Transcript VI-8 Gravure du cuivre Copper etching

VI-8
Gravure du cuivre
Copper etching
La fabrication des
circuits imprimés
VI-8 Gravure
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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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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
Après transfert image (négatif)
Réserve de métallisation
(résine photosensible)
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Gravure indirecte
Après métallisation
Réserve de gravure
(Alliage Sn)
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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
Pulvérisation de l ’agent de gravure
Attaque verticale
Attaque verticale
Réserve de gravure
Attaque latérale
Attaque latérale
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Attaque latérale
Facteur de gravure sous-jacente
v
x
Facteur de gravure = x /v
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(min >2)
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Attaque latérale
Largeur de piste
w
La largeur w doit être conforme
aux tolérances par rapport au plan
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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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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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Gravure acide
au chlorure cuivrique
Réactions chimiques
• Gravure :
CuCl2 + Cu => 2CuCl
• Régénération :
2CuCl + 2HCl + H2O2 => 2 CuCl2 + 2H2O
« replenisher »
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Gravure acide
au chlorure cuivrique
•Paramètres :
– température :
– normalité acide
– capacité de gravure
47-53 °C
1,5 - 3N
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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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 »
=>
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2 Cu(NH3)4Cl2 +3H2O
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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
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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
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 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 gravure
Finition au
replenisher
Chambre de gravure
Rinçages
Densimètre
Produit usé
Replenisher
Pompe double
Régulation de densité
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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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