Brevet FR2478420A1 — publié le 19810918

l La présente invention se rapporte à un procédé pour la formation d'un réseau de conducteurs sur un sub- strat isolant, par électrophotographie; elle vise, plus particuliârement, un procédé de fabrication de cartes à circuit imprimé qui permet de former facilement et avec précision des trous à paroi de cuivre dans le substrat. La carte à circuit imprimé, qui est constituée d'une plaque en résine synthétique isolante portant sur ses deux faces des circuits conducteurs en cuivre, est traversée par des trous à paroi de cuivre qui assurent les jonctions électriques entre les deux faces et dans lesquels les bornes ou broches de composants électroniques sont montées et soudées par brasure. On connait deux procédés de fabrication des cartes à circuit imprimé comportant des trous à paroi de cuivre, à savoir (A) un procédé par recouvrement et (B) un procédé par obturation de trou. Le procédé (A) par recouvrement est illustré par la figure 1. Comme représenté sur la figure la, un trou 4, de 1 mm de diamètre environ, est formé à travers le substrat 1, à un endroit déterminé. Le substrat 1 est constitué d'une plaque la en résine synthétique revêtue sur ses deux faces d'une mince couche de cuivre lb, lb'. Les deux faces du substrat 1 et la paroi du trou 4 sont revêtues d'une couche de cuivre 3 d'une épaisseur de 1' ordre du micron. Ensuite, comme représenté sur la figure lb, un film résistant sec 2 est appliqué sur la surface de la couche de cuivre 3 et un tracé ou gabarit de câblage est placé sur le film 2 qu'on expose alors à la lumière. Le film exposé 2 est ensuite traité dans une solution, pour obtenir le tracé de ciblage sous forme de film 2'. Dans ce traitement une partie 2' du film résistant, sec, qui a été exposé à la lumière, subsiste, tandis que la partie non éclairée du film est éliminée. Lorsqu'on décape le substrat, le bain acide érode les parties exposées des couches de cuivre 3, lb, lb', tandis que le film 2' qui subsiste sur le trou sert de film protecteur. Par suite, les couches de cuivre re- couvertes par le film résistant sec 2' à l'endroit du trou 4 subsistent, comme représenté sur la figure ld. L'opération finale consiste à enlever du bub- strat la partie restante 2' du film. Lorsque cette partie 21 du film résistant sec est éliminée, on obtient une carte 1A à circuit imprimé dans laquelle la couche pla- quée de cuivre 3 est formée à l'intérieur du trou 4 ainsi que sur les faces supérieure et inférieure du substrat, autour du trou. Le procédé par bouchage de trou est mis en oeu- vre de la façon suivante. Comme représenté sur la figure 2a, un trou 4 est formé à travers un substrat 1 qui est constitué d'une plaque de base isolante revêtue sur ses deux faces et sur la paroi du trou 4 d'une couche de cui- vre 3. Une encre 5 résistant à l'acide est chargée dans le trou 4 et on polit les surfaces du substrat 1. Une couche photorésistante est appliquée sur une certaine par- tie du substrat 1, pour former une couche photorésistante 6.- Un gabarit de câblage est placé sur la couche photoré- sistante 6 et exposé à la lumière. La couche photorésis- tante 6 est lavée dans une solution pour éliminer les parties inutiles de la couche photorésistante, comme re- présenté sur la figure 2b. Le substrat est ensuite décapé pour éliminer les parties inutiles des couches de cuivre 3, lb, lb', com- me représenté sur la figure 2c, la couche photo-résistanit restante 6 servant de film protecteur. Après cette opéra- tion, on enlève l'encre 5 du trou 4 et la couche photoré- sistante 6 et on obtient une carte 1A à circuit imprimé avec un trou 4a à paroi de cuivre, identique à la carte représentée sur la figure le. Dans le procédé ci-dessus, au lieu d'appliquer la substance photorésistante 6, le substrat peut être imprimé au moyen d'encre résistant à l'acide, par impres- sion à l'écran, et immergé dans le bain acide pour éli- miner les parties exposées des couches de cuivre, Ensuite, on enlève l'encre résistant à l'acide et l'encre chargée dans le trou 4 et on obtient une carte lA à circuit im- primé, identique à celle qui est représentée sur la figu- re le. Les procédés ci-dessus de fabrication de cartes à circuit imprimé présentent divers inconvénients. Dans le procédé par recouvrement, le film résistant sec est très coteux, ce qui augmente le coût de production de la carte à circuit iLprim. Le procédé par obtureton de trou nécessite des opérations supplémentaires de charge- ment d'encre dans le trou et d'enlèvement de cette encre. La substance photorésistante appliquée sur le substrat a une faible sensibilité et ne peut donc pas être traitée à grande vitesse. En outre, le dispositif d'exposition utilisé dans ce procédé est coûteux. Dans le procédé utilisant l'impression à l'é- cran, la précision du tracé de cUblage est médiocre, car l'écran présente une certaine flexibilité. La présente invention évite, d'une manière nouvelle, les divers inconvénients ci-dessus, c'est-à- dire le coût élevé du procédé par recouvrement, le trai- tement compliqué du procédé par obturation de trou et le tracé de c9blage imprécis du procédé par impression à 1' écran. Le procédé de fabrication de cartes à circuit imprimé suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'il utilise une photographie électronique et consiste à: appliquer un film électrophotographique photosensible sur les surfaces d'une plaque ou substraVisolant en rêsi- ne synthétique et sur la paroi intérieure de trous formés à travers le substrat à des endroits prédéterminés, le substrat Isolant comportant sur ses deux faces une couche de métal conducteur; former un tracé de câblage avec une émulsion ou produit de virage résistant à l'acide, sur le film photosensible,par électrophotographie; éliminer les parties exposées du film photosensible qui ne sont pas recouvertes par le tracé de cablage dessiné par ce pro- duit; décaper le substrat pour éliminer les parties ex- posées des couches de métal conducteur qui ne sont pas recouvertes par le film photosensible; et enlever du substrat le produit de virage résistant à l'acide et le film photosensible subsistant. Le procédé suivant l'invention permet de for- mer facilement et avec précision les trous à paroi de cuivre, ce qui constitue l'opération la plus importante dans la fabrication de cartes à circuit imprimé. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme de réalisation, non limita- tive, représentée sur les dessins annexés. Fig. la à le illustrent la fabrication de la carte à circuit imprimé, suivant le procédé usuel par recouvrement. Fig. 2a à 2c illustrent la fabrication de la carte à circuit imprimé, suivant le, procédé usuel par ob- turation de trou; et Fig. 3a à 3d illustrent la fabrication des trous à paroi de cuivre de la carte à circuit imprimé, suivant la présente invention. L'invention se rapporte à un procédé de fabri- cation d'une carte à circuit imprimé comportant des trous à paroi de cuivre, par électrophotographie. Comme représenté sur la figure 3a, on prépare un substrat qui est constitué d'une plaque de basqisolan- te en résine synthétique comportant sur ses deux faces une couche de métal conducteur. La plaque isolante la est en résine phénolique, polyimide ou verre époxy. Son épais- seur est en général de 1,6 mm, parfois 0,3 à 5 mm, et ele est revêtue sur ses deux faces d'une mince couche de cui- vre lb et lb' de 35 microns d'épaisseur. Des trous 4, de 0,8 à 1 mm de diamètre, sont percés à travers le substrat, à des endroits prédéterminés, pour recevoir les bornes de composants électroniques. Le substrat est revêtu sur ses deux faces d'un film électrophotographique photosensible 7, par pulvérisation ou iriiersion dans un bain. Le film photosensible 7 est également formé sur la paroi intérieu- re des trous 4. Le film photosensible peut être chargé êlectro- statiquement et la charge électrostatique peut être dis- sipée par exposition à la lumière. Cette caractéristique du film photosensible est effectivement utilisée pour la formation d'un tracé de câblage sur le substrat. Comme film photosensible, on utilise un film photoconducteur organique. Les films photosensibles 7, appliqués sur le substrat 1, sont charges électrostatiquement dans une chambre noire. Un gabarit de câblage 9 est placé sur une ou sur les deux faces du substrat qui est ensuite irradié par des rayons lumineux R. La charge électrostatique dans le film photosensible 7 est dissipée aux endroits atteint par la lumière R traversant le gabarit de câblage 9 mais elle subsiste dans les zones non éclairées, près des trous 4, correspondant à la partie sombre 10 du gabarit de câblage 9. On traite ensuite le substrat 1 pour développer par électrophotographie, le tracé de cóblage du produit de virage 8 sur le film photosensible. Dans cette opéra- tion, le produit 8 adhère également à la paroi intérieure des trous 4. Comme représenté $ur la figure 3c, les parties du film photosensible 7 qui ne sont pas recouvertes par le produit de virage 8 sont décapées par la solution al- caline. Ainsi, deux couches, comprenant le produit de virage et le film photosensible, subsistent sur les trous 4. Ce substrat est décapé, pour éliminer les par- ties inutiles des couches de cuivre 3, lb, lb' qui ne sont pas recouvertes par le produit 8. Le produit de vi- rage 8, qui adhère au trou, et le film photosensible 7 sont éliminés par solvant et on obtient une carte à cir- cuit imprimé lA comportant des trous 4a à paroi de cui- vre, comme représenté sur la figure le. Le procédé de fabrication de la carte à cir- cuit imprimé suivant la présente invention peut être ré- sumé comme suit: le film électrophotographique photo- sensible 7 est appliqué sur les surfaces du substrat 1 et sur la paroi intérieure des trous 4; le film photo- sensible 7 est chargé électrostatiquement, conformément au gabarit de câblage 9, par électrophotographie; ce substrat est traité pour obtenir le tracé de câblage des- sind par le produit de virage 8 sur le film photosensible 7; les parties du film photosensible 7, qui ne sont pas recouvertes par le produit 8 résistant à l'acide, sont at- taquées par le bain acide; le substrat est ensuite déca- pé pour éroder et éliminer les couches de cuivre exposées; le produit 8 et le film photosensible 7, qui subsistent comme films protecteurs sur les trous 4 et le tracé de câblage, sont lavés et éliminés par un solvant, de sorte qu'on obtient la carte à circuit imprimé ayant le schéma de câblage désiré. Avec ce procédé, les trous à paroi de cuivre peuvent être formés facilement et avec précision. Les avantages de la présente invention sont les suivants. A. Le film photorésistant, utilisé dans le procédé par recouvrement et dans le procédé par obturation de trous, exige une exposition prolongée aux rayons ultra- violets. Par contre, la présente invention utilise le film électrophotographique photosensible dont la sensibi- lité est beaucoup plus grande que celle du film précité, de sorte que l'image peut Atre développée à grande vites- se. Cela permet de simplifier et d'automatiser le dispo- sitif d'exposition. B. Le film électrophotographique photosensible est peu coûteux, comparativement au film résistant, sec, son prix est de l'ordre du dixième de celui de ce dernier. Combiné à la facilité avee laquelle le film photosensi- ble peut être traité, le bas prix de ce dernier diminue beaucoup le coût de production de la carte à circuit im- primé. C( Dans le procédé usuel par impression à l'écran, le gabarit lui-même est déformable,de sorte que le cir- cuit imprimé peut devenir imprécis. Par contre, la pré- sente invention utilise une impression électrophotogra- phique qui garantit une grande précision du trace de câblage imprimé. Do Le procédé par obturation de trou nécessite une opération supplémentaire de chargement d'encre résistant à l'acide dans les trous. La présente invention évite cette opération. E. Puisque la présente invention utilise une éleo- trophotographie, dans laquelle un gabarit de câblage est placé sur le film photosensible chargé électrostatique- ment, qui est ensuite exposé à la lumière pour former le tracé de câblage exact du produit de virage résistant à l'acide, on obtient très facilement un tracé précis. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la mise en oeu- vre du procédé suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de cartes à circuit impri- mé, caractérisé en ce qu'il consiste à z appliquer un film électrophotographique photosensible (7) sur les deux fa- ces d'une plaque ou substrat isolant (la) en résine synthé- tique et sur la paroi intérieure des trous (4) formés à travers le substrat à des endroits prédéterminés, le sub- strat isolant comportant sur ses deux faces une couche (3) de métal conducteur; former un tracé de câblage avec un produit de virage (8) résistant à l'acide, sur le film photosensiblepar électrophotographie; éliminer les parties exposées du film photosensible qui ne sont pas re- couvertes par le tracé de cAblage du produit (C8); décaper le substrat pour éliminer les parties exposées des cou- ches de métal conducteur qui ne sont pas recouvertes par le film photosensible; et éliminer du substrat le pro- duit de virage résistant à l'acide et le film photosen- sible subsistants. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les couches de métal conducteur sur les deux faces du substrat isolant sont de minces couches de cui- vre, 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caract4- risé en ce que le film électrophotographique photosensi- ble est appliqué sur les deux faces de l'ensemble du sub- strat et sur la paroi intérieure des trous, sans aucune interruption dans le film. 4. Procédé suivant une des revendications 1 à 3,ca- ractérisé en ce que l'élimination du produit de virage (8) est effectuée au moyen d'un solvant.