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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Herstellung
elektrischer Schaltkreise mit Merkmalen mit einem dreidimensionalen Aufbau,
der sich in eine oder mehrere Richtungen von einer Ebene des Schaltkreises
erstreckt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Sowohl
flexible als auch starre gedruckte Schaltungen werden mit ähnlichen
Schaltkreisen und anderen Komponenten mittels unterschiedlicher
Arten von Verbindungsgeräten
verbunden. Flache, flexible Verbindungskabel für gedruckte Schaltungen gewährleisten
die Verwendung von ähnlich
konfigurierten Verbindungsgeräten
und wurden bis zu einem Punkt entwickelt, wo die Verbindung zwischen
einem solchen Kabel für
gedruckte Schaltungen und einem anderen Schaltkreis durch Bereitstellen
einer Vielzahl von überstehenden
Metallverbindungsmerkmalen hergestellt wird, welche entweder gegen ähnliche Merkmale
oder aufeinanderliegende Metallverbindungserhebungen auf der anderen
Schaltkreiskomponente(n) gedrückt
werden können.
Flexible Schaltkreisanschlüsse
oder Verbindungsscheiben dieser Art sind in U.S. Pat. No. 4,125,310;
U.S. Pat. No. 4,116,517; und U.S. Pat. No. 4,453,795 beschrieben.
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Die
Verbinder dieser Patente enthalten ein Substrat mit Bahnen, die
davon chemisch abgetragen sind, mit einer Vielzahl von metallisch
erhöhten, später geformten
Merkmalen, um von der Ebene der Schaltkreisleiter überzustehen.
Wenn also zwei solcher Verbinder einander gegenüberliegend angeordnet werden,
wobei die erhöhten
Merkmalen des einen den anderen erfassen und kontaktieren, sind
die Ebenen der geätzten
elektrischen Schaltkreise aufgrund des Überstehenes der Merkmale entsprechend
von einander beabstandet. Die zwei Schaltkreise können physikalisch
aneinander befestigt werden, um die Merkmale gegeneinander zu drücken, wodurch ein
stabiler und inniger elektrischer Kontakt zwischen den zwei Schaltkreisen
hergestellt wird.
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Obwohl
solche Anschlussanordnungen bei Betrieb effektiv und zuverlässig sind,
sind sie schwer, kostspielig und zeitaufwändig herzustellen. Herstellungsschwierigkeiten,
welche mit solchen Verbindern assoziiert werden, leiten sich aus
der Tatsache ab, dass die überstehenden
Kontaktknöpfe
separat (entweder davor oder danach) von der Herstellung des Schaltkreises
selbst hergestellt werden müssen.
Insbesondere nach Bohren geeigneter Verbindungen und Bearbeiten
von Löchern
durch einen kupferkaschierten, dielektrischen Kern oder Substrat
und Durchkontaktieren einiger der Löcher, um die Schaltkreise auf
den zwei Seiten des Kerns zu verbinden, wird der Kern zwischen der
Schaltkreisdruckvorlage (optische Masken), welche auf beiden Seiten
des Kerns positioniert ist, angeordnet und die Löcher in der Druckvorlage oder
Bezugspunkte werden dann manuell mit den vorgebohrten Löchern im
Kern ausgerichtet. Wo dutzende Teile auf einer Platte mit 305 mm × 457 mm
(12'' × 18'')
hergestellt werden können und
Ausrichtungstoleranzen innerhalb einiger Mikrometer gemessen werden,
ist das Erfassen aller oder eben der meisten Löcher in all den Teilen außerordentlich
schwierig, zeitaufwändig
und aufgrund von Dimensionswechseln der Platten, die während einiger
der Bearbeitungen auftreten, oftmals nicht möglich. Nach Erfassen der Druckvorlage
wird der im wesentlichen planare Schaltkreis auf den Kupferflächen chemisch
abgetragen oder geätzt
(die Platte kann häufig
mit einer Kupferschicht auf beiden Seiten für eine doppelseitige Platte
bedeckt werden).
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Der Ätzprozess
umfasst Aufbringen von Fotolack, Abdecken des Lacks, Belichten des
Lacks, Entwickeln des Lacks und dann Ätzen durch die Teile des Kupfers
hindurch, die nicht durch den Lack geschützt sind, so dass nach Ablösen des
verbleibenden Lacks das Schaltkreismuster der Kupferleiter verbleibt.
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Wo
erhöhte
Verbindungsmerkmale wie in flexiblen Schaltkreisanschlussscheiben
verwendet werden, ist es dann notwendig, die überstehenden Kontaktmerkmale
auf geformten Erhebungen zu beschichten, die in dem Schaltkreis
geformt sind, welcher vorher geätzt
wurde. Diese Merkmale müssen mit
den ausgewählten
Erhebungen und mit der Größe der Platte
präzise
erfasst werden. Jedoch wurden die Platten vorher bearbeitet, um
die Schaltkreisbahnen zu formen, so dass weitere Belastungen, welche bei
solchen Bearbeitungen auftreten, Dimensionswechsel (gewöhnlich aber
nicht immer Schrumpfen) hervorrufen. Die wechselnden Dimensionen
verursachen ernste Erfassungsprobleme. Um die hervorstehenden Kontaktmerkmale
(manchmal "Beulen" genannt) herzustellen,
wird der geätzte
Schaltkreis mit einem Fotolack beschichtet. Die entsprechende Druckvorlage
zum Definieren des gewünschten Lochs
im Fotolack an der Beulenstelle muss erneut vorsichtig erfasst werden,
was nun eine noch schwierigere Aufgabe ist.
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In
einigen Fällen
können
die hervorstehenden Verbindungsmerkmale oder Beulen zuerst geformt
werden, bevor der Rest des geätzten
Schaltkreises geformt wird. Aber das Merkmal muss sowieso separat,
zu einer anderen Zeit als der Zeit des Formens des geätzten Schaltkreises
geformt werden, und auf diese Weise werden die Erfassungsprobleme geschaffen
oder erschwert.
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In
solchen Schaltkreisen, wo eine Verbindung von Schaltkreisen auf
einer Seite des Kerns zu Schaltkreisen auf der anderen Seite des
Kerns hergestellt werden muss, werden Löcher gebohrt und durchkontaktiert,
wobei noch weitere Schritte erforderlich sind und andere Erfassungsprobleme
geschaffen werden, die die Kosten und die Herstellungszeit erhöhen.
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US-Patent
5,197,184 lehrt ein Verfahren zusätzlichen Formens dreidimensionaler
elektrischer Schaltkreise mit erhöhten Kontaktknöpfen, ohne Schaltkreisätzprozesse
anzuwenden. Der dreidimensionale elektrische Schaltkreis wird durch
volle Zusatzprozesse hergestellt, die einen Schaltkreisdorn verwenden.
Der Dorn umfasst ein Substrat mit einer Arbeitsfläche, welche
aus einem Material gebildet ist, auf welchem ein elektrisch leitendes
Element galvanogeformt werden kann, wobei der Dorn ein erstes Merkmal
besitzt, welches sich in Richtung senkrecht zur Arbeitsfläche erstreckt,
um das Formen eines dreidimensionalen Schaltkreises durch einen
einzigen galvanoformenden Vorgang zu ermöglichen. Der Dorn trägt ein Muster,
welches aus elektrisch nicht leitendem Material geformt ist. Deshalb
können
der gesamte dreidimensionale Bahnenschaltkreis und die erhöhten Verbindungsmerkmale
in einem einzigen Schritt galvanisch gefällt werden, alles ohne jeden
Fotolithografie- oder Ätzprozess.
Ein letzter Schritt in solch einem Verfahren beinhaltet Ablösen des
Substrats und des Schaltkreises vom Dorn, um ein dielektrisches
Substrat mit einem Muster von Schaltkreisbahnen darauf bereitzustellen,
einschließlich
starren, hervorstehenden leitenden Kontaktknöpfen, welche gestaltet und
angeordnet sind, um gegen Kontakte) eines anderen elektrischen Schaltkreises gedrückt zu werden.
Obwohl solch ein Verfahren erfolgreich verwendet werden kann, ist
dieses Verfahren in bestimmten Situationen voll mit Nachteilen,
die seine Brauchbarkeit beeinträchtigen.
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Insbesondere
der letzte Prozessschritt in dem in US-Patent 5,197,184 beschriebenen
Verfahren erfordert die mechanische Trennung des Substrats und des
Schaltkreises vom Dorn. Dieser Trennprozess kann schwierig auszuführen sein,
ohne physikalischen Schaden am Substrat und dem Schaltkreis zu verursachen.
Die während
dieser Trennung auf das Substrat und den Schaltkreis ausgeübten Belastungen
können
groß genug
sein, um einen Dimensionswechsel des Substrats zu verursachen. Der
Dimensionswechsel kann es unmöglich
machen, alle Beulen auf dem Substrat mit ihren gegenüberliegenden
Erhebungen auf dem Anschluss-Schaltkreis auszurichten.
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Ein
anderer Nachteil des im US-Patent 5,197,184 beschriebenen Verfahrens
ist, dass die Haftung der Schaltkreisbahnen und Merkmale am Dielektrikum
viel größer sein
muss, als die Haftung der Schaltkreisbahnen am Dorn, um sicherzustellen, dass
die Bahnen während
des Trennungsprozesses vom Dorn im Dielektrikum verbleiben. Wenn
die Haftung der Bahnen am Dielektrikum kleiner oder nur fast gleich
der Haftung der Bahnen am Dorn ist, werden einige oder alle Bahnen
am Dorn angehaftet verbleiben, was zu einem defekten Schaltkreis
führt.
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Ein
noch anderer Nachteil des im US-Patent 5,197,184 beschriebenen Verfahrens
ist, dass der Prozess, wonach die Vertiefungen chemisch in den Dorn
geätzt
sind, uneinheitlich über
der Oberfläche einer
großen
Platte sein kann, wie beispielsweise einer 305 mm × 457 mm
(12'' × 18'')
Platte. Das uneinheitliche Ätzen
kann zu Schwankungen in der Tiefe der geformten Vertiefungen und
deshalb Schwankungen in der Höhe
der Beulen auf dem fertigen Schaltkreis führen. Die Nicht-Ebenheit der
Beulen kann nach Arretieren des fertigen Schaltkreises an seinem
gegenüberliegenden
Schaltkreis offene Schaltkreise verursachen.
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Ein
weiterer Nachteil des im US-Patent 5,197,184 beschriebenen Verfahrens
ist, dass die endgültige
Form, und insbesondere die Höhe
der Beulen, ganz von dem chemischen Ätzprozess abhängig ist.
Kontrolle der Beulenhöhe
muss durch die Größe Beulenbasis
bestimmt sein. Wenn Beulen signifikanter Höhe erforderlich sind, muss
die Basis größer gemacht
werden, wodurch die Dichte des Beulenmusters begrenzt wird.
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Das
Vorangehende illustriert bekannte, existierende Beschränkungen
in gegenwärtigen
Verfahren zum Formen dreidimensionaler Schaltkreise. Es ist offensichtlich,
dass es vorteilhaft wäre,
ein verbessertes Verfahren zum Formen dreidimensionaler Schaltkreise
bereitzustellen, welches darauf gerichtet ist, eine oder mehrere
der oben dargelegten Einschränkungen
zu überwinden.
Demgemäß wird eine geeignete
Alternative einschließlich
von Merkmalen bereitgestellt, welche nachstehend ausführlicher
offenbart werden.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung verbessert die Technik des Formens dreidimensionaler
Metallkontakte oder Beulen auf einem elektrischen Schaltkreis, über das
hinaus, was bisher bekannt ist. In einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- – Bereitstellen
eines Verbund-Basissubstrats mit gegenüberliegenden, planaren Flächen, wobei das
Verbund-Basissubstrat durch mindestens eine erste leitende Schicht,
ein dielektrisches Material und eine zweite leitende Schicht definiert
ist;
- – Entfernen
eines bestimmten Bereichs der ersten leitenden Schicht, um das dielektrische
Material aufzudecken;
- – Entfernen
des aufgedeckten Bereichs des dielektrischen Materials bis zu der
zweiten leitenden Schicht, wodurch eine Vertiefung geformt wird;
- – Aufbringen
mindestens einer Schicht leitenden Materials auf zumindest Seitenwandabschnitte der
Vertiefung;
- – Entfernen
der zweiten leitenden Schicht; und
- – Entfernen
des dielektrischen Materials, wodurch ein erhöhter Metallkontakt geformt
wird, welcher sich senkrecht weg von der ersten leitenden Schicht
erstreckt.
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Mindestens
ein zweites dielektrisches Material kann auf eine erste planare
Fläche
des Verbund-Basissubstrats laminiert werden. Mindestens eine dritte
leitende Schicht kann auf die zweite dielektrische Schicht laminiert
werden. Die dritte leitende Schicht kann mit der ersten elektrischen
Schicht elektrisch verbunden werden. Das Basissubstrat kann auf
eine Platine laminiert werden.
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Deshalb
ist es ein Zweck der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren wie in
den unabhängigen Ansprüchen 1,
2 und 5 definiert zu beschreiben, wonach erhöhte Metallkontakte auf einem
elektrischen Schaltkreis geformt werden können, ohne die mechanische
Trennung des Schaltkreises von einem Dorn zu erfordern, und daher
die anhaftenden Nachteile in solch einem mechanischen Trennprozess
zu vermeiden. Es ist ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung,
ein verbessertes Verfahren zum Erlangen von Beulen oder Kontakten
einer kontrollierbaren und gleichbleibenden Höhe bereitzustellen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
vorhergehende Zusammenfassung, wie auch die folgende detaillierte
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
wird besser verstanden erden, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen
gelesen werden. Zum Zwecke der Darstellung der Erfindung wird in
den Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel
gezeigt, welches derzeit bevorzugt ist. Es sollte jedoch verstanden
werden, dass die Erfindung nicht auf die präzise Anordnung und die gezeigten
Instrumente beschränkt
ist. In den Zeichnungen:
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1 ist eine Abbildung eines
konventionellen Leiter/Dielektrikum/Leiter organischen Substrats, welches
bei der Herstellung gedruckter Schaltungen und flexibler Schaltkreise
verwendet wird;
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2 illustriert eine obere
leitende Schicht, welche durch einen Fotolackprozess entfernt wurde;
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3 illustriert eine laserdefinierte "Vertiefung";
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4 illustriert eine stromlose
und elektrolytische Leiterablagerung über dem Substrat und in die Seitenwände und
die Basis der "Vertiefung" hinein;
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5 illustriert das Basissubstrat
mit zusätzlich
leitenden Schichten, welche in der Vertiefung abgelagert sind;
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6 illustriert wie eine dielektrische
Schicht und eine leitende "Abdeck"-Schicht auf das Substrat laminiert sein
können,
um eine zweite Schaltkreisschicht zu formen;
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7 illustriert ein Kontaktloch,
welches geformt ist, um Schaltkreisschichten des Basissubstrats zu
verbinden;
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8 illustriert das Basissubstrat,
nachdem die leitende Bodenschicht geätzt wurde;
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9 stellt das Basissubstrat
dar, nachdem das dielektrische Material entfernt wurde;
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10 illustriert ein fertiges
Zweischichtsubstrat mit erhöhten
Metallkontakten, welche eine zusammengesetzte Leitermetallurgie
besitzen; und
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11–16 illustrieren
alternative Prozessschritte der vorliegenden Erfindung, wobei das
Basissubstrat mit erhöhten
Metallkontakten auf eine Mehrschicht-Platine laminiert und damit
elektrisch verbunden ist.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Nun
Bezug nehmend auf die Zeichnung, worin gleiche Bezugszeichen entsprechende
Teile überall
in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, illustrieren 1–16 einen
Prozess zum Formen erhöhter
Metallkontakte oder Beulen auf elektrischen Schaltkreisen. Wie von
einem Fachmann verstanden werden kann, kann, obwohl 1–16 einen Prozess zum Formen
erhöhter
Metallkontakte auf einem zweischichtigem elektrischen Schaltkreis
darstellen, eine beliebige Anzahl von Schaltkreisschichten durch
Verwendung der Lehren der vorliegenden Erfindung geformt werden.
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Wie
am besten durch 1 illustriert
wird, ist eine Basissubstrat 10 vorgesehen, welches durch
ein Laminat definiert ist, welches eine leitende Schicht 12 (wie
z. B. Kupfer), eine dielektrische Schicht 14 und eine leitenden
Schicht 16 (wie z. B. Kup fer) beinhaltet. Die dielektrische
Schicht 14 muss kein Material enthalten, welches beständig gegen Ätzen durch
einen Laser- oder Plasmaprozess ist, wie z. B. eine glasfaserverstärkte dielektrische
Schicht oder eine dielektrische Schicht, welche mit Keramikpartikeln verstärkt ist.
Geeignete dielektrische Materialien beinhalten, sind jedoch nicht
auf Polyimid- und Polyimide-Laminate beschränkt, Epoxidharze, organische Materialien
oder dielektrische Materialien, welche mindestens einen Teil Polytetrafluorethylen
beinhalten. Ein bevorzugtes dielektrisches Material kann von W.
L. Gore & Associates,
Inc., unter dem Markennamen SPEEDBOARDTM dielektrische
Materialien erhalten werden.
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Die
Dicke der dielektrischen Schicht 14 ist wichtig. Diese
Dicke wird die Höhe
der resultierenden erhöhten
Metallkontakte definieren, welche durch die Lehren hierin geformt
sind. Ein zusätzliches
Detail der Bedeutung der dielektrischen Schicht 14 wird
unten beschrieben werden.
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Fotolack 18 wird
auf die Kupferschichten 12 bzw. 16 aufgebracht
und wird in einer herkömmlichen Art
bearbeitet, um Öffnungen
auf der Kupferschicht 12 zu formen, wo die erhöhten Metallkontakte
geformt werden sollen. Das Kupfer wird in einem aufgedeckten Bereich 20 durch
irgendein herkömmliches Kupferätzmittel
weggeätzt,
wie z. B. eine Kupferchlorid basierende Ätzlösung. 2 illustriert das Basissubstrat 10 nachdem
das Kupfer innerhalb des aufgedeckten Bereichs 20 weggeätzt wurde.
Ein aufgedeckter Bereich 22 der dielektrischen Schicht 14 ist gezeigt.
Der Fotolack 18 kann dann von dem Substrat entfernt werden.
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Der
aufgedeckte dielektrische Bereich 22 wird mit einem Laser
abgetragen, um eine "Vertiefung" 24 zu definieren,
in welcher ein Metallkontakt geformt werden wird, wie in 3 gezeigt. Wie verstanden
werden sollte, arbeitet die Kupferschicht 12 als eine Maske,
um Abtragen des aufgedeckten dielektrischen Bereichs 22 zu
erlauben. Die Kupferschicht 16 wirkt als eine Begrenzung
und wird den Knopf der Vertiefung 24 definieren.
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Das
Abtragen des aufgedeckten dielektrischen Bereichs 22 kann
durch irgendeinen für
selektives Abtragen von organischen Dielektrika geeigneten Laser
ausgeführt
werden, ohne eine Kupferschicht zu entfernen. Laser, welche bei
ultravioletten Wellenlängen
arbeiten, sind besonders gut geeignet, wie z. B. Excimer-Laser und
YAG Laser mit verdreifachter oder vervierfachter Frequenz. Jedoch
sind auch andere Lasertypen geeignet. Der Laser kann entweder in
einem Abtastmodus (scanning mode), in welchem die Oberfläche des
Substrats mit einem großen
Laserpunkt abgetastet wird, oder mit einem fokusierten Strahl betrieben
werden. Zusätzlich
zum Laserabtragen des aufgedeckten dielektrischen Bereichs 22,
können
andere Prozesse angewandt werden, um selektiv den aufgedeckten dielektrischen Bereich 22 zu
entfernen, wie z. B., jedoch nicht darauf begrenzt, Plasmaätzen, Reaktivionätzen oder chemischen Ätzen. Jedoch
ist ein Laserabtragungsprozess besonders gut geeignet, da er mehr
Kontrolle über
die Form der Vertiefung 24 erlaubt. Einfach Beugung wird
im Falle des Abtragungsprozesses mit Laser im Abtastmodus eine spitz
zulaufende konische Form liefern.
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Nachdem
die Vertiefung 24 definiert wurde, wird das Basissubstrat 10 in
irgendeiner geeigneten Weise bearbeitet, die eine leitende Oberflächenschicht 26,
wie z. B. Kupfer, auf den Seitenwänden der Vertiefung 24 ablagert.
Geeignete Prozesse umfassen, sind jedoch nicht auf einen herkömmlichen stromlosen
Kupferbeschichtungsvorgang begrenzt, Bedampfen, Verdampfen oder
Ablegen einer leitenden Beschichtung, welche direkte elektrolytische
Ablagerung erlauben, oder jeder andere geeignete Prozess. Zusätzlich elektrolytisch
abgelagertes Kupfer kann hinzugefügt werden, um diese Ablagerung
zu verdicken, wodurch eine robustere Oberfläche für zusätzliche Prozessschritte bereitgestellt
wird. 4 illustriert
das Basissubstrat 10 nach diesem Leiterablagerungsschritt.
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Das
Basissubstrat 10 wird dann mit Fotolack 28 auf
beiden Seiten des Basissubstrats beschichtet und der Fotolack wird
bearbeitet, um Muster auf der leitenden Schicht 12 zu definieren,
in welchen zusätzliches
Metall abgelagert wird, um gleichzeitig min destens einen Metall-"Beulen"-Kontakt und Bahnen
für einen
elektrischen Schaltkreis zu formen.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wird eine optionale Nickelschicht 30 zuerst
abgelagert, um als eine Diffusionsbarriere während der folgenden Laminierungsvorgänge zu wirken.
Eine Goldschicht 31, welche letztlich die Oberschicht des
Beulenkontakts formen wird, wird dann abgelagert. Danach, und eine
zweite Nickelschicht 34 wird abgelagert, um eine Diffusionsbarriere
zu formen. Eine Kupferschicht 36, welche den Großteil des
Metalls enthalten wird, wird dann abgelagert. 5 illustriert ein Substrat mit den abgelagerten
Metallen, wie beschrieben.
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Nachdem
die Ablagerung fertig ist, wird der Fotolack 28 vom Basissubstrat 10 entfernt.
Das Basissubstrat 10 kann dann in einem herkömmlichen Oxidprozess
behandelt werden, wie es z. B. in der Produktion von Platinen üblich ist.
Das raue Oxid, welches auf der Oberfläche des aufgedeckten Kupfers
des Basissubstrats geformt ist, wird dienen, um ausreichende Haftung
des Metalls an einem dielektrischen Material in nachfolgenden Laminierungsprozessen
bereitzustellen.
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Wie
am besten mit Bezug auf 6 zu
sehen ist, können
in einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine Schicht eines dielektrischen Prepregmaterials 33 und
eine "Abdeckung" aus Kupfer 32 auf
das Basissubstrat 10 laminiert werden. Die für den Laminierungsprozess
erforderliche Temperatur, Druck und Zeit sollte durch den Hersteller
des speziell verwendeten, dielektrischen Prepregs möglichst
genau angegeben sein. Diese Kupferschicht 32 wird die Basis
für eine
zweite Metallschicht des elektrischen Schaltkreises formen. Das dielektrische
Prepreg-Material
kann ähnlich
dem des zur Bildung der dielektrischen Schicht 14 verwendeten
sein. Während
dieses Laminierungsprozesses wird Harz des dielektrischen Prepregmaterials 33 in den
leeren, in der Vertiefung 24 verbleibenden, Raum fließen und
ihn füllen.
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7 illustriert ein Kontaktloch 40,
welches geformt ist, um die obere leitende Schicht 32 mit
der leitenden Schicht 12 zu verbinden. Kontaktloch 40 wird
durch Verwendung des gleichen Prozesses geformt, wie für die Formung
der Vertiefung 24 beschrieben, außer dass die Ablagerung des
Kontakts und Diffusionsbarrieremetalle nicht notwendig sind.
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Wie
am besten in 8 illustriert,
wird die obere Metallschicht des Basissubstrats dann mit Fotolack 42 beschichtet.
Die leitende Schicht 16 wird dann durch Verwendung eines
geeigneten Ätzmittels weggeätzt. 8 illustriert das Basissubstrat 10 nachdem
die leitende Bodenschicht 16 geätzt wurde. Der Fotolack 42 wird
dann von der leitenden Schicht 16 entfernt.
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Nachdem
die leitende Schicht 16 weggeätzt wurde, wird das nun aufgedeckte
dielektrische Material 14 durch irgendeinen geeigneten
Prozess entfernt, der Dielektrikum wahlweise von einem Leiter wie
z. B. Kupfer entfernen wird. Geeignete Prozesse beinhalten, sind
aber nicht darauf begrenzt, Plasmaätzen, Laserabtragung, Reaktivionätzen oder
chemischen Ätzen.
Es muss darauf geachtet werden, dass alles dielektrische Material 14 von
der leitenden Schicht 12 entfernt wird, da jegliches verbleibende
dielektrische Material 14 die leitende Schicht 12 daran hindern
wird, in nachfolgenden Prozessschritten weggeätzt zu werden. 9 stellt das Basissubstrat 10 dar,
nachdem das dielektrische Material 14 entfernt wurde.
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Die
oberste Schicht des Basissubstrats 10 wird dann mit Fotolack
beschichtet, um sie vor dem Ätzmittel
zu schützen,
welches verwendet wird, um die aufgedeckte leitende Schicht 12 und
die leitende Oberflächenschicht 26 zu
entfernen. Jedes geeignete Ätzmittel
kann verwendet werden. Es kann wünschenswert
sein, ein Ätzmittel
zu verwenden, das nicht nur die leitenden Schichten 12 und 26 entfernen wird,
sondern auch die optionale Nickelschicht 30, wie z. B.
Kupferchlorid. Jedoch wird das Kupferchlorid nicht das Gold unterhalb
des Nickels ätzen,
weshalb, und in diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, eine Kupfer/Nickel/Gold-Metallurgie verbleibt, um
die Metallurgie für
eine Beule 50 zu formen, als auch die Metallurgie der Ver bindungsbahnen.
Der Fotolack kann dann vom Schaltkreis entfernt werden. 10 illustriert einen fertigen
Schaltkreis, welcher gemäß den Lehren
eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
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Wie
am Besten mit Bezug auf 1–10 zu sehen ist, ist die
Höhe der
Beule 50 durch die Dicke der dielektrischen Schicht 14 minus
der Summe der Dicke der Kupferschicht 12, der leitenden
Oberflächenkupferschicht 24 und
der Nickeldiffusionsbarriere 30 festgelegt. Da die unterschiedlichen
leitenden Schichten 12, 24 und 30 recht
dünn hergestellt
sein können,
ist die Beulenhöhe
weitgehend durch die Dicke der dielektrischen Schicht 14 festgelegt.
Um eine einheitliche Höhe
der Beulen entlang einer großen Platte
zu erhalten, muss nur die Dicke der dielektrischen Schicht 14 kontrolliert
werden. Es ist üblich, dass
heute erhältliche
Dielektrika eine Dickenkontrolle von +/–10% oder besser bieten, weshalb
die Ebenheit der geschaffenen Beulen +/–10% erreichen wird. Die Fähigkeit
die Beulenhöhe
durch Kontrolle der Dicke der dielektrischen Schicht 14 zu
kontrollierten und der durch dieses Verfahren erreichbare Ebenheitsgrad
ist eine signifikante Verbesserung gegenüber des Verfahrens zum Ätzen von
Vertiefungen in einem Dorn, wie in US-Patent 5,197,184 beschrieben.
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Wie
am besten mit Bezug auf 11–16 zu sehen, werden in einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Prozessschritte beschrieben, welche einem
Basissubstrat 10 mit erhöhten metallischen Kontakten 50 erlauben,
laminiert und mit einer Mehrschichtplatine elektrisch verbunden
zu werden.
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Zu 11 wechselnd, ist das Basissubstrat 10 als
durch Prozessschritte hergestellt gezeigt, welche mit Verweis auf 1–5 beschrieben
sind. Das Basissubstrat 10 wird mit einem dielektrischen
Prepreg-Material auf eine Mehrschichtplatine 80 laminiert,
wie am Besten mit Bezug auf 12 zu
sehen ist. Die für
den Laminierungsprozess benötige
Temperatur, Druck und Zeit sollten möglichst genau durch den Hersteller
des speziell verwendeten dielektrischen Prepreg angegeben sein.
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Die
Mehrschichtplatine kann eine beliebige Anzahl von Konfigurationen
besitzen. Jedoch muss die Seite, welche an das Basissubstrat 10 laminiert werden
soll, eine Reihe von Erhebungen 60 besitzen, welche so
angeordnet sind, dass Kontaktlöcher 40 später diese
Erhebungen mit dem Basissubstrat 10 verbinden können, wie
am besten durch nacheinander Betrachten der 12–16 zu sehen ist. Die gegenüberliegende
Seite der Mehrschichtplatine kann vor dem Laminieren fertig sein
oder kann nur eine nicht fertige Kupferschicht besitzen, wobei in
diesem Fall diese Schicht zur gleichen Zeit wie die Seite mit den
erhöhten
Kontakten fertig sein wird.
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Die
oberste Metallschicht der Mehrschichtplatine 80 wird dann
mit Fotolack beschichtet, um sie vor einem Ätzmittel zu schützen, welches
verwendet wird, um die leitende Schicht 16 des Basissubstrats 10 zu ätzen. Jedes
geeignete Ätzmittel
kann verwendet werden. Der Fotolack wird dann von der Mehrschichtplatine 80 entfernt.
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Nachdem
die leitende Schicht 16 weggeätzt wurde, wir das nun aufgedeckte
dielektrische Material 14 durch einen geeigneten Prozess
zum Entfernen eines dielektrischen Materials von einem Leiter, wie z.
B. Kupfer, entfernt, um dadurch die erhöhten Metallkontakte 50 aufzudecken,
wie am besten in 13 zu
sehen ist. Solch ein geeigneter Prozess kann beispielsweise, ist
jedoch nicht darauf beschränkt,
einen Plasmaätzprozess,
Laserabtragung, Reaktivionätzen
oder chemischen Ätzen
beinhalten. Es muss darauf geachtet werden, alles dielektrische Material
von der leitenden Oberfläche
zu entfernen, da jegliches verbleibende dielektrische Material das leitende
Material daran hindern wird, in den nachfolgenden Prozessschritten
geätzt
zu werden.
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Die
oberste Schicht der Mehrschichtplatine 80 wird dann mit
Fotolack beschichtet, um sie vor dem Ätzmittel zu schützen, welches
verwendet wird, um die aufgedeckte leitende Schicht 12 zu
entfernen. Jedes geeignete Ätzmittel
kann verwendet werden. Es kann wünschenswert
sein, ein Ätzmittel
zu verwenden, das nicht nur die leitende Schicht 12 entfernen
wird, sondern auch die optionale Nickelschicht 30, wie
z. B. Kupferchlorid. Jedoch wird das Kupferchloridätzmittel
nicht das Gold unterhalb des Nickels ätzen, weshalb, und in diesem
Ausführungsbeispiel der
Erfindung, eine Kupfer/Nickel/Gold-Metallurgie verbleibt, um die
Metallurgie für
eine Beule 50 zu formen, und auch die Metallurgie der Verbindungsbahnen.
Der Fotolack kann dann von dem Schaltkreis entfernt werden. 13 illustriert einen fertigen Schaltkreis,
welcher gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
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Kontaktlöcher 40 werden
dann in dem Basissubstrat 10 zur Schaltkreisverbindung
gebohrt. Diese Kontaktlöcher
können
entweder verdeckte oder durchgehende Kontaktlöcher sein. Das Basissubstrat 10 wird
dann in einem herkömmlichen
stromlosen Kupferbeschichtungsvorgang bearbeitet, wie es bei Herstellungsvorgängen für gedruckte
und flexible Schaltkreise üblich
ist. Das stromlose Kupfer legt eine Kupferschicht auf dem Basissubstrat 10 und
auf den Seitenwandoberflächen
der Kontaktlöcher
ab. Zusätzlich
elektrolytisch abgelagertes Kupfer kann hinzugefügt werden, um die Ablagerung
zu verdicken und eine robustere Oberfläche für zusätzliche Prozessschritte bereitzustellen. 14 illustriert das Basissubstrat 10 nach
einer solchen Kupferablagerung. Wie durch einen Fachmann verstanden
werden kann, kann jeder geeignete Prozess, welcher einen Leiter
ablagert, anstelle des stromlosen Kupferprozesses verwendet werden,
wie z. B., jedoch nicht darauf beschränkt, Bedampfung, Verdampfung
oder Ablagerung einer leitenden Beschichtung, welche direkte elektrolytische
Ablagerung erlaubt.
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Das
Basissubstrat wird dann auf beiden Seiten mit Fotolack 28 beschichtet
und der Fotolack wird bearbeitet, um Muster zu definieren, in welche
zusätzliches
Metall abgelagert wird, um Kontakloch- und Erhebungsverbindungen
zu bilden. Zusätzliches Kupfer
würde wahrscheinlich
abgelagert werden. Auch ein letztes ätzresistentes Metall wie z.
B. Nickel, Gold oder Lötmittel
kann dann abgelagert werden. 15 illustriert
ein Basissubstrat mit den abgelagerten Metallen, wie hierin oben
beschrieben. Nachdem die Ablagerung fertig ist, wird der Fotolack 28 von
dem Basissubstrat entfernt.
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Das
Basissubstrat 10 wird dann in einem geeigneten Kupferätzmittel
geätzt,
um das Kupfer von den Bereichen zu entfernen, welche vorher mit
Fotolack bedeckt waren. Der Schaltkreis kann dann von einer Platte
gesteuert werden. Ein fertiges Substrat ist in 16 gezeigt.
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Obwohl
einige exemplarische Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung oben im Detail beschrieben wurden, wird
der Fachmann leicht erkennen, dass viele Modifikationen möglich sind,
ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen, welche hierin
beschrieben sind, abzuweichen. Dementsprechend sind all solche Modifikationen
absichtlich innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen,
wie in den folgenden Ansprüchen definiert
ist.