导电层结构及其制造工艺的制作方法

专利名称：导电层结构及其制造工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在电绝缘衬底上按图案构造(pattern configuration)制造至少一种导电层结构的工艺，以及依照该工艺所 制造的导电层结构。
背景技术：
上述工艺从EP 1 562 412 A2中可知。在此情况下，在连续的过 程中，膜带(film strip)形式的电绝缘衬底在巻到巻(roll-to-roll) 工艺中被传送。通过由印刷操作来涂敷导电印刷介质在膜带上形成导 电图案区域，该导电图案区域是要制造的导电层结构所需的形状。以 这种方式所制备的膜带被传送通过电镀液，并且导电图案区域被用金 属层电镀增强。在电镀液中，巻筒膜(film web)在旋转鼓轮之上输 送，在旋转鼓轮的外围并与鼓轮的旋转轴平行的地方具有多个相互隔 开的阴极棒。在此过程中，为了被电接触并在图案区域中实现金属沉 积，导电图案区域在通过电镀液时，必须与阴极棒直接接触并且同时 与电镀液直接接触。
阴极棒之间的间隔意味着导电图案区域在膜带的传送方向上的 最小尺寸必须为某个尺寸，该尺寸确保在通过电镀液时，导电图案区 域必然与阴极棒导电接触并且与电镀液接触使得在导电图案区域中 发生沉积过程。在这一点上，目前认为，在膜带的传送方向上，导电 图案区域的最小尺寸>20 mm。
现有的工艺竭力将电子部件和电路小型化，却受到其迄今可用的 工艺的限制，因为利用现有的工艺不能在电绝缘衬底上可靠地制造出
尺寸——在膜带传送方向上看--J、于20 mm的导电层结构。要涂镀
这么小的图案区，要么无法与阴极棒电接触，要么无法用阴极棒、电镀液组件的移位来完全覆盖所要涂镀的图案区域，这阻碍了在图案区 域中的金属沉积。

发明内容
因此，本发明的目标是， 一方面提供一种工艺，使用该工艺，即
使具有图案构造并且尺寸显著小于20 mm的导电层也能在电绝缘衬 底上被制造出来；另一方面，提供依照所述工艺所制造的一种导电层 结构，其尺寸比迄今可能的尺寸更小。
用于在电绝缘衬底上制造至少一个具有图案构造的导电层结构 的工艺的目标是通过下列步骤达成的
在衬底的至少一个表面上涂敷导电层；
在导电层的第一区域中制成电绝缘抗蚀剂层，其中按所要形成的 至少一个图案化层结构(patterned layer structure )的形状空出导电 层的至少一个第二区域，另外，还空出导电层的至少一个带状的第三 区域，其中导电层的第一、第二和第三区域被导电地连接起来，并且 从所述至少一个第三区域的纵向上看，所述至少一个第三区域的端部 从所述至少 一个第二区域的至少一侧突出；
在导电层的所述至少一个第二区域和所述至少一个第三区域中 将电镀沉积金属层；
去除抗蚀剂层；以及
利用蚀刻来去除第一区域中的导电层以及在该导电层的远离衬 底的一侧上的金属层，直到第一区域中的导电层被去除为止，制成所 述至少一个图案化的层结构。
在这一点上，"带状区域"的表述被用于表示这样一种区域，该区 域是细长的结构因而是长的而不是宽的。
本发明的工艺从导电层开始，该导电层被涂敷于衬底的整个表面
区域，或者仅以区域(region-wise)方式-特别是以图案方式——
被涂敷于衬底上。当在所涉及的整个表面区域上设置导电层时，以此 方式，小的第二区域仍然以良好的导电状态与导电层的暴露于带状第三区域中的部分相连接，其中在所述小的第二区域中要电镀构建导电 层以提供导电层结构。当仅以区域方式，特别是以所要形成的导电层 结构的形状那样的图案方式制造导电层时，优选地利用也是导电层的
组成部分的辅助导体路径(auxiliary conductor tracks )制成导电互连
关系的导电层的第二区域和第三区域。
依靠制造与所述至少一个带状第三区域呈导电连接关系的所述
至少一个第二区域，并且依靠其结构，总能在所述至少一个第三区域 中利用阴极棒电接触导电层，并且在与其导电相连的所述至少一个第 二区域中实现金属的电镀沉积。
在此情况下，导电层的所述至少一个第二区域和暴露的所述至少 一个第三区域被电镀涂镀，而在导电层的被电绝缘抗蚀剂层所覆盖的 第一区域中则不发生电镀沉积。这节省了材料并且允许单独的层结构 能够被容易地从涉及整个表面区域的衬底上的导电层上切割下来，或
能够与导电层结构;其它区域^离开。 一 ' '一
对于根据本发明的工艺所形成的导电层结构，通过使层结构在层
平面中的所有方向上的尺寸小于20 mm、特别优选地小于10mm、更
力口优选地小于lmm， 达成了上述目标。
然而，应认识到，本发明的工艺也能够用于形成更大尺寸——比 如长度>70 mm——的层结构。
迄今为止，这么小的导电层结构只能通过诸如印刷足够厚的导电 胶、或者无电流镀敷(current-less plating)之类的相当昂贵的工艺被 构建于电绝缘衬底上。
所述至少一个带状第三区域可以以笔直的、倾斜的、阶梯状的、 波浪线状的、或曲线状的结构被制造于衬底上。在此情况下，在衬底 上，采用所述至少一个带状第三区域的结构被配置为特别地适应于所 要形成的层结构的配置。
已被证明值得的是，制造至少两个带状的第三区域。这允许对可 用于形成层结构的衬底表面区域的最优化的利用。也可以有三个或更多的带状第三区域。
在这一点上，所述至少两个带状的第三区域被优选地以相互平行 的关系设置，但彼此相关的其他设置也是可以的。因此，第三区域可 以彼此相交、沿着彼此相关的角度延伸、和/或沿着与村底的纵向边缘 相关的角度延伸等等。
优选地，所述至少一个带状第三区域被制造为具有至少20 mm 的带长。这可靠地允许能够在所述至少一个第三区域中利用阴极棒来 电接触导电层，而与所述至少一个带状第三区域的设置无关。
已被证明值得的是，邻接着衬底的边缘、特别是纵向边缘来制造 所述至少一个带状第三区域。这样的设置允许能够在衬底的整个表面 区域中均匀地电接触导电层。
然而，同样可能的是，所述至少一个带状第三区域被设置成与衬 底的边缘、特别是纵向边缘间隔开。那么这可以是有利的，特别是例 如因为既存的粗糙度或其它类似的原因而在衬底的边缘区域中的导 电层无法获得均匀且不间断的结构的情况下。将第三区域布置在衬底 的中心已被证明是有利的。
优选地，所述至少一个带状第三区域是这样的结构，即它在衬底 的长度上延伸。当处理细长的衬底时，相应的第三区域优选地沿着衬 底的相应的一条纵向边缘延伸，或者单个第三区域在两条纵向边缘之 间的中心延伸。利用上述设置，可以利用阴极棒在各处实现导电层的 所述至少一个第三区域的电接触、于是实现所述至少一个第二区域的 电接触。
为了在所述至少一个第二区域中实现导电层的尽可能均匀的金 属电镀，已被证明有利的是，每5cm到20cm、特别是每10cm设置 一个利用阴极棒而被电接触的带状的第三区域。根据第二区域的各自 的布局，第三区域被优选地设置于第二区域之间的间隙中。
然而，同样可能的是，所述至少一个带状第三区域是这样的结构， 即它只在衬底的一部分上延伸。当有两个或更多的第三区域时，它们 彼此相互间有不同种类的设置。
9这样，可以在衬底的纵向上连续设置多个第三区域。在此情况下， 连续设置的第三区域被例如具有抗蚀剂层的第 一 区域所打断。这样的 设置是有利的，特别是当所述至少一个第二区域以局部受限形式存 在，或者多个第二区域以相互并列放置方式紧密地以相同高度存在
——例如成一行——操作时；在此情况下，从第二区域到在衬底纵向 上相邻的第二区域的间隔，或者例如从一行到相邻行的间隔较大。这 里，相同高度是指相对于村底纵向的横向。相应地，第二区域的行是 第二区域相对于衬底纵向的横向设置。
另外，至少两个带状第三区域可以按这样的方式被制造即它们 的长度相同或不同。在这一点上，已被证明适当的是，所述至少两个 带状第三区域的端部分别以相同高度设置，或者被设置成错位关系， 也就是说在衬底纵向上处于不同的位置。
已被证明有利的是，所述至少一个带状第三区域的结构是，其宽 度b至少是l.O mm,而与第三区域的长度无关。优选地，多个带状 第三区域具有相同的宽度b，但是不同的宽度b也可以是有利的，例 如在电接触方面。对于所要形成的具有不同的宽度b的至少两个带状 第三区域是可能的。
关于只以区域方式被设置于衬底上的导电层，这样的宽度b对于 将所述至少一个第二区域导电连接到所述至少一个第三区域的辅助 导体路径也是优选的。
在特别优选的特征中，本发明的工艺涉及使用细长的柔性衬底使 得连续工艺的实现成为可能。在此情况下，细长而柔性的、即可弯曲 的村底，在工艺过程中^皮优选从巻到巻地传送。
为此，以处于巻绕在巻上的状态下提供村底，从巻上抽取衬底然 后直接传到用于涂敷导电层的单元。然后，衬底被传到用于在导电层 上的第一区域中以图案形式制造抗蚀剂层的至少一个单元、用于电镀 增强导电层的暴露的第二和第三区域的电镀单元、用于去除抗蚀剂层 的单元、用于蚀刻导电层和金属层的单元、以及进一步的和可选的， 清洗单元、烘干和/或温度控制单元、用于将在衬底上形成的多个导电层结构逐一分开的单元、或进一步处理的单元。
使用巻筒膜形式的电绝缘衬底、特别是膜厚在12 nm与200 nm 间的巻筒膜，是特别优选的。
已被证明适当的是，巻筒膜包括至少一个塑料材料层，特别是 PET、 PET-G、 PEN、 PE、 PC、 PVC或ABS。在这一方面，特别是 纯塑料膜，或者又一层塑料层与至少又一层包含电绝缘材料的不同的 层、特别是塑料材料和/或无机层所组成的叠层是合适的。
导电层优选地通过气相沉积、溅射、化学气相沉积、压印 (embossing)或层压(laminating)而4皮涂敷到电绝缘衬底的表面。 为了改善导电层对衬底的粘附性，也可以在衬底与导电层之间设置涂 底粘结(priming bonding )和/或粘性层。
当利用压印(热或冷压印)或层压来涂敷导电层时，采用包括导 电层的压印或层压膜，其中通常提供粘性层作为导电层与村底之间的 粘结层。所述粘性层可以是热熔粘合剂、冷粘合剂或在辐射特别是 UV或IR辐射的影响下固化的粘合剂。粘性层可以被设置在衬底上或 者可以是压印或层压膜的组成部分。
压印膜通常具有承载膜(carrier film )和可从承载膜分离的转印 层(transfer layer);所述转印层由薄层制成，通常无法自支撑 (self-supporting)，并且#皮转移到一于底上。适合用于本发明的工艺 中的压印膜优选地，从承载膜开始，包括可选的释放层(release layer)、导电层、和可选的粘性层。在导电层被胶粘于衬底上的压印 操作之后，使承载膜从转印层上脱落。只在衬底上保留转印层或转印 层的区域。
层压膜通常具有承载膜和不可从承载膜分离的其他薄层。它们被 作为整体转印到衬底上。适合用于本发明的工艺中的层压膜包括在承 载膜一侧上的导电层和在承载膜的另一侧上的可选的粘性层。在层压 操作中，层压膜被胶粘于衬底上或在热和压力作用下与衬底相连接。
为了实现衬底的最大限度的利用，已被证明的是，在村底上制造 图案构造的至少两个层结构。它们可以以规则或者不规则的设置方式被设置于衬底上。在这一点上，规则的设置是有利的，特别是当要在 衬底上制造的层结构形状基本上相同或相似、或者层结构的尺寸相似 时。
在这一点上，行和/或列形式的设置已经被证明是有利的。在此 情况下，列被优选地与衬底的边缘、特别是纵向边缘平行地设置。
然而，不规则的或任意需要的设置同样是可以的，并已被证明是 适当的，特别是当要在衬底上形成非常不同的形状和/或尺寸的层结构 时。
所述至少一个第二区域，从与导电层的平面垂直的方向上看，能 够至少以区域方式被制成为至少一个细长的导体路径的形式。
能够制造层厚在10 nm与10 nm之间的导电层。优选地，以层 厚度在100 nm与5 jim 之间、特别优选在500 nm与1.5 fim之间的范
围，在衬底上制造导电层。
优选地，导电层由金属材料和/或导电有机材料形成。优选地， 导电层由铜、铝、锡、银、金、镍、铬、钴或这些金属的合金形成。
在这一点上，可以使用相同的或不同的材料来形成导电层和在其 上电镀沉积的金属层。
同样地，在第一区域和第三区域中，导电层可以由与第二区域中 不同的导电材料形成。然而考虑工艺的经济性，优选的是，在第一、 第二和第三区域中导电层由相同的导电材料形成。
电镀沉积的金属层可以由与导电层相同或不同的材料形成。 已证明适当的是，电镀沉积的金属层的层厚度厚于导电层的层厚 度。已证明特别有利的是，金属层的层厚度比在其上形成了金属层的 导电层的层厚度至少厚5%。这确保了在蚀刻操作中导电层在第一区 域中被可靠地去除，但是无论如何第二区域和第三区域中的电镀沉积 金属层以充足的层厚度保留在衬底上。特别是，这同样适用于当相同 材料被用于形成导电层和金属层时，金属层在所用的蚀刻溶液中溶解 得比导电层等快得多。
已证明适当的是，电镀沉积的金属层由铜、镍、钴、铬、银或金形成。
铜制的导电层与铜制的金属层的组合具有已证明的优点。然而其它材料的组合也是可以的。
电绝缘抗蚀剂层优选地由这样的组成物形成该组成物受热或辐射特别是UV辐射的效应而固化，并且是可随便地——尤其是以所谓的单一成分抗蚀剂或抗电镀剂(galvanoresist)的名称——荻得的。抗蚀剂层优选地^皮形成为层厚度在100 nm与20 fim之间。抗蚀剂层越厚，通常所选择的带状第三区域的宽度b越宽以确保电镀液中导电层的所述至少一个第三区域与一个或更多阴极棒之间的电接触。此处，层厚度约为20 nm的抗蚀剂层已与宽度为1.0 mm的带状第三区域相结合来使用而无任何问题。
已证明有利的是，抗蚀剂层的层厚度对带状第三区域的宽度之比
为至少1: 50,特别是1: 100。
优选地，抗蚀剂层通过印刷或压印以图案形式被涂敷到衬底。特别地在此处，压印操作使用热压印膜。
然而，抗蚀剂层同样能够，例如以负性或正性光致抗蚀剂层的形式，被涂敷到衬底的整个表面区域上，然后通过在所述至少一个第二区域和所述至少一个带状第三区域中进行去除来结构化。在此情况下，可以以光刻的方式或利用激光来形成结构。
所形成的导电层结构可以是任意所需的形式。优选地，层结构是电极或连接端子表面、导体路径特别是蜿蜒状或螺旋状的导体路径、或者设置成栅格状的导体路径诸如天线结构、电极结构等的形式。
工艺还可以包括下列步骤在电镀液中，在阴极棒与导电层的所述至少一个带状第三区域之间形成直接接触。阴极棒是适用于电镀金属沉积的原电池的阴极。可以通过使第三区域的表面与阴极的表面彼此接触来形成直接接触。如果第三区域与阴极之间有直接的电接触，也就是说电流能够流动，那么直接接触就以适当的方式被形成了 。
优选地，在阴极棒与导电层的所述至少一个带状第三区域之间形成直接接触包括下列步骤将柔性的巻筒膜形式的衬底引导并绕在鼓轮的周缘部分上，所述鼓轮围绕旋转轴旋转且至少部分地被浸入电镀液中，并且在所述鼓轮的周缘处以某个相互间隔设置与旋转轴平行设置的阴极棒，其中衬底的涂敷有导电层的表面朝向所述鼓轮。衬底的远离要形成的导电层的另一个表面朝着离开鼓轮的方向。阴极棒形成原电池的阴极。这些阴极棒被设置为大致平行于旋转轴，因而大致垂直于衬底的巻筒膜的传送方向。原电池的阳极可以被设置在鼓轮的旋转轴的区域中。在此情况下，以柔性的巻筒膜形式绕在鼓轮的周缘部分上的衬底的圆周速度与鼓轮的旋转速度匹配，使得在旋转运动期间，巻筒膜与鼓轮周缘抵接并且旋转的巻筒膜的所述至少一个带状第三区域关于设置于周缘上的阴极棒的位置恒定。
优选地，所述至少一个第三区域在巻筒膜传送方向上测量的带长其至少与沿周缘测量的相邻的阴极棒之间的间隔 一 样大。两个阴极棒之间的沿周缘测量的间隔被定义为，在巻筒膜围绕鼓轮旋转的延伸的巻筒膜上分别与相邻的两个阴极棒之一抵接的两个点之间的最短距
实际上，相邻的两个阴极棒之间沿周缘测量的间隔在至少为20mm的区间中。典型的阴才及棒的直径在约5 mm与约50 mm之间。
有可能的是，在只以区域方式、特别是以所要形成的导电层结构的形式那样的图案构造来涂敷第一导电层的情况下，导电层的其中形成了电绝缘抗蚀剂层的第一区域可以是将导电层的所述至少一个第二区域和所述至少一个第三区域电连接起来的区域，特别地，是辅助导体路径。在此情况下，所要形成的图案化的层结构形式的导电层的所述至少一个第二区域和导电层的所述至少一个带状第三区域是无抗蚀剂层的。与在整个表面层上涂敷导电层相比，只以区域方式涂敷导电层的优点在于使用更少量的材料所述过程需要更少的用于涂敷导电层的材料和更少的用于制造抗蚀剂层的材料。另外，当去除抗蚀剂层时，被去除的抗蚀剂材料更少并且在蚀刻操作中被去除的导电层材料以及金属层材料更少。


图la到17意在通过实例说明本发明的用于在电绝缘衬底上以图案的形式形成导电层结构的工艺。在这一点上，为了更清楚，各个层和层区域并不是按照它们相互的大小关系成比例真实地表示的。在附图中
图la表示了包括导电层的压印膜的横截面和衬底的横截面，图lb表示了包括导电层的压印膜的另一个可能的横截面和衬底的横截面，
图2以横截面图表示了将导电层涂敷到衬底的操作，
图3以横截面图表示了将压印膜的承载膜从村底上分离的操作，
图4a以横截面图表示了涂敷图案化的抗蚀剂层的操作，
图4b为图4a的配置的俯视图，
图5a以横截面图表示了用于以金属层电镀导电层的第二和第三区域来进行涂敷的单元，
图5b以横截面图表示了包含电镀形成的金属层的衬底，图5c为图5b的配置的俯视图，
图6a以横截面图表示了去除抗蚀剂层之后的图5和5c的配置，图6b为图6a的配置的俯视图，
图7a表示了去除第一区域中的导电层之后，形成有图案化的导电层结构的图6a的配置，
图7b为图7a的配置的俯视图，
图8a以横截面图表示了其上形成了图案形式的导电层的衬底，图8b为图8a的配置的俯视图，
图9以俯视图表示了涂敷图案化的抗蚀剂层之后的图8a的配置，图IO以俯视图表示了涂敷电镀形成的金属层之后的图9的配置，图11以俯视图表示了去除抗蚀剂层之后的图10的配置，图12以俯视图表示了去除第一区域中的导电层之后，形成有图案化的导电层结构的图11的配置，
图13以俯视图表示了另一个具有图案化的导电层的衬底，图14表示了涂敷图案化的抗蚀剂层之后的图13的配置，图15表示了涂敷电镀形成的金属层之后的图14的配置，图16表示了去除抗蚀剂层之后的图15的配置，以及图17表示了蚀刻操作之后的图16的配置。
具体实施例方式
图la和lb表示了工艺的不同形态，其中导电层通过压印膜被涂敷到电绝缘衬底的一个侧面的整个表面区域上。然而，如前所述，其他用于在村底上形成导电层的过程也是可以的，其中，在导电层与电绝缘衬底之间不需要粘性层，这样的过程诸如溅射、气相沉积等。本文不会包括关于更多的可能的过程的详细描述，因为它们为本领域技术人员所熟知。
图la表示了压印膜12a的横截面以及衬底1的横截面，该压印膜12a包括承栽膜10、释;^文层11和层厚为500 nm的铜制的导电层2，该衬底1的表面由电绝缘粘性层3形成。
图lb表示了另一个可能的压印膜12b的横截面以及衬底1的横截面，该压印膜12b包括承载膜10、释放层11、层厚为500 nm的铜制的导电层2和电绝缘粘性层3。
在每种情况中，粘性层3都用于将衬底1胶粘到导电层2，并且原则上可以被视作是电绝缘衬底1的组成部分。图la和lb的压印膜12a、 12b的释放层11是用于改善导电层2从承载膜10上释放的释放性能，而如果导电层2无论如何都可以按所希望的程度从承载膜10上脱离的话，那么也可以省略。
衬底1的形式是塑料材料——此处为PET——的、层厚50 jrni的柔性巻筒膜。衬底1以连续的巻对巻工艺的方式被处理，其中此处和下文中只涉及与衬底1相关的部分。
参见图2，如横截面中所示，压印膜12a或者作为替代的压印膜12b通过粘性层3与衬底1和固定在衬底1上的导电层2结合到一起。这是根据所用粘性层3的种类来实现的。如果粘性层3由热熔粘合剂形成，那么胶粘操作是通过增加压力和温度来实现的。如果粘性层3由在UV辐射作用下可交联的粘合剂形成，那么衬底1或承载膜10——可能包括释放层11——对于所用的UV辐射必须是透光的以允许粘性层3的相应的辐射，等等。
在衬底1与导电层2之间通过粘性层3进行了粘合性连接(adhesive join)之后，如图3的横截面所示，承载膜10——如果有的话包括释放层11——被从导电层2上拉脱。于是，衬底1的表面被导电层2覆盖，并且通过粘性层3与其牢固地粘合性连接起来。
然后，在导电层2上，优选地利用印刷，将电绝缘抗蚀剂层4形成为图案构造。特别地，印刷工艺诸如凹版印刷、柔版印刷(flexoprinting)、丝网印刷或详多印(tampon printing)适用于jt匕。例如，来自Lackwerke Peters的抗蚀剂组成物SD 2053 UV-AL适合作为用于形成抗蚀剂层4的印刷介质。
抗蚀剂组成物通过印刷被涂敷于导电层2的第一区域中，其中至少导电层2的第二区域2"被以所要形成的所述至少一个图案化的层结构形式空出，并且此外导电层2的至少两个带状第三区域2a，、 2b，被空出，其每个宽度为lmm。所述至少一个第二区域2，，被置于第三区域2a，、 2b，之间，第三区域2a，、 2b，的端部纵向地从所述至少一个第二区域2"突出。导电层2的带状第三区域2a，、 2b，相互平行地设置并且还与衬底1的纵向边缘平行并间隔开。
如图4a中的横截面A-A，所示，所获得的配置20具有衬底1、粘性层3、导电层2和在涂敷之后被烘干和/或固化的电绝缘抗蚀剂层4。在此情况下，抗蚀剂层4的厚度在3 nm与5 jim之间。
图4b表示了抗蚀剂层4的俯视图，从中可以详细看到所形成的抗蚀剂层4的图案化的构造。
替代地，抗蚀剂组成物也可以被涂敷于整个表面区域上然后——例如利用光刻法——以区域方式去除，以产生所需的图案。
然后， <吏图4a和4b所示的配置20通过至少一个电镀液。关于合适装置的结构，例如可参见EP 1 562 412 A2的图1和6。图5a概略地表示了用于利用电镀对具有金属层的导电层2的第二区域2，，和第三区域2a，、 2b，进行涂敷的单元100的横截面图，其中配置20，根据金属层各自的所需厚度，可以连续地通过多个这样的单元100。
单元100包括其中放置有电镀液60的槽。用于电镀沉积铜制的金属层的合适的电镀液例如由下列成分组成(按重量份)1000份蒸馏H2050份CuS0410份HSS04 ( 98% )5份L-抗坏血酸(L-ascorbic acid )
为了从这种电镀液中电镀沉积例如12 nm厚的铜制的金属层，优选地选择下列参数沉积电压 12 V电流密度 约12 A/dm2沉积时间 约1.5-2min电镀液温度50°C
所采用的电流密度越大、沉积电压越高和/或沉积时间越长，金属层的厚度就相应地变得越大。
聚丙烯制的鼓轮30被放置于至少部分地被浸入电镀液60中的位置上。由优质钢制成的阴极棒40被相互隔开地设置于鼓轮30周缘处，该阴极棒40平行于鼓轮30的旋转轴(见图5a中所示箭头，其指示了鼓轮30的旋转方向)。在该情况下，对于电镀液60来说，在阴极棒40之间的区域中，鼓轮30至少是可分区通过的。铜制的阳极块50设置于鼓轮30的旋转轴的区域中。图4a和4b中所示的配置20通过第一导轮70a被传送进入电镀液60中并绕在鼓轮30的周缘，配置20关于鼓轮30以这样的方式取向即，抗蚀剂层4、导电层的第二区域2"和第三区域2a，、 2b，面朝鼓轮30。在电镀液60中，阴极棒40至少与导电层的带状第三区域2a，、 2b，接触并且与它们电接触，在这种情况下，金属的电镀沉积不仅发生在导电层2的第三区域2a，、 2b，中，而且也发生在被电连接到第三区域2a，、 2b，的导电层2的第二区域2"中。阴极棒40与导电层2的第二区域2"之间不再需要直接的电接触，这使得对在衬底1的传动方向上被认为尺寸特别小的、特别是长度小于20 mm的第二区域2"的电镀成为可能。
这样，导电层2的导电带状第三区域2a，、 2b，无论如何在通过电镀液60的同时都与阴极棒40直接接触，并且是导电接触，抗蚀剂层4具有适当薄的性质和/或带状第三区域2a，、 2b，的宽度大小具有适当的大尺寸。
在这一点上，带状第三区域2a，、 2b，的其方向与阴极棒的轴线平行的尺寸(见图5b)被认为是宽度b。这在当抗蚀剂层4的厚度增加时，带状笫三区域2a，、 2b，的宽度b应按比例增加这一点上是适用的。
在通过了电镀液60之后，获得了如图5b所示的配置21,其经由第二导轮70b被提供给其它的电镀单元或其它的后续处理单元。
图5b为横截面B-B，中的视图，其表示了配置21，包括衬底l、粘性层3、导电层2、抗蚀剂层4以及被电镀沉积于导电层2的第二区域2，，和第三区域2a，、 2b，中的铜制的金属层5。
金属层3的厚度在1 nm和30 jim之间，其优选地厚于导电层2，该导电层2的厚度在此为500 nm。特别是，当导电层2和金属层5由相同材料形成时，金属层5比导电层2更厚。
图5c表示了图5b的配置的俯视图。在导电层2的第二区域2"中，可看到被电镀沉积于其上的金属层5的区域5"，同时在导电层2的第三区域2a，、 2b，中，也可看到被电镀沉积于其上的区域5a，、 5b，。
然后去除图案化的抗蚀剂层4。如图6a中所示，以横截面方式表示了去除抗蚀剂层之后的配置22。图6b以俯视图的方式表示了图6a的配置22，即没有抗蚀剂层4。被金属层5覆盖的区域被设置于导电层2的已无抗蚀剂层的第一区域旁边，其中金属层5的区域5"被设置于导电层2的第二区域2"中(见图4b)，并且金属层5的区域5a，、5b，在导电层2的带状第三区域2a，、 2b，中被设置成细长形或带状。
然后，如图7a所示，制造具有图案形式的多个导电层结构5，"的配置23，如此处的横截面图所示。为此，图6a或图6b的配置22被浸入到至少溶解形成导电层2的材料的蚀刻溶液中、或者与这种溶液相接触。如果金属层5由与导电层2的相同材料形成，那么它也被所述蚀刻溶液侵蚀并被部分地去除。所以导电层2肯定可以在暴露的第一区域中被去除，同时金属层5和被其覆盖的导电层2的区域2"、2a，、 2b，基本上保留，金属层5优选地厚于导电层2。这样，导电层2通过蚀刻在第一区域中被去除，另外金属层5通过蚀刻在其远离衬底1的那一侧上被相应的地除，直到导电层2在第一区域中被去除为止。如果采用不同材料形成导电层2和金属层5，并且使用特定侵蚀导电层2的材料而金属层5不被侵蚀或不被完全侵蚀且也不能被蚀刻溶液所渗透的蚀刻溶液，那么也可使用厚度等于或小于导电层2的厚度的金属层5。然而，要注意的是，金属层5的厚度对于图案化的导电层结构5"，的电阻值来说是关键性的，所以，此处，当不再获得层结构5"，的所需的导电性时，达到层厚度的自然下限(natural lowerlimit)。
图7b为俯视图，其表示了在设置于电绝缘衬底1上的电绝缘粘性层3上的图案化的导电层结构5"，。
图8a表示了横截面E-E，(见图8b)，其中，在PC制成的电绝缘衬底上形成了图案构造的导电层2。在此情况下，导电层2以图案形式被涂敷到衬底l上。在这一点上，导电层具有带状第三区域2a，和所要形成的图案化的层结构形式的多个第二区域2"。
图8b表示了图8a的设置的俯视图。可以看到，导电层2显然是图案化的构造，但是导电层2的单个的区域被电连接起来。在这一点上，可以看到八个第二区域2，，被电连接到带状第三区域2a，。第二区域2"被设置于第三区域2a，的左侧和右侧，其中笫三区域2a，，从衬底1的纵向上看，将第二区域2，，连接起来并突出于所述第二区域2"。导电层2的带状第三区域2a，居中地位于衬底1上并祐 没置成与衬底1的纵向边缘间隔开。
参见图9,电绝缘抗蚀剂层4按图案构造，优选地通过印刷，被涂敷到导电层2。特别地，印刷工艺诸如凹版印刷、柔版印刷、丝网印刷或移印适用于此。例如来自Lackwerke Peters的抗蚀剂组成物SD 2053 UV-AL适合作为用于形成抗蚀剂层4的印刷介质。
抗蚀剂成分通过印刷被涂敷于导电层2的第一区域中，其中至少导电层2的第二区域2，，以所要形成的所述至少一个图案化的层结构形式净皮空出，并且此外导电层2的宽度为1 mm的至少两个带状第三区域2a，、 2b，被空出。在此情况下，固化的抗蚀剂层4的厚度在3与5拜之间。
然后，使图9所示的用于以金属层5电镀涂敷导电层2的第二区域2"和第三区域2a，的配置通过至少一个电镀液(见图5a)。
在通过电镀液之后，获得了图10所示的配置。金属层5被形成为层厚在1 nm与30 nm之间，其优选地厚于此处为500 nm厚的导电层2。在导电层的第二区域2"(见图9)中可看到被电镀沉积于其上的金属层5的区域5"，同时在导电层2的第三区域2a，中，也可看到被电镀沉积于其上的金属层5的区域5a，。只在导电层2的被抗蚀剂层4所覆盖的第一区域中，没有发生电镀金属沉积。
然后去除图案化的抗蚀剂层4。参考图11，图中所示为去除抗蚀剂层4之后的配置的俯视图。在没有抗蚀剂层4的第一区域中可以看见导电层2，在所述第一区域旁边放置的是被金属层5所覆盖的区域，其中金属层5的区域5"被设置于导电层2的笫二区域2"中，并且金属层5的区域5a，在导电层2的带状第三区域2a，中被设置成细长形或带状。
此时，图11中所示的配置被蚀刻，以形成图案形式的导电层结构5，"，如图12所示。为此，图11的配置被浸入到至少溶解形成导电层2的材料的蚀刻溶液中，或者与这种溶液相接触。如果金属层5由与导电层2的相同材料形成，那么它也被所述蚀刻溶液侵蚀并被部分地去除。所以导电层2肯定可以在暴露的第一区域中被去除，同时金属层5和被其覆盖的导电层2的第二区域和第三区域2"、 2a，基本上保留，金属层5优选地厚于导电层2。这样，导电层2通过蚀刻在第一区域中被去除，另外金属层5通过蚀刻在其远离衬底1的那一侧上被相应地去除，直到导电层2在第一区域中被去除为止。
所形成的八个图案化的导电层结构5"，的每个都是螺旋结构，它们相互电绝缘并且在电绝缘衬底1上被相互隔开地放置。
图13表示了 PC制成的电绝缘衬底l，其上设置了图案构造的导电层2。在此情况下，导电层2具有两个带状第三区域2a，、 2b，和所要形成的图案化的层结构形式的多个第二区域2"。会看到导电层2当然是图案化的构造，但是导电层2的单个的区域被电连接起来。该配置具有三个第二区域2"，它们通过作为导电层2的组成部分的辅助导体路径2c而导电连接到带状第三区域2a，。第二区域2，，被设置于第三区域2a，、 2b，之间，其中第三区域2a，、 2b，，从衬底1的纵向上看，将第二区域2"连接起来并突出于所述第二区域2"。导电层2的带状第三区域2a，、 2b，被设置成与衬底1的纵向边缘间隔开。
参考图14，电绝缘抗蚀剂层4按图案构造，优选地通过印刷，被涂敷到导电层2。抗蚀剂组成物通过印刷被涂敷于导电层2的第一区域中，其中至少导电层2的第二区域2"被以所要形成的所述至少一个图案化的层结构的形式空出，并且此外导电层2的至少两个带状第三区域2a，、 2b，被空出，其每个宽度为1 mm。在此情况下，固化的抗蚀剂层4的厚度在3 jim与5 nm之间。
使图14所示的用于利用金属层5电镀涂敷导电层2的第二区域2"和第三区域2a，、 2b，的配置通过至少一个电镀液(见图5a)。
在通过电镀液之后，获得了图15所示的配置。金属层5被形成为其层厚在1 nm与30 nm之间，其优选地厚于此处厚为500 nm的导电层2。在导电层2的第二区域2"(见图14)中可看到被电镀沉积于其上的金属层5的区域5"，同时在导电层2的第三区域2a，、2b，(见图14)中，也可看到被电镀沉积于其上的金属层5的区域5a，、 5b，。只在导电层2的被抗蚀剂层4覆盖的第一区域中，没有发生电镀金属沉积。
然后将图案化的抗蚀剂层4去除。参考图16,其表示了去除抗蚀剂层4之后的配置的俯视图。在第一区域中已无抗蚀剂层4并且其中也可看见导电层2，在该第一区域旁边放置的是被金属层5覆盖的区域，其中金属层5的区域5"被设置于导电层2的第二区域2"中，并且金属层5的区域5a，、 5b，在导电层2的带状第三区域2a，、 2b，中被设置成细长形或带状。
接着，蚀刻图1图所示的配置，以形成图案化的导电层结构5，，，，如图17所示。为此，图16的配置被浸入到至少溶解形成导电层2的材料的蚀刻溶液中，或者与这种溶液相接触。如果金属层5由与导电层2的相同材料形成，那么它肯定也被所述蚀刻溶液侵蚀并^^部分地去除。所以导电层2肯定可以在暴露的第一区域中被去除，同时金属层5和被其覆盖的导电层2的区域2"、 2a，、 2b，基本上保留，金属层5优选地厚于导电层2。
这样，导电层2通过蚀刻而在第一区域中被去除，另外金属层5通过蚀刻在其远离衬底1的那一侧上被相应地去除，直到导电层2在第一区域中被去除为止。
此处，所形成的三个图案化的导电层结构5"，的每个都是框架型结构，它们相互电绝缘并且在电绝缘衬底1上被相互隔离地放置。
图la到17只示意地表示了图案化的导电层结构的构造。然而对本领域技术人员将显而易见的是，不仅能制造单一形状的层结构而且也能在层结构上制造尺寸极小的各种形状和精致图案，比如复杂的天线，蜿蜒状的导体路径等，特别是当在衬底1的传动方向上考虑时。
另夕卜，所形成的层结构不限于由一种材料形成的金属层。相反地，不同材料可以在顺续连接的电镀单元中被沉积，因而层结构可以包含由不同金属的单层组成的多层金属层。
权利要求
1、一种用于在电绝缘衬底(1)上形成图案构造的至少一个导电层结构(5”’)的工艺，其特征在于包括下列步骤在衬底(1)的至少一个表面上涂覆导电层(2)；在导电层(2)的第一区域中形成电绝缘抗蚀剂层(4)，其中按要形成的所述至少一个图案化的层结构(5”’)的形状空出导电层(2)的至少一个第二区域(2”)，还空出导电层(2)的至少一个带状第三区域(2a’、2b’)，其中导电层(2)的第一、第二和第三区域被导电连接起来，并且所述至少一个第三区域(2a’、2b’)的端部从所述至少一个第三区域(2a’、2b’)的纵向上看时从所述至少一个第二区域(2”)的至少一侧处突出；在导电层(2)的所述至少一个第二区域(2”)和所述至少一个第三区域(2a’、2b’)中电镀沉积金属层(5)；去除抗蚀剂层(4)；以及对在远离衬底(1)的一侧的上的第一区域中的导电层(2)以及金属层(5)分别进行蚀刻去除直到第一区域中的导电层(2)被去除为止，从而形成所述至少一个图案化的层结构(5”’)。
2、 如权利要求l所述的工艺，其特征在于，形成了至少两个带 状第三区域(2a，、 2b，)。
3、 如权利要求l所述的工艺，其特征在于，所述至少一个第三 区域(2a，、 2b，)的带长为至少20mm。
4、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，所述至少 一个第三区域(2a，、 2b，)是邻接着衬底(1)的边缘、特别是纵向边 缘而形成的。
5、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，所述至少 一个第三区域(2a，、 2b，)被设置为与村底(1)的边缘、特別是纵向 边缘间隔开。
6、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，所述至少一个带状第三区域(2a，、 2b，)是这样的构造，即它跨衬底(1)的长 度地延伸。
7、 如权利要求l所述的工艺，其特征在于，所述至少一个带状 第三区域(2a，、 2b，)是这样的构造，即它只在衬底的一部分的上方 延伸。
8、 如权利要求7所述的工艺，其特征在于，在衬底(1)的纵向 上连续地设置多个第三区域(2a，、 2b，)。
9、 如权利要求7或8所述的工艺，其特征在于，形成端部在衬 底(1)上被设置在相同高度上或按相互错位的关系设置的至少两个 带状第三区域(2a，、 2b，)。
10、 如权利要求8所述的工艺，其特征在于，至少两个带状第三 区域(2a，、 2b，)是这样的构造，即它们具有不同的长度。
11、 如权利要求l到3之一所述的工艺，其特征在于，所述至少 一个带状第三区域(2a，、 2b，)是这样的构造，即其宽度b为至少l.O mm 。
12、 如权利要求l到3之一所述的工艺，其特征在于，形成具有 不同的宽度b的至少两个带状第三区域(2a，、 2b，)。
13、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，在衬底(1) 上制造图案构造的至少两个层结构(5"，)。
14、 如权利要求l所述的工艺，其特征在于，使用细长的柔性衬 底(1)。
15、 如权利要求14所述的工艺，其特征在于，在衬底(l)从巻 到巻地被传送的同时实施所述工艺。
16、 如权利要求14和15之一所述的工艺，其特征在于，使用巻 筒膜作为衬底(1)。
17、 如权利要求16所述的工艺，其特征在于，所述巻筒膜包括 至少一层塑料材料，特别是PET、 PET-G、 PE、 PEN、 PC、 PVC、 或ABS。
18、 如权利要求l到3之一所述的工艺，其特征在于，所述导电层(2)通过气相沉积、溅射、化学气相沉积、压印或层压而被涂敷 到衬底(1)的表面。
19、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，导电层(2) ;故制成为其层厚度在10 nm与10 nm之间。
20、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，导电层(2 ) 被涂敷到衬底(2)的表面的整个表面区域上。
21、 如权利要求l到3之一所述的工艺，其特征在于，导电层(2) 被仅以区域方式涂敷到衬底(2)的表面。
22、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，导电层(2) 由金属材料和/或导电有机材料形成。
23、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，金属层(5) 的层厚度厚于导电层(2)的层厚度。
24、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，金属层(5) 的层厚度比其上形成了金属层(5)的导电层(2)的层厚度至少厚5%。
25、 如权利要求l到3之一所述的工艺，其特征在于，从导电层平面的垂直方向上看，所述至少一个第二区域至少以区域方式被形成 为至少一个细长的导体路径的形式。
26、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，金属层(5 ) 由与导电层(2)相同或不同的材料形成。
27、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，电镀沉积 的金属层(5)由铜、镍、钴、铬、银或金形成。
28、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，抗蚀剂层 (4)被形成为其层厚度在100 nm与20 jim之间。
29、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，抗蚀剂层 (4)通过印刷或压印以图案形式被涂敷到衬底(1)。
30、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，抗蚀剂层 (4)被涂敷到衬底(1)的整个表面区域上，然后通过在所述至少一个第二区域(2")和所述至少两个带状第三区域(2a，、 2b，)中去除 所述抗蚀剂层(4)来将其结构化。
31、 如权利要求1到3之一所述的工艺，其特征在于，所述工艺 还包括下列步骤在电镀液(60)中，在阴极棒(40)与导电层(2) 的所述至少一个带状第三区域(2a，、 2b，)之间形成直接接触。
32、 如权利要求31所述的工艺，其特征在于，在阴极棒(40) 与导电层(2)的所述至少一个带状第三区域(2a，、 2b，)之间形成直 接接触的步骤包括下列步骤将柔性巻筒膜形式的衬底(1)引导并 绕在鼓轮(30)的周缘的一部分上，所述鼓轮(30)围绕旋转轴旋转 并且至少部分地被浸入电镀液(60)中并且在其周缘处将与旋转轴平 行设置的阴极棒(40)相互间隔地设置，其中村底的涂敷了导电层(2) 的表面朝向鼓轮(30)。
33、 一种根据权利要求1到3之一在电绝缘村底(1)上形成的 导电层结构(5"，)，其特征在于，层结构(5"，)在所有方向上的尺 寸小于20 mm。
34、 如权利要求33所述的导电层结构，其特征在于，层结构(5"，) 在层平面中在所有方向上的尺寸小于10 mm，特别地小于1 mm。
全文摘要
本发明涉及用于在电绝缘衬底(1)上制造图案构造的至少一个导电层结构(5”’)的工艺；以及按照该工艺所制造的导电层结构(5”’)，其在层平面中所有方向上的尺寸都小于20mm。
文档编号H01L23/498GK101599440SQ200910203099
公开日2009年12月9日 申请日期2009年5月19日 优先权日2008年5月20日
发明者J·阿特纳, M·罗姆 申请人:雷恩哈德库兹基金两合公司