Brevet FR2501192A1 — publié le 19820910

METALLISATION PAR SERIGRAPHIE DES TROUS PERCES DANS L'ALUMINE AU LASER. L'invention concerne un procédé de traitement d'un subs- trat d'alumine percé de trous par laser, en vue de faciliter la métalli- sation par sérigraphie desdits trous. La métallisation des trous par sérigraphie avec par exem- ple de l'or, est une technique bien au point pour autant que la matière, l'alumine, n'ait pas subi de transformation cristalline après perçage. C'est le cas par exemple des perçageszpar ultra-sons et par foret dia- manté. Mais le perçage par laser introduit des modifications cristallines. Après le passage du spot laser, la zone superficielle des trous est constituée d'une couche de structure et de texture différentes de celles du substrat et sur laquelle la métallisation par exemple avec l'or ne donne pas une bonne adhérence: on observe des décollements lo- caux là o le frittage des matériaux ne s'est pas effectué normalement. Pour remédier à cet inconvénient, il est indispensable de faire disparaître la couche d'alumine formée pendant l'usinage laser. Parmi les différents procédés connus on peut citer les procédés mécani- ques (au jet de sable, au foret diamanté, aux ultra-sons) délicats et onéreux et les procédés chimiques. Le but de l'invention est de proposer un procédé de traitement thermique plus facile à mettre en oeuvre. Conformément à l'invention, le procédé de traitement d'un substrat d'alumine percé de trous par laser, en vue de permettre une bonne métallisation par séri- graphie desdits trous est caractérisé en ce que ledit substrat est sou- mis à un traitement thermique d'une durée comprise entre 2 et 4 heures, 2501192 ' selon un profil de température comportant un palier compris entre 1500 et 16001C et d'une durée de 10 à 15 minutes, la température préférentiel- le dudit palier étant choisie entre 1540 et 15600C. Le choix de cette température de palier est guidé par la considération des phénomènes qui se produisent dans l'alumine lorsqu'on procède à une r2cuisson. Si le frittage d'une alumine a été effectué par exemple à 17001C, on sait que plus cette alumine est soumise pendant un temps prolongé à des recuis- sons proches de la température de frittage, plus il y a coalescence des grains d'alumine avec modification des propriétés mécaniques. Par contre des recuissons faites à plus basse température, par exemple autour de 12000C ne modifient pas la texture de l'alumine. Il s'agit donc dans le procédé conforme à l'invention de trouver une température suffisamment élevée qui restaure la couche formée pendant l'usinage laser, mais pas trop rapprochée de la température de frittage de façon à ne pas altérer les propriétés mécaniques de la matière. La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente la coupe transversale d'un subs- trat d'alumine à l'emplacement d'un trou percé par laser avec la répar- tition de l'énergie du faisceau laser qui déliite différentes zones. La figure 2 montre l'aspect microscopique de l'alumine à la surface d'un trou avant traitement thermique. La figure 3 montre sur une coupe transversale du subs- trat d'alumine, à l'emplacement d'un trou, l'aspect microscopique des différentes zones formées par l'usinage laser. La figure 4 montre l'aspect d'une métallisation d'or au- tour de la surface d'un trou en l'absence de traitement thermique préa- lable. La figure 5 donne le profil de température selon le pro- cédé de traitement thermique conforme à l'invention. Sur la figure 1, le substrat d'alumine 1 est percé d'un trou de diamètre 0 au moyen d'un spot laser de diamètre ô. La réparti- tion de l'énergie du faisceau laser selon la courbe 2 délimite dans l'alumine des zones a, b, c, et d. Dans la zone centrale a, la plus chaude, on peut considérer que la matière s'est vaporisée. La zone best constituée par de l'alumine colonnaire et la zone c est une zone de transition à structure cristalline biphasée. La zone d est constituée par de l'alumine normale. Sur la figure 2, on a représenté l'aspect microscopique de l'alumine à la surface d'un trou avant traitement thermique. Dans la zone superficielle le refroidissement a été si brutal que les cristaux n'ont pas eu le temps de s'organiser comme dans le frittage normal et il s'est formé de l'alumine colonnaire. On observe en surface des microcra- quelures en forme d'écailles 3 délimitées par des fissures 4 correspon- dant au refroidissement brutal. L'aspect microscopique des zones b, c et d est représen- té de manière schématique sur la figure 3, o l'on observe les varia- tions de structure de l'alumine qui passe d'une texture colonnaire 5 dans la zone b à une texture biphasée 6 dans la zone de transition c et enfin à une texture normale 7 dans la zone d. Sur la figure 4, une coupe transversale du substrat d'alumine 1 montre l'aspect d'une métallisation d'or 8 autour de la sur- face d'un trou en l'absence de traitement thermique préalable avec des zones de contraction 9 et des écailles 10. Conformément à l'invention, pour éviter la mauvaise adhé- rence de l'or, telle qu'elle est montrée à la figure 4, on effectue un traitement thermique selon le profil de température O en fonction du temps t représenté sur la figure 5 et comportant une montée assez rapide dans sa première partie 11 et plus lente dans sa deuxième partie 12 sui- vie d'un palier 13 d'une durée comprise entre 10 et 15 minutes (10 minu- tes par exemple) dont la température est comprise entre 1500 et 16001C (15500C par exemple) de façon à restaurer les zones d'alumine perturbées, le palier 13 étant suivi d'une descente progressive 14 jusqu'à la tempé- rature ambiante et la durée totale du traitement thermique étant compri- se entre 2et 4 heures(2 heures par exemple). A la suite de ce traitement, toutes les fissures et mi- crocraquelufes existant dans l'alumine à la surface des trous ou en n'im- porte quel autre endroit ont disparu, l'alumine a repris son aspect cris- tallin et la métallisation des trous est correcte. 2 5 0 1192 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement d'un substrat d'alumine percé de trous par laser en vue de faciliter la métalisation par sérigraphie desdits trous, caractérisé'en ce que ledit substrat est soumis à un trai- tement thermique d'une durée comprise entre 2 et 4 heures selon uLn pro- fil de température comportant un palier compris entre 1500 et 1600 C et d'une durée de 10 à 15 minutes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température préférentielle dudit palier est choisie entre 1540 et 1560 C.