Brevet FR2502444A1 — publié le 19820924

La présente invention concerne un procédé pour la production de circuits imprimés en cuivre avec des pastilles et des trous partiel- lement cuivrés et étamés. La poursuite de la miniaturisation des composants discrets et le degré d'intégration croissant des circuits intégrés imposent de nouvelles exigences à leurs unités de câblage sous forme de circuits imprimés. Les moyens actuels ne permettent plus de satisfaire à ces exigences, malgré le perfectionnement de la technique soustractive. Les essais visant à maîtriser des géométries supérieures ou égales à 50 pm en production de masse, par une technique additive, semi- additive, PDR ou photoadditive, n'ont pas été couronnés de succès jus- qu'à présent. Des influences extérieures en sont la cause: poussière, humidité de l'air, température, propriétés des matériaux spécifiques du support isolant et des films de réserve, écume, picots de réserve, influences galvaniques, etc. L'emploi de systèmes multicouches est imité pour des raisons économiques et parce que ces systèmes ne sont pratiquement pas réparables. L'invention a pour objet un procédé permettant de satisfaire aux exigences les plus sévères et par suite de réaliser économiquement et sans limitation des bandes conductrices d'une largeur de 50 pm ou plus d'une épaisseur de 15 pm ou de 70 à 175 pm, et avec un écartement de pm ou plus. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le tracé du câblage imprimé est obtenu par morsure du placage d'un support isolant; les conducteurs auxiliaires d'alimentation sont constitués par le dépôt d'une couche de cuivre; les pastilles et trous sont par- tiellement cuivrés et étamés a l'aide de réserves; les conducteurs auxiliaires d'alimentation en cuivre sont éliminés par morsure diffé- rentielle après l'enlèvement du masque; et le câblage imprimé en cuivre est muni d'une couche de protection contre la corrosion. La couche pro- tectrice est avantageusement constituée par une résine époxyde photo- polymère. La première phase du procédé selon l'invention est ainsi la gravure du tracé du câblage imprimé dans le placage du support isolant. L'influence de la poussière est très faible quand on utilise avantageu- sement une réserve liquide positive ayant un pouvoir de résolution d'environ 1 pm. L'épaisseur des bandes conductrices est fixée par le choix de l'épaisseur de la couche de cuivre plaquant le support iso- lant. Les influences gênantes des techniques soustractive et semi- additive disparaissent, car il n'y a aucun dépôt galvanique sur les bandes conductrices. Des conducteurs auxiliaires d'alimentation sont nécessaires pour pouvoir cuivrer et étamer partiellement les plages et trous. Ils sont déposés sur toute la surface et constituent simultanément la prémétal- lisation des trous. Les conducteurs auxiliaires d'alimentation présen- tent une force d'adhérence d'environ 2 kgf/pouce seulement sur le support isolant gravé, mais ce fait n'est pas gênant car ils sont ensuite éliminés par morsure. Les conducteurs auxiliaires d'alimenta- tion sont supprimés par une morsure différentielle après le cuivrage partiel de 30 um et l'étamage partiel de 8 & 20 vm selon la technique. Afin de réduire l'action de la morsure différentielle, le premier mas- que de gravure est avantageusement maintenu sur les bandes conductrices en cuivre et simplement cuivrés. Le cuivrage et l'étamage partiels exigent évidemment un second photomasque ou masque sérigraphique, qui n'est toutefois pas critique par suite des géométries relativement grossières des pastilles et trous. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, les bandes conductrices en cuivre sont protégées contre la corrosion et les détériorations mécaniques. Les tolérances des procédés classiques de sérigraphie avec vernis binaires étant d'environ 0,2 mm, on utilise une résine époxyde photopolymère qui, après un insolation et développement, est durcie thermiquement à 135 0C par son additif durcisseur. Les tolé- rances de ce procédé sont de 30 Um. La force d'adhérence sur le cuivre est bonne. Le mode opératoire du procédé selon l'invention se présente par exemple comme suit. 1. Découpe du support isolant avec l'épaisseur correspondante de la couche de placage. 2. Perçage des trous sur une perceuse a commande numérique par calcu- lateur. 3. Ebarbarge et brossage fin. 4. Dépôt de la réserve liquide positive par coulée d'une couche ayant une épaisseur d'environ 8 pm. 5. Insolation et développement du câblage imprimé. 6. Gravure du tracé du câblage imprimé, de préférence avec une solu-- tion de morsure au CuCl ou alcaline. 7. Seconde insolation et développement des pastilles et trous. 8. Dépôt des conducteurs auxiliaires d'alimentation et prémétallisa- tion des trous par dépôt chimique et galvanique de cuivre. 9. Brossage fin de la prémétallisation. 10. Dépôt du second masque par photographie ou sérigraphie. 11. Cuivrage (30 pm) et étamage (8 à 20 DIm) partiels. 12. Enlèvement dans du chlorure de méthylène. 13. Morsure différentielle alcaline avec agent de blanchiment optique dans le cas de l'étain-plomb. 14. Enlèvement du premier photomasque dans du chlorure de méthylène. 15. Fusion de l'éta-n-plomb. 16. Polissage des surfaces de cuivre par brossage fin et séchage. 17. Enduction par coulée d'une résine époxyde photopolymêre. 18. Insolation et développement à l'aide d'un film masque. 19. Durcissement à 1350, 1 heure. 20. Découpage des contours. 21. Contrôle final. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un support isolant dont les deux faces présen- tent un placage de cuivre; la figure 2 représente le support isolant plaqué double face et muni de deux trous; la figure 3 représente le support isolant plaqué double face et percé après le dépôt d'une réserve sur les deux faces; la figure 4 représente un masque de réserve avec le tracé souhaité des conducteurs; la figure 5 représente le résultat obtenu par la morsure des couches de cuivre aux endroits non protégés par la réserve; la figure 6 représente le résultat obtenu par élimination de la couche de réserve au voisinage des trous par un nouveau tracé; la figure 7 représente le dispositif selon figure 6 après le dépôt d'une couche de cuivre sur les deux faces; la figure 8 représente le dispositif selon figure 7 après le dépôt d'une seconde couche de masque sur les deux faces; la figure 9 représente le dispositif après le cuivrage puis l'étamage des pastilles et des trous; la figure 10 représente le dispositif après l'élimination du second masque et des conducteurs auxiliaires d'alimentation; et la figure il représentele circuit imprimé après protection des bandes conductrices en cuivre contre la corrosion. La production d'une circuit imprimé selon l'invention se fait à partir d'une plaque isolante 1, dont les deux faces sont selon figure l plaquées de cuivre, une face portant la couche de cuivre 2 et la face opposée la couche de cuivre 3. Afin d'établir une connexion électrique entre des points déterminés d'une face et des points déter- minés de l'autre face, des trous sont percés entre les deux faces de la plaque ou support isolant 1. Selon la géométrie et les dimensions du support isolant, les trous sont réalisés soit au début du procédé de fabrication, soit au cours d'un stade ultérieur. Dans le cas d'une plaque isolante de petite géo- métrie, les trous sont produits avant le dépôt de la couche de réserve. Cet exemple est illustré par la figure 2, sur laquelle la plaque iso- lante l à deux faces plaquées est munie de deux trous (4, 5). La figure 2 ne représente évidemment qu'une partie du support isolant complet; en pratique, il y a naturellement beaucoup plus que deux trous en géné- ral. Une couche de réserve (6, 7) est selon figure 3 déposée sur les deux faces plaquées de la plaque isolante l munie de trous. Pour pro- duire le câblage imprimé, les couches de réserve 6 et 7 sont insolées puis développées, produisant ainsi un masque de réserve avec le tracé souhaité des conducteurs selon figure 4. Les couches de cuivre (2, 3) sont ensuite éliminées par morsure, à l'exception des parties recou- vertes par la réserve. Ce stade est représenté par la figure 5, sur laquelle la plaque isolante 1 comporte uniquement le ciblage imprimé 2, 3 avec une couche de couverture (6, 7) en réserve, ainsi que les trous (4, 5). Certaines zones déterminées des bandes conductrices, a savoir les pastilles et les trous, doivent selon l'invention être renforcées métalliquement. Pour ce faire, les parties restantes des couches de réserve positive sont tracées une seconde fois. La figure 6 représente les couches de réserve (6, 7) après le nouveau tracé, qui les supprime au voisinage des trous (4, 5). Une alimentation étant nécessaire pour le dépôt galvanique suivant, destiné a renforcer les pastilles et à métalliser les trous, une couche de cuivre (8, 9) est déposée sur les deux faces et sert simultanément de couche de prémétallisation des trous et pastilles, comme le montre la figure 7. L'épaisseur de ces couches de cuivre (8, 9) est de préférence inférieure & 10 Vm. Afin de limiter les couches de cuivre (8, 9) aux parties o un revêtement de cuivre est nécessaire, une seconde couche de masquage (10, 11) est déposée selon figure 8 sur le circuit imprimé, puis struc- turée de la façon voulue par insolation et développement. Le renforce- ment galvanique est ensuite effectué, avec dépôt de cuivre (12) puis d'étain (13) par les trous des couches de masquage (10, 11) selon figure 9, sur les pastilles dégagées et dans les trous. La couche déposée (12, 13) est constituée par une couche de cuivre 12 d'une épaisseur d'environ 30 pm et une couche d'étain 13, d'épaisseur inférieure & pm. Le second masque (10, 11) et les conducteurs auxiliaires d'alimen- tation (8, 9) sont ensuite éliminés selon figure 10. Pour ce faire, le second masque (10, 11) est de préférence pelé et les conducteurs d'alimentation (8, 9) sont éliminés par une morsure différentielle. Le premier masque (6, 7) recouvrant les bandes conductrices (2, 3) est ensuite pelé également. L'étamage est réalisé avec de l'étain brillant ou un alliage étain-plomb. Dans ce dernier cas, l'alliage est de préférence fondu. Lorsque la fusion oxyde les bandes conductrices en cuivre, la couche d'oxyde de cuivre ainsi produite est éliminée par un polissage par exemple. Afin de protéger les bandes conductrices en cuivre (2, 3) contre la corrosion, ces dernières sont avantageusement enrobées dans une couche 14 de matière plastique selon figure 11. La couche 14 est avantageusement constituée par une résine époxyde photopolymère, qui est éliminée dans la région des trous et pastilles afin de permettre un soudage ultérieur. Après le tracé de la couche 14 de matière plas- tique, la résine époxyde est durcie thermiquement sous forme de système binaire. La plaque isolante 1 est ensuite découpée et con- trôlée. Bien entendu, diverses modifications peuvent étre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'ètre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Procédé pour la production de circuits imprimés en cuivre avec des pastilles et des trous partiellement cuivrés et étamés, et caractérisé en ce que le tracé du câblage imprimé est obtenu par morsure du pla- cage d'un support isolant; les conducteurs auxiliaires d'alimentation sont constitués par le dépôt d'une couche de cuivre; les pastilles et trous sont partiellement cuivrés et étamés à l'aide de réserves; les conducteurs auxiliaires d'alimentation en cuivre sont éliminés par morsure différentielle après l'enlèvement du masque; et le câblage imprimé en cuivre est muni d'une couche de protection contre la cor- rosion,. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que le câblage imprimé en cuivre est protégé contre la corrosion par une résine époxyde photopolymère. 3. Procédé selon revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les trous sont usinés après la gravure du tracé du câblage imprimé dans le cas de géométries grossières et avant dans le cas de géométries fines. 4. Procédé selon une quelconque des revendications I & 3, caracté- risé en ce qu'un premier masque photopolymère, de préférence du type positif et pouvant être insolé et développé plusieurs fois, est uti- lisé pour la gravure du tracé du câblage imprimé. 5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 4, caracté- risé en ce qu'après la gravure du tracé du câblage imprimé, les pas- tilles et trous sont dégagés par une seconde insolation partielle et un développement de la réserve, tandis que le premier masque photo- polymère est conservé sur les bandes conductrices en cuivre comme couche d'arrêt pour la morsure différentielle. 6. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 5, caracté- térisé en ce que les conducteurs auxiliaires d'alimentation en cuivre sont déposés chimiquement ou galvaniquement; et le premier masque photopolymêre est recouvert sur les bandes conductrices en cuivre, et les pastilles et trous sont précuivrés. 7. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce qu'un second masque photopolymère ou un masque produit par sérigraphie est utilisé par réserve pour le cuivrage et l'étamage par- tiels des pastilles et trous. 8. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 7, caracté- risé en ce qu'après le cuivrage et l'étamage partiels, le second masque est enlevé et les-conducteurs auxiliaires d'alimentation en cuivre sont éliminés par morsure différentielle, le premier masque photopolymère sur les bandes conductrices en cuivre et l'étamage des pastilles et trous interdisant une attaque de ces surfaces, de sorte que la précision initiale du tracé est conservée. 9. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8, caracté- risé en ce que pour la protection des bandes conductrices en cuivre, une résine époxyde photopolymère est déposée par coulée, puis insolée à l'aide d'un film, et les pastilles et trous sont durcis thermique- ment après le développement. 10. Procédé selon une quelconque des revendications 1 à 9, caracté- risé en ce que l'étamage partiel est effectué avec de l'étain brillant, un alliage étain-plomb ou un alliage étain-plomb fondu. l