Brevet FR2871335A1 — publié le 20051209

PROCEDE DE DEPOT SELECTIF D'UN REVETEMENT GALVANIQUE SUR UN CIRCUIT ELECTRIQUE MINIATURISE REALISE PAR GRAVURE CHIMIQUE. Domaine Technique L'invention se rapporte au domaine de la fabrication et de l'assemblage de composants électroniques miniaturisés utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs et des circuits imprimés. Elle vise plus particulièrement un procédé permettant de réaliser, avec une grande précision, par des techniques de photo lithographie, un dépôt sélectif d'un revêtement galvanique sur un circuit imprimé obtenu par gravure chimique à partir d'une bande métallique. Dans la suite de la description, on entend par circuit imprimé, tout circuit obtenu par gravure chimique d'une bande métallique pleine et qui peut être soit un leadframe (ICs, composants discrets, etc...), soit un module sur lequel on viendrait rapporter des composants (ICs, résistances, condensateurs, etc...). Ce procédé est en outre particulièrement adapté pour réaliser des leadframes ou des circuits imprimés rigides ou flexibles miniaturisés comportant des plots de 20 connexions pour y rapporter une puce ou un composant électronique de taille très réduite. Art antérieur De façon générale, les procédés permettant de réaliser un dépôt sélectif d'au moins une couche de revêtement galvanique sur une bande métallique ne sont pas adaptés à la miniaturisation croissante des composants électroniques utilisés dans un grand nombre d'appareils électroniques. De plus, il se pose un problème de précision dans le positionnement des dépôts sélectifs de revêtements galvaniques. Cette imprécision peut notamment être gênante lorsque les composants sont miniaturisés, ce qui impose un positionnement très précis compte tenu de la faible flexibilité des pattes de fixation qui doivent être soudées sur la bande métallique. Il faut également éviter les débordements des plots de revêtement galvanique le long des arêtes des pistes conductrices surtout lorsque la section de la bande métallique est constituée de marches de tailles très réduites. Ces débordements peuvent dans certains cas (pluralité de plots d'argent sur les pistes d'un leadframe en cuivre) altérer l'adhérence de la résine epoxyde de moulage lors de l'encapsulation de la puce. De plus, la miniaturisation et les contraintes économiques imposent de réaliser ces supports conducteurs au moyen de procédés de production de masse continu, couramment désignés par le terme REEL To REEL . Pour atteindre ces objectifs, on utilise des procédés de gravure chimique permettant de former les pistes des circuits imprimés à partir d'une bande métallique pleine de départ notamment. Cependant, ce procédé de gravure chimique a pour conséquence de corroder la couche de revêtement galvanique. Cette couche génère alors des plots de connexion de mauvaise qualité qui sont incapables d'assurer une bonne conductibilité électrique et une faible résistance de contact électrique. Exposé de l'invention L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients de façon à réduire la taille du motif imprimé et à déposer des revêtements galvaniques avec précision. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un procédé de dépôt sélectif d'au moins une couche de revêtement galvanique sur une bande métallique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: on dépose une couche d'un produit photosensible sur la bande; on positionne un premier masque équipé d'une pluralité de fenêtres en regard de la couche de produit photosensible; on insole puis on développe une partie de la couche de produit photosensible, de façon à générer des trous ou rainures dans cette couche photosensible, le fond des trous étant formé par la face supérieure de la bande métallique; on dépose au moins une couche de revêtement galvanique à l'intérieur des trous 30 au contact de la bande métallique; on dépose une couche de protection sur la face supérieure du revêtement galvanique. Cette couche électrodéposée ou pulvérisée ou enduite par différentes techniques peut être à base d'une laque, d'un vernis, d'un diélectrique ou d'un produit photosensible; on positionne un second masque équipé d'une pluralité de fenêtres en regard de la couche de produit photosensible constituant la face supérieure de la bande métallique; on insole puis on développe une partie des couches de produit photosensible de façon à laisser apparaître localement la face supérieure de la bande métallique; on réalise une gravure chimique de la bande métallique au niveau de la face supérieure de la bande métallique, de façon à éliminer une partie de la bande métallique et à former des pistes conductrices; on dissout totalement la couche de produit photosensible et la couche de protection pour ne conserver que les pistes conductrices comportant une pluralité de plots de connexion formés par au moins une couche de revêtement galvanique. Autrement dit, ce procédé de dépôt sélectif de revêtement galvanique sur une bande métallique utilise une technique de lithographie multi-masques. En effet, une couche de produit photosensible est déposée sur une bande métallique. Un masque lithographique est alors rapporté sur celle-ci afin de recouvrir selon un motif bien particulier la couche de produit photosensible au moyen d'un rayonnement lumineux, de type ultra-violet notamment. La zone ainsi exposée au rayonnement lumineux génère alors des trous ou rainures à l'intérieur de la couche photosensible, le fond du trou étant formé directement par la bande métallique. On dépose alors à l'intérieur de ces trous au moins une couche de revêtement galvanique en contact de la bande métallique. La gravure chimique de la bande métallique pouvant générer une corrosion au niveau de la face supérieure de la couche de revêtement galvanique directement au contact de l'air, il est alors déposé une couche de protection constituée d'une seconde couche de produit photosensible ou d'une laque, d'un vernis ou d'un diélectrique. Le revêtement galvanique est alors complètement recouvert d'une couche protectrice apte à éviter que les produits chimiques utilisés lors de la gravure chimique de la bande métallique ne l'endommagent. Cette couche de protection peut être électrodéposée ou pulvérisée ou enduite par différentes techniques. Un second masque est alors positionné en regard de la couche de produit photosensible constituant la face supérieure de la bande métallique. Une seconde insolation permet alors de détruire localement la ou les deux couches de produit photosensible et met à nu localement la bande métallique. L'étape de gravure chimique permet alors d'éliminer les zones apparentes du support par dissolution chimique et de réaliser ainsi les pistes conductrices du circuit imprimé. Les résidus de couches photosensibles ou de protection sont aussi éliminés au moyen d'une solution chimique. On obtient ainsi des pistes conductrices gravées chimiquement comportant une pluralité de plots de connexion formés par le(s) dépôt(s) sélectif(s) de revêtement(s) galvanique(s). Ces pistes conductrices peuvent alors être rapportées par collage ou soudage sur différents supports rigides ou flexibles et peuvent également servir de leadframes miniaturisés, tels que ceux utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs pour la fabrication des circuits intégrés. Un autre type d'utilisation peut être la fabrication de composants discrets, tels que des diodes et transistors. Le revêtement galvanique peut notamment être choisi dans le groupe des alliages contenant du nickel ou des métaux précieux. Avantageusement, les produits photosensibles peuvent être des résines photosensibles de type positif pouvant permettre la réalisation de multimasques à partir d'une même couche ou de deux couches et plus. Les zones détruites par photo lithographie sont alors les zones non cachées par le masque et directement exposées au rayonnement ultra-violet. On peut également utiliser deux couches de produits photosensibles de même type. En pratique, les produits photosensibles peuvent être déposés sur la bande métallique au moyen d'un procédé de laminage. Selon ce procédé, une couche d'enduction de produit photosensible est déposée au moyen d'un dispositif à rouleaux ou de racleurs définissant une cote prédéterminée entre la face inférieure de la bande métallique et la face supérieure de la couche de produit photosensible qui doit être déposée. Selon un autre mode de réalisation, les produits photosensibles peuvent également être déposés sur la bande métallique au moyen d'un procédé de pulvérisation. Dans ce cas, l'épaisseur de la couche de produit photosensible est déterminée par la vitesse de défilement de la bande métallique et le débit des buses d'aspersion utilisé. D'autres techniques peuvent être utilisées pour déposer ces couches de produits photosensibles et notamment les dispositifs d'encrage couramment utilisés, des tambours ou encore par électrodéposition. Avantageusement, la bande métallique peut être à base de cuivre. En effet, le cuivre est un matériau connu pour ses propriétés de conductivité et son coût modéré. Ainsi, de nombreux alliages à base de cuivre peuvent être utilisés pour réaliser les pistes conductrices. D'autres métaux et alliages sans limitation peuvent aussi être utilisés comme, par exemple, le nickel et les alliages de nickel. En pratique, le revêtement galvanique peut être à base d'argent. En effet, l'argent est un métal très intéressant pour réaliser des connexions compte tenu de sa grande conductivité électrique. D'autres revêtements galvaniques peuvent être également utilisés avec ceux choisis parmi le groupe de l'or, du palladium, du palladium nickel, du nickel et du nickel phosphore. Ce procédé est en outre particulièrement bien adapté pour réaliser des pistes conductrices miniaturisées pré-équipées d'une pluralité de plots de connexion. Ces circuits imprimés sont alors utilisés pour la fabrication des circuits intégrés: report d'une puce, soudage des fils de connexions de type bonding sur les plots des pistes conductrices, réalisation du boîtier par encapsulation d'une puce électronique dans une résine de moulage. Ils peuvent aussi constituer un circuit électrique qui lui-même, rapporté sur un support rigide ou flexible, permettra la mise en place de composants électroniques miniaturisés au niveau des plots de connexion. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: Les figures 1 à 10 représentent les différentes étapes du procédé de dépôt sélectif d'au moins une couche de revêtement galvanique sur une bande métallique, conformément à l'invention. Les figures 6a et 6b sont des variantes illustrant différentes répartitions de la couches de protection, conformément à l'invention. La figure 11 représente une application du procédé, conforme à l'invention. Manière de décrire l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un procédé de dépôt sélectif d'au moins une couche de revêtement galvanique sur une bande métallique. Telle que représentée en figure 1, la bande métallique se présente sous la forme d'une feuille métallique (1). Pour des raisons de production de masse, des bandes de cuivre sont couramment utilisées pour permettre de réaliser à la chaîne des dépôts sélectifs de revêtement galvanique. Chaque élément réalisé est ensuite découpé dans la bande. Tel que représenté à la figure 2, on dépose une couche de résine photosensible (2) sur la surface supérieure de la bande métallique (1). La méthode utilisée est avantageusement une méthode par enduction et laminage afin d'obtenir une épaisseur constante bien déterminée de la couche de résine photosensible (2). Tel que représenté à la figure 3, un masque de photo lithographie (3) est positionné en regard de la couche de résine photosensible (2). Des fenêtres (8) réalisées dans le masque (3) permettent à des rayons ultraviolets d'insoler la résine photosensible (2) de type positif. Celle-ci est alors localement détruite. Tel que représenté à la figure 4, le développement de la zone insolée permet de réaliser des trous ou rainures (4) à l'intérieur de la couche photosensible (2). Le fond des trous ou rainures (4) est alors formé par la face supérieure (11) de la bande métallique (1). Tel que représenté en figure 5, on dépose alors par exemple par un procédé d'électrodéposition une couche de revêtement galvanique (5). Celle-ci est avantageusement réalisée en argent. Cette couche de revêtement galvanique (5) permet ainsi de combler au moins partiellement le trou (4) à l'intérieur de la couche de produit photosensible (2) réalisée par le procédé de photo lithographie. Une fois le dépôt de la couche de revêtement galvanique (5) réalisé, il est alors nécessaire de protéger sa face supérieure directement apparente, et ce préalablement à l'attaque chimique de la bande métallique (1). Pour cela de nombreuses variantes sont possibles et notamment celles décrites aux figures 6a et 6b dans lesquels les matériaux utilisés pour réaliser la couche de protection (6) sont avantageusement différents. Telle que représentée à la figure 6a, la face supérieure (10) de la couche de revêtement galvanique (5) peut combler totalement la rainure (4) telle que montré à la figure 5. Les couches de produit photosensible (2) et de revêtement galvanique (5) sont alors dans cette variante totalement recouvertes d'une couche protectrice (6a) qui peut être avantageusement une seconde couche de produit photosensible. Telle que représentée, dans la variante de la figure 6b, la couche de revêtement galvanique (5) remplit partiellement la rainure (4). La couche de protection (6b) vient alors combler l'espace libre pour venir affleurer au niveau de la face externe de la couche de produit photosensible (2). Dans ce cas, le produit utilisé pour réaliser la couche de protection (6b) n'a pas besoin d'être photosensible. Celle-ci peut être choisie parmi le groupe des laques, des vernis, des peintures ou plus généralement des matériaux diélectriques. La couche de protection (6b) est alors simplement résistante à l'attaque chimique qui suit. Telle que représentée à la figure 7, la couche (6a) est constituée d'un produit photosensible et on positionne un second masque litho photographique (13) en regard de cette couche de produit photosensible. De cette manière, et tel que représenté à la figure 8, on réalise alors des trous ou rainures (14) à l'intérieur des deux couches de produits photosensibles (2 et 6). Ces trous laissent apparaître la face supérieure (11) des bandes (1). Tel que représenté à la figure 9, on réalise la gravure chimique de la bande métallique (1), ce qui permet de réaliser des trous ou rainures (7) à l'intérieur de la bande métallique et ainsi de former des pistes conductrices pour la réalisation de leadframes ou de circuits d'imprimés notamment. Tel que représenté à la figure 10, on dissout alors les différentes couches de produits photosensibles (2 et 6) qui ont permis de protéger la couche de revêtement galvanique (3). En effet, celle-ci est alors intacte car elle n'a pas été chimiquement attaquée lors de la gravure de la bande métallique (1). Tel que représenté à la figure 11, un tel procédé permet de réaliser un réseau de pistes conductrices miniaturisées. Ces pistes (1) comportent alors des plots de connexion (5) permettant, dans le cas des leadframes, de fixer par soudage ou collage la puce électronique et par soudage les fils de connexion (fils de type bonding). Dans le cas de circuits imprimés miniaturisés, ces plots de connexion permettent également de positionner par soudage des composants électroniques. Il ressort de ce qui précède qu'un procédé de dépôt sélectif d'au moins une couche de revêtement galvanique sur une bande métallique présente de multiples avantages, notamment: il permet de miniaturiser des circuits imprimés comportant des plots de connexion pour y rapporter des composants électroniques de très faible dimension; il garantit une grande précision dans le positionnement des plots de connexion sur les pistes conductrices ainsi formées; il évite le débordement le long des arêtes des marches gravées chimiquement. Dans le cas d'un leadframe recouvert sélectivement de plots d'argent, ce débordement peut altérer l'adhérence de la résine époxyde d'encapsulation de la puce électronique; il assure la protection des plots de connexion lors de l'opération de gravure chimique. Revendications 1. Procédé de dépôt sélectif d'au moins une couche de revêtement galvanique (5) sur un circuit électrique miniaturisé réalisé par gravure chimique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: É on dépose une couche d'un produit photosensible (2) sur une bande métallique pleine (1) ; É on positionne un premier masque (3) équipé d'une pluralité de fenêtres (8) en regard de ladite couche de produit photosensible (2) ; É on insole puis on développe une partie de ladite couche de produit photosensible (2), de façon à générer des trous (4) dans cette couche photosensible (2), le fond des trous (4) étant formé par la face supérieure (11) de la bande métallique (1) ; É on dépose au moins une couche de revêtement galvanique (5) à l'intérieur des trous (4) au contact de la bande métallique (1) ; É on dépose une couche de protection (6) au niveau de la face supérieure (10) de la couche de revêtement galvanique (5) ; É on positionne un second masque (13) équipé d'une pluralité de fenêtres (18) en regard de la couche de produit photosensible (2) ou (6a) ; É on insole puis on développe une partie de la couche photosensible (2) et de façon à laisser apparaître localement la face supérieure (11) ; É on réalise une gravure chimique de la bande métallique (1) au niveau de la face supérieure (11), de façon à éliminer une partie de la bande métallique (1) et à former des pistes conductrices (1) ; É on dissout totalement la couche de produit photosensible (2) et la couche de protection (6) pour ne conserver que les pistes conductrices (1) comportant une pluralité de plots de connexion (5) formés par au moins une couche de revêtement galvanique (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce les deux produits photosensibles aptes à réaliser les couches (2) et (6) sont des résines photosensibles de type positif. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce la couche de protection (6) est une laque, un vernis, une peinture, un diélectrique ou un produit photosensible. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de produit 5 photosensible (2) est déposée sur la bande métallique (1) au moyen d'un procédé de laminage, ou de pulvérisation ou d'encrage, ou d'électrodéposition, ou par tambours. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de protection (6) de la face supérieure (10) de la couche de revêtement galvanique (5) , est déposée par différentes techniques comme l'électrodéposition, la pulvérisation, l'enduction par encrage ou par tambours, le laminage.. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande métallique (1) est un matériau conducteur électrique notamment à base de cuivre et d'alliages de cuivre 15 tels que ceux utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs et des circuits imprimés. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche (5) est un revêtement galvanique notamment à base d'argent 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement galvanique (5) est sélectionnée parmi le groupe de l'or, du palladium, du palladium nickel, du nickel et du nickel phosphore. 9. Application du procédé selon l'une des revendications précédentes pour 25 réaliser des pistes conductrices (1) miniaturisées pré-équipées d'une pluralité de plots de connexion (5) positionnés avec une grande précision.