Brevet FR2223935A1 — publié le 19741025

La présente invention est relative à un procédé de pré'tram tement pour la production de câblage imprimé sur des plaques isolantes usuelles par électrodéposition d'un revêtement métallique k la suite dtun prétraitement chimique. Actuellement des quantités considérables de plaques de support de circuit imprimé et de câblage, respectivement, sont uti- lisées pour la production de divers instruments de télécommunica- tion, de transmission, dans la technique du calcul, dans l'industrie des instruments etc. Jusqu'# maintenant celles-ci étaient produites selon deux procédés de base principaux qui diffèrent l'un de l'autre dans leur principe, notamment par le procéda dit additif ou par le procédé dit soustractif. Un grand nombre de réalisations des deux procédés de base tst actuellement mis en pratique. Les procédés soustractifs sont basés sur le fait suivant: le cuivre qui est superflu selon le diagramme de câblage est éli- miné par attaque de la plaque isolante revêtue de la feuille de cuivre et le motif résiduel forme le dessin recherché du câblage. Ce procédé a toutefois de nombreux inconvénients en plus de son prix de revient élevé. Notamment, lors de l'attaque, seule la surface de la feuille de cuivre est propagée d'une façon exclusive, par la couche isolante de protection préalablement transférée selon le diagramme du câblage. Ainsi, l'attaque provoquée s'impose de plus en plus profondément sous la couche protectrice et en dernier lieu cette partie de la bande de feuille restant comme conducteur et qui est localisée directement sur la plaque isolante sera plus mince que la partie superficielle c'est-à-dire que la section droite agissant réellement comme conducteur sera plus petite que le produit de la plus grande surface par l'épaisseur de la feuille.Cet effet peut être appelé attaque sous-jacente et il est défavorable non seulement à cause de la diminution de la section droite mais également du fait que les lignes de bords des bandes résiduelles de la feuille ne peuvent pas Autre nettes, exactement suivant le dessin désiré. Une autre conséquence de ce double effet est qu'il est impossible de produire par ce procédé des circuits ayant un motif fin et des éléments de circuit avec des limites de tolérance étron tes, notamment l'inductivité et la capacité de précision parfaite. Ce procédé a également l'inconvénient que les solutions d'attaque épuisées qui deviennent inappropriées pour d'autres utilisations doivent être détruites en tant que matières toxiques ce qui est une tache délicate et difficile, d'autant plus que cela entrasse une augmentation du facteur prix de revient ce qui doit mettre pris en considération. Egalement du fait de son importance, la forte contamination de la nature par les eaux de rinçage doit être mentionnée puisqu'elle augmente également les difficultés du traitement d'égout tage inséparable de ce procédé. Dans les procédés additifs le câblage imprimé est produit directement sur la plaque de support isolante. Dans ces procédés, la tâche la plus difficile et la plus problématique est la façon de fixer les bandes de cuivre qui forment le dessin de câblage sur la surface de la plaque isolante de façon à atteindre la plus forte adhésivité mécanique possible et une résistance aux effets thermiques (c'est-8-dire à l'effet thermique du bain d'étain de soudure ou du fer à souder à une température d'au moins 2500C). On doit noter que ceci est une nécessité généralement pour n'importe quel type de plaque de support de câblage imprimé tout à fait indépendamment dir procédé appliqué pour les produire.Dans n'importe quel cas, avec l'utilisation des adhésifs excellents maintenant disponibles il est facile de préparer les plaques isolantes, revêtues de feuilles métalliques, utilisées dans les méthodes soustractives de manière à ce que la feuille de cuivre adhère parfaitement à la plaque isolante à la fois du point de vue des tensions mécaniques et des essais thermiques. Au contraire, des adhésifs ne peuvent pas être appliqués dans les procédés additifs, déjà du fait de leurs principes fondamentaux et ceci est la cause de toutes les difficultés mentionnées ci-dessus. Selon les procédés additifs les bandes de cuivre du câblage imprimé ayant une épaisseur finale prescrite, sont déposées dans un bain de galvanoplastie. Dans ce but, la plaque de support isolante doit être prétraitée de façon adéquate, d'une part, afin d'atteindre sur la plaque de support un dépôt de cuivrecorrespon- dant au câblage (ctest-à-dire au dessin de câblage) et, d'autre part, afin d'obtenir un revêtement de cuivre d'une adhésivité correspondant aux exigenc#es mentionnées. Ceci représente. les différentes variantes du prétraitement nécessaire dans le procédé additif qui a divers avantages et inconvénients lesquels contraignent les fabricants à faire des compromis. Ainsi, par exemple, d'une manière généralement appliquée dans la galvanoplastie des plastiques, la surface devant être revêtue, préalablement recouverte d'une laque améliorant l'adhésivitré, est chimiquement revêtue de cuivre par électrodéposition d'une feuille métallique ou bien des germes de cristaux de métal sont incorporés X la surface des plastiques ou encore la surface des plaques de support en plastique est gonflée avec certains solvants organiques.Parmi ces procédés, }'application d'une laque améliorant l'adhésivité est un processus opérationnel demandant assez d'efforts et requérant également la dépense de matériel supérieure aux dépenses usuelles~ Les germes des cristaux de métal (principalement le palladium coûteux est utilisé dans ce but ) ne peuvent être incorporés que sur les plaques isolantes de matériaux spéciaux et ainsi le procédé est trop cher en comparaison des autres procé- dés. En conséquence, tant du point de vue technique que du point de vue économique, le troisième procédé: le gonflement par les solvants organiques, apparait être le procédé le plus intéressant pour le prétraitement de plaques isolantes en dépit du fait que les procédés actuellement connus présentent sous certains aspects également des inconvénients.Ainsi le brevet allemand (Allemagne de l'Ouest) DOS ne 2 105 845 décrit un procédé dans lequel un tissu de verre saturé d'une résine époxy doit être appliqué pour la production du cLblage imprimé et la surface de ce tissu de verre doit être enduite par une couche séparée d'une résine époxy d'une épaisseur de 50 à 100piu, afin d'atteindre une adhésivité parfaite tandis- que des sulfoxydes, des amides ou des dérivés de la pyrrolidone sont utilisés comme agents de gonflement.Selon un autre brevet allemand DOS n0 2 113 244, similairement pour le câblage imprimé devant être préparé sur des plaques isolantes de la même qualité que ceux mentionnés ci-dessus, un mélange des mêmes composés organiques doit être appliqué comme agent de gonflement, ensuite la plaque isolante doit être traitée avec une substance surfactive afin de convertir la surface de la plaque isolante en une matière ayant des propnétés d'échange d'ions, clest-B-dire dans un sens approprié pour la liaison des ions métalliques. Selon ces deux procédés, le mode opéråtoire comprend de trop nombreuses étapes et ainsi ils ne peuvent être utilisés de manière économique dans des conditions industrielles. Par ailleurs, la plaque isolante est également traitée dans ces procédés, après le gonflement de la surface de la plaque, par l'acide chromique de la manière habituelle en galvanoplastie des plastiques, enduite la plaque est activée et revêtue d'une feuille métallique par les procédés chimiques (généralement d'une feuille de cuivre) afin d'obtenir un dessin avec le métal correspondant au c#blage imprimé sur la surface de la plaque gonflée. La présente invention a pour but un procédé par lequel un cKblage imprimé peut être produit d'une manière simple sur des plaques époxy couramment utilisées dans le commerce sans utiliser de plaques isolantes spéciales. La présente invention concerne un prétraitement, en vue de la production de câblage imprimé sur des plaques isolantes à base d'époxy, pour l'activation de la surface des plaques isolantes dans un bain qui consiste en un mélange d'un solvant organique et d'un alcool en C1, C2 ou C3 éventuellement en C4 et/ou un diol ou d'un triol, respectivement, bain dans lequel les plaquis isolantes sont trempées pondant au moins 5 minutes, ce prétraitement étant suivi de l'attaque d'une manière connue avec l'acide chromique, la sensibilisation avec la palladium, l'activation, le revêtement avec le cuivre par un procédé chimi- que et la galvanoplastie avec un fila de cuivre. La présente invention est basée sur la découverte surprenante que le mélange de certains solvants organiques tels que les sulfoxydes, les amides ou les dérivés de pyrrolidone et parmi eux respectivement, le diméthylsulfoxyde, le diméthyl foraaaide ou la méthylpyrrolidone, avec des alcools, est capable de clivage dans un sens réversible des chaines polymères des résines époxy et comme conséqueno. de cet effet, la surface de la plaque d'époxy iiiergée dans le mélange du solvant et de l'alcool, se trouve dans un état actif et ainsi par un revêtement chimique subséquent avec le cuivre et une galvanoplastie avec un fila de cuivre, un fila métallique d'une excellente adhérence et fortement résistant à la chaleur peut être produit sur la plaque isolante. Le procéd selon la présente invention peut être appliqué avec succès aux plaques généralement utilisées dans le commerce et ainsi, il est superflu de partir de plaques époxy d'un type spécial ou de plaques revêtues de filas spéciaux. Pour la préparation du bain d'activation de la surface servant pour le prétraitement, l'un des solvants organiques susmentionnés est mélangé avec l'un des divers alcools aliphatiques, diols en triols ou leurs combinaisons, tels que le méthanol, l'éthanol, le butanols le propanol, l'iiopropanol, l'éthylèneglycol et même la glycérine. A titre d'exemple, sans limitation, diverses variantes de mise en oeuvre du procédé selon la présente invention sont décrites ci-aprè#. Des plaques dlépoxyde durcies par l'acide et renforcées par un tissu de verre, de dimensions 50 mm x 50 mm x 1,5 mm servent comme matières de départ. Les variantes du procédé décrites dans ce qui suit, diffèrent l'une de l'autre seulement par la composition du mélange d'activation de la surface (c'est-k-dire du mélange du solvant organique et de l'alcool). La surface de la plaque isolante est activée avec des mélanges de différentes compositions d'une manière légèrement différente et ainsi les films de métal électrodéposés, obtenus dans les diverses variantes, adhèrent à la surface de la plaque isolante avec une force différente bien que le film ayant la plus faible adhésivité, dépasse largement les valeurs requises en pratique. L'adhésivité du film métallique électrodéposé a été étudiée selon le procédé Jackvet, ctest-à-dire par mesure de la force (kg) nécessaire pour arracher une bande métallique d'une largeur de 20 mm. Pour la détermination de la résistance à la chaleur, on a placé la plaque isolante, revêtue par galvanoplastie d'un film métallique, avec le film métallique d'un bain de métal à une tem rature de 2500C, descendant sur la surface et consista-t en 60 % d'étain et 40 % de plomb (ctest-à-di-re soudure étain-plomb) pendant 5 secondes; on sépare ensuite la plaque et on laisse refroidir à température ambiante (ceci est d'ailleurs l'essai habituel de résistance k la chaleur pour les soudures).La plaque testée est utilisable Si le film ne se boursoufle k aucun endroit ou ne se sépare pas de la plaque. Dans les diverses variantes du procédé selon la présente invention, la seule différence est la composition du bain d'activation de la surface. En conséquence, à la suite de la description de la première variante du procédé, on ne donnera dans les autres variantes, que les nouvelles compositions, sans indiquer les autres stades opérationnels du procédé ( puisqu'elles sont les mêmes que celles de la variante 1 ), et l'on indiquera les résultats des essais d1adhésivité et de résistance à la chaleur, dans chaque cas. On n'est pas obligé de maintenir strictement les proportions de chaque composant individuel dans les mélanges d'activation. Ici sont présentées les compositions qui se sont révélées être optimales. Dans la description de la première variante du procédé, les diverses étapes opérationnelles et la composition des bains devant être appliqués sont données dans l'ordre de leur application. Variante 1 On immerge la plaque isolante pendant au moins 5 minutes à température ambiante dans un mélange de 90% de diméthylsulfoxyde et 10% de méthanol (il est superflu d'y maintenir la plaque plus de 30 minutes); ceci est le stade d'activation de la surface; - attaque par l'acide chromique pendant cinq minutes dans un bain à une température de 400C contenant 300 g/l d'acide chromique et 425 gtl d'acide sulfurique; - rinçage (pouvant être fait à liteau courante); - sensibilisation dans une solution de palladium colloïdal; - rinçage (pouvant être fait à l'eau courante); - activation dans une solution à 5% d'acide perchloriqw - rinçage (pouvant être fait à l'eau courante);; - revêtement par le cuivre selon un procédé chimique pendant 20 minutes à température ambiante dans un bain contenant 5 g/l de sulfate de cuivre, 20 g/l d'hydroxyde de sodium, 50 g/l d'acide hydrofluoborique et 20 g/l de paraformaldéhyde; - rinçage ( pouvant être fait à l'eau courante )s - galvanoplastie avec le cuivre dans un bain contenant 200 g/l de sulfate de cuivre et 50 g/l d'acide sulfurique. Le bain consiste essentiellement en des solutions aqueuses. te temps d'exposition doit être ajusté de façon à ce que le film de cuivre déposé ait une épaisseur totale de 30ini~ Le film de cuivre produit selon la variante 1 a une adhésivité de 2,2 kg (mesurée selon le procédé indiqué ci-dessus)# sa résistance à la chaleur est satisfaisante. Variante 2 Composition de bain d'activation de la surface: 50% de diméthylformamide et 50% d'éthanol. L'adhésivité est de 3,3 kg, la résistance b la chaleur est satisfaisante. Variante 3 Composition du bain d'activation de la surface: 20% de N-méthyl-pyrrolidone et 80% de butanol. L'adhésivité est de 1,8 kg, la résistance à la chaleur est satisfaisante. Variante 4 Composition du bain d'activation de la surface: 50% de diméthylsulfoxyde et 50% d'isopropanol. L'adhésivité est de 3,5 kg, la résistance k la chaleur est satisfaisante. Variante 5 Composition du bain d'activation de la surface: 50 de diméthylformamide et 50% de glycol. L'adhésivité est de 4 kg, la résistance à la chaleur est satisfaisante. Variante 6 Composition du bain d'activation de la surface: 80% de diméthylformamide et 20% de glycérine. L'adhésivité est de 3,1 kg, la résistance à la chaleur est satisfaisante. Variante 7 Composition du bain d'activation de la surface: 50% de diméthylformamide, 20% de glycérine et 30% d'éthanol. L'adhésivia té est de 3,5 kg, la résistance à la chaleur est satisfaisante. Comme essai contrôle, on trempe des plaques isolantes de même qualité, respectivement, dans des solvants purs et dans des alcools purs, afin de prétraiter les plaques et d'activer leur surface, ensuite on les revêt d'un métal et on les traite par galvanoplastie de la manière indiquée dans la variante 1. Les films de cuivre électrodéposés, transférés sur les plaques témoins, sont légèrement moins adhésifs (détachables par frottement) et ils ne satisfont pas aux exigences des essais de résistance à la chaleur. REVENDICATIONS 1. Procédé de prétraitement pour l'activation de la surface de plaques isolantes à base de résine époxy, en vue de revêtement métallique des plaques de support de circuits imprimes procéd# caractérisé en ce qu'il consiste à immerger les plaques isolantes dans un bain préparé à partir d'un mélange de diméthyl- sulfoxyde ou de diméthylformamide ou bien de méthylpyrrolidone ea d'un alcool en C1, C2 ou C3 ou mieux en C4 et/ou d'un diol et/ d'un triol et à maintenir ensuite lesdites plaques dans ce bain pendant au moins 5 minutes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par ls fait qu'il consiste k préparer un bain pour le prétraitement des plaques isolantes en vue de l'activation de leur surface à parti d'un mélange de 76-95 de diméthylsulfoxyde et de 25-5% de méthar 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à préparer un bain pour le prétraitement des plaques isolantes en vue de l'activation de leur surface à parti d'un mélange de 40-60re de diméthylformamide et de 60-40% d'éthanol. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à préparer un bain pour le prétraitement des plaques isolantes en vue de l'activation de leur surface k partir d'un mélange de 10-30 e de N-méthyl-pyrrolidone et de 90-70% de butanol. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à préparer un bain pour le prétraitement des plaques isolantes en vue de l'activation de leur surface à partir d'un mélange de 40-60fie de diméthylsulfoxyde et de 60-40% d'isopro- panol. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à préparer un bain pour le prétraitement d9 plaques isolantes en vue de l'activation de leur surface à partir d'un mélange de 40-60% de diméthylformamide et de 60-40afe de glycol. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à préparer un bain pour le prétraitement des plaques isolantes en vue de l'activation de leur surface à partir d'un mélange 70-90% de diméthylformamide et de 30-10% de glycérine. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à préparer un bain pour le prétraitement des plaques isolantes en vue de l'activation de leur surface à partir d'un mélange de 40-60% de diméthylformamide, 30-10% de glycérine et 15-45% d'éthanol.