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VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES INNENSCHICHT-KONTAKTLOCHS UND EIN DAZU VERWENDBARER LAMINATVORLÄUFER - Dokument DE69914507T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69914507T2 18.11.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001135977
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES INNENSCHICHT-KONTAKTLOCHS UND EIN DAZU VERWENDBARER LAMINATVORLÄUFER
Anmelder Honeywell International Inc., Morristown, N.J., US
Erfinder SMITH, C., Gordon, Arlington Heights, US;
PETTI, Michael, Buffalo Grove, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69914507
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 05.11.1999
EP-Aktenzeichen 999719990
WO-Anmeldetag 05.11.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/26255
WO-Veröffentlichungsnummer 0028798
WO-Veröffentlichungsdatum 18.05.2000
EP-Offenlegungsdatum 26.09.2001
EP date of grant 28.01.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.11.2004
IPC-Hauptklasse H05K 3/46
IPC-Nebenklasse H05K 3/02   

Beschreibung[de]
Allgemeiner Stand der Technik 1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung enthält ein metallverkleidetes Laminatprodukt, das mit einem Substrat verwendet werden kann, wobei das metallverkleidete Laminatprodukt eine semitransparente Metallschicht enthält, die dünn genug ist, so dass aktinisches Licht die semitransparente Metallschicht durchdringen und in eine darunter liegende photodielektrische Schicht reichen kann. Diese Erfindung enthält auch ein Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsplatte mit Innenschicht-Kontaktlöchern unter Verwendung metallverkleideter Laminate, die eine semitransparente Metallschicht enthalten.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die Elektronikindustrie versucht ständig, die Produktleistung zu verbessern, um Kundenanforderungen nach Computern und Elektronikgeräten mit höherer Funktionalität und geringeren Kosten zu erfüllen. Zu den Methoden, welche die Elektronikindustrie zur Erhöhung der Leistung anwendet, zählt die Konstruktion von Schaltungsplatten, die kleinere, feinere Strukturbreiten und -abstände haben. Eine zunehmende Strukturdichte führt zu weniger Schaltungsschichten, wodurch kleinere elektronische Geräte erhalten werden. Zusätzlich bewegt sich die Industrie auch in Richtung von Aufbautechnologien unter Verwendung von Mikro-Kontaktlöchern. Mehrschichtige Schaltungsplatten, die dielektrische Schaltungsschichten verwenden, die durch sehr kleine Löcher (Kontaktlöcher) verbunden sind, verdichten die Schaltung auf Grund einer verringerten Plattenfläche pro Loch deutlich.

Gegenwärtige Schaltungsplattenkonstruktionen erfordern Substratmaterialien, auf welchen extrem feine Strukturbreiten und -abstände mit einem hohen Maß an Präzision gebildet werden können. Metallfolien sind im Allgemeinen ein bevorzugtes Substrat für die Bildung von Leiterbahnen auf Schaltungsplatten. Die Metallfilme werden meistens durch elektrochemische Abscheidung gebildet. Elektrochemisch abgeschiedene Kupferfilme müssen für gewöhnlich eine definierte minimale Dicke, > 1 &mgr;m, aufweisen, um Löcher oder Diskontinuitäten zu vermeiden. Metallfolien, die gegenwärtig in der Industrie verwendet werden, sind für gewöhnlich mindestens 5 &mgr;ms dick. Die Verwendung einer dünneren Metallfolie in einer gedruckten Schaltungsplatte würde die Bildung dichter gepackter Leitungen ermöglichen und die Produktionskosten senken. Daher besteht ein großes Interesse an der Entwicklung von Verfahren zum Erhalten dünner Kupferfolien. Bestehende Verfahren zum Erhalten und Anordnen einer sehr dünnen Metallfolie auf einem Laminat sind begrenzt.

Es wurden Photokontaktloch-Verfahren entwickelt, die photostrukturierbare ("photoimageable") dielektrische Materialien verwenden, um zusammengesetzte, mehrschichtige, gedruckte Schaltungsplatten zu erzeugen. In diesen Verfahren werden Photodielektrika auf einen gemusterten Kern aufgetragen und zur Definition von Kontaktlöchern photostrukturiert. Die Kontaktlöcher werden dann gemeinsam mit der Oberfläche der dielektrischen Schicht mit Kupfer plattiert. U.S. Patent 5,354,593 laminiert und photostrukturiert der Reihe nach zwei Photodielektrika auf einen leitenden Kern, um Kontaktlöcher zu definieren, und plattiert dann die Kontaktlöcher mit Kupfer. U.S. Patent 5,451,721 erzeugt eine mehrschichtige, gedruckte Schaltungsplatte durch Auftragen einer lichtempfindlichen Harzschicht auf einen Kern mit einem Metallleiter an seiner Oberfläche. Nach der Strukturierung zur Bildung von Kontaktlöchern wird die Harzschicht mit einer Kupferschicht durch stromlose Plattierungstechniken abgeschieden. U.S. Patent 5,334,487 erzeugt eine gemusterte Schicht auf einem Substrat durch Aufbringen und Bestrahlen verschiedener lichtempfindlicher Zusammensetzungen an gegenüberliegenden Seiten einer Kupferfolie. Eine Seite wird entwickelt und das Kupfer wird geätzt, wonach die Entwicklung der anderen Seite und Metallisierung von Durchgangslöchern folgt.

Gegenwärtige hochdichte Aufbautechnologien hängen weitgehend von Kontaktlöchern und dielektrischen Schichten ab, die durch Sputter-Metallabscheidung oder stromloses Bekeimen metallisiert werden. Die Kontaktlochbildung kann durch reaktives Ionenätzen, Photolithographie im Falle photochemisch reaktionsfähiger Dielektrika, Nassätzen oder Abtragen vorstehender Teile erfolgen. Photodielektrika entwickeln sich zur attraktivsten Methode auf Grund ihrer Anpassung an gegenwärtige gedruckte Leiterplattenvorrichtungen. Die folgende Metallschicht, die gesputtert oder stromlos abgeschieden wird, wird als Keimschicht für die Schaltungsbildung durch Pattern-Plating oder Panel-Plating aufgetragen. Die Sputterabscheidung ist auf Grund der Trockenverarbeitung bevorzugt, aber die gegenwärtige gedruckte Leiterplatteninfrastruktur enthält keine Sputter-Technologie und die Technologie ist auf kleine gedruckte Leiterplatten begrenzt. Beispiele für Herstellungsverfahren und -artikel, die zur Bildung von Schaltungsplatten mit Innenschicht-Kontaktlöchern nützlich sind, sind in U.S. Patent 6,255,039 offenbart. Die stromlose Bekeimung ist bei vielen Plattenprozessen möglich, aber in den Schritten muss die Platte einem Nassprozess bei heftigem pH ausgesetzt werden, und es werden Keimschichten schlechter Gleichförmigkeit erhalten, mit geringer Leitfähigkeit und Restmetallen, die in dem Dielektrikum nach dem Ätzen eingefangen sind. Daher besteht ein Bedarf an einer Technologie, welche die Bildung von Kontaktlöchern bei Schaltungen hoher Dichte ermöglicht, die bei vielen der gegenwärtigen Leiterplattenprozesse geeignet ist.

U.S. Patent 3,778,900 offenbart ein Laminat, das einen Träger aus rostfreiem Stahl umfasst, an dem eine Kupferfolie durch einen leicht löslichen Klebstoff befestigt ist. Ein strahlungsempfindliches dielektrisches Material ist auf der Kupferfolie aufgebracht.

U.S. Patent 3,773,514 offenbart einen lichtempfindlichen Verbundstoff, der in der Herstellung elektronischer Schaltungsplatten zweckdienlich ist, der ein Substrat umfasst, das mit einer löslichen, lichtempfindlichen Beschichtung versehen ist, die, wenn sie aktinischer Bestrahlung ausgesetzt wird, unlöslich wird, oder umgekehrt, und mit einer ultradünnen, zähen, abriebbeständigen Schutzschicht über der lichtempfindlichen Beschichtung, die aktinische Strahlung durchlässt und die vorzugsweise aus einem Metall gebildet ist.

Kurzdarstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines metallverkleideten Laminats zur Verwendung in der Herstellung gedruckter Schaltungsplatten mit Innenschicht-Kontaktlöchern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Prepregs und/oder einer Schaltungsplatte, die wenigstens ein Innenschicht-Kontaktloch enthält, das einen einzigen Photostrukturierungsschritt verwendet.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein metallverkleidetes Laminatprodukt, wie durch die Merkmale von Anspruch 1 definiert. Es enthält einen Trägerfilm mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, eine Trennmittelschicht, welche die erste Oberfläche des Trägerfilms bedeckt, eine leitende Metallschicht, die wenigstens ein leitendes Metall enthält, das auf die Trennmittelschicht abgeschieden ist, und eine Dicke von 0,005 bis 0,3 &mgr;m (50 bis 3000 Ångström) hat; eine photodielektrische Schicht, und eine wahlweise Haftschicht, die auf der leitenden Metallschicht abgeschieden ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung eines Innenschicht-Kontaktlochs, wie durch die Merkmale von Anspruch 7 oder 8 definiert. Das Innenschicht-Kontaktloch wird durch Herstellen eines Schaltungsplattenzwischenproduktes gebildet, das (1) ein Substrat; (2) eine photodielektrische Schicht, die auf dem Substrat abgeschieden ist; (3) eine semitransparente leitende Metallschicht wie zuvor beschrieben, und (4) wenigstens einen Schaltkreis, der in der photodielektrischen Schicht eingebettet ist, umfasst. Das Innenschicht-Kontaktloch wird durch Bestrahlen von wenigstens einem Abschnitt des Schaltungsplattenzwischenproduktes mit Licht durch die semitransparente Metallschicht über einen ausreichenden Zeitraum zur Bildung eines exponierten photodielektrischen Abschnittes und eines nicht exponierten photodielektrischen Abschnittes gebildet. Nach einer einzigen Bestrahlung mit einer Lichtquelle wird der exponierte oder nicht exponierte Abschnitt der photodielektrischen Schicht und ein entsprechender Abschnitt der semitransparenten Metallschicht, die über dem exponierten oder nicht exponierten Abschnitt der photodielektrischen Schicht liegt, zur Bildung eines Kontaktlochs entfernt.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Schaltungsplattenzwischenprodukt, das durch die Merkmale von Anspruch 6 definiert ist.

Kurze Beschreibung der Figuren

1A, 1B, 1C, 1D und 1E zeigen eine Querschnittsansicht eines Schaltungsplattenzwischenproduktes während der Schritte eines Verfahrens nach dem Stand der Technik zur Herstellung eines Schaltkreises mit Innenschicht-Kontaktlöchern.

2 und 3 sind Querschnittsansichten eines metallverkleideten Laminatproduktes und eines Schaltungsplattenvorläufersubstrates, das wenigstens einen eingebetteten Schaltkreis enthält, vor dem Vereinen der beiden Schichten;

4 ist eine Querschnittansicht eines Schaltungsplattenzwischenproduktes, das durch die Kombination der zwei Schichten, die in 2 dargestellt sind, erhalten wird; und

5A, 5B und 5C zeigen eine Querschnittsansicht eines Schaltungsplattenzwischenproduktes während der Schritte eines Verfahrens zur Herstellung von Innenschicht-Kontaktlöchern in einer Schaltungsplatte.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

1 zeigt Schritte eines Verfahrens nach dem Stand der Technik zur Herstellung einer gedruckten Schaltungsplatte, die wenigstens einen eingebetteten Schaltkreis enthält. Das Verfahren, das ausführlich im U.S. Patent beschrieben ist, beginnt mit einem geschichteten Laminat, das in 1A dargestellt ist, das eine leitende Metallschicht 110, eine photodielektrische Schicht 112, eine Basisschicht 114 und wenigstens einen eingebetteten Schaltkreis 116 enthält. Eine Resistschicht 130 wird auf die leitende Metallschicht aufgetragen, wie in 1B dargestellt ist. Die Resistschicht 130 wird mit aktinischem Licht bestrahlt und die Resistschicht 130 wird entwickelt, um Abschnitte der leitenden Metallschicht 110 zu exponieren. Die exponierte leitende Metallschicht 110 wird von dem Substrat geätzt, um ein Teilkontaktloch 132' zu erhalten, wie in 1C dargestellt ist. Im Falle von positiv wirkenden photodielektrischen Materialien wird das Laminat ein zweites Mal mit aktinischem Licht bestrahlt, um den photodielektrischen Schichtabschnitt, der sich in dem Teilkontaktloch 132' befindet, zu erweichen, wonach der exponierte photodielektrische Schichtabschnitt zur Bildung eines Kontaktlochs 132 entfernt wird, das wenigstens einen Abschnitt des eingebetteten Schaltkreises 116 exponiert, wie in 5C dargestellt ist. Schließlich wird eine Zwischenverbindung 140 auf das Kontaktloch 132 und die leitende Metallschicht 110 durch Panel- oder Pattern-Plating-Verfahren aufgebracht, die in der Technik bekannt sind, um den eingebetteten Schaltkreis 116 mit der leitenden Metallschicht 110 elektrisch zu verbinden.

4 zeigt ein Schaltungsplattenzwischenprodukt, das zur Herstellung von Innenschicht-Kontaktlöchern geeignet ist. Das Schaltungsplattenzwischenprodukt umfasst eine semitransparente Metallschicht 10, die mit einer photodielektrischen Schicht 12 verbunden ist, die ihrerseits auf einer Basis 14 liegt. Das Zwischenprodukt enthält wenigstens eine integrale Schaltung 16, die aus einem leitenden Material wie Metall besteht.

2 ist ein Querschnitt von metallverkleideten Laminatprodukten, die zur Herstellung des in 4 dargestellten Zwischenproduktes geeignet sind. Ein metallverkleidetes Laminat 50 ist über dem Substrat 60 angeordnet, das eine Basisschicht 14 und wenigstens einen eingebetteten Schaltkreis 16 enthält. Das metallverkleidete Laminat 50 enthält eine Polymer- oder Metallfolienträgerschicht 21, eine Polymertrennmittelschicht 22, die auf dem Trägerfilm gebildet ist, und eine semitransparente Metallschicht 10, die auf der Trennmittelschicht 22 gebildet ist. Das metallverkleidete Laminat 50 kann wahlweise eine Haftschicht 24 enthalten, die das Anhaften des metallverkleideten Laminats 50 an die photodielektrische Schicht 12 erleichtert. Als Alternative kann die photodielektrische Schicht 12 im Voraus auf der Basis 14 des Substrates 60 aufgebracht werden, so dass die photodielektrische Schicht 12 wenigstens einen eingebetteten Schaltkreis 16 bedeckt. Diese alternative Ausführungsform ist in 3 dargestellt.

Vorzugsweise umfasst die Trägerschicht 21 ein flexibles, dimensional stabiles Material mit guter Reiß- und chemischer Beständigkeit. Die Trägerschicht 21 sollte Temperaturen über der Umgebungstemperatur standhalten. Vorzugsweise besteht die Trägerschicht 21 aus einem Material mit geringer absorbierter Feuchtigkeit und wenig Restlösemittel, da Wasser und Lösemittel den Metallisierungsschritt beeinträchtigen können. Zu geeigneten Materialien zählen Polymerfilm oder Metallfolien. Eine Metallfolie ist bevorzugt, da Metallfolien dazu neigen, eine hohe Zugfestigkeit bei erhöhten Temperaturen, geringe absorbierte Feuchtigkeit und wenig Restlösemittel zu haben.

Die Trägerschicht 21 ist vorzugsweise elektroplattierte Kupferfolie oder ein Polyimidfilm. Andere Metallfolien, die geeignete Trägerfilme bilden würden, umfassen gewalztes oder elektrochemisch abgeschiedenes Metall und Metalllegierungen, einschließlich Stahl, Aluminium (alle Folien von Alcoa erhältlich) und Kupfer, das von Gould Inc. und Oak Mitsui Inc. erhältlich ist. Es wird erwartet, dass gewisse Polymerfilme für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet wären. Beispiele für geeignete Polymerfilme umfassen Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Poly-Butylenterephthalat und Polyethylennaphthalat (Kaladex®, erhältlich von ICI America), Polypropylen, Polyvinylfluorid (Tedlar®, erhältlich von DuPont), Polyimid (Kapon®, erhältlich von DuPont; Upilex®, erhältlich von UBE Industries) und Nylon (Capran®, erhältlich von AlliedSignal).

Die Trennmittelschicht 22 wird zur leichteren Entfernung der Trägerschicht 21 von der semitransparenten Metallschicht 10 verwendet. Um das Problem eines Aufrauens zu vermeiden, das zu einer unvollständigen Übertragung der semitransparenten Metallschicht 10 auf das Substrat unter Laminierung führt, ist die Trennmittelschicht 22 so gebildet, dass sie sich an der Grenzfläche zwischen der Trennmittelschicht 22 und der Trägerschicht 21 ablöst. Die Trennmittelschicht 22 wird anschließend von der semitransparenten Metallschicht 10 mit Hilfe von Plasma, einer oxidierenden Umgebung, starkem Licht oder einem geeigneten Lösemittel entfernt. Vorzugsweise wird die Trennmittelschicht 22 durch Waschen mit einem Lösemittel, insbesondere einer wässerigen Lösung, entfernt. In Verfahren, denen eine Trennmittelschicht fehlt, und in Verfahren, die eine Trennmittelschicht verwenden, die sich an der Grenzfläche zwischen der Sperrschicht und der semitransparenten Metallschicht löst, kommt es häufig zu einer unvollständigen Übertragung des Metalls der semitransparenten Metallschicht auf das Substrat.

Die Trennmittelschicht 22 besteht aus einem polymeren Material. Vorzugsweise ist das Trennmittel ein wasserlösliches Material, das die einfache Entfernung von der semitransparenten Metallschicht 10 erleichtert. Da Photoresists in einer alkalischen Umgebung entwickelt werden, wäre es besonders bevorzugt, ein Trennmittel zu verwenden, das in einer wässerigen alkalischen Lösung löslich ist. Ein zweckdienliches Polymer ist jenes, das aus einem guten filmbildenden Material ist. Das Polymer kann mit Hilfe einer flüchtigen Base, wie Ammoniumhydroxid, mit Wasser beschichtet werden, um die Löslichkeit zu fördern. Wahlweise umfasst das Trennmittel eine wasserlösliche oberflächenaktive Substanz, um die Lösungsbenetzungseigenschaften zu verbessern, und Trocknungsdefekte zu kontrollieren.

Ein bevorzugtes Trennmittel wird als Formulierung aufgetragen, die ein Polyvinylpyrrolidon-(PVP-)Polymer, eine oberflächenaktive Substanz und Wasser umfasst. Es wird erwartet, dass Formulierungen, die PVP im Bereich von 1% PVP bis 50% PVP enthalten, und oberflächenaktive Substanz im Bereich von 0% oberflächenaktiver Substanz bis 5% oberflächenaktiver Substanz, für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Bevorzugte PVPs zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung haben ein Molekulargewicht im Bereich von 10000 bis 5000000. Es kann durchaus erwartet werden, dass eine Trennmittelschicht, die ein Polymer, wie säuremodifizierte Acrylpolymere, Acrylcopolymere, Urethane und Polyester, Carbonsäure-funktionale Styrolacrylharze (S. C. Johnson Wax, Joncryl®), Polyvinylalkohole (Air Products & Chemicals, Airvol®) und Polymere auf Zellstoffbasis enthält, erfolgreich in der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Andere geeignete, wasserlösliche oberflächenaktive Substanzen, die als Trennmittelschicht der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Alkylarylpolyetheralkohole (Rohm & Haas, Triton® X100), Glycerin, ethoxyliertes Kastoröl (CasChem Inc., Surfactol® 365) und fluoraliphatisches Polymerester (3M Corporation, Fluorad® 430). Die Trennmittelformulierung wird in einer ausreichenden Menge aufgetragen, um ein Trockengewicht von 108 mg/m2 (10 mg/ft2) bis 10,8 g/m2 (1000 mg/ft2), etwa 0,1 &mgr;m bis 10 &mgr;m, zu erhalten. Vorzugsweise wird die Trennmittelformulierung in einer ausreichenden Menge aufgetragen, um eine Schicht mit einer Dicke von 1 &mgr;m bis 4 &mgr;m mit einem Trockengewicht von 1,08 g/m2 (100 mg/ft2) bis 4,31 g/m2 (400 mg/ft2) zu erhalten.

Die Trennmittelschicht 22 wird auf die Trägerschicht 21 aufgetragen. Auf der exponierten Trennmittelschicht 22 wird eine semitransparente Metallschicht 10 aufgetragen. Die semitransparente Metallschicht 10 kann aus einer einzelnen Schicht aus leitendem Metall oder aus mehreren Schichten aus leitendem Metall oder Legierungen hergestellt werden. Unabhängig von der Anzahl der verwendeten Schichten ist wichtig, dass die semitransparente Metallschicht 10 dünn genug ist, um semitransparent zu sein, d. h., dünn genug, um wenigstens etwas Licht durch die semitransparente Metallschicht 10 hindurch und in Kontakt mit der photodielektrischen Schicht 12 zu lassen. Es wurde festgestellt, dass eine semitransparente Metallschicht 10 mit einer Dicke von 0,001 &mgr;m (10 Ångström) bis 0,3 &mgr;m (3000 Ångström) ausreichend dünn ist, so dass Licht durch die semitransparente Metallschicht 10 und in die photodielektrische Schicht 12 gehen kann. Um jedoch zu garantieren, dass das Licht durch die semitransparente Metallschicht 10 bei einer ausreichenden Stärke hindurchgeht, um rasch mit der photodielektrischen Schicht 12 zu reagieren, ist bevorzugt, dass die semitransparente Metallschicht 10 eine Dicke von 0,005 bis 0,1 mm (50 bis 1000 Ångström) hat und insbesondere eine Dicke von 0,01 bis 0,075 (100 bis 750 Ångström).

Die semitransparente Metallschicht 10 kann vollständig aus einer dünnen primären leitenden Schicht bestehen, die durch Sputtern unter Verwendung einer Desk III Sputter-Einheit auf die Trennmittelschicht 22 abgeschieden wird. Es wird erwartet, dass jedes Sputter- oder Dampfabscheideverfahren, das in der Technik bekannt ist, in dieser Erfindung erfolgreich verwendet werden kann. Die semitransparente Metallschicht 10 ist vorzugsweise aus Gold, Chrom, Kupfer oder Legierungen davon hergestellt. Andere geeignete Metalle können Zinn, Nickel, Aluminium, Titan, Zink, Chrom-Zink-Legierung, Messing, Bronze und Legierungen derselben umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein. Die semitransparente Metallschicht 10 kann wahlweise aus einer Mischung geeigneter Metalle oder leitender und nicht leitender Nicht-Metall-Materialien hergestellt sein.

Wahlweise kann die semitransparente Metallschicht 10 eine primäre Metallschicht und eine sekundäre Metallschicht enthalten, wobei die sekundäre Metallschicht 10 zum Schutz der primären Metallschicht vor Oxidation, zur Verstärkung der Adhäsion während der Laminierung oder in der Funktion einer Sperrschicht für eine Metallmigration verwendet wird. Zur Bildung der wahlweisen sekundären Metallschicht wird eine Schicht aus Zink, Indium, Zinn, Kobalt, Aluminium, Chrom, Nickel, Nickel-Chrom, Messing oder Bronze oder Legierungen davon auf der ersten Metallschicht abgeschieden. Zu weiteren geeigneten Metallen zählen Magnesium, Titan, Mangan, Wismut, Molybdän, Silber, Goldwolfram, Zirkon, Antimon und Chrom-Zink-Legierungen. Die sekundäre Metallschicht verhindert, dass das Metall in der ersten Metallschicht nach Entfernung aus der Metallisierungskammer oxidiert, und verstärkt die Adhäsion an wärmehärtbare Harzsysteme. Die Gesamtdicke der primären und sekundären Metallschichten der semitransparenten Metallschicht darf 0,3 &mgr;m (3000 Ångström) nicht überschreiten, und ist vorzugsweise nicht größer als 0,1 &mgr;m (1000 Ångström) und überschreitet bevorzugter nicht 0,075 &mgr;m (750 Ångström).

Eine wahlweise Haftschicht 24 kann auf die semitransparente Metallschicht 10 aufgetragen werden. Die Haftschicht 24 wird zur Verstärkung der Bindung zwischen den Metallschichten und den Substratschichten nach der Laminierung verwendet. Die wahlweise Haftschicht 24 kann aus organischen, organometallischen oder anorganischen Verbindungen bestehen und zu einer Dicke von 0,0005 &mgr;m (5 Ångström) bis 10 &mgr;m (100000 Ångström) aufgetragen werden. Es können mehrere Schichten verwendet werden, wie eine organometallische Schicht, auf die eine organische Schicht folgt. Wenn eine organometallische Schicht verwendet wird, wie Silan, ist die Beschichtung für gewöhnlich 0,0005 &mgr;m (5 Ångström) bis 0,05 &mgr;m (500 Ångström) dick. Wenn organische Haftschichten, wie Thermokunststoffe, wärmehärtbare Polymere oder Mischungen verwendet werden, wäre die Beschichtung 0,1 &mgr;m (1000 Ångström) bis 10 &mgr;m (100000 Ångström) dick. Die organische Haftschicht sollte so gewählt werden, dass sie in dem Lösemittel lösbar ist, das zur Entwicklung der photodielektrischen Schicht verwendet wird.

Gemäß 2 enthält ein Substrat 60 eine Basisschicht 14, auf der sich wenigstens ein exponierter eingebetteter Schaltkreis 16 befindet. Die Basis 14 kann aus jedem Material bestehen, das in der Herstellung gedruckter Schaltungsplatten zweckdienlich ist. Für gewöhnlich besteht die Substratbasis aus einem dielektrischen Material, wie einem thermoplastischen oder durch wärmegehärteten Film; Zusammensetzungen mit Glas, Keramik oder organischer Verstärkung; oder Keramiken oder Metallen.

Die photodielektrische Schicht 12 kann jedes negativ wirkende oder positiv wirkende Harzsystem sein, wenn es einer aktinischen Lichtquelle ausgesetzt wird. Beispiele für zweckdienliche photodielektrische Materialien umfassen Epoxidharze, Polyimide und Harze auf Acrylatbasis. Nützlich sind Zusammensetzungen, die im U.S. Patent Nr. 5,672,760 offenbart sind. Im Handel erhältliche dielektrische Chemikalien umfassen ProbelecTM91 (Flüssigkeit, die von Ciba Geigy erhältlich ist) und ViaLuxTM81 (Film, der von DuPont erhältlich ist), XP-9500 (erhältlich von Shipley), Probelec® XB-7081 (erhältlich vo Ciba Specialty Chemicals) und Type AE-15 (erhältlich von Morton Electronic Materials).

Geeignete, negativ wirkende photodielektrische Zusammensetzungen umfassen photopolymerisierbare Zusammensetzungen, die wenigstens eine photopolymerisierbare Verbindung umfassen, die wenigstens zwei olefinisch ungesättigte Doppelbindungen enthält, wie Acrylate, plus einen Radikal-Photoinitiator. Andere negativ wirkende, photostrukturierbare Zusammensetzungen können erzeugt werden durch Vermischen eines Photosäuregenerators, der imstande ist, bei Bestrahlung mit aktinischer Strahlung eine Säure zu erzeugen, mit einem Polymervorläufer, wie einem Epoxyvorläufer, der Polymere bei Kontakt mit der erzeugten Säure bildet, gemeinsam mit einem wahlweisen, aber bevorzugten, organischen Säureanhydridmonomer oder -polymer und einem wahlweisen, aber bevorzugten, phenolhaltigen Monomer oder Polymer. Eine Kombination beider Arten von wirksamen lichtempfindlichen dielektrischen Zusammensetzungen liegt auch im Bereich der Erfindung.

Solche photopolymerisierbaren Zusammensetzungen, die wenigstens zwei olefinisch ungesättigte Doppelbindungen enthalten, sind in der Technik allgemein bekannt. Zur Verwendung als polymerisierbare Verbindungen sind Ether, Ester und Teilester der Acryl- und Methacrylsäure und aromatische und aliphatische Polyole, die vorzugsweise 2 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten, oder cycloaliphatische Polyole, die vorzugsweise 5 oder 6 Ringkohlenstoffatome enthalten, geeignet. Diese Polyole können auch mit Epoxiden, wie Ethylenoxid oder Propylenoxid, modifiziert sein. Die Teilester und Ester von Polyoxyalkylenglykolen sind ebenso geeignet. Beispiele sind Ethylen-glykol-dimethacrylat, Diethylen-glykol-dimethacrylat, Triethylen-glykol-dimethacrylate mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 2000, Ethylen-glykol-diacrylat, Diethylen-glykol-diacrylat, Triethylen-glykol-diacrylat, Tetraethylen-glykol-diacrylat, Polyethylen-glykol-diacrylate mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 2000, Trimethylolpropan-ethoxylat-trimethacrylat, Trimethylolpropan-polyethoxylat-trimethacrylate mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 1500, Trimethylolpropan-ethoxylat-triacrylate mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 1500, Pentaerythritol-diacrylat, Pentaerythritol-triacrylat, Dipentaerythritol-tetraacrylat, Dipentaerythritol-pentaacrylat, Dipentaerythritol-hexaacrylat, Tripentaerythritol-octaacrylat, Pentaerythritol-dimethacrylat, Pentaerythritol-trimethacrylat, Dipentaerythritol-dimethacrylat, Dipentaerythritol-tetramethacrylat, Tripentaerythritol-octamethacrylat, 1,3-Butandiol-dimethacrylat, Sorbitol-triacrylat, Sorbitol-tetraacrylat, Sorbitol-tetramethacrylat, Sorbitol-pentaacrylat, Sorbitol-hexaacrylat, Oligoester-acrylate, Oligoester-methacrylate, Glycerol-di- und triacrylat, 1,4-Cyclohexan-diacrylat, Bisacrylate und Bismethacrylate oder Polyethylenglykole mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 100 bis 155, Ethylen-glykol-diallyl-ether, 1,1,1-Trimethylolpropan-triallyl-ether, Pentaerythritol-triallyl-ether, Diallyl-succinate und Diallyl-adipate oder Mischungen der oben genannten Verbindungen. Bevorzugte multifunktionale Acrylatoligomere umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, acrylierte Epoxidharze, acrylierte Polyurethane und acrylierte Polyester. Die photopolymerisierbare Verbindung ist in einer ausreichenden Menge vorhanden, um bei Bestrahlung mit ausreichender aktinischer Strahlung zu photopolymerisieren. In der bevorzugten Ausführungsform ist die multifunktionale photopolymerisierbare Verbindung in den Gesamtzusammensetzungen in einer Menge von etwa 1 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-%, vorzugsweise von 20 Gew.-% bis 70 Gew.-% vorhanden, basierend auf den Nicht-Lösemittelteilen der gesamten strahlungsempfindlichen Zusammensetzung.

Wenn photopolymerisierbare Zusammensetzungen verwendet werden, enthalten sie wenigstens eine Radikalerzeugungskomponenten, die photolytisch freie Radikale erzeugt. Beispiele für Radikalerzeugungskomponenten sind Photoinitiatoren, die selbst photolytisch freie Radikale durch Fragmentierung oder den Norrish-Typ 1-Mechanismus erzeugen. Diese letztgenannten haben eine Kohlenstoff-Carbonyl-Bindung, die an einer solchen Bindung zur Spaltung imstande ist, um zwei Radikale zu bilden, von welchen wenigstens einer zur Photoinitiation imstande ist. Zu geeigneten Initiatoren zählen aromatische Ketone, wie Benzophenon, acryliertes Benzophenon, 2-Ethylanthrachinon, Phenanthrachinon, 2-Tert-Butylanthrachinon, 1,2-Benzanthrachinon, 2,3-Benzanthrachinon, 2,3-Dichloronaphthochinon, Benzyldimethylketal und andere aromatische Ketone, z. B. Benison, Benzoinether, wie Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisobutylether und Benzoinphenylether, Methylbenzoin, Ethylbenzoin und andere Benzoine; Diephenyl-2,4,6-Trimethylbenzoylphosphinoxid; und Bis(pentafluorophenyl)titanocen. Die Radikalerzeugungskomponente kann eine Kombination aus freie Radikale erzeugenden Initiatoren, die freie Radikale durch einen Norrish-Typ 1-Mechanismus erzeugen, und einem Spektralsensibilisator umfassen. Eine solche Kombination enthält 2-Methyl-1-4'-(methylthio)-2-morpholinopropiophenon, das von Ciby Geigy als Irgacure 907 erhältlich ist, in Kombination mit Ethyl-Michler's-Keton (EMK), das 4,4'-Bisdiethylaminobenzophenon ist; Irgacure 907 in Kombination mit 2-Isopropylthioxanthanon (ITX), Benzophenon in Kombination mit EMK; Benzophenon in Kombination mit ITX; 2-Benzyl-2-N, N-'Dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-1-butanon, das von Ciba-Geigy als Irgacure 369 erhältlich ist, in Kombination mit EMK; Irgacure 369 in Kombination mit ITX. In solchen Fällen ist bevorzugt, dass das Gewichtsverhältnis von freie Radikale erzeugenden Photoinitiatoren und Spektralsensibilisatoren von etwa 5 : 1 bis etwa 1 : 5 reicht. Andere Radikalerzeuger, die für diese Erfindung zweckdienlich sind, umfassen, nicht ausschließlich, Triazine, wie Chlorin-Radikalgeneratoren, wie 2-substituierte-4,6-bis(trihalomethyl)-1,3,5-triazine. Die vorangehende Substitution ist mit einer Chromophorgruppe, die dem Triazin Spektralsensibilität gegenüber einem Abschnitt des elektromagnetischen Strahlungsspektrums verleiht. Nicht ausschließliche Beispiele dieser Radikalgeneratoren umfassen, unter anderen, f2-(4-Methoxynaphth-1-yl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazin; 2-(4-Methylthiophenyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazin; 2-(4-Methoxystyryl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazin; 2-(4-Diethylaminophenyl-1,3-butadienyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazin; 2-(4-Diethylaminophenyl-1,3-butadienyl)-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazin. Ebenso sind Verbindungen des Norris-Typ II-Mechanismus für die Erfindung zweckdienlich, wie Kombinationen von Thioxanthonen, wie ITX, und einer Quelle für entziehbaren Wasserstoff, wie Triethanolamin. Die Radikalerzeugungskomponente ist in einer ausreichenden Menge vorhanden, um eine Photopolymerisation der Photopolymerisationsverbindung bei Bestrahlung mit ausreichender aktinischer Strahlung herbeizuführen. Der Photoinitiator kann 1% bis 50% der Nicht-Lösemittelteile der Gesamtverbindung umfassen, oder vorzugsweise 2% bis 40%, und insbesondere 5% bis 25%.

Die negativ wirkenden photostrukturierbaren Zusammensetzungen können auch durch Vermischen eines Photosäuregenerators, der imstande ist, eine Säure bei Bestrahlung mit aktinischer Strahlung zu erzeugen, mit Polymervorläufern, wie Epoxyvorläufern, die Polymere bei Kontakt mit der erzeugten Säure bilden, hergestellt werden. Der Photosäuregenerator, der hierin verwendet werden kann, ist einer, der eine Säure bei Bestrahlung mit aktinischer Strahlung, wie Ultraviolettstrahlung, erzeugt. Photosäuregeneratoren sind in der Technik der Photostrukturierung bekannt und umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Oniumverbindungen, wie Arylderivate von Sulfonium-, Iodonium- und Diazoniumsalzen, und organische Verbindungen mit photolabilen Halogenatomen. Bevorzugte Photosäuregeneratoren umfassen Triarylsulfonium- und Diaryliodoniumsalze mit Hexafluorophosphat-, Hexafluoroantimonat-, Hexafluoroarsenat- und Tetrafluoroborat-Anionen. Nicht einschränkende Beispiele geeigneter Iodoniumsalze sind Salze von Diephenyl-iodonium, Dinapththyliodonium, Di(4-chlorophenyl)iodonium, Tolyl(dodecylphenyl)iodonium, Naphthylphenyliodonium, 4-(Tri-fluoromethylphenyl)phenyliodonium, 4-Ethylphenyl-phenyl-iodonium, Di(4-acetylphenyl)iodonium, Tolylphenyliodonium, 4-Butoxyphenylphenyliodonium, Di(4-phenylphenyl)iodonium und dergleichen. Di-phenyliodoniumsalze sind bevorzugt. Nicht einschränkende Beispiele geeigneter Sulfoniumsalze sind Salze von Triphenylsulfonium, Dimethylphenylsulfonium, 4-Butoxyphenyldiphenylsulfonium und 4-Acetoxyphenyldiphenylsulfonium. Tri-phenylsulfoniumsalze sind bevorzugt. Organische Verbindungen mit photolabilen Halogenatomen umfassen Alpha-hal-p-nitrotoluol, Alphahalomethyl-s-triazine, Carbontetrabromid und dergleichen. Diese Säuregeneratoren können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Die Photosäuregeneratorkomponente ist vorzugsweise in einer Menge von 0,05% bis 20% des Gesamtgewichts der Nicht-Lösemittelteile der Zusammensetzungen vorhanden, bevorzugter von 0,2% bis 10% und insbesondere von 0,5% bis 5 Gew.-% der Nicht-Lösemittelteile der Zusammensetzungen.

Geeignete Polymervorläufer umfassen Epoxyvorläufer, zum Beispiel die Diglycidylether von Resorcinol, Katechol, Hydrochinon, Biphenol, Bisphenol A, Bisphenol F, Bisphenol K, Tetrabromobisphenol A, Phenol-formaldehyd-Novolakharze, Alkyl substituierte Phenol-Formaldehydharze, Phenol-Hydroxybenzaldehydharze, Cresol-Hydroxybenzaldehydharze, Dicyclopentadien-Phenolharze, Dicyclopentadien-substituierte Phenolharze, Tetramethylbiphenol, Tetramethyl-tetrabromobiphenol und Kombinationen davon und dergleichen. Ebenso geeignet sind die Alkylenoxid-Additionsprodukte von Verbindungen von mehr als einer aromatischen Hydroxylgruppe pro Molekül, wie die Ethylenoxid-, Propylenoxid- oder Butylenoxid-Additionsprodukte von Dihydroxyphenolen, Biphenolen, Bisphenolen, halogenierten Bisphenolen, alkylierten Bisphenolen, Trisphenolen, Phenol-Aldehyd-Novolakharzen, halogenierten Phenol-Aldehyd-Novolakharzen, alkylierten Phenol-Aldehyd-Novolakharzen, Phenol-Hydroxybenzaldehydharzen, Cresol-Hydroxybenzaldehydharzen, jede Kombination davon und dergleichen. Ebenso geeignet sind die Glycidylether von Verbindungen mit einem Durchschnitt von mehr als einer aliphatischen Hydroxylgruppe pro Molekül, wie apliphatische Polyole und Polyetherpolyole. Nicht einschränkende Beispiele umfassen Polyglycidylether von Polyethylenglykolen, Polypropylenglykolen, Glycerin, Polyglyerine, Trimethylolpropan, Butandiol, Sorbitol, Pentaerythritol und Kombinationen davon. Die Epoxyvorläuferkomponente ist vorzugsweise in einer Menge von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, bevorzugter von 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, und insbesondere von 35 Gew.-% bis 65 Gew.-% vorhanden. Wahlweise können die negativ wirkenden lichtempfindlichen dielektrischen Zusammensetzungen eine Mischung aus sowohl einer Zusammensetzung vom Acrylattyp wie auch vom Epoxytyp umfassen, wie zuvor beschrieben. Die Zusammensetzung enthält dann vorzugsweise eine wahlweise organische Säureanhydridmonomer- oder -polymer-Härtungsmittelkomponente. Nicht einschränkende Beispiele für geeignete Anhydride umfassen Styrol-Maleinsäureanhydrid, Styrol-alkylmethacrylat-Itaconsäureanhydrid, Methylmethacrylat-Butylacrylat-Itakonsäureanhydrid, Butylacrylat-Styrol-Maleinsäureanhydrid und dergleichen. Bevorzugt sind Styrol-Maleinsäureanhydridpolymere mit einem Molverhältnis von Styrol zu Maleinsäureanhydrid von 1 : 1 bis 3 : 1. Ebenso geeignet sind Dodecenyl-bernsteinsäureanhydrid, Trimellitsäureanhydrid, Chloroendic Anhydrid, Phthalsäureanhydrid, Methylhexahydrophthalsäureanhydrid, 1-Methyl-tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Methylnadic Anhydrid, Methylbutenyltetrahydrophthalsäureanhydrid, Benzophenon-terracarbonsäuredianhydrid, Methylcyclohexendicarbonsäureanhydrid. Diese Säureanhydride können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren verwendet werden. Die Anhydridkomponente ist vorzugsweise in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 90 Gew.-% vorhanden, bevorzugter in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,5 Gew.-% bis 90 Gew.-% vorhanden, bevorzugter von 1 Gew.-% bis 80 Gew.-% und insbesondere von 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% der Nicht-Lösemittelteile der Zusammensetzung. Die Zusammensetzung enthält dann wahlweise aromatische hydroxylhaltige Verbindungen, wie ein Phenolmonomer oder -polymer oder eine Mischung davon. Zu geeigneten aromatischen hydroxylhaltigen Verbindungen, die hierin verwendet werden können, zählen zum Beispiel Verbindungen mit einem Durchschnitt von mehr als einer Phenolhydroxylgruppe pro Molekül. Geeignete derartige Verbindungen umfassen zum Beispiel Dihydroxyphenole, Biphenole, Bisphenole, halogenierte Bisphenole, alkylierte Bisphenole, Trisphenole, Phenol-Aldehydharze, halogenierte Phenol-Aldehyd-Novolakharze, alkylierte Phenol-Aldehyd-Novolakharze, Phenol-Hydroxybenzaldehydharze, alkylierte Phenol-Hydroxybenzaldehydharze, die Ethylenoxid-, Propylenoxid- oder Butylenoxid-Additionsprodukte von Dihydroxyphenolen, Biphenolen, Bisphenolen, halogenierten Bisphenolen, alkylierten Bisphenolen, Trisphenolen, Phenol-Aldehyd-Novolakharzen, halogenierten Phenol-Aldehyd-Novolakharzen, alkylierten Phenol-Aldehyd-Novolakharzen, Cresol-Aldehyd-Novolakharzen, Phenol-Hydroxybenzaldehydharzen, Cresol-Hydroxybenzaldehydharzen, Vinylphenolpolymere, jede Kombination davon und dergleichen. Wenn phenolhaltige Verbindungen oder Polymere verwendet werden, sind sie vorzugsweise in einer Menge von 0,5% bis 90%, bevorzugter von 1% bis 80%, und insbesondere von 2% bis 60%, bezogen auf das Gewicht der Nicht-Lösemtitelteile der Zusammensetzung vorhanden.

Wahlweise kann die lichtempfindliche dielektrische Zusammensetzung einen Härtungskatalysator, wie einen Wärmehärtungskatalysator umfassen, zum Beispiel tertiäre Amine, Imidazole, Phosphine. Der Wärmehärtungskatalysator kann in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugter von 0,02 Gew.-% bis 5 Gew.-%, und insbesondere von 0,5 Gew.-% bis 2 Gew.-% der Nicht-Lösemittelteile der lichtempfindlichen dielektrischen Zusammensetzung vorhanden sein.

Die Komponenten der photodielektrischen Zusammensetzung können in einem geeigneten Mediumlösemittel gemischt und auf die leitende Folie mit Hilfe jedes geeigneten Mittels aufgetragen werden. Lösemittel, die in der Herstellung der photodielektrischen Zusammensetzung dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol; Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Cyclohexanon, Diisobutylketon usw., Ester wie Ethylacetat, Butylacetat, Amylacetat, Methylformat, Ethylpropionat, Dimethylphthalat, Ethylbenzoat und Methyl-Cellosolve-Acetat; aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Xylol, Benzol, Ethylbenzol; halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Carbontetrachlorid, Trichloroethylen, Chloroform, 1,1,1-Trichloroethan, 1,2-Dichloroethan, Monochlorobenzol, Chloronaphthalen; Ether wie Tetrahydrofuran, Diethylether-ethylenglycol-monoethyletheracetat, Ethylen-glykol-monomethyl-ether usw., Diemethylformamid, Dimethylsulfoxid usw., und Mischungen davon. Die bevorzugtesten Lösemittel sind Ethylenglykol-monomethylether, Ethylenglykolmonoethylether und Dimethyl-formamid, welche die anderen Komponenten der photographischen Beschichtung auflösen. Eine geeignete Menge des Lösemittels, die in der photopolymerisierbaren Zusammensetzung dieser Erfindung verwendet werden kann, reicht von 200 Gew.-% bis 1000 Gew.-%, vorzugsweise 50 Gew.-% bis 500 Gew.-% der gesamten Nicht-Lösemittelteile der Zusammensetzung. Die hergestellte photodielektrische Zusammensetzung wird dann auf die semitransparente Metallschicht oder auf die Basis durch allgemein bekannte Techniken aufgetragen, wie durch Spinnbeschichten, Breitschlitzdüsenauftrag, Extrudieren, Meyer-Rakelstreichverfahren, Rakelstreichverfahren, Dünnschicht-Siebkopfauftrag, Vorhangbeschichtung, Tauchbeschichtung oder Sprühbeschichtung, ohne darauf beschränkt zu sein. Sobald die photodielektrische Zusammensetzung aufgetragen ist, werden die Lösemittel verdampft, um ein trockenes Beschichtungsgewicht von 20 bis 200 g/m2, bevorzugter von 4 bis 150 g/m2, insbesondere von 50 bis 100 g/m2 zu erhalten. Wahlweise kann ein Schutzfilm an der photodielektrischen Zusammensetzung angebracht werden, bis diese zur Verwendung bereit ist.

Unter Bezugnahme auf 4 enthält das Zwischenprodukt 70 wenigstens einen eingebetteten Schaltkreis 16. Der eingebettete Schaltkreis 16 wird für gewöhnlich auf der Basis 14 gebildet. Der eingebettete Schaltkreis 16 kann aus jedem leitenden Metall, jeder Legierung oder einem anderen Material gebildet werden, das für Schaltkreise in einer gedruckten Schaltungsplatte geeignet ist.

5A bis 5C zeigen einen Querschnitt einer gedruckten Schaltungsplatte während der Stufen des Herstellungsverfahrens von Photo-Kontaktlöchern, während sich das Metall an Ort und Stelle befindet. Während die 5A bis 5C einen vollständigen Prozess offenbaren, umfasst diese Erfindung Zwischenprodukte, die durch einen oder mehrere Schritte des in 5 dargestellten Verfahrens hergestellt werden. Wenn ein bevorzugtes Laminat verwendet wird, enthält die daraus erhaltene Ausgangsstruktur, die in 5A dargestellt ist, eine Trägerfilmschicht 21, eine Trennmittelschicht 22, eine semitransparente Metallschicht 10, eine photodielektrische Schicht 12, eine Basisschicht 14 und wenigstens einen eingebetteten Schaltkreis 16.

In 5A wird der Trägerfilm 21 von dem Substrat entfernt, um die Trennmittelschicht 22 freizulegen, die eine ultradünne Metallschicht 10 bedeckt. Die Trennmittelschicht 22 kann mit Hilfe von Plasma, einer oxidierenden Umgebung, starkem Licht oder vorzugsweise einem Lösemittel entfernt werden, und bevorzugter unter Verwendung eines wässerigen Lösemittelsystems. Abhängig von dem Entwickler, der im späteren Schritt zur Entwicklung der Kontaktlöcher verwendet wird, kann die Trennmittelschicht 22 während des Bestrahlungsprozesses auf der Metallschicht verbleiben. Ein photographisches Werkzeug wird mit der ultradünnen Metallschicht 10 in Kontakt gebracht (oder mit der Trennmittelschicht selbst, wenn diese auf der Metallschicht verbleibt) und die Kombination mit einer aktinischen Lichtquelle derart bestrahlt, dass Licht durch das Werkzeug und durch die semitransparente Metallschicht 10 in die photodielektrische Schicht 12 geht. Im Falle von negativ wirkenden Photodielektrika blockiert das Werkzeug effektiv den Durchgang von Licht zu den Kontaktlochbereichen, während eine Bestrahlung der umgebenden Flächen möglich ist. Im Falle von positiv wirkenden Photodielektrika ist das Werkzeug so gewählt, dass der Durchgang von Licht zu den umgebenden Flächen blockiert ist und nur zu dem Punkt der Kontaktlochbildung geht. Das aktinische Licht wird über eine ausreichende Zeitperiode auf das Substrat aufgebracht, so dass genug Licht durch die semitransparente Metallschicht gehen kann, um einen Abschnitt der photodielektrischen Schicht 12 im Falle von negativ wirkenden Chemikalien zu härten, oder im Falle von positiv wirkenden Systemen die photodielektrische Löslichkeit zu erhöhen. Die Zeitdauer, die diese Kombination der Lichtquelle ausgesetzt wird, hängt von mehreren Variablen ab, einschließlich, unter anderen, der Dicke und der Art von Metall, die in der ultradünnen Metallschicht verwendet wird, der aktinischen Lichtstärke und der Lichtwellenlänge. Es wird erwartet, dass das Substrat der Lichtquelle mit einer Wellenlänge im Ultraviolettbereich von 200 nm bis 450 nm über eine Zeitperiode ausgesetzt wird, die von mehreren Sekunden bis mehreren Minuten reicht. Die Quellenwellenlänge ist so gewählt, dass sie zu den aktinischen Eigenschaften des Photodielektrikums passt.

Das bestrahlte Photodielektrikum mit der ultradünnen Metallschicht wird durch ein geeignetes Lösemittel zur Auflösung von Kontaktlöchern entwickelt. Das Lösemittel durchdringt die semitransparente Metallschicht, die für das Lösemittel porös ist, wodurch der darunter liegende photodielektrische Schichtabschnitt, der entfernt werden soll, zum Quellen gebracht wird. Es hat sich gezeigt, dass die allgemeinen Turbulenz der Solvatumgebung und bevorzugter das Hinzufügen aufprallender Strahlen auf die Umgebung das Photodielektrikum unter den Metallschichten solvatisieren und die Entwicklung und gleichzeitige Entfernung sowohl des erweichten photodielektrischen Abschnittes als auch der entsprechenden darüber liegenden semitransparenten Metallschicht unterstützen. Wenn die Trennmittelschicht 22 nicht entfernt wurde, konnte die Trennschicht im Entwicklungsverfahren entfernt werden. Vorzugsweise legen die bevorzugten Kontaktlöcher einen Abschnitt des eingebetteten Schaltkreises 16, der mit dem Substrat verbunden ist, frei, wie in 5B dargestellt ist. Die ultradünne Metallschicht bleibt um die Kontaktlöcher bestehen, für die Schaltkreisbildung durch Bekeimen, Pattern-Plating oder Panel-Plating.

Wie in 5C dargestellt, wird dann eine leitende Zwischenverbindung 40 zwischen dem eingebetteten Schaltkreis 16 und der ultradünnen Metallschicht 10 gebildet, um zwei Schaltungsschichten in dem Substrat leitend zu verbinden und Schaltungsleiterzüge zu bilden. Die Pattern-Plating und Panel-Plating Schaltkreisbildungstechniken können zur Bildung von 5C aus 5B verwendet werden.

Das Verfahren und die Artikel dieser Erfindung können zur Herstellung von Kontaktlöchern und Verbindungsschaltungen verwendet werden, die auf mehreren Schichten in einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet sind. Ein Beispiel zur Herstellung einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte findet sich in U.S. Patent Nr. 5,451,721.

Die folgenden, nicht einschränkenden Beispiele dienen der Veranschaulichung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung.

Beispiel 1

Dieses Beispiel bestimmt den Prozentsatz der Durchlässigkeit für Licht mit einer Wellenlänge von 355 nm durch eine gesputterte Goldfolie. Ein UV-Spektrophotometer (HPA452A) wurde zur Bestimmung des Prozentsatzes der Lichtdurchlässigkeit durch den Goldfilm verwendet, der unter Verwendung verschiedener Goldsputterzeiten hergestellt wurde. Die Ergebnisse der Lichtdurchlässigkeitstests sind in der folgenden Tabelle 1 angeführt.

Tabelle 1

Die Ergebnisse in der Tabelle zeigen, dass ein gewisses Licht durch sehr dünne Goldfilme durchgelassen wird. Die Durchlasslichtstärke nimmt jedoch rasch mit zunehmender Sputterzeit (d. h., Goldfilmdicke) ab.

Beispiel 2

Ein Innenschicht-Kontaktloch wurde gemäß dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt. Eine Trennbeschichtung wurde mit den in Tabelle 2 angeführten Inhaltsstoffen hergestellt.

Tabelle 2

Eine Probe eines 2,54 × 10–3 cm (2 mil) UpilexTM Polyimidfils wurde von UBE Industries erhalten. Die oben genannte Trennschicht wurde auf den Film aufgetragen und bei 160°C 2 Minuten getrocknet. Die erhaltene Beschichtung maß 2,7 g/m2 (250 mg/ft2). Die Beschichtung war klar. Eine Goldmetallschicht wurde auf die klare Beschichtung unter Verwendung von Desk III Sputtereinheiten gesputtert. Gold wurde auf der Trennschicht 60 Sekunden bis zu einer Dicke von etwa 0,1 &mgr;m (1000 Ångström) abgeschieden. Ein photodielektrischer, negativ wirkenden Film, der als AE-15 bekannt ist, wurde von Morton Electronic Materials erhalten. Das Filmdielektrikum wurde in einer Mischung aus Methylethylketon und Cyclohexanon aufgelöst. Die erhaltene Lösung wurde auf die Metallschicht aufgetragen und getrocknet. Der Schichtaufbau wurde unter Verwendung eines Rollenlaminators bei 95°C zu einer FR-4 Laminat-Schaltungsplatte laminiert. Der Polyimidfilm konnte leicht abgezogen werden, wobei die Trennschicht an der Metalloberfläche verblieb. Ein Photowerkzeug wurde über der Trennschicht angeordnet und der Stapel wurde 240 Sekunden einer UV-Lichtquelle ausgesetzt. Nach Entfernung des Photowerkzeuges wurde ein wässeriger Entwickler, pH 10 bis 11, auf die Oberfläche für 8 Minuten unter Verwendung eines Düsenauftrags aufgebracht. Während der Entwicklung wurden die Kontaktlöcher freigelegt wie auch die Trennschicht von dem Laminat entfernt. Eine weitere Schaltungsbildung wird unter Verwendung der Standard-Panel- und Pattern-Plating-Techniken ausgeführt, die in der Technik bekannt sind.

Beispiel 3

Ein Innenschicht-Kontaktloch wurde nach dem Verfahren dieser Erfindung hergestellt. Eine Trennbeschichtung wurde mit den in Tabelle 3 angeführten Inhaltsstoffen hergestellt.

Tabelle 3

Eine Probe eines 2,54 × 10–3 cm (2 mil) UpilexTM Polyimidfils wurde von UBE Industries erhalten. Die oben genannte Trennschicht wurde auf den Film aufgetragen und bei 160°C 2 Minuten getrocknet. Die erhaltene Beschichtung maß 2,7 g/m2 (250 mg/ft2). Die Beschichtung war klar. Eine Kupfermetallschicht wurde auf die klare Beschichtung bis zu einer solchen Dicke gesputtert, dass 55% des Lichtes von einer UV-Lichtquelle durch die Kupfermetallschicht durchgelassen wurden. Ein photodielektrischer, negativ wirkenden Film, der als AE-15 bekannt ist, wurde von Morton Electronic Materials erhalten. Das Filmmaterial wurde zunächst auf eine FR-4 Laminat-Schaltungsplatte laminiert. Danach wurde der Schichtaufbau unter Verwendung eines Rollenlaminators bei 95°C laminiert. Der Polyimidfilm konnte leicht abgezogen werden, wobei die Trennschicht an der Metalloberfläche verblieb. Ein Photowerkzeug wurde über der Trennschicht angeordnet und der Stapel wurde 240 Sekunden einer UV-Lichtquelle ausgesetzt. Nach Entfernung des Photowerkzeuges wurde ein wässeriger Entwickler, pH 10 bis 11, auf die Oberfläche für 8 Minuten unter Verwendung eines Düsenauftrags aufgebracht. Während der Entwicklung wurden die Kontaktlöcher freigelegt wie auch die Trennschicht entfernt. Eine weitere Schaltungsbildung der Kupferfilmschicht wird unter Verwendung der Standard-Panel- und Pattern-Plating-Techniken ausgeführt, die in der Technik bekannt sind.


Anspruch[de]
  1. Metallverkleidetes Laminatprodukt (50), umfassend:

    (a) einen Trägerfilm (21) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche;

    (b) eine Trennmittelschicht (22), welche die erste Oberfläche des Trägerfilms bedeckt;

    (c) eine semitransparente, leitende Metallschicht (10), die wenigstens ein leitendes Metall enthält, das auf die Trennmittelschicht abgeschieden ist, und eine Dicke von 0,001 bis 0,3 &mgr;m (10 bis 3000 Ångström) hat; und

    (d) eine photodielektrische Schicht (12), die auf der leitenden Metallschicht abgeschieden ist.
  2. Metallverkleidetes Laminat nach Anspruch 1, wobei die leitende Metallschicht ein Metall enthält.
  3. Metallverkleidetes Laminat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die leitende Metallschicht eine Dicke von 0,005 bis 0,1 &mgr;m (50 bis 1000 Ångström) hat.
  4. Metallverkleidetes Laminat nach Anspruch 3, wobei die leitende Metallschicht eine Dicke von 0,01 bis 0,075 &mgr;m (100 bis 750 Ångström) hat.
  5. Metallverkleidetes Laminat nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die photodielektrische Schicht mit einem Substrat verbunden ist, das eine exponierte Schaltungsschicht enthält.
  6. Schaltungsplattenzwischenprodukt, umfassend:

    (a) einen Trägerfilm (21) mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche;

    (b) eine Trennmittelschicht (22), welche die erste Oberfläche des Trägerfilms bedeckt;

    (c) eine semitransparente, leitende Metallschicht (10), die wenigstens ein leitendes Metall enthält, das auf die Trennmittelschicht abgeschieden ist, und eine Dicke von 0,001 bis 0,3 &mgr;m (10 bis 3000 Ångström) hat;

    (d) eine photodielektrische Schicht (12), die auf der leitenden Metallschicht abgeschieden ist; und

    (e) ein Substrat (14), auf dem sich eine Schaltungsschicht (16) befindet, wobei die photodielektrische Schicht über der Schaltungsschicht liegt.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Innenschichtkontaktlochs, umfassend die Schritte:

    (a) Herstellen eines Schaltungsplattenzwischenproduktes, umfassend: ein Substrat (14); eine photodielektrische Schicht (12), die auf dem Substrat abgeschieden ist; eine semitransparente leitende Metallschicht (10), die wenigstens ein Metall enthält, das auf der photodielektrischen Schicht abgeschieden ist, und eine Dicke von 0,001 bis 0,3 &mgr;m (10 bis 3000 Ångström) hat; und wenigstens einen Schaltkreis (16), der in der photodielektrischen Schicht eingebettet ist;

    (b) Bestrahlen von wenigstens einem Abschnitt des Schaltungsplattenzwischenproduktes mit Licht durch die semitransparente Metallschicht über einen ausreichenden Zeitraum zur Bildung eines exponierten photodielektrischen Abschnittes;

    (c) Entfernen des exponierten Abschnittes der photodielektrischen Schicht und eines entsprechenden Abschnittes der semitransparenten Metallschicht, die über dem exponierten Abschnitt der photodielektrischen Schicht liegt, zur Bildung eines Kontaktloches.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Innenschichtkontaktlochs, umfassend die Schritte:

    (a) Herstellen eines Schaltungsplattenzwischenproduktes, umfassend: ein Substrat (14); eine photodielektrische Schicht (12), die auf dem Substrat abgeschieden ist; eine semitransparente leitende Metallschicht (10), die wenigstens ein Metall enthält, das auf der photodielektrischen Schicht abgeschieden ist, und eine Dicke von 0,001 bis 0,3 &mgr;m (10 bis 3000 Ångström) hat; und wenigstens einen Schaltkreis (16), der in der photodielektrischen Schicht eingebettet ist;

    (b) Bestrahlen von wenigstens einem Abschnitt des Schaltungsplattenzwischenproduktes mit Licht durch die semitransparente Metallschicht über einen ausreichenden Zeitraum zur Bildung eines exponierten photodielektrischen Abschnittes;

    (c) Entfernen eines nicht exponierten Abschnittes der photodielektrischen Schicht und eines entsprechenden Abschnittes der semitransparenten Metallschicht, die über dem nicht exponierten Abschnitt der photodielektrischen Schicht liegt, zur Bildung eines Kontaktloches.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der eingebettete Schaltkreis durch das Kontaktloch exponiert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, des Weiteren umfassend den Schritt des Auftragens einer leitenden Zwischenverbindung, die den eingebetteten Schaltkreis und die semitransparente Metallschicht leitend verbindet.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, des Weiteren umfassend den Schritt des Ätzens und Plattierens eines Schaltkreises auf wenigstens einem Abschnitt der semitransparenten Metallschicht zur Bildung einer mehrschichtigen gedruckten Schaltungsplatte.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die leitende Metallschicht eine Dicke von 0,01 bis 0,3 &mgr;m (100 bis 3000 Ångström) hat.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, des Weiteren umfassend die Herstellung des Schaltungsplattenzwischenproduktes durch Aufbringen eines metallverkleideten Laminatproduktes, wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert, auf ein Substrat, das einen Schaltkreis trägt, so dass die photodielektrische Schicht des metallverkleideten Laminatproduktes über dem Schaltkreis liegt, und Entfernen der Trägerschicht und wahlweise der Trennmittelschicht des metallverkleideten Laminatproduktes.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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