Brevet FR2028247A1 — publié le 19701009

Procédé permettant de percer des trous comportant à leur sortie une bavure de dimensions réduites qui comprend, les opérations de dépôt par électrophorèse d'un revêtement en polymère, avant son perçage, sur la surface d'emmergeance des trous dans l'élément à percer, la cuisson du revêtement, le perçage, et 1'-5 élimination subséquente du revêtement. Dans la fabrication des panneaux à circuits imprimés, il existe des connexions entre les lignes des circuits disposées sur les faces principales apposées d'un panneau afin de relier électriquement entre elles des lignes conductrices déterminées. Les connexions sont généralement formées en perçant des 10 trous dans le panneau qui est généralement constitué d'un lamifié de matériau diélectrique ou isolant revêtu d'une feuille métallique conductrice mince sur l'une ou les deux surfaces principales. On perce les trous en des emplacements prévus appelés plages conductrices que l'on matérialisera par la suite en décapant la pellicule métallique et qui feront alors partie d'un circuit conducteur. 15 Après réalisation, des trous, généralement par perçage, on peut les nettoyer en y faisant circuler un liquide pour éliminer les particules détachées et adoucir les arrêtes du trou avant d'y déposer un métal conducteur par des méthodes élec-trolytiques ou non-électriques. Err variante, on peut aussi insérer des broches dans les trous et les souder aux plages conductrices. 20 Bien que l'on puisse former les trous à travers les feuilles métalliques et le support isolant par attaque chimique", le procédé le plus économique et le plus simple est encore d'effectuer le perçage de ces trous. Toutefois, l'un des inconvénients bien connu du perçage résïdie dans les bavures qui se forment sur la face d'émergence de l'outil. (Tes bavures sont susceptibles de se détacher ou 25 de s'écraser au cours des opérations ultérieures et de provoquer -des court-circuits entre les lignes conductrices contigues. La méthode habituelle est bien connue pour réduire les dimensions et, le nombre des bavures au bord des trous consiste à utiliser une contre-plaque; appliquée sur la face d'émergence des trous pendant le perçage. Après perçage des trous, ojt. Jette la contreplaque. 30 Etant donné la difficulté que présente le refroidissement, on n'utilise la con-tre-plaque qu'une seule fais. On place ensuite le panneau percé dans un liquide contenant des particules abrasives afin d'obtenir des trous dans un état satisfaisant . L'emploi de contreplaques a généralement cîonnâ des résultats satisfaisants 35 en ce qui concerne la réduction des dimensions des bavures mais il existe encore plusieurs inconvénients qui accroissent notablement les frais de fabrications Par exemple, l'emploi de contreplaques exige la manutension d'éléments supplémentaires et dans certains cas où l'on désire percer des trous extrêmement fins, les contreplaques doivent être attachées une par une au panneau au moyen de 40 ruban adhésif afin d'empêcher tout mouvement relatif au cours du perçage- Un 69 41860 2 2028247 autre inconvénient provient du ccoût de la matière des contreplaques et du coût de l'opération de mise au rébus après perçage. Sur certaines perçeuses, il n'existe qu'un espace limité entre l'extrémité des forêts en position haute et le dispositif de support des pièces, de sorte que les contreplaques prennent une 5 place coûteuse dans le cas du travail simultané sur plusieurs panneaux lors d'une opération unique de perçage. En conséquence, la présente invention a pour objet principal un procédé de perçage des trous qui est plus économique que les méthodes actuelles et qui permet de réduire les dimensions des bavures présentes è la sortie des trous des •jq panneaux des circuits imprimés. La présente invention a également pour objet un procédé de perçage des panneaux à circuits imprimés facilitant la manutention et comportant un revêtement de protection du panneau. La présente invention a également pour objet un procédé de perçage des pan-■J5 neaux à circuits imprimés dont le rendement est amélioré et qui permet de réduire notablement le coût du matériel des contreplaques qu'exigeait le perçage des trous. Les objets susmentionnés sont réalisés par la présente invention qui comporte généralement le dépôt par électrophorèse d'un polymère sur les surfaces 20 des feuilles métalliques d'un panneau à circuit imprimé sur la face d'émergence de l'ûutil de perçage, puis la cuisson de l'enduit de polymère et le perçage des trous. Après perçage, on élimine le revêtement de polymère en.plongeant le panneau dans une solution décapante de solvant du commerce. Le revêtement de polymère adhère bien à la surface de la feuille métallique de sorte que le nombre 25 et la dimension des bavures sont notablement réduits en comparaison de la méthode des contreplaques. Le dépôt du revêtement par électrophorèse réduit la difficulté de manutention d'éléments supplémentaires constitués par les contreplaques et ramène les dépenses de matière utilisée sur la face de sortie à une faible fraction de ce 30 qu'elles étaient dans le cas des contreplaques. Le procédé de l'invention élimine en outre la nécessité de fixer les contreplaques et réduit de manière importante les frais de mise au rébus que présentent les contreplaques. L'enduit de polymère exigé pour la réduction de la dimension des bavures peut avoir une épaisseur très inférieure à celle des contreplaques, ce qui permet d'empiler 35 davantage de panneaux à circuit imprimé sur les perçeuses pour les percer simultanément. De plus» la réduction d'épaisseur du support à la sortie des trous prolonge notablement la durée de service ctes forêts. Les objets, particularités et avantages de la présente invention'ressor-tent de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation préconisé 40 de. la présente .invention, tel qu'il est décrit dans les dessins ei-joints_: 69 41860 3 2028247 La figure 1 est une vue ou section partielle d'un panneau d'un circuit imprimé tel qu'il se présente avant perçage, Les figures 2 à 11 sont des croquis représentant les différentes opérations effectuées conformément à la présente invention afin d'obtenir des trous dans 5 le panneau de la figure 1, Un panneau à circuit imprimé 10 se présente généralement tel qu'illustré par la figure 1, immédiatement avant le perçage. Les couches 11 sont constitué® de fibre de verre imprégné d'une résine époxy et sont laminées avec de minces feuilles métalliques 12 électriquement conductrices et disposées sur les deux • 10 faces principales des couches 11, Les feuilles du cuivre, par exemple, sont laminées sur l'une ou les deux faces selon l'emplacement prévu pour les lignes des circuits. On peut procéder au décapage sélectif des feuilles après l'opéra-' tion de perçage afin de réaliser les lignes des circuits. Les différentes opérations de perçage des panneaux à circuits imprimés 15 qui correspondent à la présente invention sont illustrées par les figures 2 à 11. Après laminage des panneaux, on les lave soigneusement par trempage afin d'éliminer toute salissure et graisse, comme indiqué sur la figure 2. Le bain peut être composé d'un produit de nettoyage basique tel que le K-2 que l'on trouve dans le commerce et qui est fabriqué par Pennsalt Chemical Corp. of Phi-20 ladesphia, Pa. Cette opération a pour but d'éliminer tout élément de pollution susceptible de se trouver sur les faces. En variante, on peut utiliser un bain de dégraissage ordinaire. On sort les panneaux du bain de nettoyage et on les trempe dans un bain acide [figure 3) pendant environ 30 secondes, afin d'enlever toute trace d'oxy-25 de susceptible de se trouver sur la surface des feuilles métalliques. Si les panneaux comportent des feuilles de cuivre, on peut utiliser un bain d'acide chlorydrique dilué, à 10% par exemple, à température ordinaire. On sort alors les panneaux de l'acide et on les rince à l'eau comme indiqué sur la figure 4, puis on les sèche à l'air sous une circulation forcée comme indiqué sur la fi-30 gure 5. Le panneau est alors prêt pour le dépôt par électrophorèse d'une résine polymère, en solution acqueuse, sur la surface métallique conductrice du côté de la face où emmergera l'outil de perçage. Cette opération est représentée sur la figure 6. La feuille de cuivre 12 qui doit être enduite, est reliée au 35 pôle positif d'une source de tension continue* 13 et constituera l'anode* la cathode 14 est reliée au pôle négatif de la source 13. On dispose un potentiomètre 15 en série avec la source 13 pour régler la tension appliquée au cours du dépôt. Comme on le voit, on place deux panneaux dos à dos dans le bac 1B de manière à déposer simultanément un revêtement sur chaque panneau. 40 Parmi les* résines appropriées pour la présente application, citons par 69 41860 4 2028247 exemple, une aminé alkyde désignée sous le nom de "Electrocoat IR-1540", distri buée par Mobil Chemical Company de Cleveland Ohio, Tel que fourni, ce produit contient 40 à 60% de matière solide et présente un PH de 7,2 à 7,3. On ajuste sa concentration au moyen d'eau désionisée jusqu'à atteindre une teneur en soli 5 de de 10% et l'on règle le PH à l'intérieur de la gome 7,7 à 8,3, Pour ce faire on accroit la basicité au moyen d'amoniaque ou d'aminés organiques telles que le N-N diméthyléthonolamine. La température du bain dans la cuve est maintenue approximativement à 22*C, On procède au dépôt à l'aide d'une source de 100 volts continue et en ré-10 glant le potentiomètre 15 pour augmenter la tension au fur et à mesure du dérou lement de l'opération. Un procédé consiste à augmenter régulièrement la tension de 0 à 40 volts en une minute. Puis on augmente la tension par palier de 10 volts et on maintient chaque palier pendant 30 secondes. Ce procédé permet d'obtenir un dépôt d'environ 25 microns. Dans certaines applications, on peut se 15 contenter d'un dépôt de 12 microns, La tension appliquée est susceptible de varier, ainsi que les temps adoptés, pour obtenir l'épaisseur désirée. Il faut être prudent lors de l'application de la tension afin d'éviter de dépasser la tension de décomposition du polymère au cours de son dépôt sur le panneau. Après application du revêtement d'aminé alkyde, on sort le panneau du bain 20 pour cuisson. On rince tout d'abord le panneau à l'eau désionisée comme indiqué sur la figure 7 pour éliminer la solution du bain en excès. Puis on procède à la cuisson afin de durcir la résine comme indiqué sur la figure 8. Dans le cas de 14IR-1540, le revêtement durcit à des températures dépassant 135*C, et la cuisson s'effectuera de préférence à une température de 150 à 155°C pendant 25 20 minutes afin de lier le polymère. Le panneau est alors prêt pour l'opération de perçage (figure 9). On positionne le panneau 10 sur son support 20 sous les forêts 21 qui sont commandés de manière conventionnelle. On place le panneau sur le support avec sa face enduite vers le bas et il repose sur une plaque percée permettant la sortie des 30 forêts. Les trous de passage ont généralement un diamètre dépassant de 0,38 à 0,43 mm le diamètre du forêt le plus gros. On obtient les meilleurs résultats avec des supports présentant des reliefs émisphriques 23 centrés sur chaque trou de passage des forêts. Ces reliefs permettent de concentrer la réaction du support au point de passage des forets et de réduire ainsi la formation des 35 bavures. Après perçage, on trempe le panneau pendant 3 à 4 minutes dans une solu» . tion déeapante généralement composée de chlorure de métylène, à température ordinaire [voir figure 10Î, Une solution satisfaisante que l'on trouve courram-ment dans le commerce est fournie par Allied Finishing Specialties Co, Chicago, 40 111,, sous lé nom de PR-491. 69 41860 5 2028247 Cette solution est efficace en 30 secondes environ à température ordinaire. La plupart des solutions de décapant de photorésistant donne généralement satisfaction mais agissant en des temps variables. La solution ramollit l'enduit de sorte qu'il suffit d'un léger brossage pour éliminer lepolymère. On peut ensui-5 te rincer le panneau décapé à l'eau désionisée corme indiqué sur la figure 11. Comme avec la technique classique, on nettoie alo^s les trous percés avec une suspension de silice dans l'eau afin d'éliminer les copeaux et les fragments de fibre de verre et d'époxy retenus dans les trous. Cette opération est toujours nécessaire pour les nettoyages des trous percés à l'aide d'une contrepla-10 que. Le procédé décrit ci-dessus réduit à la fois le nombre et la dimension des bavures présentes aux bord,s des trous et sert également de couche de protection de la.feuille métallique jusqu'à la fin du perçage. Ce dépôt est beaucoup plus mince que les contreplaques traditionnelles de sorte qu'il est possible de 15 percer simultanément plusieurs panneaux enduits. Lorsque l'on perce une pile de panneaux, seul le panneau inférieur exige un.dépôt durci étant donné que chacun des autres panneaux sert de contreplaque pour le panneau situé au-dessus de lui. Bien que l'invention ait été décrite et représentée sous un certain mode de réalisation particulier, il va de soi qu'elle peut recevoir, toutes modifica-20 tions de forme ou de détail, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 41860 6 2028247 REVENDICATIONS 1.- Un procédé de formation des trous dans un élément plan comportant une surface électriquement conductrice, caractérisé en ce qu'il comporte les opéra- 5 tions suivantes : limiersion dudit élément dans une composition à base de polymère organique Dépôt par électrophorèse d'un enduit du polymère contenu dans ladite composition sur ladite surface conductrice et Durcissement dudit dépôt après son dépôt sur ladite surface ■jq Perçage de trous dans ledit élément, l'élément étant disposé avec sa sur face enduite du côté de la face d'emmergence de l'outil. 2.- Le procédé décrit dans la revendication 1 caractérisé en ce que ladite composition à base de polymère est une émulsion acqueuse. 15 3.- le procédé décrit dans la revendication 1 caractérisé en ce que ladite composition à base de polymère est une émulsion acqueuse d'alkyde. 4.- Le procédé décrit dans la revendication 1 caractérisé en ce que ledit 20 dépôt-est suffisant pour que l'enduit atteigne à l'état durci une épaisseur d'au moins 12 microns. 5.- Le procédé décrit dans la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération d'immersion dudit élément percé dans une solution 25 dé décapage et l'élimination dudit dépôt» 6.- Le procédé décrit dans la revendication 1 caractérisé en ce que ledit dépôt est durci par cuisson à une température d'au moins 130°C. 30 7.- Le procédé décrit dans la revendication i caractérisé en ce que ledit élément est supporté pour l'opération de perçage par un support dont la surface présente des reliefs dont chacun correspond à chaque trou percé, chaque relief comportant un trou de passage du foret. 35 Le procédé décrit dans la revendication 5 caractérisé en ce que la solution de décapage contient des solvants organiques et4 ledit dépôt .est éliminé par brassage.