Brevet FR2813216A1 — publié le 20020301

DISPOSITIF DE REMPLISSAGE DE TROUS DEBOUCHANTS DANS UN SUBSTRAT La présente invention vise à proposer un dispositif de remplissage collectif de trous débouchants dans un substrat. La présente description se réfère plus particulièrement au remplissage de trous de traversées sur des circuits imprimés mais d'autres applications sont envisageables sans sortir du champ de la présente invention. Par exemple, on peut envisager d'utiliser la présente invention pour imprégner des tissus ou des mailles ou encore des produits poreux à l'aide de produits plus ou moins visqueux. Le remplissage sans bulle et complet de trous débouchants pose problème. En effet, l'utilisation de systèmes de transfert existants, comme par exemple ceux utilisés sur des machines à sérigraphier, conduisent soit à un remplissage incomplet, soit à un remplissage excessif qui se traduit par un dépassement de produit sur la face débouchante. Le brevet FR96.12671 du même inventeur décrit un dispositif de transfert direct qui permet par ajustement de la pression de transfert et du temps de contact de mieux contrôler la quantité de produit injecté dans les trous débouchants. Par contre, le contrôle n'est pas suffisant pour maîtriser le remplissage au point de remplir les trous de façon à ce que le produit affleure la face débouchante du substrat. Ceci est particulièrement vrai si les trous ne présentent pas tous le même diamètre, car dans ce cas, la résistance au passage du produit n'est pas constante ce qui se traduit par une quantité de produit injectée dans le trou qui augmente avec son diamètre. Une autre demande de brevet FR00.09785 du même inventeur, décrit un procédé de remplissage de trous borgnes dans un substrat. I1 y est également décrit un moyen de remplissage de trous débouchants, mais préalablement au remplissage, la face débouchante doit être bouchée avec un film qui est laminé sur le substrat. Après remplissage, ce film est enlevé. Bien que ce procédé soit extrêmement efficace et séduisant, il présente le désavantage de nécessiter la mise en place et l'enlèvement de ce film d'obturation. De plus, l'enlèvement du film alors que le produit est à l'état humide va causer un entraînement d'une certaine quantité de produit, ce qui est incompatible si le remplissage doit être affleurant avec la face débouchante du substrat. La présente invention vise à proposer une autre méthode de remplissage collectif de trous débouchants qui permette non seulement un remplissage sans bulles et affleurant des trous mais qui de plus ne présente pas les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur. Le procédé de remplissage collectif de trous débouchants dans un substrat selon l'invention est caractérisé essentiellement en ce qu'il consiste à déplacer selon un mouvement de translation relatif à la première face du substrat un organe de transfert de produit de sorte à forcer le produit dans les trous débouchants et de manière à le faire dépasser sur la deuxième face du substrat et à racler l'excès de produit étalé sur la première face. Puis, après cette étape de remplissage, un organe racloir en mouvement de translation relatif sur la deuxième face du substrat, cisaille l'excès de produit dépassant de sorte à araser le produit présent dans les trous avec la deuxième face de substrat. Selon une autre caractéristique de l'invention, un masque de propreté présentant des ouvertures en face des trous débouchants peut être intercalé entre la première face du substrat et le dispositif de transfert. Dans ce cas, l'organe de transfert sera déplacé à la surface du masque et le produit ne contaminera pas la première face du substrat. Le masque de propreté peut par ailleurs présenter une épaisseur déterminée afin de contrôler la surépaisseur de produit par rapport à la première face. Par exemple, le masque peut avoir une épaisseur très faible si on ne désire pas de surépaisseur de produit. Selon une autre caractéristique de l'invention le procédé et le dispositif qui en découle peuvent être adapté sur une machine de sérigraphie disponible dans le commerce. A titre d'exemple, ce procédé pourra être adapté sur des machines de type DEK ou MPM qui sont utilisées dans le domaine de la fabrication électronique. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de transfert peut être constitué soit par une racle de sérigraphie inclinée, soit de manière préférentielle par un dispositif de transfert direct tel que PROFLOW commercialisé par DEK ou RHEOPUMP commercialisé par MPM. Selon une autre caractéristique de l'invention, le racloir est constitué par au moins une lèvre flexible qui présente avec le substrat un angle a supérieur à 90 dans la zone de raclage et par un conteneur qui permet la récupération du produit cisaillé. De manière préférentielle le racloir est constitué par un dispositif fermé présentant deux lèvres flexibles telles que décrites ci-dessus et disposées en opposition, de sorte à ce que le racloir puisse fonctionner dans les deux sens. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront aux vues des exemples non limitatifs de réalisation de la présente invention et illustrés par des figures. La figure 1 représente en coupe une opération de remplissage telle qu'elle peut être pratiquée selon l'art antérieur. La figure 2 représente en coupe un dispositif collectif de remplissage selon la présente invention. La figure 3 représente en coupe un dispositif collectif de remplissage selon la présente invention monté sur une machine à sérigraphier. La figure 4 représente les phases successives pour la réalisation de trous métallisés multicouches grâce à la mise en oeuvre de ce dispositif. En figure 1 est représenté un système de transfert direct (4) équipé de lèvres (6) et d'un piston (5) qui applique une pression de transfert sur le produit (3) conjointement au mouvement de translation du système de transfert direct selon le sens (E). Au fur et à mesure de l'avancement du dispositif, le produit (3) est forcé dans les ouvertures (2) du substrat (1). Comme on peut le voir la quantité de produit forcé dans l'ouverture (2) dépend du diamètre de cette dernière et la probabilité que le produit soit affleurant avec la face débouchante du substrat est extrêmement faible. En figure 2, est représenté en coupe un dispositif selon la présente invention. Dans le cas présent, le produit (3) est forcé dans les ouvertures (2) du substrat (1) par le biais de l'organe de transfert qui dans le cas présent est constitué d'une racle inclinée (7) qui se déplace selon le sens (F). La poussée de transfert exercée par l'organe (7) sur le produit (3) est telle que celui-ci est extrudé à travers les trous de sorte que le produit (3) dépasse de la face inférieure du substrat (1). Simultanément, l'organe racleur (8) situé en vis à vis du dispositif de transfert (7) par rapport au substrat est déplacé suivant le sens (F). L'organe racleur (8) est en contact avec la face inférieure du substrat par l'intermédiaire des lèvres flexibles (9). Au fur et à mesure de l'avancement de l'organe racleur, le produit qui dépasse de la face inférieure du substrat est cisaillé et est récupéré dans le conteneur formé par (8). La position relative entre l'organe de transfert et l'organe racleur (8) est telle que le transfert s'effectue dans une zone située entre les deux lèvres (9) du dispositif racleur. Afin que le produit dépassant soit cisaillé le plus proprement possible et de ne pas étaler de produit sur la face inférieure du substrat, les lèvres flexibles et fines (9) présentant un angle a dans la zone de raclage supérieur ou égal à 90 . Ainsi le produit dépassant est cisaillé et détaché pour être collecté dans le conteneur (8) à partir duquel il peut éventuellement être récupéré pour être réutilisé. Des lèvres d'épaisseur cent microns à cinq-cent microns avec un angle a de 150 ont donné de très bons résultats. La figure 3 montre une autre forme de réalisation de la présente invention. Dans ce cas, le dispositif objet de la présente invention a été adapté sur une machine de sérigraphie existante. L'organe de transfert (4) contenant le produit (3) est en contact avec le masque (10) par l'intermédiaire des lèvres (6). Le masque (10) est aligné avec le substrat de façon à ce que les ouvertures (16) soient en regard avec les trous (2) du substrat (1). Le produit contenu dans l'organe de transfert est mis sous pression par le biais du piston (5). Le substrat (1) repose sur un convoyeur (12) et est en contact par l'intermédiaire des lèvres (9) avec l'organe racleur (8). L'organe racleur (8) peut être déplacé grâce à un système de translation (15) de tout type connu qui est fixé sur la table de la machine à sérigraphier (14). Lorsque l'organe de transfert (4) est mis en mouvement selon le sens (G) par le portique (13), le produit est transféré dans les ouvertures du masque et du substrat de sorte que le produit dépasse la face inférieure du substrat. L'organe racleur (8) est déplacé selon le sens (G) à la même vitesse que l'organe de transfert (4) et la position relative de l'un par rapport à l'autre est tel que la zone de transfert délimitée par les lèvres (6) est toujours située entre les lèvres flexibles (9) de l'organe racleur. Lorsque le raclage est terminé l'organe de transfert (4) reste en contact avec le masque (10) alors que l'organe racleur (8) est éloigné du substrat (1) par la descente de la table (14). Le substrat lui-même est séparé du masque pour être évacué et remplacé par un substrat à remplir. Vu la symétrie du dispositif, il peut fonctionner dans le sens (G) mais également dans le sens opposé, ce qui augmente la productivité atteinte avec un tel dispositif. Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'invention, il peut être utile, selon les applications et la nature du produit de remplissage, de travailler dans une position différente de l'horizontale. Des positions allant de l'horizontale à la verticale à 90 peuvent être envisagées. Selon une autre caractéristique de la présente invention, il est possible d'adjoindre si cela est nécessaire, un masque très fin de propreté venant se plaquer sur la face inférieure de façon à éviter la salissure ou la pollution du substrat lors du cisaillage du produit transféré. Ce masque possède des ouvertures en regard des traversées à remplir. Ce dispositif selon l'invention permet d'accéder à des applications nouvelles dans le domaine de l'interconnexion de nature à accroître significativement les niveaux de densification. En figure 4A est montré un circuit imprimé (1) dont les trous métallisés ont été remplis grâce à ce dispositif avec une résine isolante durcissable et usinable (3). Il est ensuite pratiqué un nouveau perçage (18) dans la résine isolante (3) dont le diamètre est concentrique et inférieur au diamètre du premier trou, comme illustré dans la figure 4B. Dans la figure 4C, ce nouveau trou est métallisé (19) en connexion avec les faces supérieures et/ou inférieures. Ainsi ce dispositif permet d'accéder à un procédé rendant possible la réalisation des trous métallisés concentriques multicouches. L'opération peut être répétée pour un nombre de couches supérieur à 2 si ceci est souhaité. Revendications, 1) Procédé collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) par un produit de remplissage (3), caractérisé en ce que un organe de transfert (4) (7) est en mouvement de translation relatif sur la première face dudit substrat et force le produit (3) dans les trous débouchants (2) de façon à faire dépasser le produit sur la deuxième face du substrat et racler l'excès de produit étalé sur la première face et qu'un organe racleur (8) en mouvement de translation relatif sur ladite deuxième face du substrat cisaille l'excès de produit dépassant (3). 2) Procédé collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est fait usage d'un masque de propreté (l 0) intercalé entre la première face du substrat (1) et le dispositif de transfert (4) (7) et présentant des ouvertures (16) en face des trous débouchants (2). 3) Procédé collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) selon les revendication 1 et 2 prises ensembles ou séparément caractérisé en ce qu'il peut être mis en oeuvre sur une machine de sérigraphie. 4) Dispositif collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) par un produit de remplissage (3) caractérisé en ce qu'il associe un organe de transfert (4) (7) du produit de remplissage (3) pouvant se translater relativement au substrat (1) sur la première face dudit substrat en vue de remplir les trous (2) et de racler le surplus de produit (3) présent sur la dite première face et d'un organe racloir (8) pouvant se translater relativement au substrat sur la deuxième face dudit substrat en vue de cisailler le produit dépassant sur ladite deuxième face. 5) Dispositif collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif de transfert (7) est une racle inclinée. 6) Dispositif collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif de transfert est un dispositif de transfert direct (4). 7) Dispositif collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il peut être monté sur une machine de sérigraphie. 8) Dispositif collectif de remplissage de trous débouchants (2) dans un substrat (1) selon les revendications 4 à 7 caractérisé en ce que le dispositif racloir (8) est constitué de deux lèvres flexibles (9) et fines présentant avec le substrat un angle a supérieur ou égal à 90 dans la zone de raclage et d'un conteneur de récupération de produit cisaillé (3). 9) Utilisation du dispositif selon les revendications S à 8 pour la réalisation de trous métallisés concentriques multicouches caractérisé en ce qu'il est effectué un remplissage des trous métallisés par une résine isolante et durcissable, qu'il est ensuite pratiqué un perçage plus petit et concentrique au premier trou dans ladite résine isolante durcie et qu'il est ensuite pratiqué une métallisation du nouveau trou en connexion avec les faces désirées.