Brevet FR2547155A1 — publié le 19841207

La présente invention concerne un procédé d'impression sérigraphique, comportant des étapes dans lesquelles on applique une p te électriquement conductrice au travers d'un écran et au moyen d'une spatule mobile, à une face d'un substrat doté d'au moins un trou s'étendant entre cette face et une autre face de ce substrat et on exerce en même temps une dépression sur ladite autre face, de façon à revêtis au moins une partie de la paroi interne dudit trou avec ladite pâte. Un tel procédé est connu par l'article intitulé "Thickfilm or : using metallized thru holes, multilayer structure, and surface mounting components for highest packing density. A study", par M. Bergmann, publié dans les comptes-rendus de la quatrième conférence européenne de microélectronique hybride, Copenhague, 17-20 mai 1983. La présente invention a pour but de parvenir à un procédé du type sus-mentionné, fonctionnant de façon satisfaisante pour divers nombres de trous dans le substrat et pour diverses dimensions de ces trous. Selon l'invention, ce -but est atteint par le fait que ladite dépression est sensiblement constante et égale à une valeur comprise entre 0,1 /cm2 et 2 N/cm2 (10 g/cm2 et 200 g/cm2). Une autre caractéristique de ce procédé est que ladite dépression est obtenue à partir d'une enceinte sous vide. Selon une autre caractéristique de la présente inventions cette dépression est réalisée dans une chambre à vide située près dudit substrat et se trouvant en communication avec ladite enceinte sous vide, le volume de cette dernière étant relativement grand par rapport à celui de la chambre à vide. En utilisant une enceinte sous vide ayant un volume relativement grand, la dépression réalisée en dessous du substrat reste sensiblement constante au cours d'une opération d'impression, bien qu'au cours d'une telle opération le nombre de trous revêtus augmente au fur et à mesure de ce que la spatule est déplacée sur le substrat, de tels trous revetus ayant des dimensions plus petites que les trous non revêtus. La présente invention a également pour objet un dispositif d'impression sérigraphique pour mettre en oeuvre le procédé sus-mentionné. Ce dispositif comporte une table de travail, un écran et une spatule mobile, ladite table de travail ayant une cavité qui communique avec une chambre à vide couplée, via un premier conduit, une vanne et un deuxième conduit montés en série 9 à une enceinte sous vide, elle-même couplée à un générateur de vide. Enfin, l'invention a aussi pour objet les circuits imprimés électriques réalisés au moyen du procédé sus-mentionné, et les circuits imprimés électriques fabriqués avec le dispositif sus-mentionné. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent : - la figure 1, une vue schématique d'un dispositif dimpression sérigraphique selon l'inventions ayant une table de travail 1 représentée en coupe faite selon la ligne Il-Il de la figure 2, les différents éléments étant représentés à des échelles différentes; et - la figure 2, une vue de dessus de ladite table de travail. Le dispositif d'impression sérigraphique représenté comporte une table de travail 1, un écran 2 et une spatule mobile 3, cet écran 2 et cette spatule 3 étant tous les deux montés au-dessus de la table de travail 1. Cette dernière comporte une cavité 4 dans laquelle sont montées trois butées fixes 5, 6 et 7 et une butée mobile 8 schématiquement représentée. Le fond de la cavité 4 est pourvu d'un large trou d'aspiration 9. Ce trou 9 établit une communication entre la cavité 4 et une chambre à vide 10 qui est fermée par un couvercle 11 et couplée, via un conduit 12, une vanne 13 et un conduit 14, à une enceinte sous vide 15. Le rapport du volume total de l'enceinte 15 et du conduit 14 au volume total de la chambre 10 et du conduit 12 est sensiblement égal à 500, les conduits 12 et 14 ayant tous les deux un diamètre de 5 cm.Le 3 dernier volume total mentionné est égal à environ 150 cm L'enceinte sous vide 15 est couplée à un générateur de vide 16 via un conduit 17, et cette enceinte 15 et la chambre 10 sont couplées à des dispositifs de commande de dépression appropriés 18 et 19, via des conduits respectifs 20 et 21. Ces dispositifs ont des sorties électriques qui sont couplées aux entrées d'un circuit de commande électrique 22 dont la sortie est reliée à une entrée de commande du générateur de vide 16. Ainsi est formée une boucle d'asservissement comportant les éléments 16, 14, 10, 18, 19 et 22. Cette boucle d'asservissement assure que la dépression mesurée dans les dispositifs 18 et 19 reste, à + 10 % près, égale à une valeur de 2 2 réglage dont elle diffère tout au plus de 0,03 N/cm (3 g/cm ). Un substrat carré en céramique 23 est logé dans la cavité 24 et est poussé, par la butée mobile 8, jusqu a être au contact des butées 5s 6 et 7. Ce substrat 23 possède une longueur d'environ 5 cm et une épaisseur de 0,076 cm, et comporte des trous, tels que 24, qui s'étendent entre ses deux faces. Le diamètre de ces trous est égal à 0,035 cm. Enfin, on a prévu un dispositif de commande générale 25 qui commande l'écran 2, la spatule 3, la vanne 13 et le générateur de vide 16, et qui est commandé par le dispositif de commande de dépression, 19. Le dispositif d'impression sérigraphique décrit fonctionne comme suit, sous la commande du dispositif 25. Au démarrage d'une opération d'impression, les dispositifs de commande de dépression 19 et 18 sont réglés à des valeurs de dépression prédéterminées, par exemple respectivement égales à 0,44 N/cm2 (44 g/cm2) et 0,47 N/cm2 (47 g/cm2) > la perte de pression entre chambre 10 et enceinte 15 étant admise égale à 0,03 N/cm2 (3 2 g/cm#). Le générateur 16 est alors mis en fonctionnement et, en conséquence, la dépression désirée, 0,47 N/cm2 > est réalisée dans l'enceinte 15. Aucune dépression n'est réalisée dans la chambre à vide 10 puisque la vanne 13 est fermée.Une certaine quantité de pâte électriquement conductrice, par exemple de la pâte du type DP 9061 ou DP 6120 de la firme Dupont de Nemours, est alors appliquée devant la spatule 3,apres quoi celle-ci est déplacée sur l'écran 2. De cette manière, une couche d'épaisseur uniforme est formée sur cet écran 2 supposé pourvu d'un premier masque ou pochoir (non représenté). Lorsque cette opération est terminée et que la spatule 3 est revenue à sa position initiale, la vanne 13 est ouverte. Comme le rapport sus-mentionné des valeurs des volumes des éléments 14-15 et 10-12 est relativement grand, il en résulte que la dépression de 0,44 N/cm2 est très rapidement réalisée dans la chambre à vide 10. La spatule 3 est alors abaissée et déplacée sur le substrat 23 avec une vitesse égale à 7 cm/s, pour pousser la couche de pâte sur l'écran 2, au travers de celui-ci, sur la face supérieure du substrat 23. Du fait de la présence du premier masque sur cet écran 2, un premier circuit électrique est formé sur cette face supérieure. La dépression dans la chambre à vide 10 a pour effet que le substrat 23 est fermement appliqué contre le fond de la cavité 4 et que les parois internes des trous, tels que 24, aménagés dans ce substrat 23 sont revêtues d'une couche de pâte qui s'étend sur environ 50 X à 90 % de l'épaisseur du substrat 23. Il convient de remarquer que, grâce au volume relativement grand de l'enceinte 15, la dépression dans la chambre à vide 10 reste sensiblement constante bien que, du fait de la spatule mobile 3, les trous 24 dans le substrat soient graduellement enduits de pâte et donc rendus plus petits. Le substrat imprimé ainsi obtenu est alors séché et éventuellement cuit, après quoi on le retourne et on le soumet à une nouvelle opération d'impression. Toutefois, pour cette opération d'impression, l'écran 2 porte un deuxième masque (non représenté), et la dépression dans la chambre à vide est alors réglée à une 2 2 valeur égale à, par exemple, 0,96 N/cm (96 g/cm ). Une dépression aussi élevée peut être rendue nécessaire par le fait que les trous 24 dans le substrat 23 ont une dimension réduite. Ainsi, un deuxième circuit électrique est imprimé sur le substrat 23, et le revêtement sur les parois intérieures des trous 24 est complété. Le résultat est que l'on a réalisé des interconnexions électriques entre les circuits électriques situés sur les deux faces du substrat 23. Si la dépression dans la chambre à vide 10 n'atteint pas la valeur désirée, par exemple du fait d'une courbure du substrat 23, le dispositif de commande de dépression 19 envoie un signal au dispositif de commande générale 25 qui inhibe une opération d'impression. A cet égard, il convient de faire remarquer que, pour un grand substrat, la flexion de celui-ci peut être empêchée en le supportant au moyen d'une ou plusieurs pièces disposées dans la cavité 4 à des emplacements où ce substrat ne comporte pas de trous 24. Ces pièces-supports peuvent être, par exemple, magnétiques si le fond de la cavité 4 est fait de métal. Le dispositif d'impression sérigraphique décrit a fourni les meilleurs résultats avec les caractéristiques indiquées plus #haut. Des résultats similaires sont obtenus si les impératifs suivants sont satisfaits - le rapport de volumes sus-mentionné est au moins égal à 100; - le rapport de l'épaisseur du substrat 23 au diamètre des trous 24 est compris entre 1,5 et 5; - la vitesse de déplacement de la spatule 3 est comprise entre 2,5 cm/s et 20 cm/s; - le rapport des dépressions dans la chambre à vide 10 pendant l'impression des première et deuxième faces du substrat 23 est compris entre 1 et 2,5; - la dépression dans la chambre à vide 10 est maintenue à sa valeur 2 de réglage à + 10 % près, avec un écart maximal de 0,03 N/cm (3 g/cm2); - pendant l'opération d'impression, la viscosité de la pâte ne doit pas excéder de plus de 30 % la valeur initiale. Il convient de noter que le présent dispositif d'impression sérigraphique fonctionne encore de manière satisfaisante avec des trous 24 situés à 0,08 cm du bord du substrat 23, de sorte que le concepteur de circuits électriques dispose d'une grande liberté de positionnement de ces trous sur le substrat. Il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu a titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS : 1. Procédé d'impression sérigraphique, comportant des étapes dans lesquelles on applique une pâte électriquement conductrice au travers d'un écran (2) et au moyen d'une spatule mobile (3), à une face d'un substrat (23) doté d'au moins un trou (24) s'étendant entre cette face et une autre face du substrat, et on exerce en même temps une dépression sur ladite autre face, de façon à revêtir au moins une partie de la paroi interne dudit trou avec ladite pâte, caractérisé en ce que ladite dépression est sensiblement constante 2 2 2 et égale à une valeur comprise entre 0,1 N/cm et 2 N/cm (10 g/cm 2 et 200 g/cm ). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite dépression est obtenue à partir d'une enceinte sous vide (15). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite dépression est réalisée dans une chambre à vide (10) située près dudit substrat (23) et se trouvant en communication avec ladite enceinte sous vide (15) dont le volume est relativement grand par rapport à celui de ladite chambre à vide (10). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite chambre à vide (10) et ladite enceinte sous vide (15) sont mutuellement couplées via un premier conduit (12) et un deuxième conduit (14) reliés par une vanne (13), le rapport du volume total de l'enceinte sous vide (15) et du deuxième conduit (14) au volume total de la chambre à vide (10) et du premier conduit (12) étant au moins égal à 100. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits conduits (12, 14) ont un diamètre au moins égal à 5 cm. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite dépression est maintenue entre des limites égales à + 10 % d'une valeur prédéterminée dont elle ne s'écarte pas de plus de 0,03 N/cm2 (3 g/cm2). 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite spatule (3) est déplacée à une vitesse comprise entre 2,5 cm/s et 20 cm/s. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première face et ladite autre face sont successivement imprimées, et en ce que l'on exerce une première et une deuxième dépressions différentes. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rapport de ladite deuxième à ladite première dépression est compris entre 1 et 2,5. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport de l'épaisseur dudit substrat (23) au diamètre desdits trous (24) est compris entre 1,5 et 5. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, pour une dite épaisseur égale à 0,076 cm, ledit diamètre de trou est égal à 0,035 cm. 12. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'opération d'impression est empêchée lorsque ladite dépression n est pas comprise a l'intérieur des limites indiquées. 13 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'augmentation de viscosité de ladite pâte est limitée à 30 % de la valeur initiale. 14. Dispositif d'impression sérigraphique pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une table de travail (1), un écran (2) et une spatule mobile (3), ladite table de travail (1) ayant une cavité (4) qui communique avec une chambre à vide (10) couplée, via un premier conduit (12), une vanne (13) et un deuxième conduit (14) montés en série, à une enceinte sous vide (15), elle-même couplée à un générateur de vide (16). 15. Dispositif d'impression selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite chambre à vide (10) et ladite enceinte sous vide (15) sont couplées chacune à un dispositif de commande de dépression correspondant (19, 20) qui, enveombinaison avec ledit générateur de vide (16), ladite enceinte sous vide (15) et ladite chambre à vide (10) > constitue une boucle d'asservissement pour maintenir à une valeur sensiblement constante la dépression dans ladite enceinte (15) et dans ladite chambre (10). 16. Circuit électrique imprimé réalisé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. 17. Circuit électrique imprimé réalisé au ~moyen du dispositif selon la revendication 14 ou 15.