auf jeder Seite bedeckt. Die Lötmaske ist in den Bereichen 26 der Knie nicht nur dünn, sondern es bleibt unter jedem Überhang 28 auch ein leerer, luftgefüllter Raum 30.
Figur 4A zeigt eine Lötmaske, die aus einer Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 eines herkömmlichen Trockenfilms 12 gebildet ist. Die äußere Oberfläche der Lötmaske weist die flache Struktur des Deckbogens 18, der nach der Laminierung entfernt wurde, auf, während sich die laminierte Oberfläche im allgemeinen an die unregelmäßigen Konturen der Schaltkreisplatine 10 anpaßt. Unter dem Gesichtspunkt der günstigen Einkapselung der Spuren 16 ist die in Figur 4A dargestellte Lötmaske zufriedenstellend. Es ist dennoch festzuhalten, daß die Dicke der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 und der daraus gebildeten Lötmaske zwingenderweise größer ist als die Erhebung der Spur, was zur Ausbildung der Spur die Verwendung einer relativ großen Menge der Lichtaufzeichnungszusammensetzung erfordert. Diese Dicke stellt eine Beschränkung für die erreichbare Auflösung bei einer Lichtaufzeichnung dar.
Figur 4B zeigt eine Lötmaske, die von einer Lichtaufzeichnungsschicht 20 aus einem herkömmlichen Trockenfilm stammt und "pilzförmige" Spuren 16' mit seitlichen Überhängen 28 bedeckt. Obwohl die Dicke der Lötmaske über der Spur 16' geeignet ist, sind unter den Überhängen 28 luftgefüllte Hohlräume 30. Die Figuren 5A und 5B zeigen Lötmasken, die aus Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschichten 20 von Trockenfilmen 21, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, gebildet wurden. Während der Laminierung, die der Entfernung des Deckbogens folgt, passen sich die zurückbleibenden Schichten 20, 24 des Trockenfilms 21 sehr wesentlich an die unregelmäßigen Oberflächenkonturen der Schaltkreisplatine an. In beiden Fällen (5A und 5B) war die Dicke der Lichtaufzeichnungsschicht 20, die zur Ausbildung der Fotomaske verwendet wurde, gleich oder geringer als die Erhebung der Spur 16 oder 16', jedoch ist die Oberfläche der Schaltkreisplatine vollständig von der Lötmaske bedeckt, wobei die Spuren 16 oder 16' vollständig und in einer geeigneten Dicke eingekapselt sind. Es ist zu erwähnen, daß die Abschnitte der Fotomaske in den Bereichen 26 der Knie der Spuren im wesentlichen so dick sind, wie die Fotomaskenabschnitte über den oberen flachen Oberflächen der Spuren. Wenn man einen Trockenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, hat die resultierende Lötmaske in den Bereichen 26 der Knie der Spuren eine Dicke, die wenigstens etwa 70 % der Dicke der Lötmaske über der oberen flachen Oberfläche der Spuren (mehr als etwa 90 % der linearen Länge der Spuren) ist. Bezüglich Figur 58, in der eine Spur 16' Überhänge 28 hat, ist auch zu erwähnen, daß die Anpassung der Schicht 20 während der Vakuum/Wärme-Laminierung ausreicht, um luftgefüllte Hohlräume unterhalb der Überhänge 28 im wesentlichen zu entfernen. Obwohl eine erhebliche Deformation der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 erforderlich ist, um diese Anpassung zu erreichen, bleibt der Überzug 24 während der Laminierung unversehrt. Nach der Laminierung wird die Lötmaske durch Weiterverarbeitung der Schicht aus der Lichtaufzeichnungszusammensetzung in üblicher Art und Weise gebildet. Über die verbleibenden Schichten 20, 24 des Trockenfilms wird eine Druckvorlage gelegt. Der Überzug 24 verhindert, daß die Druckvorlage anhaftet.
Die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 wird durch den schützenden Überzug 24 hindurch bildweiser aktinischer Strahlung ausgesetzt. Obwohl die Auflösung beim Entwickeln von Lötmasken im allgemeinen nicht so kritisch ist, wie beim Entwickeln von Fotoresistschichten, trägt die Dünne des Überzugs 24, die üblicherweise im Bereich von 2 bis 3 um liegt (gegenüber der eines Deckbogens, die üblicherweise im Bereich von etwa 25 um liegt, durch den Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschichten 20 herkömmlicher lötmaskenbildender Trockenfilme 12 belichtet werden müssen), zu einer verbesserten Auflösung bei. Weiterhin trägt die relative Dünne der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 selbst zu einer verbesserten Auflösung bei. Wie oben erwähnt, muß bei einem herkömmlichen lötmaskenbildenden Trockenfilm 12, der durch den Deckbogen 18 belichtet werden soll, die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht üblicherweise Spuren 16 mit Erhebungen von 50 um oder mehr bedecken, und die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschichten sind typischerweise etwa 100 um dick. Da die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 des Trockenfilmes der vorliegenden Erfindung an die Oberflächenkonturen der Schaltkreisplatine 10 anpaßbar sind, ist eine Dicke von 50 um oder weniger ausreichend, um Spuren zu bedecken, die sich 50 um und sogar bis zu etwa 75 um über die flache Oberfläche der Platine 14 erheben. Ein weiterer Vorteil sind natürlich die wesentlich geringeren Mengen an teurer Lichtaufzeichnungszusammensetzung, die zur Bildung der Schicht 20 verwendet werden.
Ein zusätzlicher Vorteil einer dünnen, sich anpassenden Lichtaufzeichnungsschicht besteht darin, daß die Lötmaske, die sich in Bereichen zwischen den Spuren 16 bildet, im allgemeinen auf oder unterhalb der Höhe der Spuren ist. Bei herkömmlichen Lötmasken bestehen zwischen den Spuren leicht erhöhte Bereiche. Solche erhöhten Bereiche können dazu führen, daß die Komponente, die gelötet wird, hoch über der Lötmaske sitzt und die Stifte der Komponente nicht in geeigneter Weise an freiliegende Spurenabschnitte gelötet werden können. Alternativ können die erhabenen Bereiche während des Rückflusses dazu führen, daß manche der Stifte einer gelöteten Komponente den Kontakt unterbrechen, was bewirkt, daß die Komponente an einem Ende hochsteht, ein Effekt, der als "Grabsteineffekt" bekannt ist. Ungünstig gelötete Verbindung und "Grabsteineffekt" werden verhindert, wenn zwischen freiliegenden Bereichen der Spuren "Täler" anstelle von erhabenen Abschnitten vorliegen.
Nach einer Belichtung mit aktinischer Strahlung werden die Schichten 20 und 24 entwickelt, wobei der Entwickler den Überzug 24 und entsprechende Bereiche der Lichtaufzeichnungsschicht 20 entfernt.
Darüberhinaus besitzt die Trockenfilmlötmaske dieser Erfindung die gleiche Fähigkeit zur "Zeitbildung" mittels Löchern, wie herkömmliche primäre Aufzeichnungs- oder Lötmaskenfilme. Dies ist ein sehr wichtiger Teil des Verfahrens und kann mit einfachen Flüssigverfahren nicht wiederholt werden. Der Entwicklung folgt eine zus tzliche Härtung, um die Lötmaske zu härten. Typischerweise werden Wärme und/oder UV-Licht verwendet, um diese Härtung zu bewirken.
Die vorliegende Erfindung ist nicht in erster Linie auf Materialien gerichtet, aus denen die verschiedenen Bögen und Lagen gebildet werden, und es wird wiederum auf die US-A-4 530 896 und die EP-A-O 267 806 Bezug genommen. Der Deckbogen 18 wird im allgemeinen aus einem Polyester, wie PET, gebildet und ist im allgemeinen wenigstens etwa 25 um dick oder dicker und bis zu etwa 75 um dick.
PET ist, wenn es für den Trägerbogen verwendet wird, vorzugsweise oberflächenbehandelt, um eine geeignete Hydrophihe oder einen geeigneten Benetzungswinkel vorzusehen, so daß er nicht fest an dem Überzug haftet. Der Benetzungs- oder Kontaktwinkel des Deckbogenmatenals beträgt vorzugsweise wenigstens etwa 600 und ist besonders bevorzugt 750 oder weniger. Ein geeigneter Deckbogen aus PET wird von ICI unter der Handelsbezeichnung Melinex-393 verkauft. Es handelt sich hierbei um ein PET, welches auf einer Seite oberflächenbehandelt ist, um seine Hydrophihe zu verstärken, d. h. seinen Benetzungswinkel zu vergrößern.
Andere geeignete Deckbogenmaterialien umfassen Polyamide, Polyolefine, Vinylpolymere und Celluloseester, sind hierauf jedoch nicht beschränkt.
Jede zur Ausbildung von Lötmasken geeignete Lichtaufzeichnungszusammensetzung ist zur Durchführung der Erfindung brauchbar.
Der Schutzbogen 22 ist so ausgewählt, daß er von der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht 20 entfernt werden kann, und besteht typischerweise aus einem Polyethylenbogen mit einer Dicke zwischen 15 um und 35 um.
Der Überzug 24 ist aus einem Material gebildet, das die erforderliche selektive Haftung liefert. Der Überzug ist 1 bis 5 um dick, vorzugsweise wenigstens 2 um. Verwendet man einen Deckbogen aus PET und ein Lichtaufzeichnungsmaterial, das in einem wäßrigen oder alkalisch wäßrigen Entwickler entwickel bar ist, so besteht ein geeigneter Überzug im wesentlichen aus (a) zwischen 10 Gew.-% und 100 Gew.-% entweder eines Polyvinylalkohols, der mindestens zu 75 % hydrolysiert ist, oder eines Copolymers, das durch die Copolymerisation von zwischen 95 und 99 mol% Polyvinylacetat und zwischen 1 und etwa 5 mol% Alkylester aus Acrylsäure gebildet ist und wenigstens zu 75 % hydrolysiert ist, (b) bis zu 90 Gew.-% Hydroxyethylcellulose und (c) bis zu 10 Gew.-% Weichmacher. Vorzugsweise wird Hydroxyethylcellulose in einer Menge von wenigstens 25 Gew.-% und besonders bevorzugt in einer Menge von wenigstens 50 Gew.-% verwendet.
Die oben beschriebenen Copolymere werden unter der Handelsbezeichnung VINOL-118 M von Air Products und als Lösungen mit 4 Gew.-% dieser Copolymere verkauft und besitzen Viskositäten, die bei 20 ºC von 5 - 65 MPas reichen. PVC-Homopolymere ähnlicher Viskosität sind ebenfalls geeignet. Handelsüblich geeignete PVAS werden auch von Air Products vertrieben.
Ein Weichmacher neigt dazu, wenn er verwendet wird, die Anhefttemperatur der Zusammensetzung des Überzugs herabzusetzen, und unter Verwendung solcher Weich macher wurden Anhefttemperaturen unterhalb 100 ºC erreicht. Eine Überzugszusammensetzung mit einer niedrigeren Anhefttemperatur ist leichter an die Lichtaufzeichnungsschicht anzu heften. Bevorzugte Weichmacher sind Komponenten mit geringem Molekulargewicht, z. B. unterhalb von 200, die 2 oder mehr Hydroxylgruppen besitzen, wie Glycerin, Ethylenglycol und Propylenglycol. Obwohl Weichmacher die Anhefttemperatur in wünschenswerter Weise herabsetzten, erhöhen sie auch die Sauerstoffdurchlässigkeit des Überzugs; dementsprechend werden Mengen an Weichmachern, die 10 Gew.-% überschreiten, vorzugsweise vermieden.
Andere geeignete Materialien zur Verwendung als Überzug umfassen die Gruppe, die aus Polyvinylethermaleinsäureanhydridcopolymeren, wasserlöslichen Celluloseethern, wasserlöslichen Salzen von Carboxyalkylcellulose, wasserlöslichen Salzen von Carboxyalkylstärke, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, verschiedenen Polyacrylamiden, verschiedenen wasserlöslichen Polyamiden, wasserlöslichen Salzen von Polyacrylsäure, Gelatine, Ethylenoxidpolymeren, verschiedenen Stärken und ähnlichem besteht, sind hierauf jedoch nicht beschränkt.
Das Verfahren zur Ausbildung des Trockenfilms entspricht bekannten Verfahren. Der Überzug und die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschichten werden nacheinander durch Verfahren, wie Walzbeschichten oder durch Sprühen von Lösungen oder Dispersionen der Materialien, schichtweise auf den Deckbogen aufgebracht.
Bei einer Abwandlung des Verfahrens der oben beschriebenen Erfindung kann ein Trockenfilm sowohl vor als auch nach dem Entfernen des Deckbogens laminiert werden. In dem Fall, in dem die Lichtaufzeichnungsschicht etwa von gleicher oder von geringerer Dicke ist als die Spuren (oder andere Unebenheiten der Platine), könnte man erwarten, daß die Spuren (oder andere Unebenheiten der Platine) in die Lichtaufzeichnungsschicht eindringen. Man hat jedoch bei solchen Fällen herausgefunden, daß eine herkömmliche Laminierung solch eines Trockenfilms unter Verwendung von Wärme, Vakuum und mechanischem Herabschlagen in einer üblichen Art und Weise dazu führt, daß die Lichtaufzeichnungsschicht auf der oberen Oberfläche der Spuren (oder anderen Erhebungen) ohne ein Eindringen der Spuren (oder Erhebungen) in die Lichtaufzeichnungsschicht anhaftet. Das Anheften des Trockenfilms über einen größeren Bereich der Platine erleichtert dessen Haftung an der Platine während des Entfernens des Deckbogens. Eine zweite Vakuumlaminierung mit Wärme, Vakuum und mechanischem Herabschlagen nach der Entfernung des Deckbogens bewirkt, daß sich die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht (und der Überzug) an die Konturen der unebenen Platinenoberfläche anpaßt. Bei einem typischen Verfahren geht die Laminierung nach der Entfernung des Deckbogens in etwa der halben Zeit vonstatten, wie die Laminierung vor der Entfernung des Deckbogens, z. B. in 30 Sekunden für die zweite Laminierung verglichen mit 60 Sekunden für die ersten Laminierungen. Das zusätzliche Anheften, das von der anfänglichen Laminierung geleistet wird, kann sich als besonders vorteilhaft erweisen, wenn man zur Entfernung des Deckbogens eine automatisierte Einrichtung verwendet.
Als eine weitere Variation zu dem Verfahren der Erfindung, anstelle der Verwendung eines Wärme-/Vakuumlaminierungsverfahrens im Anschluß an das Entfernen des Schutzbogens 22 und des Deckbogens 18, kann zum Anpassen der Lichtaufzeichnungsschicht 20 (und des Überzugs 24) an die Konturen der Platinenoberfläche eine Walze, die mechanischen Druck aufbringt, verwendet werden, um den gleichen Zweck zu erreichen. In Figur 12 ist die Verwendung der Walze, die zum Anpassen einer Lichtaufzeichnungsschicht 20 und eines Überzugs 24 an die Konturen der Platine benutzt wird, grafisch dargestellt. In dieser Darstellung werden die Platine 10 und Schichten 20 und 24 eines Trockenfilms von links nach rechts unter einer nichtangetriebenen Walze 45 bewegt, wobei die Walze in druckaufbringender Berührung mit dem Überzug 24 ist. Wie bei den oben beschriebenen Verfahren wird der Trockenfilm zunächst nach unten angeheftet. Vorzugsweise wird der Trockenfilm anschließend auf die Platine 10 vakuumlaminiert. In dem Fall, in dem der Trockenfilm im Verhältnis zur Höhe der Spuren eine dünne Lichtaufzeichnungsschicht 20 besitzt, liegen die Schichten 20, 24 des Trockenfilms zum größten Teil auf den oberen Oberflächen der Spuren 16, wie man auf der linken Seite in Figur 12 erkennt. Nach dem Durchlaufen unter der Walze 45 passen sich die Lichtaufzeichnungszusammensetzung 20 und der Überzug 24 an die Konturen der Platine 10 mit Spuren 16 an, wie man auf der rechten Seite in Figur 12 erkennt. Die Schichten 20, 24 werden über die gesamte Oberfläche der Platine 10 nach unten gedrückt, während die Platine unter der Walze hindurchläuft Alternativ könnte eine Walze über die Oberfläche einer stationären Platine gezogen werden.
Die für diesen Zweck verwendete Walze 45 sollte Drücke zwischen 1 bar und 6 bar aufbringen. Die Walze 45 wird abhängig von der speziellen Anwendung auf zwischen 40 und 110 ºC, im allgemeinen im Bereich von 60 bis 80 ºC, erwärmt. Die Oberfläche der anpassenden Walze 45 besitzt eine gewisse Elastizität und besteht vorzugsweise aus einem polymeren Material mit einer Shore A-Härte zwischen 60 und 80. Die Oberfläche der Walze ist glatt. Die relative Geschwindigkeit der Walze 45 und der Platine 10 werden entsprechend der Anwendung im allgemeinen zwischen 1 und 10 m pro Sekunde variieren, wobei 3 m pro Sekunde üblich sind.
Die Erfindung wird nun anhand spezieller Beispiele genauer beschrieben.

Beispiel 1

Gemäß der Erfindung wird ein Trockenfilm mit einem Deckbogen, welcher ein 50 um dicker Bogen aus PET ist, einem 2,5 um dicken Überzug, der zu 10 Gew.-% aus dem oben beschriebenen hydrolysierten Polyvinylacetat-Acrylsäure-Copolymer und 90 Gew.-% Hydroxyethylcellulose besteht, einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung, die eine 50 um dicke Schicht bildet, und einem 25 um dicken Schutzbogen aus Polyethylen hergestellt. Die Lichtaufzeichnungszusammensetzung ist folgendermaßen zusammengesetzt: Bestandteile:

Beispiel 2

Gemäß Beispiel 1 wird ein Trockenfilm unter Verwendung von LAMINAR DM zur Bildung der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht hergestellt.

Beispiel 3

Platten mit Kupferspuren und Platten mit Zinn-Blei-Spuren wurden jeweils in üblicher Art und Weise gereinigt. Der Trockenfilm aus Beispiel 2 wurde sowohl von Hand als auch mittels eines automatisierten Systems auf die Platinen aufgebracht. Der Schutzbogen aus Polyethylen wurde von Hand entfernt und die vier Ecken des Films lediglich durch Fingerdruck angeheftet. Unter Verwendung eines Bandes, um einen Griff zu haben, wurde der Deckbogen entfernt, indem der Deckbogen aus PET in einer Ebene parallel zur Platinenoberfläche abgezogen wurde. Bei der automatisierten Variante wurde ein Laminiergerät Dynachem DFSM Modell 360 verwendet. Das Dynachem-Gerät benutzt ein Uvkontaktfreiesuu Verfahren, das den Poiyethylenschutzbogen automatisch entfernt, die Vorderkante des Trockenfilms anheftet und anschließend die Hinterkante des Trockenfilms anheftet. Das Aufbringen geschah auf beiden Seiten der Platinen. Anschließend wurde der Deckbogen entfernt.
Die Laminierung wurde bei einer Plattentemperatur von 70 ºC mit einer Zykluszeit von 60 Sekunden und einem Vakuum von 2 mbar bewirkt. Das mechanische Herabschlagen wurde für 6 Sekunden bei einem Vakuum von 0,3 mbar durchgeführt. Die Platinen wurden 20 - 30 Minuten gehalten.
Eine Druckvorlage wurde über die Platinen gelegt. Unter Verwendung von Colight DMVL-824 wurde für 25 Sekunden mit 100 mJ/cm² belichtet, was mit dem integrierenden Radiometer Modell 500 von Dynachem gemessen wurde, wobei eine Stouffer-Stufe von 8 bis 9 erreicht wurde. Die Platinen wurden für weitere 20 - 30 Minuten gehalten. Die Platinen wurden in 1 Gew.-% Na&sub2;CO&sub3; H&sub2;O entwickelt, wodurch ein 2x Knickpunkt erreicht wurde. Die Platinen wurden unter Verwendung eines Chemcut 547-Schaltkreisplatinentrockners getrocknet. Die Härtung wurde unter Verwendung einer Dynachem UVEX-Härtungseinheit, einer IL-390-Einheit und einem Hochtemperaturofen durchgeführt. Es wurden die folgenden Härtungsstufen durchgeführt:

UV-Härtung

1. UVEX-3-Lampe (78,7 Watt/cm, 200 Watt/Inch).
2. 3,5 Joule/cm² (IL-390) Seite A.
3. Abkühlen auf Raumtemperatur
4. 3,5 Joule/cm² (IL-390) Seite B.
5. Abkühlen auf Raumtemperatur.

Thermische Härtung

1. Backen im Ofen bei 150 ºC für 60 Minuten.

Beispiel 4

Figur 6 zeigt eine aus einer 50 um dicken Schicht, die eine 50 um hohe Spur einkapselt, gebildete Lötmaske.
Figur 7 zeigt eine aus einer 50 um dicken Schicht, die eine 75 um hohe Spur einkapselt, gebildete Lötmaske. Man erkennt eine ausgezeichnete Bedeckung in den Bereichen der Knie.
Figur 8 zeigt eine aus einer 50 um dicken Schicht, die eine 50 um hohe Spur mit Überhängen einkapselt, gebildete Lötmaske. Man erkennt, daß Lötmaskenmaterial die Bereiche unterhalb der Überhänge ausfüllt.
Figur 9 zeigt eine aus einer 50 um dicken Schicht, die eine 50 um hohe Spur einkapselt, gebildete Lötmaske. Man erkennt die Anpassung der Lötmaske an die Konturen der Schaltkreisplatine.

Beispiel 5

Gemäß Beispiel 1 wird ein Trockenfilm hergestellt, wobei zur Bildung einer Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht Laminar AX verwendet wird. Der Resist wurde wie in Beispiel 3 über hervorstehende Verbindungsstücke laminiert und mit einem Bild in einer Stouffer 21-Stufenempfindlichkeitsanlage bis zu einem Festkupferwert von 7 - 9 belichtet. In Figur 10 sieht man eine bedeckte Spur. Die belichtete Platte wurde anschließend in einem Chemcut 547-Sprühentwickler, der 91 l Wasser, 3 Gew.-% Kaliumkarbonat und 1 - 5 % Butylcellosolve enthält, entwickelt, wodurch etwa 3/4 jedes Verbindungsstückes freigelegt wurden. Die Entwicklertemperatur wurde zwischen 27 und 33 ºC gehalten. Nach ausgiebigem Spülen wurde die Platine mit einem 7,6 um (0,30 mil) Nickelanstrich versehen, gefolgt von einem 30minütigen Goldplattierungszyklus in einem Technic RC-80-Bad. Der Resist wurde anschließend in 3 - 5 % NaOH bei 54 - 60 ºC gewaschen. Die mit Gold plattierten Stifte wurden anschließend hinsichtlich ihrer Dochtwirkung in den Bereichen, um die herum sich der Resist angepaßt hat, untersucht. Nirgendwo oberhalb der mit Gold plattierten Bereiche wurden Spuren von Gold oder Nickel gefunden. Eine nicht auf diese Weise vakuumlaminierte Kontrolle zeigte eine Dochtwirkung an etwa 25 % der Stifte.
Die ausgezeichnete Anpaßbarkeit, die mit dem laminierten Trockenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht wird, kann auch mit einem Trockenfilm erzielt werden, der eine Schicht aus Lichtaufzeichnungsmaterial, die von einem Deckbogen aus deformierbarem Material, z. B. einem durch Wärme anpaßbaren Vakuumfilm, belegt ist. Solch ein Film würde in der Art und Weise eines üblichen Films aufgebracht werden, wobei die Wärme-/Vakuum- Laminierung entweder während oder nach dem Aufbringen auf die Schaltkreisplatine bewirkt würde. Der Deckbogen würde in diesem Fall die gewünschte Anpassung liefern; es könnten Handhabungsprobleme des flexibleren Bogens auftreten.
Bei einer Variation des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird nach dem Entfernen des Deckbogens und vor der Vakuum-/Wärme-Laminierung ein flexibler Bogen, beispielsweise Tedlar oder Teflon , über den Überzug gelegt. Während der Vakuumlaminierung paßt sich der flexible Bogen an den Überzug an, er kann und wird jedoch vor oder nach der Belichtung entfernt werden, um ein Entwickeln zu ermöglichen. Ein Grund für das Aufbringen solch eines flexiblen Bogens besteht darin, den zulässigen Zeitraum zwischen Laminierung und Belichtung der Lichtaufzeichnungsschicht zu verlängern. Das flexible Bogenmaterial kann ein polymeres Material oder ein dünner Bogen aus Papier sein.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials mit einem nichtleitfähigen Substrat mit Schaltkreisaufzeichnungen darauf und einer über diesen Aufzeichnungen liegenden Schicht einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung mit den Stufen, in denen man

a) ein nichtleitfähiges Substrat (10) mit einer flachen Oberfläche mit Schaltkreisaufzeichnungen (16), die sich von dieser flachen Oberfläche aus nach oben erstrecken, vorsieht,

b) über diese Oberfläche einen trockenen Film (21) legt, der einen Deckbogen (18) und eine Schicht (20) einer Lichtaufzeichnungszusammensetzung mit einer durchschnittlichen Dicke gleich der oder geringer als die Höhe der Schaltkreisaufzeichnungen über der Oberfläche umfaßt, wobei diese Zusammensetzung in einem Entwickler löslich ist und in dem Entwickler unlöslich gemacht werden kann, wenn sie aktinischer Strahlung ausgesetzt wird, und nach aufeinanderfolgenden Stufen einer bildweise erfolgenden aktinischen Bestrahlung und Entwicklung in dem Entwickler härtbar ist, um eine über dem nichtleitfähigen Substrat liegende harte dauerhafte Lötmaske zu bekommen,

c) die Lichtabbildungszusammensetzungsschicht an der Oberfläche anheftet und

d) die Lichtabbildungszusammensetzungsschicht mit der Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung unter Verwendung von Wärme und Vakuum und/oder mechanischem Druck, um die Schicht an die Oberfläche anzupassen und die Schaltkreisaufzeichnungen einzukapseln, zu einer Dicke von wenigstens 18 um laminiert,

dadurch gekennzeichnet, daß der Trockenfilm (21) zwischen dem Deckbogen (18) und der Lichtabbildungszusammensetzungsschicht (20) einen Überzug (24) besitzt, welcher in bezug auf sein Anhaften an dem Deckbogen selektiv an der Lichtabbildungszusammensetzung anhaftet, wobei der Überzug eine Dicke von 1 bis 5 um hat, in einem Entwickler für die Lichtabbildungszusammensetzungsschicht löslich ist und eine zusammenhängende Sauerstoffbarriereschicht bildet, und daß der Deckbogen von dem Überzug nach der Anheftstufe (c) und vor der Laminierstufe (d) entfernt wird und dabei den Überzug zurückläßt, der die Lichtabbildungsschicht, während sie laminiert wird, bedeckt und schützt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Laminierstufe (d) durchgeführt wird, indem man eine erhitzte Walze über die Lichtabbildungsschicht laufen läßt und dabei Druck auf sie ausübt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Lichtabbildungsschicht zunächst auf die Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung unter Verwendung von Wärme, Vakuum und mechanischem Druck auflaminiert wird, bevor der Deckbogen von dem Überzug entfernt wird.

4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die folgenden zusätzlichen Stufen durchgeführt werden, um eine Lichtabbildungsschicht auf der Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung zu erzeugen, indem man

e) die Lichtabbildungszusammensetzungsschicht bildweise aktinischer Strahlung aussetzt und

f) die Lichtabbildungszusammensetzung entwickelt, um unbelichtete Bereiche von der Platine mit gedruckter Schaltung zu entfernen und dabei belichtete Bereiche auf der Substratoberfläche bleibend zurückläßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die verbleibenden Bereiche der Lichtabbildungszusammensetzungsschicht unter Bildung einer harten dauerhaften Lötmaske auf der Oberfläche der Platine mit gedruckter Schaltung gehärtet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem die Lichtabbildungsschicht (20) in einer alkalischen wäßrigen Lösung entwickelt wird und die Sauerstoffbarriereschicht (24) in der alkalischen wäßrigen Lösung löslich ist.

7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Schaltkreisaufzeichnungen (16') flache obere Oberflächen und seitliche Krümmer (28) haben, wobei die Dicke der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht in dem Bereich der seitlichen Krümmer wenigstens 70 % der Dicke der Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht über den oberen Oberflächen der Schaltkreisaufzeichnungen über etwa 90 % der linearen Erstreckung der Schaltkreisaufzeichnungen ist.

8. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, bei dem die Lichtaufzeichnungszusammensetzungsschicht (20) und die zusammenhängende Sauerstoffbarriereschicht unter Vakuum an das nichtleitfähige Substrat (14) und die sich nach oben erstreckenden Schaltkreisaufzeichnungen (16) angepaßt werden.