DE1765341C - Verfahren zur Herstellung einer mehr lagigen gedruckten Schaltung - Google Patents

Description

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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu- den Verfahrensschritte zur Isolierung der nach dem gründe, die wirtschaftliche Herstellung von mehr- Verfahrensschritt gemäß Fig. 8 hergestellten Verlagigen gedruckten Schaltungsanordnungen „licht nur bindung zwischen den Einzellagen, durch Erhöhung der Herstellungsgeschwindigkeit, Fig. 10 eine schematische Darstellung der Versondern auch durch Verkleinerung der zur Herstel- 5 fahrensschritte zur Bildung mehrerer miteinander lung der die einzelnen Lagen durchsetzenden kit- verbundener Lagen gemäß der abgewandelten Ausfähigen Verbindungen erforderlichen Metallmenge zu führungsform der Erfindung und verbessern. Fig. 11 eine schematische Darstellung einer voll-Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ständigen mehrlagigen gedruckten Schaltungsanordlöst, daß die von der Grundschicht getragene, durch io nung mit gemäß der abgewandelten Ausführungs-Ätzbehandlung unler Verwendung einer photoemp- form der Erfindung hergestellten Verbindungen zwifindlichen Maske ausgebildete leitfähige Schicht in an sehen den Einzellagen.

sich bekannter Weise von einer zweiten Maske be- F i g. 1 veranschaulicht eine Anordnung, aus der deckt und die zweite Maske in einem Muster ent- die erste der verschiedenen Lagen einer gedruckten wickelt wird, daß auf die leitfähige Schicht an den 15 Schaltungsanordnung hergestellt wird. Diese Anorddurch das Entwickeln auf der zweiten Maske freige- nung besteht aus einer Grundschicht 1 aus Isoliergebenen Stellen unter Ausbildung des Ansatzes leit- material, auf der eine Schicht 2 aus leitfähigem Matefähiges Material aufgalvanisiert wird und daß nach rial, wie Kupfer, befestigt ist, welche ihrerseits von Entfernen der zweiten Maske auf die soweit ausge- einer Maske 3 bedeckt ist, die ein selektives Entferbildete Schichtanordnung unter Freilassung der obe- ao nen der leitfähigen Schicht 2 unter Zurücklassung ren Fläche des Ansatzes eine weitere Isolierschicht eines gedruckten Schaltungsschemas auf der Grundaufgebracht wird, schicht 1 ermöglicht. Bei der dargestellten Ausfüh-Das erfindungsgemäß angewandte Elektroformver- rungsform besteht die Maske 3 aus einem herkömmfahren zur Herstellung von mehrlagigen gedruckten liehen photoempfindlichen Material, das selektiv in Schaltungsanordnungen vermag die Nachteile der as einem der herzustellenden gedruckten Schaltung entherkömmlichen Verfahren durch verbessertes Fest- sprechenden Schema belichtet wird. Solche photolegen der Verbindungsstellen zwischen den Einzel- empfindlichen Materialien reagieren derart auf Licht, lagen und der verbesserten Vereinigung der Einzei- daß die unbelichteten Bereiche mit einem herkömmlagen auszuschalten, wodurch höhere Verbindungs- liehen Entwickler entfernt werden können. Nach dem dichte und höhere Herstellungsgeschwindigkeit ge- 30 Aufbringen des Entwicklers und nach einem folgenwährleistet werden. Außerdem ermöglicht das erfin- den Ätzvorgang ist auf der Grundschicht eine gedungsgemäße Verfahren die Festlegung des Anfangs- druckte Schaltung ausgebildet, wie dies in F i g. 2 und Endpunkts der leitfähigen Verbindungen inner- dargestellt ist.

halb der mehrlagigen Anordnung, wobei der über Nach der Ausbildung dieser ersten gedruckten und unter den Verbindungen befindliche Raum für 35 Schaltungslage wird die in F i g. 2 noch sichtbare weitere elektronische Schaltungen auf der beispiels- Maske 3 aus belichtetem photoempfindlichem Mateweise zu einer Platte vereinigten mehrlagigen Schal- rial entfernt (Fig. 3) und werden die leitfähige tungsanordnung ausgenutzt werden kann. Schicht 2 sowie die freigelegten Bereiche der Grund-Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- schicht 1 mit einem Leiter 4, wie Kupfer, bedeckt, fahrens besteht in der Möglichkeit der Anwendung 40 Dieses Aufbringen des Leiters 4 kann durch GaI-von Isolationen mit speziellen Eigenschaften zwi- vanisieren, durch Vakuum-Bedampfung oder auf sehen den Einzellagen einer mehrlagigen gedruckten verschiedenartige andere bekannte Weisen erfolgen. Schaltungsanordnung, ohne auf das Material einer Dieser Leiter 4, der eine Dicke von etwa 1,25 μ beMaske beschränkt zu sein. Darüber hinaus ist wäh- sitzen kann, «teilt einen elektrischen Leitungszug für rend der Herstellung eine Überprüfung der einzelnen 45 einen nachfolgenden Elektroformvorgang dar. Leitungszüge möglich, so daß bereits während der Das Gebilde gemäß F i g. 3 wird dann erneut mit Herstellung einwandfreie Qualität der Produkte ge- einer Maske 5 aus einem Material bedeckt, das sich währleistet werden kann. eng an die Konturen der leitfähigen Schicht 2 an-Im folgenden sind zwei bevorzugte Ausführungs- paßt und im Schema von einer oder mehreren elek-Eormen der Erfindung an Hand der Zeichnungen 50 trischen Verbindungen zwischen den einzelnen Lagen näher erläutert. Es zeigen der Schaltungsanordnung photoentwickelt werden F i g. 1 und 2 schematische Darstellungen der Ver- kann. Die Anpassung an die verbliebene leitfähige fahrensschritte zur Herstellung der ersten Lage einer Schicht 2 im Muster der gedruckten Schaltung der mehrlagigen gedruckten Schaltung, betreffenden Lage der Gesamtanordnung stellt hier-F i g. 3 bis 5 schematische Darstellungen der Ver- 55 bei eine sehr wichtige Überlegung dar, welche die fahrensschritte zur Ausbildung einer Verbindung zwi- Auswahl des Maskiermaterials bestimmt, da hierschen den Einzellagen, durch ein Entfernen der Plattierlösung im nächsten, Fig. 6 eine schematische Darstellung der in Vor- nachfolgend zu beschreibenden Verfahrensschritt bereitung auf die Herstellung der zweiten Lage durch- verhindert wird. Das Maskiermaterial kann durch geführten Verfahrensschritte, 60 Heißwalzen oder Aufpressen auf die leitfähige Fig. 7 eine schematische Darstellung einer voll- Schicht 2 eng an die Konturen dieser Schicht angeständigen mehrlagigen gedruckten Schaltungsanord- paßt werden. Ein bevorzugtes Maskiermatenal ist nung, ein elektrisch nicht leitfähiges, entwickelbares photo-Fig. 8 eine schematische Darstellung der Ver- empfindliches Material, beispielsweise eine Lage fahremschritte zur Herstellung einer Verbindung 65 eines Photopolymeren, dessen Dicke mindestens so zwischen den Einzellagen gemäß einer abgewandelten groß ist wie die Höhe der gewünschten^ erbindungen Ausführungsform der Erfindung, und typischerweisc etwa 250 μ betragt, /.in ner-Fig. 9 eine schematische Darstellung der folgen- stellung des Verbindungsschemas wird die m.iskl ο

photographisch belichtet und entwickelt, so daß öff- Leitung für einen nachfolgenden Galvanisierprozeß nungen zurückbleiben, welche in Größe und Anord- dient, bei welchem weiteres leitfähiges Material auf nung den einzelnen gewünschten Verbindungen zwi- die Schichte aufplattiert wird. Der Galvanisierprozeß sehen den Lagen der Schaltungsanordnung ent- wird deshalb in diesem Verfahrensschritt angewandt, sprechen. Die hierbei erhaltene Maske 5 verhindert 5 weil damit eine metallurgische Bindung geliefert praktisch vollständig einen Durchtritt der Plattier- wird. Es können jedoch auch andere Verfahren zur lösung und bildet ein deutliches, klar umrissenes Herstellung der leitfähigen Schicht 8 für die zweite Schema für den nachfolgenden Verfahrensschritt. Lage der gedruckten Schaltungsanordnung angewandt F i g. 4 veranschaulicht die entwickelte maskierte werden, die dann auf die in Verbindung mit den Anordnung, welche anschließend einem Galvanisier- io F i g. 1 und 2 beschriebene Weise hergestellt wird. Vorgang unterworfen wird. Wie erwähnt, dient der Sodann wird auf die im Zusammenhang mit den galvanisch aufgebrachte Leiter 4 als elektrischer F i g. 3 bis 5 beschriebene Weise eine zweite Ver-Strompfad und ermöglicht die Ausbildung einer Ver- bindung 6' zu einer dritten Lage der Schaltungsanbindung 6 aus leitfähigem Material, wie Kupfer, Ordnung hergestellt. Die auf diese Weise erhaltene durch Aufgalvanisierung. Dieses Verfahren wird an- 15 fertige mehrlagige gedruckte Schaltungsanordnung gewandt, weil es die Ausbildung einer metallurgischen ist in F i g. 7 veranschaulicht.
Verbindung zwischen mehreren Lagen in jeder be- Wenn alle Verbindungen der ersten Schaltungslage liebigen Dicke gestattet Durch die durch den Galva- elektrischen Kontakt miteinander haben, kann auch nisiervorgang erzielte Ablagerung und die Genauig- ein abgewandeltes Verfahren zur Herstellung einer keit, mit welcher die Maske 5 entwickelt werden ao mehrlagigen gedruckten Schaltungsanordnung der in kann, lassen sich die Verbindungen 6 zwischen den F i g. 7 dargestellten Art angewandt werden. Bei Lagen mit guter gegenseitiger Trennung herstellen, diesem in den Fig. 8 bis 11 veranschaulichten Verwobei die auf diese Weise ausgebildeten Verbindun- fahren muß kein aufgalvanisierter elektrischer Leiter 8 gen geradlinige Wände besitzen, einen weiten Dirnen- für jede folgende Schicht oder Lage vorgesehen wersionsbereich umfassen und ausgezeichnete inner- »5 den, vielmehr wird in diesem Fall nur einmal eine metallische Bindungen gewährleisten. dünne Schicht eines aufgalvanisierten Leiters 9 auf Nach dem Formen der Verbindungen 6 werden die die Isoliergrundschicht 1 aufgebracht und wird nach Maske5 und der hierbei freigelegte, galvanisch auf- dem in Verbindung mit Fig.4 beschriebenen Vergebrachte Leiter 4 entfernt und werden die verblei- fahren ein Schema für die elektrischen Verbindunbenden freiliegenden Abschnitte der Schicht 2 aus 30 gen 6 festgelegt Daraufhin wird nur die Maske 5 entleitfähigem Material im Muster der gedruckten fernt, und es werden die freigelegten Bereiche gemäß Schaltung der ersten Lage sowie die Verbindungen 6 F i g. 9 mit einer wirksameren Isoliermaterialschicht 7 gemäß Fig. 5 mit einer Schicht aus Isoliermaterial, ausgefüllt. Daraufhin wird eine mit dem Verbindungswie Glasfaser-Epoxyharz, abgedeckt. Das Entfernen schema verbundene leitfähige Schicht 2 auf die im der Maske 5 zugunsten eines besseren Isolators stellt 35 Zusammenhang mit F i g. 6 beschriebene Weise aufeinen wichtigen Verfahrensschritt dar, da das Isolier- gebaut In dieser leitfähigen Schicht 2 wird eine gematerial der Schicht 7 verschiedene Aufgaben zu er- druckte Schaltung ausgebildet und unter Benutzung füllen vermag. Beispielsweise verstärken die in der des aufgalvanisierten Leiters 9 ein weiteres Verbin-Glasfaser-Epoxyharzmasse enthaltenen Fasern die dungsschema 6' festgelegt Für das Elektroformen endgültige Schaltungsanordnung sowohl mechanisch 40 der Verbindungen ist keine zusätzliche, auf die geals auch elektrisch. Für den Fall, daß die fertige druckte Schaltung galvanisch aufgetragene Schicht Schaltungsanordnung höheren Spannungen ausgesetzt nach Art der Schicht 4 in Fig. 3 erforderlich. Die werden soll, empfiehlt sich die Verwendung eines vorbeschriebenen Verfahrensschritte werden so lange Isoliermaterials hoher Durchschlagfestigkeit, oder wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Schichten wenn die .fertige Schaltungsanordnung ungünstigen «5 hergestellt worden ist Daraufhin wird gemäß F i g. 10 Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden soll, eine die freiliegenden Bereiche der obersten Lage der sollten Isoliermaterialien ausgewählt werden, die Schaltungsanordnung bedeckende Isoliermaterialunter den betreffenden Bedingungen ihre mecha- schicht 1' aufgebracht und werden die Isoliergrundnischen und elektrischen Eigenschaften beibehalten. schicht 1 und der galvanisch aufgetragene Leiter 9 Da dies bei den bekannten photoempfindlichen Mas- 50 durch Sandstrahlen bis auf die Höhe der Unterseite ken nicht möglich ist, wird die zur Bildung der Ver- der zuerst ausgebildeten Schichtverbindungen 6 abgebindungen zwischen den Einzellagen benutzte Maske 5 tragen, wodurch die Enden dieser Verbindungen zugunsten eines besseren Isoliermaterials entfernt freigelegt werden. Bei diesem abgewandelten Ver-Nachdem die Schaltungslage auf diese Weise isoliert fahren entspricht die zuletzt hergestellte Lage der worden ist, wird die Oberseite des Gebildes gemäß 55 nach dem im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 7 Fig. 5 mit einem Sandstrahl bearbeitet, um zu ge- beschriebenen Verfahren hergestellten ersten Schalwährleisten, daß die Oberseite der ausgebildeten tungslage, während die erste nach dem abgewandelten Verbindungen 6 freigelegt wird und einen einwand- Verfahren hergestellte Lage der obersten Lage gemäß freien Kontakt mit der nächsten Lage der gedruckten F i g. 7 entspricht, d. h., die Schaltungsanordnung ist Schaltungsanordnung herstellt, und um die Dicke der 60 sozusagen kopfstehend aufgebaut worden. Das End-Anordnung genau festzulegen. produkt ist in Fig. 11 veranschaulicht.

Fig.6 zeigt, wie eine leitfähige Schicht2 für die Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersicht-

zweite Lage der gedruckten Schaltungsanordnung lieh, daß beide vorstehend beschriebenen Verfahren

ausgebildet wird. Bei der dargestellten Ausführungs- bei Anwendung entsprechender Galvanisier- und

form der Erfindung erfolgt dies durch Überziehen der 65 Sandstrahlschritte auch für die Herstellung mehi-

Oberseite des Gebildes gemäß F i g. 5 mit einer lagiger gedruckter Schaltungsanordnungen mit elek-

dünnen Schicht 8 eines galvanisch aufgebrachten trischen Verbindungen 6 angewandt werden können,

Leiters, der wie im Fall des Leiters 4 als elektrische. die an beiden Seiten der Anordnung freiliegen.

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Obgleich bei den beschriebenen Ausführungs- manchen Fällen wünschenswert sein, daß sich einige formen der Gründung für die Herstellung der ge- Verbindungen durch die gesamte Schaltiingsanorddruckten Schaltungsanordnung ein Ätzvorgang auge- innig hindurcherstrecken, so daß sie für Anschlußgeben ist, können selbstverständlich auch andere zwecke oder zum Anbohren zur Aufnahme von herkömmliche Verfahren zur Ausbildung der leit- 5 Bauteilleitungen u. dgl. freiliegen, während andere fähigen Schichten 2 angewandt werden. Tatsächlich Verbindungen lediglich zwischen bestimmten Lagen könnte selbst ein Cialvanisierprozeß entsprechend innerhalb der mehrlagigen Schaltungsanordnung vordem Verfahrensschritt gemäß F i g. 4 angewandt »eschen sind.

werden, bei welchem eine Verbindung 6 durch selek- Line vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung Ik-

tive Maskierung einer Beschichtung aus einem galva- io steht darin, daß mit ihrer Hilfe eine versehweißbare

nisch aufgebrachten Leiter und Aufplattieren auf den gedruckte Schaltungsanordnung hergestellt werden

Leiter entsprechend der Maskenkonfiguration herge- kann. Für diesen Zweck wird die letzte, zu einer

stellt wurde. Oberfläche der Schaltungsanordnung führende Ver-

Außerdem ist zu beachten, daß sich keineswegs bindungslage durch Aufgalvanisieren eines leicht veralie Verbindungen 6 zwischen den Einzellagen auf 15 schweißbaren Materials, wie Nickel, an Stelle des die in Fig. 7 und 11 dargestellte Weise vollständig herkömniücherweise für die elektrischen VerbindunduK'n Jie Schaltungsanordnung hindurchzuerstrecken gen verwendeten Metalls, nämlich Kupfer, ausgebrauchen, vielmehr kann jedes gewünschte Muster bildet. Auf diese Weise wird eine vielseitiger verhervorgebracht werden. Beispielsweise kann es in wendbare Schaltungsanordnung erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

die Schichtung anschließend mit einer oder mehreren Patentansprüche: Bohrungen zu versehen, die mit einem leitfähigen Metall ausgefüllt werden, welches die Verbindung zwischen den Einzellagen herstellt. Dieses Verfahren

1. Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen 5 erfordert jedoch ein präzises Bohren und eine äußerst gedruckten Schaltung mit einer Grundschicht aus genaue gegenseitige Ausrichtung der geschichteten Isoliermaterial, auf die eine leitfähige Schicht auf- Lagen. Außerdem ist die Plattierverbindung zwischen gebracht ist, von welcher mindestens ein leitfähi- den Lagen strukturell schwach und unzuverlässig und ger Ansatz absteht, der in eine zweite Schicht aus macht darüber hinaus die in einem einzigen Arbeitsisoliermaterial eingebettet ist, wobei sich diese io gang erfolgende Verbindung zwischen allen Lagen Anordnung gegebenenfalls mehrfach wiederholt, eine Überprüfung der Schaltung nach der Herstellung dadurch gekennzeichnet, daß die von jeder einzelnen Verbindung zwischen den Lagen under Grundschicht getragene, durch Ätzbehand- möglich. Beim Auftreten eines Fehlers in einer derlung unter Verwendung einer photoempfindlichen artigen Anordnung bildet daher die ganze mehrlagige Maske ausgebildete leitfähige Schicht in an sich 15 Schaltung Ausschuß.

bekannter Weise von einer zweiten Maske be- Weiterhin ist es bekannt (USA.-Patentschrift

deckt und die zweite Maske in einem Muster 3717989), in einem ersten Ätzvorgang leitfähige entwickelt wird, daß auf die leitfähige Schicht an Verbindungen zwischen den Schichten der gedruckten den durch das Entwickeln der zweiten Maske Schaltungsanordnung herzustellen und in einem zweifreigegebenen Stellen unter Ausbildung des An- ao ten Ätzvorgang die gedruckten Leitungen bzw. Stege satzes leitfähiges Material aufgalvanisiert wird in den einzelnen Lagen auszubilden. Dieses Ätzver- und daß nach Entfernen der zweiten Maske auf fahren unterliegt jedoch mehreren Nachteilen. Beidie soweit ausgebildete Schichtanordnung unter spielsweise werden beim Tiefätzen zur Ausbildung Freilassung der oberen Fläche des Ansatzes eine Ieitfähiger Verbindungen letztere mit einem sie weitere Isolierschicht aufgebracht wird. as schwächenden Hinterschnitt versehen. Durch Kom-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- pensation dieser Hinterschnitte wird die Dichte der kennzeichnet, daß die einen Teil der Isoliermate- auf die Platte aufzubringenden Leitungszüge herabrial-Grundschicht bedeckende leitfähige Schicht gesetzt und erhöht sich die Schwierigkeit der Gemit Ausnahme ihrer die gedruckte Schaltung bil- währleistung annehmbarer Toleranzen im Endprodenden Abschnitte entfernt wird, welche nach 30 dukt. Darüber hinaus ist das Ätzverfahren infolge der dem Entfernen der Maske und vor dem Aufbrin- Vergeudung des geätzten Metalls, der Kosten für das gen der Isoliermaterialschicht freiliegen. Ätzmittel und der niedrigen möglichen Produktions-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geschwindigkeit vergleichsweise kostspielig,
gekennzeichnet, daß auf der freiliegenden Fläche Es wird auch schon ein (nicht druckschriftlich vorder Anordnung eine weitere leitfähige Schicht, 35 veröffentlichtes) Mehrfach-Abschirmverfahren angevorzugsweise als gedruckte Schaltung, ausgebil- wandt, bei welchem ein Isoliermaterial, wie Epoxydet und nach dem für die Ausbildung des ersten harz, im Muster der gewünschten Verbindungen zwi-Ansatzes angewandten Verfahren durch Galvani- sehen den Einzellagen der Anordnung auf eine der sierung mit mindestens einem weiteren Ansatz gedruckten Schaltungen aufgetragen wird. Die Herversehen wird. 40 stellung der leitfähigen Verbindungen erfolgt dann

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- mittels eines Elektroformverfahrens b^w. durch elekkennzeichnet, daß mindestens einer der zweiten trische Ablagerung. Genauer gesagt, werden diese Ansätze in Verlängerung eines ersten Ansatzes Verbindungen in Öffnungen ausgebildet, die entdurch die Schichtanordnung hindurch ausgebildet sprechend dem gewünschten Verbindungsschema im wird. 45 Isoliermaterial vorgesehen worden sind. Die Nach-

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch teile bzw. Einschränkungen dieses Verfahrens liegen gekennzeichnet, daß die weitere leitfähige Schicht in der Schwierigkeit der Festlegung der Öffnungen aus einem verschweißbaren Material hergestellt infolge des Abschirmverfahrens und dem nicht mögwird, liehen Entfernen der Isoliermaske. Diese Maskierun-

50 gen sind ihrerseits für gewöhnlich Nachteilen bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften, wie ther-

misches oder elektrisches Isoliervermögen oder mechanische Festigkeit, unterworfen.

Schließlich ist es auch noch bekannt (französische 55 Patentschrift 1378158), in die aus Isoliermaterial be-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- stehende Grundschicht Ausnehmungen einzuätzen, lung einer mehrlagigen gedruckten Schaltung mit welche durch ein anschließend eingebrachtes leitfähieiner Grundschicht aus Isoliermaterial, auf die eine ges Material elektrisch leitfähige Verbindungen zwi-Ieitfähige Schicht aufgebracht ist, von welcher min- sehen den verschiedenen Schichten bilden. Andestens ein leitfähiger Ansatz absteht, der in einer 60 schließend wird durch einen weiteren Ätzvorgang zweite Schicht aus Isoliermaterial eingebettet ist, wo- eine weitere, über der Grundschicht liegende Schicht bei sich diese Anordnung gegebenenfalls mehrfach derart ausgebildet, daß elektrische Verbindungsstege wiederholt. zwischen den Schichten ausgeprägt werden. Bei die-

Zur Herstellung derartiger Schaltungen ist es be- scm bekannten Verfahren werden somit verschiedene kannt, (Veröffentlichung des Institute of Printed 65 Schichten zur Bildung freier Kanäle abgebaut und Circuits, Evanston, UiinvAz, 1964) mehrere flächige anschließend wieder mit leitfähigem Material aufge-Schaltunpsanordr-üngcn unter gegenseitiger Isolie- füllt. Dieses Verfahren ist umständlich und zeitrung schichtenweise aufeinander aufzubringen und raubend.