Brevet FR2619918A1 — publié le 19890303

La présente invention a pour objet un procédé de détection de trous cylindriques partiellement bouchés parmi un ensemble de trous de même diamètre percés dans une plaque d'un matériau quelconque. Ce procédé est particulièrement destiné à la vérification des obstructions des trous métallisés d'une carte de circuit Imprimé multicouche. Le développement de la technologie des semi-conducteurs au cours de ces dernières années, qui a notamment permis la miniaturisation des composants, a eu pour corollaire la recherche d'un niveau d'intégration accru des circuits intégrés. Pour augmenter la densité des circuits et réaliser des configurations de complexité croissante, il s'est révélé nécessaire de fabriquer des circuits imprimés multicouche comportant un nombre de couches de plus en plus élevé. On sait que de tels circuits sont constitués de l'empilage de feuilles de matériau conducteur (cuivre notamment) qui sont découpées selon le schéma désiré, généralement par érosion chimique, et qui sont séparées les unes des autres par des plaques de matériau isolant (composite à base de résine époxyde par exemple).Les feuilles conductrices ainsi superposées sont reliées de place en place par des trous métallisés perpendiculaires (en anglais PTH : plated through hole) destinés au logement des broches des composants et/ou à la connexion électrique entre couches. La fabrication de ces trous métallisés se fait ordinairement en trois étapes : perçage, métallisation partielle par procédé chimique, puis métallisation complémentaire par procédé électrolytique. Tous les trous percés dans une même carte de circuit ont le même diamètre. La dimension du diamètre des trous réalisés usuellement est 0,3 mm pouvant descendre jusqu'à 0,1 mm. Le rapport entre le diamètre d'un trou métallisé et l'épaisseur de la carte dans laquelle il est perce peut atteindre 20. Il peut exister sur un même circuit de mille à dix mille trous métallisés. Un des problèmes qu'ont à resoudre les fabricants de cartes de circuit imprime multicouche réside dans la vérification de l'intégrité du revêtement des trous métallisés, celui-ci étant susceptible de divers défauts : lacune de dimension réduite (non circonférentielle), coupure circonférentielle, obturation partielle par une barbe, obturation totale par un bouchon. Eu égard aux dimensions des trous métallisés pratiqués usuellement (dont les extremums ont été donnes plus haut), cette vérification ne peut être effectuée à l'oeil nu. Actuellement, il existe des procédés de détection systématiques pour trois des défauts énumérés ci-dessus. Les coupures circonférentielles sont détectables par un procédé consistant à tester la conductibilité électrique du revêtement des trous métallisés. (Les lacunes non circonférentielles sont détectables uniquement par un procédé optique reposant sur la propriété qu'ont les plaques isolantes translucides utilisées pour la fabrication des cartes de circuit Imprimé de diffuser la lumière, également imaginé par les inventeurs et décrit dans la demande de brevet français N087.12016.Il consiste à capter et à localiser les fuites lumineuses émises à une extrémité des trous défectueux dont l'autre exrtrémité a été masquée, la face de la carte de circuit imprimé où l'on a masqué les trous métallisés étant éclairée par une source de lumière appropriée. Naturellement, ce procédé permet aussi de détecter les coupures circonférentielles. Enfin, pour détecter les bouchons obturant totalement les trous métallisés, on utilise un procédé optique consistant à comparer la localisation, sur une face de la carte à vérifier éclairée sur son autre face, des trous métallisés qui se comportent comme autant de sources lumineuses, à la localisation des trous d'une carte de référence éclairée de la même façon. En ce qui concerne les trous partiellement obturés, il n'existe pas actuellement de procédé pour les détecter systématiquement et il ressort à l'évidence de la brève description qui vient d'en être faite qu'aucun des trois procédés connus utilisés pour repérer d'autres configurations défectueuses n'est approprié, même moyennant modifications, à leur détection. La seule solution, la plus rudimentaire consiste à piger manuellement à l'aide d'une aiguille calibrée, le diamètre de chaque trou. La présente invention a donc pour objet un procédé qui permette de détecter, en particulier sur les cartes de circuit imprimé multicouche, l'obturation partielle de trous faisant partie d'un ensemble de trous de même diamètre percés dans une plaque d'un matériau quelconque. Selon l'invention, un tel procédé comporte les étapes de - éclairer la plaque sur une de ses faces ; - réaliser la transformée de Fourier de la face non éclairée de la plaque pour obtenir un spectre de fréquences ou les pics correspondent soit aux trous partiellement bouchés, soit aux trous parfaits ; - filtrer le sepctre de fréquences obtenu pour en éliminer les pics correspondant aux trous parfaits ; - réaliser la transformée de Fourier inverse du spectre de fréquences filtre pour obtenir une image de la face non éclairée de la plaque ou n'apparaissent que les trous partiellement bouchés. Le procédé selon l'invention repose sur le fait que la surface de l'onde lumineuse émise par l'extrémité d'un trou partiellement obturé dont l'autre extrémité est soumise à un éclairage approprié, est différente de la surface d'onde émise par un trou parfait éclairé dans les mêmes conditions. Pour repérer les trous défectueux, on cherche à apprécier cette différence en réalisant, au moyen d'une lentille convergente, une transformée de Fourier du signal émis par les trous et en analysant le spectre de fréquentes obtenu. Il est en effet connu qu'une des propriétés les plus remarquables des lentilles convergentes est leur aptitude à réaliser une transformation de Fourier. Dans le spectre de fréquences ainsi obtenu, les pics correspondent soit à la lumière émise par les trous parfaits, soit à celle qui est émise par les trous défectueux.Un filtrage adéquat permet d'extraire la lumière qui provient de ces derniers. Pour ce faire, on fabrique, pour chaque configuration de perçage de carte de circuit imprimé (les trous d'une carte ayant tous le même diamètre), un filtre holographique qui élimine les pics correspondant aux images frequencielles des trous parfaits de la carte de circuit imprimé. L'image fréquencielle des trous défectueux obtenue par filtrage est soumise à une transformation de Fourier inverse, par une seconde lentille convergente.L'image globale de la carte de circuit imprimé obtenue par le dispositif optique dont les composants essentiels ont été mentionnes plus haut (savoir deux lentilles convergentes situées de part et d'autre d'un filtre holographique) ne contient donc que les images des trous défectueux dont la localisation peut être établie grace à tout moyen de captage optique approprié. Le procédé qui vient d'être décrit présente le double avantage d'être parfaitement fiable et de ne requérir pour sa mise en oeuvre qu'un dispositif aisément réalisable par l'homme de l'art. Il est à noter que s'il a été décrit comme particulièrement approprié à la détection des trous métallisés partiellement bouchés des cartes de circuit imprimé multicouches, il est cependant parfaitement applicable à tous les domaines ou un problème de détection semblable se pose. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de trous cylindriques partiellement bouchés parmi un ensemble de trous de même diamètre percés dans une plaque d'un matériau quelconque caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de - éclairer la plaque sur une de ses faces ; - réaliser la transformée de Fourier de la face non éclairée de la plaque pour obtenir un spectre de fréquences où les pics correspondent soit aux trous partiellement bouchés, soit aux trous parfaits ; - filtrer le spectre de fréquences obtenu pour en éliminer les pics correspondant aux trous parfaits ; - réaliser la transformée de Fourier inverse du spectre de fréquences filtré pour obtenir une image de la face non éclairée de la plaque où n'apparaissent que les trous partiellement bouches. 2. Procédé de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transformée de Fourier de la face non éclairée de la plaque, ainsi que la transformée de Fourier inverse du spectre de fréquence obtenu après filtrage, sont réalisées au moyen d'une lentille convergente. 3. Procédé de détection selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtrage du spectre de fréquences est effectue au moyen d'un filtre holographique. 4. Procédé de détection selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre par la détection des trous métallisés partiellement bouchés de cartes de circuit imprimé multicouche.