Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBAusgangssituation
Polyimid/PI (z. B.Kapton ®) ist ein vorteilhaftes Basismaterial für flexible Leiterbahnen, Flachkabel und Multilayer-Leiterplatten, da es sowohl mechanisch robust, chemisch und temperaturbeständig ist, als auch gute di-elektrische Eigenschaften besitzt. Daher findet dieses Polymer in den letzten Jahren immer breitere Anwendungen: als Substrat für flexible Leiterplatten und Flachkabel in Miniaturgeräten wie Mobiltelefonen, in der Kfz-Elektronik, Luft- und Raumfahrtelektronik etc., aber auch als Layer in Multischicht-Leiterplatten.
Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Leiterplatten sind für die genannten (oft sicherheitskritischen) Anwendungen hoch, da die Geräte erheblichen Belastungen wie Vibrationen oder Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Insbesondere muss die Haftung der Kupferleiterbahnen auf Polyimid gut sein. Diese Eigenschaft wird bereits bei der Herstellung der Leiterplatten durch Löten strapaziert.
Bisher erfolgt die Herstellung von Kupfer-Polyimid-Laminaten fast ausschliesslich durch Verkleben. Die Tendenz zur Verwendung von immer dünneren Folien führt jedoch zu immer höheren Klebstoffanteilen an der Gesamtmasse der Leiterbahnen. Deshalb werden andere Verfahren zur Herstellung des Kupfer-Polyimid-Verbunds interessant.
Eine Methode, die insbesondere für die Herstellung von dünnen Laminaten geeignet ist, besteht in Vakuum-Dampfabscheidung (PVD) von einer dünnen (einige hundert nm) Kupferschicht mit nachfolgender galvanischen Verstärkung; in semiadditiver Technik werden nur die Leiterbahnen galvanisch verstärkt, was sowohl wirtschaftliche als auch technische (bessere Auflösung) Vorteile ergibt. Bisher wurde dabei aber eine ausreichende Haftung nur unter Verwendung von PVD-Chrom-Zwischenschichten erreicht. Die Chromschicht macht aber einen zusätzlichen Ätzprozess erforderlich und wird daher von der Industrie abgelehnt.
