Brevet FR2641932A1 — publié le 19900720

DISPOSITIF D'EVALUATION DU GLISSEMENT ENTRE L'IMPRESSION CONDUCTRICE ET LES TROUS D'UN CIRCUIT IMPRIME MULTICOUCHES L'invention a pour objet un dispositif d'évaluation du glissement entre l'impression conductrice et les trous d'un circuit imprimé multicouches. La réalisation d'un circuit imprimé multicouches comporte de nombreuses étapes. Des imprécisions au cours de certaines de ces étapes peuvent produire un décalage entre# des centres de pastilles conductrices ou d'épargnes de l'impression conductrice des couches internes et les axes des trous correspondants. Un tel décalage peut résulter notamment d'une réalisation hors tolérances de l'impression conductrice des couches internes du circuit, d'un mauvais positionnement des différentes couches les unes par rapport aux autres avant leur mise sous presse, d'un glissement de ces couches les unes par rapport aux autres au cours de leur pressage, ou bien d'un glissement du perçage des trous par exemple occasionné par un mauvais positionnement du foret de perçage.Un tel décalage se traduit par une diminution de contact électrique dans le cas du décentrement d'un trou par rapport à une pastille conductrice, et par une diminution d'isolement dans celui du décentrement d'un trou par rapport å une épargne. I1 peut donc résulter d'un décalage de ce type des courts-circuits risquant - de détériorer le circuit imprimé. Un contrôle et une évaluation de ces décalages s'avère donc indlspensable, notamment pour la réalisation de circuits imprimés complexes,- - de grandes dimensions, et coûteux. Un moyen connu d'évaluation du glissement des différentes couches du circuit imprimé les unes par rapport aux autres consiste en une mesure å l'aide d'un oculaire gradué approprié du décalage entre les tranches de motifs réalisés sur chacune des couches de b te en même temps que l'impre3s.fJil conductrice de chacune de ces couches et par exemple au moyen du même matériau que cette impression conductrice. Ce moyen connu est illustré par les figures 1 et 2, dans le cas particulier, pris å titre d'exemple, d'un circuit imprimé å quatre couches 5, 6, 7, 8.Ces figures 1 et 2 représentent respectivement une vue de dessus et une vue de profil d'un circuit 2, muni d'une excroissance 3, aussi appelée éprouvette, le circuit et l'excroissance ayant été découpés à partir d'un circuit 1 de dimensions plus grandes et schématisé par des pointillés. Les circuits 1 et 2 sont respectivement qualifiés d'initial et de final dans ce qui suit. L'éprouvette 3 sert à faire des tests comme par exemple des tests concernant le délaminage (c'est-à-dire le manque d'adhérence du matériau constituant l'impression conductrice sur le support isolant des couches), la sous-gravure et la surgravure (c'est-à-dire la comparaison entre la largeur réelle des pistes de l'impression conductrice et celle escomptée), la métallisation des trous. L'éprouvette 3 peut être séparée du circuit final 2 par exemple par cassure de la zone étroite 4 la séparant de ce circuit final 2. Plus précisément, les motifs dont les tranches sont observées avec l'oculaire gradué ont la forme de la lettre "L" et sont situés au moins à un coin prédéterminé de l'éprouvette 3. A titre d'exemple l'éprouvette 3 des figures 1 et 2 comporte deux séries de motifs 9, 10, 11, 12 respectivement situés à deux coins différents: en effet pour les besoins des différents tests effectués sur l'éprouvette 3, celle-ci peut être cassée en plusieurs morceaux destinés à des utilisateurs différents. La mesure effectuée à l'oculaire gradué consiste à déterminer les longueurs 11, 12, 13, 14 respectives des tranches des extrémités de ces motifs en "L", ainsi que leurs décalages relatifs dos d2, d3. Ce moyen connu présente de nombreux inconvénients. Tout d'abord, sa mise en oeuvre est fastidieuse. Ensuite, il est imprécis parce qu'il peut être faussé par une gravure ou une surgravure des motifs en "L" (qui sont similaires à des pistes donc qui présentent les mêmes problèmes de réalisation). En outre, il est réalisé sur l'éprouvette 3 qui peut ne pas être représentative du circuit final 2.' Pour remédier à cet inconvénient particulier, on peut prévoir une seconde éprouvette 30 comportant des motifs 90, 100, 110, 120 analogues aux motifs 9, 10, 11, 12 située de l'autre côté du circuit final 2 par rapport à l'éprouvette 3, comme représenté sur la figure 3. Cependant, une telle addition présente l'inconvénient de doubler des mesures déjà fastidieuses et d'augmenter notablement le prix de revient du circuit final 2, ce prix de revient dépendant fortement des dimensions lu circuit initial 1.En plus, si la surface de l'une des énrouvettes, par exemple l'éprouvette 3, est justifiée par la réalisation de tests tels que ceux concernant le délaminage, la surgravure et la sous-gravure, et la métallisation des trous, par contrer la surface de l'autre éprouvette n'est pas rentabilisée par de tels tests. Par voie de conséquence, ce moyen connu étant mis en oeuvre sur l'éprouvette 3 et non sur le circuit final 2, une évaluation du glissement des différentes couches du circuit final ne peut être faite au cours de l'application de ce circuit. Enfin, ce moyen ne permet pas d'évaluer le glissement de perçage des trous, ni le décalage résultant d'une réalisation hors tolérance de l'impression conductrice dés couches internes du circuit final 2, ces deux types de décalage, en particulier, ne se répercutant pas au niveau de l'éprouvette 3 s'ils se produisent au sein du circuit final 2. L'invention a pour objet un dispositif d'évaluation du glissement entre l'impression conductrice et les trous d'un circuit imprimé multicouches qui pallie aux inconvénients du moyen connu. A cet effet, le ' dispositif selon l'invention comporte un trou conducteur de référence et un trou conducteur principal traversant tous les deux le circuit, et aux extrémités C!e*s41J21S -.n; -élisees, ur les couches externes du ~ircllt, des pastilles conductrices.Ce dispositif comporte également des épargnes principales sensiblement circulaires et identiques, réalisées sur les couches internes du circuit et autour de l'emplacement du trou principal ; le bord de ces épargnes est électriquement relié au trou de référence par une impression conductrice. Ce dispositif comporte enfin des moyens de décèlement d'un court-circuit entre le trou principal et le trou de référence : un glissement entre l'impression conductrice et les trous du circuit se traduit par un court-circuit entre le trou principal et le bord des épargnes, donc entre le trou principal et le trou de référence. Le dispositif selon l'invention est très simple à mettre en oeuvre. Il est précis parce qu'il fournit un résultat "tout ou rien Etant avantageusement implanté sur le circuit final, il peut fournir des informations représentatives de ce circuit final. En outre, il peut être utilisé à tout moment de I'application du circuit imprimé, ce qui permet de contrôler ce circuit ntimporte quand. Enfin, il tient compte de tous les types de décalages évoqués dans ce qui précède. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante qui est faite à l'aide de figures annexées, ces figures représentant - la figure 1, une vue de dessus du moyen connu, - la figure 2, une vue de profil du moyen de la figure 1, - la figure 3, une vue de dessus d'une variante du moyen de la figure 1, - la figure 4, une coupe schématique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 5, une coupe d'une couche externe du dispositif de la figure 4, -:;r ligure iv une coupe d'un premier type de ~ cue::1- interne du dispositif de la figure 4, - la figure 7, une coupe d'un second type de couche interne du dispositif de la figure 4, - les figures 8 et 9, une première configuration de glissement correspondant à une première évaluation au moyen du dispositif selon l'invention, - les figures 10 et 11, une seconde configuration de glissement correspondant à une seconde évaluation au moyen du dispositif selon l'invention, - la figure 12, une illustration du lien entre des paramètres du dispositif selon l'invention. Sur ces différentes figures, d'une part l'échelle réelle n'a pas été respectée, et d'autre part les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments. La figure 4 est une coupe schématique d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, d'évaluation du glissement entre l'impression conductrice et les trous d'un circuit imprimé multicouches, comme par exemple un circuit imprimé 18 à six couches 13, 15, 14, 16, 150, 17. Ce dispositif comporte notamment, traversant le circuit 18 - un trou conducteur de référence 19, - un trou conducteur principal 20, situé à une distance dl du trou de référence, - N = 3 trous conducteurs secondaires 21, 22, 23 avantageusement situés dans l'alignement des trous 19 et 20 et à des distances, respectivement, dll, d12, d13 du trou de référence. Ce dispositif comporte également des impressions conductrices réalisées sur chacune des couches du circuit. Des coupes de ces impressions conductrices sont données par les figures 5, 6, 7 - la figure 5 illustre le cas des couches externes 13 et 17, - la figure 6 illustre le cas d'une couche de masse ou de tension, comme par exemple les couches 14 et 16, - Ia figure 7 illustre le cas d'une couche logique, comme par exemple les couches 15 et 150. Le dispositif comporte enfin des moyens de décèlement. d'un court-circuit comportant par exemple un ohmmètre: - entre le trou principal 20 et le trou de référence 19, - entre chacun des trous secondaires 21, 22, 23 et le trou de référence 19. Ces moyens sont grossièrement schématisés et portent la référence 26. Les impressions conductrices des couches externes 13 et 17 sont sensiblement identiques et comportent chacune des pastilles conductrices 219, 220, 221, 222, 223 comme indiqué sur la figure 5. Le centre de la pastille 219 est pris comme référence. Les centres des pastilles 220, 221, 222, 223 sont respectivement situés aux distances dl, d11, d12, d13 de celui de la pastille 219 qui est sensiblement sur l'axe du trou de référence 19 et sont avantageusement sensiblement alignés pour être disposés sensiblement de la même façon que les trous 19, 20, 21, 22, 23. La pastille 219 possède de préférence une forme différente des pastilles 220, 221, 222, 223: elle est ainsi facile à repérer. A titre d'exemple, la pastille 219 est carrée et les pastilles 220, 221, 222 et 223 sont circulaires.Ainsi qu'il est connu, la réalisation de ces pastilles 219, 220, 221, 222, 223 accompagne celle des trous 19, 20, 21, 22, 23, respectivement : ces pastilles empêchent l'agent de gravure des couches externes de détériorer la métallisation des trous (les couches externes étant en effet réalisées après l'assemblage du circuit et après la métallisation des trous). Les impressions conductrices des couches de masse ou de tension 14 et 16 sont sensiblement identiques et comportent chacune des épargnes 120, 121, 122, 123. Ces épargnes sont sensiblement circulaires. Les centres respectifs des épargnes 120, 121, 122, 123 sont respectivement situés aux distances d1, d11, d12, d13 de l'axe du trou de référence 19, et sont avantageusement sensiblement alignés pour être disposés sensiblement de la même façon que les trous 20, 21, 22, 23. Les diamètres respectifs des quatres épargnes 120, 121, 122, 123 vont croissant.Selon un premier mode de réalisation, le diamètre Do de épargne 120 est préfixé de la façon expliquée dans ce qui suit, et les diamètres Do D1, D2, D3 respectivement des épargnes 120, 121, 122, 123 forment les premiers termes d'une suite arithmétique de raison préfixée, c'est-å-dire sont tels que: Dk D Dk#I = C avec 1 # k. L'impression conductrice des couches logiques 15 et 150 comporte elle aussi des épargnes 320, 321, 322, 323 sensiblement circulaires, dont les centres respectifs sont respectivement situés aux distances d1, dll, d12, d13 de l'axe du trou de référence 19 et sont avantageusement sensiblement alignés, les épargnes 320, 321, 322, 323 sont respectivement sensiblement identiques aux épargnes 120, 121, 122, 123. Les épargnes 320 et 120, 321 et 121, 322 et 122, 323 et 123 sont respectivement qualifiées de principales, de secondaires d'un premier ensemble, de secondaires d'un second ensemble, et de secondaires d'un troisième ensemble. Les épargnes des couches logiques 15 et 150 sont délimitées par des contours circulaires qui sont reliés par des chaînons 25; un chaînon 25 relie également ces contours à une pastille conductrice 190 par exemple circulaire dont le centre est sensiblement sur l'axe du trou de référence 19 et dont le diamètre est par exemple sensiblement le même que celui des pastilles 20, 21, 22, 23 des couches externes 13 et 17. Ces chaînons 25 ont par exemple une largeur sensiblement égale à celle (standardisée et correspondar > .t a' t' ie pelasse be - abrication de circuits imprimés donnée) des pistes du circuit imprimé testé. Les trous et les impressions conductrices du dispositif selon l'invention sont réalisés en même temps, respectivement, que les trous et les impressions conductrices du circuit imprimé multicouches testé. De ce fait, le dispositif selon l'invention est soumis aux mêmes aléas de fabrication que le circuit testé : le glissement entre l'impression conductrice et les trous du dispositif est donc représentatif de celui du circuit testé, et ce d'autant plus que le dispositif est avantageusement implanté sur le circuit final et non pas sur l'éprouvette du circuit initial : le dispositif se trouve par exemple à l'un des coins du circuit final, ou bien en son centre.Il est également possible d'implanter plusieurs dispositifs sur un même circuit final, comme par exemple d'en disposer quatre aux quatre coins du circuit. Un tel glissement provoque un décentrement des trous 20, 21, 22, 23 par rapport aux épargnes 120, 121, 122, 123 des couches de masse ou de tension 14 et 16 et à celles 320, 321, 322, 323 des couches logiques 15 et 150. Un tel décalage est susceptible de provoquer un court-circuit entre un ou plusieurs trous et les bords d'une ou de plusieurs épargnes, respectivement. Un tel court-circuit est décelé par l'ohmètre des moyens 26. Pour éviter qu'un tel court-circuit ne se répercute dans le circuit testé, une épargne 24 ayant la forme d'une boucle entoure l'impression conductrice 250 des couches de masse ou de tensions 14 et 16 du dispositif selon l'invention. A titre d'exemple, cette boucle est rectangulaire. Selon le premier mode de réalisation précédemment envisagé, le diamètre D0 des épargnes principales, situées à la distance d1 du trou 19, est tel qu'un court-circuit entre le trou de référence 19 et le trou principal 20 corresponde au glissement maximum toléré entre l'impression conductrice et les trous du circuit testé. La détermination de ce glissement maximum toléré est expliquée dans ce qui suit. Un court-circuit entre le trou de référence 19 et l'un des trous secondaires 21, 22, 23 correspond à un glissement qui peut être autorisé par dérogation en fonction du contexte de l'application du circuit l'utilisateur du circuit est alors capable de situer le glissement de ce circuit par rapport - aux glissements correspondant respectivement à des courts-circuits au niveau des trous 21, 22, 23. Selon le second mode de réalisation précédemment envisagé, c'est le diamètre D1 des épargnes secondaires du premier ensemble, situées à la distance d11 du trou de référence 19, qui correspond au glissement maximum toléré. Les diamètres D2 et D3 correspondant à des glissements qui peuvent être autorisés par dérogation en forme ion du contexte de l'application du circuit. Quant au diametre DO, il correspond à un glissement inférieur au glissement maximum toléré: dans le cas où ce dernier est choisi comme une norme de fabrication, le trou principal correspondant au diamètre Do peut servir à établir un classement entre les c.c.+érents fabricants de circuits imprimés multicouches. Le glissement maximal toléré est déterminé en fonction des caractéristiques des trous, des pastilles conductrices et des épargnes du circuit imprimé testé. Dans la pratique ces caractéristiques sont standardisées. Pour le glissement entre pastilles et trous, on considère qu'au pire, le trou est tangent au bord de la pastille, ce qui conduit à la relation GPT = 1 (DP - DMTM) - C 2 où GPT est le glissement entre une pastille et un trou, DP est le diamètre de la pastille, DMTM est le diamètre maximum du trou métallisé, C est la collerette du trou, c'est-à-dire l'épaisseur de métallisation de ce trou. Pour le glissement entre épargnes et trous, la distance nécessaire pour éviter un court-circuit entre l'épargne et le distanoe aw7;: distance d'isu-lement dépend évidemment de la tension appliquée entre cette épargne et ce trou. On a la relation GET = 1 (DE - 2 DI - DMTM) - C 2 où GET est le glissement entre une épargne et un trou, DE est le diamètre de l'épargne, DI est la distance d'isolement, DMTM est le diamètre maximum du trou métallisé, C est la collerette du trou. On choisit par exemple pour le glissement maximal toléré la plus petite des deux valeurs GPT et GET. A partir de ce glissement maximal toléré G, on fixe le diamètre Do des épargnes principales dans le cas du premier mode de réalisation de l'invention et le diamètre D1 des épargnes secondaires du premier ensemble dans le cas du second mode de réalisation, en utilisant la relation suivante, illustrée par la figure 12 D = 2 G + A où D est le diamètre Do ou D1 cherché de l'épargne; 2 i A est le diamètre avant métallisation d'un trou 2i standard du circuit testé et du dispositif selon l'invention. Les diamètres supérieurs à D (qui correspond à Do ou à D1 selon le mode de réalisation considéré) sont reliés à des glissements autorisés par dérogation de façon analogue, à savoir par Dr = 2 G' + où D' est l'un des diamètres supérieurs à D cherché; G' est le glissement autorisé par dérogation correspondant, qui peut être fixé par l'utilisateur en fonction du contexte de l'application du circuit testé. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le glissement maximum toléré est évalué à 0,2 millimètres et correspond au diamètre Do des épargnes principales. Les trous ont un diamètre de 0,8 millimètres avant métallisation, ce qui eo-.duit à une valeur de Do égale à D0 = 2 x 0,2 + 0,8 = 1,2 millimètres. les diamètres D1, D2, D3 sont définis par : Dk - Dk-1 = 0,1 millimètres où 1 D1 = 1,3 millimètres, D2 = 1,4 millimètres, D3 = 1,5 millimètres. les glissements par dérogation correspondants sont donnés par G1 = 1 (1,3 - 0,8) = 0,25 millimètres, 2 G2 = 1 (1,4 - 0,8) = 0,30 millimètres, 2 G3 = 1 (1,5 - 0,8) = 0,35 millimètres. 2 Avantageusement, le circuit testé comporte une pluralité de dispositifs selon l'invention A titre d'exemple, ce circuit comporte quatre dispositifs de ce type respectivement implantés à ses quatre coins. Les figures 8 et 9 représentent une première configuration de glissement correspondant au cas où il y a un court-circuit entre le trou de référence 19 et le trou principal 20, et où il n'y a pas de court-circuit entre le trou de référence 19 et les trous secondaires 21, 22, 23. On déduit des valeurs précédentes que le glissement réel dans le circuit testé est compris entre 0,20 millimètres et 0,25 millimètres. Plus précisément, la figure 8 représente deux pastilles 26 et 27, entre lesquelles passent deux pistes 28 et 29 : cette configuration correspond à la classe quatre de fabrication des circuits imprimés, connue en soi par l'homme de métier (les centres respectifs des pastilles 26 et 27 sont séparés par une distance a standardisée et égale à 2,54 millimètres).Le décentrement du trou 31 par rapport à la pastille 27 est tel que la trace de ce trou déborde de la pastille 27, ce qui réduit l'isolement. entre cette pastille et ce trou d'une part et la piste 29 d'autre part la distance 1@, caractéristique de la classe quatre, qui sépare la pastille 26 de la piste 28 est supérieure à celle 12 entre le bord du trou 31 et la piste 29 d'une valeur 13 au plus sensiblement égale à 0,05 millimètres. Sur la figure 9, la distance d'isolement 14 entre le trou 32 et l'épargne 33 est réduite d'au plus sensiblement 0,05 millimètres par rapport à celle correspondant au glissement maximum toléré Les figures 10 et 11 sont respectivement analogues aux figures 8 et 9 à ceci près qu'elles correspondent au cas où il y a un court-circuit entre le trou de référence 19 et le trou principal 20, ainsi qu'entre ce trou de référence 19 et le premier trou secondaire 21, tandis qu'il nty a pas de court-circuit entre le trou de référence 19 et les trous secondaires 22, 23 : d'après les valeurs précédentes, le glissement réel dans le circuit testé est compris entre 0,25 millimètres et 0,30 millimètres. Par conséquent, la distance 1'2 de la figure 10 entre le bord du trou 31 et la piste 29 est plus réduite que celle 12 de la figure 8 (la valeur 1'3, analogue de 13, étant sensiblement comprise entre 0,05 millimètres et 0,10 millimètres). De même, la distance d'isolement 1'4 de la figure 11 est réduite d'une valeur sensiblement comprise entre 0,05 millimètres et 0,10 millimètres par rapport à celle correspondant au glissement maximum toléré. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits dans ce qui précède. En particulier, un dispositif comportant des trous conducteurs non alignés, et espacés de façon quelconque rentre dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'évaluation du glissement entre l'impression conductrice et les trous d'un circuit imprimé multicouches (18), caractérisé en ce qu'il comporte - un trou conducteur de référence (19) traversant le circuit (18), - un trou conducteur principal (20) traversant le circuit (18), - des pastilles conductrices (219, 220) réalisées sur les couches externes (13, 17) du circuit (18) aux extrémités du trou de référence (19) et du trou principal (20), - un ensemble d'épargnes principales (120 ; 320) sensiblement circulaires, sensiblement de même diamètre prédéterminé (du), réalisées sur les couches internes (14, zig ; 15, 150) du circuit (18) autour de l'emplacement du trou principal (20), - une impression conductrice (250 ; 25, 190) reliant les contours des épargnes principales (120; 320) au trou de référence (19), - des moyens de décèlement d'un court-circuit (26) entre le trou principal (20) et le trou de référence (19). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre - N trous conducteurs secondaires -(21, 22, 23) traversant le circuit (18), - des pastilles conductrice (221, 222, 223) réalisées sur les couches externes (13, 17) du circuit (18) aux extrémités des trous secondaires (21, 22, 23), - N ensembles d'épargnes secondaires (121, 122, 123 321, 322, 323) sensiblement circulaires, réalisées sur les couches internes (14, 16 ~ 15, 150) du circuit (18) respectivement autour des emplacements des N trous secondaires (21, 22, 23), les épargnes secondaires d'un ensemble donné ayant sensiblement même diamètre (D1 ; D2 ;; D3), les diamètres des épargnes secondaires des ensembles successifs allant croissant et étant supérieurs au diamètre (D0) des épargnes principales, - une impression conductrice (250 ; 25, 190) reliant les contours des épargnes secondaires au trou de référence (19), - des moyens de décèlement d'un court-circuit (26) entre chacun des trous secondaires (21 ;22 ;23) et le trou de référence (19). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le diamètre (Do) des épargnes principales suivi des diamètres (D1, D2, D3) des épargnes secondaires des ensembles successifs forment les premiers termes d'une suite arithmétique de raison préfixée. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diamètres (D1, D2, D3) des épargnes secondaires des ensembles successifs forment les premiers termes d'une suite arithmétique de raison préfixée. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'isolement (24) entre l'impression conductrice (250) délimitant les contours des épargnes principales et secondaires et les éléments conducteurs du circuit testé. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le trou de référence (19) le trou principal (20), et les trous secondaires (21, 22, 23) sont sensiblement alignés. 7. Circuit imprimé mullicouehes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications précédentes, implanté à l'un de ces coins. 8. Circuit imprimé multicouches, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 1 a 6, implanté sensiblement en son centre. 9. Circuit imprimé multicouches, caractérisé en ce qu'il comporte quatre dispositifs selon l'une des revendications 1 à 6,respectivement implantés à ses quatre coins.