FR2502444A1 - PROCESS FOR PRODUCING PRINTED CIRCUITS - Google Patents
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Abstract
PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE CIRCUITS IMPRIMES EN CUIVRE AVEC DES PASTILLES ET TROUS PARTIELLEMENT CUIVRES ET ETAMES. LE TRACE DU CABLAGE IMPRIME EST OBTENU PAR MORSURE DU PLACAGE 2, 3 D'UN SUPPORT ISOLANT 1. LES CONDUCTEURS AUXILIAIRES D'ALIMENTATION 8, 9 SONT CONSTITUES PAR LE DEPOT D'UNE COUCHE DE CUIVRE. LES PASTILLES ET TROUS 4, 5 SONT CUIVRES ET ETAMES A L'AIDE DE RESERVES. LES CONDUCTEURS D'ALIMENTATION EN CUIVRE SONT ELIMINES PAR MORSURE DIFFERENTIELLE APRES L'ENLEVEMENT DU MASQUE. LE CABLAGE IMPRIME EN CUIVRE 2, 3 EST MUNI D'UNE COUCHE 14 DE PROTECTION CONTRE LA CORROSION.PROCESS FOR THE PRODUCTION OF PRINTED COPPER CIRCUITS WITH PARTIALLY COPPER AND TILE PADS AND HOLES. THE PRINTED WIRING TRACE IS OBTAINED BY BITTING THE PLATE 2, 3 OF AN INSULATING SUPPORT 1. THE AUXILIARY SUPPLY CONDUCTORS 8, 9 ARE CONSTITUTED BY THE DEPOSIT OF A COPPER LAYER. THE PELLETS AND HOLES 4, 5 ARE COPPER AND TILED USING RESERVES. COPPER SUPPLY CONDUCTORS ARE ELIMINATED BY DIFFERENTIAL BITE AFTER MASK REMOVAL. THE PRINTED COPPER 2, 3 WIRING IS EQUIPPED WITH A 14 CORROSION PROTECTION LAYER.
Description
La présente invention concerne un procédé pour la production deThe present invention relates to a process for the production of
circuits imprimés en cuivre avec des pastilles et des trous partiel- copper printed circuits with pellets and partial holes
lement cuivrés et étamés.coppered and tinned.
La poursuite de la miniaturisation des composants discrets et le degré d'intégration croissant des circuits intégrés imposent de nouvelles exigences à leurs unités de câblage sous forme de circuits imprimés. Les moyens actuels ne permettent plus de satisfaire à ces The further miniaturization of discrete components and the increasing degree of integration of integrated circuits are placing new demands on their wiring units in the form of printed circuits. The current means no longer make it possible to satisfy these
exigences, malgré le perfectionnement de la technique soustractive. requirements, despite the development of the subtractive technique.
Les essais visant à maîtriser des géométries supérieures ou égales à Trials to control geometries greater than or equal to
50 pm en production de masse, par une technique additive, semi- 50 pm in mass production, by an additive technique, half
additive, PDR ou photoadditive, n'ont pas été couronnés de succès jus- additive, PDR or photoadditive, have not been successful
qu'à présent. Des influences extérieures en sont la cause: poussière, humidité de l'air, température, propriétés des matériaux spécifiques du support isolant et des films de réserve, écume, picots de réserve, influences galvaniques, etc. L'emploi de systèmes multicouches est imité pour des raisons économiques et parce que ces systèmes ne sont than now. External influences are the cause: dust, air humidity, temperature, properties of the specific materials of the insulating support and spare films, scum, reserve spikes, galvanic influences, etc. The use of multilayer systems is imitated for economic reasons and because these systems are not
pratiquement pas réparables.practically not repairable.
L'invention a pour objet un procédé permettant de satisfaire aux exigences les plus sévères et par suite de réaliser économiquement et sans limitation des bandes conductrices d'une largeur de 50 pm ou plus d'une épaisseur de 15 pm ou de 70 à 175 pm, et avec un écartement de pm ou plus. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le tracé du câblage imprimé est obtenu par morsure du placage d'un support isolant; les conducteurs auxiliaires d'alimentation sont constitués The subject of the invention is a process which makes it possible to satisfy the most stringent requirements and consequently economically and without limitation conductor strips having a width of 50 μm or more of a thickness of 15 μm or of 70 to 175 μm. , and with a spacing of pm or more. According to an essential characteristic of the invention, the layout of the printed wiring is obtained by biting the veneer of an insulating support; the auxiliary power supply conductors are constituted
par le dépôt d'une couche de cuivre; les pastilles et trous sont par- by depositing a layer of copper; the pellets and holes are
tiellement cuivrés et étamés a l'aide de réserves; les conducteurs partly coppered and tinned with reserves; the drivers
auxiliaires d'alimentation en cuivre sont éliminés par morsure diffé- Auxiliary copper feeders are removed by different bite.
rentielle après l'enlèvement du masque; et le câblage imprimé en cuivre after the removal of the mask; and printed copper wiring
est muni d'une couche de protection contre la corrosion. La couche pro- has a protective layer against corrosion. The pro-
tectrice est avantageusement constituée par une résine époxyde photo- tector is advantageously constituted by a photo-epoxy resin
polymère. La première phase du procédé selon l'invention est ainsi la polymer. The first phase of the process according to the invention is thus the
gravure du tracé du câblage imprimé dans le placage du support isolant. engraving of the printed wiring layout in the veneer of the insulating support.
L'influence de la poussière est très faible quand on utilise avantageu- The influence of dust is very low when it is advantageous to use
sement une réserve liquide positive ayant un pouvoir de résolution d'environ 1 pm. L'épaisseur des bandes conductrices est fixée par le a positive liquid reserve with a resolving power of about 1 μm. The thickness of the conductive strips is fixed by the
choix de l'épaisseur de la couche de cuivre plaquant le support iso- choice of the thickness of the copper layer plating the
lant. Les influences gênantes des techniques soustractive et semi- lant. The troublesome influences of subtractive and semi
additive disparaissent, car il n'y a aucun dépôt galvanique sur les bandes conductrices. Des conducteurs auxiliaires d'alimentation sont nécessaires pour pouvoir cuivrer et étamer partiellement les plages et trous. Ils sont additive disappear, because there is no galvanic deposition on the conductive strips. Auxiliary power conductors are required to partially copper and tin the beaches and holes. They are
déposés sur toute la surface et constituent simultanément la prémétal- deposited on the entire surface and simultaneously constitute the premetition
lisation des trous. Les conducteurs auxiliaires d'alimentation présen- holes. Auxiliary power supply conductors
tent une force d'adhérence d'environ 2 kgf/pouce seulement sur le support isolant gravé, mais ce fait n'est pas gênant car ils sont only about 2 kgf / inch of adhesion on the etched insulating support, but this is not a problem because they are
ensuite éliminés par morsure. Les conducteurs auxiliaires d'alimenta- then eliminated by bite. Auxiliary power drivers
tion sont supprimés par une morsure différentielle après le cuivrage are removed by a differential bite after copper plating
partiel de 30 um et l'étamage partiel de 8 & 20 vm selon la technique. partial fraction of 30 μm and the partial tinning of 8 & 20 vm according to the technique.
Afin de réduire l'action de la morsure différentielle, le premier mas- In order to reduce the action of the differential bite, the first mas-
que de gravure est avantageusement maintenu sur les bandes conductrices en cuivre et simplement cuivrés. Le cuivrage et l'étamage partiels exigent évidemment un second photomasque ou masque sérigraphique, qui n'est toutefois pas critique par suite des géométries relativement that etching is advantageously maintained on the conductive strips of copper and simply copper. Partial coppering and tinning obviously require a second photomask or screen mask, which is however not critical as a result of the relative geometries.
grossières des pastilles et trous.coarse pellets and holes.
Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, les bandes conductrices en cuivre sont protégées contre la corrosion et les détériorations mécaniques. Les tolérances des procédés classiques de sérigraphie avec vernis binaires étant d'environ 0,2 mm, on utilise une résine époxyde photopolymère qui, après un insolation et développement, In a preferred embodiment of the invention, the copper conductive strips are protected against corrosion and mechanical damage. Since the tolerances of conventional screen printing processes with binary varnishes are approximately 0.2 mm, a photopolymer epoxy resin is used which, after exposure and development,
est durcie thermiquement à 135 0C par son additif durcisseur. Les tolé- is hardened thermally at 135 0C by its hardener additive. The tolerances
rances de ce procédé sont de 30 Um. La force d'adhérence sur le cuivre The costs of this process are 30 um. The adhesion force on copper
est bonne.is good.
Le mode opératoire du procédé selon l'invention se présente par The procedure of the process according to the invention is presented by
exemple comme suit.example as follows.
1. Découpe du support isolant avec l'épaisseur correspondante de la 1. Cutting the insulating support with the corresponding thickness of the
couche de placage.veneer layer.
2. Perçage des trous sur une perceuse a commande numérique par calcu- 2. Drilling holes on a numerically controlled drill
lateur.freezer.
3. Ebarbarge et brossage fin.3. Deburring and fine brushing.
4. Dépôt de la réserve liquide positive par coulée d'une couche ayant 4. Deposition of the positive liquid reserve by casting a layer having
une épaisseur d'environ 8 pm.a thickness of about 8 μm.
5. Insolation et développement du câblage imprimé. 5. Insolation and development of printed wiring.
6. Gravure du tracé du câblage imprimé, de préférence avec une solu-- 6. Engraving the printed wiring layout, preferably with a solu--
tion de morsure au CuCl ou alcaline. Bite bite with CuCl or alkaline.
7. Seconde insolation et développement des pastilles et trous. 7. Second sunstroke and development of pellets and holes.
8. Dépôt des conducteurs auxiliaires d'alimentation et prémétallisa- 8. Deposit of auxiliary supply conductors and premetallisa-
tion des trous par dépôt chimique et galvanique de cuivre. holes by chemical and galvanic deposition of copper.
9. Brossage fin de la prémétallisation. 9. Fine brushing of the premetallization.
10. Dépôt du second masque par photographie ou sérigraphie. 10. Deposit of the second mask by photography or silkscreen.
11. Cuivrage (30 pm) et étamage (8 à 20 DIm) partiels. 11. Copper (30 μm) and tinning (8 to 20 μm) partial.
12. Enlèvement dans du chlorure de méthylène. 12. Removal in methylene chloride.
13. Morsure différentielle alcaline avec agent de blanchiment optique 13. Alkaline differential bite with optical brightener
dans le cas de l'étain-plomb.in the case of tin-lead.
14. Enlèvement du premier photomasque dans du chlorure de méthylène. 14. Removal of the first photomask in methylene chloride.
15. Fusion de l'éta-n-plomb.15. Fusion of the eta-n-lead.
16. Polissage des surfaces de cuivre par brossage fin et séchage. 16. Polishing copper surfaces by fine brushing and drying.
17. Enduction par coulée d'une résine époxyde photopolymêre. 17. Casting of a photopolymer epoxy resin.
18. Insolation et développement à l'aide d'un film masque. 18. Insolation and development using a mask film.
19. Durcissement à 1350, 1 heure.19. Hardening at 1350, 1 hour.
20. Découpage des contours.20. Contour cutting.
21. Contrôle final.21. Final check.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux Other features and advantages of the invention will be better
compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple understood using the detailed description below of an example
de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: embodiment and the accompanying drawings in which:
la figure 1 représente un support isolant dont les deux faces présen- FIG. 1 represents an insulating support whose two faces present
tent un placage de cuivre; la figure 2 représente le support isolant plaqué double face et muni de deux trous; la figure 3 représente le support isolant plaqué double face et percé après le dépôt d'une réserve sur les deux faces; la figure 4 représente un masque de réserve avec le tracé souhaité des conducteurs; la figure 5 représente le résultat obtenu par la morsure des couches de cuivre aux endroits non protégés par la réserve; la figure 6 représente le résultat obtenu par élimination de la couche de réserve au voisinage des trous par un nouveau tracé; la figure 7 représente le dispositif selon figure 6 après le dépôt d'une couche de cuivre sur les deux faces; la figure 8 représente le dispositif selon figure 7 après le dépôt d'une seconde couche de masque sur les deux faces; la figure 9 représente le dispositif après le cuivrage puis l'étamage des pastilles et des trous; la figure 10 représente le dispositif après l'élimination du second masque et des conducteurs auxiliaires d'alimentation; et la figure il représentele circuit imprimé après protection des bandes a copper plating; Figure 2 shows the insulating support double-sided plated and provided with two holes; Figure 3 shows the double-sided plated insulating support and pierced after depositing a reserve on both sides; FIG. 4 represents a reserve mask with the desired layout of the conductors; Figure 5 shows the result obtained by the bite of the copper layers at the places not protected by the reserve; FIG. 6 represents the result obtained by eliminating the reserve layer in the vicinity of the holes by a new path; Figure 7 shows the device according to Figure 6 after the deposition of a copper layer on both sides; Figure 8 shows the device according to Figure 7 after the deposition of a second mask layer on both sides; Figure 9 shows the device after the copper plating and tinning pellets and holes; Fig. 10 shows the device after the removal of the second mask and auxiliary power conductors; and the figure it represents the printed circuit after protection of the bands
conductrices en cuivre contre la corrosion. copper conductors against corrosion.
La production d'une circuit imprimé selon l'invention se fait à partir d'une plaque isolante 1, dont les deux faces sont selon figure l plaquées de cuivre, une face portant la couche de cuivre 2 et la face opposée la couche de cuivre 3. Afin d'établir une connexion The production of a printed circuit according to the invention is made from an insulating plate 1, the two faces of which are according to FIG. 1 plated with copper, one face carrying the copper layer 2 and the opposite face the copper layer. 3. In order to establish a connection
électrique entre des points déterminés d'une face et des points déter- between specific points on one side and specific points
minés de l'autre face, des trous sont percés entre les deux faces de mined on the other side, holes are drilled between the two faces of
la plaque ou support isolant 1.the plate or insulating support 1.
Selon la géométrie et les dimensions du support isolant, les trous sont réalisés soit au début du procédé de fabrication, soit au cours According to the geometry and the dimensions of the insulating support, the holes are made either at the beginning of the manufacturing process, or during
d'un stade ultérieur. Dans le cas d'une plaque isolante de petite géo- at a later stage. In the case of an insulating plate of small geo-
métrie, les trous sont produits avant le dépôt de la couche de réserve. metie, the holes are produced before depositing the resist layer.
Cet exemple est illustré par la figure 2, sur laquelle la plaque iso- This example is illustrated in FIG. 2, in which the insulating plate
lante l à deux faces plaquées est munie de deux trous (4, 5). La figure 2 ne représente évidemment qu'une partie du support isolant complet; lante l two-sided plated is provided with two holes (4, 5). FIG. 2 obviously only represents a part of the complete insulating support;
en pratique, il y a naturellement beaucoup plus que deux trous en géné- in practice, there are naturally many more than two holes in general
ral. Une couche de réserve (6, 7) est selon figure 3 déposée sur les ral. A resist layer (6, 7) is according to FIG.
deux faces plaquées de la plaque isolante l munie de trous. Pour pro- two plated faces of the insulating plate 1 provided with holes. For
duire le câblage imprimé, les couches de réserve 6 et 7 sont insolées puis développées, produisant ainsi un masque de réserve avec le tracé souhaité des conducteurs selon figure 4. Les couches de cuivre (2, 3) From the printed wiring, the resist layers 6 and 7 are insolated and then developed, thus producing a reserve mask with the desired pattern of conductors according to Figure 4. The copper layers (2, 3)
sont ensuite éliminées par morsure, à l'exception des parties recou- are then eliminated by bite, with the exception of the parts
vertes par la réserve. Ce stade est représenté par la figure 5, sur laquelle la plaque isolante 1 comporte uniquement le ciblage imprimé 2, 3 avec une couche de couverture (6, 7) en réserve, ainsi que les trous green by the reserve. This stage is represented in FIG. 5, in which the insulating plate 1 comprises only the printed targeting 2, 3 with a cover layer (6, 7) in reserve, as well as the holes
(4, 5).(4, 5).
Certaines zones déterminées des bandes conductrices, a savoir les pastilles et les trous, doivent selon l'invention être renforcées métalliquement. Pour ce faire, les parties restantes des couches de réserve positive sont tracées une seconde fois. La figure 6 représente les couches de réserve (6, 7) après le nouveau tracé, qui les supprime au voisinage des trous (4, 5). Une alimentation étant nécessaire pour le dépôt galvanique suivant, destiné a renforcer les pastilles et à métalliser les trous, une couche de cuivre (8, 9) est déposée sur les deux faces et sert simultanément de couche de prémétallisation des trous et pastilles, comme le montre la figure 7. L'épaisseur de ces Certain determined zones of the conductive strips, namely the pellets and the holes, must according to the invention be reinforced metallically. To do this, the remaining parts of the positive reserve layers are plotted a second time. Figure 6 shows the resist layers (6, 7) after the new trace, which removes them in the vicinity of the holes (4, 5). Since a power supply is required for the next galvanic deposition, intended to reinforce the pellets and to metallize the holes, a copper layer (8, 9) is deposited on both sides and simultaneously serves as a pre-metallization layer for the holes and pellets, such as the shows Figure 7. The thickness of these
couches de cuivre (8, 9) est de préférence inférieure & 10 Vm. copper layers (8, 9) is preferably less than 10 Vm.
Afin de limiter les couches de cuivre (8, 9) aux parties o un revêtement de cuivre est nécessaire, une seconde couche de masquage In order to limit the copper layers (8, 9) to those parts where a copper coating is required, a second masking layer
(10, 11) est déposée selon figure 8 sur le circuit imprimé, puis struc- (10, 11) is deposited according to FIG. 8 on the printed circuit, and then
turée de la façon voulue par insolation et développement. Le renforce- in the desired way by insolation and development. The reinforcement
ment galvanique est ensuite effectué, avec dépôt de cuivre (12) puis d'étain (13) par les trous des couches de masquage (10, 11) selon figure 9, sur les pastilles dégagées et dans les trous. La couche déposée (12, 13) est constituée par une couche de cuivre 12 d'une épaisseur d'environ 30 pm et une couche d'étain 13, d'épaisseur inférieure & pm. Galvanic is then performed, with deposition of copper (12) and tin (13) through the holes of the masking layers (10, 11) according to Figure 9, on the loose pellets and in the holes. The deposited layer (12, 13) consists of a copper layer 12 with a thickness of about 30 μm and a layer of tin 13, with a thickness of less than 30 μm.
Le second masque (10, 11) et les conducteurs auxiliaires d'alimen- The second mask (10, 11) and the auxiliary power conductors
tation (8, 9) sont ensuite éliminés selon figure 10. Pour ce faire, le second masque (10, 11) est de préférence pelé et les conducteurs d'alimentation (8, 9) sont éliminés par une morsure différentielle. Le premier masque (6, 7) recouvrant les bandes conductrices (2, 3) est Then, the second mask (10, 11) is peeled off and the feed conductors (8, 9) are eliminated by a differential bite. The first mask (6, 7) covering the conductive strips (2, 3) is
ensuite pelé également.then peeled also.
L'étamage est réalisé avec de l'étain brillant ou un alliage Tinning is done with bright tin or an alloy
étain-plomb. Dans ce dernier cas, l'alliage est de préférence fondu. tin-lead. In the latter case, the alloy is preferably melted.
Lorsque la fusion oxyde les bandes conductrices en cuivre, la couche d'oxyde de cuivre ainsi produite est éliminée par un polissage par exemple. Afin de protéger les bandes conductrices en cuivre (2, 3) contre la corrosion, ces dernières sont avantageusement enrobées dans une couche 14 de matière plastique selon figure 11. La couche 14 est avantageusement constituée par une résine époxyde photopolymère, qui est éliminée dans la région des trous et pastilles afin de permettre un soudage ultérieur. Après le tracé de la couche 14 de matière plas- tique, la résine époxyde est durcie thermiquement sous forme de When the fusion oxidizes the copper conductive strips, the copper oxide layer thus produced is removed by polishing, for example. In order to protect the copper conductive strips (2, 3) against corrosion, the latter are advantageously embedded in a layer 14 of plastic material according to FIG. 11. The layer 14 is advantageously constituted by a photopolymer epoxy resin, which is eliminated in the region of the holes and pellets to allow subsequent welding. After drawing the layer 14 of plastic material, the epoxy resin is thermally cured in the form of
système binaire. La plaque isolante 1 est ensuite découpée et con- binary system. The insulating plate 1 is then cut and
trôlée. Bien entendu, diverses modifications peuvent étre apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'ètre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans trolled. Of course, various modifications may be made by those skilled in the art to the principle and to the devices which have just been described as non-limiting examples, without
sortir du cadre de l'invention.depart from the scope of the invention.
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