ES2211064T3 - Metodo para producir pistas conductoras en un circuito impreso y aparatos para realizar el metodo. - Google Patents
Metodo para producir pistas conductoras en un circuito impreso y aparatos para realizar el metodo.Info
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Abstract
Un método para producir pistas conductoras sobre un circuito impreso (10) por electrodeposición de pistas conductoras (14) que han sido producidas imprimiéndolas sobre un sustrato (12), comprendiendo recubrir el sustrato (12) que porta las pistas conductoras (14) con una solución de electrodeposición empleando una herramienta (16) que provee un primer electrodo de un circuito de electrodeposición y con un segundo electrodo provisto por las pistas (14) que van a someterse a electrodeposición, comprendiendo la herramienta (16) un elemento absorbente (18) en el que se puede transportar la solución de deposición, estando el primer electrodo en conexión eléctrica con la solución de recubrimiento transportada por el elemento absorbente (18), y siendo aplicado el recubrimiento de solución de chapado al sustrato (12) frotando el elemento absorbente (18) sobre el sustrato (12), caracterizado porque la herramienta (16) comprende además un segundo electrodo de herramienta (20), aislado eléctricamentedel primer electrodo y separado del elemento absorbente (18), estando adaptado el segundo electrodo de herramienta (20) para ser frotado sobre la superficie del sustrato (12) según se frota el elemento absorbente por el sustrato (12), estando en contacto el segundo electrodo de herramienta (20) con las regiones eléctricamente conductoras del sustrato (12) para formar con estas el segundo electrodo del circuito de electrodeposición.
Description
Método para producir pistas conductoras en un
circuito impreso y aparatos para realizar el método.
Esta invención trata sobre un método para
producir pistas conductoras en un circuito impreso y sobre un
aparato adecuado para realizar el método.
Un modo bien conocido y conveniente para producir
circuitos impresos incluye la impresión de pistas conductoras
eléctricamente sobre un sustrato, empleando por ejemplo técnicas
serigráficas. Las pistas se imprimen empleando una tinta
eléctricamente conductora que típicamente comprende un material
polimérico con partículas conductoras eléctricamente, por ejemplo,
cobre, plata u otro metal adecuado, disperso en la composición
polimérica. Los materiales poliméricos son polimerizados a un
estado sólido sometiéndolos a radiación por ejemplo radiación
infrarroja o luz ultravioleta.
Aunque las tintas conductoras empleadas que se
han usado tienen suficiente conductividad eléctrica para su empleo
en ciertas circunstancias, la conductividad eléctrica no ha sido en
ningún caso tan grande como la conductividad eléctrica del cobre o
de otros metales altamente conductores. Incluso las tintas
conductoras con el mejor rendimiento tienen conductividades
eléctricas que en la mayoría de los casos son solo un décimo de la
conductividad eléctrica del cobre. Se ha propuesto mejorar la
conductividad de las pistas conductoras en circuitos impresos
continuos mediante electrodeposición de las pistas con una capa
adecuada de metal por ejemplo cobre pero para realizar la
electrodeposición es necesario tener un circuito eléctrico continuo
que no es posible de forma adecuada cuando las pistas conductoras de
un circuito impreso son discretas y no están conectadas unas con
otras. Además, la electrodeposición ha necesitado la inmersión del
sustrato portador de pistas conductoras en un baño de solución de
electrodeposición adecuada: esta técnica limita los substratos que
pueden someterse a tal técnica de electrodeposición por inmersión -
por ejemplo los substratos basados en papel son generalmente
inadecuados porque tenderán a ser atacados y ablandados por la
solución de electrodeposición.
La solicitud de patente PCT número WO 91/09511
desvela un método para aplicar un conductor eléctrico de resina
epoxi conductora mediante la aplicación de la resina a un sustrato,
aplicando una máscara aislante sobre parte de los conductores
dejando expuestos los puntos de contacto, aplicando por ejemplo
mediante impresión de tinta polimérica, conductores temporales al
sustrato conectado a las áreas expuestas, sumergiendo el sustrato
en un baño de electrodeposición y haciendo pasar corriente
eléctrica por los conductores para depositar una capa conductora de
metal a la que se adherirá la soldadura sobre los puntos de
contacto.
También se ha propuesto proveer un recubrimiento
más conductivo sobre las pistas conductoras de tintas impresas
mediante chapado no eléctrico. El chapado no eléctrico implica el
uso de soluciones de recubrimiento que son menos estables que
aquellas empleadas normalmente en la electrodeposición y el proceso
se controla menos fácilmente. Aún más, el chapado no eléctrica
requiere también que el sustrato se sumerja en la solución de
recubrimiento con las consiguientes posibilidades de ataque del
sustrato así como estando restringido el espesor del depósito.
La patente alemana
DE-C-3730740 describe un proceso
para la electrodeposición parcial de objetos continuamente movibles
pasado un ánodo, en particular para la electrodeposición de filas de
contactos y de pasadores de contacto en placas de circuito impreso
de simple o doble cara, llevando los objetos a entrar en contacto
con un electrolito por medio de un envase de electrolito por la vía
de un envase de electrolito de poro abierto en contacto con un
ánodo, caracterizado porque el electrolito se pone en contacto con
los objetos a recubrir mediante una superficie plana del envase de
electrolito y se somete a vibraciones mecánicas junto con el envase
de electrolito.
La Patente U.S. No. 3755089 describe un método de
chapado en oro para chapado de oro de áreas conductoras localizadas
tales como los contactos en placas de circuito impreso, donde la
superficie a recubrir primero se limpia y activa sin aplicar
ninguna corriente mediante frotamiento de dicha superficie con una
solución de electrolito de oro de tipo sin desplazamiento
transportada por un material absorbente que forma parte de un
montaje aplicador de oro que incluye un ánodo de oro. Luego se pasa
una corriente de electrodeposición por dicha solución de
electrolito durante el frotamiento continuado para efectuar la
electrodeposición del oro sobre dicha superficie como cátodo.
Uno de los objetos de la presente invención es
proporcionar un método perfeccionado para producir pistas
conductoras en un circuito impreso mediante electrodeposición.
La invención proporciona un método para producir
pistas conductoras sobre un circuito impreso mediante la
electrodeposición de pistas conductoras de acuerdo con las
reivindicaciones anexas.
En un aspecto se puede considerar que la
invención proporciona un método de producir pistas conductoras en un
circuito impreso mediante electrodeposición de pistas conductoras
que se han producido imprimiéndolas en un sustrato, comprendiendo
recubrir el sustrato que soporta las pistas conductoras con una
solución de electrodeposición empleando una primera herramienta que
proporciona un primer electrodo de un circuito de electrodeposición
y con un segundo electrodo producido por las pistas que van a
sufrir electrodeposición en combinación con un segundo electrodo de
herramienta, aislado eléctricamente del primer electrodo y separado
del elemento absorbente.
En la realización de un método según la
invención, la tinta formadora de las pistas conductoras comprende
preferiblemente una composición polímera polimerizada cargada de
partículas eléctricamente conductoras.
En la realización de un método de acuerdo con la
invención de forma conveniente, un primer polo de un circuito de
electrodeposición se conecta al primer electrodo y un segundo polo
opuesto del circuito de electrodeposición se conecta al segundo
electrodo.
En la realización de un método de acuerdo con la
invención se hace uso de un aparato que incluye una herramienta que
comprende un elemento absorbente en el cual se porta la solución de
recubrimiento, en el que el primer electrodo está en conexión
eléctrica con la solución de deposición portada por el elemento
absorbente, y el cual el recubrimiento de la solución de deposición
se aplica al sustrato frotando el elemento absorbente sobre el
sustrato. La herramienta comprende asimismo un segundo electrodo,
aislado eléctricamente del primer electrodo y separado del elemento
absorbente, en el que el segundo electrodo de herramienta está
adaptado para ser frotado a través de la superficie del sustrato
según el elemento absorbente es frotado a través de la superficie
del sustrato, contactando el segundo electrodo de herramienta con
las regiones eléctricamente conductivas del sustrato para formar con
esto el segundo electrodo del circuito de electrodeposición.
En la realización de forma conveniente de un
método según la invención, la solución de electrodeposición
comprende sulfato de cobre; sin embargo se puede emplear cualquier
solución de electrodeposición adecuada que pueda ser portada por el
elemento absorbente. En la realización de un método de acuerdo con
la invención, las pistas conductoras están convenientemente
recubiertas con suficiente solución de electrodeposición para
depositar una capa de cobre sobre las pistas que es de un espesor
deseado, típicamente 20 micras (\mum) de espesor.
La invención proporciona además una herramienta
apropiada para su uso en la electrodeposición de regiones
eléctricamente conductoras de un sustrato según la reivindicación 7
de las reivindicaciones anexas.
En otro aspecto se puede considerar que la
invención proporciona una herramienta adecuada para su uso en la
electrodeposición de regiones eléctricamente conductoras de un
sustrato comprendiendo un elemento absorbente que puede portar la
solución de deposición, un primer electrodo adaptado para hacer
contacto eléctrico con una solución de deposición portada por el
elemento absorbente, y por al menos un segundo electrodo de
herramienta aislado del primer electrodo y separado del elemento
absorbente, el segundo electrodo de herramienta estando colocado de
forma que según el elemento absorbente es frotado a través de la
superficie de un sustrato el segundo electrodo de herramienta puede
frotarse a través de dicha superficie del sustrato para ponerse en
contacto con las regiones eléctricamente conductoras del sustrato
para formar con esto un segundo electrodo del circuito de
electrodeposición.
En la realización del método de acuerdo con la
invención, preferiblemente se hace uso de una herramienta de acuerdo
con la invención.
El elemento absorbente de una herramienta de
acuerdo con la invención puede ir provisto de cualquier medio
adecuado dentro del cual se puede absorber la solución de
deposición - por ejemplo el elemento absorbente puede comprender un
cepillo o un material flexible de espuma que tenga poros
interconectados.
Convenientemente una herramienta de acuerdo con
la invención comprende medios para mantener un suministro de
solución de deposición al elemento absorbente.
Una herramienta preferida de acuerdo con la
presente invención comprende dos segundos electrodos conectados
eléctricamente, montados de forma que según el elemento absorbente
es frotado a través de la superficie del sustrato uno de los
segundos electrodos guía al elemento absorbente y el otro segundo
electrodo sigue al elemento absorbente. Convenientemente el o cada
segundo electrodo va provisto de una paleta eléctricamente
conductora curvada, por ejemplo una pala metálica flexible por
ejemplo de cobre.
En la realización de un de acuerdo con la
invención no es necesario sumergir el sustrato que porta las pistas
conductoras en un baño de deposición. La cantidad de solución de
deposición que entra en contacto con el sustrato es muy pequeña y
el método puede considerarse en efecto como un método de
electrodeposición sustancialmente seco: en consecuencia es posible
aplicar electrodeposición a pistas sobre sustratos que no pueden
electrodeponerse mediante un sistema de inmersión. Además, en la
realización del método preferido de acuerdo con la invención, no es
necesario que las pistas conductoras sean continuas, el empleo de
una herramienta de acuerdo con la invención permite la
electrodeposición sobre pistas eléctricamente conductoras
discretas. Un método de acuerdo con la invención puede controlarse
para proporcionar un espesor de electrodeposición exacto: el
espesor de la capa aplicada por electrodeposición es una función de
la corriente y del tiempo para los cuales la solución de
electrodeposición está en contacto con la región a recubrir. Por
tanto es posible la electrodeposición de regiones de un circuito
impreso para proporcionar regiones con electrodeposición de
diferentes espesores permitiendo así el ajuste de la resistencia de
las regiones del circuito impreso para producir las resistencias del
circuito.
Aunque en la realización de un método de acuerdo
con la invención la herramienta mediante la que se aplica la
solución de deposición puede ser manual, es preferible montar la
herramienta en una máquina adecuada que pueda frotar la herramienta
a través de la superficie del sustrato que lleva las pistas
conductoras.
En los dibujos que acompañan:
la Fig. 1 es una vista en planta esquemática de
un circuito impreso que tiene pistas conductoras discretas mostrando
una herramienta de acuerdo con la invención; y
la Fig. 2 es una vista lateral esquemática de una
herramienta adecuada para uso en la realización del método de
acuerdo con la invención e ilustrando por sí misma la invención en
un aspecto.
En la Fig. 1 se muestra un circuito impreso 10.
El circuito impreso comprende un sustrato 12 sobre el cual va
impresa una pluralidad de pistas conductoras 14. Las pistas 14 se
imprimen sobre la superficie del sustrato 12 empleando una técnica
de serigrafía, yendo provista la tinta serigráfica de una
composición polímera cargada con partículas de plata eléctricamente
conductoras y polimerizada por exposición a luz ultravioleta para
proporcionar un dibujo de pistas conductoras discretas. Las pistas
tal como se han impreso inicialmente empleando una tinta
polimerizable por UV tienen una conductividad relativamente
baja.
En la realización del método ilustrativo de
mejorar la conductividad de las pistas conductoras que se han
producido mediante su impresión sobre el sustrato 12, el sustrato
que porta las pistas impresas 14 se recubre con una solución de
electrodeposición empleando una herramienta 16 que se indica
mediante línea discontinua en la Fig. 1 y que se muestra
esquemáticamente por el extremo en la Fig. 2, con una parte
separada.
La herramienta 16 comprende un elemento
absorbente 18 proporcionado por un cuerpo de material de espuma
flexible que tiene poros interconectados. La herramienta 16
comprende además un primer electrodo (no mostrado) que se proyecta
dentro del elemento absorbente 18. La herramienta comprende además
un par de segundos electrodos 20 montados a cada lado del elemento
absorbente 18, adyacentes próximamente a una porción de punta 22
del elemento absorbente 18 pero separados de la porción de punta 22
y aislados eléctricamente del primer electrodo y del elemento
absorbente.
Cada uno de los segundos electrodos va provisto
de una pieza de pala flexible eléctricamente conductora que está
fabricada de cualquier material metálico adecuado por ejemplo una
aleación de cobre.
En la realización del método ilustrativo que
puede ser considerado como una aplicación especializada e innovadora
del conocido método de electrometalización, el elemento absorbente
18 se impregna con una solución de electrodeposición de forma que
el primer electrodo hace contacto eléctrico con la solución. Luego
se mueve la herramienta 16 para contactar con la superficie del
sustrato 12, con la región de punta 22 del elemento absorbente 18
presionando ligeramente sobre la superficie del sustrato 12 y con
los segundos electrodos igualmente contactando ligeramente con la
superficie del sustrato 12.
Después de que la herramienta 16 se ha puesto en
contacto con la superficie del sustrato 12 es frotada a lo largo del
sustrato 12 en la dirección indicada por la flecha A en las Figs. 1
y 2. Como se puede ver mirando la Fig. 1, la herramienta 16 se
extiende completamente a lo ancho del sustrato 16. La solución de
electrodeposición se suministra al elemento absorbente 18 en
cantidad suficiente que, según se frota la herramienta 16 a través
de la superficie del sustrato un revestimiento de solución de
electrodeposición se deposita por la herramienta por la superficie
del sustrato. El primer electrodo está conectado a u polo positivo
de un circuito de electrodeposición para proveer el ánodo, mientras
que ambos segundos electrodos 20 están conectados al polo negativo
del circuito de electrodeposición para proveer el cátodo. Así según
la herramienta 16 es frotada por la superficie del sustrato, las
pistas conductoras sufren la electrodeposición. La corriente
eléctrica suministrada por el circuito de electrodeposición en
combinación con la velocidad de movimiento de la herramienta por la
superficie del sustrato proporciona un control de la cantidad de
metal de electrodeposición que se deposita sobre las pistas
conductoras y se controlan adecuadamente para proporcionar una capa
de metal de electrodeposición sobre las pistas conductoras que sea
de un espesor deseado, normalmente entre 10 y 15 micras (\mum) de
espesor. Se puede usar cualquier material de electrodeposición
adecuado pero puede ser apropiada una solución de electrodeposición
corriente de sulfato de cobre.
Cuando la superficie del sustrato 12 ha sido
tratada mediante la herramienta 16, cualquier exceso de solución de
electrodeposición puede enjuagarse de la superficie del sustrato 12
si es necesario.
Como las líneas impresas sobre el sustrato 12 por
la tinta polimerizable pueden ser relativamente frágiles, la presión
ejercida por las herramientas 16 sobre el sustrato debería ser muy
ligera, justo los suficiente para aplicar la solución de
electrodeposición necesaria y para hacer contacto eléctrico entre
los segundos electrodos 20 y las pistas conductoras 14.
El método ilustrativo proporciona un método
fácilmente controlado para aplicar electrodeposición a pistas
conductoras discretas soportadas en la superficie de un sustrato de
circuito impreso. Como el sustrato no se sumerge en un baño de
electrodeposición y el método es un método de electrodeposición
sustancialmente "seco" con solo pequeñas cantidades de
solución de electrodeposición entrando en contacto con el sustrato,
es posible aplicar electrodeposición a sustratos que serían
afectados adversamente afectados por inmersión en un baño de
electrodeposición. Además el método permite la electrodeposición de
pistas discretas eléctricamente conductoras lo que no había sido
posible hasta ahora de una forma conveniente.
Claims (12)
1. Un método para producir pistas conductoras
sobre un circuito impreso (10) por electrodeposición de pistas
conductoras (14) que han sido producidas imprimiéndolas sobre un
sustrato (12), comprendiendo recubrir el sustrato (12) que porta
las pistas conductoras (14) con una solución de electrodeposición
empleando una herramienta (16) que provee un primer electrodo de un
circuito de electrodeposición y con un segundo electrodo provisto
por las pistas (14) que van a someterse a electrodeposición,
comprendiendo la herramienta (16) un elemento absorbente (18) en el
que se puede transportar la solución de deposición, estando el
primer electrodo en conexión eléctrica con la solución de
recubrimiento transportada por el elemento absorbente (18), y siendo
aplicado el recubrimiento de solución de chapado al sustrato (12)
frotando el elemento absorbente (18) sobre el sustrato (12),
caracterizado porque la herramienta (16) comprende además un
segundo electrodo de herramienta (20), aislado eléctricamente del
primer electrodo y separado del elemento absorbente (18), estando
adaptado el segundo electrodo de herramienta (20) para ser frotado
sobre la superficie del sustrato (12) según se frota el elemento
absorbente por el sustrato (12), estando en contacto el segundo
electrodo de herramienta (20) con las regiones eléctricamente
conductoras del sustrato (12) para formar con estas el segundo
electrodo del circuito de electrodeposición.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
caracterizado porque la tinta que forma las pistas
conductoras (14) comprende una composición polímera polimerizada
cargada con partículas eléctricamente conductoras.
3. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque un primer polo
del circuito de electrodeposición está conectado al primer
electrodo y un segundo polo opuesto del circuito de
electrodeposición está conectado al segundo electrodo.
4. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes caracterizado porque la solución
de deposición comprende sulfato de cobre.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4
caracterizado porque las pistas conductoras (14) están
recubiertas con solución de chapado para depositar una capa de
cobre sobre las pistas (14) que es de alrededor de 20 micras
(\mum) de espesor.
6. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes que emplea una herramienta (16) de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.
7. Una herramienta (16) adecuada para su uso en
un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
comprendiendo dicha herramienta:
un elemento absorbente (18) en el que se puede
transportar una solución de deposición; y
un primer electrodo de un primer circuito de
electrodeposición adaptado para hacer contacto eléctrico con la
solución de deposición transportada por el elemento absorbente
(18);
caracterizada porque dicha herramienta
comprende además:
por lo menos un segundo electrodo de herramienta
(20) eléctricamente aislado del primer electrodo y separado del
elemento absorbente (18), estando colocado el segundo electrodo de
herramienta de forma que según el elemento absorbente (18) es
frotado sobre una superficie de un sustrato (12) el segundo
electrodo de herramienta (20) puede frotarse por dicha superficie
del sustrato (12) para contactar con las regiones eléctricamente
conductoras del sustrato (12) para formar con estas un segundo
electrodo del circuito de electrodeposición.
8. Una herramienta (16) de acuerdo con la
reivindicación 7 caracterizada porque el elemento absorbente
(18) es un cepillo.
9. Una herramienta (16) de acuerdo con la
reivindicación 7 caracterizada porque el elemento absorbente
(18) comprende un material espumoso flexible que tiene poros que
interconectan.
10. Una herramienta según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 9 comprendiendo medios para mantener un
suministro de solución de chapado al elemento absorbente (18).
11. Una herramienta (16) según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 9 que comprende dos segundos electrodos de
herramienta (20) conectados eléctricamente montados de forma que
según el elemento absorbente (18) es frotado por la superficie de
un sustrato (12) uno de los segundos electrodos de herramienta (20)
guía al elemento absorbente (18) y el otro segundo electrodo de
herramienta (20) sigue al elemento absorbente (18).
12. Una herramienta (16) según cualquiera de las
reivindicaciones 7 a 11 caracterizada porque el o cada
segundo electrodo de herramienta (20) va provisto de una paleta
flexible eléctricamente conductora.
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