Brevet FR2892595A1 — publié le 20070427

L'invention concerne un procédé de contrôle de la qualité de la métallisation d'un circuit imprimé. Elle s'étend aux circuits imprimés réalisés selon ce procédé. A l'heure actuelle, les tests usuels de contrôle de la qualité de la métallisation des circuits imprimés consistent en des tests de continuité électrique permettant de détecter d'éventuels défauts de discontinuité des pistes formées. De tels tests de contrôle permettent donc de détecter de façon efficace les défauts surfaciques des couches métallisées. Par contre, ils ne fournissent aucune information quant à l'épaisseur de la couche métallisée déposée, et ce, malgré l'importance que représente ce paramètre de fabrication. En fait, à l'heure actuelle, seuls des contrôles destructifs consistant à effectuer des coupes métallographiques par prélèvement, sont réalisés. Toutefois, compte tenu de leur caractère destructif, de tels tests sont réalisés par échantillonnage, avec le caractère aléatoire que présente une telle méthode. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé de contrôle de l'épaisseur de la métallisation d'un circuit imprimé, permettant de réaliser un contrôle systématique et rapide des circuits imprimés réalisés. A cet effet, l'invention vise un procédé de contrôle de la qualité de la métallisation d'un circuit imprimé, consistant : • à réaliser un circuit de contrôle comportant n orifices traversants, dits vias, avec n entier supérieur ou égal à un, d'une part dotés d'une paroi périphérique interne adaptée pour être revêtue d'une couche métallisée lors de l'étape de métallisation du circuit imprimé, et d'autre part connectés électriquement en série entre deux bornes électriques, de façon qu'un courant électrique appliqué entre les dites bornes électriques traverse dans le sens de sa hauteur chacune des vias, • à appliquer un courant d'intensité déterminé entre les deux bornes électriques du circuit de contrôle, • à mesurer la différence de potentiel correspondante, • et à comparer la valeur mesurée avec une valeur seuil représentative de la différence de potentiel obtenue pour une couche métallisée d'épaisseur minimale prédéterminée déposée sur la paroi périphérique de chaque orifice, de façon à valider le circuit imprimé lorsque la valeur mesurée est inférieure à la valeur seuil. L'invention a donc consisté : • à concevoir un circuit de contrôle comportant n vias métallisés, constituant une image réduite du circuit imprimé, permettant de fournir une information 35 représentative de l'épaisseur de la couche métallisée formée sur ce circuit imprimé, 2 • et à faire circuler un courant calibré dans ce circuit de contrôle, et à déduire de la comparaison entre la valeur mesurée de la différence de potentiel correspondante avec une valeur étalon prédéterminée, la conformité ou non du circuit imprimé en terme d'épaisseur de la couche métallisée. Chaque test de contrôle consiste donc à effectuer une mesure du type communément appelé mesure quatre pointes , qui peut être réalisée systématiquement et qui ne requiert qu'un temps très court, inférieur à une seconde. Par ailleurs, selon l'invention, les circuits de contrôle peuvent être constitués à partir de vias fonctionnels des circuits imprimés. Toutefois à des fins de standardisation de ces circuits de contrôle et de la procédure de contrôle, ces circuits de contrôle consistent avantageusement en des circuits non fonctionnels spécifiquement dédiés au contrôle de la qualité de la métallisation des circuits imprimés. En outre, en vue d'augmenter la sensibilité du procédé de contrôle, le circuit de contrôle comporte avantageusement n vias, avec n entier supérieur ou égal à deux, 15 reliés deux à deux en série par des pontets électriques. De plus, on réalise avantageusement un circuit de contrôle dont les n vias présentent chacun un diamètre équivalent au diamètre le plus faible des vias fonctionnels du circuit imprimé. De ce fait, les vias des circuits de contrôle consistent en des reproductions des éléments du circuit imprimé les plus susceptibles, en théorie, d'être à 20 l'origine de défauts de métallisation. Par ailleurs, selon deux variantes de réalisation avantageuses, le circuit de contrôle peut être réalisé : • soit sur une portion de surface fonctionnelle du circuit imprimé, • soit sur une bande technique de liaison mécanique des circuits imprimés, 25 lors de leur fabrication. L'invention s'étend à un circuit imprimé comprenant un circuit de contrôle comportant n orifices traversants, dits vias, avec n entier supérieur ou égal à un, d'une part dotés d'une paroi périphérique interne revêtue d'une couche métallisée, et d'autre part connectés électriquement en série entre deux bornes électriques, de façon qu'un 30 courant électrique appliqué entre les dites bornes électriques traverse dans le sens de sa hauteur chacune des vias. De plus, ce circuit imprimé comporte avantageusement l'une quelconque des caractéristiques prises seules ou en combinaison définies dans les revendications et / ou énoncées dans la description ci-dessous. 35 D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemples non limitatifs deux modes de réalisation préférentiels. Sur ces dessins : 3 • la figure 1 est une vue en plan schématique d'un premier modèle de circuit imprimé comportant un circuit de contrôle selon l'invention, • la figure 2 est une vue en plan schématique de circuits imprimés reliés par des bandes techniques comportant des circuits de contrôle selon l'invention, • la figure 3 est une vue schématique à échelle agrandie d'un circuit de contrôle selon l'invention, et des moyens de mesure permettant de tester la qualité de la métallisation des circuits imprimés, • et, la figure 4 est une vue schématique en coupe, selon la ligne A-A de la figure 3, représentant une partie du circuit de contrôle selon l'invention. Le procédé selon l'invention a pour but de permettre de contrôler la qualité de la métallisation d'un circuit imprimé (notamment de vérifier que cette couche de métallisation présente une épaisseur minimum à l'intérieur d'orifices traversants (via) réalisés dans un circuit imprimé), et consiste, en premier lieu, à réaliser un circuit de contrôle 1 sur les dits circuits imprimés. Selon l'invention, ce circuit de contrôle 1 peut être réalisé : • soit, tel que représenté à la figure 1, sur une portion de la surface fonctionnelle 2a de chaque circuit imprimé 2 fabriqué, • soit, tel que représenté à la figure 2, sur les bandes techniques telles que 6 assurant la liaison mécanique des circuits imprimés tels que 4a, 4b, 4c, 4d, lors de la 20 fabrication de ces derniers. Selon le principe de l'invention, chaque circuit de contrôle 1 comporte une pluralité d'orifices traversants 7-1 à 7-6,...11-6, ou vias, dotés chacun d'une paroi périphérique interne (présentant une hauteur h - figure 4 -) revêtue d'une couche métallisée 12, les dits vias étant connectés électriquement en série entre deux bornes 25 électriques, de façon que chacun des dits vias soit traversé électriquement, dans le sens de la hauteur h, par un courant électrique calibré appliqué entre les dites bornes électriques. Tels que représentés aux figures 3 et 4, les différents vias sont répartis en cinq rangées parallèles 7, 8, 9, 10, 11 comportant chacune six vias tels que 7-1, 7-2, 7-3, 30 7-4, 7-5, 7-6, 8-1 à 8-6, 9-1 à 9-6, 10-1 à 10-6, et 11-1 à 11-6. De plus, ces vias sont électriquement reliés deux à deux par des pontets tels que 13, 14 (figure 4) s'étendant alternativement sur la face supérieure 13 puis sur la face inférieure 14 du circuit imprimé, adaptés, tel que précité, de façon qu'un courant électrique calibré appliqué entre les bornes électriques du circuit de contrôle 1 traverse dans le sens de sa hauteur h chacun 35 des vias. De plus, selon l'invention, les deux bornes électriques du circuit de contrôle 1 sont ménagées sur la face supérieure du circuit imprimé, et consistent : 4 • en une première borne électrique constituée de deux plots conducteurs 16, 18 reliés entre eux par une piste conductrice 17, et dont l'un des dits plots 16 est relié par une piste conductrice 15 au premier via 7-1 de la série de vias, • et en une seconde borne électrique constituée de deux plots conducteurs 5 20, 22 reliés entre eux par une piste conductrice 21, et dont l'un des dits plots 20 est relié par une piste conductrice 19 au dernier via 11-6 de la série de vias. Tel que représenté à la figure 3, les tests de contrôle des circuits de contrôle 1 ci-dessus décrits sont réalisés, selon l'invention, au moyen d'un système à quatre pointes comportant : 10 • un module d'alimentation électrique 23 comprenant deux électrodes 24, 25 connectées à un générateur de courant 26, • et un module de mesure 27 comprenant deux électrodes 28, 29 connectées à un voltmètre 30. Ces tests de contrôle consistent, en outre : 15 • à faire circuler un courant calibré dans le circuit de contrôle 1, en positionnant les électrodes 24, 25 du module d'alimentation électrique 23 au contact des plots 18, 22 du dit circuit de contrôle, • à mesurer la différence de potentiel aux bornes du circuit de contrôle 1, en positionnant les électrodes 28, 29 du module de mesure 30 au contact des plots 16, 20 20 du dit circuit de contrôle, • et à comparer la valeur mesurée avec une valeur seuil représentative de la différence de potentiel obtenue pour une couche métallisée 12 d'épaisseur minimale prédéterminée déposée sur la paroi périphérique de chaque via, de façon à valider le circuit imprimé lorsque la valeur mesurée est inférieure à la valeur seuil. 25 Un tel procédé de contrôle comporte donc une étape préliminaire d'étalonnage consistant à relever les différences de potentiel mesurées pour des épaisseurs données de couches 12 déposées à l'intérieur des vias d'un circuit de contrôle 1 prototype. Par la suite, une fois cette étape d'étalonnage réalisée, le procédé selon 30 l'invention permet, directement sur la ligne de production, de contrôler systématiquement et dans un délai très court, tous les circuits imprimés, et ainsi de détecter toutes les pièces objets d'un défaut de métallisation, c'est à dire dont l'épaisseur de la couche de métallisation est inférieure à celle requise. Il est important de noter que le courant de valeur calibré injecté dans la série 35 de vias parcourt chaque via sur toute sa hauteur (h). Ainsi un défaut de métallisation de la paroi interne d'un via entraîne une diminution de la tension mesurée aux bornes de la série de vias. De ce fait tout défaut de métallisation (épaisseur non conforme) est détecté rapidement. On notera également que les plaques réalisant les circuits imprimés sont homogènes, ce qui implique qu'un défaut de métallisation dans un seul des vias de la 5 plaque de circuit imprimé est un cas extrêmement rare. En fait lorsqu'il y a défaut de métallisation ce défaut est visible sur chaque via de la plaque de circuit imprimé. Ainsi en vérifiant sur un circuit de contrôle (situé sur une partie du circuit imprimé (ou de sa bande technique)) que la métallisation est correcte, on vérifie également que pour tous les autres vias réalisés dans ce circuit imprimé, la métallisation présente l'épaisseur requise. REVENDICATIONS 1/ Procédé de contrôle de la qualité de la métallisation d'un circuit imprimé (2 ; 4a-4d) caractérisé en ce qu'il consiste : • à réaliser un circuit de contrôle (1) comportant n orifices traversants (7-1...7-6, 8-1...11-6), dits vias, avec n entier supérieur ou égal à un, d'une part dotés d'une paroi périphérique interne adaptée pour être revêtue d'une couche métallisée (12) lors d'une étape de métallisation du circuit imprimé, et d'autre part connectés électriquement en série entre deux bornes électriques (16-18, 20-22), de façon qu'un courant électrique appliqué entre les dites bornes électriques traverse dans le sens de sa hauteur (h) chacune des vias (7-1...7-6, 8-1...11-6), • à appliquer un courant d'intensité déterminé entre les deux bornes électriques (16-18, 20-22) du circuit de contrôle (1), • à mesurer la différence de potentiel correspondante, • et à comparer la valeur mesurée avec une valeur seuil représentative de la différence de potentiel obtenue pour une couche métallisée d'épaisseur minimale prédéterminée déposée sur la paroi périphérique de chaque via (7-1...7-6, 8-1...11-6), de façon à valider le circuit imprimé lorsque la valeur mesurée est inférieure à la valeur seuil. 21 Procédé de contrôle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un circuit de contrôle (1) comportant n vias (7-1...7-6, 8-1...11-6), avec n entier supérieur ou égal à deux, reliés deux à deux en série par des pontets électriques (13, 14). 31 Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on réalise un circuit de contrôle (1) dont les n vias (7-1...7-6, 8-1...11-6) présentent chacun un diamètre équivalent au diamètre le plus faible des vias fonctionnels du circuit imprimé. 41 Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on réalise le circuit de contrôle (1) sur une portion de surface fonctionnelle (2a) du circuit imprimé (2). 51 Procédé de contrôle selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on réalise le circuit de contrôle (1) sur une bande technique (6) de liaison mécanique 30 des circuits imprimés (4a-4d), lors de leur fabrication. 61 Circuit imprimé caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de contrôle comportant n orifices traversants (7-1...7-6, 8-1...11-6), dits vias, avec n entier supérieur ou égal à un, d'une part dotés d'une paroi périphérique interne revêtue d'une couche métallisée (12), et d'autre part connectés électriquement en série entre deux bornes 35 électriques (16-18, 20-22), de façon qu'un courant électrique appliqué entre les dites7 bornes électriques traverse dans le sens de sa hauteur chacune des vias (7-1...7-6, 8-1...11-6). 7l Circuit imprimé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le circuit de contrôle comporte n vias (7-1...7-6, 8-1...11-6), avec n entier supérieur ou égal à deux, 5 reliés deux à deux en série par des pontets électriques (13, 14). 81 Circuit imprimé selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que chaque via (7-1...7-6, 8-1...11-6) du circuit de contrôle (1) présente un diamètre équivalent au diamètre le plus faible des vias fonctionnels du circuit imprimé. 91 Circuit imprimé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que 10 le circuit de contrôle (1) est réalisé sur une portion de surface fonctionnelle (2a) du circuit imprimé (2). 10/ Circuit imprimé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit de contrôle (1) est réalisé sur une bande technique (6) de liaison mécanique des circuits imprimés (4a-4d) lors de leur fabrication. 15