PRETREATMENT METHOD FOR FACILITATED METALLISING BY SCREEN PRINTING LASER-BORED HOLES IN ALUMINA

Abstract: 1. A process of thermally treating an aluminium oxide substrate in which holes are made by means of a laser at a temperature not exceeding 1600 degrees C with the object of facilitating metallization by means of screen-printing of these holes, characterized in that the said substrate is subjected to a thermal treatment having an overall duration between 2 and 4 h in accordance with a temperature profile having a plateau between 1500 and 1600 degrees C, and a duration of 10 to 15 min.

Description: PROCEDE DE PRETRAITEMENT EN VUE DE FACILITER LA METALLISATION PAR SERI GRAPHIE DES TROUS PERCES DANS L'ALUMINE AU LASER. L'invention concerne un procédé de traitement d'un substrat d'alumine percé de trous par laser, en vue de faciliter la métallisation par sérigraphie desdits trous. La métallisation des trous par sérigraphie avec par exemple 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 perçages-par ultra-sons et par foret dia wanté. 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 locaux là où le frittage des matériaux ne s'est pas effectué normalement. Pour Pour remédier à cet inconvénient, il est indispensable de faire disparattre la couche d'alumine formée pendant l'usinage laser. Parmi les différents procédés connus on peut citer les procédés mécaniques (au jet de sable, au foret diamanté, aux ultra-sons > délicats et onéreux et les procédés chimiques. te but de l'invention est de proposer un procédé de traitement thermique plus facile b 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 sérigraphie desdits trous est caractérisé en ce que ledit substrat est soumis h un traitement thermique d'une durée comprise entre 2 et 4 heures, selon un profil de température comportant un palier cqmpris entre 1500 et 16a00C et d'une durée de 10 b 15 minutes, la température préférentielle 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 Åa une recuisson. Si le frittage d'une alumine a été effectué par exemple è 17000C, on sait que plus cette alumine est soumise pendant un temps prolongé à des recuissons 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 comnent 1 ! invention peut entre réalisée. La figure 1 représente la coupe transversale d'un substrat d'alumine à l'emplacement d'un trou percé par laser avec la répartition de I'énergie'du faisceau laser qui délimite 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 substrat 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 autour de la surface d'un trou en l'absence de traitement thermique préalable. La figure 5 donne le profil de température selon le procédé de traitement thermique conforme à l'invention. Sur la figure 1, le substrat d'alumine 1 est percé d'un trou de diamètre au moyen d'un spot laser de diamètre . La répartition 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 b est 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 microcraquelures en forme d'écailles 3 délimitées par des fissures 4 correspon dantxau refroidissement brutal. L'aspect microscopique des zones b, c et d est représenté de manière schématique sur la figure 3, où l'on observe les variations de structure de 1 '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 surface 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 mauvaiseadhérence de l'or, telle qu'elle est montrée à la figure 4, on effectue un traitement thermique selon le - profil de température - e 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 minutes par exemple) dont la température est comprise entre 1500 et 160û C (1550oC par exemple) de façon à restaurer les zones d'alumine perturbées, le palier 13 étant suivi d'une descente progressive 14 jusqu'd la température ambiante et la durée totale du traitement thermique étant compri se entre 2èt 4 heures(2 heures par exemple). A la suite de ce trÅaitement, toutes les fissures et microcraquelures existant dans l'alumine à la surface des trous ou en n'importe quel autre endroit ont disparu, l'alumine a repris son aspect cristallin et la métallisation des trous est correcte.

Claims: REVENDICATIONS : 1. Procédé de traitement d'un substrat d'alumine percé de trous par laser en vue de faciliter la métallisation par sérigraphie desdits trous, caractérisé en ce que ledit substrat est soumis à un traitenent thermique d'une durée comprise entre 2 et 4 heures selon un profil de température comportant un palier compris entre 1500 et 16000C et d'une durée de 10 à 15 minutes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tempRrature préférentielle dudit palier est choisie entre 1540 et 115600±.

Inventors: KERSUZAN, GEORGES
Applicants: N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN, TELECOMMUNICATIONS RADIOELECTRIQUES ET TELEPHONIQUES T.R.T.
Application year: 1982
Main classification: C04B41
IPC codes: C04B41