Title:
Verfahren zum Herstellen von Leiterstrukturen
Kind Code:
B4


Abstract:

Verfahren zum Herstellen von Leiterstrukturen auf starren oder flexiblen, abschnitt- oder bahnförmigen Substraten unter Einsatz eines Druckmediums im Offset-Druck, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Druckwerke (2, 3), von denen jedes eine Auftragwalze (5; 15), einen Plattenzylinder (6; 16), eine Gummituchwalze (7; 17) und einen Druckzylinder (8; 18) umfasst, die senkrecht übereinander, sich berührend, angeordnet sind, einen einstellbaren Spalt (38) bilden, durch den das Substrat (14; 24) horizontal hindurch geführt wird, auf dessen Vorder- und Rückseite simultan das Druckmedium auf das Substrat (14; 24) aufgedruckt wird, wobei beidseitig registergenau auf dem Substrat durch Härten und Ätzen oder Aufbringen von elektrisch leitfähigem Druckmedium die Leiterstrukturen entstehen.




Inventors:
Beier, Wolfgang, Prof.Dr. (Leipzig, 04129, DE)
Röhrs, Günther, Prof.Dr.-Ing. (Obercarsdorf, 01762, DE)
Scheel, Wolfgang, Prof.Dr.-Ing. (Berlin, 10178, DE)
Filor, Uwe (Messel, 64409, DE)
Stork, Martin (Mühlheim, 63165, DE)
Application Number:
DE19955214A
Publication Date:
05/11/2006
Filing Date:
11/17/1999
Assignee:
Stork GmbH (Mühlheim, 63165, DE)
Domestic Patent References:
DE19955223C2N/A
DE2501768A1N/A
DE3727214A1N/A
DE4012279A1N/A
DE4020215A1N/A
DE4330279A1N/A
DE4430801A1N/A



Foreign References:
4458590
EP0650831
EP0113601
Other References:
Eisler, Paul: Gedruckte Schaltungen Technologie der Folienätztechnik, München: Carl Hanser Verlag 1961, S. 102
Attorney, Agent or Firm:
Zounek, N., Dipl.-Ing., Pat.-Anw. (Wiesbaden)
Claims:
1. Verfahren zum Herstellen von Leiterstrukturen auf starren oder flexiblen, abschnitt- oder bahnförmigen Substraten unter Einsatz eines Druckmediums im Offset-Druck, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Druckwerke (2, 3), von denen jedes eine Auftragwalze (5; 15), einen Plattenzylinder (6; 16), eine Gummituchwalze (7; 17) und einen Druckzylinder (8; 18) umfasst, die senkrecht übereinander, sich berührend, angeordnet sind, einen einstellbaren Spalt (38) bilden, durch den das Substrat (14; 24) horizontal hindurch geführt wird, auf dessen Vorder- und Rückseite simultan das Druckmedium auf das Substrat (14; 24) aufgedruckt wird, wobei beidseitig registergenau auf dem Substrat durch Härten und Ätzen oder Aufbringen von elektrisch leitfähigem Druckmedium die Leiterstrukturen entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium auf dem Substrat, das metallbeschichtet ist, durch Strahlung gehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Direktbebilderung von Leiterstrukturen mittels eines Laserplotters auf einer Schicht einer Metallplatte erzeugt wird und dass jede der beiden Metallplatten auf den Plattenzylinder des jeweiligen Druckwerkes aufgespannt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (14; 24) Kunststoff-Filme auf Polyimid-, Polyethylenterephthalat-Basis oder beschichtete Kraftstoffpapiere sind.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leiterstrukturen auf starren oder flexiblen, abschnitt- oder bahnförmigen Substraten unter Einsatz eines Druckmediums im Offset-Druck.

Die klassische Herstellung von Leiterplatten ist mit einer Vielzahl von Umweltproblemen behaftet wie beispielsweise hohem Energieverbrauch, toxische Abwasserbelastung, Materialverluste beim Strukturieren des Leiterbildes, Einsatz verschiedener chemischer Prozesse, bei denen umweltbelastende Stoffe entstehen.

Insbesondere für die Realisierung von Fein- und Feinstleiterstrukturen ist eine hohe Anzahl von Prozeßschritten erforderlich, die zu einem zusätzlichen Verbrauch an Chemikalien und Energie führen und so den Strukturierungsprozess aus Sicht der Umweltbelastung wegen des notwendigen Ressourcenverbrauchs sowie der anfallenden Abfallmengen zu einem kritischen Teilschritt im Gesamtprozeß der Leiterplattenfertigung werden lässt.

Stand der Technik bei der Erzeugung eines Leiterbildes auf einem Substrat für Anwendungen im Bereich der Fein- und Feinstleitertechnik ist die Anwendung der Fotolithografie. Darunter ist zu verstehen, dass strahlungsempfindliche Polymere in flüssiger oder fester Form wie beispielsweise Flüssigresist oder Trockenresist auf die zu strukturierende Oberfläche aufgebracht und durch einen Positiv-Film oder Negativ-Film, der jeweils als Maske dient, hindurch belichtet wird, und so die erforderliche Struktur erzeugt wird. Die wesentlichen Schritte bei der Fotolithografie sind die Oberflächenreinigung des Substrats, die ganzflächige Beschichtung des Substrats mit einem Fotoresist, die Belichtung durch eine Maske hindurch der mit dem Fotoresist beschichteten Substratoberfläche, die Entwicklung des belichteten Fotoresists, das Ätzen der metallischen Beschichtung des Substrats und das Strippen des gehärteten Fotoresists. Dabei wird u.a. die Maske als Positiv- oder Negativfilm hergestellt, indem ein Leiterbildoriginal zur Filmherstellung verwendet wird, der Film belichtet, entwickelt und fixiert wird. Nach der Verwendung der Maske im fotolithografischen Verfahren muß diese entsorgt werden.

Für gute ganzflächige Haftung des Fotoresists muß die metallische Oberfläche des Substrats in einem mehrstufigen Prozeß gereinigt und aufgerauht werden. Dazu gehört eine Behandlung mit einem Gemisch von beispielsweise Schwefelsäure und Phosphorsäure, eine Kaskadenspülung, Behandlung mit Natriumpersulfat, nochmalige Kaskadenspülung, Dekapierung und eine weitere Kaskadenspülung. Die Überläufe, die durch die Zudosierung der verschiedenen Behandlungsmittel entstehen, müssen in einer Kupferhütte entsorgt werden. Die Spülwässer werden zwar im Kreislauf gefahren, müssen jedoch mittels Ionenaustausch und Destillation vor der neuerlichen Nutzung aufbereitet werden. Die Handhabung der anfallenden Schwefelsäurenlösungen erfordert die Einhaltung von entsprechenden Arbeitsschutzbestimmungen. Derartige Lösungen müssen vor ihrer Entsorgung neutralisisert werden, was zu einem Anstieg ihrer Salzfracht führt. Die ganzflächige Aufbringung von Flüssig- oder Festresist auf die Substratoberfläche erfolgt im letzeren Fall beidseitig unter Reinraumbedingungen in einem Laminator bei etwa 100 °C. Nach der Justierung und Belichtung durch eine Maske hindurch wird unter Normalbedingungen außerhalb des Reinraumes im allgemeinen mit einer Natriumcarbonatlösung entwickelt. Dabei geht jeweils organisches Filmmaterial in Lösung, das vor der Abwassereinleitung gefällt, gefiltert und angepaßt werden muß. Für die anschließende Spülung ist wieder verhältnismäßig viel Wasser erforderlich. Nach erfolgter Spülung werden die freigelegten Kupferflächen bei erhöhter Temperatur im nächsten Verfahrensschritt weggeätzt. Die Ätzmittelreste müssen abgespült werden und die verbrauchten Ätzlösungen können wieder in einer Kupferhütte entsorgt werden. Im letzten Verfahrensschritt wird der restliche Resist mit Natronlauge gestrippt. Hierbei geht jeweils wiederum organisches Material in Lösung. Die Fällung und Entsorgung erfolgen wie beim Entwicklungsschritt. Nach dem abschließenden Spülprozeß wird die fertige Leiterplatte mit Heißluft getrocknet.

Die Nutzung der Siebdrucktechnik zur strukturierten Aufbringung eines Ätzresists auf ein metallisiertes Substrat ist bekannt. So ist in der DE 40 20 215 A1 eine Einrichtung zum Bedrucken nach dem Siebdruckverfahren von plattenförmigen Gegenständen, insbesondere von elektrischen Leiterplatten mit Lacken, Ätzpasten, Lötstopplacken und dergleichen beschrieben.

Bei dieser Einrichtung sind zwei Druckvorrichtungen für vertikal ausgerichtete Platten vorgesehen, wobei die Druckvorrichtungen mit ihren Bedruckungsseiten einander zugewandt und im Abstand einander genau gegenüberliegend angeordnet sind. Die beiden Druckvorrichtungen sind nach dem Hineinbewegen einer zu bedruckenden Platte an diese heran- und nach Bedrucken der Platte von dieser wegbewegbar. Jede der beiden Druckvorrichtungen besitzt eine Siebdruckschablone und eine oder mehrere Farbauftragsrakeln und gegebenenfalls Abstreifrakeln, die jeweils in eine genaue Gegenüberlage zueinander einstellbar sind. Wie schon erwähnt, ist diese bekannte Druckeinrichtung nur für das Siebdruckverfahren geeignet, jedoch nicht für das Photodruckverfahren oder ein Offsetdruckverfahren. Die mit Siebdruck erreichbaren Genauigkeit in der Lage und der Konturschärfe eines Leiterbildes und die verfahrensbedingte geringe Auflösung ermöglichen es nur, laterale Strukturbreiten auf der Leiterplatte von gleichgrößer 100 μm zu erreichen.

Aus der Veröffentlichung "Gedruckte Schaltungen-Technologie der Folienätztechnik", Verfasser Eisler, Paul, München, Carl Hanser Verlag 1961, Seite 102 ist die Anwendung des Offsetdrucks für gedruckte Schaltungen bekannt, jedoch gibt es keinerlei Hinweise auf einen simultanen Vorder- und Rückseitendruck auf den Substraten. Ebensowenig gibt es Anregungen in Bezug auf die Abmessungen von Leiterstrukturen sowie auf eine hohe Registergenauigkeit zwischen Vorder und Rückseitendruck der Substrate.

Aus der US 4 458 590 A ist eine litografische Offsetdruckpresse mit zwei Druckwerken bekannt, von denen jedes aus einem Plattenzylinder und einer Druckfilz- oder Gummituchwalze besteht. Bedruckt wird ein Gewebeband. Die Plattenzylinder und die Gummituchwalzen sind über eine Stange miteinander verbunden, die schwenkbar mit Exzentern verbunden ist, so dass die Plattenzylinder bei Bedarf von den Gummituchwalzen abgeschwenkt werden können. Eine technische Realisierung eines simultanen beidseitigen Bedruckens eines Substrats zur Herstellung von gedruckten Schaltungen auf der Vorder- und Rückseite des Substrats ist nicht angesprochen, auch wenn der Schrift entnommen werden kann, dass der Offsetdruck für gedruckte Schaltungen anwendbar ist.

Die EP 0 650 831 A1 betrifft eine Druckeinrichtung zum Bedrucken der Ober- und Unterseite einer Bandkassette, wobei das obere Druckwerk aus einem Plattenzylinder, auf den Druckfarbe aufgebracht wird, und einem Druckzylinder besteht, der eine Farbauftragwalze mit gummielastischem Mantel aus Silikongummi ist. Das untere Druckwerk ist in gleicher Weise aufgebaut und besteht aus einem Plattenzylinder und einem Druckzylinder. Eine Anwendung einer derartigen Druckeinrichtung zum Herstellen von gedruckten Schaltungen ist nicht erwähnt.

In der EP-B 0 113 601 ist eine Offset-Rotationsdruckmaschine für variable Formate mit einem Gestell beschrieben, das in seinem oberen Teil eine Schwärzungs-, eine Anfeuchtungsvorrichtung, mindestens eine Farbwalze und drei Druckwalzen sowie eine Kassette enthält, die die übereinanderliegenden Druckwalzen abstützt, wobei diese vertikal übereinanderliegenden Walzen in Druckstellung einander berühren. Des weiteren sind Mittel zum Versetzen der Kassette in horizontaler Richtung vorhanden. Die Wellen der drei übereinanderliegenden Druckwalzen sind an jedem Ende auf einem Schlitten drehbar gelagert, der zwischen zwei vertikalen, an einem Pfosten der Kassette angeordneten Führungseinrichtungen bewegbar ist. Die Schlitten sind voneinander durch Zwischenlagen getrennt, deren Höhe dem Abstand zwischen den Achsen der Wellen entspricht. Dieser Abstand ist vom Druckformat abhängig, die beiden unteren Schlitten, auf denen die Welle der unteren Gegendruckwalze drehbar gelagert ist, stützen sich auf oberen Stangenenden von vertikalen Hubzylindern ab, die ein höhenverstellbarer Querbalken trägt. Diese Offset-Rotationsdruckmaschine ist nur für das einseitige Bedrucken eines Substrats geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von Leiterbildern so zu verbessern, dass ein beidseitiges Bedrucken von einzelnen Substraten oder einem Substratband mit Leiterstrukturen mit hoher Registergenauigkeit zwischen Vorder und Rückseite der Substrate erzielbar ist, wobei der Energie- und Materialverbrauch sowie umweltschädliche Emissionen verringert werden sollen und darüber hinaus eine erhebliche Kostensenkungen ermöglicht werden soll.

Diese Aufgabe wird verfahrensgemäß in der Weise gelöst, dass zwei Druckwerke, von denen jedes eine Auftragwalze, einen Plattenzylinder, eine Gummituchwalze und einen Druckzylinder umfasst, die senkrecht übereinander, sich berührend angeordnet sind, einen einstellbaren Spalt bilden, durch den das Substrat horizontal hindurchgeführt wird, auf dessen Vorder und Rückseite simultan das Druckmedium auf das Substrat aufgedruckt wird, wobei beidseitig registergenau auf dem Substrat durch Härten und Ätzen oder Ausbringen von elektrisch leitfähigem Druckmedium die Leiterstrukturen entstehen.

In Ausgestaltung des Verfahrens wird das Druckmedium auf dem Substrat, das metallbeschichtet ist, durch Strahlung gehärtet.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird die direkte Bebilderung von Leiterstrukturen mittels eines Laserplotters auf einer Schicht einer Metallplatte erzeugt und wird jede der beiden Metallplatten auf den Plattenzylinder des jeweiligen Druckwerkes aufgespannt.

Zweckmäßigerweise sind die Substrate Kunststoff-Filme auf Polyimid-, Polyethylenterephthalat-Basis oder beschichtete Kraftstoffpapiere.

Unmittelbar nach dem Bedrucken der Substrate erfolgt das Härten und/oder Ätzen der Leiterbilder, so dass letztendlich ein einstufiger Prozess von dem Erstellen der Leiterstrukturen bis zu den fertigen Leiterbildern bzw. gedruckten Schaltungen vorliegt. Durch diese Prozessführung, die geringen Breiten der Leiterstrukturen sowie dem geringen Abstand zwischen benachbarten Leiterstrukturen ist der Materialverbrauch optimiert, so dass nur ein sehr geringer Materialabfall und somit nur geringe umweltschädliche Emissionen entstehen, im Vergleich zu bekannten mehrstufigen Prozessen bei der Herstellung von gedruckten elektrischen Schaltungen.

Mit der Erfindung wird eine wesentliche Reduzierung an Verfahrensschritten und damit verbunden eine Eliminierung des Einsatzes von Chemikalien, Elektroenergie und Wasser erzielt. Durch die gezielte lokale Aufbringung von ätzresistentem druckfähigem Medium entsprechend der Leiterbildstruktur beim erfindungsgemäßen Druckverfahren gegenüber einer vollflächigen Aufbringung von Fotoresist beim herkömmlichen Verfahren wird die verbrauchte Menge an Fotoresist – auch wegen der geringeren Schichtdicke beim Drucken – um ca. 60 % abgesenkt. Dementsprechend ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen beim Fotoresist. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Trockenfotoresiste verwendet werden, entfällt der Laminierschritt, der unter Wärme erfolgt, wodurch Elektroenergie eingespart werden kann. Werden die Druckklischees mittels eines Laserplotters direkt belichtet, so wird auch der Einsatz von Filmmaterial zur Herstellung von Masken bzw. Leiterbildvorlagen hinfällig. Das Auswaschen der Druckklischees erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Wasser und ist ökologisch unbedenklich, da lediglich Silikonkautschukreste, nicht jedoch Silberionen ins Abwasser gelangen, wie dies beim Einsatz von herkömmlichen Silberhalogenidfilmen der Fall ist. Neben der hohen Einsparung an Energie, Wasser, Fotoresist entfällt auch der gesamte fotochemische Prozeß und die damit verbundene problematische Entsorgung der Abwässer. Weitere Vorteile ergeben sich durch den Einsatz von druckfähigen Materialien, die nur geringgiftige Bestandteile enthalten und gemäß etablierter Entsorgungsprozeduren für Druckereien entsorgt werden können. Daneben ist auch die Verarbeitbarkeit bei Übergang zu flexiblem Leiterplattensubstrat und der damit gegebenen Möglichkeit von Rolle zu Rolle zu fertigen, verbessert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 schematisch die im Stand der Technik bekannten Verfahrensschritte zur Herstellung eines einseitigen Leiterbildes auf einem Substrat,

2 die Verfahrensschritte zur Herstellung eines einseitigen Leiterbildes auf einem Substrat nach der Erfindung,

3 schematisch eine Druckvorrichtung mit zwei Druckwerken zur Herstellung von je einem Leiterbild auf der Vorder und Rückseite eines Substrates, und

4 eine schematische Gegenüberstellung der Verfahrensschritte nach der Erfindung unter Einsatz eines positiven und negativen Druckklischees und eines ätzresistenten und selbstätzenden Druckmediums für die Herstellung von je einem Leiterbild auf der Vorder- und Rückseite eines Substrates.

Bei den im Stand der Technik angewandten Verfahrensschritten, wie sie schematisch in 1 dargestellt sind, wird ein einseitig metallisiertes Substrat vollflächig mit einem druckfähigen Medium, wie z. B. Positiv- oder Negativ-Fotoresist (Fotolack) beschichtet und danach durch eine Filmmaske, die ein Positiv- oder Negativ-Film eines Leiterbildoriginals ist, belichtet. Danach wird das Leiterbild durch Verfahrensschritte wie Härtung, Ätzen und Strippen des Fotoresists fertiggestellt. Die Anfertigung der Filmmaske erfolgt in der Weise, daß von einem Leiterbildoriginal ein positiver oder negativer Filmhergestellt wird, der belichtet, entwickelt und fixiert wird. Diese Filmmaske wird dann auf die vollflächig aufgetragene Fotoresistschicht aufgelegt und durch diese Filmmaske hindurch wird belichtet. Die Filmmaske muß nach der Benutzung entsorgt werden, wie dies voranstehend in der Beschreibungseinleitung beschrieben ist.

Der vollflächig aufgetragene Fotoresist kann in flüssiger oder fester Form (Trockenresist) auf die zu strukturierende Oberfläche aufgebracht werden. Die Film- bzw. Belichtungsmasken werden in Form von klassischen Silberhalogenidfilmen auf Polyesterbasis hergestellt. Hierzu werden die Filme beispielsweise über einen Laserplotter belichtet und anschließend – nach fotografischem Vorbild – unter Anwendung der entsprechenden Chemikalien entwickelt und fixiert.

In 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren schematisch dargestellt. Es wird ein Leiterbildoriginal von einem Laserplotter abgetastet und direkt auf eine Silikonkautschukschicht auf einer Metallplatte aufbelichtet und eingebrannt, d.h., daß die Silikonkautschukschicht an den zu druckenden Bereichen durch den Laserstrahl weggebrannt wird. Das so hergestellte Druckklischee wird auf einen Plattenzylinder 6, 16 eines Druckwerkes 2, 3 der Druckeinrichtung 1, wie sie in 3 gezeigt ist, aufgespannt.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann das Druckklischee auf konventionelle Weise durch Erstellen eines Positiv- oder Negativfilms von einem Leiterbildoriginal und nachfolgender Übertragung des Filmbildes durch Belichtung auf die Silikonkautschukschicht der Metallplatte hergestellt werden. Das Druckklischee selbst besteht beispielsweise aus dünnem Aluminiumblech, das eine 1 bis 2 μm dicke Silikonkautschukschicht trägt und kann in ökologisch unbedenklicher Weise entsorgt werden. Es werden ausgezeichnete Auflösung, Kantenschärfe, Konstanz der Leiterbahnbreite erreicht, wobei sowohl die Leiterbahnbreite als auch der Abstand zwischen den Leiterbahnen im Bereich von 5 bis 25 μm liegt. Wie anhand von 3 noch beschrieben werden wird, werden beidseitig metallisierte Substrate bzw. eine beidseitig metallisierte Substratbahn auf der Vorder- und Rückseite mit Leiterbildern bedruckt. Der Druck ist vergleichbar mit einem wasserlosen Offsetdruck. Die Silikonkautschukschicht muß auf der Metallplatte, bei der es sich bevorzugt um eine dünne Aluminiumplatte handelt, haften, wozu im allgemeinen eine Primerschicht auf der Oberfläche der Aluminiumplatte aufgetragen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß auf der Aluminiumoberfläche eine strahlungsempfindliche Schicht aufgebracht ist, auf der sich die Silikonkautschukschicht befindet. Diese strahlungsempfindliche Schicht stellt dann die Haftung zur Silikonkautschukschicht her und verändert sich im übrigen durch die Bestrahlung derart, daß der Silikonkautschuk an den nicht eingebrannten Stellen mittels Wasser als Gleitmittel abgewaschen werden kann. Durch die Laserbestrahlung kann entweder nur die Silikonkautschukschicht an den zu druckenden Stellen weggebrannt werden oder auch gemeinsam mit der Silikonkautschukschicht die darunter liegenden Bereiche der strahlungsempfindlichen Schicht.

In 3 ist schematisch eine Druckeinrichtung 1 mit einem oberen Druckwerk 2 und einem unteren Druckwerk 3 dargestellt, wobei Hubverstellvorrichtungen zur besseren Übersicht weggelassen sind. Es werden entweder einzelne diskrete Substrate 14, 14 oder eine durchgehende Substratbahn 24 mittels Transportwalzen 12, 13 in die Druckeinrichtung 1 eingeführt. Die beiden Druckwerke 2, 3 sind in der Druckeinrichtung 1 im Abstand einander genau gegenüberliegend angeordnet und umfassen jeweils eine Auftragswalze 5, 15, einen Plattenzylinder 6, 16, eine Gummituchwalze 7, 17, und einen Druckzylinder 8, 18. Zwischen den Druckzylindern 8 und 18 besteht ein Spalt 38, dessen Höhe entsprechend der Dicke der Substrate 14 bzw. der Substratbahn 24 mittels Hubverstellvorrichtungen einstellbar ist. Der Druckzylinder 8, die Gummituchwalze 7 und der Plattenzylinder 6 des oberen Druckwerkes 2 sind senkrecht übereinander angeordnet und berühren sich gegenseitig. Sie besitzen die durch die Pfeile angezeigten Drehrichtungen. In gleicher Weise sind der Plattenzylinder 16, die Gummituchwalze 17 und der Druckzylinder 18 des unteren Druckwerkes 3 senkrecht übereinander angeordnet und stehen untereinander in Kontakt. Eine Auftragswalze 5 des oberen Druckwerkes 2 ist horizontal neben dem Plattenzylinder 6 im oberen Druckwerk 2 angeordnet und bildet einen rechten Winkel mit der vertikalen Anordnung aus Plattenzylinder 6, Gummituchwalze 7 und Druckzylinder 8.

In der gleichen Weise schließt eine Auftragswalze 15 einen rechten Winkel mit der vertikalen Anordnung aus Plattenzylinder 16, Gummituchwalze 17 und Druckzylinder 18 des unteren Druckwerkes 3 ein. An die Auftragswalzen 5 und 15 wird jeweils mittels Rasterwalzen 9 bzw. 19 ein Druckmedium angetragen. Auf den Plattenzylindern 6, 16 sind beispielsweise Platten aufgespannt, auf denen mit einem Bebilderungssystem 11, 11 das strukturierte Druckklischee geschaffen wurde. Durch die Auftragswalzen 5, 15 wird das Druckmedium auf die Druckklischees der Plattenzylinder 6, 16 aufgetragen. Diese wiederum sind in Kontakt mit den Gummituchwalzen 7, 17, die mit den Druckzylindern 8, 18 in Berührung sind. Der eigentliche Druckvorgang findet so statt, daß der Druck nicht unmittelbar auf das Substrat 14 bzw. die Substratbahn 24 erfolgt, sondern vom seitenrichtigen Druckklischee, das sind die Platten auf den Plattenzylindern 6, 16 zunächst auf die Gummituchwalzen 7, 17 seitenverkehrt vorgenommen wird, und von diesen das Druckbild seitenrichtig auf das Substrat 14 bzw. die Substratbahn 24übertragen wird. Bei den Gummituchwalzen 7, 17 handelt es sich um Walzen, die mit einem Gummituch ausgerüstet sind.

Nach dem Austritt der beidseitig bedruckten Substrate 14 bzw. der Substratbahn 24 aus der Druckeinrichtung 1 wird eine Trocknungsstation 21, 21 durchlaufen, die symmetrisch zu beiden Seiten der Substrate bzw. der Substratbahn aufgebaut ist. Diese Trocknungsstation 21 enthält auf jeder Seite zumindest einen Strahler 40, der in der Brennlinie der parabolisch, kugelig oder ellipsoidisch ausgebildeten verspiegelten Innenwände des Gehäuses angeordnet ist. Bei den Strahlern 40, 40 handelt es sich um UV-Strahler, welche die durch das aufgetragene Druckmedium entstandenen strukturierten Leiterbilder auf der Vorder- und Rückseite der Substrate 14 bzw. der Substratbahn 24 durch UV-Strahlung härten. Der Abtransport der Substrate 14 bzw. der Substratbahn 24 aus der Druckvorrichtung erfolgt mit Hilfe von weiteren Transportwalzen 22, 23. Als Druckmedium kommen ätzresistente oder ätzende Druckfarben, ebenso Druckmedien mit elektrisch leitenden Eigenschaften in Betracht. Mit dem Begriff "ätzend" wird eine Druckfarbe bezeichnet, die ätzende Eigenschaften besitzt und die unmittelbar das Ätzen des Leiterbildes ohne weiteres Ätzmedium durchführt.

In 4 sind die einzelnen Verfahrensschritte unter Verwendung eines negativen Druckklischees und eines positiven Druckklischees einander gegenübergestellt. Ausgangspunkt ist jeweils eine Metallplatte beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen Metall, die eine 1 bis 2 μm dicke Silikonkautschukschicht trägt. In der Silikonkautschukschicht wird entweder ein Negativbild (Schritt (a) der 4 auf der linken Seite) oder ein Positivbild (Schritt (a) der 4 auf der rechten Seite) einer Leiterbildstruktur bzw. eines Leiterbildoriginals mittels eines Laserstrahls eingebrannt, danach die Metallplatte gespült, um Silikonkautschukreste zu entfernen und die Metallplatte auf dem Plattenzylinder 6, 16 des Druckwerks 2, 3 aufgespannt. Von den Antragswalzen wird auf die Druckklischees Druckmedium, beispielsweise eine ätzresistente oder ätzende Druckfarbe aufgetragen, die die silikonkautschukfreien Bereiche ausfüllt, wie im Schritt (b) der 4 dargestellt. Das Druckklischee stellt eine trockene Platte dar, mit deren Hilfe eines trockenes Leiterbild erhalten wird. Die Druckfarbenstruktur des jeweiligen Druckklischees wird auf die Vorder- und Rückseite der einzelnen Substrate bzw. der Substratbahn im Schritt (c) aufgedruckt und danach im Schritt (d) die ätzende Druckfarbe und die von ihr abgedeckten metallbeschichteten Bereiche der Substrate bzw. der Substratbahn weggeätzt oder die ätzresistente Druckfarbe durch Strahlung gehärtet und die dazwischen befindlichen metallbeschichteten Bereiche weggeätzt. Schritt (d) der 4 zeigt, daß in beiden Fällen das gleiche Leiterbild erhalten wird.

Als Silikonkautschukschichten werden bekannterweise, wie beispielsweise in der DE-A 43 30 279 beschrieben, solche verwendet, die durch partielle Vernetzung von Polymeren, die Polysiloxanreste als Haupt-Grundgerüst enthalten, mit Vernetzungsmitteln erhalten werden. Zum Härten der Silikonkautschukschichten werden diese kondensiert, d.h. ein Polysiloxan mit Hydroxylgruppen an beiden Enden wird vernetzt mit einem Silan oder einem Siloxan, das eine direkt an ein Siliziumatom desselben gebundene hydrolysierbare funktionelle Gruppe trägt. Bei einem Silikonkautschuk vom Additionstyp werden ein Polysiloxan mit ≡Si-H-Gruppen und ein Polysiloxan mit -CH=CH-Gruppen einer Additionsreaktion unterworfen, unter Bildung eines Silikonkautschuks. Der kondensierte Silikonkautschuk verursacht Änderungen seiner Aushärtungseigenschaften und seiner Haftung an einer lichtempfindlichen Schicht je nach Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre während des Aushärtens. Ein besonders geeigneter Silikonkautschuk wird durch die Vernetzung einer Mischung von Polysiloxanen und eines Hydrogenpolysiloxan durch Additionsreaktion erhalten. Diese Polysiloxane enthalten mindestens zwei direkt an Siliziumatome gebundene Alkenylgruppen und Alkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Vinyl- oder halogenierte Kohlenwasserstoffgruppen. Das Hydrogenpolysiloxan enthält einen Wasserstoff oder eine Methylgruppe, ferner eine Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder Vinylgruppe.

Die Katalysatoren für die Additionsreaktion dieser Komponenten können aus den im Stand der Technik bekannten Katalysatoren ausgewählt werden. Besonders geeignet sind Platinverbindungen wie elementares Platin, Platinchlorid, Chloroplatin(IV)säure oder Platin, das mit Olefinen koordiniert ist. Der Silikonkautschuk kann ferner einen Vernetzungsinhibitor enthalten. Das Druckklischee muß so flexibel sein, daß es problemlos auf den Plattenzylinder des Druckwerkes aufgespannt werden kann und der Belastung während des Druckvorgangs standhalten kann.

Beispiele für Substrate bzw. für die Substratbahn, die verfahrensgemäß verwendbar sind, sind Kunststoffilme auf Polyimidbasis, evtl. auf Polyethylenterephthalatbasis oder beschichtetes Kraftstoffpapier. Bei den Polyimiden handelt es sich um Polymere mit Imid-Gruppen als wesentliche Struktureinheiten der Hauptkette. Die Imid-Gruppen können als lineare oder zyklische Einheiten vorliegen. Von besonderer technischer Bedeutung sind die Polyimide, die durch Polykondensation von aliphatischen oder aromatischen Diaminen mit aromatischen Tetracarbonsäuredianhydride, die über Polyamidsäuren als Zwischenstufen hergestellt werden. Zu den Polyimiden werden auch Polymere gerechnet, die neben Imid- auch Amid-, Ester- und Ethergruppen als Bestandteile der Hauptkette enthalten. Die Polyimide gehören zu den hochtemperaturbeständigen Kunststoffen und Hochleistungskunststoffen und zeichnen sich durch hohe Festigkeit in einem weiten Temperaturbereich von –240 bis +370 °C, hohe Wärmeformbeständigkeit bis etwa 360 °C, Thermostabilität und Flammwidrigkeit aus. Sie sind darüber hinaus beständig gegen verdünnte Laugen, Säuren, Lösungsmittel, Fette und Öle. Unter anderem werden sie als Träger von gedruckten Schaltungen, d.h. von Leiterplatten eingesetzt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu bedruckenden Substrate bzw. die Substratbahn sind Kunststoffolien mit metallischen Schichten auf der Vorder- und Rückseite. Bei dem Kunststoff dieser Folien handelt es sich bevorzugt um Polyimide. Die Schichtdicke des Druckmediums beträgt 1 bis 2 μm. Als Metallschichten kommen u.a. Kupfer-, Aluminium-, Zink- oder Stahlschichten in Betracht.

Besitzt das Druckmedium elektrisch leitende Eigenschaften, so sind die zu bedruckenden Substrate bzw. die Substratbahn nicht-metallbeschichtete Kunststoffolien, auf denen durch das Bedrucken elektrisch leitende Strukturen entstehen.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß die Substrate der Leiterplatten über Druckwalzen einer Druckeinrichtung im Offsetverfahren, mit einem Druckmedium entsprechend der gewünschten Leiterbilder strukturiert so bedruckt werden, daß unmittelbar nachfolgend das Ätzen der Leiterbilder erfolgen kann. Damit wird der bisherige mehrstufige Prozeß der Leiterplattenfertigung auf einen einstufigen Prozeß des Ätzens nach dem Druck reduziert. Besitzt das Druckmedium elektrisch leitende Eigenschaften, so wird die Leiterplattenfertigung weiter vereinfacht, da dann das Ätzen entfällt und unmittelbar nach dem Bedrucken der Substrate und Trocknen bzw. Härten des Druckmediums die Leiterplatten fertiggestellt sind.