Brevet FR2822968A1 — publié le 20021004

La présente invention a pour objet un châssis d'exposition d'un panneau de circuit imprimé double face à la lumière. De façon plus précise, l'invention concerne un système qui permet de disposer avec une grande précision deux clichés de part et d'autre d'un panneau sur lequel on veut réaliser un circuit imprimé et à soumettre les deux faces de cet ensemble à des faisceaux lumineux afin d'insoler les deux faces du panneau de circuit imprimé à travers les clichés. Il est bien connu, pour la réalisation d'un panneau de circuit imprimé double face, c'est-à-dire pour la réalisation de pistes conductrices sur les deux faces d'un support isolant, que l'on part d'un ensemble constitué d'un support isolant et d'une couche métallique conductrice réalisée sur chacune des faces du support isolant et de revêtir les deux couches conductrices d'un dépôt photosensible. En soumettant la couche photosensible à un faisceau lumineux à travers un cliché donnant en positif ou en négatif la forme des pistes conductrices, on peut transformer localement la couche photosensible et ainsi ultérieurement attaquer par voie chimique les parties de la couche conductrice de la couche photosensible insolée ou au contraire de la partie de la couche photosensible non insolée puis, à travers le masque ainsi réalisé, attaquer chimiquement la couche conductrice pour ne laisser subsister que les pistes conductrices. Une telle machine d'insolation ou d'exposition à la lumière est constituée par un ensemble mécanique appelé châssis d'exposition et par une source lumineuse apte à réaliser les deux faisceaux qui viendront insoler les deux faces du panneau de circuit imprimé. La présente invention concerne plus spécifiquement le châssis d'exposition, c'est-àdire la machine mécanique permettant l'insolation. Le châssis d'exposition permet d'une part de positionner très précisément sur les deux faces du panneau de circuit imprimé les clichés et d'autre part d'appliquer directement les clichés sur les faces du panneau afin d'éviter tout effet de diffusion lors de l'exposition à la lumière. Dans les demandes de brevets européens EP 618,505, EP 807,855 et EP 807,856 déposées au nom de la demanderesse, on a déjà décrit des châssis d'exposition qui sont constitués par un bâti portant un support inférieur pour le cliché inférieur, un support supérieur horizontal pour le cliché supérieur et des moyens de positionnement du panneau entre les deux clichés. Le support supérieur, le plus souvent, est mobile pour venir sensiblement au contact du panneau disposé entre les deux cadres. Puis, en réalisant un vide entre les clichés, on obtient un contact étroit entre les clichés et les faces du panneau. Les supports de clichés sont constitués d'une part, par un cadre rectangulaire et, d'autre part, par une vitre ou plus généralement un support transparent relativement rigide solidaire du cadre. Le cliché est appliqué sur une face de la vitre et maintenu sur celle-ci par un système à dépression. Ces machines permettent un positionnement relatif des clichés et du panneau qui est géré automatiquement, ce qui permet d'obtenir une très grande précision dans le positionnement. Il en va de même du transfert des panneaux vers la machine et hors de la machine après la phase d'insolation. Ces machines sont donc relativement importantes et donc onéreuses. Elles se justifient pleinement lorsque l'on veut réaliser de très grandes séries de panneaux de circuits imprimés de façon automatique et avec une très grande précision. En revanche, la phase initiale de positionnement des clichés par rapport au panneau est relativement longue. Dans le cas où l'on veut réaliser des séries de panneaux imprimés en moins grande quantité et avec une précision légèrement moindre, l'emploi de ces machines ne se justifie plus. Il existe donc un réel besoin de disposer de machines d'exposition comportant des châssis d'exposition pour la réalisation de panneaux de circuits imprimés qui soient moins onéreuses et qui soient plus souples pour permettre la réalisation de petites séries. Un objet de la présente invention est de fournir un châssis d'exposition à la lumière pour panneau de circuit imprimé qui permette effectivement d'appliquer de façon très précise les clichés sur les faces du panneau de circuit imprimé tout en évitant les inconvénients liés aux machines à exposition décrites ci-dessus. Pour atteindre ce but selon l'invention, le châssis d'exposition à la lumière des deux faces d'un panneau en vue de réaliser un circuit imprimé double face ou analogue à l'aide d'un premier et d'un deuxième cliché souples disposés de part et d'autre dudit panneau est caractérisé en ce qu'il comprend : - un premier et un deuxième support en forme de cadre, - des moyens pour positionner et fixer lesdits clichés sur lesdits supports, -des moyens pour maintenir ledit panneau entre lesdits supports, -des moyens pour définir un axe de pivotement parallèle à un bord dudit premier support et dudit panneau, - des moyens pour rapprocher lesdits clichés des faces dudit panneau par pivotement relatif autour dudit axe de pivotement, et - des moyens pour créer une dépression dans le volume défini par lesdits support et contenant ledit panneau simultanément avec ledit rapprochement, par quoi on obtient une déformation desdits clichés et l'application régulière et progressive desdits clichés sur les faces dudit panneau depuis son bord proche dudit axe de pivotement jusqu'à son bord opposé. On comprend que, grâce d'une part au rapprochement des deux supports de clichés et donc des clichés, de part et d'autre du panneau, par pivotement autour d'un des bords des supports de clichés, et d'autre part à la création simultanée d'une dépression entre les supports de clichés, on obtient une déformation des clichés et l'application progressive et régulière des clichés sur les deux faces du panneau depuis le bord du panneau proche de l'axe de pivotement jusqu'au bord du panneau opposé. Cela permet d'éviter que des bulles d'air ne soient emprisonnées entre le panneau et les clichés. Plus précisément on comprend qu'il est plus simple d'obtenir l'application progressive et régulière des clichés sur les faces du panneau avec le mouvement de pivotement relatif des clichés selon l'invention que cela ne l'était dans le cas des machines antérieures avec un déplacement relatif des clichés qui restent parallèles entre eux et parallèles aux faces du panneau. Dans le cas des machines antérieures il était nécessaire d'adopter de nombreuses dispositions annexes pour éviter d'emprisonner des bulles d'air entre les clichés et le panneau. De préférence, les moyens pour créer une dépression comprennent des moyens d'étanchéité déformables montés sur la périphérie desdits premier et deuxième supports et des moyens pour relier ledit volume à des moyens d'aspiration, et de préférence également lesdits moyens d'aspiration sont reliés à la partie du volume la plus éloignée dudit axe de pivotement. Grâce à ces dispositions, on améliore encore les conditions pour éviter l'emprisonnement de bulles d'air entre les clichés et le panneau. Selon un mode préféré de mise en oeuvre, lesdits supports en forme de cadre sont dépourvus de moyens formant vitre et de moyens pour fixer la périphérie de chaque cliché respectivement sur les cadres desdits supports. Le fait que les supports de clichés soient dépourvus de vitres où de supports transparents équivalents présentent deux séries d'avantages. D'une part, la déformation des clichés est plus importante puisque le cliché seul est bien sûr plus souple que l'ensemble constitué par le cliché fixé sur la vitre. D'autre part, on s'affranchit des inconvénients inhérents à la présence d'une vitre. La présence de la vitre dans le support de cliché présente certains inconvénients. Tout d'abord, la vitre peut comporter des défauts ou des rayures ou encore des saletés sur sa face, ce qui viendra perturber la définition de la surface à insoler et donc altèrera la précision des pistes conductrices qui seront ainsi réalisées. En outre, du fait de sa rigidité, la plaque de verre peut présenter des défauts de planéité qui risquent d'entraîner des défauts dans l'application du cliché contre les parois du panneau de circuit imprimé. De plus, la vitre du support de cliché est relativement rigide et lorsque l'on réalise un vide entre les deux vitres des supports supérieur et inférieur du cliché, cela peut entraîner une rupture de la vitre et donc la mise en indisponibilité de la machine. Enfin, les deux faces de la vitre peuvent ne pas être rigoureusement parallèles entre elles. Les variations d'épaisseur qui en résultent, même si elles sont minimes, peuvent également altérer la qualité du tracé des pistes conductrices. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles : - la figure 1 est une vue de face du châssis d'exposition ; - la figure 1A est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 1 ; -la figure 1B est une vue en coupe selon la ligne 8-8 de la figure 1 ; -la figure 1C est une vue en coupe selon la ligne C-C de la figure 1 ; -la figure 2 est une vue de côté du châssis d'exposition, le cadre avant du châssis étant ouvert ; - la figure 3 est une vue en perspective de l'ensemble du châssis montrant le cadre avant en position ouverte et le cadre intermédiaire écarté du cadre postérieur ; - les figures 4A et 4B sont des vues de côté du châssis équipé d'un panneau de circuit imprimé respectivement en position écartée et en position fermée ; -les figures 5A à 5D sont des vues de principe simplifiées montrant la façon dont les deux clichés viennent progressivement se plaquer sur les deux faces du panneau de circuit imprimé ; et - la figure 6 est une vue de détails de la figure 5A. Comme le montre mieux la figure 3, dans le mode de réalisation préféré, le châssis d'exposition 10 comporte un cadre avant 12, de préférence, dépourvu de vitre ou plus généralement de support plan transparent, un cadre intermédiaire 14 et un cadre postérieur 16 également, de préférence, dépourvu de vitre ou support transparent plan. Le cadre avant 12 sert à la fixation du cliché avant, ce cliché étant fixé sur les montants verticaux 12a, 12b et horizontaux 12c, 12d du cadre 12. La fixation initiale des clichés est réalisée par un système de dépression comportant une rainure rectangulaire 18 débouchant dans la face postérieure 20 du cadre 12, c'est-à-dire sur sa face tournée vers le cadre intermédiaire 14. Cette rainure 18, comme on l'expliquera plus en détail ultérieurement, est reliée à un système de dépression. Le cadre intermédiaire 14 est également constitué par des montants verticaux 14a, 14b et des montants horizontaux 14c et 14d. Le cadre antérieur ou avant 12 est monté sur le cadre intermédiaire par l'intermédiaire d'un axe de pivotement sensiblement vertical 22 disposé le long des montants verticaux 12b du cadre avant et 14a du cadre intermédiaire. Dans sa position d'utilisation, le cadre avant 12 est appliqué contre le cadre intermédiaire 14 et est rendu solidaire du cadre intermédiaire 14 par des moyens de verrouillage non représentés. Le bord inférieur 14d du cadre intermédiaire 14 est relié mécaniquement à un axe de pivotement inférieur 23 s'étendant selon le montant horizontal 14d du cadre intermédiaire 14. Enfin, le cadre postérieur fixe 16 qui est vertical est constitué également par des montants verticaux 16a, 16b et par des montants horizontaux 16c et 16d. En se référant maintenant plus particulièrement à la figure 1 et aux figures 1 A à 1 C, on va décrire plus en détail le cadre postérieur 16. Pour assurer la fixation et le positionnement du cliché arrière, la face avant 24 du cadre postérieur 16 comporte également une rainure 26 reliée par des conduits 26a à une source d'aspiration pour créer un vide. Il faut également préciser qu'est fixé un soufflet d'étanchéité 28 sur toute la périphérie du panneau postérieur 16. Ce soufflet est également fixé sur la périphérie du panneau intermédiaire 14. En se référant maintenant plus particulièrement à la figure 1 B, on va décrire les moyens qui permettent le positionnement des clichés et du panneau par rapport aux cadres du châssis ainsi que les moyens qui permettent de contrôler le rapprochement du cadre antérieur 12 et du panneau par rapport au cadre postérieur 16. Les moyens de positionnement du panneau de circuit imprimé sont constitués par des pions escamotables 30 montés mobiles dans le montant supérieur du cadre 16. Ces pions pouvant pénétrer dans des orifices de positionnement prévus dans le bord supérieur du panneau. Ces pions 30 présentent un épaulement 32 qui permet de définir la position du panneau selon une direction orthogonale au plan du cadre postérieur 16. Le cadre postérieur 16 est équipé également de pions 34 qui permettent de contrôler le rapprochement du cadre intermédiaire 14 et donc du cadre antérieur 12 lorsque ces deux cadres sont solidarisés. Le pion 34 comporte une tête 36 qui est engagée dans le cadre intermédiaire 14. Pour commander le déplacement synchronisé des pions 30 recevant le panneau et des pions 34 de déplacement du cadre intermédiaire, ceux-ci coopèrent avec des cames en forme de rainure 38 qui sont déplacées par une tige commune de commande 40. Les pions 30 ou 34 présentent un ergot d'entraînement 42,44 coopérant avec les rainures. Les rainures sont dirigées de telle manière que le déplacement du panneau intermédiaire 14 soit deux fois plus important que le déplacement du panneau. On comprend qu'en déplaçant la tige 40 dans la direction indiquée par la flèche F, on provoque la sortie des pions 30 et 34 hors du cadre inférieur et donc l'écartement du panneau et du cadre intermédiaire par rapport au cadre postérieur 16. Le positionnement initial des clichés antérieur et postérieur est obtenu à l'aide de pions mobiles tels que 46 qui sont également montés dans le cadre postérieur 36 et plus précisément dans ses montants verticaux. Ces pions 46 sont également escamotables et leur déplacement est commandé par une fourchette 48 elle-même entraînée de préférence par un vérin particulier non représenté sur les figures. Comme le montre mieux la figure 1A, le montant supérieur du cadre postérieur 16 est également équipé de passages d'aspiration 50 qui font saillie dans la face antérieure du montant supérieur de ce cadre et qui sont reliés par des conduites telles que 52 à des pompes à vide constituées de préférence par des systèmes à venturi. Ces passages d'aspiration 50 débouchent nettement au-dessus des pions 30 de supportage du panneau. Après avoir décrit les éléments constitutifs principaux du châssis d'exposition, on va en décrire le mode d'utilisation. L'utilisation du châssis d'exposition 10 décrit précédemment comporte une phase préliminaire de positionnement et de fixation des clichés respectivement sur le cadre antérieur 12 et postérieur 16 puis après cette fixation initiale une phase d'utilisation normale consistant à mettre successivement en place des panneaux de circuit imprimé pour procéder à l'insolation de leurs deux faces à travers les clichés précédemment fixés sur les cadres antérieur et postérieur. Pour la phase initiale de positionnement et de fixation des clichés, on utilise les pions escamotables 46 du cadre postérieur et les pions 30 de positionnement du panneau. Le cadre antérieur 12 étant dans sa position ouverte représentée sur la figure 3, on met en place sur les pions 46 le cliché postérieur à l'aide d'orifices calibrés prévus dans le bord supérieur du cliché puis on met en place sur les pions 30 un panneau ayant l'épaisseur des panneaux qui seront insolés ultérieurement ou une cale correspondant à cette épaisseur et on règle également les moyens formant charnière horizontale 23 à l'aide de cales pour adapter le châssis à l'épaisseur des panneaux. Enfin, on dispose sur les ergots 46 le cliché antérieur. Dans cette position, les clichés sont uniquement suspendus par leurs bords supérieurs sur les ergots 46. Puis on fait pivoter le cadre antérieur 12 autour de l'axe vertical 22 et on verrouille le cadre antérieur sur le cadre intermédiaire 14 de telle manière que ces deux cadres ne forment qu'un seul élément. On commande l'aspiration dans les rainures de positionnement 18 et 26 respectivement du cadre antérieur et du cadre postérieur. On obtient ainsi une solidarisation et un positionnement de la périphérie des clichés sur les cadres antérieur et postérieur et donc un alignement précis entre les deux clichés. La précision d'alignement est de l'ordre de 25 microns. Après cette opération, on ouvre à nouveau le cadre antérieur 12 pour fixer les clichés avec des moyens complémentaires tels qu'un matériau adhésif respectivement sur le cadre antérieur et sur le cadre postérieur, tout en maintenant l'aspiration dans les rainures. On retire le panneau ou la cale ayant servi au positionnement initial des clichés. Le châssis d'exposition est prêt à être utilisé pour réaliser sur les deux faces de panneau de circuit imprimé les insolations correspondant aux clichés mis en place. Pour l'utilisation normale du châssis, le cadre avant 12, sur lequel le cliché avant est fixé, étant en position ouverte, on met en place sur les pions de supportage 30 un panneau à insoler puis on referme le cadre antérieur 12 sur le cadre intermédiaire 14 et on le verrouille sur celui-ci. En se référant aux figures 5A à 5D et 6, on va décrire la façon dont on obtient l'application des clichés antérieur et postérieur sur les faces du panneau de circuit imprimé au fur et à mesure du rapprochement de l'ensemble constitué par le cadre antérieur 12 et le cadre intermédiaire 14 par rapport au cadre postérieur 16. Avant cette description détaillée, on peut indiquer que, conformément à l'invention, le rapprochement contrôlé des clichés de part et d'autre du panneau est réalisé en synchronisme avec l'aspiration à l'aide des orifices 50 ménagés dans le cadre postérieur et relié aux pompes à vide. On comprend en effet que le volume limité par le cadre antérieur sur lequel est fixé le cliché antérieur et par le cadre postérieur 16 sur lequel est fixé le cliché postérieur est rendu étanche, d'une part, par les lèvres d'étanchéité disposées entre le panneau antérieur et le panneau intermédiaire et, d'autre part, par le soufflet d'étanchéité périphérique monté entre le cadre intermédiaire et le cadre postérieur. La figure 5A montre la position initiale du châssis. Le panneau P est suspendu par les pions 30 et les clichés avant CA et postérieur CP sont respectivement fixés sur les cadres avant 12 et postérieur 16. Le soufflet 28 assure l'étanchéité du volume V limité par les cadres antérieur et postérieur. L'épaulement des pions 30 maintient la partie supérieure du panneau P de telle manière que les angles a et b soient sensiblement égaux. Les angles a et b sont très exagérés pour rendre la figure 5A plus lisible. Ces angles sont en réalité de l'ordre de 5 à 7 . La figure 6 montre que le bord inférieur Pa est en contact avec le bord inférieur CAa et CPa respectivement des clichés avant et postérieur, les bords des clichés étant fixés sur les cadres. Cette situation est rendue possible grâce à l'utilisation de cales de réglage au droit de la charnière 23. Dans l'étape représentée sur la figure 5B, on commence à créer une dépression dan le volume V par les orifices 50 du cadre postérieur 16. Sous l'effet de la dépression, les clichés qui sont souples et seulement fixés par leur périphérie prennent une courbure dont la flèche a été beaucoup exagérée sur la figure pour rendre celle-ci plus lisible. En revanche, le panneau P reste plan puisque la même dépression règne des deux côtés du panneau. Lorsque l'on commence à rapprocher le panneau P et le cliché antérieur CA du cliché postérieur, les parties inférieures des clichés viennent se plaquer régulièrement et progressivement sur la partie inférieure des deux faces du panneau ; le rapprochement maintenant sensiblement l'égalité des angles a et b. Du fait que, de plus, l'aspiration dans le volume V est maintenue en partie supérieure du volume V, les clichés se plaquent progressivement sur les deux faces du panneau sans que des bulles d'air puissent être emprisonnées. La figure 5C montre une position intermédiaire dans laquelle la plus grande partie des clichés a déjà été plaquée contre les faces du panneau P. La figure 5D montre la position finale dans laquelle les clichés CA et CP sont intégralement appliqués contre les faces du panneau P. On peut alors procéder à l'insolation du panneau P à travers les clichés CA et CP. Durant l'insolation, la dépression entre les clichés et le panneau est maintenue. En relation avec les figures 5A à 5D on a décrit la façon dont les clichés étaient appliqués progressivement contre les deux faces du panneau selon la direction verticale. On comprend que, pour ce qui concerne la direction horizontale les clichés présentent bien sûr également une courbure. Lors du rapprochement du cadre antérieur 12 du panneau P vers le cadre postérieur 16, la partie centrale des clichés entre d'abord en contact avec les faces du panneau puis progressivement toute la largeur des clichés. On évite ainsi d'emprisonner des bulles d'air entre le panneau et les clichés. Dans la description précédente, on a envisagé le cas où les supports de cliché se réduisent à un cadre et sont donc dépourvus de vitre ou élément analogue. On a expliqué précédemment l'intérêt de ce mode de réalisation. Il va cependant de soi que l'on ne sortirait pas de l'invention si les supports de clichés étaient pourvus d'une vitre ou d'un élément transparent analogue dont la rigidité est relative pour autoriser une déformation suffisante de l'ensemble cliché plus support. On comprend cependant que, dans ce cas, l'organisation mécanique serait légèrement modifiée puisque des moyens par aspiration, de type standard, devront être prévus pour maintenir le cliché appliqué sur toute la vitre et pas seulement sur le cadre. REVENDICATIONS 1. Châssis d'exposition pour appliquer deux clichés souples sur les deux faces d'un panneau en vue de réaliser un circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend : - un premier et un deuxième support en forme de cadre, - des moyens pour positionner et fixer lesdits clichés sur lesdits supports, -des moyens pour maintenir ledit panneau entre lesdits supports, -des moyens pour définir un axe de pivotement parallèle à un bord dudit premier support et dudit panneau, - des moyens pour rapprocher lesdits clichés des faces dudit panneau par pivotement relatif autour dudit axe de pivotement, et - des moyens pour créer une dépression dans le volume défini par lesdits supports et contenant ledit panneau simultanément avec ledit rapprochement, par quoi on obtient une déformation desdits clichés et l'application régulière et progressive desdits clichés sur les faces dudit panneau depuis son bord proche dudit axe de pivotement jusqu'à son bord opposé. 2. Châssis selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens pour créer une dépression comprennent des moyens d'étanchéité déformables montés sur la périphérie desdits premier et deuxième supports et des moyens pour relier ledit volume à des moyens d'aspiration. 3. Châssis selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'aspiration sont reliés à la partie du volume la plus éloignée dudit axe de pivotement. 4. Châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de rapprochement comprennent des moyens pour maintenir des angles sensiblement égaux entre chacun desdits supports et ledit panneau. 5. Châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits supports en forme de cadre sont dépourvus de moyens formant vitre et en ce qu'il comprend en outre des moyens pour fixer la périphérie de chaque cliché respectivement sur les cadres desdits supports. 6. Châssis selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit deuxième support est maintenu sensiblement vertical et en ce que ledit premier support comprend un cadre intermédiaire sur lequel sont montés lesdits moyens d'étanchéité déformables, et monté pivotant par rapport audit axe de pivotement, et un cadre avant comportant des moyens de fixation de la périphérie d'un desdits clichés, ledit cadre avant étant monté rotatif par rapport au cadre intermédiaire autour d'un axe orthogonal audit axe de pivotement. 7. Châssis selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de maintien dudit panneau comprennent des pions de supportage faisant saillie hors de la partie du cadre du deuxième support opposée audit axe de pivotement, ledit panneau étant muni de trous ménagés le long d'un de ses bords aptes à coopérer avec lesdits pions de supportage.