Brevet FR2665324A1 — publié le 19920131

PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CIRCUIT IMPRIMÉ ET CIRCUIT OBTENU PAR CE PROCÉDÉ La présente invention concerne de façon générale des dispositifs en matériaux diélectriques ou isolants, sur lesquels sont imprimés des motifs en couche mince, et concerne plus particulièrement les circuits imprimés présentant des formes non développables. L'invention concerne également un procédé de fabrication de tels circuits imprimés de forme non développable. La fabrication d'un circuit imprimé s'effectue classiquement en réalisant des motifs métallisés sur un support diélectrique ou isolant, en utilisant des techniques de photogravure ou de photodéposition sur un substrat en matériau thermodurcissable non déformable. On peut donner diverses formes au circuit imprimé, en particulier en effectuant des pliages ou des cintrages. Cependant, les formes non planes que peuvent prendre un tel circuit sont de type développable. Actuellement, on ne peut pas réaliser facilement des circuits imprimés présentant des formes non développables. Par exemple, on peut facilement réaliser un circuit imprimé en forme de cône, mais il est très difficile de réaliser un tel circuit en forme de portion de sphère ou d'hyperboloïde, parce que de telles formes ne sont pas développables. On ne peut donc pas partir d'un substrat plan pour obtenir par cintrage des formes non développables. Pourtant, il serait intéressant de réaliser facilement des circuits imprimés de forme non développable. On pourrait par exemple utiliser de tels circuits pour réaliser certaines antennes haute fréquence, en particulier pour construire des détecteurs de radars pour des avions militaires. On pourrait aussi construire des circuits imprimés de formes complexes, présentant par exemple des nervures de rigidification. On a déjà envisagé de réaliser un substrat isolant en forme de portion de sphère, puis d'effectuer une opération de photogravure directement sur la surface sphérique du substrat en utilisant une optique spéciale dont le lieu des focales coïncide avec la surface sphérique. On comprend qu'un tel procédé de photogravure sur surface sphérique serait très difficile à mettre en oeuvre. Pour effectuer des photogravures sur des surfaces non développables plus complexes, par exemple sur des surfaces en forme d'hyperboloïde ou autre, le procédé serait encore plus difficile à mettre en oeuvre. Habituellement, les circuits imprimés sont réalisés à partir d'un substrat isolant en matériau de type résine thermodurcissable, en particulier en résine époxy. L'usage généralisé des résines thermodurcissables pour la fabrication des circuits imprimés a été motivé jusqu'à présent par le fait que les résines thermodurcissables ont de très bonnes caractéristiques mécaniques à température relativement élevée. Les circuits imprimés peuvent dans certains cas comporter des composants qui chauffent beaucoup et, dans ce cas, les substrats en résine thermodurcissable résistent mieux que les autres matériaux du type thermoplastique. C'est pour cette raison que l'on utilise jusqu'à présent les résines thermodurcissables pour la réalisation des circuits imprimés, et cet usage généralisé des résines thermodurcissables s'étend même aux circuits qui ne sont pas soumis à des températures élevées. Un objet de la présente invention est de réaliser un circuit imprimé présentant une forme non développable. Un autre objet de l'invention est de réaliser une antenne utilisant un circuit imprimé de forme non développable. L'invention concerne donc un procédé de fabrication de circuit imprimé. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes constituer un substrat plan en résine thermoplastique ; réaliser sur le substrat plan un ensemble de motifs à partir d'au moins une couche mince conductrice, afin de constituer un circuit imprimé ; et déformer à chaud le circuit imprimé ainsi constitué afin de lui conférer une forme non développable. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes : constituer plusieurs substrats plans en résine thermoplastique réaliser sur chaque substrat plan un ensemble de motifs à partir d'au moins une couche mince conductrice, afin de constituer des éléments de circuit imprimé destinés à être empilés ; disposer entre chaque élément de circuit imprimé une couche de renfort en résine thermoplastique et/ou en fibres, afin de constituer un circuit imprimé multicouche ; et déformer à chaud le circuit imprimé multicouche ainsi constitué afin de lui conférer une forme non développable. Selon un mode de réalisation de l'invention, la couche de renfort comprend en outre des fibres en matériau isolant, telles que des fibres de verre, orientées dans le plan du circuit imprimé. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la couche de renfort comprend en outre des fibres en matériau présentant une certaine conductivité électrique, telles que des fibres de quartz, orientées dans le plan du circuit, permettant en outre de modifier les caractéristiques de propagation d'ondes dans le circuit imprimé. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les fibres de la couche de renfort sont disposées sous forme de tissus découpé et disposé de façon à être présent uniquement dans les zones du circuit imprimé qui, lors de l'étape de déformation à chaud restent planes ou ne sont soumises qu'à une très faible déformation. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les fibres de la couche de renfort sont disposées dans une zone du circuit imprimé destinée à recevoir un composant présentant un coefficient de dilatation particulier, ces fibres étant choisies de façon à conférer à ladite zone un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui dudit composant. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'étape de déformation à chaud est effectuée par exemple dans un autoclave ou dans tout autre dispositif permettant d'appliquer à chaud une pression sur le circuit imprimé pour lui faire épouser la forme d'une matrice rigide. L'invention concerne également un circuit imprimé obtenu par le procédé selon la présente invention, ce circuit présentant une forme non développable entièrement convexe ou concave. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le circuit imprimé présente des zones planes et des zones déformées à chaud selon une forme non développable, ces zones déformées constituant un bossage ou une nervure de rigidification. L'invention concerne également un dispositif d'antenne comprenant : un circuit imprimé obtenu par le procédé selon la présente invention présentant une forme non développable entièrement convexe et constituant l'antenne ; un support d'antenne monté à l'arrière du circuit imprimé ; et un radome présentant une forme non développable entièrement convexe sensiblement identique à celle du circuit imprimé, la surface intérieure du radome venant en contact sur la surface extérieure du circuit imprimé. Selon un mode de réalisation de l'invention, le radome du dispositif d'antenne est constitué lui-même d'un circuit imprimé obtenu par le procédé selon l'invention, afin que le radome comporte des motifs en matériau conducteur disposés dans les fenêtres électromagnétiques. Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description détaillée d'exemples de réalisation qui vont suivre, illustrés par les figures annexées parmi lesquelles la figure 1 est une vue en coupe shématisée d'un ensemble de circuits imprimés reliés par une connexion imprimée souple, illustrant l'art antérieur les figures 2 et 3 sont des vues en perspective d'un circuit imprimé selon l'invention, lors de deux étape intermédiaires successives de fabrication la figure 4 est une vue en perspective du circuit représenté en figure 2, après sa fabrication la figure 5 montre en vue de dessus un élément du circuit imprimé selon l'invention ; la figure 6 est une vue en perspective simplifiée d'un exemple de montage électronique utilisant un circuit imprimé selon l'invention ; et la figure 7 est une vue en coupe d'une antenne selon l'invention. Dans la figure 1, on distingue deux circuits imprimés classiques 1, 2 reliés par une connexion souple 3. Des éléments de connexion 4, 5 relient la connexion souple aux circuits imprimés. On rencontre souvent ce type de montage dans des équipements électroniques, parce que l'on ne sait pas fabriquer facilement des circuits imprimés non plans et que l'on préfère fabriquer des circuits imprimés de petites dimensions et de les connecter par des connexions souples, ce qui complique le montage. Le procédé de fabrication d'un circuit imprimé de forme non développable va être décrit maintenant en se référant aux figures 2 et 3. Selon ce procédé, on commence par constituer un ou plusieurs substrats plans en résine thermoplastique et on réalise par photogravure, de façon classique, des circuits imprimés sur une ou sur les deux faces de chaque substrat. On réalise ainsi un ou plusieurs circuits imprimés 10. Si on en réalise plusieurs, c'est pour les empiler afin de constituer un circuit multicouche, comme cela est représenté en figure 2. Ensuite, on dispose entre les différents circuits 10 une couche de résine thermoplastique dans laquelle a été noyé un tissu de renfort 11. Cet ensemble est alors empilé et pressé afin de constituer le circuit multicouche plan. L'ensemble est alors placé dans un autoclave (non représenté) qui est porté à une température suffisante pour permettre la déformation des substrats 10 et des couches 11. Cette opération peut également s'effectuer dans tout autre dispositif permettant d'appliquer une certaine pression et une certaine température. Dans l'autoclave, un moyen vient exercer une pression sur une face du circuit multicouche afin de l'appliquer contre une matrice. Le circuit épouse alors la forme de cette matrice. Si cette forme est non développable, le circuit prend cette forme non développable comme cela est représenté en figure 4. La température dans l'autoclave est suffisante pour provoquer simultanément la déformation des éléments thermoplastiques et le collage de ces éléments entre eux. On peut toutefois disposer une colle entre les couches 11 et les circuits 10 pour assurer une meilleure cohésion.Les opérations finales classiques de fabrication du circuit imprimé, en particulier les perçages et leurs métallisations peuvent se faire avant ou après le passage dans l'autoclave. A titre d'exemple, le circuit imprimé fini représenté en figure 4 présente un bossage 13 et une pliure à 900 14. On voit que le procédé selon l'invention permet de réaliser un circuit imprimé présentant des formes non développables, comme par exemple le bossage 13, ainsi que des pliures importantes 14. On a réalisé un tel circuit et on a constaté que les couches minces conductrices peuvent se déformer de la sorte sans se rompre ni se court-circuiter. Le tissu de renfort 11 peut être disposé sur toute la surface du circuit ci celui-ci de doit pas être trop déformé. Si l'on prévoit de trop grandes déformations, il est préférable de découper le tissu de façon à ce qu'il ne soit présent que dans les zones cu circuit devant par la suite rester sensiblement planes. La figure 5 montre le tissu 11 tel qu'il est disposé dans l'empilement présenté en figure 4. On remarque que l'on ne dispose pas de tissu dans la zone 16 du pourtour du futur bossage 13 et dans la zone 17 de la future pliure 14. La figure 6 représente un exemple de réalisation d'un circuit électronique utilisant un circuit imprimé de forme non développable fabriqué selon le procédé de la présente invention. On distingue un circuit imprimé 20 présentant une zone plane 21 constituant un circuit électronique, une nervure 22 de forme non développable destinée à rigidifier le circuit, une zone de connexion 23, une autre zone plane 24 constituant un autre circuit électronique et un bossage 25 de forme non développable. Le tissu 11 peut être réalisé en fibre de matériau minéral. On peut utiliser en particulier des fibres de verre. On peut aussi utiliser des fibres en matériau présentant une certaine conductivité , telles que des fibres de quartz, permettant de modifier les caractéristiques de propagation d'ondes dans le circuit. On peut aussi utiliser un tissu en un matériau choisi de façon à conférer localement à la zone dans laquelle il se trouve un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui d'un composant particulier devant être disposé sur le circuit au niveau de ladite zone. On a représenté en figure 6, à titre d'exemple, un composant particulier 26 susceptible de chauffer, devant être fixé sur le circuit 20. Pour garantir sa bonne fixation sur le sircuit malgré ses écarts de température, ce composant 26 est disposé sur le bossage 25 et , au niveau de ce bossage, on a préalablement disposé un tissu 11 spécial modifiant localement le coefficient de dilatation du circuit pour le rendre voisin de celui du composant 26. L'invention peut s'appliquer également à la réalisation d'antennes spéciales. Par exemple, on connait la difficulté de réalisation des antennes destinées à être fixées à l'extérieur des avions militaires pour servir de détecteur de radars. On a représenté en figure 7 une telle antenne 30. Celle- ci se compose d'un circuit imprimé 31 formant l'antenne même et présentant une forme non développable convexe. Dans cet exemple, ce circuit 31 présente une forme de portion de sphère. Ce circuit 31 est fabriqué selon le procédé de la présente invention. On part donc d'un substrat plan en résine thermoplastique, on réalise par photogravure la couche conductrice formant antenne, puis on fait prendre à ce circuit la forme sphérique dans un autoclave, comme cela a été décrit précédemment. L'antenne 31 ainsi fabriquée est montée sur un boitier support 32 et est recouverte d'un radome 33. Le radome présente un forme sphérique et sa surface intérieure 34 vient se plaquer sur la surface extérieure 35 du circuit imprimé formant antenne 31. Le radome lui-même peut être réalisé selon le procédé de la présente invention si l'on souhaite qu'il comporte des couches conductrices gravées 36. Une antenne 30 ainsi constituée présente des caractéristiques électromagnétiques très bonnes du fait de la forme sphérique de la partie formant antenne 31 et est facile à fabriquer. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - constituer un substrat plan en résine thermoplastique - réaliser par photogravure, sur le substrat plan, un ensemble de motifs dans au moins une couche mince conductrice, afin de constituer un circuit imprimé ; et - déformer à chaud le circuit imprimé ainsi constitué afin de lui conférer une forme non développable. 2. Procédé de fabrication de circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - constituer plusieurs substrats plans en résine thermoplastique - réaliser par photogravure, sur chaque substrat plan, un ensemble de motifs dans au moins une couche mince conductrice, afin de constituer des éléments de circuit imprimé (10) destinés à être empilés - disposer entre chaque élément de circuit imprimé une couche de renfort en résine thermoplastique et/ou en fibres (11), afin de constituer un circuit imprimé multicouche ; et - déformer à chaud le circuit imprimé multicouche ainsi constitué afin de lui conférer une forme non développable. 3. Procédé de fabrication de circuit imprimé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de renfort comprend en outre des fibres en matériau isolant (11), telles que des fibres de verre, orientées dans le plan du circuit imprimé. 4. Procédé de fabrication de circuit imprimé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de renfort comprend en outre des fibres en matériau présentant une certaine conductivité électrique, telles que des fibres de quartz, orientées dans le plan du circuit, permettant en outre de modifier les caractéristiques de prropagation d'ondes en mode guidé dans le circuit imprimé. 5. Procédé de fabrication de circuit imprimé selon l'une des revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les fibres de la couche de renfort sont disposées sous forme de tissus découpé de façon à être présent uniquement dans les zones du circuit imprimé qui, lors de l'étape de déformation à chaud restent planes ou ne sont soumises qu'à une très faible déformation. 6. Procédé de fabrication de circuit imprimé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fibres de la couche de renfort sont disposées dans une zone du circuit imprimé destinée à recevoir un composant (26) présentant un coefficient de dilatation particulier, ces fibres étant choisies de façon à conférer à ladite zone un coefficient de dilatation sensiblement égal à celui dudit composant. 7. Procédé de fabrication de circuit imprimé selon l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce que l'étape de déformation à chaud est effectuée dans un autoclave appliquant, à chaud, une pression sur le circuit imprimé qqui vient épouser la forme d'une matrice rigide. 8. Circuit imprimé obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente des zones planes et des zones déformées à chaud selon une forme non développable constituant un bossage (13, 25) ou une nervure (22) de rigidification. 9. Circuit imprimé obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une forme non développable entièrement convexe ou concave. 10. Dispositif d'antenne (30) caractérisé en ce qu'il comprend - un circuit imprimé (31) obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une forme non développable entièrement convexe et constituant l'antenne ; - un support d'antenne (32) monté à l'arrière du circuit imprimé ; et - un radome (33) présentant une forme non développable entièrement convexe sensiblement identique à celle du circuit imprimé, la surface intérieure du radome venant en contact sur la surface extérieure du circuit imprimé. 11. Dispositif d'antenne selon la revendication 10, caractérisé en ce que le radome est constitué luimême d'un circuit imprimé obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, afin que le radome comporte des motifs en matériau conducteur (36) disposés dans les fenêtres électromagnétiques.