Brevet FR2495879A1 — publié le 19820611

PROCEDE DE FABRICATION D'UN CIRCUIT IMPRIME ET CIRCUIT IMPRIME OBTENU PAR CE PROCEDE La présente invention concerne l'industrie des composants électroniques et a plus particulièrement pour objet la fabrication des circuits imprimés destinés à recevoir des composants électroniques actifs ou passifs (circuits intégrés, transistors, résistances, etc.) et assurant les liaisons électriques entre ces derniers. Ces circuits imprimés sont en général constitués de supports isolants en forme de plaques sur les faces desquelles sont disposées, selon un schéma correspondant au schéma électrique désiré, des pistes en métal conducteur (en général du cuivre). Ces supports portent des pistes en général sur leurs deux faces et dans certains cas, plusieurs de ces supports peuvent être assemblés, par collage par exemple, afin de constituer un circuit imprimé dit multicouche ; des trous métallisés assurent alors les liaisons électriques entre les différentes faces de ces supports. La liaison mécanique et électrique entre les composants et le circuit imprimé est assurée par soudure, avec apport de métal, des pattes des composants dans les trous précédents ; le plus souvent, cette soudure est réalisée à l'aide d'un alliage d'étain et de plomb.Pour faciliter et améliorer la soudure des composants sur le circuit imprimé, les pistes conductrices et l'intérieur des trous sont préalablement recouverts d'une couche du métal de soudure (étain-plomb), qui permet également d'améliorer la protection du cuivre formant les pistes. Une des méthodes fréquemment utilisée pour le dépôt de cet alliage étain-plomb est une méthode électrolytique, qui présente par ailleurs l'inconvénient de conduire à un dépôt poreux qui n'assure pas parfaitement sa fonction de protection. Pour pallier ce défaut, il est usuel de procéder à une fusion, également appelée refusion ou surfusion, de cet alliage après dépôt, pour obtenir une couche homogène et étanche.Il s'agit d'une opération délicate: en effet, lors de cette opération, l'alliage étain-plomb doit donc être porté, au minimum, à sa température de fusion (voisine de 1800C), et cette température est assez proche de la température de destruction du circuit imprimé lui-même, compte tenu des matériaux habituellement utilisés: calcination du support isolant, ou décollage des différents supports (ou "délamination") dans le cas d'un circuit imprimé multicouche. Parmi les différentes méthodes utilisées industriellement pour la refusion de la couche d'étain-plomb, la plus usuelle est celle qui utilise un rayonnement infrarouge; elle a pour avantage une grande facilité de mise en oeuvre. Toutefois, cette méthode présente un certain nombre d'inconvénients liés au fait que l'énergie est apportée par rayonnement:: - une perte d'énergie due à la réflexion du rayonnement sur les surfaces recouvertes d'étain-plomb, ce qui diminue d'autant la partie utile absorbée par l'étain-plomb et oblige ainsi à utiliser des énergies incidentes supérieures au strict nécessaire; - l'absorption de l'énergie infrarouge incidente par les surfaces du support isolant laissées libres par les dépôts d'étain-plomb, ces surfaces isolantes étant plus perméables aux infrarouges que les dépôts précédents; cela crée un gradient de température à l'intérieur du circuit imprimé et la température peut ainsi atteindre une limite critique au coeur du circuit imprimé, provoquant sa déformation ou sa destruction.Ce phénomène est particulièrement marque dans le cas des circuits multicouches, du fait de la relative fragilité du collage entre les différents supports isolants, et de la présence au coeur du circuit imprimé de parties conductrices enterrées qui sont de couleur noire, cette couleur résultant, ainsi qu#iI est connu, d'un traitement qui est usuel de faire subir au cuivre (oxydation) afin d'améliorer -son adhérence, parties conductrices qui absorbent particulièrement bien les rayonnements infrarouges et créent ainsi des pointes de température locales. La présente invention a pour objet un procédé utilisant la refusion de l'alliage étain-plomb par infrarouges mais qui permet d'éviter les inconvénients précédents par l'enduction de toute la surface du circuit imprimé par une pellicule absorbant les infrarouges et, éventuellement, susceptible d'être ultérieurement enlevée. Il est à noter que, dans tout ce qui suit, on utilisera les termes "infrarouges" ou "rayonnement infrarouge" pour décrire l'ensemble des rayonnements (spectre) émis par des lampes spécialisées, habituellement utilisées pour équiper les machines de surfusion. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un circuit imprimé, comportant un support isolant recouvert partiellement de pistes électriquement conductrices, le procédé comportant: - une étape de dépôt au moins sur les pistes d'une couche de métal de soudure - le dépôt d'une couche absorbant le rayonnement infrarouge sur la couche de métal de soudure ou sur la partie du support non recouverte de cette couche, ou sur la totalité de la surface du support; - l'exposition du circuit imprimé à un rayonnement infrarouge. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, et illustrée par les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 représente les différentes étapes du procédé de fabrication selon l'invention; - la figure 2 représente un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le procédé décrit figure 1 commence par une étape (1) pendant laquelle des pistes conductrices sont disposées sur un support isolant, par tout procédé connu. Le support peut être constitué par exemple par une plaque de résine époxyde armée d'un tissu de verre. Les pistes conductrices sont constituées généralement par un métal tel que le cuivre, selon un schéma correspondant au schéma électrique nécessaire. Les deux faces du support peuvent l'une et l'autre porter des pistes conductrices. Plusieurs de ces supports peuvent être assemblés, par collage par exemple, afin de constituer un circuit imprimé multicouches, des trous métallisés assurant alors les liaisons électriques entre les différentes couches de pistes de cuivre. Cette étape, facultative, est représentée en 2 sur la figure. L'étape suivante (3) consiste à déposer une couche d'un métal, ou d'un alliage métallique, utilisé pour la soudure des composants sur les pistes conductrices. Le métal de soudure est en général constitué par un alliage d'étain et de plomb et il est déposé sur les pistes conductrices par une méthode électrolytique qui, ainsi qu'il est dit ci-dessus, conduit à une couche poreuse n'assurant pas parfaitement sa fonction de protection et qui doit donc être refondue dans une étape ultérieure (4). Cette étape de refusion (4) se décompose dans le procédé selon l'invention en trois sous-étapes. Lors de la première de ces sous-étapes (41), il est procédé au dépôt d'une couche susceptible d'absorber le rayonnement infrarouge. Cette couche peut être déposée soit seulement sur le métal à refondre, soit seulement sur les parties du support qui ne sont pas métallisées, soit encore sur la totalité de la surface du circuit imprimé, ce qui a l'avantage de la simplicité.Le dépôt de cette couche présente deux avantages, qui sont cumulatifs dans le dernier mode de réalisation: - sur les surfaces recouvertes du métal de soudure cette couche, en absorbant l'énergie infrarouge, permet de réduire le rayonnement qui serait normalement réfléchi par le métal et donc d'utiliser des énergies incidentes plus faibles, pour une même valeur d'énergie absorbée par la couche métallique, seule utile à la refusion de cette dernière; - sur les surfaces non métallisées du support, l'énergie rayonnante incidente est alors, pour une large part, absorbée par la couche absorbante en surface du circuit imprimé, ce qui diminue d'autant l'énergie infrarouge absorbée par l'épaisseur de ce circuit. Les calories ainsi créées sont alors plus facilement éliminées lors du refroidissement du circuit, en sortie de la zone de refusion. De plus, ne dépendant plus que de la conduction thermique du circuit imprimé, qui est un phénomène relativement lent, la température au centre du circuit imprimé atteint plus lentement des valeurs qui sont donc moins importantes, réduisant d'autant le choc thermique subi par le circuit. Le matériau destiné à consituer la couche absorbant l'infrarouge est constitué, dans un mode de réalisation préféré, par un fluide connu dans la technique des circuits imprimés sous le nom de flux de surfusion ou de soudabilité, qui est un fluide décapant, aqueux ou résineux, par exemple constitué à partir d'alcool isopropylique; par lui-même, ce fluide n'absorbe en général pas les rayonnements infrarouges, il est donc à cet effet chargé de particules qui assurent la fonction d'absorption des infrarouges, tel que carbone ou oxydes céramiques réfractaires, ou plus généralement un matériau présentant un bon coefficient d'absorption pour tout ou partie du spectre d'émission des lampes utilisées comme sources d'infrarouges. La sous-étape suivante (42) consiste à soumettre le circuit imprimé et ses couches successives de cuivre, d'étain-plomb et d'absorbant à un rayonnement infrarouge. Celui-ci a pour fonction la fusion de la couche d'étain-plomb et, en conséquence de ce qui est dit ci-dessus, la quantité d'énergie du rayonnement incident nécessaire à cette fusion peut être considérablement réduite. La sous-étape suivante (43) consiste à enlever la couche absorbante déposée lors de l'étape 41, par exemple par un lessivage à l'eau chaude de la surface du circuit imprimé accompagné d'un brossage de cette surface. Cette étape 43 n'est nécessaire que dans le cas où la couche absorbante est déposée sur la totalité de la surface du circuit imprimé. Par ailleurs, dans le cas où cette couche est électriquement conductrice, il est nécessaire que ce lessivage soit réalisé très soigneusement. Après cette dernière étape, le circuit imprimé est prêt à recevoir les composants dont la liaison, mécanique et électrique, avec le circuit imprimé est assurée par soudure des pattes de ces composants dans les trous du circuit imprimé, avec apport du même métal de soudure que celui qui constitue la couche de l'étape 3, à savoir dans l'exemple précédent un alliage d'étain et de plomb. La figure 2 représente schématiquement un moyen de mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit, dans le cas où la couche absorbant le rayonnement infrarouge est constituée par un flux de surfusion comportant des particules en suspension qui assurent l'absorption du rayonnement infrarouge. Ce dispositif comporte deux rouleaux, 11 et 12, sensiblement parallèles et tournant en sens opposé de façon à assurer Pentrai- nement entre eux d'un circuit imprimé 5. Ces rouleaux sont recouverts d'une mousse susceptible de retenir un fluide. Le rouleau inférieur (12) baigne, par sa partie inférieure, dans une cuve 13 emplie du fluide absorbant l'infrarouge. Le dispositif comporte un système de recirculation de ce fluide entre le rouleau 12 et la partie supérieure du rouleau 11, ce système de recirculation comportant une pompe 14, une source 15 de particules absorbantes et une source 16 de flux. De la sorte, en fonctionnement, les deux rouleaux assurent non seulement l'entrainement des circuits imprimés tels que 5, mais également leur enduction de fluide absorbant sur les deux faces ainsi que la régulation de l'épaisseur du fluide ainsi déposé. Le circuit imprimé 5 est ensuite entraîné par un convoyeur 7 dans une enceinte 6 où il est soumis a l'irradiation infrarouge. A titre d'exemple, sur un circuit imprimé portant des pistes de cuivre dont l'épaisseur varie entre 30 et 45 um et des dépôts d'étainplomb sur ces pistes dont l'épaisses est de l'ordre de 10 um, on dépose une épaisseur de flux décapant portant des particules de carbone en suspension d'une épaisseur d'environ 50 um ; il est ainsi possible d'obtenir une réduction de l'énergie incidente nécessaire à la refusion de l'étain-plomb d'environ 50 %. Une telle réduction peut être exploitée de plusieurs façons: - par l'amélioration de la productivité des équipements existants, en maintenant constante la puissance du rayonnement infrarouge incident et en augmentant la vitesse de défilement des circuits imprimés; - par la réduction de la puissance du rayonnement infrarouge, pour une vitesse de défilement constante des circuits; - par l'amélioration des conditions d'exploitation des équipements existants, permettant un réglage universel pour toutes les familles de circuits: en effet, à l'heure actuelle, les réglages sont critiques au point qu'ils doivent être modifiés pour chaque famille de circuits. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé, comportant un support isolant recouvert partiellement de pistes électriquement conductrices, le procédé comportant une étape de dépôt (3) au moins sur les pistes d'une couche de métal de soudure et étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre les étapes suivantes: - le dépôt (41) d'une couche absorbant le rayonnement infrarouge au moins sur la couche de métal de soudure; - l'exposition (42) du circuit imprimé à un rayonnement infrarouge. 2. Procédé selon la revendication 1, comportant un support isolant recouvert partiellement de pistes électriquement conductrices, le procédé comportant une étape de dépôt (3) au moins sur les pistes d'une couche de métal de soudure et étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre les étapes suivantes: - le dépôt (41) d'une couche absorbant le rayonnement infrarouge au moins sur les parties du support non recouvertes de métal de soudure; - l'exposition (42) du circuit imprimé à un rayonnement infrarouge. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, après l'étape d'exposition (42), une étape consistant à enlever la couche absorbante. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche absorbante est déposée sensiblement sur toute la surface du circuit imprimé. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche absorbante est constituée par un fluide chargé de particules absorbant le rayonnement infrarouge. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le fluide est un flux de surfusion. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les particules comportent du carbone. 8. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les particules comportent au moins un oxyde céramique réfractaire. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche absorbante est isolante. 10. Circuit imprimé, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes.