DE2353276A1 - Doppelseitige schaltung fuer mehrschichtschaltungen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

Doppelseitige schaltung fuer mehrschichtschaltungen und verfahren zu ihrer herstellung

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DE2353276A1 DE19732353276 DE2353276A DE2353276A1 DE 2353276 A1 DE2353276 A1 DE 2353276A1 DE 19732353276 DE19732353276 DE 19732353276 DE 2353276 A DE2353276 A DE 2353276A DE 2353276 A1 DE2353276 A1 DE 2353276A1
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Description

75008 PARIS /Frankreich
Unser Zeichen: T 1463
Doppelseitige Schaltung für Mehrschichtschaltungen und Verfahren au ihrer Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer doppelseitigen Schaltung für Mehrschichtschaltungen sowie die erhaltene Schaltung.
■ s
Die bekannten Schaltungen dieser Art- besitzen infolge ihrer schwierigen Herstellung einen sehr hohen Gestehungspreis. Sie besitzen insbesondere zwei Nachteile:
Die komplette Schaltung mr.ß verworfen werden, wenn eine der leitenden Schichten beschädigt wird,
man kann unmöglich aktive oder passive Elemente in die Innenschichten einbringen, was einen Raumverlust bedingt.
Dr.Ha/Gl 409819/1035
Zur Beseitigung dieser Nachteile bedient man sich derzeit der doppelseitigen Schaltungen, in welche man aktive oder passive Elemente einbringt; diese Schaltungen werden dann zur Erzielung 'der fertigen Mehr— schichtschaltung gestapelt. Die Verbindung zwischen zwei angrenzenden doppelseitigen Schaltungen wird durch Kontakt von Metall auf Metall erzielt, wobei man das ganze unter Druck setzt. ¥enn eine der doppelseitigen . Schaltungen einen Defekt aufweist, genügt es, für einen Ersatz dieser Schaltung den Stapel auseinanderzunehmen, eine neu.e Schaltung einzusetzen und wieder Druck anzuwenden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung doppelseitiger Schaltungen mit Metallanschlüssen, die genau auf sie aufnehmende Leiter passen, wobei sich das Verfahren dadurch kennzeichnet, daß es ausschließlich mittels Photogravierungs- und .Elektrolyseverfahren ohne jede mechanische Hilfe durchgeführt wird.
Die Erfindung wird durch die folgenden Erläuterungen in Verfindung mit der Zeichnung besser verständlich:
In der Zeichnung zeigen:
Pig. 1 und 2 ein Beispiel von zwei doppelseitigen Schaltungen,'
Pig. 3 bis 13 die hauptsächlichen Stufen des Verfahrens zur Herstellung dieser Schaltungen und
Pig. 14 eine andere Ausführungsform.
Pig. 1 zeigt zwei zusammengebaute doppelseitige Schaltungen, die mittels eines Verbindungsanschlusses 1 ver--
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bunden sind. Der Einfachheit halber sind in der Zeichnung keine aktiven oder passiven Elemente dargestellt, da deren Einbringung in Schaltungen nicht in.den Rahmen der Erfindung fällt. Eine erste Schaltung A besitzt einen ersten Leiter 2, und .einen zweiten Leiter 3. Der Leiter 2 besitzt den Anschluß 1, der die Verbindung mit dem Leiter 4 der zweiten Schaltung B bewirken soll, die ebenfalls einen Leiter 6 mit einem Anschluß 5 besitzt, der mit einem Leiter einer dritten doppelseitigen, nicht dargestellten Schaltung in.Kontakt gebracht werden solle Man kann somit die Erfindung auf eine mehrschichtige Schaltung mit η doppelseitigen Schaltungen verallgemeinern, die jeweils m±-^ mindestens einem Anschluß versehen sind, der sich an einen Leiter der benachbarten Schaltung anlegt. Jede dieser Schaltungen ist mit Ausnahme der Anschlüsse und ihrer Auflagestell?n in ein Harz eingebettet. · .
Pig. 2 ist eine Schnittansicht durch Fig. 1. Die gleic-hen Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Leiter 2 und 3 der Schaltung A sind in das Harz 10 mit Ausnahme des Anschlusses 1 eingebettet, der freiliegt, um auf dem Leiter 4 der Schaltung B aufsitzen zu können.
Eines der Hauptmerkmale der Methode zur Herstellung solcher Schaltungen besteht darin, daß diese Methode es erlaubt, mittels bekannter Methoden der Photogravierung, Elektrolyse und des chemischen Angriffs mindestens einen Leiter mit einem Anschluß herzustellen, wobei dieser Leiter in dem Harz mit Ausnahme des Anschlusses eingebettet ist und mindestens einen weiteren in dem Harz eingebetteten Leiter mit Ausnähme einer Oberfläche, die den Anschluß der benachbarten Schaltang aufnehmen soll.
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Pig. 3 bis 13 zeigen schematisch die Stufen der Herstellung einer erfindungBgemäßen Schaltung.
Die erste Stufe besteht darin, daß man auf beiden Seiten eines KupferBUbstrats 20 eine Schicht 21 aus lichtempfindlichem Harz aufbringt, wie dies Pig. 3 zeigt. Durch Photographic und Gravierung bohrt man in das Kupfer 20 ein Loch 22.
Während der in Pig. 4 dargestellten zweiten Stufe belichtet man-das lichtempfindliche Harz 21 genau an der Stelle des Anschlusses 1, der beispielsweise aus Gold besteht und durch Elektrolyse aufgebracht wird. Das Gold scheidet sich dort ab, wo das Kupfer freigelegt wurde, d.b.. anstelle des. belichteten und entfernten Harzes, jedoch auch in dem Loch 22 und zwar in Porm einer Abscheidung 23, welche die Angriffstelle für den Leiter 3 bildet.
Die vierte Stufe ist in Pig. 5 dargestellt. Das lichtempfindliche Harz wird auf der Ebene der Leiter 2 und 3 entfernt. Durch Elektrolyse wird Gold unter Bildung der Leiter 2 und 3 auf den freiliegenden Kupferbereichen abgeschieden.
Die fünfte Stufe ist in den Pig. 6, 7, 8 und 9 dargestellt und ermöglicht die Bildung einer Ausnehmung auf dem Leiter 3 mit etwa der halben Breite wie die des Leiters 3. Zu diesem Zweck scheidet man auf beiden Seiten der Vorrichtung von Pig. 5 eine neue positive Harzschicht 21 ab, worauf man an der dem Anschluß 1 entgegengesetzten Seite eine lichtempfindliche negativ v/irkende trockene Harzschicht 31 aufbringt, die mit einer Polyäthylenterephtalätschicht 30, bekannt unter dem Namen·"Mylar" (Pig. 6) beschichtet wird.
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Mit Hilfe einer entsprechenden Maske legt man das in Fig. 7 gezeigte Penster 40 frei; Pig. 7 ist eine Draufsicht auf Pig. 8. Dann wird nach einer bekannten Methode das Metall a genannte Kupfer 20 gegenüber dem die Leiter und die Anschlüsse bildenden Metall b selektiv unterhalb dem Leiter 2 unter Bildung einer Ausnehmung 50 entfernt, wie dies die Pig. 9 zeigt, welche eine schetnatische' Schnittansicht der Vorrichtung am Ende dieser siebten Stufe ist. Die Angriffsbedingungen werden so gewählt, daß das Kupfer 20 bis zur Hälfte der Breite des Leiters 3 etwa'angegriffen wird.
Das stellt die erste Phase der Zerstörung des Kupfersubstrats 20 dar, das als provisorischer Träger beim Aufbau der Schaltung dient, und das zum Schluß durch ein wärmehärtbares Harz ersetzt sein muß.
Pig. 10 seigt die siebte Stufe. Die Schaltung ist auf der der Mylarschieht gegenüberliegenden Seite von einem Polyimidharz 60 eingehüllt, wobei sich dieses Harz insbesondere in den durch das Verschwinden des Kupfers freigelassenen Hohlräumen befindet. Hach partieller Polymerisation des Polyimidharzes entfernt man die Mylarschicht 30 und die Schicht aus trockenem Harz 31 und läßt die Polymerisation zu Ende gehen (Pig. 10). Bei Überführung der Vorrichtung von Pig. 9 in diejenige von Pig. 10 dient das negative lichtempfindliche Harz zum Schutz der der Umhüllung entgegengesetzten Seite, um keinen Angriff des Kupfers während der in Pig. 11 und 12 schematisch dargestellten achten Stufe zuzulassen. Das verbleibende Kupfer wird durch Gravierung mittels beispielsweise Perrichlorid vollständig ,gelöst (Pig. 11). Dann wird die zweite Seite mit dem Polyimidharz 60 umhüllt (Pig. 12). .
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Während der schematisch in J1Ig. 13 dargestellten neunten Stufe wird die Schaltung mit lichtempfindlichem Harz (in der Zeichnung nicht dargestellt) bedeckt, das anschließend selektiv einmal um den Anschluß 1 und zwar auf einer größeren Breite als die des Anschlusses und zum andern in dem Bereich 70 entfernt wird: Dieser Bereich soll nämlich den Anschluß der doppelseitigen Schaltungen aufnehmen, welche bei der Stapelung der Schaltungen die nächste wird.
Das an diesen Stellen freiliegende Polyiraidharz 60 wird mit einem chemischen Reagenz, z.B. Ätznatron, angegriffen, was gemäß der Erfindung die Bereiche freilegt, in welchen sich die elektrischen Anschlüsse befinden werden. Man kann dann gegebenenfalls das verbliebene lichtempfindliche Harz entfernen.
Anstatt das Polyimidharz unter Ereilegung der Kontaktzonen der Anschlüsse zu entfernen, kann man das gleiche Ergebnis auch erzielen, wenn man selektiv beispielsweise ein Epoxydharz nach Siebdruckmethoden abscheidet. In diesem Fall wird das Harz auf die Schaltung mittels eines Seidenschirms aufgebracht, dessen Maschen an den Stellen, wo man kein Harz abscheiden will, verschlossen sind.
Eine in Pig. 14 dargestellte abgeänderte Ausführungßform ermöglicht ein Abgehen von diesem mechanischen System. Eine Schicht 80 aus einem Material mit niedrigem Schmelzpunkt wird in den Bereichen abgeschieden, die mit den benachbarten Schaltungen in Kontakt kommen sollen. Es kann sich z.B. um eine Legierung aus Zinn und Blei handeln.
Vorher wurde auf diesen Bereichen eine Sperrschicht 81 abgeschieden, die sich der Eindifusion dieser Legierung
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■"· 7 —
in den darunter tiefindlichen Leiter widersetzt.
Die doppelseitigen Schaltungen, werden gestapelt und kommen dann in einen Ofen, dessen Temperatur etwas über der Schmelztemperatur der Schicht 80 liegt (beispielsweise 2500J wenn es'sich um eine Legierung aus Zinn und Blei In Anteilen ,von 60 $ Sn und 40 fo Pb handelt)..
Nach Abkühlung sind alle doppelseitigen Schaltungen fest miteinander verbunden. Wenn eine defekt gewordene Schaltung ausgewechselt werden soll, genügt es, die ganze Anordnung auf die gleiche Temperatur wie beim Zusammenbau zu bringen und die Schaltungen zu trennen.
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Claims (5)

Pat entansprüc he Verfahren zur Herstellung einer doppelseitigen Schaltung für vielschichtige Schaltungen mit Anschlüssen und Kontaktflächen, die sich nach Stapelung solcher Schaltungen miteinander'in Eontakt befinden, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensstufen:
1) Bildung eines Sandwich aus einer Schicht eines ersten durch chemische Mittel angreifbaren Metalls und zwei Aüßensc.hichten aus lichtempfindlichem Harz,
2) Bildung von Leiterbahnen in den beiden Außenschichten,
3) elektrolytische Abscheidung eines zweiten durch die chemischen Mittel nicht angreifbaren Metalls,
4) Entfernung mindestens eines Teils des ersten Metalls an der Kreuzungsstelle der Leiterbahn,
5) Ersatz des entfernten Metalls durch ein Isoliermaterial, -dadurch gekennzeichnet, daß man
Ibis) vor der zweiten Stufe die Anschlußstellen bildet und daß man nach der fünften Stufe
6) auf den beiden Seiten der Schaltung daß Isoliermaterial abscheidet,
7) auf diesem Isoliermaterial eine Schicht aus lichtempfindlichem Harz abscheidet,
S) auf Höhe der Anschlüsse und der Eontaktflächen Fenster bildet, .
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9) und durch diese fenster das Isoliermaterial entfernt,
2. Verfahren nach Ansprach !,gekennzeichnet durch die folgende Verfahrensstufe:
10) Abscheidung eines Verschweißungsmaterials auf den Anschlüssen und den Eontaktflächen dafür.
5. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die weitere Verfahrensstufe
9Mß) Abscheidung einer eine Sperre bildenden und die Eindiffusion des Verschweißungsmaterials verhindernden Schicht, '
4. Nach den Ansprüchen 1, 2 und 5 erhaltene doppelseitige Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf jeder Seite eine Schicht aus Isoliermaterial trägt, in welchem sich offene Fenster befinden, daß mindestens ein Leiteranschluß sich in einem ersten Fenster befindet, der eine gegenüber der Isolierschicht vorspringende Stützfläche bietet; daß mindestens eine einen zweiten Anschluß bildende Kontaktfläche sich in einem zweiten Fenster befindet, die eine gegenüber der Isolierschicht vertiefte Stützfläche bietet.
5. Durch Stapelung von mindestens zwei doppelseitigen
, Schaltungen gemäß Anspruch 4 erhaltene Mehrschichtschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche eines der Leiteranschlüsse einer ersten doppelseitigen Schaltung fest auf der Stützfläche eines Anschlusses der benachbarten doppelseitigen Schaltung anliegt.
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