Brevet FR2832287A1 — publié le 20030516

SUPPORT DE CIRCUIT PRIME A CONNEXIONSINTEGREES ET PROCEDE DE FABRICATON D'UN TEL SUPPORT La présente invention se rapporte à un support de circuit imprimé à connexions intégrées et à un procédé de fabrication d'un tel support. De façon classique, les connexions de câbles électriques sur des supports à circuit imprimé sont réalisées au moyen de connecteurs séparés montés sur le support. Dans le document de brevet WO 00/42679, est décrit un support de circuit imprimé comprenant un substrat de matière isolante électrique, une pluralité de chemins de transport du courant électrique en matière conductrice électrique déposée sur le substrat et une pluralité de connecteurs également intégrés et électriquement connectés aux chemins. Selon l'exemple décrit, le substrat est en résine renforcée de fibres de verre et lesdits chemins en matière conductrice électrique peuvent être en cuivre et être formés sur le substrat de façon usuelle par gravure à partir de couches de cuivre complète. Les connecteurs comprennent une fente revêtue sur sa surface intérieure de matière dure et conductrice électrique telle que du nickel. L'épaisseur de chaque fente est choisie de façon à être inférieure au diamètre du câble conducteur à connecter. Ainsi, lorsque ce câble est poussé dans la fente, la surface intérieure de celle-ci coupe et déplace l'isolation du câble entraînant un dénudement du câble et le contact électrique de sa partie conductrice avec la surface intérieure de la fente. Cet agencement de connecteurs permet la connexion de câbles sur un support à circuit imprimé sans nécessité de connecteurs séparés montés sur le support. Cependant, ce type de connecteur ne peut être réalisé que par usinage, en particulier perçage, dans le substrat en résine renforcée de fibres de verre. Ceci limite les possibilités de forme donnée auxdites fentes et nécessite un travail d'usinage sur le support en résine relativement lourd. De plus, selon ce document de l'art antérieur, les fentes présentent des surfaces internes perpendiculaires au plan du support. Ceci implique une introduction du câble à connecter dans une position inclinée par rapport à ce plan comme d'ailleurs représenté sur une figure de ce document. Ce positionnement suppose une mise en #uvre nécessitant une précision qui en pratique est trop complexe à réaliser. Il s'avère qu'un positionnement optimal est irréalisable à chaque connexion et qu'il en résulte un mauvais contact électrique entre la partie conductrice du câble et la surface intérieure de la fente câble. La présente invention résout ces problèmes en proposant un support de circuit imprimé à connexions intégrées assurant un bon contact électrique entre câble et chemin de transport électrique, tout en étant de fabrication aisée. Des procédés de métallisation ont été développés ces dernières années permettant la métallisation de substrats en matière plastique dont un avantage réside dans leur mise en #uvre très facile par moulage ou calandrage. Un tel procédé est décrit dans le document de brevet EP 0 693 138. Ce procédé de type connu est un procédé de métallisation de type positif d'une pièce substrat de matériau plastique composite contenant un copolymère et des grains d'un ou plusieurs oxydes métalliques, comprenant trois étapes successives dont la première consiste en une irradiation de la surface à métalliser de la pièce substrat par un faisceau de lumière émis par un laser excimère, la seconde consiste en l'immersion de la pièce irradiée dans au moins un bain autocatalytique contenant des ions métalliques et sans apport préalable de palladium, avec dépôt de ceux-ci en une couche sur la surface irradiée et la troisième étape consiste en un traitement thermique de la pièce métallique métallisée, de façon à obtenir une diffusion du métal déposé dans le matériau composite. Un tel procédé permet la métallisation de matières plastiques diverses et en particulier de matières plastiques moulées. La présente invention exploite la mise en #uvre de tels procédés de métallisation pour la réalisation de supports à circuit imprimé et à connecteurs intégrés. L'invention consiste en un support de circuit imprimé comprenant un substrat en matière isolante, un chemin de transport du courant électrique en matière conductrice électrique sur le substrat et un agencement de connexion formé d'une partie intégrée audit substrat et contigu audit chemin de transport, caractérisée en ce que ledit substrat avec son agencement de connexion est en matière moulée et métallisée. Selon une première variante de réalisation, ledit agencement de connexion comprend une fente moulée sur un bord du support et dont la surface interne est métallisée. Cette fente est réalisable par des techniques de moulage connus. Avantageusement, ladite fente comprend au moins un bord angulaire tranchant. La fente peut être dans le plan du support ou inclinée d'un angle compris entre 30 et 90 par rapport au plan du support. Selon une deuxième variante de réalisation, ledit agencement de connexion comprend une rainure moulée sur un bord du support et dont la surface interne est métallisée. Cette rainure est réalisable par des techniques de moulage connus. De préférence, cette surface interne présente des rugosités. Selon une troisième variante de réalisation, ledit agencement de connexion comprend au moins une bande de matière plastique souple métallisée formant un tronçon de conducteur et connectée électriquement audit chemin de transport. De préférence, cette bande est moulée d'une seule pièce avec le substrat. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un support de circuit imprimé comme précédemment décrit par métallisation d'un substrat en matière moulée, comprenant au moins deux étapes successives dont une étape consiste en une irradiation de la surface à métalliser du substrat par un faisceau de lumière émis par un laser et une étape ultérieure consiste en l'immersion du substrat irradié dans un bain autocatalytique contenant des ions métalliques, avec dépôt de ceux-ci en une couche sur la surface irradiée, caractérisé en ce que, préalablement à la première étape, le substrat est revêtu d'une couche de matériau composite précurseur. Le procédé décrit dans le document de brevet EP 0 693 138 nécessite l'incorporation dans la masse de la matière plastique formée d'un polymère d'une substance minérale dispersée dans la matière plastique et formée de grains d'oxyde, par exemple oxydes d'antimoine, d'aluminium, de fer, de zinc et d'étain, notamment en concentration volumique supérieure à 1% et de taille variable, mais de préférence de taille supérieure à 0,5jim et n'excédant pas 50 m. Ces oxydes sont de plus diffusés dans le matériau plastique par le traitement thermique final. En effet, l'adhérence résultante est accrue en faisant diffuser le métal vers l'intérieur du composite en utilisant le chauffage sélectif et de courte durée de la couche métallique procuré par un four à micro-ondes. Cet apport de substances minérales dans le polymère modifie les propriétés propres du polymère, ce qui est préjudiciable, car la nature du polymère est optimisée pour l'application. La présente invention résout ce problème dans le cas d'une pièce substrat de matière plastique constituée d'un polymère, par exemple pur non chargé de grains d'oxydes, ainsi que dans le cas des substrats non polymères, tels que des céramiques, en particulier les céramiques dont la surface ne peut pas être facilement photoréduite par irridiation laser UV, et des semi-conducteurs entre autres. Ce procédé conforme à l'invention peut s'appliquer à toutes formes de pièces, plates ou cylindriques par exemple. Selon un mode de réalisation préféré, ledit matériau composite est constitué d'une matrice polymère dopée de particules diélectriques de petite dimension. La matrice polymère est réalisée en matériau sélectionné pour obtenir une bonne adhérence à son interface avec la pièce substrat. Son choix dépend donc de la matière de la pièce substrat. De préférence, des matériaux du type polyéthylène, polypropylène ou polyimide sont utilisés. Avantageusement, lesdites particules diélectriques sont en matériau photoréducteur, et de préférence, lesdites particules diélectriques sont des oxydes choisis parmi ZnO, Ti02, Zr02, Al2O3 ou CeÛ2. De préférence, la dimension desdites particules diélectriques est inférieure à 0,5jim . De façon générale, la dimension des particules diélectriques est avantageusement petite, plus précisément inférieure à 0,5 m, jusqu'à plusieurs nanomètres. De plus, la préparation d'un tel matériau composite peut exploiter le développement rapide de la technologie des polymères dopés par des nanoparticules et en particulier la liaison chimique des nanoparticules avec une matrice polymère au moyen de ligands moléculaires. Avantageusement, ladite couche de matériau composite a une épaisseur d'au plus un micron, cette épaisseur pouvant être inférieure dans le cas où la taille des particules d'oxydes est nanométrique. Ladite couche de matériau composite peut être appliquée selon des techniques classiques, telles que dépôt à la tournette, par dispersion, par revêtement par immersion, par sérigraphie, par projection ou par extrusion dans le cas d'une pièce substrat en forme de câble. Selon un mode de réalisation préféré, ladite couche de matériau composite est appliquée sur la pièce substrat par plaquage par exemple par laser, lesdites particules diélectriques étant déposées sur la surface de la pièce substrat préalablement au chauffage par exemple par laser selon une technique de dispersion ou étant injectées au moyen d'une buse durant le chauffage par exemple par laser. Ceci est un exemple de réalisation. Il est entendu que, même dans le cas d'une pièce substrat polymère, il peut être envisagé de revêtir cette pièce d'une couche de matériau composite au lieu d'enrober, comme décrit plus haut, la poudre d'oxydes à la surface de la pièce substrat. Après dépôt de la couche de matériau composite, selon la deuxième étape du procédé, cette couche est irradiée par un faisceau laser UV pulsé. Cette étape vise à activer la surface des petites particules diélectriques, mises à nu par l'ablation simultanée du polymère d'enrobage, pour le dépôt autocatalytique ultérieur de métal. Cette opération peut se faire de deux façons différentes : irradiation de toute la surface de la pièce ou irradiation au travers d'un masque de projection afin de n'activer que la surface à métalliser. Si le dépôt du composite est fait par sérigraphie, les pistes futures sont déjà tracées. On peut alors irradier toute la surface de la pièce substrat, car seules les pistes seront activées pour le dépôt autocatalytique ultérieur. L'utilisation de nanoparticules diélectriques présente plusieurs avantages. L'on obtient des surfaces très lisses avec une résolution latérale élevée. Il est également obtenu de grandes valeurs de recouvrement de surface de l'aire diélectrique activée, ce qui permet l'obtention d'une métallisation selon un film homogène et une adhérence de plus de 1 Kg/mm2. Par exemple, dans le cas de particules de ZnO de diamètre 100 nm, le recouvrement de surface par la surface activée peut dépasser 50% pour une fraction volumique de nanoparticules n'excédant pas 10%. L'emploi de masque de projection lors de l'irradiation laser permet d'éviter l'application d'une étape photolithographique afin de délimiter la zone de métallisation, en cas de métallisation partielle. A cet égard, le procédé est compatible avec des changements de niveaux entre deux surfaces du produit à métalliser. La troisième étape du procédé comporte un dépôt autocatalytique de métal par immersion de la pièce dans un bain autocatalytique, comme effectué dans l'art antérieur cité dans le préambule de la description. Dans le cas d'une métallisation partielle, à partir d'une surface entièrement couverte, une étape photolithographique est alors nécessaire, entre l'irradiation laser et l'immersion dans le bain autocatalytique, pour délimiter les surfaces à métalliser. Après le dépôt autocatalytique, qui conduit à une épaisseur d'au plus quelques microns, on peut compléter le film par un dépôt électrolytique par des procédés connus. Ce dépôt est plus rapide et moins coûteux que le dépôt autocatalytique, indispensable uniquement dans une phase initiale permettant d'obtenir une bonne adhésion à la surface de l'oxyde et la réalisation d'un film continu. Egalement, on peut renforcer le dépôt autocatalytique par un autre procédé, par exemple par dépôt d'étain à la vague. Ce nouveau procédé permet de séparer l'optimisation des propriétés de la pièce substrat de matériau plastique polymère d'une part et des constituants de la métallisation d'autre part. Le polymère utilisé pour la métallisation lors de la première étape peut différer de celui de la pièce substrat. Par exemple, il est possible de sélectionner pour la métallisation un matériau polymère qui a une absorption assez élevée à la longueur d'onde de 248 nm, qui est la longueur d'onde des lasers excimères du commerce les plus courants. Un exemple de réalisation du procédé est décrit ci-après en détail. Selon la première étape, une couche de matériau composite de polymère chargé d'oxyde de zinc ZnO est appliquée par plaquage laser sur une pièce substrat de matériau polymère, par exemple du polycarbonate. Ceci est réalisé par déplacement de la surface polymère à une vitesse constante d'environ 10 à 100 mm/s sous le faisceau laser continu, de préférence un laser C02. La puissance du laser est sélectionnée dans une fourchette de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de Watts, de façon à chauffer la surface polymère et de permettre l'enrobage des particules de céramiques sous la surface du polymère rendue visqueuse. La poudre de céramique est déposée sur la surface polymère préalablement au chauffage par laser selon une technique de dispersion classique ou est injectée durant le chauffage par laser au moyen d'une buse. Par cette technique, les particules de ZnO d'une dimension de 0,5 microns sont noyées dans la surface traitée de polymère. L'épaisseur et la composition de la couche composite peuvent être réglées par variation des paramètres du laser, c'est- à-dire par sa puissance et sa vitesse de balayage. Selon la seconde étape du procédé, la couche composite est activée par un laser excimère pulsé UV ( de longueur d'onde de 193 nm). Cette opération est réalisée avec les paramètres laser suivants : 50 à 200 impulsions à une fluence proche de 500 mJ /cm2. Un dépôt autocatalytique de cuivre est alors réalisé selon la troisième étape du procédé. La métallisation n'est réalisée que sur les zones traitées par laser. Une adhérence de 1,4 kg/mm2est ainsi obtenue au niveau de la métallisation au cuivre. Cette adhérence peut être mesurée par test de traction standard. Les tests de traction sont réalisés après fixation par collage de clous métalliques (diamètre de 2 mm) sur les pistes de cuivre à tester. Ces clous sont tirés perpendiculairement à l'échantillon sous une force croissante jusqu'à séparation, de façon à déterminer l'adhérence. L'invention est également décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un support de circuit imprimé selon une première variante de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de détail de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective d'un support de circuit imprimé selon un autre mode de réalisation de cette première variante de réalisation de l'invention. La figure 4 est une vue de détail de la figure 3. La figure 5 est une vue en perspective d'un support de circuit imprimé selon une deuxième variante de réalisation de l'invention. La figure 6 est une vue en perspective d'un support de circuit imprimé selon une troisième variante de réalisation de l'invention. Un support de circuit imprimé 1A, 1B, 1C, 1D comprend un substrat 2 en matière isolante et au moins un chemin de transport du courant électrique 3 en matière conductrice électrique sur le substrat 2 et au moins un agencement de connexion 4A, 4B, 4C, 4D formé d'une partie intégrée audit substrat 2 et contigu audit chemin de transport 3. Selon l'invention, ledit substrat 2 avec son agencement de connexion 4 est en matière moulée et métallisée. De préférence, cette matière est une matière plastique mais elle peut également selon l'invention être une matière céramique ou semiconductrice. Dans le cas d'une matière plastique, cette dernière peut être du polycarbonate, du polybutadiène, du polyamide, du polypropylène, du polyéthylène, du polyéthylènestyrène, du PVC, de l'ABS, du polyimide, du polymère fluoré ou du polyoxyméthyle et la métallisation est de préférence réalisée grâce au procédé de métallisation décrit ci-dessus. Le métal utilisé est de préférence du cuivre, du nickel, du palladium, de l'aluminium ou du titane. Selon une première variante de réalisation représentée sur les figures 1 et 2, l'agencement de connexion 4A comprend une fente 5 moulée sur un bord du substrat 2 parallèle au plan général du support et dont la surface interne 6 non plane est métallisée. Avantageusement, cette surface interne 6 comprend au moins un bord angulaire tranchant de section en Vé dont l'apex est dirigé vers l'intérieur de la fente 5 et est durci grâce la métallisation. Selon un autre mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, l'agencement de connexion 4B comprend une fente 5B moulée sur un bord du substrat 2 perpendiculaire au plan général du support. La surface interne 6B non plane de cette fente 5B est métallisée. Avantageusement, cette surface interne 6B comprend au moins un bord angulaire tranchant de section en Vé dont l'apex est dirigé vers l'intérieur de la fente 5B et est durcie grâce la métallisation. Ici représenté, le bord est perpendiculaire au plan du substrat, mais il peut de façon générale être incliné d'un angle compris entre 30 et 90 par rapport au plan du support Selon ces deux modes de réalisation, la fente 5A, 5B peut avoir la constitution représentée sur les figures 2 ou 4 ou présenter une combinaison des caractéristiques de ces deux exemples. Tout d'abord, la fente peut présenter un bord tranchant sur les deux côtés de son ouverture comme représenté sur la figure 4 ou sur seulement un seul côté de son ouverture comme représenté sur la figure 2. Ce bord tranchant peut se prolonger sur toute la profondeur de la fente comme représenté sur la figure 2 afin d'assurer à la fois la tenue mécanique du câble et le contact électrique du conducteur de ce dernier avec la métallisation de la fente. Autrement, la fente peut présenter une forme évasée à l'arrière de son ouverture comme représenté sur la figure 4 formant berceau pour le câble et assurant à la fois la tenue mécanique du câble et le contact électrique du conducteur de ce dernier avec la métallisation de la fente. Dans le cas de ces deux modes de réalisation, l'insertion du câble se fait parallèlement à la direction longitudinale de la fente afin que le ou les bords tranchants viennent couper et déplacer la gaine isolante de celui-ci, permettant le contact électrique entre le conducteur du câble et le chemin de transport 2. Le câble peut avoir une orientation quelconque lors de cette insertion. Selon une deuxième variante de réalisation représentée sur la figure 5, l'agencement de connexion 4C comprend une rainure 7 moulée sur un bord du substrat 2 et dont la surface interne est métallisée. Cette surface est conformée de façon à présenter une face irrégulière non lisse. Par exemple, elle peut présenter des rugosités de type micronervures ou des micropointes. Ainsi, le câble électrique dénudé à son extrémité peut être introduit à force par cette extrémité dans la rainure 7, afin d'assurer contact électrique et maintien mécanique. Selon une troisième variante de réalisation représentée sur la figure 6, l'agencement de connexion 4D comprend des bandes de matière plastique souple métallisée formant chacune un tronçon de conducteur et connectées chacune électriquement à un chemin de transport 3. De préférence, ces bandes 4D sont moulées d'une seule pièce avec le support 2 et sont métallisées lors de la métallisation des chemins de transport du courant électrique 3 sur le substrat 2. Ce dernier agencement permet un prolongement souple des chemins de transport 2 et une connexion de ceux-ci déplacée espacée du support. Par rapport à la technique actuellement utilisée de connexion par connecteurs standards séparés, l'invention présente l'avantage de ne comprendre que les interfaces nécessaires aux connexions et entraîne donc une économie importante de moyens. En effet, ces connecteurs standards comportent classiquement de nombreux points de connexion, pouvant être au nombre de plusieurs dizaines, et donc, en utilisation, un nombre de points de connexion inutilisés non négligeable. La description est relative à un substrat en matière plastique mais l'invention peut s'appliquer à d'autres matières telles que des polymères dopés ou non, des céramiques, des semi-conducteurs ou autres. REVENDICATIONS 1. Support de circuit imprimé comprenant un substrat (2) en matière isolante, un chemin de transport (3) du courant électrique en matière conductrice électrique sur le substrat et au moins un agencement de connexion (4) formé d'une partie intégrée audit substrat (2) et contigu audit chemin de transport (3), caractérisé en ce que ledit substrat (2) avec son agencement de connexion est en matière moulée et métallisée. 2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agencement de connexion (4A, 4B) comprend au moins une fente (5A, 5B) moulée sur un bord du support et dont la surface interne (6A, 6B) est métallisée. 3. Support selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite fente comprend au moins un bord angulaire tranchant. 4. Support selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite fente (5A) est dans le plan du support. 5. Support selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite fente (5B) est inclinée d'un angle compris entre 30 et 90 par rapport au plan du support. 6. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agencement de connexion (4C) comprend une rainure (7) moulée sur un bord du support et dont la surface interne est métallisée. 7. Support selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite surface interne présente des rugosités. 8. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agencement de connexion (4D) comprend au moins une bande de matière plastique souple métallisée formant un tronçon de conducteur et connectée électriquement audit chemin de transport (3). 9. Support selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite bande est moulée d'une seule pièce avec le substrat. 10. Procédé de fabrication d'un support de circuit imprimé selon l'une des revendications précédentes par métallisation d'un substrat en matière moulée, comprenant au moins deux étapes successives dont une étape (A) consiste en une irradiation de la surface à métalliser du substrat par un faisceau de lumière émis par un laser et une étape ultérieure (B) consiste en l'immersion du substrat irradié dans un bain autocatalytique contenant des ions métalliques, avec dépôt de ceux-ci en une couche sur la surface irradiée, caractérisé en ce que, préalablement à la première étape (A), le substrat est revêtu d'une couche de matériau composite précurseur. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit matériau composite est constitué d'une matrice polymère dopée de particules diélectriques de petite dimension. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites particules diélectriques sont en matériau photoréducteur. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites particules diélectriques sont des oxydes choisis parmi ZnO, Ti02, ZrO2, Al2O3 ou CeÛ2. 14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la dimension desdites particules diélectriques est inférieure à 0,5 microns. 15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que ladite couche de matériau composite a une épaisseur d'environ un micron. 16. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que ladite étape ultérieure (B) est complétée par une étape de dépôt électrolytique. 17. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce que la pièce substrat est en matériau plastique polymère et ladite couche de matériau composite est appliquée sur la pièce substrat de matériau plastique polymère par plaquage à chaud. 18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdites particules diélectriques sont déposées sur la surface de la pièce substrat en matière plastique polymère préalablement au chauffage selon une technique de dispersion. 19. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdites particules diélectriques sont injectées au moyen d'une buse durant le chauffage.