Brevet FR2835689A1 — publié le 20030808

La présente invention concerne un procédé de collage d'un circuit imprimé rigide sur une plaque d'aluminium. L'industrie électronique fait couramment appel au collage de circuits imprimés sur des plaques d'aluminium. Un tel collage facilite, en effet, le refroidissement du circuit imprimé par dissipation thermique dans l'aluminium. Généralement cet aluminium constitue le boîtier dans lequel le circuit imprimé est disposé. Le collage du circuit imprimé sur la plaque d'aluminium (ou analogue) permet d'assurer une excellente cohésion entre le circuit imprimé et cette plaque, favorisant ainsi la dissipation thermique recherchée. Pour réaliser une bonne cohésion entre ces deux éléments il est connu d'employer des colles spécifiques qui se déposent à chaud et sous forte pression. Bien entendu de telles conditions de pose nécessitent une surveillance étroite de la température et de la pression pendant toute la durée de la phase d'encollage. En outre, il est souvent nécessaire de surveiller l'hygrométrie de l'air pendant le collage, de travailler sous atmosphère neutre et/ou de soumettre le produit collé à une phase de recuit plus ou moins longue. De tels procédés d'encollage se révèlent finalement lents à mettre en oeuvre, onéreux et complexes (en raison du nombre de paramètres à surveiller). Lorsque le circuit imprimé utilisé est un circuit flexible il est déjà connu de l'encoller, à l'aide d'une colle sensible à la pression, sur une plaque d'aluminium en travaillant à température ambiante sous faible pression (de l'ordre de 3. 105 à 4. 105 N 1 m2). Ceci est du à la flexibilité du circuit imprimé qui peut épouser facilement toutes les aspérités de la plaque d'aluminium et assurer ainsi une très bonne cohésion des deux éléments, même si la température d'encollage est faible. Cependant l'encollage de pièces rigides en utilisant un tel procédé à froid est considéré comme beaucoup trop fragile. En effet les pièces rigides ne présentent pas l'élasticité nécessaire pour épouser parfaitement leurs formes réciproques. La présente invention a pour but un procédé de collage de circuit imprimés rigides sur des plaques d'aluminium, utilisant des colles sensibles à la pression et qui soit rapide et simple à mettre en oeuvre et ne présente pas les inconvénients ci-dessus énumérés. A cet effet la présente invention concerne un procédé de collage de circuits imprimés rigides sur une plaque d'aluminium caractérisé en ce qu'il consiste à employer une colle sensible à la pression et à réaliser l'encollage à température ambiante, sous pression contrôlée. Avantageusement la pression à appliquer est de l'ordre de 4. 106 N 1 m2. La durée de la phase de mise en pression est de préférence de l'ordre de 15 à 30 s. On notera que contrairement à un préjugé qui indiquait que le collage à température ambiante et sous faible pression était réservé à des matériaux présentant une certaine élasticité, dans le cas de la présente invention il a été possible de l'appliquer avec efficacité à des matériaux rigides. Ce type de collage était pourtant considéré comme trop fragile avec des matériaux rigides. De manière surprenante il a été, en effet, mis en évidence que l'élasticité nécessaire n'avait pas obligatoirement à être présente dans les matériaux à coller, mais pouvait aussi se retrouver au niveau de la surface de presse de l'outil de mise en pression. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit, à titre d'exemple non limitatif et en référence aux figures annexées dans lesquelles : - La figure 1 est une vue schématique montrant le circuit imprimé rigide collé sur la plaque d'aluminium, et - La figure 2 est une vue schématique représentant un logigramme illustrant les différentes étapes du procédé de collage selon la présente invention. Comme illustré à la figure 1, une unité électronique 10 est constituée d'un circuit imprimé rigide 11 (par exemple FR4 d'épaisseur 1,2 mm) collé par une colle sensible à la pression 12 sur une plaque d'aluminium moulée 13. Cette plaque d'aluminium 13 (éventuellement munie d'ailettes radiateurs 14) est destinée à constituer une partie d'un boîtier de protection pour le circuit imprimé 11. La plaque d'aluminium 13 et le circuit imprimé 11 présentent chacun une face supérieure (respectivement 13a et 11 a) et une face inférieure (13b et 11b). La plaque d'aluminium sert en même temps de support pour le circuit imprimé 11 et de moyens de dissipation de la chaleur fournie par des composants électroniques 15 montés sur (ou dans) le circuit imprimé (le circuit imprimé peut en effet être un produit multicouches). Pour réaliser une bonne dissipation thermique il est impératif que d'une part le circuit imprimé soit parfaitement collé et d'autre part que la colle adhère parfaitement à la plaque d'aluminium. Notamment il est préférable d'éviter que des bulles d'air soient emprisonnées entre la colle et le circuit imprimé d'une part et entre la colle et la plaque d'aluminium d'autre part, comme cela sera expliqué plus loin. Le procédé de collage selon la présente invention est illustré à la figure 2 et comporte les étapes suivantes : - encollage 20 de la plaque d'aluminium 13 par dépôt d'une colle sensible à la pression sur sa face supérieure 13a. Cette colle est imprégnée sur un support pelable (non représenté) connu en soi. Par exemple on pourra utiliser une colle de 130 um d'épaisseur. Le dépôt de cette colle se fait de manière connue en soi, à température ambiante, en atmosphère non contrôlée et sous une pression de l'ordre de 3. 105 à 4. 105 N 1 m2. - lors de l'encollage on chasse vers l'extérieur toute bulle d'air emprisonnée entre la plaque d'aluminium 13 et la colle 12. Par exemple on peut appliquer cette colle à l'aide d'un rouleau dont la rotation facilite le déplacement des bulles d'air en les poussant vers l'extérieur. - la plaque d'aluminium ainsi encollée est ensuite pelée 30 (de manière connue en soi) de manière à enlever le support de la colle et à ne garder que la couche de colle déposée sur sa face supérieure 13a. - un circuit imprimé 11 est ensuite positionné 40 en face de la plaque d'aluminium encollée 11 de telle sorte que sa face inférieure 11 b soit disposée en regard du film de colle 12. - l'ensemble constitué par la plaque d'aluminium, la colle et le circuit imprimé est alors soumis à une pression de 4. 106 N 1m2 à l'aide d'une presse (voir flèches F figure 1), présentant une surface de presse élastique (par exemple de dureté 90 Shore B). Cette pression est maintenue de préférence pendant 15 à 30s (pour l'exemple décrit). Avantageusement la relative élasticité de la surface d'appui de la presse permet d'absorber les différences de planéité entre la plaque d'aluminium et le circuit imprimé, bien que ces deux éléments soient rigides. Ceci permet d'assurer une cohésion correcte des deux éléments rigides. On notera que grâce au procédé de collage selon la présente invention il est possible de coller entre eux deux éléments rigides à l'aide d'une colle sensible à la pression ceci à température ambiante et sous pression contrôlée. Il est à noter que lorsque le circuit imprimé présente des trous métallisés débouchants il est préférable d'utiliser pour cette métallisation un alliage Nickel 1 Or, plutôt que le classique alliage Etain 1 Plomb. En effet lors de la refusion (étape traditionnelle nécessaire pour la soudure des composants sur le circuit imprimé) l'alliage Etain 1 Plomb à tendance à fondre et à boucher la partie inférieure des trous débouchants. Par conséquent, ces trous se referment. Lorsque quelques particules d'air sont piégées dans le film de colle elles ne peuvent plus s'échapper par ces trous. De ce fait aucun dégazage de la couche de colle n'est possible ce qui provoque de micro surpressions destructrices de la cohésion entre le circuit imprimé, la colle et la plaque d'aluminium. Ainsi de préférence lors de l'étape d'encollage 20 et lors de l'étape de mise en pression 50 on chasse l'air s'interposant entre le film de colle et la plaque d'aluminium d'une part et entre le film de colle et le circuit imprimé d'autre part afin d'obtenir une adhérence maximum entre ces éléments. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus décrit. Ainsi l'épaisseur de la couche de colle n'est pas limitée à celle décrite. Cependant plus les éléments sont rigides et plus la couche de colle doit être épaisse. REVENDICATIONS 1. Procédé de collage de circuits imprimés rigides (11) sur une plaque d'aluminium (13) caractérisé en ce qu'il consiste à employer une colle (12) sensible à la pression et à réaliser l'encollage à température ambiante, sous pression contrôlée. 2. Procédé de collage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - encollage (20) à température ambiante de la plaque d'aluminium (13) à l'aide d'une colle (12) sensible à la pression, ladite colle étant imprégnée sur un support pelable, - pelage (30) du support de la colle, - mise en place (40) du circuit imprimé (11) sur la plaque d'aluminium encollée et, - mise en pression (50) de l'ensemble pendant une durée déterminée. 3. Procédé de collage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pression (F) appliquée est de l'ordre de 4. 10 N/m2, pendant 15 à 30 s. 4. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque le circuit imprimé (11) présente des trous débouchants, ces trous sont métallisés par un alliage Nickel 1 Or. 5. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de l'étape d'encollage (20) et lors de l'étape de mise en pression (50) on chasse l'air s'interposant entre le film de colle (12) et la plaque d'aluminium (13) d'une part et entre le film de colle (12) et le circuit imprimé (11) d'autre part afin d'obtenir une adhérence maximum entre ces éléments (13,11). 6. Procédé de collage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la mise sous pression est réalisée à l'aide d'une surface de presse élastique.