Brevet FR2842618A1 — publié le 20040123

i La présente invention a pour objet une machine d'exposition de panneaux de circuit imprimé et, plus particulièrement, dans cette machine, la réalisation du support de cliché ou des supports de cliché. Les machines d'exposition sont des installations qui permettent de disposer, en regard d'au moins une face d'un panneau de circuit imprimé à réaliser, un cliché à travers lequel on soumet le panneau à un faisceau lumineux afin d'impressionner une couche photosensible disposée au préalable sur au moins une face de ce panneau. Selon les cas, la machine d'exposition peut présenter deux supports de cliché disposés de 10 part et d'autres du panneau afin de réaliser un circuit imprimé double face ou un seul support de cliché pour réaliser un circuit imprimé simple face. Le cliché est constitué par une image à l'échelle 1 du circuit imprimé. L'ensemble des dispositions d'une machine d'exposition est décrit notamment dans les brevets européens EP 618 505 et EP 807 855. En se référant à la figure annexée 1, on va décrire un mode connu de réalisation de la machine d'exposition et, plus précisément, des supports de cliché supérieur et inférieur de cette machine. Le support de cliché supérieur 10 proprement dit est, dans ce mode particulier de réalisation, monté sur un châssis supérieur fixe 12. Le 20 montage est réalisé par des organes de liaison 14 qui permettent un déplacement relatif du support de cliché supérieur par rapport au châssis. Le support de cliché supérieur est constitué essentiellement par un cadre sensiblement rectangulaire 16 relié au châssis 12 par les organes 14, par une vitre 18 dont la périphérie, de préférence, est collée sur un cadre 25 intermédiaire 20, ce cadre intermédiaire 20 étant lui-même rendu solidaire du cadre 16. La vitre supérieure 18 porte le cliché supérieur 22. En ce qui concerne le support de cliché inférieur 24, il est monté sur un châssis inférieur 26 qui, dans le mode de réalisation particulier décrit, est mobile verticalement pour permettre le rapprochement des 30 clichés supérieur et inférieur en rapprochant les supports de clichés inférieur et supérieur. Le châssis 26 est déplacé verticalement par des systèmes mécaniques 28 et 30 par exemple du type à crémaillère qu'il est inutile de décrire plus en détail en relation avec la présente invention. Il suffit de retenir que les systèmes de déplacement verticaux 28 et 30 35 permettent d'imposer au châssis inférieur 26 et donc au support de cliché inférieur 24 une position déterminée par rapport au support de cliché supérieur 10 correspondant à la position de travail. Comme le support de cliché supérieur, le support de cliché inférieur 24 est constitué par un cadre inférieur 32 monté sur le châssis inférieur 26 par des moyens permettant un déplacement relatif dans ce plan horizontal. Le support de cliché inférieur 24 comporte également une vitre inférieure 34 dont la périphérie est, de préférence, collée sur un cadre intermédiaire 36, ce cadre intermédiaire 36 étant lui-même fixé sur le cadre inférieur 32. En outre, un joint gonflable périphérique 38 est par exemple monté sur le cadre supérieur 16 pour définir entre les supports de cliché 10 supérieur 10 et inférieur 24 un volume étanche V limité par les moyens d'étanchéité 38 lorsque le support de cliché inférieur a été amené dans sa position de travail. Dans l'étape suivante, le châssis inférieur 26 est rapproché du châssis supérieur 12 et le joint d'étanchéité périphérique 38 est gonflé de 15 manière à définir le volume étanche V. Par des moyens non représentés, on crée une dépression dans le volume V de manière à appliquer les clichés supérieur 22 et inférieur 40 sur les faces du panneau de circuit imprimé 42. On comprend que sous l'effet de cette dépression les vitres 18 20 et 34 ainsi que les cadres 16, 32 et les cadres intermédiaires 20, 36 vont se déformer entre un point "fixe" correspondant à la fixation sur les châssis 12 et 36 et l'appui des vitres sur la partie centrale du panneau 42. Les essais réalisés montrent que, si même localement, un très faible espace de quelques dizaines de microns demeure entre la face du 25 panneau imprimé et le cliché porté par la vitre, la qualité du transfert d'image sera considérablement altérée. Il faut préciser que, dans les machines d'exposition, la surface totale du support de cliché est de l'ordre de 1 mètre carré. On comprend donc que, lors de la réalisation de la dépression, le support de cliché est 30 soumis à une contrainte très importante. De plus, la distance entre les dispositifs de déplacement vertical du châssis et le bord de la vitre peut être de l'ordre de 40 cm, ce qui correspond à un "bras de levier" important. On comprend que, du fait de la déformation des vitres 18 et 34, 35 cellesci sont soumises à des contraintes localisées qui peuvent être ponctuellement très importantes du fait de cette déformation. L'expérience montre que dans les zones correspondant à la périphérie du panneau de circuit imprimé, les contraintes appliquées peuvent être très importantes et entraîner la rupture des vitres. On sait que les panneaux de circuit imprimé peuvent avoir des dimensions très différentes. Il est bien sr très souhaitable que la machine d'exposition permette d'insoler les panneaux de tailles différentes, c'est la raison pour laquelle il est nécessaire que les vitres aient une dimension au moins égale à celle du plus grand panneau à traiter. Il en résulte qu'il existe en général autour du panneau un volume périphérique vide V' entre le panneau et le joint d'étanchéité 38. On comprend que la rupture de ces vitres, d'une part, entraîne un cot de remplacement de la vitre, or ces vitres doivent présenter une très grande pureté, ce qui rend le prix important, et que, d'autre part, et surtout, elle rend la machine d'exposition indisponible. Or, on sait que ces 15 machines sont destinées à travailler de façon automatique avec des cadences élevées afin de rentabiliser la fabrication du circuit imprimé. Ces risques de rupture des vitres ont donc des implications économiques très importantes. De plus, la tendance du marché est une réduction très 20 importante de la largeur des pistes conductrices du circuit imprimé afin de miniaturiser ces circuits. Cette situation conduit à une augmentation de la densité des pistes par unité de surface de circuit imprimé. Cela pose des problèmes de réalisation de transfert de l'image en raison de l'augmentation de la précision de définition des pistes conductrices. Pour 25 permettre de tenir ces performances, il est nécessaire de rapprocher la ou les vitres portant le ou les clichés de la (ou des) faces du circuit imprimé pour appliquer les clichés sur les faces du panneau, ainsi qu'on l'a déjà expliqué. Pour cela, il est nécessaire d'augmenter le niveau de vide créé entre les deux vitres. Mais l'augmentation de vide entre les vitres 30 augmente également encore les contraintes créées dans les vitres et donc les risques de rupture au-delà d'une certaine limite. Pour remédier à cet inconvénient, on a proposé de disposer, en regard de la zone périphérique V' des vitres, des cales mécaniques agissant sur les vitres afin de tenter de diminuer les contraintes appliquées dans ces parties des vitres lors de la mise en dépression du volume V. Il s'avère que, d'une part, ces cales mécaniques forcément localisées ne résolvent pas de façon satisfaisante le problème de la limitation des contraintes localisées dans les vitres et il en résulte un taux de rupture des vitres encore très significatif et de toute manière trop élevé et, d'autre part, la distance entre les vitres lors de la mise sous dépression dépend bien sr de l'épaisseur du panneau de circuit imprimé et il est donc nécessaire de disposer de cales d'épaisseurs différentes pour s'adapter aux différentes épaisseurs de circuit imprimé. Cette obligation rend difficile l'automatisation de l'opération d'exposition au rayonnement 10 lumineux pour des séries de panneaux de circuit imprimé d'épaisseurs différentes. De plus, il y a un risque d'erreur dans le choix des cales pour l'opérateur. Il existe donc un réel besoin de disposer de châssis d'exposition et, plus particulièrement, de supports de cliché qui permettent 15 effectivement de diminuer considérablement les contraintes appliquées dans les vitres et donc de diminuer considérablement les ruptures de vitre pour un vide donné, ou qui permettent d'augmenter le niveau de vide enter les vitres sans augmenter les risques de ruptures. Il est souhaitable que néanmoins ces châssis d'exposition soient 20 compatibles avec une utilisation en grande série des machines d'exposition. Pour atteindre ce but selon l'invention, la machine d'exposition pour panneau de circuit imprimé comprend: - un support horizontal pour ledit panneau; - un support de cliché mobile verticalement par rapport audit support, ledit support comprenant un cadre sensiblement rectangulaire et une plaque transparente apte à recevoir un cliché, ladite plaque étant solidaire par sa périphérie de la périphérie interne dudit cadre; - un châssis mobile sur lequel est fixée la périphérie externe dudit cadre; - des moyens pour déplacer verticalement ledit châssis de cliché et l'amener à sa position de travail; - des moyens de solidarisation de la périphérie externe dudit châssis avec lesdits moyens de déplacement; - des moyens d'étanchéité pour réaliser une étanchéité entre ledit support de panneau et ledit cadre du support de cliché, montés sur ledit cadre; - des moyens pour créer une dépression dans le volume limité par ledit cadre, lesdits moyens d'étanchéité et ledit support, ladite machine se caractérisant en ce qu'elle comprend en outre: - des moyens formant cale d'épaisseur réglable, présentant une face supérieure et une face inférieure en contact avec ledit cadre et ledit 10 support de panneau lorsque ledit support de cliché est en position de travail, lesdits moyens formant cale s'étendant selon au moins deux côtés opposés dudit cadre et disposés entre lesdits moyens d'étanchéité et le bord interne dudit cadre, par quoi lesdits moyens formant cale au moins limitent la déformation dudit cadre sous l'effet de la dépression; et des moyens de commande de l'épaisseur des moyens formant cale. Grâce à la présence des moyens formant cale d'épaisseur réglable interposée entre le cadre supérieur et le cadre inférieur dans le volume dans lequel on crée la dépression, on supprime ou du moins on 20 limite très sensiblement la déformation du ou des cadres sous l'effet de la dépression. Comme on l'expliquera plus en détail ultérieurement, cette limitation ou annulation de la déformation des cadres permet de limiter à son tour la déformation des vitres ou de la vitre des ou du support de clichés dans des zones critiques susceptibles d'entraîner la rupture de ces vitres. De préférence, les moyens formant cale réglable s'étendent sur les quatre côtés du cadre. De préférence, chaque système de cale comprend - une première pièce mobile en translation dans le plan du cadre 30 présentant une face externe assujettie à coulisser sur ledit cadre ou ledit support de cliché et une face interne formant au moins une première rampe inclinée; - une deuxième pièce fixe dans le plan du cadre mais mobile selon une direction orthogonale au cadre, ladite deuxième pièce 35 comportant une face externe solidaire dudit support de panneau ou dudit cliché, et une face interne formant au moins une deuxième rampe inclinée conjuguée de ladite première rampe et coopérant avec celle-ci; - et en ce que lesdits moyens de commande comprennent des moyens pour déplacer en translation ladite deuxième pièce par rapport audit cadre ou par rapport audit support de panneau. De préférence, les inclinaisons des rampes sont déterminées de telle manière que l'épaisseur de la cale soit fixée de façon irréversible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode 10 préféré de réalisation de l'invention donné à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles: - la figure 1 déjà décrite montre en coupe verticale les supports de cliché supérieur et inférieur d'une machine connue au repos; - la figure 2A montre en coupe verticale un mode de réalisation 15 de principe de l'invention dans le cas d'une machine d'exposition double face, avant la réalisation de la dépression; - la figure 2B montre les supports de cliché de la figure 2A soumis à la déformation en raison de la dépression créée entre les supports de cliché; - la figure 3 montre, à titre de comparaison, une vue détaillée en coupe verticale partielle des supports de cliché supérieur et inférieur en l'absence de cale entre les cadres des supports de cliché; - la figure 4 est une vue de dessus des supports de cliché conformes à l'invention montrant l'implantation des cales réglables; - les figures 5A, 5B et 5C illustrent un mode préféré de réalisation des cales mécaniques réglables interposées entre les cadres des supports de cliché. Sur la figure 2A, on a représenté de façon simplifiée un mode de réalisation de l'invention dans le cas d'une machine d'exposition double face. Sur la figure 2A, on a représenté le support de cliché supérieur 10 et le support de cliché inférieur 24 dans leur position initiale de travail. Sur cette figure, on a omis de représenter le châssis supérieur 12 et le châssis inférieur 26. Dans cette position initiale, 35 l'écartement entre le cadre supérieur 16 et le cadre inférieur 12 est tel qu'il existe de préférence un jeu 44 de quelques dixièmes de millimètre entre la face supérieur 42a du panneau de circuit imprimé 42 et le cliché supérieur 22. Cette position assure notamment que, malgré l'effet de la gravité sur la vitre supérieure 18, aucune contrainte n'est initialement appliquée à celle-ci. Selon l'invention, des cales mécaniques telles que 50 solidaires dans cet exemple de réalisation du cadre intermédiaire 36 inférieur et prenant appui par leur face supérieure 50a sur le cadre intermédiaire supérieur sont interposées donc entre les cadres inférieur et supérieur. Comme on l'expliquera plus en détail ultérieurement, l'épaisseur E de la 10 cale 50 est réglable pour s'adapter aux différentes épaisseurs de panneau de circuit imprimé 42. Dans cette position initiale, la cale 50 dont l'épaisseur n'est pas modifiée durant les étapes ultérieures de mise en dépression est bien sr réglée en fonction de l'écartement souhaité. Dans l'étape suivante non représentée, on réalise une 15 dépression dans le volume V limité par les supports de cliché respectivement supérieur et inférieur et par le joint gonflable d'étanchéité périphérique 38. Sur la figure 2B, on a représenté en détail la déformation de la vitre supérieure 18 sous l'effet de la dépression. Avant de décrire cette 20 figure, il faut se reporter à la figure 3 qui montre la vitre déformée en l'absence de la cale 50, c'est-à-dire conformément au mode de réalisation antérieurement connu. Sur cette figure 3, on constate que le cadre 16 ainsi que le cadre intermédiaire 20 sont déformés sous l'effet de la dépression. Il en 25 va bien sr de même de la partie périphérique de la vitre supérieure 18. La déformation de cette partie périphérique peut se décomposer en deux zones respectivement A et B. La zone A allant du bord externe 18a de la vitre 18 jusqu'à son point d'appui C sur la périphérie 42c du panneau de circuit imprimé et en une zone B s'étendant de ce point C jusqu'à une 30 troisième zone D en appui effectif sur la surface supérieure 42a du panneau 42. Dans la zone A, la vitre présente une courbure avec un premier rayon de courbure relativement important et un centre situé audessus de la vitre. Dans la zone B, la vitre par réaction présente un rayon de courbure plus faible et dont le centre est dirigé au-delà de la face 35 inférieure de la vitre. La zone qui est le siège des contraintes localisées les plus importantes est la zone B en raison de son point d'inflexion et de son rayon de courbure relativement faible. En outre, la figure 3 montre que sur une longueur l à la périphérie de la face supérieure du panneau 42, la face inférieure de la vitre 18 n'est pas en contact avec la face supérieure 42a du panneau. En outre, la zone B de la vitre présente une flèche bien supérieure à la distance maximale admissible entre le cliché et le panneau. La présence de cette zone périphérique B entraîne lors de l'insolation du cliché une zone de diffusion de la lumière entre le cliché et le panneau de circuit imprimé qui vient altérer la qualité du transfert de l'image dans cette zone. En effet, la longueur I sur laquelle il n'y a pas contact entre le cliché et la face supérieure du panneau peut atteindre plus d'un centimètre, alors que la largeur de la zone périphérique du circuit imprimé est habituellement de 8 mm. Si l'on revient maintenant à la figure 2B, on constate que si les 15 deux zones de déformations A et B de la partie périphérique de la vitre existent encore, la partie B a une longueur l' et une flèche bien plus réduites. On comprend que ce résultat est obtenu grâce au fait que la cale 50 empêche la déformation du cadre et du cadre intermédiaire, ce qui modifie favorablement la déformation de la périphérie de la vitre. La diminution de la flèche de la zone déformée B permet de diminuer les contraintes internes dans la vitre. La longueur l' de "décollement" du cliché peut être rendue inférieure à la longueur de garde de la périphérie du panneau 42 de circuit imprimé. Ainsi, on assure la même qualité de transfert d'image sur toute la surface utile du panneau. Il faut ajouter que, grâce à la présence de l'espace 44 entre la face supérieure 42a du panneau de circuit imprimé et le cliché supérieur 22, il ne risque pas d'y avoir de bulles d'air emprisonnées entre ces deux surfaces lorsqu'on crée la dépression dans le volume V. Bien entendu, la hauteur E de réglage de la cale doit tenir compte de la valeur du jeu 44. Sur la figure 4, on a représenté un exemple d'implantation des cales réglables. De préférence, la machine d'exposition comprend quatre cales 50i, 502, 503 et 504 disposées selon les quatre côtés du cadre intermédiaire et elles s'étendent sensiblement sur toute la longueur de ces côtés. En se référant aux figures 5A, 5B et 5C, on va décrire un mode préféré de réalisation des cales mécaniques à hauteur réglable. La cale mécanique à réglage automatique 50 comprend une base 60 qui est fixée sur le cadre inférieur 18 du support inférieur de cliché, une partie supérieure de cale 62 dont la face supérieure 62a vient au contact du cadre supérieur 12 pour maintenir l'écartement entre les deux cadres. La partie supérieure 62 est fixe horizontalement par rapport à la base 60 et mobile verticalement. La face inférieure de la partie supérieure 62 définit des rampes inclinées telles que 64 qui font un angle d'environ 10 degrés par rapport à l'horizontale. Cet angle est déterminé en fonction du coefficient de frottement du matériau avec lequel la cale est 10 réalisée afin d'obtenir une commande irréversible de l'épaisseur de la cale. Le déplacement vertical de la partie supérieure 62 est commandé par la partie inférieure 66 de cale qui est mobile en translation horizontale par rapport à la base 60 et à la partie supérieure de la cale 62. La face supérieure de la partie inférieure de cale comprend des rampes 15 inclinées telles que 68, conjuguées à des rampes 64 et présentant la même inclinaison par rapport à l'horizontale. On comprend qu'en déplaçant horizontalement la partie inférieure de cale 66, l'action des rampes 68 sur les rampes 64 provoque le soulèvement de la partie supérieure de cale 62 d'une hauteur 20 proportionnelle au déplacement du câble sans aucun déplacement de cette partie supérieure dans un plan horizontal. Le déplacement horizontal de la partie inférieure de la cale 66 est commandé par un système à câble 70. Il comprend un corps 72 solidaire de la base 60 dans lequel peut se déplacer une tige 74. L'extrémité 74a de la tige 74 est solidaire de la partie inférieure de cale 66. La tige est elle-même commandée par un câble rigide 80 à déplacement positif. L'actionnement de ce câble peut être réalisé hydrauliquement ou pneumatiquement. Les cales 50 sont utilisées de la manière suivante Grâce aux systèmes de déplacement vertical 28, 30, le châssis inférieur et donc le support de cliché inférieur est amené dans une position prédéterminée calculée à partir de l'épaisseur du panneau 42 du jeu initial 44 que l'on veut laisser entre le panneau et le cliché supérieur. Puis, à l'aide du câble 80, on provoque le soulèvement de la partie 35 supérieure de la cale jusqu'à ce qu'elle vienne en appui sur le cadre intermédiaire supérieur. Du fait du caractère irréversible de la cale, elle conservera son épaisseur E lors de la mise en dépression du volume V. il REVENDICATIONS 1. Machine d'exposition pour panneau de circuit imprimé comprenant: - un support horizontal pour ledit panneau; - un support de cliché mobile verticalement par rapport audit support, ledit support comprenant un cadre sensiblement rectangulaire et une plaque transparente apte à recevoir un cliché, ladite plaque étant solidaire par sa périphérie de la périphérie interne dudit cadre; - un châssis mobile sur lequel est fixée la périphérie externe dudit cadre; - des moyens pour déplacer verticalement ledit châssis de cliché et l'amener à sa position de travail; - des moyens de solidarisation de la périphérie externe dudit châssis avec lesdits moyens de déplacement; - des moyens d'étanchéité pour réaliser une étanchéité entre ledit support de panneau et ledit cadre du support de cliché, montés sur ledit cadre; - des moyens pour créer une dépression dans le volume limité par ledit cadre, lesdits moyens d'étanchéité et ledit support, ladite machine se caractérisant en ce qu'elle comprend en outre: - des moyens formant cale d'épaisseur réglable, présentant une face supérieure et une face inférieure en contact avec ledit cadre et ledit 25 support de panneau lorsque ledit support de cliché est en position de travail, lesdits moyens formant cale s'étendant selon au moins deux côtés opposés dudit cadre et disposés entre lesdits moyens d'étanchéité et le bord interne dudit cadre, par quoi lesdits moyens formant cale au moins limitent la déformation dudit cadre sous l'effet de la dépression; et des moyens de commande de l'épaisseur des moyens formant cale. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens formant cale réglable s'étendent sur les quatre côtés dudit cadre. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens formant cale réglable comprennent quatre systèmes de cale, chaque système de cale s'étendant sensiblement sur toute la longueur du bord de la périphérie interne du cadre. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que chaque système de cale comprend: - une première pièce mobile en translation dans le plan du cadre présentant une face externe assujettie à coulisser sur ledit cadre ou ledit support de cliché et une face interne formant au moins une première rampe inclinée; - une deuxième pièce fixe dans le plan du cadre mais mobile 10 selon une direction orthogonale au cadre, ladite deuxième pièce comportant une face externe solidaire dudit support de panneau ou dudit cliché, et une face interne formant au moins une deuxième rampe inclinée conjuguée de ladite première rampe et coopérant avec celle-ci; et en ce que lesdits moyens de commande comprennent des 15 moyens pour déplacer en translation ladite deuxième pièce par rapport audit cadre ou par rapport audit support de panneau. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'inclinaison desdites rampes par rapport à l'horizontale est déterminée en fonction du coefficient de frottement du matériau constituant lesdites 20 première et deuxième pièces de telle manière que le système soit irréversible sous l'effet relatif du support de panneau et du support de cliché. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit support de panneau est un deuxième support 25 de cliché comprenant un cadre et une plaque transparente apte à recevoir un cliché.