Brevet FR2972597A1 — publié le 20120914

PROCEDE DE FABRICATION DES ZONES DE CABLAGE D'UNE CARTE IMPRIMEE Le domaine de l'invention est celui de la fabrication de cartes imprimées. Celles-ci présentent des pistes conductrices qui comportent des zones de câblage où seront soudés les composants destinés à être reportés sur la carte. Une des dernières étapes de la fabrication de ces cartes imprimées consiste à réaliser ces zones de câblage c'est-à-dire à déposer sélectivement sur ces zones, du SnPb. On rappelle en relation avec les figures 1, le processus pour réaliser les zones de câblage de ces cartes imprimées. Ce processus est réalisé à l'air ambiant à partir d'une carte composée d'un isolant 1 recouvert de cuivre 2 sur toute la surface de chacune de ses deux faces extérieures et, sur ce cuivre, de SnPb 3 sur certaines parties correspondant au motif des pistes 7 comme le montre la figure la. Chaque figure comporte une vue de dessus et une vue en coupe selon AA c'est-à-dire le long d'une piste ; une seule face est représentée sur ces figures. Lors d'une première étape A illustrée figure 1 b, les deux faces sont gravées sélectivement de manière à retirer le cuivre « hors piste » pour obtenir une carte comportant : « hors piste » seulement de l'isolant 1, et au niveau des pistes, du cuivre 2 et du SnPb 3 sur l'isolant 1, formant des pistes étamées. La carte imprimée peut aussi comporter des revêtements mixtes. En effet, des dépôts autres que le SnPb peuvent aussi être réalisés sur certaines zones de la carte ; on peut citer à titre d'exemple non limitatif, des dépôts d'or. L'étape B suivante consiste à laminer un film sec photosensible 4 sur toute la surface de chaque face (figure 1c), puis (étape C) à effectuer une insolation (qui permettra le « stripping » sélectif du SnPb) et un développement du film sec pour obtenir des pastilles de protection des zones de câblage 7' montrées figure 1d, en vue de l'étape suivante. Cette étape C est réalisée à partir d'un cliché des motifs des zones de câblage de manière à ne conserver le film sec que sur ces zones de câblage. La carte comporte alors : « hors piste » seulement de l'isolant 1, et au niveau des pistes hors zones de câblage, du cuivre 2 et du SnPb 3 sur l'isolant 1, au niveau des zones de câblage 7' des pistes, du cuivre 2, du SnPb 3 et un film sec 4 (pastilles), sur l'isolant 1. L'étape D (figure le) est une étape de gravure sélective du SnPb pour retirer le SnPb en dehors des zones de câblage qui sont protégées ; en l'occurrence cela consiste à retirer le SnPb des pistes hors zones de câblage. La carte comporte alors : « hors piste » seulement de l'isolant 1, et au niveau des pistes hors zone de câblage, du cuivre 2 sur l'isolant 1, au niveau des zones de câblage 7' des pistes, du cuivre 2 et du SnPb 3 protégé par les pastilles 4, sur l'isolant 1. Les pastilles de protection des zones de câblage sont alors retirées. Une étape E d'enduction d'un vernis épargne de brasage (« VEB ») de protection 5 est effectuée sur toute la surface de chaque face comme on peut le voir figure 1f. Ce VEB est typiquement une résine époxy. Puis une étape finale F d'insolation puis développement est réalisée pour retirer ce VEB 5 des zones de câblage 7', au moyen d'un 25 cliché. La carte ainsi obtenue et montrée figure 1g comporte : « hors piste » seulement de l'isolant 1 et du VEB 5, et au niveau des pistes hors zone de câblage, du cuivre 2 et du VEB 5 sur l'isolant 1, au niveau des zones de câblage 7' des pistes, du cuivre 2 et 30 du SnPb 3, sur l'isolant 1. Un problème apparaît lors de l'étape B de laminage du film sec 4, lorsque ce film ne peut suffisamment épouser le relief formé par les pistes 7, notamment lorsque celles-ci sont trop épaisses c'est-à-dire d'une épaisseur 35 sur l'isolant supérieure à 70 pm ou que leur motif produit des pistes trop rapprochées ; on atteint les limites de la technologie. II apparaît alors des lames d'air 40 sous le film sec 4 que l'on peut voir figure 1 c, qui peuvent conduire à des infiltrations, voire des décollements notamment sous les pastilles de protection des zones de câblage, qui dégradent la réalisation des étapes suivantes. La carte imprimée alors obtenue devient inutilisable, anéantissant ainsi plusieurs semaines voire plusieurs mois de travail. Une solution consiste à réaliser le laminage du film sec sous vide : il s'agit de l'encapsulation sous vide du film sec. Cette solution nécessite d'une part de disposer de ce type de matériel, sachant d'autre part que l'efficacité n'est pas toujours garantie dans ce type de configuration à fort relief. Le but de l'invention est d'éviter ce risque de lames d'air. Plus précisément l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une carte imprimée présentant deux faces externes, qui comporte les étapes suivantes : A) à partir d'une carte comportant un isolant recouvert de cuivre sur toute la surface d'une face extérieure (ou de chaque face), et de pistes dans un alliage électriquement conducteur apte à être gravé, gravure sélective de la (ou de chaque) face de manière à retirer le cuivre en dehors des pistes, B) laminage d'un film sec photosensible sur toute la surface de la face (ou de chaque face), C) les pistes comportant des zones de câblage, insolation puis développement du film sec en dehors de ces zones de câblage pour obtenir des pastilles de protection des zones de câblage, D) gravure sélective de l'alliage pour retirer cet alliage en dehors des zones de câblage protégées, puis retrait des pastilles de protection, E) enduction d'une couche de protection sur toute la surface de la face (ou de chaque face), F) insolation puis développement de cette couche de protection pour retirer cette couche de protection des zones de câblage. Il est principalement caractérisé en ce qu'il comprend entre les étapes A) et B), une étape de dépôt d'une couche électriquement isolante entre les pistes sur une épaisseur sensiblement égale à celle des pistes. Cela permet d'éviter l'apparition de lames d'air lors de l'étape de laminage du film sec tout en procédant à l'air ambiant. Selon un mode de réalisation, l'étape de dépôt d'une couche électriquement isolante comprend les sous-étapes suivantes : i) enduction sur toute la surface de la face d'une couche photosensible, ii) insolation puis développement de cette couche pour retirer cette couche des pistes. Selon un autre mode de réalisation, l'étape de dépôt d'une couche électriquement isolante est réalisée au moyen d'un micro dispenseur. La couche isolante est par exemple dans le même matériau que la couche de protection de l'étape E). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure la déjà décrite représente schématiquement une portion de carte comportant de l'isolant recouvert de cuivre et de SnPb sur certaines parties correspondant aux pistes, la figure lb déjà décrite représente schématiquement la portion de carte de la figure précédente, après gravure sélective du cuivre, la figure l c déjà décrite représente schématiquement la portion de carte de la figure précédente, après laminage d'un film sec, la figure Id déjà décrite représente schématiquement la portion de carte de la figure précédente, munie de pastilles de protection des zones de câblage, la figure le déjà décrite représente schématiquement la portion de carte de la figure précédente, après gravure sélective du SnPb, la figure 1f déjà décrite représente schématiquement la portion de carte de la figure précédente, après enduction d'un VEB de protection, la figure l g déjà décrite représente schématiquement la portion de 35 carte de la figure précédente, le VEB ayant été retiré des zones de câblage, la figure 2a représente schématiquement la portion de carte de la figure lb, après enduction d'un VEB de protection, la figure 2b représente schématiquement la portion de carte de la figure précédente, le VEB ayant été retiré des pistes, la figure 2c représente schématiquement la portion de carte de la figure précédente, après réalisation des étapes B à F décrites en préambule. D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les mêmes références. Le problème à résoudre est celui des cartes imprimées présentant un relief en faces externes ne permettant pas une utilisation standard des films secs photosensibles en raison d'infiltrations, de décollements, etc. La solùtion selon l'invention repose sur un principe différent de l'encapsulation sous vide du film sec. Elle consiste à niveler les reliefs entre les points hauts (pistes cuivre) et les points bas (isolant) par l'enduction d'une couche électriquement isolante. Cela permet ainsi de réduire le différentiel entre la surface du cuivre par exemple au niveau des pistes, et les zones gravées (isolant). Dans certains cas par exemple (non limitatif) pour des cartes de puissances avec cuivre (semi-renforcées ou renforcées), les reliefs en faces externes peuvent dépasser 70 pm. Ce nivellement du relief est réalisé entre les étapes A et B décrites en préambule. A cet effet une couche électriquement isolante 6 est déposée sur l'isolant 1 entre les pistes 7, l'épaisseur de cette couche 6 étant légèrement inférieure ou égale à celle des pistes 7. Ce dépôt peut être obtenu en utilisant un micro-dispenseur tel qu'un micro-doseur 0-7bars de type JBE1113 ou équivalent. Dans ce cas cette couche isolante peut être de type résine époxy ou autre. Selon un autre mode de réalisation, ce dépôt comprend les étapes suivantes décrites en relation avec les figures 2 : - enduction sur toute la surface de la face d'une couche électriquement isolante photosensible 6 (figure 2a), insolation puis développement de cette couche 6 pour retirer cette couche 6 des pistes 7 (figure 2b). Puis les étapes B) à F) décrites en préambule sont réalisées à partir de cette carte ainsi nivelée. Dans un souci de simplicité, on peut utiliser pour cette couche électriquement isolante 6, un vernis photosensible de type VEB, éventuellement le même que celui utilisé lors de l'étape E). Comme montré figure 2c, les zones comportant ce VEB de protection comportent une première couche 6 déposée entre les étapes A et B, et une deuxième couche 5 déposée lors de l'étape E. On a décrit le cas général où les deux faces de la carte sont « imprimées ». Bien entendu le procédé s'applique également au cas où une seule face serait imprimée. ~o On peut généraliser l'exemple du SnPb à celui d'un alliage électriquement conducteur apte à être gravé et déposé chimiquement ou par électrolyse. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une carte imprimée présentant deux faces externes, qui comporte les étapes suivantes : A) à partir d'une carte comportant un isolant (1) recouvert de cuivre (2) sur toute la surface d'une face extérieure (ou de chaque face), et de pistes (7) dans un alliage électriquement conducteur (3) apte à être gravé, gravure sélective de la (ou de chaque) face de manière à retirer le cuivre (2) en dehors des pistes (7), B) laminage d'un film sec photosensible (4) sur toute la surface de la face (ou de chaque face), C) les pistes (7) comportant des zones de câblage (7'), insolation puis développement du film sec (4) en dehors de ces zones de câblage (7') pour obtenir des pastilles de protection des zones de câblage, D) gravure sélective de l'alliage (3) pour retirer cet alliage en dehors des zones de câblage protégées, puis retrait des pastilles de protection, E) enduction d'une couche de protection (5) sur toute la surface de la (ou de chaque) face, F) insolation puis développement de cette couche de protection (5) pour retirer cette couche de protection des zones de câblage (7'), caractérisé en ce qu'il comprend entre les étapes A) et B), une étape de dépôt d'une couche électriquement isolante (6) entre les pistes (7) sur une épaisseur sensiblement égale à celle des pistes. 2. Procédé de fabrication d'une carte imprimée selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couche électriquement isolante (6) est une couche photosensible et en ce que l'étape de dépôt de cette couche (6) comprend les sous-étapes suivantes : a. enduction sur toute la surface de la (ou de chaque) face de la couche photosensible (6), b. insolation puis développement de cette couche (6) pour retirer cette couche des pistes (7). 3. Procédé de fabrication d'une carte imprimée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche isolante (6) est déposée au moyen d'un micro dispenseur. 4. Procédé de fabrication d'une carte imprimée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche isolante (6) est dans le même matériau que la couche de protection (5) de l'étape E). 5. Procédé de fabrication d'une carte imprimée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche isolante (6) et/ou la couche de protection (5) est un vernis épargne de brasage. 6. Procédé de fabrication d'une carte imprimée selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alliage (3) est du SnPb.