Brevet FR2203891A1 — publié le 19740517

La présente invention est relative à la dorure sélective ou localisée de pièces métalliques ajourées. Elle concerne notamment la fabrication de grilles servant de support à des circuits électroniques intégrés. On sait qu'on utilise un tronçon plat d'une bande métallique ajourée pour définir plusieurs grilles juxtaposées qu'on sépare ensuite par tronçonnage. Chacune de ces grilles matérialise les connexions électriques d'un cristal ou d'un semi-conducteur qui sera fixé sur sa plaquette centrale. Pour faciliter la fixation de ce semi-conducteur ou de ce cristal, il est nécessaire de dorer superficiellement la pone centrale de chaque grille, c'est-à-dire la plaquette et les extrémités adjacentes des connexions. Au contraire, les extrémités des con nexions situées au niveau de la périphérie de la grille ne doivent pas être dorées, ce qui nairait par la suite à la bonne réalisation de soudures à l'étain pour les branchements de câblage. Eh définitive, , le problème de la dorure consiste à traiter une bande métallique ajourée définissant une succession de grilles, seule la partie oentrale de chaque grille étant à recouvrir d'une mince pellicule d'or. Cette opé- ration est désignée sous le ne de "dorure sélective", ou "dorure au spot". Pour effectuer cette opération , il est connu de poser la pièce métallique ajourée sur une plaque percée de trous formant une sorte de pochoir. Ensuite, on asperge avec un bain de sels d'or sous forte pression, tandis qu'un courant électrique continu oircule entre une cathode constituée par la pièce ou bande métallique, et une anode constituée par ohaque buse de pulvérisation. On constate que ce procédé connu présente divers inconvénients. 1. - La grande vitesse d'aspersion de liquide oblige à travailler avec une forte densité de courant électrique, ce qui donne au dépôt d'or une struc- ture grossière et oblige à effectuer un dépôt de plus grande épaisseur pour obtenir des caractéristiques identiques do soudabilité. 2 - Il est nécessaire de fonctionner avec un bain très concentré de cya nurse double d'or et de petassium, la concentration étant de l'ordre de 24 gram- ses d'er au litre ; ce bain doit donc Stre préparé spécialement, et il n'est pas possible d'utiliser les bains habituels du commerce titrant généralement de l'ordre de hait grammes d'or au litre. 3 - Psar maintenir en solution une aussi forte concentration de sels d'or,il est nécessaire d'utiliser le bain à une température élevée (supérieure ou égale à 75 C). 40 - Ce procédé entraîne une importante perte d'or, étant donné que, d'une part la pression d'aspiration provoque une infiltration d'or dans des zones superflues, alors que d'autre part une goutte de bain très concentrée reste natta chée à chaque son dorée lorsqu'on retire la pièce. 50 - Les machines connues à ce Jour et mettant en oeuvre le procédé par aspersion ont un fonctionnement manuel et une faible cadence de production. la présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant une machine à fonctionnement automatique susceptible de dorer des pièces ajourées dans des conditions avantageuses, la dorure pouvant titre locale ou au contraire généralisée. Le procédé selon l'invention pour dorer une pièce ajourée est oaraotérisé en ce qu'on serre la pièce ajourée entre une buse supérieure d'écoulement et une buse inférieure d'appui, la buse supérieure équipant le fond d'une cuve qui con tient un bain de sels d'or à une concentration standard du commerce (par exemple huit grammes d'or par litre), tandis qu'enfin on prévoit des moyens pour ouvrir ou obturer à volonté la buse d'écoulement, un courant électrique continu circulant par ailleurs entre une cathode formée par la pièce et une anode placée en contact avec le bain de sels d'or.Ainsi, le bain s'écoule lentement et par sim- ple gravité à travers les buses d'écoulement et d'appui situées en vis-à-vis de part et d'autre de la pièce ajourée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le bain d'or est constitué par une solution de cyanure double d'or gt de potassium à huit graves d'or par litre, c'est-à-dire A environ douze gravies de cyanure double par litre. Suivant une autre caractéristique de l'invention, on équipe la buse d'éoou- louent d'un clapet amovible susceptible de venir obturer ou au contraire libérer le passage du liquide. Ce clapet est préférablement constitué par une tige percée sur toute sa longueur d'un orifice axial dont l'extrémité supérieure est reliée à une alimentation d'eau, tandis que son extrémité inférieure deXouche au oentre de la buse d'écoulement. ainsi, après dorure, on ferme le clapet pour interroa- pre l'écoulement du bain d'or, puis on envoie de l'eau dans le perçage central du clapet pour rincer la pièce dorée. Grâce à cette disposition, lorsqu'on retire enfin la pièce après écartement de la buse d'appui, cette pièce est entièrement rincée et ne risque plus d'entraîner une ou plusieurs goutte de bain d'or qui serait perdue. L'eau servait au rinçage est utilisée pour compenser les pertes par évaporation du bain de dorure. Ainsi l'or qui est entratné par les eaux de rinçage retourne au bain d'or et les pertes par entraînement 'sont pratiquement réduites à néant. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le procédé utilise un bain d'or dont la température ne dépasse pas 600C, ce qui est rendu possible par la relativement faible concentration du bain. Une machine selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé précité est caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve à bain d'or dont le fond est muni d'au moins une buse d'écoulement sous laquelle peut se déplacer une buse d'appui susceptible de venir serrer la pièce ajourée sous la buse d'écoulement, la tige creuse d'un clapet d'obturation s'élevant au-dessus de la buse d'écoule sent et du niveau du bain d'er, tandis que, d'une part un perçage axial traversant toute la longueur de ce clapet est relié par son extrémité supérieure à une arrivée d'ean de rinçage, alers qu d'autre part l'extrémité inférieure du clapet constitue une pointe creuse située au centre de la buse d'écoulement et reliée an pôle positif d'une source de courant électrique continu, le pôle négatif de cette même source étant relié à la pièce ajourée serrée entre les buses d'écoulement et d'appui. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la machine est pourvue au-dessous de la buse d'appui, d'un bac i deux compartiments surmonté par un déflecteur bazeulant grâce auquel le liquide s'éeoulant de la buse d'appui est déversé : - dans le compartiment de récupération la bain d'or pour une première positin da déflecteur i - dans l'autre compartiment pour la réception de l'eau de rinçage lorsque le déflecteur occupe une autre position. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non liMitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue en plan d'une bande métallique ajourée sur laquelle on se propose d'effectuer localement des dépôts d'or. Pig. 2, 3, 4 et 5 sont des vues illustrant schématiquement les différentes phases de fonctionnement d'une machine selon l'invention. Fig. 6 représente schématiquement la machine utilisée pour dorer localement les spots centraux do six grilles intégrées à une seule et même bande métalli- que. On a représenté sur la fit 1, un tronçon plat 1 d'une grille métallique découpée, la partie centrale de chaque grille définit une plaquette 2 sur laquelle viendra se fixar le cristal d'un transistor ou d'un circuit électronique intégré. Autour de cette plaquette 2 convergent des languettes telles que 3 destinées à assurer les connexions électriques des différentes parties de oris- tal à relier à les cesses 4. Chacune des cosses 4 est destinée à recevoir l'ex- trémité d'u@ fil électrique, fixé par exemple par soudage à l'étain. On sait que @hacune les grilles telles que 5 formant la bande métallique ajeurée t doit être dorée dans sa partie centrale suivant un contour du genre de celui qu'en a désigné par la référence 6. Ce dépôt d'une couche d'or est nécessaire pour permettre la fixation du cristal. Par contre, la dorure doit être localisée pour deux raisons principales a) si l'on dorait d'autres zones de la grille, oela correspondrait à une dépense inutile on or i) si l,cn dorait les cosses 4, il serait nécessaire ensuite de les dé- dorer, faute de quei il y aurait pollution des bains d'étain lors de l'étamage. La présente invention a pour but d'effectuer la dorure sélective ou localisée des seuls spots centraux 6. L'appareil selon l'invention comprend une cuve 7 à l'intérieur de laquelle on place un bain d'or 8. Ce bain est constitué par une solution standard du commerce titrant par exemple huit grammes d'or au litre. b température de ce bain peut être de l'ordure de 600C ou éventuellement inférieure, selon le type de bain utilisé. Le fond 9 de la cuve 7 est percé d'au moins un orifice muni d'une buse 10 sous laquelle on peut venir appliquer la partie centrale 6 d'une grille métallique ajourée 3. Le contour de l'ouverture de cette buse 10 correspond au contour du spot 6. Au-dessus de la buse 10, une tige il formant clapet d'obturation traverse le bain 8. L'extrémité inférieure 12 du clapet 11 est reliée électriquement au pôle positif d'une source de couvant électrique. Enfin, la tige il et son eTtré- mité 12 sont perforées sur toute leur longueur par un canal 13 et son extrémité supérieure est reliée à une arrivée d'eau 4 rinçage. Au-dessous de la buse d'écoulement 10, on prévoit un masque ou buse d'appui 14 mobile dans le sens vertical (fig. 2, flèche double 15). Au-dessous de cette buse d'appui 14, on prévoit un récipient 16 qu'une cloison verticale 17 partage en deux compartiments 18 et 19. A son sommet, la cloison 17 porte l'axe d'articulation 20 d'un déflecteur 21. Cet axe 20 est situé au-dessous de la buse d'appui 14. Le fonot ionneient est le suivant Lorsque l'appareil est ouvert à la position de la fig. 2, le clapet Il est en appui sur la buse d'écoulement 10 qui ne fournit donc aucun débit liquide. On présente entre les buses 10 et 14, la partie centrale 6 d'une grille métallique 5. Ensuite, on remonte la buse d'appui 14 jusqu'à ce que la grille 5 soit serrée entre les deux buses 10 et 14 (fig. 3). Par ailleurs, le conducteur électrique 22 relie la grille 5 au pôle négatif d'une source de courant continu. On soulève le clapet 11 (fig. 3, flèche 23), si bien qu'un jet 24 de bain de dorure s'écoule librement à travers les buses 10 et 14, tandis que le passage du courant électrique par électrolyse provoque le dépôt de la couche d'or sur le spot 6. Le bain d'or ayant traversé la grille 5 tombe sur le déflecteur 21 qui le déverse dans le compartiment 18. A la fin de l'opération, on abaisse le clapet 11 (fig. 4, flèche 25) qui interrompt l'écoulement de bain d'or 8. La grille 5 restant serrée entre les deur buses 10 et 14, on envoie de l'eau de rinçage dans l'orifice 13 du clapet. Cette eau traverse la grille 5 qu'elle lave, puis elle tombe sur le déflecteur 26 dont l'orientation modifiée envoie le liquide dans le compartiment 19. Après rinçage, on interrompt l'arrivée d'eau et on abaisse la buse d'appai 14 (fig. 5, flèche 27) ; a grille 5 est ainsi libérée et on peut l'évacuer. On voit qu'alors cette grille n'est mouillée qu'avec de l'eau, si bien que les gouttes liquides qui y adhèrent par capillarité ne correspondent à auoune perte en or. Se fin d'opération, on constate donc que le bac 16 contient un bain de sels d'or dans le compartiment 18, et de l'eau de rinçage dans le compartiment 19. Bien entend@, si en désire derer simultanément les spots 6 de plusieurs grilles 5 juxtaposées en ne seule bonde métallique 1 (fig. 6) en prévoit sur le fond 9 de la Cuve 7, tin nombre correspondant de bases d'écoulement 10 et d'accen- soirée 11 et 14. De iSie, le déflecteur 21 est réalisé sur une plus grande lon gusur pour s'étendre sous l'ensemble de la bande métallique 1, le bain de dorure et l'eau de rinçage étant comme précedemment récupérés dans les deux compartiments 18 et 19 d'un seul bac 16. Dans le cas où plusieurs buses sont utilisées les courants devant circuler dans chaque buse sont régulés en intensité indOpen- damment les uns les autres. Les surfaces des spots étant identiques on obtient par cette méthode une régularité d'épaisseur sur l'ensemble des spots d'une bande meilleure que 5 %. REVENDICATIONS 1. Procédé pour dorer une pièce métallique ajourée, caraotérisé en ce quton serre la pièce ajourée entre une buse supérieure d'écoulement et une buse infe- rieure d'appui, la buse supérieure équipant le fond d'une cuve qui contient un bain de sels d'or à une concentration standard du commerce (par exemple huit grammes d'or par litre), tandis qu'enfin on prévoit des moyens pour ouvrir ou obturer à volonté la buse d'écoulement, un courant électrique continu circulant par ailleurs entre une cathode formée par la pièoe et une anode placée en contact aveo le bain de sels d'or, si bien que la bain s'écoule lentement et par simple gravité à travers les buses d'écoulement et d'appui situées en vis-à-vis de part et d'autre de la pièce ajourée. 2. Procédé de dorure suivant la revendication 1, caractérise en ce que le bain d'or est constitué par une solution de cyanure double d'or et de potassium à huit grammes d'or par litre, c'est-å-dire à environ douze grammes de cyanure double par litre. 3. Procédé de dorure suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on équipe la buse d'écoulement d'un clapet amovible susceptible de venir obturer ou au contraire libérer le passage du liquide. 4. Procédé de dorure suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le clapet est constitué par une tige percée sur toute sa longueur d'un orifice axial dont l'extrémité supérieure est reliée à une alimentation d'eau, tandis que son extrémité inférieure débouche au centre de la buse d'écoulement si bien qu'après dorure on ferme le clapet pour interrompre l'écoulement du bain d'or, puis on envoie de l'eau dans le perçage central du clapet pour rincer la pièce dorée. 5. Procédé de dorure suivant ltune quelconque des revendications précédente caractérisé en ce qu'on utilise un bain d'or dont la température ne dépasse pas 600 C, oe qui est rendu possible par la relativement faible concentration du ban. 6. Machine pour la mise en oeuvre du procédé de dorure suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une cuve à bain d'or dont le fond est muni d'au moins une buse d'écoulement sous laquelle peut se déplacer une buse d'appui susceptible de venir serrer la pièce ajourée sous la buse d'écoulement, la tige creuse d'un clapet d'obturation s'é- levant au-dessus de la buse d'écoulement et du niveau du bain d'or, tandis que, d'une part un perçage axial traversant toute la longueur de ce clapet est relié par son extrémité supérieure à une arrivée d'eau de rinçage, alors que d'autre part l'extrémité inférieure du clapet constitue une pointe creuse située au centre de la buse d'écoulement et reliée au pôle positif d'une source de courant électrique continu, le pEle négatif de cette même source étant relié-à la pièce ajourée serrée entre les buses d'écoulement et d'appui. 7. Msohihe suivant la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle est pour vue au-dessous de la buse d'appui, d'un bac à deux compartiments surmonté par un déflecteur basoulant grâce auquel le liquide s'écoulant de la buse d'appui est déversé g - dans le compartiment de récupération du bain d'or pour une première position du déflecteur ; - dans l'autre compartiment pour la réception de l'eau de rinçage lorsque Le déflecteur occupe une autre position.