Brevet FR2061787A1 — publié le 19710625

Au cours de ces dernières aimées, une grande attention a été portée aux circuits coaxiaux et à leurs techniques de fabrication, comme le montrent par exemple les brevets des Etats-Unis d'Amérique N° 3 351 702, N° 3 351 816, N° 3 351 953 et N0 3 391 454. 5 La présente invention concerne un circuit coaxial et son pro cédé de fabrication, le circuit coaxial comporte, une structure co-axiale feuilletée dans laquelle l'isolement requis entre les conducteurs coaxiaux est obtenu par un certain nombre de couches développées sélectivement dans un matériau photopolymère qui est égale-10 ment capable de constituer un isolant satisfaisant entre les conducteurs. Il en résulte un composant perfectionné qui, en comparaison avec les techniques actuellement connues, peut être fabriqué de manière remarquablement simple et peu coûteuse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res-15 sortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés illustrant un mode de réalisation donné à titre explicatif et non limitatif. Sur ces dessins : les figures 1 à 20 sont des représentations en coupe partiel-20 le montrant les différents stades de fabrication d'un circuit coaxial selon l'invention ; les figures 2, 4» 6, 8, 10, 12 et 13, 15 et 16, 18 et 19 sont des coupes transversales le long des lignes indiquées par les références correspondantes dans les figures 1, 3» 5, 7» 9, 11» 14 et 25 17 respectivement. Les mêmes références désignent les mêmes éléments dans les différentes figures des dessins. Pour plus de clarté, l'épaisseur des différentes couches a été exagérée dans les dessins. Pour plus de clarté également, les figures 1 à 19 des dessins sont limitées 30 à l'illustration de la fabrication d'un seul conducteur coaxial. Toutefois, il est bien entendu qu'un certain nombre de ces conducteurs coaxiaux ayant des formes déterminées sont habituellement fabriqués en même temps. Par conséquent, les figures 1 à 19 ainsi que la description qui s'y rapporte doivent être considérées en 35 tenant compte du fait que les mêmes opérations peuvent être effectuées simultanément sur d'autres conducteurs coaxiaux. 70 33751 "2" 2061787 Les figures 1 et 2 montrent un bloc-support 10 d'acier inoxydable qui sert de support provisoire tout au long du processus de fabrication. Le bloc 10 a des dimensions suffisantes pour recevoir la forme voulue de conducteur coaxial et il comporte également des 5 trous de positionnement tel que celui représenté en 10a. Une couche, ou feuille métallique de base 12 pouvant être par exemple de cuivre ou de nickel, -est collée sur le bloc-support 10 en utilisant de préférence de la cire de bijoutier de façon que le circuit coaxial terminé puisse être facilement enlevé et 10 permettre la réutilisation du bloc-support 10. Comme le montrent les figures 1 et 2, une première couche photopolymère 14- est déposée sur"la couche métallique de base 12, par exemple par plaquage,par laminage ou collée par un solvant. 11 est important que la couche., photopolymère 14 aussi bien que les 15 autres couches photopolymères déposées dans la suite du processus de fabrication,puissent à la fois être développées sélectivement par procédé photographique et constituer un matériau isolant satisfaisant pour le circuit coaxial résultant. Un exemple de photopolymère convenable est un copolyester disponible chez DuFsht sous 20 la marque commerciale "RISTON" et qui peut être déposé au rouleau sur la couche métallique de base 12 des figures 1 et 2 pour constituer la couche photopolymère 14. Le produit "TEMPLEX" également produit par Dupont est un autre exemple de photopolymère convenable. L'étape suivante du processus de fabrication est le déve-25 loppement sélectif de la couche photopolymère 14 permettant d'obtenir sur la plaque de base 12 une couche photopolymère de forme voulue telle que la simple bande allongée 141 représentée sur les figures 3 et 4. Ceci s'obtient par l'exposition sélective à la lumière des zones de la surface de la couche photopolymère 14 devant 30 subsister? et en enlevant ensuite les zones non exposées de la couche photopolymère 14 par développement photographique. Les figures 5 et 6 montrent que des techniques de plaquage bien connues sont utilisées pour plaquer la couche de métal de base 12 des pièces des figures 3 et 4 jusqu'au niveau, ou au-dessus 35 de la surface de la couche photopolymère 14'. Comme le montrent les figures 5 et 6, la couche plaquée 16 est ensuite affleurée avec la surface du photopolymère 14' en faisant appel à des techni- « 70 33751 ~3~ 2061787 ques de rectification de précision telles que meulage planétaire ou ponçage de précision. Une seconde couche de matériau photopolymère est ensuite déposée sur la surface affleurée de la pièce des figures 5 et 6. 5 Comme le montrent les figures' 7 et 8,cette seconde couche photopolymère est exposée et développée pour constituer un second » jmotif 18. le long des bords du premièr motif 14l avec un évidement 20 destiné à recevoir le métal qui constituera le conducteur intérieur du composant coaxial terminé. Ce conduc-10 teur intérieur est formé au cours de l'étape suivante, dans laquelle le plaquage et la rectification de précision sont de nouveau utilisés pour réaliser les couches métalliques 22 et 24 des figures 9 et 10 qui sont affleurées avec la surface 'du second motif photopolymère 18. La couche métallique 22, isolée électri-15 quement dans la cavité 20,sera le conducteur intérieur du composant terminé. L'étape suivante de la fabrication consiste à déposer une troisième couche photopolymère sur la surface de la pièce des figures 9 et 10. Comme-le montrent les figures 11 à 13, cette 20 troisième.couche est développée sélectivement pour constituer un troisième motif photopolymère 26 au-dessus des premier et deuxième motifs photopolymères 14' et 18,de sorte que le matériau photopolymère enferme complètement la couche métallique 22 constituant le conducteur coaxial intérieur, à l'exception d'un trou 30 réser-25 vé à une extrémité pour la connexion. Comme le montrent les figures 14 à 16, une couche métallique 28 et 32 est de nouveau déposée par plaquage, et affleurée avec la surface du troisième motif photopolymère 26 par rectification de précision, la partie métallique 32 constituant la connexion électrique du conducteur inté-30 rieur 22. Une quatrième couche de matériau photopolymère est ensuite déposée sur la surface résultante de la pièce des figures 14 à 16. Comme le montrent les figures 17 à 19» cette quatrième couche est développée pour constituer un quatrième motif 34 qui est un anneau 35 isolant autour de la partie métallique de connexion 32. Puis, par plaquage et rectification de précision, une couche métallique 33 et 36 est déposée et affleurée avec la surface du quatrième motif 70 33751 -4- 2061787 photopolymère 34. Le conducteur coaxial intérieur 22 est alors complètement entouré de méta'l conducteur, sauf à l'endroit de la petite zone constituée par le quatrième motif photopolymère 34 qui isole la partie métallique de connexion 36. 5 Le composant coaxial des figures 17 à 19 peut être séparé de la plaque-support 10 par chauffage ; Cette structure coaxiale planaire contenant un certain nombre de conducteurs et fabriquée suivant les figures 1 à 19» peut ensuite être connectée à des composants électriques et éventuellement empilée avec d'autres struc-10 tures planaires de différentes façons connues. Si des connexions doivent être prévues sur les deux faces, il est possible de réserver des bornes isolées dans la couche métallique de base 12, et affleurées avec sa surface. Le premier motif photopolymère serait alors pourvu d'une petite ouverture au-dessus de chaque borne, 15 cette petite ouverture étant remplie de métal au moment de la première opération de plaquage. La structure coaxiale illustrée par les figures 17 à 19 peut être séparée de la plaque-support 10 et utilisée comme un simple composant coaxial ou empilée avec d'autres comme indiqué 20 ci-dessus. Il faut noter que d'autres couches métalliques et photopolymères peuvent être appliquées selon l'invention, de manière à obtenir un composant tridimensionnel comportant un certain nombre de niveaux de conducteurs coaxiaux interconnectés ainsi que le montre la figure 20. 25 La figure 20 représente un composant coaxial tridimensionnel à deux niveaux comportant trois conducteurs coaxiaux 50, 52 et 54. • Les conducteurs 50 et 52 du niveau inférieur sont parallèles entre eux, et le conducteur 54 du niveau supérieur leur est perpendiculaire. Afin de faciliter la' comparaison et la compréhension, les 30 éléments du niveau supérieur sont désignés par les références numériques des éléments correspondants du niveau inférieur augmentées de 100. Il faut également noter que la couche supérieure 33 du niveau inférieur est la couche de base du niveau supérieur. La figure 20 montre de plus comment une connexion électrique 35 extérieure peut être réalisée pour le conducteur 52 à partir de la couche de base 12. Cela s'obtient en réservant une borne isolée 61 dans la couche de base 12, qui est reliée électriquement au 70 33751 ~5~ 2061787 conducteur intérieur 22 par la partie métallique 63 formée pendant la première opération de plaquage dans un trou approprié ménagé dans le premier motif 14'-La figure 20 montre aussi comment le conducteur intérieur 22 du conducteur 50 peut être connecté élec-5 triquement au conducteur int-érieur 122 du conducteur coaxial 54 par les parties métalliques 32, 36 et 163, et comment le conducteur intérieur 122 du conducteur coaxial 54 est .à son tour relié à la surface supérieure par les parties métalliques 132 et 136. Il est bien"entendu que les formes spécifiques de l'in-10 vention décrite ne sont que des exemples et que de nombreuses modifications et variations dans la fabrication et l'utilisation peuvent êtré apportées sans sortir du cadre de l'invention. 70 33751 "6" 2061787 REVENDICATIONS 1. Circuit caractérisé' en ce qu'il comporte un premier matériau conducteur formant une cavité allongée, un second matériau conducteur formant un conducteur allongé à l'intérieur de ladite 5 cavité et espacé dudit premier matériau conducteur, et un matériau photopolymère intercalé entre les premier* et second matériaux conducteurs pour supporter ledit conducteur dans ladite cavité et l'isoler électriquement dudit premier matériau conducteur. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 lesdits premier et second matériaux conducteurs sont constitués d'un certain nombre de couches conductrices en contact les unes avec les autres et comportant des ouvertures situées de façon à former ladite cavité dans laquelle ledit conducteur est disposé, et ledit matériau photopolymère est constitué d'un certain nombre 15 de couches photopolymères adjacentes et dont les formes sont telles qu'elles remplissent l'espace compris entre ledit conducteur et lesdites couches conductrices. 3° Circuit selon la revendication 2S caractérisé en ce que l'une déterminée desdites plusieurs couches conductrices comporte 20 une ouverture supplémentaire située de façon à permettre le passage d'une connexion électrique disposée entre ledit conducteur et la surface extérieure d'une couche conductrice extérieure, et l'une prédéterminée desdites plusieurs couches photopolymères a une forme telle qu'elle supporte et isole électriquement ladite connexion 25 électrique desdites couches conductrices. 4. Procédé de fabrication de circuit électrique, caractérisé ' en ce qu'il consiste essentiellement à réaliser une base conductrice, à former sur ladite base une couche photosensible d'un matériau isolant électrique, à traiter photographiquement ladite 30 couche photosensible pour constituer un motif prédéterminé de matériau isolant sur ladite base, et à former un conducteur sur ledit motif prédéterminé de manière que ledit conducteur soit isolé de ladite base par ledit motif. 5. Procédé selon la revendication 4* caractérisé en ce que 35 ladite couche photosensible est un matériau photopolymère, par exemple un copolyester. 70 33751 "7" 2061787 6. Procédé selon la revendication 5> caractérisé en ce que des motifs supplémentaires sont réalisés par traitement photographique de façon que du matériau photopolymère entoure ledit conducteur, et du matériau conducteur supplémentaire est disposé de 5 façon à envelopper ledit conducteur tout en étant isolé électriquement par ledit matériau photopolymère desdits motifs. 7. Procédé selon la revendication 4* caractérisé en ce.que la formation d'un conducteur comporte le traitement'.photographique de plusieurs couches photopolymères formées sur ladite base, de 10 façon à constituer un évidement électriquement isolant suivant un tracé correspondant au motif.désiré dudit conducteur et le remplissage dudit évidement par un matériau conducteur pour constituer ledit conducteur. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que 15 ladite formation d'une couche photosensible produit une première couche photopolymère de matériau isolant électrique sur ladite couche de base, ledit traitement photographique de ladite couche photosensible produit un premier motif photopolymère sur ladite couche de base correspondant au tracé désiré dudit conducteur, la-20 dite formation d'un conducteur sur ledit motif prédéterminé produit sur ladite couche de base une première couche conductrice dont une surface extérieure affleure la surface extérieure dudit premier motif photdpolymère, et lesdits traitements photographiques supplémentaires et lesdits dépôts supplémentaires de matériau con-25 ducteur comportent la formation d'une deuxième couche photopolymère sur la surface affleurée formée par les surfaces extérieures des premières couches photopolymère et conductrice, le traitement photographique de la deuxième couche photopolymère pour constituer un deuxième motif photopolymère de façon à former un évidement iso-30 lé électriquement pour recevoir le matériau conducteur constituant ledit conducteur, la formation sur les premières couches photopolymère et conductrice d'une deuxième couche conductrice dont une surface extérieure affleure la surface extérieure de la deuxième couche photopolymère, la couche conductrice ainsi formée dans le-3.5 dit évidement constituant ledit conducteur, la formation d'une troisième couche photopolymère sur la surface affleurée résultante formée par les surfaces extérieures des deuxièmes couches photopo 70 33751 -8- 2061787 lymère et conductrice, le traitement photographique de la troisième couche photopolymère de façon à constituer un troisième motif photopolymère faisant que le conducteur est entouré de matériau photopolymère, la formation sur les deuxièmes couches pho-5 topolymère et conductrice d'une troisième couche dont une surface extérieure affleure la surface extérieure de la troisième couche photopolymère, et la .formation d'une quatrième couche conductrice sur la surface affleurée résultante formée par les surfaces extérieures des troisièmes couches photopolymère et conductrice de 10 façon à enfermer le conducteur avec du matériau conducteur. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le traitement photographique de la troisième couche photopolymère -troisième est tel que le/motif photopolymere résultant comporte une ouver-ture.^de passage de connexion allant jusqu'au dit conducteur, la-15 dite ouverture de passage de connexion est remplie d'un matériau conducteur quand la troisième couche photopolymère est formée avant la formation de la quatrième couche conductrice sur la surface affleurée résultante formée par les surfaces extérieures des troisièmes couches, photopolymère et conductrice, ladite quatrième cou-20 che photopolymère étant traitée photographiquement pour constituer un quatrième motif photopolymère comportant une ouverture communiquant avec l'ouverture du troisième motif photopolymère, et l'ouverture du quatrième motif photopolymère est remplie d'un matériau conducteur quand la quatrième couche conductrice est formée, 25 de façon à constituer une connexion électrique isolée du conducteur à la surface extérieure de la quatrième couche conductrice. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les étapes décrites sont répétées en utilisant la quatrième couche conductrice comme couche de base de façon à constituer une struc- 30 ture tridimensionnelle comportant deux niveaux avec un conducteur formé dans chaque niveau.