Brevet FR2535347A1 — publié le 19840504

t 535347 La présente invention concerne une structure d'anode pour une cellule de dép Ot électrolytique, plus par- ticulièrement pour une cellule de dépôt électrolytique sur des pattes de connecteur de bord pour plaquettes à cir- cuits imprimés. L'utilisation de plaquettes à circuits imprimés pour la fixation de -composants électroniques est omnipré- sente De telles plaquettes supportent des composants bien fixes en place et peuvent être agencées pour qu'il en soit ainsi avec le minimum de place gaspillée et de lon- gueur des connexions entre composants. Un autre avantage des plaquettes à circuits im- primés est qu'on peut les changer souvent et facilement. Cela est rendu possible par la présence d'une pluralité de parties conductrices de la plaquette & proximité de son bord, appelées pattes de connexion sur bord, Ce bord peut alors être inséré dans une embase ayant un nombre appro- prié de frotteurs conducteurs, chacun d'entre eux étant relié à une patte respective de la plaquette, On utilise fréquemment du cuivre (souvent revêç tu de plomb à l'étain) comme métal constituant les pattes de connexion de bord des plaquettes & circuits imprimés, 2, L'utilisation de cuivre non revêtu dans des pattes de connexion de bord s'est avérée être un inconvénient, en ce sens qu'une bonne connexion avec les frotteurs de l'em- base n'est pas toujours réalisée, On a pris par consé- quent pour habitude de revêtir les pattes avec un métal meilleur conducteur tel que le nickel ou avec un métal précieux comme l'or Ces métaux sont chers, et on a fré- quemment essayé d'en réduire les déchets, Il est classique de procéder au revêtement élec- trolytique des pattes de connexion de bord des plaquettes à circuits imprimés en suivant un processus multistades. Ce processus peut comprendre les étapes suivantes Tout d'abord, toute présence de plomb-étain sur les pattes est éliminée; puis les pattes sont nettoyées par brossage de manière à enlever les saletés pouvant s'être formées; le cuivre est nettoyé chimiquement, le cuivre est revêtu de nickel; après un nouveau stade de nettoyage, on applique au nickel une pointe d'or, puis une plaque d'or; enfin, après dragage pour conserver l'or, on rince, sèche et recueille les plaquettes à circuits imprimés. On remarquera que le processus précédent ne s'applique qu'aux pattes de connexion de bord des pla- quettes à circuits imprimés; le reste de la plaquette peut être masqué et/ou un contrôle approprié de la profon- deur ou de l'immersion peut être effectué pour s'assurer que seules les parties intéressées sont revêtues. Pendant les stades de dépôt électrolytique,les pattes elles-mêmes sont reliées à une source d'électrici- té de manière à constituer la cathode d'une cellule de dépit e L'anode de la cellule est typiquement une tige inerte espacée des pattes de la plaquette à circuits im- primésr et un électrolyte approprié est amené en contact avec l'anode ainsi qu'avec IA cathode, 3. Pour des raisons de contrôle de qualité et d'élimination des déchets, l'épaisseur de l'or de revê- tement des pattes fait l'objet d'une mesure de routine, le plus fréquemment au moyen d'un essai non destructif tel qu'un essai de dispersion à rayons beta Une épais- seur du revêtement en or de 2,5 microns n'est pas anor- male, et si on procède à la mesure de l'épaisseur de l'or en un point situé à middistance de la longueur d'une patte choisie au hasard, on note qu'elle peut être main- tenue constante à plus ou moins 10 % près. On conclut souvent de telles mesures que l'épaisseur de l'or sur toute la longueur de la patte est de l'ordre de la valeur mesurée, Cependant, si l'on mesure l'épaisseur du revêtement d'or en plusieurs points de la longueur de la patte, on peut observer qu'elle n'est pas constante mais a une section de nature concave. Une pointe d'épaisseur maximum d'or se produit souvent vers l'extrémité de la patte, et en déplaçant l'anode suivant la longueur de la patte, la position de cette pointe peut être modifiée, La présente invention a pour objet une meilleure uniformité de l' épaisseur du revêtement en or, ou autre, sur la longueur de chaque patte, Selon un premier aspect de la présente inven- tion, on prévoit une structure d'anode adaptée à une cel- lule de dépôt électrolytique, cette structure ayant un support massif et au moins deux éléments conducteurs de l'électricité allongés et de faible épaisseur, placés côte à côte, qui sont maintenus, par exemple partielle- ment, à l'intérieur du support. Les éléments conducteurs de l'électricité peu- vent être des fils qui sont partiellement noyes à l'inté- rieur du support, celui-ci pouvant être du type massif Les fils ont de préférence un diamètre compris entre 0,5 et 2,0 mm, par exemple 0,7 mm, mais typiquement ont un diamè- tre compris entre 1,25 et 1,75 mm, par exemple 1,5 mm, Au lieu de fils, les éléments conducteurs de l'électricité peuvent être des plaques Avec un tel agen- cement, le support peut être constitué d'un sandwich de plaques et de matériau isolant approprié Les plaques peu- vent avoir une épaisseur comprise entre 0,5 et 2 mm, par exemple 0,7 mm, mais on typiquement une épaisseur compri- se entre 1,25 et 1,75 mm, par exemple 1,5 mm. Les éléments conducteurs de l'électricité de la structure d'anode peuvent être constitués de n'importe quel matériau conducteur, et être solubles ou insolubles. Par exemple, ces éléments peuvent être du titane ou de l'or platiné. On préfère que les éléments soient séparés d'au moins 2 à 4 mm, de préférence d'au moins 3 mm, par exem- ple de 3,5 mm (de centre à centre), Les éléments peuvent être commutés indépendamment et, dans un mode de réalisa- tion particulièrement préféré, il y a au moins trois élé- menta conducteurs de l'électricité, dont au moins deux peu- vent être comuntés indépendamment, On remarquera qu'un tel agencement permet de faire varier effectivement le pas entre éléments conducteuzs de l'électricité en appuyant sur , un commutateur. -1 s'est fréquemment avéré difficile de disposer d'une source d'électrolyte convenable pour l'anode et la cathode d'une cellule de dépôt électrolytique Il faut gé- néralement que le courant soit quelque peu turbulent,Cela peut 8 tre obtenu dans un mode de réalisation préféré de la présente invention dans lequel le support comporte une plu- ralité de trous que traverse l'électrolyte. Les trous peuvent être horizontaux ou inclinés par rapport à l'horizontale, ou bien les deux; de préféren- ce, ils sont disposes sur la longueurde la structure d'anode. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, ils se trouvent entre au moins deux des éléments conducteurs de l'électricité Les trous sont de préférence de section circulaire. Les extrémités des trous peuvent former un con- tre-alésage ou être situées dans un évidement de manière à améliorer les caractéristiques de circulation de l'élec- trolyte et/ou du courant lorsque l'électrolyte circule, pendant le fonctionnement, vers un article cathodique devant être revêtu. Dans un mode de réalisation de l'invention,les trous peuvent être formés par un élément de la structure d'anode qui est cannelé et un autre élément en butée de la structure d'anode qui peut être cannelé ou lisse Dans ce cas, les trous peuvent être ailleurs qu'entre les éléments conducteurs, Les trous peuvent avoir une section rectan- gulaire, par exemple carrée. Selon un second aspect de la présente invention, on prévoit une anode assemblée destinée à une cellule de dép 6 t électrolytique, l'ensemble comprenant une paire de structures d'anodep chaque structure ayant un support et au moins deux éléments conducteurs de l'électricité allon- gés, de faihle ép S seF placés côte à ceter qui sont maintenus par le support, dans au moins une partie de 6, l'ensemhle les structures d'anode n'étant pas parallèles. Dans un mode de réalisation préféré du second aspect de la présente invention, l'anode assemblée com- prend une première partie oe les structures sont parallè- les, une seconde partie oi elles sont également parallè- les mais espacées davantage que dans la première partie, une troisième partie dans laquelle les structures conver- gent, et une quatrième partie dans laquelle les structu- res sont parallèles et espacées d'une distance identique ou similaire à celle de la première partie. Selon un troisième aspect de la présente inven- tion, on prévoit une cellule de dépôt électrolytique com- prenant une structure d'anode selon le premier aspect, et/ou une anode assemblée selon le second aspect de la pré- sente invention et un moyen pour connecter la structure d'anode et un article à revêtir à une source d'électricité. La présente invention s'étend également à une cellule de dépôt électrolytique dans laquelle le rapport entre la distance séparant les deux éléments conducteurs de l'électricité à la distance, utilisée dans la cellule, et la distance séparant la structure d'anode et un article à revêtir est compris entre 3: 1 et 0,5: 1, de préféren- ce entre 2: 1 et 1: 1; plus particulièrement entre 1,75: 1 et 1,25: 1, par exemple 1,5: 1. Une cellule de dépôt électrolytique selon le troisième aspect de la présente invention comporte de pré- férence un moyen pour déplacer l'article à revêtir; la cellule conviendrait par conséquent au revêtement de pat- tes de connexion de plaquettes à circuits imprimés, En gé- néral, au moins une partie des éléments conducteurs de l'électricité partageront un plan commun qui sera parallè- le à la direction de déplacement d'un article à revêtir placé dans la cellule, La structure d'anode, ou chaque structure d'ano- de, peut être située à environ 2 Am de l'article à eyvêtir 7 ' qui f Qnctionne en cthode, Selon un quatième aspect de la présente inven- tion, on prévoit un procédé de revêtement d'un article, ce procédé comprenant l'acheminement d'un article cathodique à revêtir au droit d'une structure d'anode et/ou entre les structures d'anode d'une anode assemblée selon le premier ou le second aspect de la présente inventions respective- ment, la mise en contact de la structure d'anode ou de chaque structure d'anode et de l'article cathodique à revê- tir avec de l'électrolyte, et la fourniture d'électricité à l'article cathodique & revêtir et à la structure d'anode ou à chaque structure d'anode, De préférence, l'article à revêtir est acheminé à travers une anode assemelée comprenant, à la suite, une première partie o les structures sont parallèles, une seconde partie oa ces structures sont parallèles et davan- tage espacées que dans la première position, une troisième partie o les structures convergent et une quatrième par- tie dans laquelle les structures sont parallèles et sont 2 Q à une distance identique ou semblable à celle de la premiè - re partie. Un procédé préféré de la présente invention im- plique le dép 8 t de nickel ou d'un métal précieux tel que l'or sur des pattes de connexion de bord de plaquettes à circuits imprimés, - Selon un cinquième aspect de la présente inven- tion, on prévoit un article revêtu par un procédé en con- formité avec le quatrième aspect de la présente invention et/ou utilisant une cellule de dép Ct électrolytique selon un troisième aspect de la présente invention, Un tel ar- ticle peut être une plaquette à circuits mpriméas dont les pattes de connexion de bord ont été revêtues. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante f Ate en liaison avec les dessins cidjoints dans lesque l 8, La figure 1 est une vue en perspective d'une machine de dépôt électrolytique comportant des cellules de dépôt dans lesquelles est installée une structure d'anode selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe d'une cellule de dépôt électrolytique et d'une structure d'anode selon la présente invention; La figure 3 est une vue en perspective d'un pre- mier mode de réalisation d'une structure d'anode selon la présente invention; La figure 4 est une vue en plan d'une structure d'anode démontée, qui est un second mode de réalisation de la présente invention La figure 5 est une représentation schématique d'un ensemble comprenant la (les) structure(s) d'anode se- lon la présente invention; La figure 6 est une vue en coupe d'une autre structure d'anode selon la présente invention; La figure 7 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation d'une cellule de dépôt électrolytique selon la présente invention; La figure 8 est une vue en coupe,à échelle rédui- te, d'une partie de la cellule de la figure 7, prise le long de la ligne VIII-VIII; et La figure g est une vue en élévation de côté de l'un des composants de la cellule représentée en figures 7 et 8. En liaison maintenant avec les dessins et plus particulièrement avec la figure 1, on a représenté un appareil 1 de revêtement électrolytique en continu de pat- tes de connexion de bord de plaquettes à circuits imprimés, qui comporte une paire de handes sans fin 3 et 5 entrai- nées par deux paires de r Quleaux 7 et 9 aux etrémités oppo- sées de l'appareil, Sur la longueur de l'appareil, les deux bandes sans fin copèrent pour saisi 3 un certain nom- 9, bre de plaquettes à circui':ts imprimés 11, dont les bords inférieurs, portant des pattes de connexion, doivent être revêtus de nickel etlou d'or, La paire de bandes sans fin 3 et 5 forme également, dans une certaine mesu- re, un masque pour maintenir l'électrolyte hors du res- te des plaquettes 11, Au-dessus de chaque cellule de dépôt électroly- tique et immédiatement au-dessus de la paire de bandes sans fin 3 et 5, se trouve une paire de brosses métalli- ques 13 dirigées vers l'intérieur par l'intermédiaire duquel le courant électrique est fourni au métal de cha- que plaquette 11, en permettant le fonctionnement comme cathode pendant le dépôt électrolytique. La figure 2 est une vue en coupe d'une cellule de dépôt électrolytique à l'intérieur de l'appareil 1 - Les bandes sans fin 3 et 5, les plaquettes à circuits imprimés 11, et les brosses 13 ont été omises pour ren- dre la figure plus claire. La cellule du revêtement électrolytique com- prend deux parois latérales 15 et 17, supportant chacune une structure d'anode g 19 selon la présente invention Au- dessus de chaque structure d'anode 19, dans la paroi la- térale respective 15 ou 17, est formée une série de trous 21 sur la longueur de la cellule de dépôt électrolytique, que traverse l'électrolyte pour entrer dans la cellule. L'électrolyte est introduit par pompage dans les trous 21 par l'intermédiaire de chambres 23 placées de chaque côté de la cellule En entrant dans la cellule, l'élec- trolyte se déplace horizontalement et son courant chan- ge de sens pour prendre la direction descente aprèes avoir été dévié par une paire de déflecteurs incurvés opposés 25, entre lesquels coulisse pendant la marche de la 1 cellule une plaquette à circuits impri és (non représentée), Ain- si, le sens de déplacement d'une plaquette à circuits imprimés dans la cellle représentée en figure 2 serait , perpendiculaire au plan du papier. Chaque structure d'anode 19 comprend un bloc 27 en polypropylene On remarquera qu'on pourrait utiliser pour constituer le bloc 27 n'importe quel autre matériau iso- lant approprié Sur le c Oté opposé à celui o est fixée la paroi latérale respective 15 ou 17 se trouve une paire de rainures 29 qui sont pratiquées sur la longueur de la cellule Dans chaque rainure se trouve un fil respectif 31; ces fils forment ensemble l'anode de la cellule Les 1 Q fils sont situés à une distance de 3 mm et sont en tita- ne platiné d'un diamètre de 1,5 mm, Pendant le fonction- nement de la cellule, ils sont distants de 2 mm des pat- tes de connexion devant être revêtues. Dans la vue en perspective de la figure 3, on peut voir que les fils 31 sont maintenus en place par une série de ponts 33 placés sur les rainures 29. Une autre structure d'anode est représentée en figure 4 Dans cette structure, les éléments conduc- teurs de l'électricité sont constitués par des plaques On 2 Q verra en figure 4 que, dans ce mode de réalisation de l'invention, il y a quatre plaques rectangulaires allon- gées qui doivent être superposées pour constituer la structure d'anode La plaque représentée à gauche de la figure 4 sera la plus en haut lorsque la structure sera assemblée et la plaque située à droite la plus en bas La plaque supérieure 35 est en matériau isolant et placée sur le dessus d'une seconde plaque 37 qui peut être en titane platiné, ou qui peut être en acier inoxydable revêtu avec, par exemple, de l'or La seconde plaque 37 est munie d'une paire de branches de connexion 39 qui s'étendent perpendiculairement à un c Oté de sa partie principale et sont situées dans le même plan, Les branckeg 39 permettent d'alimenter en courant la structure d'anode, La troisime couche 41 est une couche isolante et constitue la couche médiane lorsque la, structure d'anode est assemblée, La 11, quatrième couche 43 e St identique à la seconde couche 37 et est, là encore, un élément conducteur comportant une paire de branches-de connexion 45 ayant la même fonc- tion que précédemment, La cinquième couche, qui sera la couche située le plus en basa lorsque la structure d'anode est assemblée, est une couche isolante - La structure d'anode représentée en figure 4 peut être montée de façon que les couches conductrices 37 et 43 soient légèrement en saillie vers la gauche à 1 Q partir des couches isolantes, Chacune des couches peut comporter un certain nombre de petits évidements 49 qui sont superposés lorsque la structure d'anode est assemblée de façon qu'un moyen de fixation approprié puisse réunir les couches, Cependant, les couches peuvent être fixées ensemble par tout autre moyen approprié, par exemple avec de la résine, La figure 5 est une vue schématique en plan d'un ensemble comprenant des structures d'anode opposéeso L'ensemble de la figure 5 comprend quatre parties: une première partie 51, une seconde partie 53, une troisième partie 55, et une quatrième partie 57, Une plaquette à circuits imprimés dont les pattes doivent être revêtues passe entre les paires de structures constituant les par- ties dans l'ordre précédent, Dans la première partie 51, les structures sont parallèles; dans la seconde partie - 53, elles sont encore parallèles mais davantage espacées que dans la première partie; dans la troisième partie 55, elles convergent à partir de la partie ou elles étaient espacées dans la seconde partie jusqu'à un point o l'es- pacement est identique à celui de la première partie; et dans la quatrième prtie 57, elles sont parallèles et sont espacées de la même distance que dans la première partie 51 Qn a trouvé que cet'agencement permet d'obte- nir un revêtemlent particulièrement acceptable des pattes de connexion de bord de plaquettes: circu t imprimés, 12. En figure 6, on a représenté une autre vue, en coupe, de la structure d'anode 19 pour la cellule de dé- pôt électrolytique de la figure 2, La structure d'anode 19 est fixée à la paroi latérale 15 de la cellule et comprend un bloc 27 en polypropylene dans lequel-est pram tiquée une paire de rainures 29 courant le long de la cellule Un fil respectif 31 est placé dans chacune des rainures 29 A travers la paroi latérale 15 et le bloc 19 s'étend une rangée de trous 32 qui débouchent dans la chambre d'électrolyte 23 et dans la cellule de revête- ment entre les fils 31 L'électrolyte est fourni à la cel- lule par l'intermédiaire de ces trous Les trous 32 entre la chambre d'électrolyte-23 et la cellule sont facultatifs et peuvent être omis le cas échéant. Les figures 7 et 8 représentent une cellule de dépôt électrolytique 100 comprenant deux parois latéra- les 115 et 117, qui supportent chacune une structure d'anode 119, Chaque structure d'anode 119 comprend une paire de plaques anodiques 131 en titane platiné, sépa- rées par une cloison d'anode 150 en matériau plastique. Sur le côté de chaque plaque 131 en s'éloignant de la cloison, abute un élément de butée allongé respectif 152, dont on peut voir le plus bas dans la vue en élévation de côté de la figure g Les plaques 131 ne sont pas en saillie sur la structure d'anode 119 mais sont au contrai- re en retrait, commeon peut le voir en figure 7, La face de chaque élément 152 qui abute contre la plaque respec- tive 131 est cannelée; ainsi des trous 132 sont formés dans les structures d'anode 119 et ces trous communiquent 3 Q avec les chambres 123 pour la fourniture d'électrolyte aux pattes cathodiques d'une plaquette circuits impri- més devant être revêtuef passant entre les structures d'anode 119 de la figure 7, Chaque structure d'anode 119, comprenant les éléments supérieur et ineérieur abhutants 152 r les plaques 13, supérieure et inférieure 131 et la cloison 150, est main- -tenue par une série de vis verticales 160 placées dans des trous taraudés, Les structures d'anode 119 sont main- tenues en place par des vis 162 s'étendant horizontale- ment qui traversent une structure d'anode 119, une paroi de l'une des chambres 123 et une plaque arrière perforée 124,Un fraisage approprié de la surface de la structure d'anode destinée à être en regard des plaquettes à cir- cuits imprimés peut faciliter la circulation de l'élec- trolyte Les plaques en titane utilisées sont de préféren- ce platinées suivant une épaisseur minimum de 7,5 mi- crons, La présente învention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront a l'homme de l'art, 14, REVENDICATIONS 1 Structure d'anode pour cellule de dép Ot électrolytique, caractérisée en ce qu'elle comporte un support massif et au moins deux éléments conducteurs de l'électricité allongés, de faible épaisseur, placés côte à côte, qui sont maintenus par le support. 2 Structure d'anode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments conducteurs de l'électricité sont des fils qui sont partiellement noyés à l'intérieur du support, 3 Structure d'anode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments conducteurs de l'élec- tricité sont des plaques, 4 Structure d'anode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments conducteurs de l'électricité sont solubles, Structure d'anode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments conducteurs de l'électricité sont insolubles. 6 Structure d'anode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments conducteurs de l'élec- tricité sont constitués de titane platiné ou d'or, 7 v Structure d'anode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments conducteurs de l'électricité sont commutables indépendamment. 8 Structure d'anode selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il y a au moins trois éléments con- ducteurs de l'électricité, dont au moins deux sont commu- tables indépendamment. 3 Q 9 Structure d'anode selqn la revendication 1, caractérisée en ce que le support comporte une pluralité de tr Qus, à travers lesquels l'électrolyte peut circuler, Structure d'a 1 node selon la revendication 9, caractérisée en ce que les trous sont disposés sur sa longueur, 11 Anode assemblée destinée à une cellule de dépat électrolytiques caractérisée en ce qu'elle com- prend une paire de structures d'anode, chaque structure d'anode ayant un support et au moins deux éléments conduc- teurs de l'électricité allongés, de faible épaisseur, placées côte à cite, qui sont maintenus par le support, et en ce que, dans au moins une partie de l'ensemble, les structures d'anode ne s-ont pas parallèles, 12 Anode assemblée selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'eile comprend une première partie o les structures sont parallèles, une seconde partie o el- les sont parallèles mais espacées d'une distance plus gran- de que dans la première partie, une troisième partie o elles convergent et une quatrième partie o elles sont parallèles et espacées d ' une distance identique ou simi- laire à celle de la premis re partie, 13 Cellule de déppt électrolytique, compre- nant une anode assemblée selon la revendication 11, et un moyen pour connecter chaque structure d'anode et un arti- cle à revêtir a une-source d'électricité, 14 Cellule selon la revendication 13, carac- térisée en ce que le rapport de la distance entre les deux éléments conducteurs de l'électricité à la distance entre chacune des structures d'anode et un article a. revêtir est compris entre 3 1 et 0,5: 1, Cellule selon la revendication 14,caracté- risée en ce qu'elle comprend également un moyen pour dé- placer l'article à revêtir - 16 Cellule selon la revendication 15, carac- térisée en ce qu'au moins une partie des éléments conduc- teurs de l'électricité partagent un plan commun parallè- le au sens de déplace Ment d'un article à revêtir dans la cellule,