Brevet FR2470519A1 — publié le 19810529

2470519. L'invention concerne un procédé de fabri- cation de plaquettes conductrices comportant des régions rigides et flexibles,dont les tracés conducteurs sont for- més de métal, tel que le cuivre, sous forme de pellicules, de feuilles ou de fils. Pour la fabrication de plaquettes conductrices du type circuits imprimés comportant des régions rigides et flexibles, on a déjà proposé de fabriquer tout d'abord des plaquettes rigides et des circuits flexibles, de façon connue, et ensuite de les assembler pour former une plaquette conductrice composée de régions rigides et de régions flexibles. Non seulement il en résulte un pro- cédé de fabrication coûteux, mais en outre, un grave in- convénient est que lors de la transformation ultérieure, par exemple lors du montage et du soudage, les plaquettes ainsi fabriquées ne constituent pas une unité mécanique, ce qui complique extrêmement ces opérations. On a déjà proposé aussi de fabriquer des plaques.conductrices comportant des régions rigides et flexibles en comprimant des couches individuelles rigides et flexibles au moyen de couches composites telles que des préimprégnés présentant des évidements dans la région qui est flexible dans la plaque finie; à cet effet, avant la compression, on forme tout d'abord des rainures dans l'une des couches extérieures de matière rigide ou dans toutes les deux, le long de la ou des lignes de séparation entre régions flexible et rigide, sur la face intérieure relativement au circuit fini et, après. la compression,. on forme des rainures sur la face extérieure, et on dé- tache ultérieurement, par exemple après le montage et -le soudage, les régions situées entre les rainures. Il est apparu que ce procédé connu présentait un inconvénient particulier, à savoir que- le fabricant de plaquettes doit tout d'abord pratiquer sur les couches extérieures, avant la compression, une rainure correspondant par exemple à la moitié de l'épaisseur de la matière, et ensuite, lors- que la fabrication de la plaque conductrice est terminée, 24705-19 pratiquer de l'extérieur une rainure correspondante pour pouvoir éliminer des régions flexibles la matière de couche rigide. Non seulement cela représente un procédé de fabrication coûteux, mais si l'on veut obtenir l'avan- tage d'un ensemble de plaquettes rigides lors du montage et lors du soudage, il est nécessaire d'effectuer le deuxième processus de rainurage après le montage et le soudage, c'est-à-dire que ce processus ne fait plus partie de la fabrication des plaquettes, mais est exécuté par l'utilisateur. C'est pourquoi on a déjà proposé de pratiquer la rainure de l'extérieur de façon telle que les couches extérieures rigides ne soient pas complètement coupées et qu'ainsi, la partie de la ou des couches extérieures ri- gides qui se trouve par-dessus..la partie flexible reste reliée à la partie-rigide du circuit par des filets ou par une petite épaisseur résiduelle-de la ou des couches extérieures. Alors, après le-montage et le soudage, on coupe et on enlève la partie de la ou des couches rigides qui couvre la région flexible du circuit en brisant les filets ou la couche résiduelle. -Pour briser les filets ou la couche rési- duelle de matière, il est nécessaire d'appliquer à la ma- tière un effort de flambage. Il en résulte obligatoirement aussi l'application d'un effort de flambage indésirable sur les tracés conducteurs qui vont de la partie rigide à la partie flexible du circuit, ce qui cause des excès d'allongements et des défaillances mécaniques et élec- triques lors de la fabrication et surtout lors de l'uti- lisation ultérieure. L'invention a pour but de fabriquer, de façon simple et économique, des plaquettes conductrices -formées de régions rigides et flexibles, et exemptes des inconvénients cités. Selon l'invention, ce problème est résolu grâce au fait que pour fabriquer des plaquettes conduc- trice.s présentant un ou plusieurs plans de tracés conduc- c 2'470519 teurs et comportant des régions rigides et flexibles, on assemble entre elles des couches individuelles rigides et flexibles en excluant les régions qui forment des parties flexibles dans la plaquette conductrice finie, qu'avant l'assemblage on coupe complètement la ou les couches rigides le long de la ou des lignes de séparation entre régions rigides et flexibles, que l'on recouvre d'une feuille ou de feuilles la ou les faces extérieures du paquet de couche qui ne sont pas formées de matière de couche individuelle flexible et qu'on les assemble à cette ou à ces feuilles de raidissement; la-ou les feuilles étant dépourvues de tracés conducteurs au moins dans les régions de transition entre parties flexibles et rigides de la plaquette et qu'ensuite, en une étapeeffectuée à un moment ultérieur, en coupant la ou les feuilles le long de la ou des lignes de séparation, on transforme l'en- semble rigide de la plaquette, formé par assemblage des couches rigides et flexibles entre elles ou à la ou aux feuilles, en plaquette conductrice composée de régions rigides et flexibles. Dans des cas déterminés, il est apparu avan- tageux de relier au moyen de filets, des régions de la ou des couches rigides formant, dans la plaquette finie, des régions rigides séparées physiquement les unes des autres, entre elles ou à des régions auxiliaires de la ou des couches rigides qui n'existent plus dans la- plaquette finie, en creusant complètement les lignes de séparation entre régions rigides et flexibles, de façon-telle qu'elles' soient fixées rigidement dans leur position pendant la fabrication ou la transformation de la plaquette conductrice, les filets mentionnés étant enlevés ou brisés-ultérieure- ment, de préférence après le montage et le soudage. Etant donné que la région des lignes de séparation doit rester exempte de filets de rupture, la rupture des filets men- tionnés n'applique aucun effort de flambage aux tracés conducteurs ni à la matière de couche flexible. De préférence, on effectue l'assemblage des couches de-manière en ellemême connue par -l'action de la chaleur et d'une pression, en utilisant généralement des feuilles composites, par exemple des préimprégnés, qui présentent des évidements dans les régions correspondant aux parties qui sont flexibles dans la plaquette conduc- trice finie. Comme matière de feuille, on a trouvé que des feuilles de matière synthétique, par exemple de polyimide lo ou de polyester, conviennent particulièrement. Toutefois, on peut aussi utiliser selon l'invention des feuilles de métal, de préférence de cuivre, ainsi que des feuilles de matière synthétique doublées de métal, par exemple de cuivre. Après avoir assemblé les différentes couches entre elles et à la ou aux feuilles-de raidissement, on obtient un ensemble pratiquement rigide en lui-même qui permet, lors du transport et de la transformation, de sup- porter sans dommage tous les efforts appliqués. aux transi- tions entre la ou les parties flexibles et la ou les par- ties rigides ainsi que les autres dommages. En outre, on peut de façon simple monter des composants sur les en- sembles rigides de même que sur les plaquettes rigides usuelles et les transformer-par tous les procédés usuels, par exemple par-le procédé de soudage en masse (au-trempé ou à la traîne). Pour finir les plaquettes conductrices for- mées-de régions flexibles et rigides, on coupe finalement la ou les feuilles le long des lignes de séparation entre les régions, après quoi on enlève de façon-simple la ou les parties sous-jacentes de la ou des couches rigides, en les soulevant. - Le coupage s'effectue avantageusement au moyen d'un dispositif de coupage guidé manuellement ou actionné mécaniquement, par exemple d'un couteau dont la profondeur de coupe est convenablement limitée. Etant donné qu'il s'agit simplement de traverser l'épaisseur de la : feuille et que dans le procédé selon l'invention-, il n'y a pas de matières de couches rigides en dessous de cette feuille dans la région des lignes de séparation, des pré- cautions simples suffisent à éviter avec certitude d'abîmer les parties flexibles de la plaquette. En particulier, lors du processus de cou- page, aucun effort de flambage ou autre n'est appliqué aux tracés conducteurs ni à la matière de-couche flexible dans la région de transition entre régions rigides et flexibles de la plaquette. Selon un développement de l'invention, il est apparu avantageux d'utiliser un rayon laser pour couper les feuilles. Le procédé selon l'invention prend une forme particulièrement avantageuse si l'on sélectionne des ma- tières qui absorbent ou réfléchissent dans des gammes de fréquences différentes et qui sont exposées au rayon laser tout d'abord sous la forme de la matière en feuille à couper et, une fois celle-ci coupée, sous la forme d'une partie de la plaquette sous-jacente. Si l'on choisit convenable- ment la longueur d'onde du laser, on arrive à dégrader la matière en feuille dans la région des lignes de séparation sans qu'une action nuisible soit exercée sur le plan de tracés conducteurs sous-jacent. On expliquera plus précisément le procédé de l'invention en référence aux dessins sur-lesquels; Les figures l et 2 montrent schématiquement une plaquette conductrice selon l'inventionau stade in- termédiaire avant le coupage de la feuille, en vue de face et en coupe suivant la ligne A-A de la figure 1. La figure 3 est une coupe schématique montrant le processus de coupage de feuille. La figure 4 une coupa schématique de la plaquette de la figure 2, une fois finie selon l'invention, comportant des régions rigides et flexibles. La figure 5 montre une plaquette de cir- cuits imprimés à plusieurs couches fabriquée selon l'in- vention, dans laquelle sont prévoes deux couches rigides de tracés conducteurs et trois couches flexibles de tracés conducteurs. Sur la figure 1,on a désigné par l un tracé conducteur prévu sur la partie rigide 3 de la pla- quette et conduisant à une interconnexion métallisée de paroi perforée 9. De celle-ci, le tracé conducteur 2, passant partiellement dans la partie rigide et partielle- ment dans la partie flexible de la plaquette, conduit à l'interconnexion métallisée de paroi perforée 9a située dans la'partie rigide 3b de la plaquette et reliée au tracé conducteur la. Les joints situés dans la région des lignes de séparation entre régions flexibles et rigides de la plaquette et traversant complètement la matière de couche rigide 3 (figure 2) sont désignés par 6 et 6a. Entre les joints 6 et 6a se trouve - la région flexible de la plaquette, à l'état fini. Sur la figure 2, on a désigné par 3c la partie de la ou des couches rigides qui est complètement séparée, par les rainures de part en part 6 et 6a, des parties qui forment les régions rigides 3a et 3b de la plaquette. Sur la figure 2, on a désigné par 4 la feuille de liaison (préimprégnée) d'un seul tenant qui recouvre la surface de 3a, 3b et 3c et les joints 6et 6a et par 5 la feuille de liaison qui est évidée dans la -25 région correspondant à 3c. On a désigné par 7 la couche flexible et par 2 le tracé conducteur prévu sur celle-ci et allant d'une région rigide, en passant par la région flexible, à la région rigide suivante. On a désigné par la feuille qui recouvre les régions rigides et flexibles et par 8 un masque de soudage ou une feuille isolante. La figure 3 représentel'ensemble de plaquette conductrice de la figure 2, le processus de coupage de la feuille étant indiqué schématiquement; on peut voir un couteau 40 présentant une butée 41 qui li- mite la profondeur de coupe. La figure 4 représente la plaquette formée des régions rigides 3a et 3b et de la région-flexible 3d,- telle qu'on l'obtient après avoir exécuté le coupage de la feuille. et avoir retiré la partie 3c maintenant détachée. La figure 5 représente une plaquette - conductrice à plusieurs couches fabriquée par le procédé selon l'invention, comportant des régions rigides et flexi- bles. On a désigné par 3a, 3b et 13a, 13b les régions des couches rigides présentant les tracés conducteurs 1, la et 11, l1a, qui sont eux-mêmes reliés, par les métallisations de paroi perforée 9 et 9a, aux tracés conducteurs 2 et 12 qui vont d'une région rigide,'en passant par la région flexible, à la région rigide voisine..On a dés-igné par 7, 17 et 27 les couches-flexibles de matière isolante et par 4 et 5, ainsi que 14 et 15, les couches de liaison (pré- imprégnées); on a désigné par 10 et 20, après le coupage, les feuilles de liaison séparées, et qui étaient d'un seul tenant avant le coupage. Les couches 7 et 17 sont, - si l'on veut, des feuilles de cuivre, la référence 8 désigne un masque de soudage ou une feuille isolante.. On.décrira ci-après à titre d'exemple le mode de fabrication, selon l'invention, d'une plaquette conductrice formée de régions rigides et flexibles et comportant deux plans de tracés conducteurs. 1. Découpage des différents matériaux de base, à savoir: - une couche de matière de support rigide non doublée, par exemple un tissu de verre durci par une résine d'époxyde; - deux. couches de feuille de polyimide, par exemple de &im, doublée d'un côté d'une feuille de cuivre de 35 m, - deux couches de feuille composite destinées à la superpo- sition des feuilles flexibles de polyimide et. ayant par exemple une épaisseur de 25 Pum. La feuille composite est évidée dans les régions flexibles.'On-y parvient par exemple en coupant suivant un gabarit ou en découpant avec un outil spécial; -- - une couche de feuille de recouvrement de polyamide, enduite d'adhésif d'un côté, pour le recouvrement du tracé conduc- teur flexible. Cette feuille de recouvrement est munie d'évidements correspondant aux pattes de soudage. -- ^2. Fraisage des parties rigides. Dans la zone de transition entre la région flexible et la région rigide de la plaquette, on fraise.une rainure. Etant donné que la rainure traverse complètement la matière de couche rigide dans la région de la ou des lignes de séparation entre zones rigides et flexibles de la plaquette finie, avec une largeur convenablement choisie, cette opération peut s'exécuter en paquet, par exemple en paquet-de trois, sur une fraiseuse multibroches à commande numérique par ordi- nateur. 3. Nettoyage des surfaces au chlorure de méthylène. 4. Stratification dans une presse à stratifier. 5. Traitement thermique pendant 3 heures à C. 6. Perçage du réseau de trous à métalliser. 7. Ebavurage et nettoyage à l'eau sous pression. 8. Cuivrage sans courant. 9. Photo-impression, tracés conducteurs des deux côtés. 10. Cuivrage Iélectrolytique selon spécifi- cation. 11. Dépôt électrolytique de Sn/Pb selon spé- cification. 12. Enlèvement de la photocouche. 13. Attaque. 14. Contrôle intermédiaire. 15. Superposition d'une feuille de recouvre- ment isolante flexible sur la face flexible du tracé- conducteur. 16. Traitement thermique pendant 3 heures à C. 17. Impression du masque de soudage sur la face de brasage dans les régions rigides. 18. Fraisage du contour. Pour maintenir stable la plaquette de circuits imprimés en vue du travail, ulté- rieur de montage et de soudage, il subsiste, dans les régions rigides, à l'extérieur de la ou des lignes de séparation entre régions flexibles et rigides, des filets conducteurs, coupant la ou les lignes de séparation, et que l'on enlève lors d'une opération suivante. 19. Coupage de la feuille de polyimide de raidissement à l'aide d'un couteau à butée et enlèvement des parties de couche rigide maintenant détachées dans les régions flexibles. 20. Contrôle final de la plaquette formée de parties flexibles et rigides. . REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication de plaquettes conductrices présentant un ou plusieurs-plans de tracés conducteurs et comportant des régions rigides et flexibles, -5 par assemblage de couches individuelles rigides et flexi- bles avec exclusion de la liaison entre les couches flexi- bles et les couches rigides dans les régions flexibles et, en une opération ultérieure, enlèvement des parties des couches rigides qui se trouvaient auparavant dans les, régions flexibles de la plaquette conductrice, procédé caractérisé en ce qu'avant l'assemblage des couches indi- viduelles flexibles et rigides, on coupe complètement la ou les couches rigides le long de la ou des lignes de séparation entre la ou les régions rigides et la ou les' régions flexibles de la plaquette, que l'on recouvre et que l'on relie avec une ou des feuilles la ou les faces extérieures'qui ne sont pas formées de matière de couche flexible, la ou les feuilles étant.dépourvue(s) de tracés - conducteurs au moins dans la- région de la transition entre la ou les parties rigides et la ou les parties flexibles du circuit, qu'ensuite, on assemble la ou les couches rigides et la ou les couches flexibles ainsi que la ou les feuilles pour former un stratifié, et qu'ulté- rieurement, on coupe la ou les feuilles -sur-la ou les lignes de séparation. 2.- Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que des parties rigides de circuit séparées physiquement l'une de l'autre; dans la plaquette finie, sont reliées par des filets, entre elles ou à des régions auxiliaires rigides, qui n'existent plus dans la plaquette finie, les lignes de séparation entre régions rigides et flexibles de circuit étant évidées, et qu'on les fixes ainsi rigidement dans leur position pendant la fabrication de la plaquette et pendant la transformation qui suit, et que lors d'une opération suivante, on enlève ou on brise ces filets. 2470-519 11. - 1.- 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'assemblage des différentes couches entre elles ou à la ou aux feuilles extérieures s'effectue par compression. 4.- Procédé selon la revendication 3, caracté- risé en ce que, pour l'assemblage, on utilise des feuilles composites évidées dans la région flexible. 5.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la ou les feuilles sont formées de matière synthétique. 6.- Procédé selon-l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la ou les feuilles sont formées de métal. 7.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la ou les- feuilles sont formées d'une feuille de matière synthétique doublée d'une feuille de-métal, de préférence de cuivre. 8. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que la séparation de la ou des feuilles s'effectue par une opération de coupage à profondeur limitée. 9.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on effectue le coupage de la ou des feuilles-au moyen d'un laser. 10.- Procédé selon la revendication 9, carac- térisé en ce que l'on choisit la longueur d'onde du rayon laser de façon telle que la matière de la feuille soit dégradée sans action sur la couche sous-jacente du plan - de tracés conducteurs. - - 11.- Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 1, caractérisé en ce que l'on effectue le coupage de la ou des feuilles après-avoir monté des compo- sants sur la plaquette conductrice et éventuellement après le soudage.: