?'Procédé de revêtement électrochimique sélectif" La présente invention concerne un procédé de revêtement sélectif d'une zone d'une surface d'un substrat à l'aide d'un organe diélectrique constituant un cache d'une anode avec laquelle il est en contact.
Pendant de nombreuse:; années, on a mis au point
de nombreux dispositifs et procédés de dépôt de dessins métalliques sur des métaux ou d'autres substrats. Certains procédés comprennent la formation d'un cache sur le substrat, suivant le dessin voulu, ou le maintien de l'électrolyte utilisé pour le dépôt à des parties déterminées du substrat. L'élimination de ce critère particulier de formation d'un cache ou du confinement de l'électrolyte constituerait un grand progrès dans la technique puisque la formation du cache augmente la complexité et le coût du procédé. L'élimination des caches est surtout souhaitable dans la fabrication des circuits intégrés dans lesquels le dépôt sélectif ou par points est essentiel pour l'élimination du gaspillage des métaux précieux tels que l'or.
Au cours de la fabrication des circuits intégrés par exemple, des fils de plusieurs paillettes de circuits intégrés sont
<EMI ID=1.1>
formés à partir d'un cadre à connexions nlates, découpé dans une feuille de métal conducteur tel que le nickel ou le cuivre. Le cadre comprend des groupes réparé:; de fils pour chaque dessin conducteur de chaque subs-
<EMI ID=2.1>
externes des fils reliées à des bandes de support et les extrémités
internes libres sont fixées au dessin conducteur de chaque substrat.
Les fils sont aussi reliés, entre leurs extrémités, par des bandes de
support relativement étroites. Ces bandes ont des parties externes perforées permettant le transport au cours des diverses opérations de traitement. Les bandes de support sont découpées afin que les fils individuels
soient séparés avant la fin de la réalisation des circuits intégrés.
Dans les procédés connus, une couche d'or est souvent formée sur l'ensemble du cadre, par électrodéposition ou dépôt chimique. Cette couche d'or
est destinée à améliorer les connexions faites sur le cadre. Selon d'autres procédés connus, une couche non uniforme d'or est formée sur l'ensemble
du cadre, mais la plus grande épaisseur est concentrée sur les parties du cadre auxquelles doit être fixé une paillette de circuit intègre
<EMI ID=3.1>
des Etats-Unis d'Amérique n 3 692 638). Comme les bornes de support sont finalement découpées, il est souhaitable qu'elles ne portent pas d'or. Comme les substrats sont portés par les extrémités libres des fils, il est donc souhaitable qu'ils portent une couche d'or qui améliore leur possibilité de fixation. Comme aucun substrat n'est fixé au reste des fils, une couche d'or est aussi superflue dans ce cas. L'absence d'or sur les bandes élimine les procédés coûteux et longs de récupération de l'or des bandes. L'absence d'or partout sauf aux endroits du
<EMI ID=4.1>
efficace très avantageuse et à des économies importantes d'or. Il est
<EMI ID=5.1>
sation de caches des substrats (cadres à connexions plates). L'élimination des caches simplifie souvent le traitement et supprime les étapes de nettoyage ou de remplacement des caches.
On connaît aussi des procédés d'augmentation sélec-
<EMI ID=6.1>
Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2 828 255, de Grande-Bretagne n[deg.] 775 359 et allemands n[deg.] 577 747 et 850 972 décrivent les exemples de tels procédés.
<EMI ID=7.1>
tive. L'électrodéposition sélective sur des zones choisies d'une surface avec une épaisseur utilisable en pratique et convenable, par exemple de l'ordre de 2,5 �, sans électrodéposition sur les zones adjacentes, est souhaitable. Il s'agit d'un critère qui ne peut pas être satisfait par immersion de la totalité de la surface sans cache dans l'électrolyte de l'électrodépo�ition.
L'invention concerne un procédé de revêtement sélectif d'une zone d'une surface d'un substrat à l'aide d'un organe diélectrique qui forme un cache d'une anode avec laquelle il est en contact. Le procédé comprend la formation d'un cache au contact d'au moins une anode chargée, distante de la surface, à l'aide d'un organe diélectrique maintenu entre l'anode chargée et la surface, leurs zones superficielles correspondantes en regard n'étant pas au contact de la surface. Cette dernière constitue une cathode. L'anode cachée est mise au contact d'un courant d'électrolyte d'électrodéposition et une partie au moins de la surface est au contact de la seule partie d'électrolyte provenant du courant formé, l'électrolyte étant réparti sur une partie au moins de
la surface, y compris la zone à revêtir, afin que l'électrolyte puisse s'écouler librement et provoque un revêtement sélectif de ladite zone.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence
aux dessins annexés sur lesquels :
la figure 1 est un schéma d'une installation d'électrodéposition selon l'invention ; la figure 2 est une perspective partielle d'un organe formant cache et d'anodes de la figure 1 ;
les figures 3a, 3b et 3c sont des coupes d'un substrat. muni d'orifices et qui subit une électrodéposition sélective ; la figure 4 est un schéma d'une installation d'électrodéposition selon l'invention ; la figure 5 est une perspective d'un premier cadre à connexions plates, et elle représente plusieurs fils reliés à des bandes perforées de support et à des bandes relativement étroites, la ligure représentant les parties des fils qui ont été revêtues selon l'invention ; la figure 6 est une perspective partielle d'un organe formant cache et d'anodes de l'appareil de la figure 1 ; la figure 7 est une vue en plan d'un second cadre à connexions plates, et elle représente plusieurs fils et des parties de fils qui ont subi une électrodéposition selon l'invention ;
la figure 8 est une perpective partielle d'un cadre à connexions plates qui a subi une électrodéposition sélective selon l'invention ; et la figure 9 est une perspective partielle d'un organe formant cache et d'anodes de l'appareil de la figure 1.
On décrit essentiellement l'invention dans son application à l'électrodéposition d'or sur un organe courbe de connexion et sur des zones choisies d'un cadre à connexions plates pour circuit intégré, la solution d'électrodéposition pouvant circuler dans les zones adjacentes ou étant-arrêtée par celles-ci. Cependant, cette description est purement illustrative et non limitative. Le procédé selon l'invention s'applique également au revêtement sélectif de toutes zones conductrices d'un mé+al quelconque qui peut recevoir un revêtement, par exemple le cuivre, le platine, l'argent, le nickel, etc., le dépôt formé ayant toutes configurations voulues, par exemple celles de points, de lignes, de rectangles, etc.,
que la solution d'électrodéposition puisse s'écouler à travers la zone
de substrat à revêtir ou non.
La figure 1 représente une installation d'électrodéposition-selon l'invention qui comporte une tête de revêtement 60 comportant un boîtier isolant 61 formé d'une matière diélectrique telle que le polytétrafluoréthylène, le chlorure de polyvinyle, un polyimide,
un polyméthylacrylate, du polypropylène, du polytétrafluoréthylène chargé par du verre, etc.. Le boîtier 61 contient au moins une anode 62, représentée sous forme de plusieurs plaques anodiques rectangulaires. Les anodes 62 peuvent être en toutes matières conductrices non corrosives, par exemple
en platine, en titane ou tantale platiné, en acier au nickel revêtu d'or; etc. Les anodes 62 sont portées dans le boîtier 61 et y sont fixées par
un organe conducteur de l'électricité 63, par exemple des boulons ou tout autre dispositif convenable. Le contact électrique avec les anodes 62
est réalisé par l'intermédiaire de l'organe conducteur 63, à l'aide d'un conducteur électrique 66 relié à la borne positive d'une alimentation électrique 67, par exemple une alimentation à courant ou tension continu qui peut être une alimentation pulsée le cas échéant. Un substrat conducteur de l'électricité 68, destiné àsubir l'électrodéposition sélective, est porté par un organe 69, par exemple une base diélectrique, et il est relié électriquement à la borne négative de l'alimentation 67 par un conducteur électrique 71. Le substrat 68 constitue donc ainsi une cathode qui est portée au potentiel voulu. Le substrat 68 peut aussi être porté
par un organe 69 de support qui est conducteur et peut constituer la cathode, l'organe 69 étant alors directement relié à la borne négative
de la source 67, de toutes manières connues. En outre, le conducteur 71 peut être fixé au boîtier 61 et peut traverser celui-ci.
Le boîtier 61 est un élément d'un circuit de distribution d'électrolyte qui comprend une entrée 72 d'électrolyte alimentée par une canalisation 73 qui est reliée à une pompe classique 74, par exemple centrifuge. Un électrolyte convenable 76 d'électrodéposition, par exemple une solution contenant du cyanure d'or et de potassium, est logé dans un réservoir 77, hors du contact du substrat 68. Des exemples d'électrolytes d'électrodéposition qui conviennent et qui contiennent
un métal précieux (sous forme de solution) sont des solutions aqueuses
qui contiennent un ion complexe de cyanure d'or, à base essentiellement
de cyanure d'or et de potassium. D'autres solutions de dépôt de métaux précieux tels que le platine, le palladium, etc., ainsi que d'autres métaux tels que le nickel, le cuivre, etc., sont décrites dans l'ouvrage de
F.A. Lowenheim, Modern Electroplating, John Wiley and Sons, New York, 3 édition, 1974. L'électrolyte 76, pompé du réservoir 77 à l'entrée 72, passe dans un canal 78 dont les parois sont délimitées par les anodes 62 et qui communique à une extrémité avec l'entrée 72 et à l'autre extrémité avec un canal ou sortie 79 formé par un organe diélectrique 81 constituant un cache qui est au contact des anodes 62. L'électrolyte 76, lorsqu'il
a quitté le canal 79, parcourt une région qui comprend le substrat 68
qui constitue une cathode. L'électrolyte 76 est alors rassemblé dans le réservoir 77. Il faut noter que, lorsque l'entrée 72 et/ou le canal 78 ont une configuration différente de celle du canal 79 de sortie, par exemple circulaire au lieu de rectangulaire, un répartiteur classique de courant
(non représenté) peut répartir uniformément le courant d'électrolyte
dans les canaux 78, 79.
Un organe diélectrique 81 qui cache les anodes 62
en étant à leur contact, est maintenu entre celles-ci et le substrat
68, sur la totalité de leur surface en regard (c'est-à-dire de la surface anodique 62a et des parties 80a de la surface 80 du substrat 68) mais
hors du contact de ce substrat. L'organe 81 est en toute matière convenable isolante de l'électricité, tel qu'un polymère organique, du verre, une céramique', etc. L'organe 81 est fixé au boîtier 61 et/ou aux anodes
62 de toute manière convenable, par exemple par collage. Il peut être solidaire du -boîtier 61 ou peut être formé par un organe séparé fixé
aux anodes 62 qu'il cache. Il faut noter à cet égard que l'organe diélectrique 81 peut avoir toute configuration suivant l'épaisseur et la configuration du dépôt qui doit être formé sur le substrat 68. L'organe 81 cache les anodes 62 de la manière voulue et délimite un canal 79 ayant
la configuration voulue. Il faut noter, comme représenté sur la figure 2, que l'organe 81 peut délimiter un canal rectangulaire 79. Ce dernier peut cependant avoir toute configuratior. voulue telle que rectangulaire, circulaire, carrée, en losange, trapézoïdale, etc., la dimension ou la configuration n'étant pas obligatoirement conforme à celle de la zone
à revêtir. On peut aussi utiliser une seule anode et un seul cache ou plusieurs anodes et/ou plusieurs caches, avec formation d'un seul canal
ou de plusieurs canaux de sortie qui peuvent être délimités en partie par l'anode ou les anodes. En outre, le ou les canaux de sortie peuvent avoir une orientation variable par rapport à la surface cathodique et, lors de l'utilisation de plusieurs anodes, celles-ci peuvent avoir des configurations et des orientations différentes par rapport au canal résultant
de sortie.
On se réfère à nouveau à la figure 1 et on note que l'occultation des anodes 62 par le cache 81 qui est à leur contact est extrêmement importante pour l'électrodéposition dans une zone choisie de
la surface 80 du substrat 68, sans surface 80 formant un cache. On peut obtenir l'épaisseur et la configuration vouluesdans la zone revêtue avec
un courant libre.d'électrolyte sur une partie au moins de la surface 80
du substrat 68, comprenant la zone qui doit être revêtue, par exemple la zone courbe 82. Cependant, l'occultation des anodes 62 par le cache diélectrique 81 qui est à leur contact, avec une configuration d'une manière différente permet l'électrodéposition de points, de lignes, de rectangles, etc., sans disposition d'un cache à la surface 80 du substrat chargé 68. Il est essentiel que le cache 81 soit au contact des anodes
62 sur toute leur surface qui se trouve en face de la surface du substrat qui subit le revêtement sélectif. Dans le cas contraire, l'électrodéposition sélective suivant la configuration voulue n'est pas possible sans formation d'un premier cache sur la surface qui subit l'électrodéposition
Lors du fonctionnement, la pompe 74 forme un courant continu d'électrolyte 76 qui est injecté à l'entrée 72 et pénètre dans
le canal 78, au niveau duquel le courant d'électrolyte est au contact
des anodes 62 qui sont maintenues au potentiel électrique voulu par la source 67, par exemple à 3 - 4 V lors du dépôt d'or à partir d'une solution de cyanure d'or et de potassium. Le courant d'électrolyte passe alors dans le canal 79 et vient frapper la surface 80 du substrat 68 ou
se répartit sur cette surface, y compris sur la zone 82 qui doit subir l'électrodéposition en formant un courant libre d'électrolyte,c'est-à-dire un courant d'électrolyte qui n'est pas délimité par des frontières formées à la surface 80 du substrat 68. Celui-ci constitue une cathode portée au potentiel électrique voulu, par exemple 3 à 4 volts lors du dépôt d'or
à partir d'une solution de cyanure d'or et de potassium, si bien qu:il s'établit un champ électrique de dépôt entre les anodes 62 et la surface
80 du substrat cathodique, à travers le courant réparti d'électrolyte
Ce courant qui est au contact à des anodes 62 et à la surface 80 se charge si bien qu'un courant circule et il existe une densité de courant dans l'électrolyte, suffisant à l'électrodéposition de la surface de la
zone 82 du substrat 68.
En l'absence du cache 81, le dépôt aurait lieu sur toute la surface 80 ou sa plus grande partie et non dans la seule zone
82. Cependant, pour un débit, une densité de courant et une distance anode-cathode fixés, le contact sélectif des anodes 62 et du cache 81 assure le réglage de la répartition du courant libre d'électrolyte sur l'anode 82 au moins et localise le champ électrique de dépôt dans cette zone si bien que le dépôt obtenu a le profil voulu en épaisseur. Le
cache 81 perturbe ou règle (1) la densité de courant par allongement ou direction des lignes de courant de l'anode 62 à la surface 80 du substrat chargé 68, (2) la répartition du courant libre d'électrolyte, c'est-à-dire le débit frappant les diverses zones de la surface 80 au même moment
(des débits différents dans des zones différentes à un moment particulier), et, dans certains cas, (3) la discontinuité réelle de l'électrolyte.
Cette expression "discontinuité de l'électrolyte" indique que l'électrolyte 76 du courant libre n'est pas au contact de certaines zones de la surface 80. Ce réglage assuré par le cache 81 permet la localisation du champ électrique créé par la différence de potentielsentre les anodes
62 et la surface 80 à la zone 82 si bien qu'un dépôt 83, par exemple d'or, se forme avec l'épaisseur voulue. Evidemment, un dépôt peut avoir lieu dans d'autres zones de la surface 80, mais le dépôt obtenu par contact entre les anodes 62 et le cache 81 n'est pas uniforme si bien que la
zone 82 atteint l'épaisseur voulue bien plus rapidement que dans les autres zones, dans le cas où elles sont réellement revêtues. Il faut cependant noter que l'invention permet un dépôt sélectif dans des zones choisies d'une surface sans dépôt dans des zones adjacentes, avec une épaisseur utilisable en pratique, par exemple de 2,5 � environ. La sélectivité
et les propriétés de la matière du dépôt sélectif formé dans la zone 82 peuvent être améliorées par utilisation d'un courant pulsé. Cette opération peut être obtenue suivant des procédés classiques, notamment suivant le procédé de dépôt programmable par impulsions, tel que décrit
dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 886 053.
Le contact sélectif des anodes 62 et du cache 81, donnant au canal isolant de sortie des paramètres particuliers de dimension d'orientation et de configuration, et une certaine distance entre le diélectrique et la cathode, est relié à des paramètres de dépôt tels que
le débit d'électrolyte dans le canal 79, la densité de courant utilisée
ou voulue, la distance comprise entre l'anode et la cathode, la configuration de l'anode, l'électrolyte utilisé et la forme du courant (par exemple pulsée), tous ces paramètres ayant un effet sur l'importance et/ou la configuration de l'effet de cache permettant l'obtention d'une configuration voulue de revêtement, par exemple de points ou de bandes, et sur
la répartition voulue de l'épaisseur du dépôt dans une zone particulière.
A cet égard, il faut noter que les paramètres précités de dépôt et leur interaction sont bien connus dans la technique de l'électrodéposition,
cette interaction avec l'importance et la nature de l'effet de cache
à utiliser pour une application particulière pouvant être facilement déterminée empiriquement par les spécialistes, à la lecture du présent mémoire.
L'invention convi.ent aussi à la mise en oeuvre
des revêtements classiques par utilisation d'un cache formé sur un substrat voulu. A cet égard, on se réfère aux figures 3a, 3c qui représentent un substrat 84 muni d'orifices et destiné à recevoir une électrodéposition sélective sur une première surface 85 et non sur une seconde 86. L'orifice porte la référence générale 91. En conséquence, comme indiqué sur la figure 3a, la surface 85 est cachée sélectivement par une première couche ou dessin 87 constituant un cache, par exemple une couche de réserve photographique d'un type classique, comprenant un dessin et délimitant
des parties exposées 88 de la surface 85, destinées à être revêtues. Une seconde couche 89 formant cache, par exemple de réserve photographique,
est appliquée à la surface 86 et empêche l'électro déposition sur elle.
La figure 3b indique que le substrat 84 subit un dépôt classique, avec formation d'un dépôt métallique 92 sur les parties 88 (figure 3a) de la surface 85 sans dépôt de la surface 86. Les couches 87, 89 formant les caches peuvent alors être retirées par mise en oeuvre des techniques bien connues.
L'invention supprime l'utilisation de la couche <EMI ID=8.1>
seule la couche 87 est placée à la surface 85, la surface 86 restant donc exposée. Le substrat 84 est alors chargé cathodiquement et traité par l'installation décrite en référence à la figure 1. L'électrodéposition n'a lieu que dans les zones 88 (figure 3a) et forme un dépôt 92. Bien que l'électrolyte utilisé (76 sur la figure 1) circule dans l'orifice 91 (figure 3c),
le cache 81 (figure 1) crée une discontinuité d'électrolyte le long de la surface 86 si bien que le dépôt n'a pas lieu sur elle, pour des valeurs fixées du débit d'électrolyte et de la densité de courant.
Le substrat qui doit subir 1'électrodéposition
et/ou l'installation d'électrodéposition selon l'invention peut être mobile sous la commande d'un dispositif classique, si bien que l'installation n'est pas d'un type statique. Ainsi, l'électrodéposition sélective peut être utilisée au cours d'une opération continua de
dépôt ainsi qu'au cours d'une opération statique comprenant diverses
étapes répétées. L'installation d'électrodéposition selon l'invention convient aussi à.la formation sélective d'un revêtement sur un substrat mobile, avec utilisation d'un courant pulsé, comme décrit dans le
brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 894 918. En outre, lors d'une
telle utilisation d'un courant pulsé, le tension peut varier progressivement afin qu'elle donne au dépôt résultant le profil voulu d'épaisseur.
Exemple 1
Cet exemple compreni la mise en ouvre d'une installation 95 d'électrodéposition représentée sur la figure 4 et comprenant un boîtier 96 de polytétrafluoréthylène, portant une première
anode rectangulaire 97 formée par une plaque et une seconde anode rectangulaire 98 elle aussi formée par une plaque, toutes deux en platine ayant une largeur d'environ 0,89 cm et une longueur d'environ 7,1 cm,
la hauteur étant de 3,8 cm. Les deux anodes 97 et 98 sont reliées à la borne positive d'une alimentation classique 99 à tension constante,
par des boulons conducteurs 101 et des conducteurs 102. Les deux anodes
97 et 98 sont cachées sur toute leur longueur par un organe 103 de polytétrafluoréthylène fixé au boîtier 96 par des boulons d'acier inoxydable et des écrous. Le cache 103 a une forme rectangulaire, sa largeur est
<EMI ID=9.1>
gulaire de 7,16 cm de longueur et 0,76 cm de largeur, formant un canal
104 de sortie. L'anode 97 est ainsi cachée par une partie 103a de <EMI ID=10.1>
par une partie 103b de l'organe 103 ayant une épaisseur de 0,79 cm. Le boîtier 96 est disposa afin que le cache 103 se trouve à 0,08 cm
<EMI ID=11.1>
superficielle courbe. Le connecteur 106 comporte des orifices non représentés qui permettent la circulation de l'électrolyte. Il est relié à
la borne négative de ] 'alimentation 99 à tension constante par un conducteur 107 et une base 108 de polytétrafluoréthylène le supporte.
L'extrémité du canal rectangulaire 104, comme dans le cas du canal de la figure 2 (canal 79 de sortie), formée par le
cache isolant 103, est inclinée d'environ 6[deg.] dans le sens antihoraire par rapport à l'axe horizontal du connecteur 106. Les dimensions du canal
104 ne correspondent pas à celles d'une zone 109 du connecteur 106 qui doit être revêtue d'une bande de 0,61 cm de largeur et 7,16 cm de longueur.
Une pompe centrifuge classique 110 formée de poly-
<EMI ID=12.1>
une entrée 113 sur une plaque 115 de répartition de courant de polytétrafluoréthylène vers le canal 114 (7,16 cm de longueur, 0,89 cm de largeur et 3,8 cm de hauteur) formé par les anodes 97 et 98. La plaque
115 assure la répartition uniforme du courant d'électrolyte 111 provenant de l'entrée 113 et rejoignant le canal rectangulaire 104 de sortie par
<EMI ID=13.1>
maintenue à un pH d'environ 3,5 à 5 ,5 et à une température de 65 à 75[deg.]C . Le courant d'électrolyte qui circule dans le canal 114 est au contact des anodes 97 et 98 qui sont à un potentiel d'environ 3 à 4 volts. Le courant d'électrolyte quitte le canal 104 de sortis avec un débit de
<EMI ID=14.1>
116 du connecteur 106, y compris la zone 109. Le connecteur 106 est chargé négativement à 3 à 4 volts environ et il est au contact de l'électrolyte uniquement dans le courant libre de celui-ci. Ce courant qui est au contact des anodes 97, 98 et de la surface 116 transmet un courant
avec une densité de 0,597 A/cm . Après 15 s environ un dépôt d'or de 2,5 � d'épaisseur, portant la référence 105, a été formé par électro- déposition sur la seule zone 109 du connecteur 97. La surface 117 du connecteur 106 n'est pas revêtue étant donné la discontinuité de l'électrolyte, bien que celui-ci passe à travers le connecteur 106 par les orifices (non représentés).
Exemple 2
A. On répète le procédé de l'exemple 1, mais le courant créé dans l'électrolyte est pulsé, par mise en oeuvre d'un procédé classique, et il a une forme d'onde rectangulaire correspondant à un courant présent pendant 0,1 ms et absent pendant 1,0 ms. La densité de courant dans l'électrolyte libre qui se répartit est de 0,215 A/cm2. On obtient un dépôt d'or de 2,54� d'épaisseur avec une quantité totale d'électricité de 0,5 A.mn. La surface 117 du connecteur
106 n'est pas du tout revêtue. Le revêtement pulsé améliore la sélectivité du dépôt.
B'. On répète le procédé de l'exemple 2 avec
<EMI ID=15.1>
résultats.
Exemple 3
La figure 5 représente un cadre 120 à connexions plates destiné à être fixé à une paillette de circuit intégré et qui a subi une électrodéposition selon l'invention. Le cadre 120 comporte un groupe de fils 121 dont les extrémités externes sont reliées
à des bandes externes 122 de support et qui ont des extrémités libres disposées au centre du cadre. Les fils 121 sont aussi reliés par des bandes intermédiaires 123 de support qui sont relativement étroites.
Les extrémités des bandes 122 et 123 sont raccordées à des bandes externes
124. Les perforations 126 dont formées dans les bandes 124 et permettent la manipulation commode et l'avance automatique du cadre 120 dans diverses installations de traitement. Le cadre 120 est formé par découpe dans une feuille de cuivre (contenant des traces d'argent à raison
<EMI ID=16.1>
la couche d'or qui doit être déposée ensuite.
Une couche ponctuelle 127 d'or est alors déposée à la surface de chaque extrémité libre des fils 121 du cadre 120 par électrodéposition. Ces surfaces, considérées ensemble, ont une configuration circulaire ou forment un point 128. 12 cadres 120 par ensemble
de 2, formés dans une bande ayant une longueur totale d'environ 25,4 cm, reçoivent ce dépôt d'or qui recouvre sur chacun une zone circulaire 128 d'environ 0,58 cm de diamètre, de la manière suivante.
L'appareil utilisé est celui de la figure 1 et il
<EMI ID=17.1>
rectangulaires 62 de titane platiné. Les anodes 62 ont une largeur de 0,32 cm et une longueur égale à celle de la bande formant les douze cadres 120 (longueur de 25,4 cm) et une hauteur de 2,5 cm. Le cache 81 est formé d'une feuille de polytétrafluoréthylène de 0,51 cm d'épaisseur, et il a une longueur de 25,4 cm et une largeur de'9,1 cm, ce cadre étant fixé au boîtier 61 par des boulons et des écrous en acier inoxydable
et recouvrant toute la longueur des deux anodes 62. Comme indiqué sur la figure 6, le cache 81 a deux ouvertures circulaires de 0,51 cm de diamètre, délimitant deux canaux 79 de sortie dont les axes correspondent à l'axe central des deux points adjacents 128, la distance les séparant étant de 2,11 cm. Le cache isolant 81 est aligné sur la bande qui comprend les cadres 120 (à charge cathodique), et se trouve à 0,32 cm au-dessus.
Comme indiqué sur la figure 1, une pompe centrifuge 74 de polypropylène crée un courant continu d'électrolyte 76 sous
<EMI ID=18.1>
suffisantes de KOH et de sulfate d'ammonium pour que la densité de la solution soit de 18[deg.] Baumé. La solution formée est toujours maintenue à pE de 4 et à une température de 65[deg.]C. Le courant d'électrolyte est injecté par l'entrée 72 dans le canal 78 (25,4 cm de longueur, 0,71 cm de largeur et 2,5 cm de hauteur) formé par les anodes 62. Le courant d'électrolyte passe dans le canal 78, et il est au contact des anodes
62 qui sont à une tension de 3 à 4 volts, transmise par une alimentation classique 67 à tension constante. Le courant d'électrolyte est refoulé par chaque canal 79 (figure 6) avec un débit d'environ 50 cm /s, sous forme d'un courant libre qui se répartit sur une grande surface
de la bande qui comprend les cadres 120 (figure 5), y compris sur les zones 128 des deux cadres 120 à revêtir. La bande comprenant les cadres
120 a été chargée négativement (3 à 4 volts). Le courant d'électrolyte qui est au contact des anodes 62 et de la bande chargée formée par les cadres 120 se charge et un courant circule avec une densité de courant
d'au moins 0,538 À/cm . Il se forme un dépôt d'or de 2,54 � d'épaisseur, après 5 s, à chacune des extrémités libres des fils 121 des deux cadres revêtus 120 dont les surfaces, considérées ensemble, forment un point
128 sur chaque cadre 120 (figures 5 et 6).
La face inférieure de chaque cadre 120 (figure 5)
ne porte aucun revêtement avant ou après dépôt, sauf aux extrémités libres des fils 121, placées dans la bande traitée, malgré le passage de l'électrolyte par les orifices. Le cache 81 (figure 1) règle la répartition
du courant d'électrolyte si bien qu'il existe une discontinuité en
réalité à la face inférieure de chaque cadre, sauf aux extrémités libres des fils 121, si bien que l'électrodéposition n'est pas possible sur
cette face inférieure.
Exemple 4
On répète le procédé de l'exemple 3, mais on forme une bande avec six cadres 120 (figure 5) qui doivent être revêtus en
six points ou zones 128 (figure 5) séparés par 2,11 cm. Les anodes ont
une longueur de 25,4 cm et le cache isolant coopérant avec les anodes
a sur toute sa longueur des orifices de 0,51 cm de diamètre, à raison d�pour chaque zone 128 (figure 5) de la bande, si bien qu'il forme six canaux circulaires de sortie séparés les uns des autres par 2,11 cm (entre leurs centres). Le dépôt sélectif est assuré comme décrit dans l'exemple
2 sans cache sélectif placé sur la bande chargée cathodiquement qui comprend les six cadres 120. Le dépôt est minimal à la face inférieure
de la bande formée par les cadres 120.
Exemple 5
La figure 7 représente un cadre 130 à connexions plates sur lequel a été réalisée une électrodéposition sélective. Le cadre
130 comporte un groupe de fils 131 relié à des bandes 132 et 133 de support. Une perforation 134 est formée dans la bande 133 si bien que le cadre
130 peut être manipulé commodément et transmis automatiquement à diverses installations de traitement. Le cadre 130 est découpé dans une feuille
<EMI ID=19.1>
Une couche ponctuelle d'or est formée par électrodéposition à la surface de chaque fil 131 du cadre 130. Ces surfaces forment ensemble une zone circulaire au point 136. Sept cadres 130 formant une bande dont la longueur est d'environ 7,6 cm subissent un dépôt d'or qui recouvre une zone circulaire 136 de 0,51 cm de diamètre, comme décrit dans l'exemple 3.
Comme indiqué sur la figure 1, le cache 81 utilisé dans cet exemple comporte sept canaux rectangulaires 79 de sortie ayant chacun une largeur de 0,20 cm et une longueur de 0,71 cm, la distance séparant les centres des canaux étant de 0,79 cm. Le cache 81 coopérant avec les anodes 62 a une épaisseur de 0,32 cm, une longueur de 7,1 cm
et une largeur de 5,1 cm. Le canal anodique 78 a une largeur de 1,0 cm et-les anodes 62 ont une largeur de 0,64 cm, une longueur de 7,1 cm et une hauteur de 2,5 cm. L'électrolyte 76 a un débit de 166 cm /s dans les
<EMI ID=20.1>
Le cache 81 (figure 1) est aligné sur la bande
qui comprend les cadres 130, si bien que l'axe de chaque canal 79 correspond à l'axe de chaque point 136 (figure 7) sur lequel il est aligné.
Le cache 81 qui protège les anodes 62 en étant à leur contact, est ainsi maintenu par 0,32 cm au-dessus de la bande qui comprend les sept cadres
130. Un point ou une zone circulaire 136 (figure 7) de 0,51 cm de diamètre reçoit un dépôt d'or si bien que les fils portent un dépôt de 2,54 � d'épaisseur après 5 s.
Exemple 6
On se réfère maintenant à la figure 8 qui représente
<EMI ID=21.1>
électrodéposition sélective. Le cadre 140 est découpé dans une feuille de cuivre d'environ 2,5 � d'épaisseur. Une perforation 141 est formée dans le cadre 140 et permet la manipulation commode et l'entraînement automatique dans les diverses installations de traitement. Une zone séparée 142 du cadre 140 doit recevoir une électrodéposition d'or. La zone 142 a une forme ovale et les parties adjacentes 143 ne comportent pas d'orifices et empêchent ainsi la traversée d'électrolyte dirigé vers la zone 142. Des zones circulaires séparées 145 reçoivent aussi un dépôt d'or.
Quatorze cadres 140 formant une bande ayant une longueur d'environ 17,46 cm, subissent un dépôt d'or qui doit recouvrir la zone ovale 142 qui a une longueur d'environ 0,32 cm et une largeur d'environ 0,24 cm, comme décrit dans l'exemple 3.
La figure 9 indique que le cache 81 utilisé comporte quatorze jeux 144 de canaux de sortie. Chaque jeu 144 comprend cinq orifices 146, 147, 148, 149 et 151. Les orifices 146, 147 et 148 ont un diamètre de 0,10 cm et leurs centres sont séparés par une distance de 0,216 cm. L'orifice 149 a un diamètre de 0,165 cm et son centre se trouve à 0,089 cm à droite et à 0,297 cm au-dessous de celui de l'orifice 147. L'orifice 141 a un diamètre de 0,10 cm et son centre est disposé à 0,127 cm à gauche et 0,127 cm au-dessous de celui de l'orifice 149. Les centres des orifices adjacents 149 sont séparés par 1,27 cm. Le centre de l'orifice
149 se trouve à 1,0 cm de l'axe horizontal du cache 81, formant l'axe central, et à 0,89 cm de l'axe vertical.
Le cache 81 qui protège les anodes 62 a une épaisseur de 0,64 cm, une largeur de 3,81 cm et une longueur de 21,6 cm.
La longueur des anodes 62 est d'environ 21,6 cm, leur largeur d'environ 1,27 cm et leur hauteur d'environ 1,27 cm. La distance séparant les anodes est de 1,27 cm.
L'électrolyte 76 d'électrodéposition a un débit,
dans chaque jeu 144 , qui dépasse 133 cm<3>/s et la densité de courant est
<EMI ID=22.1>
Le cache 81 (figure 1) est aligné sur l'axe central de chaque zone 142 (figure 8) si bien que l'axe central de chaque jeu
144 (figure 9) lui correspond. Le cache 81 qui protège les anodes 62 en étant à leur contact, est ainsi maintenu à 0,32 cm au-dessus de la bande
<EMI ID=23.1>
correspondant à la zone 142 (figure 8) se forme lors du contact avec l'électrolyte passant par les orifices 149 et 151. Un dépot circulaire
<EMI ID=24.1>
avec l'électrolyte provenant des orifices 146, 147 et 148.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'électrodéposition dans uu moins une
zone choisie d'une surface conductrice, à l'aide d'un courant d'un électrolyte, ledit procédé étant du type qui comprend la disposition d'au
moins une anode et d'une surface conductrice à revêtir à distance l'une
de l'autre, la mise en contact successivement de l'anode au moins et
d'une zone au moins de la surface conductrice à revêtir avec un courant d'électrolyte et d'électrodéposition, et l'établissement d'une différence
de potentielsentre l'anode et la surface conductrice, avec une valeur suffisante pour que ladite zone au moins de la surface conductrice
subisse une électrodéposition sélective, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la disposition d'un organe diélectrique entre
la surface conductrice et l'anode, cet organe étant au contact de
toute la surface des anodes tournée vers la surface conductrice et cachant ainsi cette surface, sans être au contact de la surface conductrice,
si bien qu'il permet à l'électrolyte de s'écouler librement sur ladite
zone de la surface conductrice et en dehors de celle-ci, et la sélection
d'une configuration convenable de l'organe diélectrique afin qu'il
règle la répartition des lignes de courant entre l'anode ou les anodes
et la surface conductrice et règle simultanément la répartition du
courant d'électrolyte sur la surface conductrice, afin que seule la zone choisie de la surface conductrice subisse l'électrodéposition.
<EMI ID=25.1>
The present invention relates to a method for selectively coating an area of a surface of a substrate using a dielectric member constituting a cover of an anode with which it is in contact. contact.
During many :; years, we developed
numerous devices and methods for depositing metallic designs on metals or other substrates. Some methods include forming a mask on the substrate, according to the desired pattern, or maintaining the electrolyte used for deposition at specific parts of the substrate. The elimination of this particular criterion of formation of a cache or of the confinement of the electrolyte would constitute a great advance in the technique since the formation of the cache increases the complexity and the cost of the process. The elimination of blanks is especially desirable in the fabrication of integrated circuits in which selective or spot deposition is essential for the elimination of waste of precious metals such as gold.
During the manufacture of integrated circuits, for example, the wires of several integrated circuit flakes are
<EMI ID = 1.1>
formed from a frame with flat connections, cut from a sheet of conductive metal such as nickel or copper. The framework includes groups repaired :; of wires for each conductive pattern of each subs-
<EMI ID = 2.1>
outer wires connected to support bands and the ends
Free internals are attached to the conductive pattern of each substrate.
The wires are also connected, between their ends, by bands of
relatively narrow support. These bands have perforated outer parts allowing transport during the various processing operations. The backing strips are cut so that the individual wires
are separated before the end of the production of integrated circuits.
In the known processes, a gold layer is often formed over the entire frame, by electroplating or chemical deposition. This layer of gold
is intended to improve the connections made on the frame. According to other known methods, a non-uniform layer of gold is formed over the whole
of the frame, but the greatest thickness is concentrated on the parts of the frame to which an integral circuit spangle must be attached
<EMI ID = 3.1>
of the United States of America No. 3,692,638). As the support terminals are ultimately cut, it is desirable that they do not bear gold. As the substrates are carried by the free ends of the wires, it is therefore desirable that they carry a layer of gold which improves their possibility of attachment. As no substrate is attached to the rest of the wires, a gold layer is also superfluous in this case. The absence of gold on the bands eliminates the costly and time consuming process of recovering the gold from the bands. The absence of gold everywhere except in the places of
<EMI ID = 4.1>
very advantageous efficient and significant savings in gold. It is
<EMI ID = 5.1>
sation of substrate covers (frames with flat connections). Removing caches often simplifies processing and eliminates the steps to clean or replace caches.
Methods of selective augmentation are also known.
<EMI ID = 6.1>
United States of America n [deg.] 2,828,255, of Great Britain n [deg.] 775,359 and German n [deg.] 577,747 and 850,972 describe examples of such methods.
<EMI ID = 7.1>
tive. Selective electrodeposition on selected areas of a surface with a suitable and practically usable thickness, for example of the order of 2.5%, without electroplating on adjacent areas, is desirable. This is a criterion which cannot be satisfied by immersing the entire unshielded surface in the electrolyte of the electrodeposition.
A method of selectively coating an area of a surface of a substrate using a dielectric member which forms a cover for an anode with which it is in contact. The method comprises forming a mask in contact with at least one charged anode, remote from the surface, using a dielectric member held between the charged anode and the surface, their corresponding surface areas facing n 'not in contact with the surface. The latter constitutes a cathode. The hidden anode is brought into contact with a current of electroplating electrolyte and at least part of the surface is in contact with the only part of electrolyte coming from the current formed, the electrolyte being distributed over a part at the bottom. less of
the surface, including the area to be coated, so that the electrolyte can flow freely and cause a selective coating of said area.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge better from the description which follows, given with reference.
to the accompanying drawings in which:
FIG. 1 is a diagram of an electroplating installation according to the invention; FIG. 2 is a partial perspective of a member forming a cover and anodes of FIG. 1;
Figures 3a, 3b and 3c are sections of a substrate. provided with orifices and which undergoes a selective electrodeposition; FIG. 4 is a diagram of an electroplating installation according to the invention; FIG. 5 is a perspective of a first frame with flat connections, and it shows several wires connected to perforated support strips and to relatively narrow strips, the figure showing the parts of the wires which have been coated according to the invention; FIG. 6 is a partial perspective of a member forming a cover and anodes of the apparatus of FIG. 1; FIG. 7 is a plan view of a second frame with flat connections, and it shows several wires and parts of wires which have been electrodeposited according to the invention;
FIG. 8 is a partial perspective of a frame with flat connections which has undergone selective electrodeposition according to the invention; and Figure 9 is a partial perspective of a cover member and anodes of the apparatus of Figure 1.
The invention is essentially described in its application to the electroplating of gold on a curved connection member and on selected areas of a frame with flat connections for an integrated circuit, the electroplating solution being able to circulate in the adjacent areas or being stopped by them. However, this description is purely illustrative and not limiting. The method according to the invention also applies to the selective coating of all conductive areas of any metal which may receive a coating, for example copper, platinum, silver, nickel, etc., the deposit. formed having any desired configurations, for example those of points, lines, rectangles, etc.,
that the electrodeposition solution can flow through the area
of substrate to be coated or not.
FIG. 1 represents an electroplating installation according to the invention which comprises a coating head 60 comprising an insulating housing 61 formed of a dielectric material such as polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, a polyimide,
polymethylacrylate, polypropylene, polytetrafluoroethylene loaded with glass, etc. The housing 61 contains at least one anode 62, shown in the form of several rectangular anode plates. The anodes 62 can be of any non-corrosive conductive material, for example
platinum, platinum-plated titanium or tantalum, gold-coated nickel steel; etc. The anodes 62 are carried in the housing 61 and are fixed there by
an electrically conductive member 63, for example bolts or any other suitable device. Electrical contact with the anodes 62
is produced by means of the conductive member 63, using an electrical conductor 66 connected to the positive terminal of an electrical supply 67, for example a direct current or voltage supply which may be a pulsed supply if applicable. An electrically conductive substrate 68, intended to undergo the selective electroplating, is carried by a member 69, for example a dielectric base, and it is electrically connected to the negative terminal of the power supply 67 by an electrical conductor 71. The substrate 68 thus constitutes a cathode which is brought to the desired potential. Substrate 68 can also be worn
by a support member 69 which is conductive and can constitute the cathode, the member 69 then being directly connected to the negative terminal
from source 67, in all known ways. In addition, the conductor 71 can be fixed to the housing 61 and can pass through it.
The housing 61 is an element of an electrolyte distribution circuit which comprises an electrolyte inlet 72 supplied by a pipe 73 which is connected to a conventional pump 74, for example centrifugal. A suitable electroplating electrolyte 76, for example a solution containing gold and potassium cyanide, is housed in a reservoir 77, out of contact with the substrate 68. Examples of suitable electroplating electrolytes which contain
a precious metal (as a solution) are aqueous solutions
which contain a complex ion of gold cyanide, mainly based
of gold cyanide and potassium. Other solutions for depositing precious metals such as platinum, palladium, etc., as well as other metals such as nickel, copper, etc., are described in the work of
FA Lowenheim, Modern Electroplating, John Wiley and Sons, New York, 3 edition, 1974. Electrolyte 76, pumped from reservoir 77 to inlet 72, passes into channel 78 whose walls are delimited by anodes 62 and which communicates at one end with the inlet 72 and at the other end with a channel or outlet 79 formed by a dielectric member 81 constituting a cover which is in contact with the anodes 62. The electrolyte 76, when
left channel 79, traverses a region that includes substrate 68
which constitutes a cathode. The electrolyte 76 is then collected in the reservoir 77. It should be noted that, when the inlet 72 and / or the channel 78 have a configuration different from that of the outlet channel 79, for example circular instead of rectangular, a distributor classic current
(not shown) can evenly distribute electrolyte current
in channels 78, 79.
A dielectric member 81 which hides the anodes 62
by being in contact with them, is maintained between them and the substrate
68, over their entire facing surface (that is to say of the anodic surface 62a and parts 80a of the surface 80 of the substrate 68) but
out of contact with this substrate. The member 81 is made of any suitable electrically insulating material, such as an organic polymer, glass, ceramic, etc. The member 81 is fixed to the housing 61 and / or to the anodes
62 in any suitable manner, for example by gluing. It may be integral with the housing 61 or may be formed by a separate member fixed
to the anodes 62 which it hides. It should be noted in this regard that the dielectric member 81 can have any configuration depending on the thickness and the configuration of the deposit which is to be formed on the substrate 68. The member 81 hides the anodes 62 in the desired manner and delimits a channel. 79 having
the desired configuration. It should be noted, as shown in FIG. 2, that the member 81 can delimit a rectangular channel 79. The latter can however have any configuration. desired such as rectangular, circular, square, diamond-shaped, trapezoidal, etc., the size or configuration not necessarily conforming to that of the zone
to be coated. It is also possible to use a single anode and a single cover or several anodes and / or several covers, with formation of a single channel
or several output channels which may be delimited in part by the anode or the anodes. In addition, the outlet channel (s) may have a varying orientation relative to the cathode surface and, when using multiple anodes, these may have different configurations and orientations relative to the resulting channel.
Release.
Reference is made again to FIG. 1 and it is noted that the concealment of the anodes 62 by the cover 81 which is in contact with them is extremely important for the electroplating in a chosen zone of
the surface 80 of the substrate 68, without a surface 80 forming a mask. The desired thickness and configuration can be achieved in the coated area with
a free current of electrolyte over at least part of the surface 80
of the substrate 68, comprising the zone which is to be coated, for example the curved zone 82. However, the concealment of the anodes 62 by the dielectric cover 81 which is in contact with them, with a configuration in a different manner allows the electrodeposition of dots, lines, rectangles, etc., without provision of a cover on the surface 80 of the charged substrate 68. It is essential that the cover 81 is in contact with the anodes
62 over their entire surface which is opposite the surface of the substrate which undergoes the selective coating. Otherwise, the selective electroplating according to the desired configuration is not possible without forming a first mask on the surface which undergoes the electroplating.
During operation, the pump 74 forms a direct current of electrolyte 76 which is injected at the inlet 72 and enters the
channel 78, at which the electrolyte current is in contact
anodes 62 which are maintained at the desired electrical potential by the source 67, for example at 3 - 4 V during the deposition of gold from a solution of gold and potassium cyanide. The electrolyte current then passes through the channel 79 and strikes the surface 80 of the substrate 68 or
is distributed over this surface, including over the zone 82 which must undergo electroplating, forming a free current of electrolyte, that is to say a current of electrolyte which is not delimited by boundaries formed at the surface 80 of the substrate 68. The latter constitutes a cathode brought to the desired electrical potential, for example 3 to 4 volts during the deposit of gold
from a solution of gold cyanide and potassium, so that a deposit electric field is established between the anodes 62 and the surface
80 of the cathode substrate, through the distributed current of electrolyte
This current which is in contact with the anodes 62 and the surface 80 is charged so that a current flows and there is a current density in the electrolyte sufficient for the electrodeposition of the surface of the electrolyte.
area 82 of substrate 68.
In the absence of the cache 81, the deposit would take place over the entire surface 80 or its greater part and not in the only area
82. However, for a fixed flow rate, current density and anode-cathode distance, the selective contact of the anodes 62 and of the cover 81 ensures the adjustment of the distribution of the free electrolyte current on the anode 82 at least and locates the electrical field of deposit in this zone so that the deposit obtained has the desired profile in thickness. The
cache 81 disrupts or regulates (1) the current density by lengthening or direction of the current lines from the anode 62 to the surface 80 of the charged substrate 68, (2) the distribution of the free electrolyte current, i.e. i.e. the flow striking the various areas of the surface 80 at the same time
(different flow rates in different areas at a particular time), and, in some cases, (3) the actual discontinuity of the electrolyte.
This expression “discontinuity of the electrolyte” indicates that the electrolyte 76 of the free current is not in contact with certain zones of the surface 80. This adjustment provided by the cover 81 allows the location of the electric field created by the difference in potential between anodes
62 and the surface 80 to the zone 82 so that a deposit 83, for example gold, forms with the desired thickness. Obviously, a deposit can take place in other areas of the surface 80, but the deposit obtained by contact between the anodes 62 and the cover 81 is not uniform so that the
zone 82 reaches the desired thickness much faster than in the other zones, in the case where they are actually coated. It should be noted, however, that the invention allows selective deposition in selected areas of a non-deposition surface in adjacent areas, with a practically usable thickness, for example 2.5. about. Selectivity
and the material properties of the selective deposit formed in zone 82 can be improved by using a pulsed current. This operation can be obtained using conventional methods, in particular using the programmable pulse deposition method, as described.
in U.S. Patent No. [deg.] 3,886,053.
The selective contact of the anodes 62 and of the cover 81, giving the output insulating channel particular parameters of orientation dimension and configuration, and a certain distance between the dielectric and the cathode, is linked to deposition parameters such as
the electrolyte flow in channel 79, the current density used
or desired, the distance between the anode and the cathode, the configuration of the anode, the electrolyte used and the form of the current (for example pulsed), all these parameters having an effect on the size and / or the configuring the matting effect to achieve a desired coating configuration, for example dots or bands, and on
the desired distribution of the thickness of the deposit in a particular area.
In this regard, it should be noted that the aforementioned deposition parameters and their interaction are well known in the art of electrodeposition,
this interaction with the size and nature of the cache effect
to be used for a particular application which can be readily determined empirically by those skilled in the art, upon reading this specification.
The invention is also suitable for the implementation
conventional coatings by using a mask formed on a desired substrate. In this regard, reference is made to FIGS. 3a, 3c which represent a substrate 84 provided with orifices and intended to receive a selective electrodeposition on a first surface 85 and not on a second 86. The orifice bears the general reference 91. In this connection Consequently, as indicated in figure 3a, the surface 85 is selectively hidden by a first layer or pattern 87 constituting a mask, for example a photoresist layer of a conventional type, comprising a pattern and delimiting
exposed parts 88 of the surface 85, intended to be coated. A second layer 89 forming a mask, for example a photographic resist,
is applied to the surface 86 and prevents electro-deposition on it.
FIG. 3b indicates that the substrate 84 undergoes a conventional deposition, with formation of a metallic deposit 92 on the parts 88 (FIG. 3a) of the surface 85 without deposition of the surface 86. The layers 87, 89 forming the covers can then be be removed by using well known techniques.
The invention eliminates the use of the <EMI ID = 8.1> layer
only the layer 87 is placed on the surface 85, the surface 86 therefore remaining exposed. The substrate 84 is then cathodically charged and treated by the installation described with reference to FIG. 1. The electrodeposition takes place only in the zones 88 (FIG. 3a) and forms a deposit 92. Although the electrolyte used ( 76 in figure 1) circulates in the orifice 91 (figure 3c),
the cover 81 (FIG. 1) creates an electrolyte discontinuity along the surface 86 so that the deposition does not take place on it, for fixed values of the electrolyte flow rate and of the current density.
The substrate to be electrodeposited
and / or the electrodeposition installation according to the invention can be mobile under the control of a conventional device, so that the installation is not of a static type. Thus, the selective electroplating can be used during a continuous operation of
deposit as well as during a static operation comprising various
repeated steps. The electroplating installation according to the invention is also suitable for the selective formation of a coating on a mobile substrate, with the use of a pulsed current, as described in
U.S. Patent No. 3,894,918. In addition, during a
Such use of a pulsed current, the voltage can gradually vary so that it gives the resulting deposit the desired thickness profile.
Example 1
This example comprises the implementation of an electroplating installation 95 shown in FIG. 4 and comprising a housing 96 of polytetrafluoroethylene, carrying a first
rectangular anode 97 formed by a plate and a second rectangular anode 98 also formed by a plate, both of platinum having a width of about 0.89 cm and a length of about 7.1 cm,
the height being 3.8 cm. The two anodes 97 and 98 are connected to the positive terminal of a conventional power supply 99 at constant voltage,
by conductive bolts 101 and conductors 102. The two anodes
97 and 98 are concealed along their entire length by a member 103 of polytetrafluoroethylene attached to the housing 96 by stainless steel bolts and nuts. The cover 103 has a rectangular shape, its width is
<EMI ID = 9.1>
gular 7.16 cm long and 0.76 cm wide, forming a canal
104 output. The anode 97 is thus hidden by a part 103a of <EMI ID = 10.1>
by a portion 103b of the member 103 having a thickness of 0.79 cm. The housing 96 is arranged so that the cache 103 is 0.08 cm
<EMI ID = 11.1>
shallow curve. The connector 106 has orifices, not shown, which allow the circulation of the electrolyte. It is connected to
the negative terminal of the constant voltage power supply 99 through a conductor 107 and a base 108 of polytetrafluoroethylene supports it.
The end of the rectangular channel 104, as in the case of the channel of FIG. 2 (outlet channel 79), formed by the
insulating cover 103, is tilted approximately 6 [deg.] counterclockwise with respect to the horizontal axis of connector 106. The dimensions of the channel
104 do not match those of an area 109 of connector 106 which must be coated with a strip 0.61 cm wide and 7.16 cm long.
A conventional centrifugal pump 110 formed from poly-
<EMI ID = 12.1>
an inlet 113 on a plate 115 for distributing the current of polytetrafluoroethylene towards the channel 114 (7.16 cm long, 0.89 cm wide and 3.8 cm high) formed by the anodes 97 and 98. The plate
115 ensures the uniform distribution of the electrolyte current 111 coming from the inlet 113 and joining the rectangular outlet channel 104 by
<EMI ID = 13.1>
maintained at a pH of about 3.5 to 5.5 and a temperature of 65 to 75 [deg.] C. The electrolyte current flowing through channel 114 is in contact with anodes 97 and 98 which are at a potential of about 3 to 4 volts. The electrolyte stream leaves the outlet channel 104 with a flow rate of
<EMI ID = 14.1>
116 of connector 106, including zone 109. Connector 106 is negatively charged at approximately 3 to 4 volts and is in contact with electrolyte only in the free current thereof. This current which is in contact with the anodes 97, 98 and the surface 116 transmits a current
with a density of 0.597 A / cm. After about 15 s a gold deposit of 2.5 � thick, bearing the reference 105, was formed by electroplating on the single zone 109 of the connector 97. The surface 117 of the connector 106 is not coated given the discontinuity of the electrolyte, although the latter passes through the connector 106 through the orifices (not shown).
Example 2
A. The process of Example 1 is repeated, but the current created in the electrolyte is pulsed, by carrying out a conventional process, and it has a rectangular waveform corresponding to a current present for 0, 1 ms and absent for 1.0 ms. The current density in the free electrolyte which is distributed is 0.215 A / cm2. A gold deposit of 2.54% is obtained. thick with a total amount of electricity of 0.5 A.mn. The surface 117 of the connector
106 is not coated at all. The pulsed coating improves the selectivity of the deposit.
B '. The process of Example 2 is repeated with
<EMI ID = 15.1>
results.
Example 3
FIG. 5 represents a frame 120 with flat connections intended to be fixed to an integrated circuit spangle and which has undergone an electrodeposition according to the invention. The frame 120 comprises a group of wires 121 whose outer ends are connected
to external support bands 122 and which have free ends disposed in the center of the frame. The wires 121 are also connected by intermediate support bands 123 which are relatively narrow.
The ends of bands 122 and 123 are connected to external bands
124. The perforations 126 are formed in the bands 124 and allow the convenient handling and automatic advance of the frame 120 in various processing facilities. The frame 120 is formed by cutting from a sheet of copper (containing traces of silver at a rate
<EMI ID = 16.1>
the layer of gold which must be deposited next.
A point layer 127 of gold is then deposited on the surface of each free end of the wires 121 of the frame 120 by electrodeposition. These surfaces, taken together, have a circular configuration or form a point 128. 12 frames 120 per set
of 2, formed in a strip having a total length of about 25.4 cm, receive this gold deposit which covers on each a circular zone 128 of about 0.58 cm in diameter, as follows.
The apparatus used is that of figure 1 and it
<EMI ID = 17.1>
rectangular 62 in platinized titanium. The anodes 62 have a width of 0.32 cm and a length equal to that of the strip forming the twelve frames 120 (length of 25.4 cm) and a height of 2.5 cm. The cover 81 is formed from a sheet of polytetrafluoroethylene 0.51 cm thick, and it has a length of 25.4 cm and a width of 9.1 cm, this frame being attached to the housing 61 by bolts and stainless steel nuts
and covering the entire length of the two anodes 62. As indicated in FIG. 6, the cover 81 has two circular openings of 0.51 cm in diameter, delimiting two outlet channels 79 whose axes correspond to the central axis of the two points. adjacent 128, the distance between them being 2.11 cm. The insulating cover 81 is aligned with the strip which includes the frames 120 (cathodically charged), and is 0.32 cm above.
As shown in Figure 1, a polypropylene centrifugal pump 74 creates a direct current of electrolyte 76 under
<EMI ID = 18.1>
sufficient KOH and ammonium sulphate so that the density of the solution is 18 [deg.] Baumé. The solution formed is always maintained at pE of 4 and at a temperature of 65 [deg.] C. The electrolyte stream is injected through the inlet 72 into the channel 78 (25.4 cm long, 0.71 cm wide and 2.5 cm high) formed by the anodes 62. The electrolyte current passes through in channel 78, and it is in contact with the anodes
62 which are at a voltage of 3 to 4 volts, transmitted by a conventional power supply 67 at constant voltage. The electrolyte current is delivered through each channel 79 (figure 6) with a flow rate of about 50 cm / s, in the form of a free current which is distributed over a large surface.
of the strip which comprises the frames 120 (FIG. 5), including on the areas 128 of the two frames 120 to be coated. The band including the frames
120 was negatively charged (3 to 4 volts). The electrolyte current which is in contact with the anodes 62 and the charged strip formed by the frames 120 is charged and a current flows with a current density
of at least 0.538 À / cm. A gold deposit of 2.54% is formed. of thickness, after 5 s, at each of the free ends of the wires 121 of the two coated frames 120 whose surfaces, considered together, form a point
128 on each frame 120 (Figures 5 and 6).
The underside of each frame 120 (figure 5)
does not carry any coating before or after deposition, except at the free ends of the wires 121, placed in the treated strip, despite the passage of the electrolyte through the orifices. The cache 81 (figure 1) regulates the distribution
of electrolyte current so that there is a discontinuity in
reality at the underside of each frame, except at the free ends of the wires 121, so that electroplating is not possible on
this underside.
Example 4
The process of Example 3 is repeated, but a strip is formed with six frames 120 (Figure 5) which are to be coated with
six points or zones 128 (figure 5) separated by 2.11 cm. The anodes have
a length of 25.4 cm and the insulating cover cooperating with the anodes
has openings of 0.51 cm in diameter over its entire length, at the rate of d � for each zone 128 (figure 5) of the strip, so that it forms six circular outlet channels separated from each other by 2.11 cm (between their centers). The selective deposition is ensured as described in the example
2 without selective cover placed on the cathodically loaded strip which includes the six frames 120. The deposition is minimal at the underside.
of the band formed by the frames 120.
Example 5
FIG. 7 shows a frame 130 with flat connections on which selective electrodeposition has been carried out. The framework
130 comprises a group of wires 131 connected to bands 132 and 133 of support. A perforation 134 is formed in the strip 133 so that the frame
130 can be conveniently handled and automatically transmitted to various processing facilities. The frame 130 is cut from a sheet
<EMI ID = 19.1>
A point layer of gold is formed by electrodeposition on the surface of each wire 131 of frame 130. These surfaces together form a circular area at point 136. Seven frames 130 forming a strip whose length is approximately 7.6 cm are subjected to a gold deposit which covers a circular zone 136 of 0.51 cm in diameter, as described in Example 3.
As shown in Figure 1, the cover 81 used in this example has seven rectangular outlet channels 79 each having a width of 0.20 cm and a length of 0.71 cm, the distance between the centers of the channels being 0, 79 cm. The cover 81 cooperating with the anodes 62 has a thickness of 0.32 cm, a length of 7.1 cm
and a width of 5.1 cm. The anode channel 78 is 1.0 cm wide and the anodes 62 have a width of 0.64 cm, a length of 7.1 cm and a height of 2.5 cm. The electrolyte 76 has a flow rate of 166 cm / s in the
<EMI ID = 20.1>
The cover 81 (figure 1) is aligned with the strip
which comprises the frames 130, so that the axis of each channel 79 corresponds to the axis of each point 136 (FIG. 7) on which it is aligned.
The cover 81 which protects the anodes 62 by being in contact with them, is thus maintained by 0.32 cm above the strip which comprises the seven frames
130. A point or a circular area 136 (figure 7) of 0.51 cm in diameter receives a deposit of gold so that the wires bear a deposit of 2.54 thick after 5 s.
Example 6
Reference is now made to FIG. 8 which represents
<EMI ID = 21.1>
selective plating. The frame 140 is cut from a sheet of copper of about 2.5 thick. A perforation 141 is formed in the frame 140 and enables convenient handling and automatic drive in the various processing facilities. A separate area 142 of frame 140 is to receive gold plating. Zone 142 is oval in shape and adjacent portions 143 do not have any orifices and thus prevent the passage of electrolyte directed to zone 142. Separate circular zones 145 also receive a deposit of gold.
Fourteen frames 140 forming a strip having a length of approximately 17.46 cm, undergo a deposit of gold which must cover the oval zone 142 which has a length of approximately 0.32 cm and a width of approximately 0.24 cm, as described in Example 3.
FIG. 9 indicates that the cache 81 used has fourteen sets 144 of output channels. Each set 144 includes five holes 146, 147, 148, 149 and 151. The holes 146, 147 and 148 have a diameter of 0.10 cm and their centers are separated by a distance of 0.216 cm. Port 149 has a diameter of 0.165 cm and its center is 0.089 cm to the right of and 0.297 cm below that of port 147. Port 141 has a diameter of 0.10 cm and its center is disposed 0.127 cm to the left and 0.127 cm below that of port 149. The centers of adjacent ports 149 are separated by 1.27 cm. The center of the hole
149 is 1.0 cm from the horizontal axis of the cover 81, forming the central axis, and 0.89 cm from the vertical axis.
The cover 81 which protects the anodes 62 has a thickness of 0.64 cm, a width of 3.81 cm and a length of 21.6 cm.
The length of the anodes 62 is approximately 21.6 cm, their width approximately 1.27 cm, and their height approximately 1.27 cm. The distance separating the anodes is 1.27 cm.
Electroplating electrolyte 76 has a flow,
in each set 144, which exceeds 133cm <3> / s and the current density is
<EMI ID = 22.1>
The cover 81 (figure 1) is aligned with the central axis of each zone 142 (figure 8) so that the central axis of each set
144 (figure 9) corresponds to it. The cover 81 which protects the anodes 62 by being in contact with them, is thus maintained at 0.32 cm above the strip
<EMI ID = 23.1>
corresponding to zone 142 (figure 8) is formed during contact with the electrolyte passing through orifices 149 and 151. A circular deposit
<EMI ID = 24.1>
with the electrolyte coming from ports 146, 147 and 148.
CLAIMS
1. A process for electroplating in at least one
selected area of a conductive surface, using a current of an electrolyte, said method being of the type which comprises providing at least one
at least one anode and a conductive surface to be coated at a distance one
on the other, the placing in contact successively of the anode at least and
at least an area of the conductive surface to be coated with an electrolyte and electroplating current, and establishing a difference
of potentials between the anode and the conductive surface, with a value sufficient so that said zone at least of the conductive surface
undergo a selective electrodeposition, said method being characterized in that it comprises the arrangement of a dielectric member between
the conductive surface and the anode, this member being in contact with
the entire surface of the anodes facing the conductive surface and thus hiding this surface, without being in contact with the conductive surface,
so that it allows the electrolyte to flow freely over said
area of the conductive surface and outside of it, and the selection
of a suitable configuration of the dielectric member so that it
regulates the distribution of the current lines between the anode or anodes
and the conductive surface and simultaneously adjusts the distribution of
electrolyte current on the conductive surface, so that only the selected area of the conductive surface undergoes electroplating.
<EMI ID = 25.1>