La fabrication des circuits imprimés
VI-8 Gravure 1
VI-8
Gravure du cuivre
Copper etching
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VI-8 Gravure 2
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
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VI-8 Gravure 3
Gravure directe
Transfert image (positif)
Gravure
Stripping
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Gravure directe
Après transfert image (positif)
Réserve de gravure (encre ou résine photosensible)
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Gravure directe
Après gravure
Cuivre gravé
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Gravure directe
Après stripage
Réserve de gravure éliminée
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Gravure indirecte
Transfert image (négatif)
Métallisation
Stripping
Gravure
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Gravure indirecte
Réserve de métallisation (résine photosensible)
Après transfert image (négatif)
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Gravure indirecte
Réserve de gravure(Alliage Sn)
Après métallisation
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Gravure indirecte
Après stripage
Réserve de métallisation éliminée
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Gravure indirecte
Après gravure
Cuivre gravé
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Attaque latérale
Réserve de gravure
Attaque latérale
Pulvérisation de l ’agent de gravure
Attaque verticale
Attaque latérale
Attaque verticale
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Attaque latéraleFacteur de gravure sous-jacente
v
x
Facteur de gravure = x /v (min >2)
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Attaque latéraleLargeur de piste
La largeur w doit être conforme aux tolérances par rapport au plan
w
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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
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VI-8 Gravure 16
Agents de gravure
Régénération possible en continu
• Chlorure cuivrique acide
• Chlorure cuivrique ammoniacal
• Réactions de base :
– Gravure : Cu° + Cu++ => 2Cu+
– Régénération : 2Cu+ => 2Cu++ + 2e-
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VI-8 Gravure 17
Gravure acideau chlorure cuivrique
Réactions chimiques• Gravure :
CuCl2 + Cu => 2CuCl
• Régénération :
2CuCl + 2HCl + H2O2 => 2 CuCl2 + 2H2O
« replenisher »
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VI-8 Gravure 18
Gravure acideau chlorure cuivrique
•Paramètres :– température : 47-53 °C– normalité acide 1,5 - 3N– capacité de gravure 80 à 140 g/l
•Propriétés :– vitesse de gravure 30 µm / mn– solutions usées récupérables– coût bas– ! Attaque SnPb => utilisé en gravure directe
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VI-8 Gravure 19
Gravure ammoniacale
Réactions chimiques
• Gravure :
Cu(NH3)4Cl2 + Cu => 2Cu (NH3)2Cl
• Régénération :
2Cu (NH3)2Cl + 2 (NH4)Cl + 2 (NH4)OH + 1/2 O2 =>
« replenisher »
=> 2 Cu(NH3)4Cl2 +3H2O
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Gravure ammoniacale
• Paramètres :– température 47 - 53 °C
– densité 1,207 - 1,227
– Ph 8,2 - 8,4
– capacité de gravure 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
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Gravure au perchlorure de fer
Non régénérable en continu
Réaction chimique
Cu + 2 FeCl3 => CuCl2 +2FeCl2
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Gravure au perchlorure de fer
• Paramètres :– concentration initiale en perchlorure 37 %
– densité 1,47 1,7 (solution usée)
– température 20 - 45 °C
– Ph 8,2 - 8,4
– capacité de gravure 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 SnPb => utilisé en gravure directe
– ! Vitesse de gravure non constante
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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 SnPb (finishing)
• Rinçages
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Équipement d ’une ligne de gravureChambre de gravure
Finition aureplenisher
Régulation de densité
Densimètre
Pompe double
Rep
leni
sher
Pro
duit
usé
Rinçages
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Équipement d ’une ligne de gravure
Rinçages en cascade
Eau propre
Eau usée
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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
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Contrôles de qualité
Figure de test par mesure de résistance
Ohmmètres
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