VI8 Gravure du cuivre Copper etching La fabrication

VI-8 Gravure du cuivre Copper etching La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 1

Sommaire • • Gravure directe Gravure indirecte Attaque latérale Agents de gravures au chlorure cuivrique – gravure acide – gravure ammoniacale • Gravure au perchlorure de fer • Équipements d ’une ligne de gravure • Contrôles La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 2

Gravure directe Transfert image (positif) Gravure Stripping La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 3

Gravure directe Après transfert image (positif) Réserve de gravure (encre ou résine photosensible) La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 4

Gravure directe Après gravure Cuivre gravé La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 5

Gravure directe Après stripage Réserve de gravure éliminée La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 6

Gravure indirecte Transfert image (négatif) Métallisation Stripping Gravure La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 7

Gravure indirecte Après transfert image (négatif) Réserve de métallisation (résine photosensible) La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 8

Gravure indirecte Après métallisation Réserve de gravure (Alliage Sn) La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 9

Gravure indirecte Après stripage Réserve de métallisation éliminée La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 10

Gravure indirecte Après gravure Cuivre gravé La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 11

Attaque latérale Pulvérisation de l ’agent de gravure Attaque verticale Réserve de gravure Attaque latérale La fabrication des circuits imprimés Attaque verticale VI-8 Gravure 12

Attaque latérale Facteur de gravure sous-jacente v x Facteur de gravure = x /v (min >2) La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 13

Attaque latérale Largeur de piste w La largeur w doit être conforme aux tolérances par rapport au plan La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 14

Agents de gravure • • Critères de choix Solution acide ou alcaline selon la nature de la réserve Possibilité de régénération continue Qualité de gravure (facteur de gravure) Capacité de gravure élevée ( masse de cuivre gravé par litre de solution) Vitesse de gravure ( µm/mn ) Recyclage des solutions usées Traitement des rejets La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 15

Agents de gravure Régénération possible en continu • Chlorure cuivrique acide • Chlorure cuivrique ammoniacal • Réactions de base : – Gravure : Cu° + Cu++ => 2 Cu+ – Régénération : 2 Cu+ => 2 Cu++ + 2 e- La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 16

Gravure acide au chlorure cuivrique Réactions chimiques • Gravure : Cu. Cl 2 + Cu => 2 Cu. Cl • Régénération : 2 Cu. Cl + 2 HCl + H 2 O 2 => 2 Cu. Cl 2 + 2 H 2 O « replenisher » La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 17

Gravure acide au chlorure cuivrique • Paramètres : – température : – normalité acide – capacité de gravure 47 -53 °C 1, 5 - 3 N 80 à 140 g/l • Propriétés : – vitesse de gravure 30 µm / mn – solutions usées récupérables – coût bas – ! Attaque Sn. Pb => utilisé en gravure directe La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 18

Gravure ammoniacale Réactions chimiques • Gravure : Cu(NH 3)4 Cl 2 + Cu => 2 Cu (NH 3)2 Cl • Régénération : 2 Cu (NH 3)2 Cl + 2 (NH 4)OH + 1/2 O 2 => « replenisher » => 2 Cu(NH 3)4 Cl 2 +3 H 2 O La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 19

Gravure ammoniacale • Paramètres : – – température densité Ph capacité de gravure 47 - 53 °C 1, 207 - 1, 227 8, 2 - 8, 4 150 - 165 g/l • Propriétés – – – vitesse de gravure : 50µ / mn solution usée reprise par le fournisseur compatible gravure directe et inverse ! tendance à striper les films alcalin ! utilisation d ’ammoniaque La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 20

Gravure au perchlorure de fer Non régénérable en continu Réaction chimique Cu + 2 Fe. Cl 3 => Cu. Cl 2 +2 Fe. Cl 2 La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 21

Gravure au perchlorure de fer • Paramètres : – – – concentration initiale en perchlorure densité température Ph capacité de gravure 37 % 1, 47 1, 7 (solution usée) 20 - 45 °C 8, 2 - 8, 4 60 - 80 g/l • Propriétés : – – vitesse de gravure : 40 µm/mn au début, 8 µm/mn à la fin solution usée reprise par le fournisseur - simple d ’utilisation ! Attaque Sn. Pb => utilisé en gravure directe ! Vitesse de gravure non constante La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 22

Équipement d ’une ligne de gravure • Module de gravure – pulvérisation par buses oscillantes ou pulvérisation alternée (réduction de l ’effet de flaque) – régulation de température (chauffage / refroidissement) – contrôle de l ’extraction des vapeurs (apport d ’oxygène) – dispositif de régénération automatique par contrôle de densité et pompe double • Module de finition au « replenisher » limite les entraînements de cuivre • Rinçages en cascade • Désoxydation Sn. Pb (finishing) • Rinçages La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 23

Équipement d ’une ligne de gravure Finition au replenisher Chambre de gravure Rinçages Régulation de densité La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure Produit usé Densimètre Replenisher Pompe double 24

Équipement d ’une ligne de gravure Rinçages en cascade Eau propre Eau usée La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 25

Contrôles de qualité • En production : contrôle optique du graphisme (AOI) – coupures – échancrures – courts circuits – îlots • En contrôle final : contrôle par coupe métallographique d ’un coupon – largeurs de piste – isolements – talus • Essais d ’une ligne de gravure : par mesure de la résistance de serpentins conducteurs La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 26

Contrôles de qualité Figure de test par mesure de résistance Ohmmètres La fabrication des circuits imprimés VI-8 Gravure 27