DE2450380C2 - Lichtempfindliche Platte - Google Patents

Description

a) die Harzschutzschicht eine Mischung von Harzen enthält, wovon eines das gleiche Harz ist wie das in dem Fotolack enthaltene, und

b) die Mischung der Harze und das in dem Fotolack enthaltene Novolakharz so abgestimmt sind, daß die Harzschutzschicht durch den Entwickler leichter entfernbar ist als die nach der Belichtung zu entfernenden Fotolackteile.

Die Erfindung betrifft eine lichtempfindliche Platte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Zur Herstellung von gedruckten Schaltungen wird eine mit einer Metallbeschichtung versehene Platte mit einem Fotolack überzogen, der dann durch ein Positiv oder Negativ des gewünschten Bildes belichtet wird. Die belichteten Stellen des Lacks werden durch die Belichtung löslich gemacht und dann mit einem Entwickler ausgewaschen, so daß die darunter befindliche Metallschicht freigelegt wird. Ein Ätzmittel, für welches der Fotolack undurchlässig ist, kann zum Wegätzen des freigelegten Metalls verwendet werden, oder es kann eine selektive Plattierung oder ein anderes Verfahren durchgeführt werden, bei welchem sich eine Schicht in dem gewünschten Bildmuster bildet. Der verbliebene Fotolack kann gegebenenfalls dann entfernt werden oder verbleiben.

Bei der Herstellung von gedruckten Schaltungen müssen häufig Durchbohrungen, die zwischen den einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Platte verlaufen, zur Bildung elektrischer Verbindungen zwischen diesen Flächen durchkontaktiert werden. Hierzu werden fie üblicherweise zuerst katalysiert und dann mit einer chemischen Lösung stromlos metallisiert. Beim Aufbringen des Fotolacks auf einer solchen Platte, z. B. mit Gummiwalzen, Rollen oder dergleichen, durch Tauchen, Sprühen oder Anstreichen oder dergleichen, bildet sich eine flüssige Fotolackschicht auf der Platte. Die Flüssigkeit erstarrt beim Trocknen und bildet die Fotolackschicht. Dabei wird der Fotolack in flüssiger Form häufig in die Durchbohrungen gedrückt, wo er (a) nicht ausreichend belichtet wird, um löslich zu werden oder (b) nicht in annehmbarer Zeit gelöst v/erden kann. In jedem Falle verhindert die Anwesenheit von Restbeständen an Fotolack in den Durchbohrungen deren Kupferplattierung.

Ein Verstopfen der Durchbohrungen wird durch ein Verfahren nach der US-PS 34 69 982 vermieden. Dort wird zuerst ein Fotolack auf einer Trägerfolie aufgebracht und dann getrocknet, wodurch ein Lackfilm entsteht. Während sich der Lackfilm noch auf dieser Trägerfolie befindet, wird der Film dann mittels Wärme und/oder Druck mit der Metallschicht der Platte verhaftet. Die Trägerfolie kann durchsichtig sein, so daß der Lackfilm durch diese Foiie hindurch beuchtet werden kann. Vor Entwicklung des Fotolacks wird die Folie zugeschnitten und von der Fotolackschicht abgezogen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig und daher zur Massenherstellung von gedruckten Schaltungen ungeeignet.

Aus der DE-AS 11 73 917 ist ein Verfahren zur Herstellung von lithographischen Druckplatten bekannt, bei dem auf einem metallischen Träger eine wasserunlösliche, hydrophile Unterlage abgeschieden und auf dieser eine Schicht aus lichtempfindlichen Diazo-Verbindungen aufgebracht wird. Diese Unterlage ist aus einem wasserunlöslichen, hydrophilen Kunstharz. Durch selektive Belichtung der auf dieser Kunstharzunterlage gehüteten Schicht aus lichtempfindlichen DiazoVerbindungen können an der Oberfläche der Platte druckende und nichtdruckende Bereiche ausgebildet werden. Die Un- |erlage bzw. Grundierung aus Kunstharz ist erforder-Hch, weil Diazo-Verbindungen mit Metallen reagieren, so daß zwischen der Diazo-Schicht und der Metallfläche eine Sperrschicht vorhanden sein muß, die eine solche Reaktion verhindert. Die unbelichteten Stellen der Dia-ZO-Verbindung werden mittels einer Entwicklerlösung Entfernt, während die belichteten Stellen ein wasserunlösliches, hydrophobes und olephiles Material bilden, welches das Druckbild darstellt.

Aus der DE-OS 16 71 617 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer lichtempfindlichen Platte für Kopierverfahren bekannt, bei dem zwischen einer metallischen Unterlage und einer mit einer Diazo-Verbindung sensibilisierten Harzschicht eine Verankerungsschicht angeordnet ist, die dazu dient, die Haftfestigkeit zwischen der sensibiiisierten Harzschicht und der metallischen Unterlage zu verbessern. Als Verankerungsschicht wird ein Harz verwendet, das durch den Entwickler lösbar ist, der zum Entwickeln der belichteten lichtempfindlichen Schicht verwendet wird. Auf diese Weise können beim Entwickeln die belichteten Bereiche der lichtempfindlichen Schicht gleichzeitig mit den darunterliegenden Teilen der Verankerungsschicht entfernt werden. Die auf diese Weise freigelegten Metallflächen können dann mit einer geeigneten Ätzlösung weggeätzt werden.

Aus der DE-PS 7 11 043 ist es ferner bekannt, daß durch die Verwendung einer Lackschicht zwischen einer Trägerplatte und einer lichtempfindlichen Schicht diese lichtempfindliche Schicht sehr dünn ausgebildet werden kann, so daß sie innerhalb relativ kurzer Zeit belichtet werden kann.

Schließlich ist aus der DE-OS 15 72 102 eine lichtempfindliche Platte zur Anfertigung von lithographischen Druckplatten bekannt, bei der zwischen dem Basismaterial bzw. Substrat und der fotoempfindlichen Schicht eine Zwischenschicht aus einem alkalilöslichen Harz, z. B. einem Novoiakharz, angeordnet ist. Das Harz, aus dem die Zwischenschicht besteht, ist in dem zum Entwickeln der belichteten Fotolackschicht verwendeten Entwickler löslich. Die Fotolackschicht besteht aus Diazo-Verbindungen, die mit wasser- oder alkalilöslichen Harzen, z. B. Novolakharz, kombiniert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine lichtempfindliche Platte zu schaffen, die es ermöglicht, gedruckte Schaltungen mit sehr scharfen Leiterbahnkonturen und einwandfrei durchkontaktierten Durchbohrungen in kostengünstiger Massenherstellung anzufertigen.

Diese Aufgabe wird durch eine lichtempfindliche Platte nach dem Patentanspruch gelöst.

Obwohl zu erwarten wäre, daß die Verwendung einer in einem Entwickler löslichen Schicht unterhalb der Fo-ί tolackschichi ein Abheben der letzteren oder mindestens eine starke Unterhöhlung während der Entwicklung bewirken würde, ermöglicht die erfindungsgemäße Leiterplatte eine hohe Auflösung der Leiterbahnen. Es hat sich nämlich überraschend gezeigt, daß die Eigenschaften der nicht-lichtempfindlichen Harzschutzschicht so eingestellt werden können, daß selbst bei 0,025 mm dicken oder noch dickeren Harzschutzschichten nur eine minimale Unterhöhlung auftritt. Tatsächlich erzielte man eine extrem feine Auflösung bei Verwendung von sehr dünnen Fotolackschichten über nicht-lichtempfindlichen Harzschutzschichten, die über 0,025 mm dick waren. Die Auflösung kann durcn geeignete Wahl der für den Fotolack und die nicht-lichtempfindlichen Schutzschichten verwendeten Materialien optimiert werden.

Die nicht-lichtempfindliche Harzschutzschicht kann praktisch beliebig dick sein, während nur sehr dünne Fotolackschichten erforderlich sind. Da die Fotolackschicht selbst nicht die sonst erforderliche Stärke und Festigkeit aufzuweisen braucht, muß nur eine sehr geringe Menge des lichtempfindlichen Materials verwendet werden. Die Kosten für die Fotolackschicht verringern sich dadurch beträchtlich.

Die Verwendung dünner Fotolackschichten bewirkt eine viel schnelllere Belichtung, da die Belichtungszeit eine Funktion der Fotolackdicke ist. Wegen der verhältnismäßig dünnen Fotolackschicht erfolgt außerdem die Entwickung des belichteten Elements vollständiger, und es bleibt eine viel sauberere Oberfläche auf der Metallschicht der Platte zurück, da die Trennung des Fotolacks von der Metallschicht durch die nicht-lichtempfindliche Harzschutzschicht jede etwaige Reaktion zwischen dem Metall des Substrats und dem Fotolack verhindert.

Bisher wurden den Fotolackschichten Farbstoffe zugesetzt, um die Beobachtung der entwickelten Schichten zu erleichtern. Dieser Farbstoffzusatz hat jedoch die Belichtungsgeschwindigkeit des Fotolacks stark verringert Bei der erfindungsgemäßen lichtempfindlichen Platte kann der Farbstoff nun der nicht-lichtempfindlichen Harzschutzschicht anstatt dem Fotolack zugesetzt werden, wodurch kürzere Belichtungszeiten möglich werden. Die auch bisher verwendeten Farbstoffe oder Pigmente eignen sich. Tatsächlich kann praktisch jeder Farbstoff oder jedes Pigment verwendet werden, da keine Verträglichkeit mit dem lichtempfindlichen Material der Fotolackschicht mehr erforderlich ist. Viel höhere Farbstoff- oder Pigmentkonzentrationen als bisher können so angewendet werden.

Die nicht-lichtempfindliche Harzschutzschicht kann so gewählt oder so modifiziert werden, daß sie viele Eigenschaften aufweist, die in Fotolacken nicht erzielbar waren. Die Schicht kann so beständiger gegenüber Ätzmitteln, Reinigungslösungen und anderen zur Behandlung der entwickelten Substratoberfläche verwendeten Substanzen sein als der Fotolack. Beispielsweise ist ein bei der Herstellung gedruckter Schaltungen gern verwendetes Ätzmittel Kupferpyrophosphat. Kupferpyrophosphat greift jedoch die meisten Fotolacke vom Diazotyp an und löst sie. Die Verwendung einer nichtlichtempfindlichen Harzschutzschicht mit besserer Beständigkeit gegenüber Kupferpyrophosphat schützt die gewünschte Oberfläche des Substrats selbst wenn die äußere Fotolackschicht gelöst wird.

Die nicht-lichtempfindüche Harzschutzschicht und die Fotolackschicht bilden zusammen ein lichtempfindliches Laminat, das stark, zäh und flexibel ist und vor seiner Befestigung auf Substraten leicht gehandhabt und gelagert werden kann. Da dieses Laminat so fest ist, daß keine weitere Trägerschicht erforderlich ist, ergeben sich daraus beträchtliche Einsparungen an Arbeit und Kosten, und zwar nicht nur an Materialkosten, die sonst für die Trägerschicht aufgewendet werden müßten, sondern auch infolge der Geschwindigkeit und der Einfachheit, mit welcher der Fotolack direkt aufgebracht werden kann. Wenn jedoch eine Trägerschicht verwendet wird, so kann sie unmittelbar nach Aufbringung des Laminats auf das Substrat entfernt werden, während dieses Laminat noch heiß ist.

Die Stärke der nicht-lichtempfindlichen Harzschutzschicht hängt von ihren gewünschten Eigenschaften und der beabsichtigten Verwendung ab. Vorzugsweise ist diese Schicht zwischen etwa 1.25 μηι und 125μπι dick.

Noch günstiger ist eine Schichtdicke von etwa 5 bis 50 μιτι. Ebenso hängt die Dicke der Fotolackschicht von '« den für diese Schicht gewünschten Eigenschaften ab. * Ein bevorzugtes Verhältnis der Dicke des Fotolacks zur Dicke der nicht-lichtempfindlichen Harzschutzschicht beträgt etwa 1 :1 bis 1 :20, insbesondere etwa 1 :1 bis etwa I : 5. Bei Verwendung dickerer Fotolackschichten kann eine gewisse Verbesserung der Auflösung erzielt werden, wobei dann das obige Dickenverhältnis zwischen etwa 1 :20 und 20:1, vorzugsweise zwischen etwal : 5 und 5 :1 liegt.

Zwischen dem Substrat und der Fotolackschicht kann sich entweder nur eine einzige Schicht aus nicht-lichtempfindlichem Harz oder aber eine Vielzahl solcher Schichten mit den gleichen oder unterschiedlichen Eigenschaften befinden. Für manche Verwendungszwekke kann es günstig sein, eine oder mehrere nicht-entfernbare Schichten unterhalb der nicht-lichtempfindlichen Harzschutzschichi. vorzusehen. Z. B. kann es zweckmäßig sein, die nicht-lichtempfindliche Harzschutzschicht mit dem Substrat über eine Klebstoffschicht zu verbinden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Mischung von 25 g einer Phenolformaldehydlösung, 25 g einer 50%igen Lösung von Polyvmylmethyläther und 50 g Ceüosolv-Acetat sowie 50 g Cellosolv-Acetat als Lösungsmittel wird auf einer mit Kupfer beschichteten Platte aus der Wirbelschicht aufgebracht. Die so beschichtete Platte wird dann 20 Minuten bei 80⁰C gesintert. Man erhält dabei eine trockene, etwa 25 μηι dicke Schicht. Die Fotolackschicht wird als 20 Gew.-°/oige Lösung eines Fotolackes aufgebracht, der überwiegend aus einem alkalilöslichen Phenolformaldehyd-Novolakharz und einem ortho-Chinondiazid als Fotosensibilisator (der etwa ein Drittel der Feststoffe ausmacht), gelöst in einem überwiegend aus Cellesolv-Acetat bestehenden Lösungsmittel, besteht. Die Fotolackschicht erhält innerhalb fünf Minuten einen aus einer Wirbelschicht aufgebrachten Überzug. Das überzogene Substrat wird abermals etwa 20 Minuten bei 8O⁰C gesintert. Die Dicke des trockenen Fotolackfilms beträgt dann etwa 6,3 μπι. Dann wird das überzogene Substrat durch ein Dia unter Verwendung eines Kohlebogens mit einer Intensität von etwa 21 520 Lux aus einem Abstand von etwa 30 cm während etwa 6 Minuten be-

lichtet Das Substrat wird daan durch Eintauchen in einen oder durch Abreiben mit einem Entwickler, z. B. einer wäßrigen Hydroxydlösung, entwickelt. Wenn ein Eintauchen erfolgt, so geschieht dies einige Minuten bei einer Temperatur von etwa 2)°C. Die Auflösung des entwickelten Bildes ist ausgezeichnet.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Harzschutzschicht durch Vermischen von 36 g der Phenolformaldehydharzlösung, 17 ρ einer 50%igen Lösung von Polyvinylmethyläther und 50 g Cellosolvacetat, 0,026 g eines Netzmittels. 3,2 g einer 50%igen Lösung eines Acrylharzes und 50 g des Cellosulvacetatlösungsmittels und Überziehen aus der Wirbelschicht wie zuvor erhalten wird. Die Schärfe des entwickelten Bildes ist ausgezeichnet.

20

■· Afc J

V Ti

4 ';

"ir-

'"

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Lichtempfindliche Platte für die Herstellung von gedruckten Schaltungen mit einer auf einer Subf tratplatte aufgebracnten lichtempfindlichen Schicht aus Fotolack, der aus einem lichtempfindlichen Material und einem alkalilöslichen Novolakharz besteht, wobei zwischen der Substratplatte und der lichtempfindlichen Schicht eine nicht-lichtempfindliche Harzschutzschicht angeordnet ist, die gegen Ätz- und Abscheidungslösungen beständig und in einem zur Entwicklung des belichteten Fotolacks verwendbaren alkalischen F.ntwickler lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß