Método de uso de ultrasonidos para metalizado de plata.

Un método para reducir el ataque de interfase de máscara de soldador en un proceso de fabricación de tarjetas decircuito impreso que comprende las etapas de:

a) proporcionar una tarjeta de circuito impreso con una máscara de soldador aplicada sobre la misma;

b) tratar la tarjeta de circuito impreso con una disolución de metalizado por inmersión, en la que la tarjeta decircuito impreso se trata sumergiendo la tarjeta de circuito impreso en una disolución de metalizado porinmersión, al tiempo que se aplican simultáneamente vibraciones de ultrasonidos a la tarjeta de circuitoimpreso;

que se caracteriza por que el método además comprende las etapas de:

c) evaluar el efecto de la frecuencia de ultrasonidos sobre el ataque de interfase de máscara de soldador;

d) determinar el efecto de la dirección y duración de los ultrasonidos sobre el ataque de interfase de máscarade soldador;

e) determinar los efectos de la modulación de potencia y desviación de frecuencia sobre el ataque de interfasede máscara de soldador; y

f) seleccionar la frecuencia, duración, dirección, modulación de potencia y desviación de frecuencia queproduzcan mejores resultados.

Método de uso de ultrasonidos para metalizado de plata

Campo de la invención La presente invención se refiere al uso de ultrasonidos en metalizado por inmersión, en particular metalizado de plata por medio de técnicas de metalizado por inmersión como acabado final en el procesado de tarjetas de circuito. De manera más específica, el uso de ultrasonidos está destinado a la reducción de la corrosión galvánica excesiva en la interfase de la máscara de soldador y de las trazas de circuito de cobre durante el proceso de metalizado de plata por inmersión.

Antecedentes de la invención Típicamente, los procesos de fabricación de tarjetas de circuito impreso (PCB) comprenden muchas etapas, en parte debido a la creciente demanda de un mayor rendimiento. Normalmente, los circuitos superficiales de PCBs incluyen materiales de cobre y de aleación de cobre que se encuentran revestidos para proporcionar una buena conexión mecánica y eléctrica con otros dispositivos del conjunto. En la producción de una tarjeta de circuito impreso, una primera etapa comprende preparar la tarjeta de circuito y la segunda etapa comprende montar diferentes componentes sobre la tarjeta de circuito.

Generalmente, existen dos tipos de componentes que se pueden fijar a la tarjeta de circuito: a) componentes con patas, tales como resistores, transistores, etc., que se encuentran fijados a la tarjeta de circuito pasando cada una de las patas a través de un orificio en la tarjeta y posteriormente garantizando que el orificio alrededor de la pata se encuentra relleno de soldadura; y b) dispositivos de montaje en superficie, que se encuentran fijados a la superficie de la tarjeta por medio de soldadura con un área de contacto plana o mediante adhesión usando un adhesivo.

Las tarjetas metalizadas de circuito impreso con orificios pasantes se pueden fabricar por medio de un proceso que comprende la siguiente secuencia de etapas, aunque también se pueden usar otras secuencias de etapas. Se pueden intercalar lavados con agua limpia entre cada una de las etapas.

1) Perforar orificios a través del laminado de revestimiento de cobre; 2) Procesar las tarjetas a través del ciclo de orificios pasantes de metalizado estándar para producir el metalizado de cobre no electrolítico en el interior de los orificios y sobre la superficie;

3) Aplicar una máscara de metalizado; 4) Metalizar electrolíticamente cobre hasta el espesor deseado en el interior de los orificios y sobre el circuito expuesto; 5) Metalizar electrolíticamente estaño en el interior de los orificios y sobre el circuito expuesto para que sirva como capa protectora frente a ataque químico; 6) Separar la capa protectora de metalizado; 7) Producir el ataque químico del cobre expuesto (es decir, cobre no metalizado con estaño) ; 8) Separar el estaño; 9) Aplicar imagen y desarrollar una máscara de soldador de manera que la máscara de soldador cubra sustancialmente toda la superficie de la tarjeta excepto las áreas de conexión;

10) Capa protectora; y 11) Limpiar y someter a micro-ataque químico las áreas de conexión.

Otros ejemplos de secuencias de etapas que se pueden usar para preparar tarjetas de circuito impreso en la primera etapa se describen en la patente de Estados Unidos Nº. 6.319.543 de Soutar y col., la patente de Estados Unidos Nº. 6.656.370 de Toscano y col. y en la patente de Estados Unidos Nº. 6.815.126 de Fey y col.

La formación de máscara de soldador es una operación en la cual se cubre de forma selectiva todo el área de una tarjeta de circuito impreso, exceptuando las capas de soldador, las capas de montaje superficial y los orificios pasantes impresos, con un revestimiento polimérico orgánico. El revestimiento polimérico orgánico actúa como un 55 filtro alrededor de las capas para evitar el flujo no deseado de soldador durante el montaje, también mejora la resistencia de aislamiento eléctrico entre conductores y proporciona protección frente al entorno.

Típicamente, el compuesto de máscara de soldador es una resina epoxi que es compatible con el substrato. La máscara de soldador se puede serigrafiar sobre la tarjeta de circuito impreso con el patrón deseado o también puede ser una máscara de soldador de película seca apta para formación de imágenes fotográficas que se reviste sobre la superficie. De manera general, ambos tipos de máscaras de soldadura resultan bien conocidos por los expertos en la técnica.

Las áreas de contacto incluyen áreas de unión con alambre, áreas de fijación de chip, áreas de soldadura y otras 65 áreas de contacto. Por ejemplo, los acabados de contacto deben proporcionar una buena capacidad de soldadura, buen rendimiento de unión de alambre y elevada resistencia frente a la corrosión. Algunos acabados de contacto deben también proporcionar una elevada conductividad, elevada resistencia al desgaste y elevada resistencia frente a la corrosión. Un revestimiento de acabado de contacto típico de la técnica anterior puede incluir un revestimiento de níquel electrolítico con una capa de oro electrolítica sobre la parte superior, aunque otros revestimientos también resultan conocidos por el experto en la técnica.

De manera general, la soldadura se usa para realizar conexiones mecánicas, electro-mecánicas o electrónicas en una variedad de artículos. En la fabricación de equipamiento electrónico que utiliza circuitos impresos, las conexiones de los componentes electrónicos con los circuitos impresos se realizan mediante soldadura de las conexiones de los componentes con los orificios pasantes, los revestimientos circundantes, los depósitosconductores y otros puntos de conexión (de manera colectiva, "Áreas de Conexión") . Típicamente, la conexión tiene lugar por medio de técnicas de soldadura de ondas.

Para facilitar la presente operación de soldadura, se requiere que el fabricante del circuito impreso disponga los orificios pasantes, revestimientos, depósitos conductores y otros puntos de conexión de manera que sean susceptibles de experimentar los procesos posteriores de soldadura. De este modo, las superficies deben mostrarse fácilmente humectables por el soldador y deben permitir una conexión conductora integral con las conexiones o superficies de los componentes electrónicos. Debido a las presente necesidades, los fabricantes de circuitos impresos han evaluado diferentes métodos para conservar y mejorar la aptitud de soldadura de las superficies. Ejemplos de dichos métodos se describen en la patente de Estados Unidos Nº. 6.773.757 de Redline y col. y en la patente de Estados Unidos Nº. 5.955.640 de Ferrier y col.

Como se comenta en las patentes 6.773.757 y 5.955.640, se sabe que los depósitos de plata de inmersión proporcionan excelentes conservantes de aptitud de soldadura, que resultan particularmente útiles en la fabricación de tarjetas de circuito impreso. El metalizado por inmersión es un proceso que es el resultado de una reacción de sustitución, en la cual la superficie objeto de metalizado se disuelve en una disolución y, al mismo tiempo, el metal objeto de metalizado se deposita a partir de la disolución de metalizado sobre la superficie. El metalizado por inmersión se inicia sin activación previa de las superficies. De manera general, el metal objeto de metalizado es más noble que el metal de la superficie. De este modo, normalmente, el metalizado por inmersión resulta más fácil de controlar y es significativamente más rentable que el metalizado no electrolítico, que requiere disoluciones de metalizado auto-catalíticas sofisticadas y procesos de activación de las superficies antes del metalizado.

No obstante, el uso de los depósitos de inmersión de plata puede resultar problemático debido a la posibilidad de ataque sobre la interfase de la máscara de soldador (SMIA) , pudiendo el ataque galvánico erosionar la traza de cobre de la interfase que existe entre la máscara de soldador y la traza de cobre. SMIA también resulta conocido por

otros nombres tales como corrosión intersticial de la máscara de soldador y simplemente ataque galvánico en la interfase de la máscara de soldador. Independientemente del nombre, el problema comprende un ataque galvánico en la interfase máscara de soldador-cobre. Por tanto, resulta necesario un proceso mejorado de metalizado por inmersión que pueda minimizar o eliminar el ataque galvánico de la interfase. Para tal fin, los inventores de la presente invención han descubierto que el uso de ultrasonidos en combinación con un proceso de metalizado por inmersión, en particular un proceso de metalizado de plata por inmersión, puede proporcionar un resultado beneficioso. Este ataque galvánico de la interfase surge como resultado de la estructura de la interfase... [Seguir leyendo]

1. Un método para reducir el ataque de interfase de máscara de soldador en un proceso de fabricación de tarjetas de circuito impreso que comprende las etapas de:

a) proporcionar una tarjeta de circuito impreso con una máscara de soldador aplicada sobre la misma; b) tratar la tarjeta de circuito impreso con una disolución de metalizado por inmersión, en la que la tarjeta de circuito impreso se trata sumergiendo la tarjeta de circuito impreso en una disolución de metalizado por inmersión, al tiempo que se aplican simultáneamente vibraciones de ultrasonidos a la tarjeta de circuito impreso; que se caracteriza por que el método además comprende las etapas de: c) evaluar el efecto de la frecuencia de ultrasonidos sobre el ataque de interfase de máscara de soldador; d) determinar el efecto de la dirección y duración de los ultrasonidos sobre el ataque de interfase de máscara de soldador;

e) determinar los efectos de la modulación de potencia y desviación de frecuencia sobre el ataque de interfase de máscara de soldador; y f) seleccionar la frecuencia, duración, dirección, modulación de potencia y desviación de frecuencia que produzcan mejores resultados.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la disolución de metalizado por inmersión comprende una disolución de metalizado por inmersión de plata.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se aplican vibraciones de ultrasonidos a una frecuencia de entre aproximadamente 40 y 80 kHz. 25

4. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las vibraciones de ultrasonidos se aplican a una frecuencia de aproximadamente 40 kHz.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las vibraciones de ultrasonidos se aplican durante un 30 periodo de aproximadamente 60 a aproximadamente 180 segundos.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las vibraciones de ultrasonidos se aplican durante todo el tiempo que dura el metalizado.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la tarjeta de circuito impreso se encuentra orientada en la dirección vertical u horizontal con respecto a la dirección de las vibraciones de ultrasonidos aplicadas.

8. El método de la reivindicación 7, en el que la tarjeta de circuito impreso se encuentra orientada en la dirección horizontal con respecto a la dirección de las vibraciones de ultrasonidos aplicadas. 40

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las vibraciones de ultrasonidos se aplican a una frecuencia de menos de aproximadamente 80 kHz.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las vibraciones de ultrasonidos se aplican a una 45 frecuencia de menos de aproximadamente 80 kHz.