Brevet FR2425790A1 — publié le 19791207

La présente invention concerne les circuits imprimés et leursprocédéade fabrication. A l'heure actuelle, on fabrique généralement les circuits imprimés à partir de supports cuivres qui sont réalisés en revêtant une plaque en résine isolante renforcée (résine époxy renforcée par des fibres de verre en général) par une feuille de cuivre mince sur une face ou les deux faces. Ces supports sont réalisés sous un format très supérieur à celui des circuits définitifs (par exemple 1200 mm x 1000 mm à l'aide d'installations très importante. et on#reuses. Ce mode de fabrication des circuits imprimés présente de nombreux inconvénients. En particulier, il faut en règle générale éliminer 80 t au moins du cuivre de revêtement des faces et ce cuivre se retrouve dans des bains chargés qu'il n'est pas possible de rejeter teE quels sans risque de pollution i-naccepta- ble. De plus, la découpe des plaques de format standard livrées par les fabricants de supports cuivrés se traduit par des pertes supplémentaires. La présente invention vise à fournir un procédé de fabrication de circuits imprimés répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il évite le passage en solution de quantités importantes de cuivre et qu'il se prête bien à une mise en oeuvre dans une installation beaucoup plus légère et moins coûteuse que par le passé en permettant d'obtenir un format qui peut être#1uidesplaquesdecircuit défendeur#Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé de fabrication de circuits imprimés sur un substrat isolant, caractérisé en ce qu'on dépose sur le substrat une couche support de vernis électriquement conducteur, on constitue sur le vernis un masque adhérent présentant une découpe d'accès au vernis suivant le tracé du circuit imprimé à réaliser, on dépose électrolytiquement une couche de cuivre sur les parties accessibles du vernis, et on détruit par solvant le vernis support dans toutes les zones où il n'est pas protégé par le dépot de cuivre, en même temps que le masque qu'il porte. Grâce à ce procédé, on peut réaliser directement des feuilles au format utilisé lors des opérations de traitement ultérieur et déposer du cuivre uniquement là où il est nécessaire pour constftuer le circuit imprimé. On peut notamment partir d'un substrat constitué par une plaque de résine synthétique renfoecee par une charge isolante ou de résine #ssmo- durcL#able.On peut notamment utiliser une plaque en résine époxy renforcée par de la fibre de verre, par exemple susceptible d'être fabriquée aisément à la presse à injecter On supposera par la suite que l'on veut fabriquer un circuit imprimé sur une seule face de la plaque, pour simplifier, bien que le procédé s'applique aussi bien à la fabrication de circuits imprimés double face.Sur la feuille, qui aura généralement l'épaisseur standard de 1,5 mm, on dépose une couche support continue de vernis conducteur, dont 11 épaisseur peut aller de 5 à 50 microns et sera en général com prise entre 20 et 30 microns. Ce vernis est avantageusement constitué par une résine présentant une consistance de gel très avance de façon à etre manipulable sans risque de marquage par les doigts ou d'arrachement On connait de telles résines, notam ment des résines polyesters contenant des retardateurs de polymé risation, qui peuvent rester pendant plusieurs jours en phase gel très avancé o qui restent attaquables pur les solvants aro matiques et les cétones ainsi que leurs dérivés lorsqu'elles sont dans cet état, mais deviennent inattaquables par ces mêmes sol vants une fois polymérisées -. De telles résines sont polymérisables par irradiation sous rayonnement. Etant donné les très faibles épaisseurs mises en jeu, les rayonnements ultraviolets sont suf fisamment pénétrants pour -polymériser la resine sur toute son épaisseur pour des durées d'irradiation de quelques minutes au plus. Le vernis doit être conducteur. Pour celà, lorsqu'on utilise une résine, celle-ci contient une ou des charges. On peut utiliser une charge de noir d'acétylène, qui a l'avantage d'être très bien mouillé par les résines, suivant une technique déjà utilisee pour constituer des résistances, mais en utilisant une teneur plus importante. On peut également utiliser une charge d'argent. Le vernis est mis en place, en phase liquide, par pul vérisation, au rouleau ou par sérigraphie puis on le chauffe, à une température qui-ne dépassera pas généralement 100 C,pendant une durée suffisante pour l'amener en phase gel avancé. Le ver nis peut rester dans cet état pendant plusieurs jours. On constitue ensuite sur le vernis conducteur un masque et à ce stade & procédés distincts peuvent être adoptés. Un premier procédé consiste à réaliser le masque en résine photodurcissable. Dans ce cas les opérations~ successives sont les suivantes On commence par déposer le vernis conducteur, on dépose ensuite sur ce vernis la couche de résine photodurcissable et on l'insole à travers un cliche du circuit imprimé à réaliser que l'on peut considérer comme un négatif, en ce sens que le dessin du circuit y apparat sous forme de plages opaques sur un fond transparent. On attaque ensuite la résine à l'aide de solvants sélectifs incapables de détruire le vernis. On insole ensuite le produit sous un rayonnement ultra-violet dont l'énergie doit être insuffisante pour traverser le masque de résine photodurcissable polymérisée. Le rayonnement d'insolation fait passer le vernis de la phase gel à la phase solide là où il n'est pas protégé par le masque, c'est-à-dire le long du circuit imprimé à réaliser. On dépose ensuite le cuivre sur le vernis, enfin on soumet le produit à une attaque par un solvant susceptible de détruire le vernis là où il est encore en phase gel et d'entrainer en même temps le reste du masque polymérisé. On arrive ainsi à un circuit imprimé dans lequel ne subsiste plus de couche de vernis continue qui se traduiraitpardes pertes électriques. La présence d'une mince couche de vernis polymérisé sous les pistes de cuivre est sans inconvénient. Le procédé peut être complété par dépôt sur le cuivre d'un alliage de soudure permettant ultérieurement la fixation de boîtiers ou de fils par soudage à la vague ou par reflusion. Le procédé qui vient d'être défini en détail n'est applicable que dans la mesure où onpeut polymériser le masque sans en même temps polymériser le vernis en phase gel au-dessous. Lorsque ce risque existe, par exemple du fait de la faible épaisseur du masque, on peut l'écarter en utilisant un masque inverse, en résine -photosensible ; quelquefois appelées "positive ". On connait de telles résines qui sont normalement inattaquables par des solvants sélectifs lorsqu'elles sont sèches, mais qui deviennent attaquables par ces mêmes solvants lorsqu'elles ont été soumises à une irradiation. Dans ce cas, en une seule et même insolation sous un cliché positif, on peut tout à la fois rendre le masque attaquable par les solvants dans les portions destinées à recevoir le cuivre et durcir le vernis support uniquement dans les zones sou s- jacentes, là où il doit rester. Des modes particuliers de mise en oeuvre de l'invention seront maintenant décrits à titre non limitatif en faisant référence au dessin ci-joints dans lequel - les figures 1 à 7 montrent les étapes successives de fabrica tion d'un circuit, en utilisant un masque en résine photodur cissable, - la figure 8 montre schématiquement l'utilisation possible d'un masque en résine photosensible négative. Les figures 1 à 7, sur lesquelles les échelles ne sont pas respectées pour mieux faire apparaître les différentes couches, montrent, en coupe, un fragment de plaque 10, par exemple de 1,5 mm d'épaisseur, en résine époxy renforcée par de la fibre de verre. On dépose au rouleau, sur une face de la plaque, une couche il de vernis en phase liquide, par exemple de 30 microns d'épaisseur et on le- chauffe pour l'amener en phase gel avancé. On peut notamment utiliser une résine conductrice polyester contenant une charge de noir d'acétylène et un retardateur de polymérisation et chauffer la couche de vernis pendant 2 à 3 minutes à BOOM. Sur la couche 11 on dépose, par un des procédés classiques de revêtementj une couche 12 de résine photodurcissable destinée à constituer le-masque (figure 2). On peut notamment utiliser une résine niéthacrylate , sous une épaisseur de 25 à 70 m. Sur la couche 12 destinée à constituer le masque, on dispose un cliché 13 reproduisant en négatif le circuit imprimé à réaliser, puis on insole l'empilement ainsi constitué de façon à polymériser le masque et à le rendre inattaquable aux solvants, sauf dans les parties protégées par le cliché (figure 3). Il suffit en général d'une insolation de l'ordre de 5 secondes Il faut évidement utiliser un rayonnement ultra-violet dont l'énergie est proportionnée à l'épaisseur de la couche 12 de façon qu'il ne polymérise pas le vernis en même temps que la résine constituant la couche. Le cliché est ensuite retiré et le masque est soumis à l'action d'un solvant choisi pour faire disparaitre les parties non insolées (figure 4). Lorsque la couche 12 a la constitution mentionnée plus haut, on peut utiliser comme solvant le trichloréthane Les plages du circuit imprimé à réaliser apparaissent alors comme des découpes 14 dans le masque. On polymérise ensuite sous rayonnement le vernis 11 dans les zones correspondant aux découpes du masque 12 (figure 5). Là encore on doit choisir un rayonnement ultra-violet d'énergie telle qu'il ne polymérise pas le vernis au travers du masque. On dépose ensuite des pistes de cuivre 15 sur le vernis dans les découpes du masque 12 (figure 6). Pour celà on place l'empilement dans un bain électrolytique convenable, l'empilement constituant la cathode. Etant donné quelle vernis 11 présente toujours une résistivité appréciable, on aura intérêt à amener le courant à ce vernis par des pinces réparties tout autour de la plaque plutôt qu'en un seul point. Le processus de dépôt électrolytique peut être entièrement -classique. Grâce à la présence du vernis 11, on peut déposer des plages de métal dans des zones non reliées au bord de la plaque. Un fois les plages réalisées (figure 6) on fait dispa raire la totalité du masque 12 et les parties non insolées du vernis Il en utilisant un solvant du vernis en phase gel qui est avantageusement d'un type attaquant également la résine tel we chlnnr re de méthylène , même à l'état polymérisé. On connaît des solvants des résines en phase gel avancé. Il s'agit notamment des solvants aromatiques et des cétones et de leurs dérivés (par exemple méthyl-éthyl -cétone, styrene. Après attaque, le circuit à réaliser se présente sous forme de plages de cuivre 15 sur un mince support de vernis entièrement polymérisé 11 (figure 7). Lorsqu'on craint de polymériser et de durcir le vernis en phase gel à travers le masque, au cours de la seconde insolation, on peut utiliser, au lieu d'une résine photodurcissable, une résine photosensible " positive". Les opérations montrées sur les figures 1 et 2 sont alors les mêmes que dans le cas qui vient d'être décrit, si ce ntest que la- couche 12 est réalisée en résine photosensible -posltive, mais on utilise ensuite, pour insolation, un cliché positif 13a (figure 8). Le rayonnement ultra-violet incident rend la résine constitutive du masque 12 attaquable par les solvants au droit des pistes à réaliser et polymérise et durcit le gel au-dessous. Il n'est dans ce cas pas nécessaire d'effectuer une seconde insolation. Par attaque à l'aide d'un solvant sélectif de la résine constitutive du masque 12 on découpe les ouvertures d'accès au vernis. On effectue ensuite le déport électrolytique9 comme dans le cas de la figure 6. Enfin, on dissout et on détruit le vernis9 sauf là où il a été rendu inattaquable par insolation. Les opérations qui viennent d'être décrites peuvent être complétées par dépôt d'alliage de soudure permettant ulté- ristment un soudage par fusion Od à la vague. Dans ce dernier cas, il faut évidement utiliser une plaque support et un vernis capable de résister pendant des durées très brèves aux tempéra~ tures de l'ordre de 250C qulimplique le soudage à la vague REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de circuits imprimés sur un substrat isolant, caractérisé en ce qu'on dépose sur le substrat une couche support de vernis électriquement conducteur, on constitue sur le vernis un masque adhérent présentant une découpe d'accès au vernis suivant le tracé du circuit imprimé à réaliser, on dépose électrolytiquement une couche de cuivre sur les parties accessibles du vernis,-et on détruit par solvant le vernis support dans toutes les zones où il n'est pas protégé par le dépôt de cuivre, en même temps que le masque qu'il porte. 2-. Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que le vernis support est constitué par une résine chargée en matériau- conducteur , en phase gel, qu'un polymérise et durcit par insolation le long du tracé du circuit, avant dépot de cuivre. 3 Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on dépose une couche de vernis d'épaisseur comprise entre 5 microns et 50 microns, avantageusement20 à 30 microns. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le vernis est constitué par une résine de polyester en phase gel avancé , contenant une charge de noir de carbone ou d'argent. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le vernis est mis en place en phase liquide par pulvérisation, au rouleau ou par sérigraphie, puis amené en phase gel par chauffage. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on attaque le vernis à l'aide d'un solvant permettant la récupération du-vernis non polymérisé. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on constitue le masque en déposant sur le vernis une couche de résine photodurcissable, en polymérisant la résine à travers un négatif du circuit imprimé et en attaquant à l'aide d'un solvant sélectif la résine photodurcissable aux emplacements non impressionnés; en ce qu'on insole ensuite l'ensemble pour faire passer le vernis de la phase gel à la phase solide là où il n'est pas protégé par le masque; en ce qu'on dépose ensuite électrolyffkpementle cuivre,' et enfin en ce qu'on attaque par solvant le vernis là où il est encore en phase gel. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on constitue le masque en déposant sur le vernis une couche de résine photosensible négative, on insole ensuite l'ensemble à travers un cliché positif du circuit imprimé de façon à rendre la résine du masque attaquable au droit des pistes à réaliser et en même temps à polymériser-et durcir le vernis au droit des pistes du circuit imprimé à réaliser, on attaque ensuite par un solvant spécifique de la résine photo- sensible négative, on dépose électrolytiquement le cuivre et enfin on attaque par solvant le vernis là où il est encore en phase gel 9 Circuit imprimé comprenant un substrat isolant sur lequel sont disposées des pistes conductrices séparées du substrat par une couche mince de vernis polymérisé conducteur, tel que fabriqué par le procédé suivant l'une quelconque des revendications précé dentes.