Brevet FR2307438A1 — publié le 19761105

La présente invention a pour objet un procédé ce aori- c -tion de circuits imprimés avec connexions traversantes, selon lequel on part d'un plaqué revêtu sur ses deux faces de feuilles de cuivre constituant des couches minces et de feuilles protectrices srrachables par voie mécanique, et selon lequel on perce les trous destinés à former des connexions traversante avant d'arra- cher lesdites feuilles protectrices. Dans la fabrication des circuits imprimés selon le procédé connu d'attaque de feuilles de cuivre, on part d'un substrat de base électriquement isolant recouvert sur ses deux faces de feuilles de cuivre formées par dépôt électrolytique. Ces feuilles de cuivre sont ensuite revêtues d'une couche résistante à l'attaque, les régions de leurs surfaces qui correspondent au tracé conducteur désiré étant seules recouvertes grace à la mise en oeuvre d'un procédé connu d'impression. Les plaques ainsi préparées sont ensuite soumises à l'action d'un agent d'attaque, par exemple le chlorure de cuivre ou encore le chlorite de sodium, ceci jusqu' ce que les régions non recouvertes des feuilles de cuivre soient totalement éliminées.On dissout ensuite la couche de protection contre l'attaque, en sorte que les régions non attaquées des feuilles de cuivre, qui correspondent au tracé conducteur désiré, apparaissent à nu. Du fait que les durées d'attaque, et par consé auvent aussi l'effet de détalonnage des voies conductrices, dépendent de l'épaisseur des feuilles de cuivre, on s'efforce d'em; ployer des feuilles de cuivre aussi minces que possible. Une épaisseur de feuille de 17,5 P représente toutefois la limite pour laquelle il est possible de fabriquer de telles feuilles qui soient suffisamment exemptes de porosité et qui se prêtent encore à la manipulation.Un autre inconvénient tient au fait qu'il n'est pratiquement pas possible, lors de la réalisation de connexions traversantes par trous, d'empêcher que la feuille de cuivre se renforce galvaniquement dans la région des voies conductrices de l'épaisseur d'une couche correspondant à l'épaisseur minimele exigée à l'intérieur des trous. Il en résulte que les voies conductrices présentent une épaisseur de cuivre inutilement forte. Une intéressante solution e été apportée awproblèmes ci-dessus exposés grssce à l'emploi des plaqués dits a couches minces de cuivre, lesquels comportent effectivement des couches de cuivre d'une épaisseur inférieure à 17,5 , la préférence é-tont même donnée aans les produits commercialement disponibles une épaisseur de feuille d'environ 5 fi. Pour la fabrication de ces nlacués, on rapporte sur une feuille auxiliaire une couche de cuivre épaisse de, par exemple, 5 et formée par dépôt électroly- tique, et l'on applique ensuite l'ensemble sous pression sur un substrat de base (se reporter à ce sujet à la demande de brevet allemand publiée sous le n0 2 242 132). Les feuilles auxiliaires, qui peuvent par exemple présenter une épaisseur de 50 pi, sont conservées comme feuilles protectrices sur les minces feuilles de cuivre, ceci afin de protéger celles-ci pendant le transport et pendant leur usinage mécanique contre le risque d'endommagement. Conformément aux instructions de traitement établies par les fabricants, les feuilles de protection doivent être arrachées à la main après le perçage des trous destinés à la formation des connexions traversantes et avant la poursuite de l'usinage par passage dans une ligne chimico-galvanique humide. Les opérations ultérieures permettant d'obtenir une plaque conductrice terminée peuvent être alors exécutées de la même manière que dans le cas de feuilles de 17,5 p d'épaisseur. Grace à la réduction de l'ef- fet de détalonnage par attaque, il est ainsi possible de fabriquer à partir de tels plaqués à minces couches de cuivre des ple aues conductrices portant des tracés conducteurs d'une extrême finesse. Dans la fabrication de câblages multicouches, on doit également comprendre sous le terme de plaqué à couches minces de cuivre un plaqué multicouches comportant des couches internes déjà terminées de febricetion et des feuilles de cuivre extérieures constituant de minces couches, lesquelles sont elles-mêmes recouvertes de feuilles protectrices. En pareil cas, toutes les couches intérieures sont entièrement préfabriouées à ltexception des trous destinés à la formation des connexions traversantes, et sont ensuite solidarisées par pressage avec les plaques des couches extérieures encore brutes, de manière à constituer un empilage de couches.On peut disposer pour les couches extérieures de minces plaques, qui peuvent par exemple comporter une feuille de cuivre épaisse de 35 ou de 70 p sur une face et une mince feuille de cuivre épaisse de 5 p sur l'autre face. La poursuite du traitement de l'empilage de couches constitué par pressage s'effectue alors de la même manière que ånns le cs du cA- blage imprimé double face ci-dessus décrit. La présente invention se donne pour but de pert~ection- ner le procédé de fabrication de circuits imprimés avec conneions traversantes à partir de plaqués à minces couches de cuivre qui a été rappelé ci-dessus, ceci de façon telle que puissent être atteints des temps d'attaque encore plus courts et que puisse être encore améliorée la finesse des tracés conducteurs qu'il est possible d'obtenir. Ce but est atteint, conformément e l'invention, et dans un procédé du genre précité, grfce au fait aue l'on emploie un plaqué dont les feuilles Drotectrices sont ç même de résister aux bains de prétraitement et de métallisation mis en oeuvre pour un cuivrage chimique et galvaniaue, qu'après le perçage des trous l'on soumet à un tel cuivrage leurs parois, que l'on arrache ensuite les feuilles protectrices, que l'on renforce le tracé conducteur désiré et les parois des trous par dépôt galvanique sélectif de cuivre en recourant à des revêtements de protection, et que l'on détruit enfin par attaque les zones non renforcées des minces feuilles de cuivre.Dans le procédé selon l'invention, on nt ìve donc les feuilles protectrices qu'après l'exécution du cuivrage sans passage de courant et du renforcement galvanique subséquent, en sorte qu'un traitement des surfaces avant l1appli- cation des revêtements de protection devient superflu. Les feuilles protectrices empêchent en outre que se forme sur les feuilles de cuivre constituant des couches minces une surépaisseur indésirable correspondant à l'épaisseur de la couche de cuivre formée à l'intérieur des trous.Si par exemple l'épaisseur de la feuille de cuivre constituant la couche mince atteint 5 p tandis que l'épaisseur totale de la couche de cuivre déposée dans les trous par voie chimique et galvanique est de 10 r, on doit alors, après renforcement galvanique du tracé conducteur, détruire dans le cas des procédés jusqu'alors utilisés une couche de cuivre épaisse d'au moins 15 p et irrégulièrement répartie sur la totalité de la surface, tandis qu'avec le procédé de l'invention il n'y a à détruire qu'une couche uniforme de 5 r. L'application du procé dd de l'invention permet ainsi d'obtenir de moindres coûts pour les opérations chimiques d'attaque, ceci en raison de la réduction de la consommation d'agent d'attaque, de la durée d'attaque, et de l'incidence des solutions d'attaque usagées. Il permet en outre d'obtenir une nouvelle réduction de l'effet de détalonnage par attaque chimique, en sorte au'il est possible de fabriquer aes traces conducteurs encore plus fins.Un autre avantage tien SU fr rwu'iffi' 'est relus nscessaire de constituer une structure résistant N 1 '#ttaoue. Après renfort galvanioue du tracé conducteur et élimination des revêtements de protection, on peut directement soumettre à llettFaue la totalité de la surface, avec pour résultat l'élimination des zones non renforcées des feuilles de cuivre initiales. Pendant cette brève durée d'attaoue, les voies conductrices sont a peine attaquées1 en sorte qu'il ne se produit qu'un arrondissement uniforme et d'ailleurs désirable des arêtes des voies conductrices. Il est essentiel pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention de pouvoir disposer d'un plaqué à minces couches de cuivre dont les feuilles protectrices résistent aux bains de pré- traitement et de métallisation destinés à réaliser le cuivrage par voie chimique et galvanique. C'est ainsi, par exemple, que ne conviendraient pas des plaqués a minces couches de cuivre revêtus de feuilles protectrices en aluminium, ceci du fait que l'aluminium se dissout avec dégagement d'hydrogène, en particulier dans les bains de décapage acides. En plus de la dissolution indésirable de l'aluminium, le dégagement de l'hydrogène prenant naissance lors de la réaction dans l'air environnant donnerait naissance à un mélange détonant qui pourrait facilement provoquer des explosions.On emploiera de préférence des plaqués minces couches de cuivre avec des feuilles protectrices également en cuivre, ceci du fait que le cuivre résiste aux bains de prétraitement et de métallisation précités. Il est avantageux d'employer un plaqué à minces couches de cuivre d'une épaisseur de 5 p De tels plaqués à minces couches de cuivre se sont imposés à l'échelle internationale et peuvent être considérés comme des semi-produits commerciaux. Dans un mode d'exécution préférentiel du procédé selon l'invention, on crée lors du cuivrage par voie chimique et galva- nique des parois des trous avant arrachement des feuilles protectrices une couche de cuivre dont l'épaisseur correspond au moins l'épaisseur des feuilles de cuivre constituant les couches minces du plaqué.Après le renforcement sélectif par voie galvanique du tracé conducteur et des parois des trous, la couche de cuivre créée à l'intérieur des trous constituant les connexions traversantes atteint au total une épaisseur au moins égale ou même supérieure à celle de la couche de cuivre des voies conductrices du tracé De telles connexions traversantes présentent une fiabilité mécanique et électrique inhabituellement élevée. n outre, sont évitées de façon certaine les difficultés oui apparaissent dans le cns d'épaisseurs inégales ou trop faibles des métallis2- tions constituant les connexions traversantes sous l'influence de l'effet dit de choc de soudure. Si l'on désire obtenir des surfaces finales présentant des propriétés particulières de soudabilité ou de haute résistant ce 1 la corrosion, on peut encore former à l'issue du renforce ment du tracé conducteur et grce à un autre dépôt de métal sélectif par voie galvanique une couche superficielle résistant s l'attaque. Même dans ce cas, on ne peut déceler un effet appréciable de détalonnage des surfaces obtenues. L'invention sera 2 présent décrite plus en détail à propos de deux modes d'exécution, donnés à simple titre d'exemples illustratifs, et avec référence aux dessins ci-annexés, en les quels Les figures 1 à 6 illustrent des étapes successives du procédé de l'invention lors de la fabrication d'une plaque conductrice avec connexions traversantes mais sans couche finale résistant à l'attaque : et Les figures 7 à 9 illustrent en variante des opérations du procédé de fabrication dans le ces ou l'on désire obtenir une surface finale résistant à l'attaque. Toutes les figures des dessins ci-annexés représentent en coupe perspective l'emplacement d'une connexion traversante de circuit imprimé. Sur la figure 1 des dessins est représenté un plaqué à minces couches de cuivre à l'issue de son usinage mécanique, c'est-à-dire après découpe et perçage. Ce plaoué se comnose d'un substrat de base 1 en résine époxyde épais d'environ 1,5 mm, de deux feuilles de cuivre 2 et 3 constituant des couches minces de 5 P d'épaisseur rapportées sur les deux faces de ce substrat, ainsi que de deux feuilles protectrices 4 et 5 en cuivre épaisses de 50 p et arrachables par voie mécanique. Lors du perçage des trous 6 destinés à l'exécution des connexions traversantes, la formation de bavures se limite aux feuilles protectrices 4 et 5, en sorte qu'aucun ébavurage des trous n'est nécessaire. 4 l'issue de l'usinage mécanique, on dépose sur les parois des trous 6, conformément à la figure 2 des dessins, une cou cie ce cuivre z forme pPr cuivrage chimique et g~lvanirJue et épaisse en tout de 5 p. Le dépôt du cuivre steffectue sur la totalité des surfaces libres, en sorte qu'il se forme également sur les feuilles protectrices 4 et 5 des couches de cuivre 8 et 9 d'épaisseur correspondante, lesquelles toutefois seront enlevées r 1 main en même temps que les feuilles protectrices 4 et 5. Comme représenté à la figure 3 des dessins, on forme sur les feuilles de cuivre 2 et 3 constituant les couches minces des revêtements de protection galvanique 10 et 11 après l'arrachement par voie mécanique des feuilles protectrices 4 et 5. Le dé pôt de ces revêtements de protection 10 et 11, lesquels sont repais d'environ 30 p et laissent apparentes les zones devant être occupées par le tracé conducteur désiré, s'effectue de préférence au moyen d'un processus photolithographiaue. Il n'est pas nécessaire de recourir à une préparation préalable ni à un nettoyage des surfaces des feuilles de cuivre 2 et 3 constituant les couches minces, ceci du fait que les feuilles protectrices 4 et 5 ont été arrachées immédiatement avant la formation des revêtements de protection galvanique 10 et Il. Conformément à la figure 4, on procède ensuite à un renforcement des zones des feuilles de cuivre 2 et 3 constituant les couches minces qui correspondent au tracé conducteur désiré ainsi que des couches de cuivre 7 déposées dans les trous 6, ce renforcement s'effectuant par dépôt galvanique sélectif de cuivre jus autà obtenir une épaisseur de couche d'environ 25 . Sur la re- présentation d'un emplacement de connexion traversante reproduit sur le dessin, cette couche de cuivre forme un oeillet à souder supérieur 12, un oeillet à souder inférieur 13, et une paroi cylindrique de renfort 14. Sur les figures 5 et 6 est représenté ltemplacement de la connexion traversante après élimination des revêtements de protection galvanique 10 et 11, ainsi qu'après la destruction par attaque subséquente des zones non renforcées des feuilles de cuivre 2 et 3 constituant les couches minces qui ne font pas partie du tracé conducteur désiré. Du fait que le cuivre n'est à enlever que sur une épaisseur de 5 , il n'est pas utile de prévoir la mise en oeuvre d'une structure résistant à l'attaoue. Les voies conductrices du tracé ainsi aue les bords des oeillets souder ne sont que faiblement attaquées lors de cette brève opération d'attaoue chimique, en sorte qu'il ne se produit qu'un arrondissement uniforme de leurs arêtes. Lorsqu'est employé comme agent d'attaque le chlorite de sodium, la durée d'attaque né essaie se situe par exemple entre 10 et 11 seconaes. Lorsque lton désire réaliser des plaques conductrices possédant une surface finale résistant à l'attaque, les opéra tions successives à exécuter coïncident avec celles décrites à propos du mode d'exécution ci-dessus jusqu'à l'opération d'apport des revêtements de protection galvanique 10 et 11 qui est représentée à la figure 3 des dessins. Conformément à la figure 7, les zones des feuilles de cuivre 2 et 3 constituant les couches minces qui correspondent aux zones du tracé conducteur désiré ainsi que les couches de cuivre 7 formées dans les trous 6 sont ensuite renforcées par un dépit galvanique sélectif de cuivre jusqu'à obtenir une épaisseur de couche d'environ 20 r, Sur cette couche de cuivre, qui dans la représentation du dessin constitue une bordure supérieure d'oeillet à souder 15, une bordure inférieure d'oeillet à souder 16 et une couche de renfort cylindrique 17, on forme ensuite au moyen d'un nouveau dépôt galvanique sélectif de métal une couche de surface finale 18 épaisse d'environ 10 P et résistante à l'attaque. Après élimination des revétements de protection galvanique 10 et 11, et conformément à la figure 8, les zones mises à nu des feuilles de cuivre 2 et 3 constituant les couches minces sont alors détruites par attaque chimique, ainsi que représenté la figure 9. La couche de surface finale 18 n'est pas ellemême attaquée par l'agent d'attaque choisi, en sorte que les voies conductrices et les bords des oeillets à souder conservent des arêtes vives. On ne peut observer un détalonnage appréciable par attaque chimique de la couche de surface finale 18. Si cette dernière est par exemple constituée en étain, il est possible d'employer comme agent d'attaque par exemple le chlorite de sodium. Les exemples ci-dessus décrits concernent la fabrication de plaques conductrices avec connexions traversantes. Les diverses opérations constitutives du procédé qui ont été décrites peuvent toutefois s'appliquer de la même manière à la fabrication de câblages multicouches constitués d'un empilage de couches solidarisées par compression et incluant des couches intérieures déjà terminées de fabrication et des feuilles extérieures de cuivre constituant des couches minces et recouvertes de feuilles protectrices. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procéde de fabrication de circuits imprimes avec conrexlons traversantes, selon lequel on part d'un plaqué revêtu sur ses deux faces de feuilles de cuivre constituant des couches rinces et ce feuilles protectrices arrschables par voie mécanique, et se on lequel on perce les trous destinés à former des conne ions traversantes avant d'arracher lesdites feuilles protectrices, car2ctérisé par le fait que l'on emploie un plaqué dont les feuilles protectrices sont à même de résister aux bains de Dré- traitement et de métallisation mis en oeuvre pour un cuivre chimique et galvanique, qu'après le percale des trous l'on soumet un tel cuivrage leurs parois, que l'on arrache ensuite les feuilles protectrices, que l'on renforce le tracé conducteur désiré et les parois des trous par dépôt galvanique sélectif de cuivre en recourant à des revêtements de protection, et que l'on détruit enfin par attaque les zones non renforcées des minces feuilles de cuivre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on emploie un plaqué à minces couches de cuivre dont les feuilles protectrices sont elles-mêmes réalisées en cuivre. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on emploie un plaqué à minces couches de cuivre dont les feuilles de cuivre constituant lesdites couches sont épaisses de 5 p 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lors du cuivrage par voie chimique et galvanique des parois des trous et avant l'enlèvement des feuilles protectrices se trouve créée une couche de cuivre dont l'épaisseur correspond au moins & #celle des feuilles de cuivre constituant les couches minces. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'après renforcement du tracé conducteur au moyen d'un autre dépôt galvanique sélectif de métal, on réalise une couche de surface finale résistante à l'attaque.