Brevet FR2475841A1 — publié le 19810814

L'invention concerne ltoutillage mécanique en général, et plus particulière- ment l'outillage pour la fabrication des circuits imprimés tant pour l'électronique que pour I' l'électrotechnique. Elle concerne notamment la fabrication des circuits imprimés dits " double face" dans lesquels les deux faces de la plquelle isolante t- laquelle sont couchés les circuits électro iniques doivent être reliées électriquement en divers points pour assurer les pontages propres aux interconnections imposées par le schema de cablage. Cette interconnection se fait par perçage des plaquettes portant les circuits, et métallisation des trous ainsi réalisés. Le natal d'apport constitue le pont conducteur entre les points choisis des circuits recto et verso. Lors de la fabrication des circuits imprimés à trous métallisés, le perçage se fait habituellement à l'aide d'un gabarit. Le gabarit est gercé trou par trou à vue, la visée se faisant par l'intermédiaire d'un écran de projection multiplié par 10 ou par 20. La vitesse de mise en place du centrage étant assez longue et étant répétée à chaque trou, le rendement est très faible et ce type de perçage est donc coûteux, Cn rencontre très souvent dans l'électronique moderne des circuits im privés ayant 300 trous au dm2 d'où un coût de perçage élevé.En outre cette méthode traditionnelle de fabrication de gabarits conduit à une précision souvent médiocre, nalgré le soin apporte à sa mise en oeuvre, voire à des omissions qu'un contrôle rigoureux ne parvient pas toujours à déceler. Un des objets de la présente invention est de pallier ces divers incon vénients; elle vise notamment à réaliser un gabarit de pereage- en une seule operation, quel que soit le nombre, la taille et la disposition des trous à percer. Un- autre objet est d'atteindre ce but s-ans erreur et avec une précision accrue. Encore un autre objet est d'abaisser le coût de fabrication des gabarits et d'éliminer l'opération de contrôle. - L'invention consiste en substance à réaliser le gabarit métallique par usinage chimique, méthode qui permet, comme indiqué prdeédemment d'obtenir des pièces usinées avec précision dans les feuilles de métal, et ce en une seule opération, donc à prit très réduit. Selon l'invention on procède schématiquement comme suit; en partant comme dans la méthode classique du même dessin graphique des points de perçage à réaliser. Les diîférentes étapes du procédé sont 1) Réalisation (àpartir du dessin graphique des trous) d'un film positif et d'une réplique de celui-ci. 2) Réalisation d'un outillage film par montage du film positif et de sa réplique (émulsion se faisant face) et présenté sous forme de sandwich. 3) Sensibilisation d'une ébauche métallique avec dépôt photosensible. 4) Insolation U.V sous vide de cette plaque de métal, ébauche glissée a l'intérieur du sandwich. 5) Développement. 6) Gravure à l'acide, qui attaque les zones non protégées par lacouche photo sensible. 7) Dissolution du résidu de couche photosensible. On va maintenant répondre en détail à la description de ces-diffé- rentes étapes. 1) Réalisation d'un film positif- On part, comme il a été dit -du dessin graphique-kabituel, consistant en un certain nombte de pastilles circulaires. a) Pour dessin assisté par ordinateur : le terminal graphique trace directement sur un film les pastilles du circuit, cette image primaire est appelée "PAD MASTER" dans la littérature anglo-saxonne Ce "PAD MASTER" est fourni en même temps que les deux autres faces du circuit. b) Pour La méthode dite du "papier noir" : lors du perçage des flancs du circuit, on glisse ent-re deux plaquettes-une feuille de papier noir ayant les mêmes dimensions. Cette feuille sera perçée en même temps que le circuit; et donnera après perçage une image en négatif des- -"points- .de- perçage". On fera alors un simple contact photo pour avoir l'image positive des points de perçage. 2) Réalisation du sandwich Film-réplique On contretype en film autopositif l'image des points de perçage ou le PAD MASTER, on obtient alors deux films que l'on positionne l'un contre l'autre en les attachant mécaniquement à leur deux extrémités par tout moyen approprié coiîage, agraphe.. Y Le film est monté ainsi en sandwich ae façon à pouvoir photograver simulta- nément les deux faces de la feuille de métal, de muni ère à attaquer ensemble les deux côtés pour avoir une gravure plus régulière et plus précise. 3) Photogravure de l'Ebauche Le métal est choisi suivant deux critères - stabilité dimentionnelle - facilité de gravure le meilleur choix est 1'XRCAP (CUPRO-NICKEL) qui offre ces deux avantages. On brosse la plaque mécaniquement ou à la main de façon à avoir un état de surface permettant l'adhérence de la couche photosensible ("photoresist") puis on procède à ltenduction, Cette enduction se fait de préférence, dans les ateliers modernes, à l'aide d'une machine appelée "LAMINATEUR" qui permet de déposer, de laminer à chaud un film sec photo-sensible sur la plaque de métal. 4) Insolation L'insolation se fait à l'aide d'un rayonnement ultraviolet successivemeat ou si simultanément sur les deux faces de la feuille de natal enduite, selon la technique connue. 5) Développement du "photo-resist" L'insolation aux N.V. a rendu le film sec insoluble dans les zones soumises aux N.V. grâce à l'influence des photons les radicaux libres du polymère. 6) Attaque chimique L'attaque gravure des trods laissés nus par le photo-resist se fait généralement au perchlorure de fer doppé à l'acide chlorydrique, c'est une oxydoréduction entre les ions ferriques et le métal de l'ébauche (cuivre nickel). Elle se fait simultanément sur les deux faces, en tachine à projection: la machine projette à l'aide d'une pompe à travers des buses des ,ets d'acide, de façon N éviter la passivation due aux oy.de crées. 7) Dissolution du résidu de photo-resist On élimine enfin le photo-resist résiduel dans un solvant adéquat tel que par exemple un solvant iodé. On rince et on sèche. Ci: obtient alors le gabarit rigoureusement conforme, sans erreur possible, au schema graphique d'origine. Or notera que les matériels nécessaires à la misa en oeuvre du procédé sont les mêmes que ceux nécessites par la fabrication des circuits imprimés. Le procédé ne necessite ainsi aucun investissement supplémentaire. Il atteint donc encore de ce .;:lnt de vue, l'objectif d'économie déjà mentioné. Il va de soi que l'application décrite ci-dessus du procédé à la fabrication de gabarits pour le perçage des circuits irprimés doublc Lace n'est qu'un exemple parmi d'autres et que le procédé revendiqué peut être utilisé pour la réalisation de tous perçages ou découpages précis d'ouverture de formes et de dimensions quelconques dans une plaque métallique, ladite plaque métall.ique ai. ainsi usinée pouvant servir de gabarit ou pouvant être employée à tous autres usages tels que écrans optiques, masques etc., R E V E N D I C A T I O N S 1- Procédé de réalisation notamment de gabarits, écrans ou masques, caractérisé en ce qu'on enduit symétriquement le recto et le verso de l'ébauche métallique à usiner par une couche protectrice sauf à l'endroit dea-rarties à usiner, et que l'on attaque chiaiquement les parties à usiner, simultanément de part et d'autre jusqu'à réaliser les ouvertures désirées. 2 - Procédé selon revendication 1 dans lequel la protection des parties à laisser intactes est obtenue par le couchage. de résines polymérisables sous irradiation ultraviolette, et le durcissement desdites résines aux endroits voulus en exposant l'ébauche enduite à un un éclairage ultra violet convena- blement masqué, symétriquement de part et d'autre de la plaque, nour réser-- ver les sones ou devra se produire l'usinage. 3- Procédé selon la revendication 2 dans lequel le masquage symétrique des deux faces de l'ébauche est obtenu grâce à un montage sanduich de deux écrans, dont l'un est la réplique de l'autre, entre lesquels on vient gluis ser ltébauche après couchage de la résine photosensible. 4 - Application du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3 à l'élaboration de gabarits de perçage pour ia fabricatlon de circuits imprimés notamment pour l'électronique.