• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Lösen einerdefinierten Flächeeiner leitfähigenSchicht (6), beispielsweise Kupferschicht, mittels eines Laserstrahls(4). Die Laserstrahl-Parameter werden hierbei derart eingestellt,dass lediglich die leitfähige Schicht(6) abgetragen wird, ohne dass dabei zugleich auch ein darunterliegendes, die leitfähigeSchicht tragendes Substrat (7) beeinträchtigt wird. Um einen zuverlässigen undschnellen flächigenAbtrag einzelner Bereiche (3a, 3b) der definierten Fläche derleitfähigenSchicht (6) zu ermöglichen,werden die Bereiche (3a) zunächstdurch Abtragen der leitfähigenSchicht (6) in ihrem äußeren Randbereichgegenüberden angrenzenden Bereichen (3b) der leitfähigen Schicht (6) insbesonderethermisch isoliert. Anschließendwird die abzutragende Flächedurch den Laserstrahl erwärmt,bis die Adhäsionder leitfähigenSchicht (6) auf dem Substrat (7) wesentlich verringert wird, umdie Flächevon dem Substrat (7) zu lösen.
    公开号:DE102004006414A1
    申请号:DE200410006414
    申请日:2004-02-09
    公开日:2005-08-25
    发明作者:Drago Kovacic；Bostjan Dr. Podobnik；Miran Poplasen
    申请人:LPKF Laser and Elektronika doo；
    IPC主号:H05K3-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum partiellen Lösen einerdefinierten Flächeeiner leitfähigenSchicht, insbesondere Kupferschicht, mittels eines Laserstrahls,bei dem die Laserstrahl-Parameter derart eingestellt werden, dasslediglich die leitfähige Schichtabgetragen wird, ohne dass dabei zugleich auch ein darunter liegendes,die leitfähigeSchicht tragendes Substrat beeinträchtigt wird.
    [0002] Einsolches Verfahren zum partiellen Lösen bzw. Abtragen einer leitfähigen Schichtvon einem beispielsweise flexiblen oder polymeren Schaltungsträger, insbesondereauch dreidimensionalen Schaltungsträger oder von einer konventionellenLeiterplatte wird in der Praxis insbesondere dann eingesetzt, wennein chemisches Abtragen der gewünschtenFlächenicht möglichoder erwünschtist, beispielsweise im Bereich der Prototypenfertigung.
    [0003] DasAbtragen einer leitfähigenSchicht mittels Laserstrahlung ist dabei bereits grundsätzlich bekannt.Sofern die Materialeigenschaften des Substrates gegenüber derleitfähigenSchicht insbesondere hinsichtlich der jeweils erforderlichen Laserablationsgrenzwerteoder auch der Schmelzpunkte höhere Grenzwerteaufweisen, könnendie Laserparameter derart eingestellt werden. Auf diese Weise wirddann lediglich die leitfähigeSchicht durch den Laserstrahl entfernt, während das Substrat nicht beschädigt oder beeinträchtigt wird.
    [0004] Alsproblematisch erweisen sich die bekannten Verfahren, wenn das Substrateine geringere Ablationsschwelle als die leitfähige Schicht aufweist, weildadurch insbesondere bei einem zu erzielenden flächigen Abtrag der leitfähigen Schichtdie Gefahr einer unzulässigenSchädigungbesteht. Die niedrige Abtragsschwelle des Substrats, und damit dieGefahr seiner unzulässigenSchädigung,begrenzt daher beim flächenhaftenAbtrag den möglichenEnergieeintrag durch den Laser derart, dass die leitfähige Schichtnicht vollständigverdampft wird, sondern teilweise nur geschmolzen und verdrängt wird.Insbesondere kommt es dadurch am Rand der jeweiligen Spur zu einerAnhäufung.In den Bereichen dieser Aufhäufungenreicht die Laserenergie füreinen zuverlässigenAbtrag der leitfähigenSchicht nicht mehr aus. Eine Erhöhungder Laserenergie ist jedoch ausgeschlossen, weil anderenfalls inden Bereichen, in denen keine Aufhäufung der leitfähigen Schichtstattgefunden hat, eine unerwünschteSchädigungoder Zerstörungdes Substrates unvermeidlich ist.
    [0005] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere auch bei niedrigerenGrenzwerten der relevanten Materialeigenschaften des Substratesgegenüberder leitfähigenSchicht einen zuverlässigen undschnellen flächigenAbtrag einer definierten Flächeder leitfähigenSchicht zu ermöglichen.Dabei soll eine Beeinträchtigungdes Substrates weitgehend ausgeschlossen sein.
    [0006] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß mit einemVerfahren gemäß den Merkmalendes Anspruchs 1 gelöst.Die Unteransprüchebetreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungender Erfindung.
    [0007] Erfindungsgemäß ist alsobei dem Verfahren zum partiellen Abtragen einer definierten Fläche vorgesehendass, diese Flächedurch Abtragen der leitfähigenSchicht in ihrem äußeren Randbereichgegenüberden angrenzenden Bereichen der leitfähigen Schicht insbesonderethermisch isoliert und anschließenddie abzutragende Flächedurch den Laserstrahl erwärmtwird, bis die Adhäsionder leitfähigenSchicht auf dem Substrat wesentlich verringert ist, um die Fläche vondem Substrat zu lösen.Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Laserenergieeintragnicht unmittelbar zur Verdampfung der gesamten definierten Fläche derleitfähigen Schichtmittels des Lasers eingesetzt wird, sondern im Bereich dieser Fläche lediglichdie Adhäsionsverbindungzu dem Substrat durch den Laserenergieeintrag verringert werdenkann, bis sich die leitfähige Schichtvon dem Substrat lösenlässt.Die Erwärmungist hierzu auf die definierte Flächezu beschränken.Daher wird zunächstam Umfang dieser Fläche mittelsdes Laserstrahls eine thermische Isolierung oder zumindest signifikanteReduzierung des Wärmeübergangsoder der Wärmeleitunggegenüberden benachbarten Bereichen der leitfähigen Schicht durch Einbringeneiner linienförmigenAusnehmung mittels des Laserstrahls erzeugt, die prozesstechnischvergleichsweise einfach zu beherrschen ist. Der Abtrag der erwärmten Fläche erfolgtdann bei geringen Adhäsionskräften flächig unterdem Einfluss der Schwerkraft oder äußerer Krafteinwirkungen, wodurchdas Substrat frei von direkten Lasereinwirkungen bleibt. Auf dieseWeise könnendaher auch vergleichsweise großeFlächenschnell und zuverlässig abgetragenwerden. Das Verfahren eig net sich dabei gleichermaßen für flexibleSchaltungsträgerwie auch fürdreidimensionale polymere Schaltungsträger sowie zur Ausbildung vonpartiellen elektromagnetischen Abschirmungen und von Antennen aufKunststoffgehäusen.
    [0008] Einebesonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrenswird dadurch erreicht, dass die Fläche zunächst in Bereiche unterteilt wird,die durch Abtragen der leitfähigenSchicht am Umfang mittels des Laserstrahls gegeneinander thermischisoliert sind. Hierdurch kann die Fläche in einzelne Bereiche solcherGröße unterteiltwerden, die hinsichtlich der Prozesssicherheit und der Prozessdaueroptimiert ist.
    [0009] Dabeiwerden nach einer besonders praxisgerechten Weiterbildung der Erfindungdie Größe oderGeometrie der Bereiche durch die Materialeigenschaften der leitfähigen Schichtund des Substrates bestimmt. Hierzu werden mittels einer zu diesem Zweckbestimmten Steuereinheit alle zur Festlegung der Bereiche relevantenParameter erfasst und daraus die optimale Größe und Geometrie der Bereiche sowieauch die Reihenfolge der zu bearbeitenden Bereiche bestimmt.
    [0010] DieBereiche könntenin kreisförmige,dreieckige oder rechteckige Bereiche unterteilt werden, um so Bereicheeinheitlicher Größe zu ermöglichen. Besondersvorteilhaft ist jedoch eine Abwandlung, bei der die Fläche hinsichtlicheines großenFlächeninhaltesim Verhältniszum Umfang optimiert wird, um so kompakte und einfach von dem Substratlösbare Bereichezu schaffen. Die Festlegung der Bereiche kann dabei auch aufgrundvon Messwerten vorangegangener Prozesse erfolgen.
    [0011] Besonderspraxisnah ist der Einsatz des Verfahrens insbesondere auch dann,wenn die leitfähige Schichteine Materialsstärkezwischen 100 nm und 105 μm,insbesondere 5 μmbis 60 μmaufweist, wobei der Laserstrahl eines Festkörperlasers eingesetzt wird,der zu diesem Zweck eine Wellenlängevon 1064 nm bei einer Leistung zwischen 5 und 50 Watt aufweisenkann.
    [0012] DieErwärmungder Flächezur Überwindung derAdhäsionskräfte könnte auchdurch einen separaten Laser oder eine andere Wärmequelle erfolgen. Besondersvorteilhaft ist es jedoch, wenn der Laserstrahl zwischen kontinuierlichemund gütegeschaltetemBetrieb umschaltbar ist, um so einerseits die Strukturierung zurthermischen Isolierung der Fläche bzw.der Bereiche und andererseits eine gleichmäßige Erwärmung zu ermöglichen.
    [0013] DieFlächekönntebei entsprechender Eignung der leitfähigen Schicht mittels magnetischer oderelektrostatischer Kräfteabgetragen werden. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Abwandlung, beider die erwärmteFlächemittels einer gezielten Druckluftzufuhr von dem Substrat getrenntwird, wobei ein gezielter Druckluftstrahl ein Abheben der leitfähigen Schichtbeginnend vom Rand zur Mitte der Fläche ermöglicht.
    [0014] Weiterhinist es auch Erfolg versprechend, wenn die erwärmte Fläche durch Absaugen von dem Substratgetrennt wird. Dadurch wird verhindert, dass sich erwärmte, abgelöste Teileauf dem Substrat an anderer Stelle absetzen können und durch die in ihnengespeicherte thermische Energie das Substrat an dieser Stelle soweit anschmelzen können,dass sie daran haften bleiben.
    [0015] Insbesondereerweist es sich dabei als besonders günstig, wenn die leitfähige Schichtder gesamten Flächeoder des jeweiligen Bereichs als Ganzes von dem Substrat gelöst wird.Das Lösenoder Trennen der leitfähigenSchicht von dem Substrat erfolgt dabei in einem einzigen Arbeitsgang,so dass der Aufwand zur Durchführungdes Verfahrens weiter reduziert werden kann.
    [0016] DieErfindung lässtverschiedene Ausführungsformenzu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davonin der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diesezeigt jeweils in einer Prinzipskizze in
    [0017] 1 eineDraufsicht auf eine Leiterplatte mit einer abzutragenden Fläche;
    [0018] 2 einegeschnittene Seitenansicht der in 1 gezeigtenLeiterplatte mit darin eingebrachten Ausnehmungen;
    [0019] 3 eineweitere geschnittene Seitenansicht der in 1 gezeigtenLeiterplatte mit einer bereits partiell abgetragenen Schicht.
    [0020] 1 zeigteine Draufsicht auf eine Leiterplatte 1 mit einer abzutragendenFläche 2,die entsprechend der Materialeigenschaften der Leiterplatte 1 inBereiche 3a, 3b gleicher Größe unterteilt ist. Zum partiellenAbtragen der definierten Fläche 2 mittelseines in 2 dargestellten Laserstrahls 4 wird zunächst einein 2 gezeigte Ausnehmung 5 entlang einesjeweiligen Umfanges der Bereiche 3a, 3b eingebracht.
    [0021] Wiein 2 zu erkennen, wird der jeweilige Bereich 3a durchAbtragen einer leitfähigenSchicht 6 in ihrem äußeren Randbereichzunächstgegenüber denangrenzenden Bereichen 3b der leitfähigen Schicht 6 durchEinbringen einer Ausnehmung 5 thermisch isoliert, wobeieine Beeinträchtigungeines die leitfähigeSchicht 6 tragenden Substrates 7 durch entsprechendeParametereinstellung des Laserstrahls 4 vermieden wird.Anschließendwird der ab zutragende Bereich 3a durch den Laserstrahl 4 erwärmt, bisdie Adhäsionder leitfähigenSchicht 6 auf dem Substrat 7 wesentlich verringertist.
    [0022] MittelsDruckluftzufuhr 8 kann der Bereich 3a anschließend vondem Substrat 7 problemlos gelöst werden, wie in 3 dargestellt.Der Prozess wird wiederholt, bis alle Bereiche 3a, 3b derFläche 2 entferntsind.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zum partiellen Lösen einer definierten Fläche einerleitfähigenSchicht, insbesondere Kupferschicht, mittels eines Laserstrahls,bei dem die Laserstrahl-Parameter derart eingestellt werden, dasslediglich die leitfähigeSchicht abgetragen wird, ohne dass dabei zugleich auch ein darunterliegendes, die leitfähigeSchicht tragendes Substrat beeinträchtigt wird, dadurch gekennzeichnet,dass die Flächedurch Abtragen der leitfähigenSchicht in ihrem äußeren Randbereichgegenüberden angrenzenden Bereichen der leitfähigen Schicht insbesonderethermisch isoliert und anschließenddie abzutragende Flächeerwärmtwird, bis die Adhäsionder leitfähigenSchicht auf dem Substrat wesentlich verringert ist, um die Fläche vondem Substrat zu lösen.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Flächezunächstin Bereiche unterteilt wird, die durch Abtragen der leitfähigen Schicht amUmfang mittels des Laserstrahls gegeneinander thermisch isoliertsind.
    [3] Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Größe und/oderGeometrie der Bereiche durch die Materialeigenschaften der leitfähigen Schichtund des Substrates bestimmt werden.
    [4] Verfahren nach zumindest Anspruch 2 oder 3, dadurchgekennzeichnet, dass die Flächehinsichtlich eines großenFlächeninhaltesim Verhältniszum Umfang optimiert wird.
    [5] Verfahren nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Schicht eine Materialstärke zwischen100 nm und 105 μm,insbesondere 5 μmbis 60 μmaufweist.
    [6] Verfahren nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl eines Festkörperlaserseingesetzt wird.
    [7] Verfahren nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl zwischen kontinuierlichemund gütegeschaltetenBetrieb umschaltbar ist.
    [8] Verfahren nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Fläche mittels einer gezielten Druckluftzufuhrvon dem Substrat getrennt wird.
    [9] Verfahren nach zumindest einem Ansprüche 1 bis7, dadurch gekennzeichnet, dass die erwärmte Fläche durch Absaugen von demSubstrat getrennt wird.
    [10] Verfahren nach zumindest einem der vorhergehendenAnsprüche,dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Schicht der gesamten Fläche oder desjeweiligen Bereichs als Ganzes von dem Substrat gelöst wird.
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    2009-02-26| 8364| No opposition during term of opposition|
    2012-01-12| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20110901 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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