FR2478863A1 - Pate conductrice d'electricite et procede de fabrication - Google Patents

Abstract

A.PATE CONDUCTRICE. B.PATE CARACTERISEE EN CE QU'ELLE SE COMPOSE D'UN MELANGE DE GALLIUM ET D'UN METAL FORMANT UN EUTECTIQUE AVEC LE GALLIUM, LE MELANGE CONTENANT AU MOINS 20PARTIES EN POIDS DE METAL POUR 100PARTIES EN POIDS DU MELANGE FONDU AINSI QU'UNE POUDRE METALLIQUE QUI S'ALLIE AVEC LE GALLIUM. C.L'INVENTION S'APPLIQUE A LA FABRICATION DE CIRCUITS IMPRIMES.

Description

1 2478863

L'invention concerne une pate conductrice d'élec-

tricité et un procédé de fabrication de celle-ci, en particulier une pete conductrice d'eélectricité utilisable comme filtre pour un orifice traversant destiné a des chemins conducteurs entre les circuits respectifs de couches respectives d'une plaquette de circuit imprime a plusieurs couches, avec un matériau de liaison entre les schémas des circuits conducteurs ou encore formant un

schéma conducteur et un procédé de fabrication.

Une plaquette de circuit imprimé à couches O10 multiples selon l'art antérieur sera décrite ci-après à l'aide de la figure I qui montre une séquence de diverses phases de fabrication. Selon les figures 1A e-- IB, on réalise une plaquette I en un mati:iau isolant tel quîune résine phénolique, une résine

époxy ou analogue, et on colle des feuilles de cuivre 2, 2t res-

pectivement sur la face supérieure et la face inférieure de la plaquette 1 pour obtenir une plaquette laminée 3 revêtue de cuivre. Puis, on perce un orifice traversant 4 à un endroit

prédéterminé de la plaquette 3 7 cet orifice traverse la pla-

quette 3 et les feuilles de cuivre 2, 2' de haut en bas, On soumet la plaquette 3 a une application de cuivre sans utiliser

l'électrolyse puis on effectue un placage de cuivre électroly-

tique pour former une couche de placage de cuivre 5 à la surface intérieure de ltorifice traversant 4 et sur les faces des feuilles de cuivre 2, 2t (figure 1C), A la suite de cela, on applique une 2b couche résistant à la corrosion 6 dans l'orifice traversant 4

et sur la couche résistant a la corrosion 7, en imprimant respec-

tivement sur les feuilles de cuivre 2, 2' dont les schémas corres-

pondent auvschémasde ctblage A réaliser comme cela est indiqué aux figures 1D et 1E. Puis, selon les figures 1F et lGO on attaque chimiquement les feuilles de cuivre 2, 2t de façon sélective les couches résistantes 6, 7 formant un masque; on enlève ainsi les parties inutiles des feuilles de cuirve et on forme les schémas de cAblage 8, 8'; puis on enlève les couches résistantes 6, 7 pour obtenir une plaquette de circuit imprimé 10 à couches

33, m-,ultiples.

La figure 3 montre un autre exemple d'une plaquette

de circuit imprimé à couches multiples selon l'art antérieur.

Dans cet exemple, on réalise une plaquette à revêtement de cuivre laminé 3 analogue à la plaquette 3 représentée à la figure 1 que l'on soumet à une attaque sélective pour enlever les parties

2 2478863

inutiles des feuilles de cuivre 2, 2' et on forme ainsi des schémas de câblage 8, 8' selon les figures 3A et 3B. Puis, on perce un orifice 4 traversant la plaquette 3 à un endroit prédéterminé, cet orifice traverse également les schémas de câblage 8, 8'; on met une peinture à l'argent 9 formée d'une poudre d'argent et d'un liant dans l'orifice traversant 4 pour relier électriquement les deux schémas de câblage 8, 8' (figures 3C, 3D) pour réaliser une plaquette de circuit imprimé Il à

couches multiples.

Les plaquettes de circuit imprimé 10, 11 à couches multiples selon les figures 1 et 3 présentent les inconvénients suivants: Par exemple, dans le cas d'une plaquette de circuit imprimé 10 à couches multiples selon l'art antérieur selon la figure 1, lorsqu'on relie électriquement les deux schémas de câblage 8, 8', l'opération de placage ainsi que les autres opérations nécessaires sont relativement complexes et leur rendement est faible. De plus, les eaux usées ainsi obtenues ne sont pas faciles à traiter pour éviter la pollution. De même, comme le placage de cuivre est fait sur toutes les faces de la plaquette et comme on attaque sélectivement les schémas de

câblage, les parties de placage de cuivre inutiles sont rela-

tivement importantes et le placage de cuivre inutile est grand.

De plus, comme représenté à la figure 2, après avoir formé la

couche de placage de cuivre 5, étant donné le phénomène de contre-

dépouille 12 lors de la corrosion, on arrive à des schémas de câblage 8 (ou 8') qui sont minces ce qui détériore la précision

du schéma.

Dans le cas d'une plaquette de circuit imprimé Il

à couches multiples selon la figure 3, lorsqu'une tension con-

tinue est appliquée à la plaquette humide, l'argent Ag s'enlève de la partie à haute tension vers la partie à basse tension et on arrive à un court-circuit correspondant à un phénomène dit de migration. La résistance de l'orifice traversant est supérieure à celle présentée sur la figure 1 par le revêtement de cuivre; cette résistance est d'environ 100 fois supérieure, si bien que les caractéristiques hautes fréquences de la plaquette de circuit 11 sont faibles. De plus, comme la peinture d'argent Ag, 9, chargée dans l'orifice traversant 4 contient un liant et un solvant comme représenté à la figure 4, le retrait en volume

3 24788(3

de la peinture d'argent 9 après durcissement à la chaleur augmente, ce qui détruit la fiabilité de la plaquette 11. De plus, l'utilisation d'un solvant crée de mauvaises conditions

de travail.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer une pite conductrice applicable à des plaquettes de circuit imprimé, permettant de réaliser les schémas de circuit imprimé d'une

plaquette de circuit imprimé.

L'invention a également pour but de créer une pàte conductrice formée d'un mélange de gallium et d'un élément métallique formant un mélange eutectique avec le gallium et d'une poudre métallique, qui s'allie avec le gallium uniformément dispersé dans le mélange. L'élément métallique qui forme le mélange eutectique avec le gallium représente au moins 20 %

en poids du mélange.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, le matériau conducteur formé d'un alliage de gallium et de cristaux métalliques fins précipités dans l'alliage de gallium, correspond à un métal permettant d'obtenir un mélange eutectique

avec le gallium.

La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés dans lesquels - les figures lA-lG sont des coupes respectives des phases de fabrication d'un exemple de plaquette de circuit imprimé à couches multiples selon l'art antérieur, utilisées pour expliquer l'invention; - la figure 2 est une coupe transversale à échelle agrandie de la partie principale d'un exemple de l'art antérieur selon la figure 1; - les figures 3A-3D sont des coupes transversales respectives des phases de travail pour la fabrication d'un autre exemple de plaquette de circuit imprimé à couches multiples selon l'art antérieur; - la figure 4 est une coupe transversale à échelle agrandie de la partie principale d'un autre exemple de l'art antérieur selon la figure 3; - la figure 5 est un graphique montrant la relation entre la composition de l'alliage et la température de travail, servant à expliquer l'invention;

4 2478863

- la figure 6 est un graphique montrant la relation entre la température de chauffage de la pâte conductrice selon l'invention et le temps nécessaire au durcissement de la pâte conductrice. - les figures 7A-7H sont des schémas respectifs servant à montrer un exemple de matériau conducteur selon l'invention entre sa fabrication et le durcissement après la mise en place; - la figure 8 est un schéma montrant la relation entre la composition de l'alliage d'un alliage complexe Ga-Sn-Cu et la température de travail; - la figure 9 est un graphique montrant la relation d'un alliage complexe Ga-In-Cu analogue à celui de la figure 8; la figure 10 est un graphique montrant la relation d'un alliage complexe Ga-Zn-Cu analogue à celui de la figure 8; - les figures llA-11D sont des coupes transversales respectives montrant un exemple de phases de travail, selon lequel la matière conductrice de l'invention est utilisée pour fabriquer une plaquette de circuit imprimé à couches multiples;

- les figures 12, 13, 14 sont des coupes -transver-

sales respectives d'un autre exemple de plaquette de circuit imprimé à couches multiples selon l'invention; - les figures 15 et 16 sont des coupes respectives montrant comment charger la matière conductrice selon l'invention

dans un orifice traversant.

DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFERENTIEL

DE L'INVENTION;

Selon l'invention, on réalise une pâte conductrice qui est un mélange formé de gallium et d'un métal constituant un mélange eutectique avec le gallium, ainsi qu'une poudre métallique (poudre métallique unique ou poudre formée par un alliage) qui s'allie avec le gallium pour augmenter le point de fusion de la composition. Cette matière conductrice présente la caractéristique d'être à l'état pâteux à la température initiale d'utilisation, puis de s'allier et de durcir au cours du temps. Comme métal formant un mélange eutectique avec le gallium, on peut utiliser des combinaisons d'un ou de plus de deux métaux du groupe formé par ltindium In, l'étain Sn, le zinc Zn et le bismuth Bi, et notamment In, Sn. Comme métal dans la poudre formant un alliage avec le gallium, on envisage un métal unique tel que du nickel Ni,

2478863

du cobalt Co, de l'or Au, du cuivre Cu, etc. ou encore un alliage de ces métaux, tel que par exemple l'alliage Ni-Cu, un alliage de cobalt tel que l'alliage Co-Sn, un alliage de cuivre tel que l'alliage Cu-Sn (le cuivre représentant plus de 40 % en poids), un alliage Cu-Zn (le cuivre représentant plus de 60 % en poids), un alliage Cu-Be (le cuivre Cu représentant plus de 98 % en poids), etc. Comme poudre métallique, il est intéressant d'utiliser une poudre qui ne forme pas une couche d'oxyde en surface. Des métaux tels que Sn, Zn, Be. etc. dans les alliages ci-dessus sont en particulier intéressants pour éviter l!oxydation du cuivre Cu. Dans ces conditions, la dimension des grains de la poudre-de métal est9 de préférence, de l'ordre de 095/ à 500/ et en particulier de 1O, à /4 Pour obtenir la ptte conductrice ci-dessus, on pèse une quantitée appropriée de gallium liquide et d'un métal solide formant un mélange eutectique avec le gallium, puis on les chauffe dans un creuset à une température supérieure a celle du point de fusion du métal formant le mélange eutectique avec le gallium et on laisse fondre, Le mélange en fusion ainsi préparé refroidit à la température d'utilisation prédéterminée puis on ajoute le miétal en poudre qui s'allie au gallium, au bain métallique, Puis, on disperse bien le bain auquel on a ajouté la poudre métallique et on mélange à l'aide d'un mélangeur d'amalgame, d'un broyeur a vibrations, d'un broyeur àâ2Dulb!s

ou analogues pour obtenir la pàte conductrice souhaitée. Lors-

qu7on utilise un mélangeur d'amalgame, on met le mélange sous la forme d'une pâte en au moins 30 secondes. Le mélange peut 9tre réalisé dans une atmosphère chauffées Le rapport entre les composants respectifs du mélange eutectique nétal-gallium, formé par du gallium et de la poudre métallique qui s'allie au g&lJium. diffère suivant le type de métal qui forme ce mélange eutectique avec le gallium, la quantité ajoutée ainsi que la température dutilisation (encore appelée temperature de traitement) mais on peutt par exemple, déterminer ces conditions A l'aide des graphiques relatifs entre les compositions d'alliages en pratique et les températures

d'utilisation représentés aux figures 8 à 10 décrites ulté-

rieurement. La figure 5 est un graphique montrant la relation entre une composition d'alliage, générale, et la température de travail. Dans le graphique de la figure 5, on suppose que le gallium corresponde au composant A et que le métal qui forme un mélange eutectique avec le gallium représente le composant- B; la poudre métallique qui s'allie avec le gallium représente la composante C; les abcisses représentent le rapport pondéral B; les ordonnées représentent le rapport pondéral B(s)+C,

A+B A+B+C

B(s) étant la quantité de cristaux précipitée du composant B, -et C est la poudre métallique ajoutée pour l'alliage. Dans le graphique de la figure 5 la courbe I représente la quantité minimale de composant C nécessaire pour réagir avec le composant A; la courbe II représente la relation entre la quantité ajoutée de composant B pour la quantité totale A+B (A) et la quantité précipitée B(s) pour la quantité totale A+B,(Bs)) globale, pour des températures de traitement, respectivement égales à T1oC, T2OC, etc.) ces températures constituant les paramètres; la courbe III représente l'état optimum de la pâte de matière conductrice ou encore le rapport en contenu solide optimum B(s)+C, au plan de l'utilisation, représentant la molesse A+B+C optimale comme pâte. Ainsi, lorsque le rapport du composant B est égal à x et que la température de travail est égale à Ti C (exemple) la quantité minimale nécessaire de composant C est égale à a; la quantité précipitée de composant B est égale à b et la quantité réglée de composant C pour obtenir l'état optimum de la pute est égale à c. Ainsi, la quantité à ajouter au

composant C est égale à a+c.

On peut augmenter le rapport ABB lorsque la température de travail augmente. En fait, suivant la composition de l'alliage, le rapport souhaité de la quantité qui dépasse plus de 20 % en poids, en se limitant à une température de 1200C qui est la température de travail critique, recherchée, ou de préférence dans une plage par exemple inférieure à 70 X en poids dans le cas de Sn ou inférieure à 90 % en poids dans le cas de In. Si la quantité est inférieure à 20 % en poids, on arrive à une faible malléabilité de la pâte après durcissement si bien

que le matériau conducteur durci devient cassant.

La quantité de composant C ajoutée se détermine à partir du composant B ainsi que de la température de travail; il faut que cette quantité soit suffisante pour transformer au

7 2478863

moins le gallium en un composé avec le composant B et obtenir un rapport en teneur de produits solides B(s)+C correspondant A+B+C à 30-50 % en poids à la température de travail. En général, la quantité de composant C ajoutée est supérieure à 10 % en poids mais inférieure à 50 % en poids pour 100 parties en poids représentées par la somme des composants A et B. Lorsque la quantité ajoutée de composant C est inférieure à 10 % en poids, il reste du gallium n'ayant pas réagi, si bien que la pâte ne durcit pas. Si la quantité ajoutée de composant C dépasse 50 % en poids, on n'obtient pas de pâte si bien que l'on ne peut pas

mettre en place le matériau conducteur.

Le rapport de la teneur en produit solide dans le matériau conducteur B(s) +C en poids est choisi supérieur à 30 % A+B+C

mais inférieur à 50 % et de préférence voisin de 40 %. La tempé-

rature de travail possible est comprise entre -10 C et +120 C

et de préférence entre 20 C et 80 C.

La température de mélange des composants A; B; C, est déterminée par le graphique relatif de la composition de

l'alliage et de la température de travail tout en étant diffé-

rente suivant essentiellement le type de composant B et la quantité qui en est ajoutée (voir les exemples représentés aux graphiques des figures 8 à 10 dans lesquels le composant B est Sn, In et Zn). La température de mélange est une température pour laquelle les composants mélangés conservent leur phase liquide; il est souhaitable de rester dans la plage en-dessous de la courbe I qui représente la condition optimale de la pâte

dans le graphique de la figure 5.

Le tableau ci-après montre la température de

mélange appropriée dans le cas d'un composant Sn.

TABLEAU

Sn 30% 40 % 50 % 70% Ga+Sn Température supérieure supérieure supérieure supérieure de à 30 C à 50 C à 80 C à 120 C mulançe Dans le cas de plusieurs composants B, on arrive

à une température de mélange relativement faible.

8 2478863

La figure 7 montre les phases de traitement d'un

matériau conducteur formé d'un alliage Ga-Sn-Cu selon l'invention.

En premier lieu, comme représenté aux figures 7A et 7B, on pèse du gallium liquide Ga 21 et de l'étain solide Sn 22, puis on les mélange. Après avoir chauffé le mélange pour le mettre en fusion, on refroidit la phase liquide GaSn 23 (figure 7C) à une température de travail prédéterminée. A la température de travail dans le mélange ou le bain 24 dont-il sort une phase liquide 21' de Ga-Sn et dont la composante principale est Ga, on obtient une phase solide 22' dont le composant principal est Sn qui contient une faible quantité de Ga, comme cela est respectivement représenté à la figure 7D. Le mélange ou le bain 24 de Ga et de Sn est mélangé à une quantité appropriée de poudre d'alliage CuSn 25 (figure 7B) pour obtenir un matériau conducteur 26 à l'état pâteux (figure 7F). Cette pâte ou ce matériau conducteur 26 contient une phase solide 22' dont le composant principal est Sn, une phase liquide 21' dont le composant principal est Ga et de

la poudre CuSn 25.

Puis, on introduit la pàte ou le matériau conduc-

teur 26 dans une partie prédéterminée d'une plaquette de circuit et on laisse durcir. Ce phénomène de durcissement est tel que comme représenté à la figure 7H, le cuivre Cu de la poudre CuSn 25 se disperse pour donner un alliage comme cela est représenté par la composition GaxCuy; la pâte 26 est alliée et on laisse durcir (son point de fusion augmente). Pendant ce durcissement si l'on choisit de façon appropriée, par exemple, la quantité de poudre CuSn 25 (figure 7G) la phase solide 22' dont le composant principal est Sn, la phase solide 27 dont le composant principal est GaCu et la poudre Sn 28 venant de la poudre CuSn 25, stéchappe du matériau conducteur 26. Si la poudre CuSn 25 est en excédent, la phase solide 221 dont la composante principale est Sn, la phase solide 27 dont la composante principale est GaCu et la poudre CuSn 25 qui ne réagit pas, se retrouvent à l'état mélangé. Dans une telle condition de durcissement du matériau conducteur 26, pratiquement tout l'étain Sn mélangé se précipite sous la forme d'étain Sn; le cuivre Cu qui n'a pas réagi avec le gallium Ga se précipite également et l'étain Sn sert de liant

pour le composé cassant GaCu.

Les figures 8 à 10 sont des graphiques montrant respectivement la relation entre la composition de l'alliage

9 2478863

et la température de travail; les courbes portant les mimes

références que celles des graphiques de la figure 5 repré-

sentent respectivement les caracteristiques correspondantes.

Dans les exemples suivants, on a utilisée de la poudre d'alliage Cu-Sn (contenant 90 % en poids de Cu et 10 % en poids de Sn) à la place de poudre de cuivre Cu pur; la courbe I est modifiée selon les figures 8 à 10 pour un 10 % en poids de

Sn dans la poudre d?alliage Cu-Sn.

La figure 8 montre les conditions dîun alliage complexe Ga-Sn-Cu. Comme poudre métCallique qui s'allie avec de la poudre d'alliage Ga formée de cuivre à 90 % en poids et de S en poids de Sn. Selon le graphique de la figure 8, pour X en poids de Sn mélangé à 20 % en poids de Ga, et fondu par exemple à 235 C, et en choisissant comme température de travail 150 C, la partie cristallisée b de Sn représente 20 X en poids; la partie mlinimale nécessaire de poudre Cu-Sn qui réagit avec Ga est égale à 11 % en poids; la partie c qui règle les caractéristiques de la pâte de la poudre Cu-Sn représente 8 X en poids comîe l'indique la courbe en pointillés 300 Il faut ainsi en tout 19 X en poids de poudre Cu-Sn; Il suffit d'avoir 19 % en poids de poudre Cu-Sn que Lon ajoute au bain formé de 80 % en poids de Sn et de 20 % en poids de Gao On obtient ainsi les rapports (le composition respective de lalliage Ga-Sn-Cu dans les conditions ci-dessus. Dans le graphique de la figure 8, la pâte dans la zone au-dessus de la courbe III correspondant à l'état optimum durcit alors que la pte qui se trouve dans la zone en-dessous de la courbe III reste molle'

Ainsi,.orsqu'on traite la composition ci-dessus à une tempé-

rature inférieure à 150 Ce!a pâte durcit alors que si l'on traite la composition à une tempeérature supérieure à 150 C$ la pAte devient trop molle et, par suite, difficile à mettre en place. La figure 9 montre les conditions correspondant un alliage complexe GaInCu On utilise cormme à la figure 8 de la poudre CuSn. Dans le graphique de la figure 9, lorsquon mélange 60 o en poids de in et 40 % en poids de Ga et on les fait fondre, par exemple à 156 C et pour une température de travail égale à 50 Ce la partie b cristallisée de In représente 21 % en poids, le minimum nécessaire de a de poudre Cu-Sn qui réagit avec Ga est égal à 21 % en poids et la partie c qui sert au réglage de la caractéristique de la pâte devient nulle comme ltindique la courbe en pointillés 31. On obtient ainsi les rapports de composition respective de l'alliage Ga-In-Cu dans les conditions ci-dessus. Lorsqu'on traite la composition d'alliage ci- dessus à 30C, la pâte durcit (la composante de cristal dans In augmente), alors que si l'on traite le même alliage à 80C, la pâte devient molle. C'est pourquoi, il faut

dans ce cas modifier la composition.

La figure 10 montre le cas d'un alliage complexe Ga-Zn-Cu. Dans ce cas, on utilise la même poudre CuSn que dans le cas de la figure 8. Selon le graphique de la figure 10, lorsqu'on mélange 70 % en poids de Ga et 30% en poids de Zn et qu'on les fait fondre par exemple à 420C, et qu'on choisit une température de travail égale à 120C, la partie cristallisée b de Zn représente 10 % en poids, la partie minimale nécessaire a de la poudre Cu-Sn qui réagit avec Ga représente 31 % en poids, et la partie de réglage de la caractéristique de la pâte c devient nulle comme l'indique la ligne en pointillés 32. Ainsi, on obtient les rapports de composition respectifs de l'alliage Ga-In-Cu dans les conditions ci-dessus. Lorsque la température de travail est égale à 1500C, la quantité b de Zn cristallisé représente 5 %

en poids, la quantité a de cuivre Cu nécessaire à la réaction-

avec Ga représente 31 % en poids et la quantité de réglage c pour la pâte correspond à 4 % en poids. On obtient ainsi les rapports de composition respectifs de l'alliage Ga-Zn-Cu suivant

les conditions correspondantes selon le graphique de la figure 10.

Les figures 1lA-11D représentent un exemple de l'invention correspondant à un matériau conducteur utilisé pour

réaliser une plaquette de circuit imprimé à couches multiples.

Dtabord, comme le montre la figure liA, on prépare un complexe 3, à revêtement de cuivre qui se compose d'une plaquette isolante 1, par exemple en une résine phénolique, une résine époxy ou analogue et des feuilles de cuivre 2, 2' collées sur la face supérieure et à la face inférieure de la plaquette 1. Puis, on attaque chimiquement de façon sélective la feuille de cuivre supérieure 2 et la feuille de cuivre inférieure 2' du complexe laminé 3 pour former des schémas de câblage prédéterminés 8, 8t sur les deux faces de la plaquette 1 comme cela est représenté à la figure 11B. Puis, on perce un orifice traversant 4 clans une position prédéterminée à travers la plaquette 1, cet orifice il traversant également les schémas de càblage 8, 8' selon la figure lIC. Puis, on charge le matériau conducteur à l'état p9teux forme de Ga, du métal donnant un mélange eutectique avec Ga et de la poudre métallique qui s'allie avec Ga comme S cela a été indiqué; cette masse est introduite dans l'orifice traversant 4 puis on fait ltalliage de la matière conductrice pour obtenir un conducteur 29 qui relie électriquement les deux schémas de càblage 8, 8'. Ainsi, comme représenté à la figure llD, on obtient une plaquette de circuit imprimé 30 à couches

multiples.

Le chargement de la matière conductrice dans

l'orifice traversant 4 se fait en chauffant cette matière conduc-

trice à la température de travail suivant la composition de

l'alliage puis en la chargeant dans l'orifice traversant 4.

Par exemple, comme représenté à la figure 15, on place la plaquette 1 munie des schémas de cuivre 8, 8', ayant l'orifice

traversant 4 et les couches résistantes 40 appliquées en revé-

tement sur les faces de la plaquette 1 portant les schémas 8, 8', entre deux raclettes fixes 41. Puis, tout en déplaçant la plaquette 1 dans la direction de-la flèche on charge la matière conductrice 26 dans l'orifice traversant 4. Dans ces conditions, la matière conductrice 26 ne colle pas à la couche de revêtement organique formant la couche résistante 40 mais s'applique comme revêtement sur les schémas de cuivre 8, 8' avec une bonne

mouillabilité, et se charge dans l'orifice traversant 4.

De plus, selon la figure 16, on place la plaquette 1 munie des sc-hémas de cuivre 8, 8' et de l'orifice traversant 4

sur une plaque chaude 42 et un masque 45 en une feuille métalli-

que d'acier inoxydable de chlorure de vinyl, avec des perçages 44, dans la position correspondant à la zone formée de l'orifice traversant 4 et d'une partie du schéma de cuivre 8; on fixe au-dessus une face de la plaque 1. La matière conductrice 26 est mise sur le masque 45 à l'aide d'un rouleau 46 par exemple en caoutchouc au silicium. Après le chargement de la matière conductrice 26, lorsqu'on enlève le masque 45, la matière conductrice 26 est chargée efficacement seulement dans la partie necessaire formée par l'orifice traversant 4 saris coller à d'autres parties de la plaquette. Dans ces conditions, il est souhaitable qu'après avoir chargé la matière conductrice 26 dans l'orifice traversant 4, on enlève et on lisse les parties de matière conductrice 26 en saillie par rapport à l'orifice

traversant 4 lorsque cela est nécessaire.

Après avoir chargé la matière conductrice 26 dans l'orifice traversant 4, celle-ci durcit à la température ambiante en étant chauffée pendant un certain temps de façon à perdre sa caractéristique de pâte. La relation entre la température de durcissement et le temps nécessaire dans ce cas est représentée par le graphique de la figure 6. Par exemple, la matière conductrice 26 durcit en 48 heures à 20C* et en

40 minutes à.1500C.

On a prouvé qu'après avoir chargé la matière conductrice 26 et après l'avoir laissée durcir, on a immergé la plaquette de circuits 30(figure llD) dans un bain de soudure (la température du bain était de 240C) en 10 secondes, on a constaté aucune modification de la matière conductrice durcie c'est-à-dire du conducteur durci 29. De plus, il a également été confirmé qu'après un cycle au cours duquel on a immergé la plaquette 30 dans de l'huile au silicium à 260C pendant secondes puis on a immergé la plaquette dans une solution de trichloroéthane à 20'C en répétant ce cycle 10 fois, on a constaté aucune modification de la résistance de l'orifice traversant ou de la forme de la section du matériau conducteur durci. De même, la résistance électrique du schéma de câblage formé, à la surface supérieure et à la surface inférieure de la plaquette de l'orifice traversant était à 0,2 mi! analogue à

la résistance de l'orifice traversant revêtu de cuivre.

De plus, on a imprégné une feuille de papier avec de la résine phénolique; cette feuille comportait deux orifices traversant séparés d'une distance de 5 mm; on a chargé le matériau conducteur ci-dessus dans les orifices traversant et on a laissé durcir; puis on a appliqué une tension continuede 100 V entre chacun des conducteurs des deux orifices traversant; puis on a laissé séjourné pendant 48 heures ldans

une humidité relative de 95 %, à une température de 40C.

Après l'essai ci-dessus, on a constaté aucun phénomène de

migration électronique ni aucune détérioration des caracté-

ristiques isolantes.

Comme décrit ci-dessus, lorsqu'on utilise le matériau conducteur selon l'invention comme matériau que lton charge dans un orifice traversant d'une plaquette de circuit imprimé à couches multiples, par comparaison avec l'art antérieur utilisant le procédé d'un orifice traversant plaqué, on constate que l'on réduit le procédé de fabrication, qui l'on arrive à un bon rendement et un faible coût, sans avoir d'eaux usées, si bien que le procédé n'entraîne pas de problème de pollution

puisque l'invention ne nécessite pas dopération de placage.

De plus, si l'on compare l'invention au procédé à orifice traversant recouvert d'argent, consistant à appliquer une peinture dvargent à l'orifice traversant, on améliore la

fiabilité. La résistance de l'orifice traversant selon l'inven-

tion est inférieure a celle obtenue par le procédé de revrtement d'argent de liorifice traversant selon un rapport 1/100 ou plus si bien que!?invention s'applique dans de bonnes conditions aux frequences elevées; on ne constate aucun phénomène de migration électronique et on peut utiliser l'invention dans une

plage étendue de réalisations de circuits, puisque selon l'in-

vention il n'y a pas de composant d'argent.

De plus, le matériau conducteur selon l'invention ne contient aucun composant volatile dans la pâte si bien qu'il n't a pas de retrait lors du durcissement de la pâte ni de

gout tage du matériau conducteur chargé ni encore aucune dété-

rioration de la liaison entre le matériau conducteur et la feuille de cuivre ce qui améliore la fiabilitéo Selon l'invention, on a également confirmé que le métal qui forme le mélange eutectique avec le gallium était contenu en grande quantité dans le conducteur et le gallium réagit avec le troisième métal ajouté, par exemple le cuivre et il durcit si bien que le composant inter-métallique Ga-Cu

cassant est dispersé dans le métal qui forme le mélange eutec-

tique avec le gallium de façon à aboutir à un mélange malléable.

Dans l'exemple de la figure 11, le matériau conducteur selon l'invention est appliqué à une plaquette de circuit imprimé à deux couches porant des schémas de câblage 8S 8' sur les deux faces de la plaquette iX Toutefois, la couche conductrice selon l'invention peut également s'appliquer à une plaquette de circuit imprimé à couches multiples telle qu'une plaquette de circuit ayant des schémas de câblage 8, par exemple pour quatre couches selon la figure 12, de façon à avoir une plaquette de circuit simple formée d'une plaquette isolante 50 et d'un premier schéma de câblage 8 ainsi que d'une couche

isolante 51 et d'un second schéma de câblage 8t, formé séquen-

tiellement sur la plaquette isolante 50 (figure 13), avec une plaquette simple formée d'une plaquette isolante dure 51, d'un premier schéma de câblage 8 formé sur cette plaquette, ainsi que d'une plaquette de circuit souple 53 formée d'une plaquette isolante souple avec un second schéma de câblage 8' réalisé sur le premier schéma de câblage 8 comme représenté à la figure 14, etc. Dans les exemples ci-dessus, on utilise la matière conductrice selon l'invention comme charge pour les orifices

traversant d'une plaquette de circuit imprimé à couches multiples.

La matière conductrice selon l'invention peut également s'utiliser comme soudure habituelle ainsi que lorsqu'on forme une couche conductrice (câble conducteur) suivant un tracé approprié sur

une plaquette imprimée en utilisant un procédé d'impression.

Comme décrit ci-dessus, puisque le matériau conducteur selon l'invention est à l'état pâteux à la température de travail, il peut se charger dans un orifice ou un perçage, il ne présente aucun retrait en volume après durcissement et une très faible résistance; la matière conductrice selon l'invention convient en particulier comme matière conductrice qu'il faut charger ou imprimer. Par exemple, lorsque la matière conductrice selon l'invention est utilisée comme charge introduite dans un orifice traversant d'une plaquette de circuit imprimé à couches multiples, on peut facilement fabriquer cette plaquette et ainsi

le circuit avec une très grande fiabilité.

Claims (6)

REVENDICATI ONS

1) Pâte conductrice, caractérisée en ce qu'elle

se compose d'un mélange fondu de gallium et d'un élément métal-

lique qui forme un mélange eutectique avec le gallium, le mélange fondu contenant au moins 20 parties en poids de métal

pour 100 parties en poids du mélange fondu, et la poudre métal-

lique qui s'allie avec le gallium, la poudre métallique étant

dispersée uniformément dans le mélange fondu.

2) Pâte conductrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la quantité de métal et celle de poudre métallique sont choisies pour régler la teneur en matière solide

de la pâte conductrice entre 30 et 50 % en poids à une tempé-

rature prédéterminée.

3) Pâte conductrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la poudre métallique est comprise entre et 50 parties en poids pour 100 parties en poids de mélange fondu. 4) Pâte conductrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément métallique est au moins l'un

des éléments choisis dans le groupe formé par In; Sn, Zn, Bi.

) Pâte conductrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la poudre métallique contient au moins l'un des éléments suivants: Ni, Co, Au, Cu comme composant principal. 6) Pâte conductrice selon la revendication 5, caractérisée en ce que la poudre métallique est un alliage

Co-Sn, un alliage Cu-Sn, un alliage Cu-Zn, un alliage Cu-Be.

7) Pâte conductrice selon la revendication 1, caractérisée en ce que la poudre métallique a une dimension

de particules comprise entre 0,5 et 500 m.

8) Pâte conductrice selon la revendication 7, caractérisée en ce que la poudre métallique a une dimension

de particules comprise entre 1 et 100 m.

9) Pâte conductrice caractérisée en ce qu'elle se compose d'un alliage de gallium et de cristaux métalliques fins précipités dans l'alliage de gallium, le métal formant

un m lanae eutectique avec le gallium.