CH622659A5 - - Google Patents

Description

La présente invention a pour objet un procédé de production d'une plaque de circuit imprimé.

Pour la production d'ensembles de circuits imprimés, par exemple pour des appareillages électroniques, un procédé classique usuel consiste à établir un réseau de conducteurs du circuit en cuivre sur une plaque de stratifié en matière plastique revêtu de cuivre en appliquant une réserve de décapage, habituellement par une technique d'impression au pochoir, dans toutes les zones où l'on désire installer des conducteurs en cuivre, puis on effectue un décapage, par exemple avec une solution de chlorure ferrique pour enlever le cuivre non revêtu de la plaque, on enlève la réserve de la plaque, on applique (habituellement par une technique d'impression au pochoir) une réserve de soudure à toutes les zones de la plaque du circuit imprimé qui ne doivent pas recevoir ultérieurement la soudure et ensuite, si comme c'est le plus souvent le cas las plaque doit être stockée avant d'installer sur lui les composants nécessaires, on applique un revêtement protecteur sur cette plaque, qui peut être ou bien un revêtement de soudure étain/plomb ou bien un vernis chimique de protection qu'il ne sera pas nécessaire d'enlever avant le traitement au fondant et la soudure. Au stade suivant, on monte les composants nécessaires sur la plaque du circuit imprimé en faisant passer les conducteurs des divers composants dans les trous pratiqués dans le panneau et en réunissant ces conducteurs aux conducteurs en cuivre du circuit imprimé par une opération de soudure. Cette soudure peut se faire manuellement, par exemple à l'aide d'un fer à souder et d'un fil de soudure à noyau de fondant, ou bien automatiquement en appliquant d'abord un fondant liquide, par exemple au pinceau, par immersion de la surface dans un bain de fondant, pulvérisation, application au rouleau, application d'une onde de fondant, c'est-à-dire un passage sur une onde stationnaire d'un fondant liquide ou l'application à la mousse, c'esta--dire un passage sur une onde stationnaire de fondant moussant, après quoi on applique sur l'ensemble de circuits imprimés portant la couche de fondant la soudure nécessaire, par exemple par une technique d'immersion, d'enduction au couteau, de soudure par déversement de trop plein, de soudure en cascade ou de soudure par onde, c'est-à-dire un passage sur une onde stationnaire de soudure fondue. Pous assurer la fiabilité des joints soudés qu'on obtient de cette façon, il est normal d'enrober les conducteurs des composants avec l'alliage de soudure à base d'étain et de plomb au cours de la fabrication des composants. Finalement on enlève les résidus de fondant provenant du stade de soudage et on applique habituellement une couche de protection sur l'ensemble du circuit imprimé final, à l'aide d'un pinceau, par immersion ou par pulvérisation afin de protéger l'ensemble d'une détérioration ultérieure, par exemple par suite d'une utilisation en atmosphère corrosive.

Dans le procédé selon l'invention, tel qu'il est défini dans la revendication 1, le fondant liquide a une composition particulière qui permet de l'utiliser également comme réserve de décapage, ce qui élimine l'opération d'application d'un fondant liquide après le montage des composants sur la plaque. Cela permet de simplifier le procédé normal décrit plus haut et, par voie de conséquence, de réduire le prix de revient des circuits imprimés. Ainsi, quand on applique cette composition de fondant liquide sur une plaque stratifiée propre en matière plastique portant un revêtement de cuivre, par exemple par une technique d'impression au pochoir, elle agit comme une réserve pour le décapage au cours du stade ultérieur de décapage et reste sur la plaque du ciurcuit imprimé en qualité d'un revêtement de protection pour les conducteurs en cuivre du circuit imprimé dont le réseau sera réalisé au cours du stade de décapage; ce qui permet d'emmagasiner les plaques à l'état tout prêt pour l'utilisation ultérieure dans les procédés de soudure. Quand les plaques doivent être utilisées, on peut monter les composants nécessaires des circuits imprimés en insérant les conducteurs dans les trous pratiqués dans les panneaux après le décapage et en unissant ces conducteurs avec les conducteurs des circuits imprimés par application d'une soudure, sans avoir à effectuer de nouvelles applications de fondant sur la plaque du circuit imprimé, à la condition cependant que les conducteurs des composants soient dans un état soudable. Les résidus du fondant provenant du stade de soudage n'ont pas normalement besoin d'être enlevés et peuvent jouer la rôle d'un revêtement final de protection.

On conçoit aisément de ce qui précède que par comparaison

60

3

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avec le procédé classique précédemment décrit d'ensembles de circuits imprimés, le procédé selon l'invention, permet de simplifier très notablement la production de tels ensembles et permet ainsi de ne pas utiliser d'équipements importants, complexes et coûteux dans plusieurs stades de fabrication et on évite également l'utilisation d'un fondant liquide inflammable dans la chaîne d'assemblage par soudure, étant donné que l'application du fondant peut être effectuée au préalable sur la plaque et sur les composants.

On peut préparer la composition liquide de fondant utilisée dans le procédé selon l'invention en dissolvant les composants dans un solvant organique approprié ou un mélange de tels solvants. Les solvants peuvent être des cétones, par exemple la méthylisobutylcétone ou l'acétone ou des alcools comme l'iso-propanol ou encore des solvants aromatiques comme le toluène et le xylène.

Le choix du solvant dépend de la viscosité et de la vitesse de séchage désirées pour le fondant liquide.

L'ester de polyalcool doit être présent dans la composition en une proportion supérieure à 25 %, avantageusement d'au moins 40% et de préférence d'au moins 50%, par rapport au poids total des ingrédients (1) et (2).

L'ester, qui a avantageusement une masse moléculaire de 300 à 3 000 et qui est solide à la température ambiante, peut être un ester formé par réaction d'un polyalcool, tel que le diéthylène-glycol, le néopentyl-glycol, le glycérol, le triéthy-lène-glycol, le dipropylène-glycol, le triméthylol-éthane, le tri-méthylol-propane, le pentaérythritol, le dipentaérythritol, le sorbitol, le mannitol, l'inositol ou le saccharose, avec un acide organique monocarboxylique. Les acides appropriés peuvent être choisis parmi les acides gras saturés, tels que l'acide acétique ou stéarique, les acides gras insaturés tels que l'acide oléique et les acides aromatiques ou cycliques carboxyliques,

tels que l'acide benzoïque, l'acide abiétique ou les acides abiéti-ques modifiés. Les esters qui se sont révélés spécialement efficaces sont ceux provenant des polyalcools contenant de 2 à 8 et, de préférence, de 3 à 6 groupes hydroxyliques, comme par exemple le tétraacétate, le tétrastéarate, le tétraoléate ou le tétrabenzoate de pentaérythritol, l'hexa-acétate de mannitol, le dibenzoate de triéthylène-glycol, le tribenzoate de glycéryle, le dibenzoate de néopentyl-glycol, le tribenzoate de triméthylol-éthane ou l'octaacétate de saccharose.

Le ou les acides organiques qu'on peut incorporer dans la composition de fondant à titre d'agent auxiliaire de fusion en vue de conférer une acidité suffisante pour permettre à l'ester de se comporter comme un fondant, peuvent être des acides alipha-tiques ou des acides aromatiques mono- ou polycarboxyliques, par exemple les acides stéarique, adipique, sébacique, linoléi-que, benzoïque et salicylique. La proportion de l'acide organique dans la composition doit être au moins suffisante pour permettre à l'ester de se comporter comme un fondant et, en général, cette proportion doit être calculée de manière à conférer à l'ester une aptitude à la fusion équivalente à celle de la colophane. La proportion d'acide organique ne dépasse pas normalement 20% du poids total de la composition.

La composition de fondant peut contenir également un agent d'activation du fondant (b) afin d'améliorer l'activité de fondant de l'ester c'est-à-dire la vitesse d'obtention d'une masse fondue. Les agents activants peuvent être choisis parmi les acides organiques tels que ceux énumérés plus haut, les acides sulfoniques comme l'acide dinonyl-naphtalène-sulfonique, les aminés aliphatiques et aromatiques et leurs halohydrates, par exemple la glycine, l'octadécylamine, l'acide nicotinique, le chlorhydrate de cyclohexylamine, le chlorhydrate de 2-chloré-thylmorpholine, le chlorhydrate de diéthylamine, le bromhy-drate de triéthylamine et le chlorhydrate d'aniline. La proportion de l'agent activant dans la composition de fondant ne doit pas dépasser normalement 20% du poids total de la composition.

Etant donné que les esters de polyalcools sont en général mous ou d'une consistance cireuse, ou bien encore exigent un ; certain temps pour durcir à un état résineux après chauffage aux températures de soudage, lorsqu'on les laisse refroidir, on peut incorporer si nécessaire dans la composition de fondant un agent de durcissement des résidus (c) qui peut être lui-même un ester tel que le benzoate de saccharose ou un dérivé d'acide abiétique, ) tel qu'une colophane polymérisée ou un ester d'un acide abiétique modifié, par exemple, l'ester de pentaérythritol d'une colophane maléatée. Les agents de durcissement des résidus de fondant de ce genre doivent avoir un point de fusion élevé, c'est-à-dire un point de fusion d'au moins 100° C et, de préférence, de , 100 à 200° C. La proportion de l'agent de durcissement dans la composition ne doit pas dépasser normalement 20% du poids total de la composition.

Dans le cas où un seul ingrédient supplémentaire remplit les fonctions de deux ou plusieurs des composants (a), (b) et (c), la i proportion de cet ingrédient dans la composition peut être cumulative; par exemple quand un seul composant remplit les trois fonctions, il peut représenter jusqu'à 60% du poids total de la composition.

Les exemples suivants décrivent des compositions liquides de fondant utilisables dans le procédé selon l'invention.

Exemple 1

On prépare une composition de fondant à l'état liquide à partir des composants suivants:

30

Tetrabenzoate de pentaérythritol Colophane dimérisée Chlorhydrate de 2-chloréthyl-morpholine Méthylisobutylcétone

Exemple 2

On prépare une composition de fondant à l'état liquide à partir des composants suivants:

%

15 4 1 80

Tribenzoate de triméthyloléthane Colophane polymérisée

Acide adipique

Méthylisobutylcétone

Acétone

12 6

2 40 40

55

60

Exemple 3

On prépare une composition de fondant à l'état liquide à partir des composants suivants:

Tétrabenzoate de pentaérythritol

Chlorhydrate de cyclohexylamine

Ester de pentaérythritol d'une colophane maléatée

Toluène

Acétone

%

15 1 5 58 21

65

Exemple 4

On prépare une composition de fondant à l'état liquide à partir des composants suivants:

622 659

4

Tétrabenzoate de pentaérythritol 10 onde», le stade de préchauffage qui précède celui du soudage

Acide adipique 1 étant réglé à 90° C, mais avec suppression du stade d'application

Ester de pentaérythritol d'une colophane maléatée 10 du fondant liquide. L'alliage utilisé pour la soudure est un

Toluène 5 8 alliage 60/40 d'étain et de plomb qu'on utilise à une tempéra-

Acétone 21 5 ture de 250° C. Après le passage de la plaque sur une onde du métal de soudure, on l'inspecte et on constate que le schéma des Les exemples suivants décrivent la fabrication des circuits conducteurs de cuivre est entièrement soudé par une couche de imprimés. soudure régulière et fondue de façon uniforme.

Exemple 6

Exemple 5 On règle la teneur en solvant de la composition liquide On utilise un pinceau pour appliquer la composition liquide décrite dans l'exemple 1 de manière à permettre l'application de décrite dans l'exemple 1 sur une plaque stratifiée propre en cette composition sur la plaque stratifiée en matière plastique et matière plastique revêtue de cuivre de manière à établir un en cuivre par une technique d'impression au pochoir. On appli-réseau suivant lequel devront être appliqués les conducteurs en ]5 que ensuite la composition liquide par impression au pochoir sur cuivre du circuit. On laisse sécher la plaque à température la plaque propre de matière plastique portant un revêtement de ambiante pendant 15 minutes environ et on la plonge ensuite cuivre de façon à établir un réseau selon lequel les conducteurs dans une solution de décapage à base de chlorure ferrique d'où en cuivre du circuit doivent être formés. On décape la plaque, on la retire après 15 minutes environ. Cette solution de décà- on lave et on sèche comme décrit dans l'exemple 5, après quoi page fait disparaître toute la surface exposée de cuivre en 2fl on poinçonne des trous aux emplacements prévus pour le pas-laissant ainsi le réseau requis pour les circuits en cuivre portant sage ultérieur des conducteurs des composants à travers le la composition de fondant qui agit comme réserve. On lave panneau. On monte ensuite les composants électroniques, dont ensuite le panneau dans de l'eau courante à température am- les conducteurs sont enrobés avec la même composition de biante et on sèche. Après un vieillissement artificiel dans des fondant, sur la face non revêtue de la plaque en faisant passer les conditions humides, on sèche le panneau et on l'inspecte ; on 25 conducteurs à travers les trous poinçonnés respectifs pour reconstate qu'il porte toujours une couche transparente de la joindre l'autre face de la plaque portant les conducteurs en composition de fondant selon le schéma désiré des conducteurs cuivre ; on fait passer l'ensemble résultant par un stade de de cuivre. On fait ensuite passer le panneau de façon usuelle sur préchauffage et ensuite par le stade de soudure dans un appareil une onde stationnaire de soudure fondue sans aucune autre classique de «soudure par onde» comme il a été expliqué dans application de fondant liquide ou de solvant. On effectue cette 30 l'exemple 5. Les joints de l'ensemble final du circuit imprimé opération à l'aide d'une machine classique de «soudage par sont parfaitement soudés.

C

Claims (9)

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1. Procédé de production d'une plaque de circuit imprimé, caractérisé en ce que: (A) on applique sur une plaque stratifiée en matière plastique revêtue de cuivre une composition de fondant liquide, de manière à former sur la plaque le réseau s suivant lequel les conducteurs en cuivre du circuit doivent être formés, ladite composition comprenant (1) au moins un ester neutre dérivant d'un polyalcool et d'un acide organique mono-carboxylique, ledit ester ayant une masse moléculaire d'au moins 300, et (2) au moins un composant supplémentaire choisi io parmi (a) les acides organiques sensiblement solubles dans ledit ester de polyalcool quand celui-ci est à l'état fondu, (b) les agents d'activation du fondant et (c) les agents de durcissement des résidus du fondant, ledit ester étant présent en une proportion supérieure à 25% par rapport au poids total des consti- is tuants (1) et (2), lesdits composants étant dissous dans un solvant organique, (B) on soumet la plaque résultante à l'action d'une solution décapante afin d'enlever la totalité du revêtement de cuivre de toute la surface ne faisant pas partie dudit réseau; et (C) on lave, puis on sèche la plaque décapée résul- 20 tante portant les conducteurs en cuivre nécessaires pour le circuit toujours munis d'un revêtement de ladite composition de fondant.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de fondant liquide contient au moins 40% en poids 25 dudit ester (1).

2

REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le constituant (1) est un ester dont la masse moléculaire est comprise entre 300 et 3 000 et qui est solide à la température ambiante. 30

4. Procédé selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le constituant (1) est un ester d'un polyalcool renfermant de 2 à 8 groupes hydroxyles.

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ester est le tétrabenzoate de pentaérythritol. 35

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'acide organique (a) est présent en une proportion ne dépassant pas 20 % du poids total de la composition.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé

en ce que l'agent activant du fondant (b) est présent en une 40 proportion ne dépassant pas 20% du poids total de la composition.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'agent de durcissement des résidus du fondant (c) est présent en une proportion ne dépassant pas 20 % du poids de la 45 composition.

9. Utilisation de la plaque de circuit imprimé produite par le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'on monte sur la plaque une série de composants électroniques en faisant passer les conducteurs de ces composants à travers des trous so pratiqués dans la plaque, puis en réunissant les conducteurs des composants aux conducteurs en cuivre appropriés du circuit par soudage avec un alliage tendre sans application séparé de fondant.