Brevet FR2525851A1 — publié le 19831028

La présente invention concerne un procédé pour rendre conducteurs des trous traversants dans des supports pour circuits électriques, tels par exemple qu'un substrat d'alumine ou d'une autre matière capable de servir de support à des circuits à pellicule épaisse, ou des plaquettes de résine époxy (ou d'une autre matière) utilisées pour y réaliser des circuits imprimés double face ou multi-couches. L'invention sera d'abord décrite à propos de circuits à pellicule épaisse qui, comme on le sait, sont réalisés par dép8t sur un substrat, par des procédés sérigraphiques et à l'aide de masques appropriée, de plusieurs pattes ou encres ayant les caractéristiques (de conduction, de résistance, d'isolation, etc.) requises dans chaque cas particulier. Chaque pâte ou encre exige, à la suite du dépôt, une phase de cuisson pour en éliminer les solvants organiques et ne pas entre altérée par d'autres couches éventuellement déposées par dessus. La complexité croissante des circuits à réaliser a rendu nécessaire d'avoir recours à ces circuits à pellicule épaisse doubie face ou multi-couches; il en est dérivé le problème de savoir comment connecter entre eux les circuits réalisés sur les deux faces du même substrat. Diverses solutions ont été proposées, et notamment les suivantes. 1) Utiliser des cavaliers métalliques qui relient entre eux des points réalisés le long des bords sur les côtés opposés du substrat : une telle solution impose à la topographie des deux circuits à pellicule épaisse des servitudes qui peuvent être extrêmement lourdes et elle est sûrement anti-économique si le nombre des connexions à effectuer n'est pas extrêmement limité. 2) Utiliser des clous qui, insérés dans les trous, relient des points formés sur les deux faces au niveau de chaque trou : avec des trous de dimension réduite (moins de 1 mm de diamètre), l'opération est très difficile, coûteuse et guère fiable, tandis que des trous de dimensions plus grandes réduisent la surface du support utilisable pour la réalisation des circuits. 3) Déposer par sérigraphie une encre dans les trous, en aspirant cette encre à travers les trous eux-mêmes : lors de l'opération consécutive et indispensable de cuisson, il se produit une réduction du volume de l'encre qui a rempli le trou. Deux cas peuvent alors se présenter : Si elle se détache des bords du trou, on obtient une connexion qui tombe facilement et qui n'est donc guère fiable; si elle reste adhérente aux bords du trou, la rupture se produit de façon fortuite dans la zone centrale, créant une discontinuité d'allure irrégulière qui ne permet pas un contrôle visuel de la continuité de la couche conductrice sur les parois du trou. En outre, s'il s'agit d'un multi-couches, le procédé est très délicat et nécessite des interventions extrêmement fréquentes pour nettoyer la trame utilisée pour la sérigraphie. L'invention constitue une solution valable au problème consistant à raccorder électriquement les faces opposées d'un support (par exemple un substrat d'alumine), dépourvue des défauts et limites des solutions exposées ci-dessus. le procédé utilisé pour rendre conducteurs les trous traversants est caractérisé par le fait qu'après avoir été interposé entre deux masques semblables de matière semi-rigide, le support est introduit, en tant qu'élément de séparation, entre deux chambres présentant des volumes variables, et par le fait qu'on fait passer au moins une fois une quantité prédéterminée d'encre conductrice à travers les trous pratiqués dans le support et dans les masques, par réduction du volume de l'une des chambres et augmentation simultanée du volume de l'autre chambre. L'invention pourra être mieux comprise à l'aide de la figure ci-annexée qui représente, en une vue en coupe, un exemple de réalisation d'un dispositif permettant de l'appliquer dans le cas d'un circuit à pellicule épaisse. Les proportions entre les différents éléments ne correspondent pas à la réalité : en particulier, le substrat 1 et les trous 10 et 11 ont été fortement agrandis pour plus de clarté. Le substrat 1, interposé entre les deux masques 2 en plexiglas ou en une autre matière semi-rigide, a été serré (les moyens d'étanchéité et de pression n'ont pas été représentés, eu égard au fait qu'ils sont connus en soi) entre deux corps métalliques 3 semblables entre eux, dont chacun présente, au niveau de la région du substrat 1 sur laquelle doit porter le traitement, une chambre 4, 7 fermée par une membrane 5, 8 qui est exposée à l'action de moyens pneumatiques extérieurs (non représentés en particulier sur la figure) par l'intermédiaire de petits conduits 6 et 9. En injectant de l'air (ou un autre fluide équivalent) sous pression au-dessous de la membrane 5 et en l'évacuant simultanément d'au-dessus de la membrane 8, on crèe une pression dans la chambre 4 et une dépression dans la chambre 7 :une encre conductrice, contenue dans la chambre 4, est amenée de force à passer dans la chambre 7, en traversant les trous 11 du substrat 1 et les trous 10 des masques 2. Sur la figure ont été représentés deux trous : le procédé ici décrit est efficace, quels que soient le nombre et la disposition des trous. Lorsqu'unie situation préalablement fixée est atteinte (par exemple le transfert quasiment complet de l'encre de la chambre 4 à la chambre 7), le processus est inversé : après que l'opération entière a été répétée une ou plusieurs fois si nécessaire, il adhère, aux parois des trous, une couche de matière conductrice suffisamment épaisse pour interconnecter efficacement les deux faces opposées du substrat 1. Sur la figure, les trous 10 des masques 2 sont légèrement plus grands que les trous li pratiqués dans le substrat 1 cela permet de rendre conducteur le trou 11 et de créer en même temps des pastilles, utilisables par exemple pour hybrider le circuit à pellicule épaisse. La réalisation des masques 2 ne se révèle pas particulièrement onéreuse, car il est possible d'utiliser les machines à commande numérique et les programmes correspondants qui servent pour le perçage des substrats 1. Le procédé faisant l'obJet de la présente invention peut être également utilisé avantageusement pour d'autres types de supports et de circuits, par exemple pour la métallisation des trous traversants dans les circuits imprimés double face ou multi-couches. Suivant le mode opératoire ordinairement adopté, le support, recouvert d'une couche de cuivre sur l'une ou sur l'une et l'autre de ses faces, est percé et soumis à des opérations de dép8t chimique et électrolytique, longues et coûteuses, qui recouvrent d'une couche de cuivre, à la fois les trous et les faces du support. Il en résulte quelques conséquences, toutes négatives - Les pistes du circuit imprimé sont réalisées par gravure, avec enlèvement du cuivre en excès : la quantité de cuivre enlevée (qui ne saurait être récupérée) est plus grande, ce qui rend plus onéreuse la réalisation du circuit imprimé. - La plus grande quantité de cuivre enlevée sature plus rapidement le bain de gravure, rendant nécessaire un remplacement plus fréquent. - La plus grande épaisseur de la couche de cuivre favorise les phénomènes de contre-dépouille (la piste présente une section trapézo#da1e) qui réduisent l'adhérence de cette piste au support : cela interdit de réaliser des pistes très minces. L'invention permet d'éliminer les inconvénients évoqués ci-dessus, la métallisation portant exclusivement sur les trous et sur les éventuelles pastilles de connexion. Le dispositif permettant d'appliquer l'invention à un circuit imprimé ne diffère pas essentiellement de celui qui est représenté sur la figure annexée et décrit dans le texte correspondant. Sans que l'on sorte du cadre de l'invention, il est possible de remplacer les membranes 5, 8 par une paire de pistons opposes qui, se déplaçant de conserve par rapport au corps formé par l'union des éléments métalliques 3, permettent d'obtenir le résultat voulu, c'est-à-dire d'exercer une pression sur l'encre conductrice contenue dans l'une des chambres 4, 7 et de créer en m8me temps une dépression dans l'autre chambre pour faciliter le passage de l'encre à travers les trous 10 et 11. Dans une forme de réalisation possible, la distance entre les pistons reste constante; il est toutefois possible de donner à l'un des deux pistons (par exemple celui qui crée la dépression) une vitesse de translation plus grande : cela rend le dispositif plus compliqué et, par suite, plus coûteux. Les dispositifs décrits jusqu'ici sont capables de traiter un seul substrat 1 à la fois; mais c'est pour un technicien une démarche de simple projetage d'en tirer des dispositifs capables de traiter plusieurs supports en mevme temps, par exemple en réalisant dans un corps métallique plusieurs chambres, dont chacune a le fond constitué par une membrane (5 et 8 respect il vement) ou par un piston, et en agissant simultanément sur les membranes (ou sur les pistons) délimitant les chambres réalisées dans le mdme corps métallique. RS DICATIONS 1. Procédé pour rendre conducteurs des trous traversants dans des supports pour circuits électriques, caractérisé en ce qu'après avoir été interposé entre deux masques semblables (2) en une matière semi-rigide, le substrat (1) est introduit, en tant a;u'élément de séparation, entre deux chambres (4, 7) présentant des volumes variables, et en ce qu'on fait passer au moins une fois une quantité prédéterminée d'encre conductrice à travers les trous (il) pratiqués dans lesuTsrat(1)et les trous (10) dans les masques (2), par réduction du volume de l'une des chambres et augmentation simultanée du volume de l'autre chambre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux chambres (4, 7) ont un fond mobile, actionné par des moyens propres à réduire la hauteur de la chambre qui contient 1' encre conductrice et à augmenter simultanément la hauteur de l'autre chambre, l'action de ces moyens étant réversible. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le fond des chambres (4, 7) est constitué par une membrane élastique (5, 8) actionnée par des moyens pneumatiques. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fonds des chambres (4, 7) sont constitués par une paire de pistons qui Ieffectuent un mouvement de translation simultané. 2 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la distance mutuelle entre les pistons reste à peu près constante. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que pour réaliser des pastilles de connexion autour d'un trou (ll),-les trous (10) des masques (2) correspondant au trou (11) en question ont un diamètre plus grand que celui du trou (11) réalisé dans lesubstrat (1).