Brevet FR2871337A1 — publié le 20051209

CIRCUIT IMPRIMÉ À DÉPâT SÉLECTIF La présente invention se rapporte au domaine des circuits imprimés. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique mettant en oeuvre un dépôt sélectif du substrat isolant afin d'améliorer la dissipation thermique des composants. L'art antérieur connaît déjà un procédé de fabrication de circuits imprimés par stratification proposant une dissipation thermique de la chaleur émise par les différents composants. De tels circuits intègrent un substrat métallique ayant de bonnes propriétés dissipatrices d'énergie. Dans la pratique, le substrat métallique est en aluminium, en cuivre ou en acier. Le circuit est composé d'une couche isolante qui, associée au substrat métallique, forme un puit thermique, et d'une couche conductrice, généralement de cuivre. Ce procédé s'applique également aux circuits imprimés multicouches. Devant l'augmentation de la puissance des composants et donc devant l'accroissement de l'énergie à évacuer, les industriels ont mis en oeuvre des procédés d'amélioration des circuits imprimés de dissipation thermique traditionnels en enlevant mécaniquement les surplus de couches conductrice et isolante du circuit afin d'intégrer les composants directement en contact avec le substrat métallique. Dans la pratique, les procédés utilisés sont abrasifs, par exemple par fraisage. La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique mettant en oeuvre un dépôt sélectif de la couche isolante sur le substrat métallique de dissipation thermique. Le procédé selon la présente invention répond particulièrement bien aux attentes futures des utilisateurs de circuits imprimés quant à l'élimination de la chaleur émise par les composants d'un circuit imprimé. On peut noter, entre autres, les équipementiers automobiles qui intègrent désormais un nombre croissant de diodes électroluminescentes. Ces diodes dont la puissance (plusieurs watts), le rendement et la luminosité sont élevés dissipent une forte quantité de chaleur. Les nouveaux circuits imprimés se doivent désormais d'accroître leurs capacités de dissipation thermique. A cet effet, l'invention concerne dans son acceptation la plus générale un procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique par stratification d'une couche conductrice, d'un substrat isolant et d'un substrat métallique de dissipation thermique, caractérisé en ce que: ledit substrat isolant est déposé de façon sélective sur ledit substrat métallique. De préférence, le dépôt sélectif dudit substrat 30 isolant sur ledit substrat métallique est réalisé par sérigraphie. Selon une variante, le dépôt sélectif dudit substrat isolant sur ledit substrat métallique est réalisé par photogravure. Selon une autre variante, ledit substrat isolant est fourni sous forme de plaque et le dépôt sélectif dudit substrat isolant sur ledit substrat métallique est réalisé par usinage de lumières dans ladite plaque. Avantageusement, une substance isolante est déposée sur au moins une des zones où ledit substrat isolant n'a pas été déposé de façon sélective. De préférence, ladite substance isolante est une encre 10 thermiquement conductrice et électriquement isolante. Selon un mode de mise en oeuvre, une diode électroluminescente est fixée sur au moins une des zones dudit substrat métallique où ledit substrat isolant n'a pas été déposé de façon sélective. Selon un autre mode de mise en oeuvre, ledit circuit imprimé est multicouches par ajout de couches de substrat isolant et de couche conductrice sur ladite couche conductrice. De préférence, ledit substrat métallique est un alliage à base d'aluminium. Selon une variante, ledit substrat métallique est en 25 aluminium. Selon une deuxième variante, ledit substrat métallique est un alliage à base de cuivre. Selon une troisième variante, ledit substrat métallique est en cuivre. Selon une autre variante, ledit substrat métallique est un circuit imprimé. L'invention concerne également un circuit imprimé de dissipation thermique comprenant une couche conductrice, un substrat métallique de dissipation thermique et un substrat isolant déposé sélectivement sur ledit substrat métallique, caractérisé en ce que: les bords des zones du substrat isolant présentent une déviation par rapport à une ligne médiane inférieure à 0,5 mm. De préférence, les bords des zones du substrat isolant présentent une déviation par rapport à une ligne médiane inférieure à 0,1 mm. L'invention concerne également un circuit imprimé de dissipation thermique comprenant une couche conductrice, un substrat métallique de dissipation thermique et un substrat isolant déposé sélectivement sur ledit substrat métallique, caractérisé en ce que: la surface du substrat métallique présente dans les zones non recouvertes par le substrat isolant est plane, avec un défaut de planéité inférieur à 0,5 mm. De préférence, la surface du substrat métallique présente dans les zones non recouvertes par le substrat isolant est plane, avec un défaut de planéité inférieur à 0,1 mm. L'invention concerne également un circuit imprimé de dissipation thermique comprenant une couche conductrice, un substrat métallique de dissipation thermique et un substrat isolant déposé sélectivement sur ledit substrat métallique, caractérisé en ce que: la surface du substrat métallique présente dans les zones non recouvertes par le substrat isolant est dépourvue 5 de résidu de substrat isolant. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ciaprès à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées où : la figure 1 représente une vue stratifiée du circuit imprimé, la figure 2 représente une coupe du circuit imprimé selon la présente invention mettant en oeuvre une 15 diode électroluminescente, les figures 3 et 4 représentent deux réalisations possibles de circuit imprimé multicouches selon la présente invention, la figure 5 représente une vue en coupe d'un 20 circuit obtenu par un procédé de l'art antérieur. La présente invention met en oeuvre un procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique. L'intérêt du procédé de la présente invention est de réaliser un circuit imprimé à faibles coûts, en utilisant les procédés techniques connus, en offrant un circuit ayant de fortes capacités de dissipation thermique au niveau où les composants sont intégrés. Le marché visé concerne principalement le domaine des diodes électroluminescentes (DEL). En effet, pour certains types de DEL, la puissance atteint plusieurs watts, et la dissipation d'énergie se fait uniquement par chaleur. Afin de faciliter la compréhension des explications, la description qui suit se cantonne à un circuit imprimé simple couche. Cependant, il est évident que la présente invention ne se limite pas aux circuits imprimés simple couche, mais que le procédé selon la présente invention s'applique tout aussi bien pour la fabrication de circuits imprimés multicouches. En référence à la figure 1, la fabrication d'un 10 circuit imprimé de dissipation thermique par stratification met en oeuvre un substrat métallique (3), une couche isolante (2) et une couche conductrice (1). Dans la pratique, le substrat métallique (3) est une plaque d'aluminium ou de cuivre ou un alliage à base d'aluminium ou de cuivre, mais peut tout aussi bien être constitué d'un autre matériau thermiquement conducteur. Son rôle est de dissiper l'énergie dégagée sous forme de chaleur par les composants intégrés au circuit. De plus, il participe à la rigidité de la structure. Son épaisseur est d'environ un à quelques millimètres. La couche isolante (2) peut être, par exemple, en verre époxy, ou une encre époxy ou acrylique. La couche conductrice (1) est habituellement un feuillard de cuivre dont l'épaisseur peut varier de 30 à 200 m. Dans un mode de réalisation préféré, l'épaisseur du feuillard de cuivre est 35 m. Le procédé selon la présente invention consiste donc à déposer de façon sélective la couche isolante ou substrat isolant (2) sur le substrat métallique (1). Dans le produit résultant du procédé selon la présente invention, en référence à la figure 2, les zones où le substrat isolant (2) a été déposé sont plus isolées thermiquement que les zones où le substrat isolant n'a pas été déposé, par exemple sur la zone où a été intégrée la DEL (4). Dans un mode de réalisation, on réalise un masque où les parties évidées correspondent aux zones où l'on désire déposer le substrat isolant et les parties pleines aux zones où le dépôt n'est pas effectif. Le masque peut être réalisé par un procédé photographique. De préférence, le masque est un pochoir. Il est alors positionné sur le substrat métallique. Le substrat isolant (2) est ensuite déposé par sérigraphie sur l'ensemble composé du substrat métallique et du pochoir. Au retrait du pochoir, seules les zones correspondant aux zones évidées du pochoir auront reçu un dépôt de substrat isolant (2). Le feuillard de cuivre (1) est positionné sur le 15 diélectrique (association du substrat métallique avec le substrat isolant) ainsi obtenu. Selon un autre mode de réalisation, le substrat isolant est dessiné sur le substrat métallique par un procédé de photogravure, par exemple celui décrit dans le brevet US 4 857 382. Un masque photographique est positionné sur le substrat isolant, et sous l'action de la lumière une partie du substrat isolant se polymérise, ouvrant des fenêtres dans la couche isolante. Selon un autre mode de réalisation, le substrat isolant se compose d'une plaque, par exemple de verre d'époxy. Cette plaque est usinée, par exemple par perçage, de telle sorte que les zones où le dépôt de substrat isolant ne doit pas être effectué soient évidées. Ces zones sont des lumières dans la plaque. La plaque ainsi usinée est déposée sur le substrat métallique et le feuillard de cuivre déposé sur la plaque. Les procédés traditionnels de fabrication de circuits imprimés par stratification sont mis en oeuvre pour terminer le circuit, à savoir, le pressage thermique, l'inscription des pistes conductrices, puis le dépôt d'un vernis isolant sur le dessus du circuit. Le circuit ainsi obtenu présente, en référence à la figure 2, présente des zones (6) sur lesquelles les composants (4) peuvent être intégrés en contact direct avec le substrat métallique. Dans la pratique, le substrat métallique présente un potentiel électrique non neutre. Afin de diminuer son interaction avec les composants intégrés dans les zones (6), une fine pellicule isolante (5) de quelques microns d'épaisseur est déposée par sérigraphie. Cette substance isolante peut être une encre, une résine, une colle ou un adhésif. De préférence, on utilise une encre époxy ou acrylique. Cette encre doit proposer une faible isolation électrique mais suffisante pour que l'effet du potentiel du substrat métallique ne se fasse ressentir au niveau des composants, et une bonne conduction thermique pour conserver les avantages procurés par le procédé de la présente invention. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, des diodes électroluminescentes DEL (4) qui atteignent maintenant plusieurs watts de puissance, sont intégrées dans les zones évidées par le procédé de la présente invention. Le cul de la DEL est directement posé sur la fine pellicule d'encre. L'énergie émise par la diode passe directement du cul de la DEL au substrat métallique, pour être dissipée. Le procédé selon la présente invention permet ainsi de réaliser aisément des formes complexes du substrat isolant, ces formes ayant une régularité que les procédés de l'art antérieur n'offrent pas. En effet, pour un triangle, le procédé de l'invention permet d'obtenir des angles pointus alors que, précédemment, ceux-ci présentaient des rayures dues à l'usinage. En référence à la figure 3, dans un mode de réalisation alternatif, le procédé selon la présente invention est appliqué au moins une fois à un circuit imprimé (7) crée par le procédé selon la présente invention de sorte à constituer un circuit imprimé multicouches de dissipation thermique. Le circuit imprimé obtenu est ensuite modifié par les techniques connues pour assurer la liaison électrique (8) entre les différentes couches conductrices et intégrer les composants. La présente invention s'applique également, en référence à la figure 4, à des circuits imprimés simple couche ou multicouches du commerce (9) de sorte à obtenir des circuits imprimés multicouches. L'effet recherché étant toujours d'améliorer la dissipation thermique des composants qui seront intégrés dans les zones sans dépôt du substrat isolant. La figure 5 représente un circuit obtenu par un procédé de l'art antérieur où le circuit présente des traces d'usinage (7) et une rugosité sur la surface du substrat métallique ainsi que sur les bords du substrat isolant entourant la zone ajourée. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique par stratification d'une couche conductrice C, d'un substrat isolant I et d'un substrat métallique M de dissipation thermique, caractérisé en ce que ledit substrat isolant I est déposé de façon sélective sur ledit substrat métallique M. 2. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt sélectif dudit substrat isolant I sur ledit substrat métallique M est réalisé par sérigraphie. 3. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt sélectif dudit substrat isolant I sur ledit substrat métallique M est réalisé par photogravure. 4. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat isolant I est fourni sous forme de plaque et le dépôt sélectif dudit substrat isolant I sur ledit substrat métallique M est réalisé par usinage de lumières dans ladite plaque. 5. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une substance isolante E est déposée sur au moins une des zones où ledit substrat isolant I n'a pas été déposé de façon sélective. 6. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon la revendication précédente, caractérise en ce que ladite substance isolante E est une encre thermiquement conductrice et électriquement isolante. 7. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une diode électroluminescente est fixée sur au moins une des zones dudit substrat métallique M où ledit substrat isolant I n'a pas été déposé de façon sélective. 8. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé est multicouches par ajout de couches de substrat isolant et de couche conductrice sur ladite couche conductrice C. 9. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit substrat métallique M est un alliage à base d'aluminium. 10. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit substrat métallique M est en aluminium. 11. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit substrat métallique M est un alliage à base de cuivre. 12. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit substrat métallique M est en cuivre. 13. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé de dissipation thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit substrat métallique M est un circuit imprimé. 14. Circuit imprimé de dissipation thermique comprenant une couche conductrice, un substrat métallique de dissipation thermique et un substrat isolant déposé sélectivement sur ledit substrat métallique, caractérisé en ce que les bords des zones du substrat isolant présentent une déviation par rapport à une ligne médiane inférieure à 0,5 mm. 15. Circuit imprimé de dissipation thermique selon la revendication 14, caractérisé en ce que les bords des zones du substrat isolant présentent une déviation par rapport à une ligne médiane inférieure à 0,1 mm. 16. Circuit Imprimé de dissipation thermique comprenant une couche conductrice, un substrat métallique de dissipation thermique et un substrat isolant déposé sélectivement sur ledit substrat métallique, caractérisé en ce que la surface du substrat métallique présente dans les zones non recouvertes par le substrat isolant est plane, avec un défaut de planéité inférieur à 0,5 mm. 17. Circuit imprimé de dissipation selon la revendication 16, caractérisé en ce que la surface du substrat métallique présente dans les zones non recouvertes par le substrat isolant est plane, avec un défaut de planéité inférieur à 0,1 mm. 18. Circuit imprimé de dissipation thermique comprenant une couche conductrice, un substrat métallique de dissipation thermique et un substrat isolant déposé sélectivement sur ledit substrat métallique, caractérisé en ce que la surface du substrat métallique présente dans les zones non recouvertes par le substrat isolant est dépourvue de résidu de substrat isolant.