Brevet FR2753724A1 — publié le 19980327

Procédé de traitement de surface d'un objet en polyméthylpentène en vue de sa métallisation. L'invention concerne le domaine des procédés de métallisation des objets en matériau plastique. Plus précisément l'invention concerne le traitement de surface de tels objets en polyméthylpentène en vue de leur métallisation. Notamment, l'invention concerne la mise en oeuvre d'un tel procédé dans le cadre de la réalisation des circuits imprimés. Dans le domaine des circuits imprimés, il existe un grand nombre de matériaux présentant de bonnes propriétés diélectriques pouvant être utilisés en tant que substrats. Parmi ces matériaux, on citera principalement les polyesters, les polyimides ou encore certains polymères fluorés. Le choix du matériau utilisé pour la réalisation des circuits est dicté par son coût, sa stabilité dimensionnelle, sa résistance à la déchirure, ses caractéristiques électriques et par la nature des circuits imprimés à réaliser (simple face, double face, multicouches etc...). Le polypropylène est ainsi un des matériaux les plus utilisés pour la réalisation des circuits imprimés. Ce matériau plastique présente en effet l'avantage d'avoir un coût peu élevé et de posséder de bonnes propriétés diélectriques. Une des évolutions récentes de la technologie des circuits imprimés a consisté en la mise au point de circuits multicouches présentant des trous les traversant de part en part et dont les parois sont métallisées de façon à organiser les liaisons électriques entre les différentes couches. De tels trous, appelés "trous de vias", servent à relier les pistes conductrices des différents plans de cuivre. Lors de l'opération de métallisation de ces circuits, une première couche très mince de cuivre est déposée sur le support diélectrique (couche dite de "cuivre chimique) puis une seconde couche plus épaisse de cuivre est déposée sur cette première couche (couche dite de "cuivre électrolytique") et enfin une troisième couche électrolytique d'un alliage étain-plomb. La difficulté de cette opération de métallisation réside dans le fait que la couche de cuivre électrolytique doit présenter une cohésion parfaite avec le support diélectrique et ceci notamment au niveau des trous traversant celui-ci. En particulier aucune boursouflure ne doit se former entre le support et la couche de cuivre électrolytique. De telles boursouflures seraient en effet susceptibles de gêner la passage du courant électrique et pourraient donc rendre inopérant le fonctionnement en multicouches. Parallèlement, aucun "manque" de cuivre électrolytique ne doit se former sur la surface métallisée. La technique de métallisation des trous de tels circuits implique par ailleurs la nécessité d'utiliser en tant que support diélectrique un matériau présentant une température de fusion suffisamment élevée. Ceci n'étant pas le cas de nombreux matériaux, et notamment pas celui du polypropylène dont la température de fusion n'est que de 130"C, il a été proposé dans l'état de la technique, d'utiliser pour la réalisation de tels circuits à trous métallisés, d'autres matériaux tels que principalement des polymères fluorés et notamment le Téflon (marque déposée). Ce matériau possède en effet sensiblement les mêmes caractéristiques diélectriques que le polypropylène mais montre une température de fusion beaucoup plus élevée et comprise entre 320 "C et 340 "C. Toutefois, ce matériau présente aussi l'inconvénient d'avoir un coût élevé. I1 a par ailleurs été proposé dans l'état de la technique d'utiliser le polyméthylpentène pour la réalisation des circuits imprimés classiques. Ce polymère présente en effet des propriétés diélectriques voisines de celles du polypropylène et une température du fusion de 240 "C. Son coût est légèrement plus élevé que celui du polypropylène mais reste bien inférieur à celui des polymères fluorés tels que le Téflon. Toutefois, le polyméthylpentène présente l'inconvénient de ne pouvoir être facilement métallisé. En particulier, il a été constaté que la technique classique de métallisation du Téflon ne peut être transposée au polyméthylpentène. Pour mémoire on rappellera que cette technique comprend les étapes consistant à: - effectuer un brossage de la plaque de matériau support; - dégraisser à température ambiante ladite plaque, à l'aide d'un produit chimique dégraissant; - effectuer un rinçage de la plaque de façon à éliminer les impuretés et le produit dégraissant; -tremper la plaque dans un bain de persulfate permettant de modifier l'état de surface de la plaque; - rincer la plaque afin d'éliminer l'excès de persulfate; - procéder à l'étape de métallisation par dépôt de la couche de cuivre chimique puis de la couche de cuivre électrolytique. Compte-tenu des difficultés rencontrées pour métalliser le polyméthylpentène, il n'était donc pas économiquement envisageable, avant le dépôt de la présente demande de brevet, d'utiliser un tel matériau pour la réalisation de circuits imprimés à trous métallisés. C'est plus précisément à la préparation de ce matériau polymère particulier en vue de sa métallisation que se rapporte l'invention. A ce sujet, on notera que le polyméthylpentène est un matériau qui est classiquement utilisé pour la réalisation d'objets de natures diverses tels que notamment les boutons de matériels radioélectriques. L'objectif principal de la présente invention est donc de proposer un procédé de traitement susceptible d'améliorer de façon sensible l'aptitude du polyméthylpentène à recevoir un revêtement métallique et notamment un revêtement de cuivre. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un tel procédé qui soit particulièrement adapté à la métallisation des supports diélectriques en polyméthylpentène utilisés pour la fabrication des circuits imprimés et principalement des circuits imprimés à trous métallisés. Encore un objectif de la présente invention est de décrire un tel procédé qui puisse être facilement mis en oeuvre et qui présente un coût de revient peu élevé. Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaitront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé de traitement de surface d'un objet en polyméthylpentène en vue de sa métallisation caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement chimique consistant à appliquer sur ladite surface une solution de dichloroisocyanurate de sodium et/ ou d'hypochlorite de sodium. L'invention propose donc d'effectuer, sur un objet en polyméthylpentène destiné à être métallisé, un traitement de la surface à métalliser permettant de favoriser le dépôt du corps métallique sur ladite surface et la cohésion de la couche métallique avec l'objet en question. L'utilisation de dichloroisocyanurate de sodium ou d'hypochlorite de sodium (par exemple sous forme d'eau de Javel) conduit en effet à une modification de l'état de la surface en question permettant l'obtention d'une couche de métal uniformément répartie sur la surface métallisée et ne présentant pas d'anomalie de dépôt (boursouflures, manques...). De nombreux tests effectués par la Demanderesse ont montré que le dichloroisocyanurate de sodium (de formule chimique Na(NCO)3Cl2 ) et l'hypochlorite de sodium (de formule chimique NaOCl) étaient deux composés montrant une efficacité particulière pour résoudre la problème technique consistant en la difficulté de métalliser le polyméthylpentène. Bien que montrant une efficacité semblable, le produit utilisé sera toutefois préférentiellement le dichloroisocyanurate de sodium. En effet, ce produit présente l'avantage de conserver ses propriétés pendant un temps plus long que l'hypochlorite de sodium. De plus, son conditionnement sous forme de pastilles le rend plus facile à utiliser (transport, manipulation, stockage). Comme il a déjà été précisé ci-dessus, on notera que l'invention trouve son application dans le cadre des procédés de métallisation d'objets en polyméthylpentène, quels que soient ces objets. Toutefois, le procédé s'est révélé particulièrement adapté pour la réalisation des circuits imprimés et notamment pour la réalisation des circuits imprimés à trous métallisés. C'est la raison pour laquelle, l'objet utilisé pour la mise en oeuvre de l'invention est préférentiellement une plaque de polyméthylpentène destinée à former un circuit imprimé, ladite plaque présentant avantageusement des trous. On notera que le procédé selon l'invention pourra être mis en oeuvre dans ce cadre avant ou après dépôt de la fine couche de cuivre de base. L'application du dichloroisocyanurate de sodium ou de l'hypochlorite de sodium pourra être effectuée en immergeant l'objet directement dans un bain de l'un de ces produits ou d'un mélange de ceux-ci. Toutefois, d'autres modes d'application pourront être envisagés, notamment lorsque l'on souhaitera ne traiter qu'une partie de l'objet ou une seule surface de celui-ci. Selon une variante préférentielle de l'invention, ladite étape de traitement chimique est effectuée à une température supérieure ou égale à 65"C et inférieure à 1000C. On a en effet constater que l'utilisation de telles températures de traitement permettait d'améliorer encore la qualité de la métallisation. Avantageusement, ladite étape de traitement chimique est effectuée pendant un temps t compris entrel et 30 minutes, préférentiellement, 5 minutes et 15 minutes. Lorsque l'objet à traiter est une plaque percée de polyméhtylpentène utilisée pour la fabrication de circuits imprimés à trous métallisés, ladite étape de traitement chimique est avantageusement effectuée en faisant vibrer ladite plaque. Les vibrations ont pour objet d'empêcher la formation de bulles dans les trous. Ceux-ci présentent en effet un diamètre faible (généralement de un ou deux millimètres) et la tension superficielle de la solution de dichloroisocyanurate ou de perchlorate de sodium utilisée pourrait conduire à une mauvaise pénétration de celle-ci dans les trous en absence de telles vibrations. Préférentiellement, le procédé selon l'invention comprend une étape préliminaire consistant à sabler ladite plaque. Un tel sablage est préférentiellement effectué avec un micro-sable et permet d'augmenter l'efficacité du dichloroisocyanurate ou de l'hypochlorite de sodium. A noter qu'un sablage seul ne permet pas de favoriser de façon significative la métallisation de l'objet traité tandis que l'utilisation d'un procédé selon l'invention mettant en oeuvre à la fois un sablage et un traitement au dichloroisocyanurate ou de l'hypochlorite de sodium s'est révélé plus efficace qu'un traitement au dichloroisocyanurate ou à l'hypochlorite de sodium seul. I1 existe donc une synergie d'effets entre l'opération de sablage d'une part et le traitement chimique proposé par l'invention d'autre part. Selon une variante préférentielle de l'invention, ladite étape de traitement chimique est précédée d'au moins une étape de dégraissage à chaud de ladite plaque. Une telle étape de dégraissage pourra être effectuée avec tout produit dégraissant utilisé pour la préparation des supports diélectriques de circuits imprimés classiquement utilisé à température ambiante. Egalement préférentiellement, ladite étape de traitement chimique est suivie d'au moins une étape de dégraissage à chaud de ladite plaque. Cette étape de dégraissage pourra être effectuée à l'aide du même produit dégraissant que celui-utilisé pour le dégraissage avant traitement chimique. Avantageusement, la ou les étapes de dégraissage sont effectuées à une température comprise entre 40 " C et 70 0 C. Selon une variante particulièrement intéressante de l'invention, le procédé comprend les étapes consistant à: - sabler ladite plaque de polyméthylpentène; - dégraisser ladite plaque à chaud; - effectuer un rinçage acide de ladite plaque suivi d'un rinçage à l'eau à température ambiante; - tremper ladite plaque dans un bain de dichloroisocyanurate tout en faisant vibrer ladite plaque; - rincer ladite plaque à l'eau à température ambiante, et; - dégraisser ladite plaque à chaud. L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre de deux modes non limitatifs de réalisation de l'invention. Dans une première série d'essais, le procédé a été mis en oeuvre sur des plaques percées de polyméthylpentène déjà revêtues d'une couche de cuivre de base. La première étape de traitement a consisté à effectuer un brossage desdites plaques avec une machine à brosses cylindriques équipée de brosses abrasives à toison de la marque "FIBRAL", de type "S Super Fine" et ayant pour référence le numéro "38-450" (vitesse de défilement préconisée: 1 cm I s). Les plaques ont ensuite été dégraissées à l'aide d'un produit dégraissant classiquement utilisé par l'homme de l'art des circuits imprimés (de composition non connue de la Demanderesse) et commercialisée sous la marque SHIPLEY 1160. Cette étape de dégraissage a été effectuée à une température de 50 "C de façon à diminuer la tension superficielle de ce produit et à bien mouiller les plaques, et pendant une durée de 5 minutes. L'étape ultérieure a consisté à rincer abondamment les plaques à l'eau du réseau pendant 5 minutes à 45 "C. Les plaques ont ensuite été trempées dans une solution d'hypochlorite de sodium réalisée à partir de 250 ml d'eau de Javel commerciale et de 250 ml d'eau. Cette étape de traitement chimique a été menée par immersion des plaques dans la solution à une température de 75"C environ et pendant une durée de 5 minutes. Les plaques ont ensuite été de nouveau rincées à l'eau du réseau puis séchées. Enfin, les plaques ont été métallisées par une couche de cuivre électrolytique et la métallisation ainsi obtenue a été observée à la loupe binoculaire, notamment au niveau des trous des plaques. Cette observation a permis de mettre en évidence une métallisation des trous ne montrant ni manque ni boursouflure. Dans une deuxième série d'essais, le procédé a été mis en oeuvre en utilisant une solution de dichloroisocyanurate de sodium. Comme pour l'exemple précédente, ces essais ont été menées sur des plaques percées de polyméthylpentène déjà revêtues d'une couche de cuivre de base. La première étape de traitement a consisté à effectuer un brossage desdites plaques avec une machine à brosses cylindriques équipée de brosses abrasives à toison de la marque "FIBRAL", de type "S Super Fine" et ayant pour référence le numéro "38-450" (vitesse de défilement préconisée: 1 cm / s). Les plaques ont ensuite fait l'objet d'un sablage à l'aide d'un microsable présentant un diamètre médian de 17,3 Rm, un point de fusion de 2050 "C et une dureté Knoop de 2100 kg/mm2. Les plaques ont ensuite été dégraissées à l'aide d'un produit dégraissant classiquement utilisé par l'homme de l'art des circuits imprimés (de composition non connue de la Demanderesse) et commercialisée sous la marque SHIPLEY 3323 à 20 %. Cette étape de dégraissage a été effectuée à une température de 60 "C de façon diminuer la tension superficielle de ce produit et à bien mouiller les plaques et pendant une durée de 5 minutes. L'étape ultérieure a consisté à rincer abondamment les plaques d'abord à l'aide d'un solution d'acide sulfurique à 3,4 % (8 litres d'acide pour 235 litres d'eau) pendant une durée de 2 minutes à température ambiante puis à l'eau du réseau pendant 5 minutes à température ambiante. Les plaques ont ensuite été trempées dans une solution de dichloroisocyanurate de sodium réalisée à partir de pastilles de 3,5 grammes (2 pastilles par litre d'eau, soit 7 g/l). Cette étape de traitement chimique a été menée par immersion des plaques dans la solution à une température de 65 "C environ et pendant une durée de 10 minutes. Les plaques ont ensuite été de nouveau rincées à l'eau pendant 5 minutes à température ambiante puis séchées. Ensuite les plaques ont été de nouveau dégraissées avec le même produit et dans les mêmes conditions que l'étape de dégraissage effectuée avant la mise en oeuvre du dichloroisocyanurate de sodium. Les plaques ont été ensuite été de nouveau rincées à l'eau du réseau à température ambiante puis séchées. Enfin, les plaques ont été métallisées par une couche de cuivre électrolytique et la métallisation ainsi obtenue a été observée à la loupe binoculaire, notamment au niveau des trous des plaques. Cette observation a permis de mettre en évidence une métallisation des trous ne montrant ni manque ni boursouflure. Les modes de réalisation de l'invention ici décrits n'ont pas pour objet de réduire la portée de l'invention, il pourra donc y être apportées de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de surface d'un objet en polyméthylpentène en vue de sa métallisation caractérisé en ce qu'il comprend une étape de traitement chimique consistant à appliquer sur ladite surface une solution de dichloroisocyanurate de sodium et/ ou d'hypochlorite de sodium. 2. Procédé de traitement selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit composé chimique est le dichloroisocyanurate de sodium. 3. Procédé de traitement selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ledit objet est une plaque de polyméthylpentène destiné à recevoir un circuit imprimé. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ladite plaque présente des trous. 5. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ladite étape de traitement chimique est effectuée à une température supérieure ou égale à 65"C et inférieure à 1000C. 6. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite étape de traitement chimique est effectuée pendant un temps t compris entre 1 minute et 30 minutes. 7. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que ladite étape de traitement chimique est effectuée en faisant vibrer ladite plaque. 8. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 3 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend une étape préliminaire consistant à sabler ladite plaque. 9. Procédé de traitement selon l'une des revendications 2 à 8 caractérisée en ce que ladite étape de traitement chimique est précédé d'au moins une étape de dégraissage à chaud de ladite plaque. 10. Procédé de traitement selon l'une des revendications 2 à 9 caractérisée en ce que ladite étape de traitement chimique est suivie d'au moins une étape de dégraissage à chaud de ladite plaque. 11. Procédé de traitement selon l'une des revendications 9 ou 10 caractérisé en ce que la ou les étapes de dégraissage sont effectuées à une température comprise entre 40 "C et 70 C. 12. Procédé de traitement selon les revendications 10 et 1 1 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - sabler ladite plaque de polyméthylpentène; - dégraisser ladite plaque à chaud; - effectuer un rinçage acide de ladite plaque suivi d'un rinçage à l'eau à température ambiante; - tremper ladite plaque dans un bain de dichloroisocyanurate tout en faisant vibrer ladite plaque; - rincer ladite plaque à l'eau à température ambiante, et -dégraisser ladite plaque à chaud.