Brevet FR3121310A1 — publié le 20220930

L’invention concerne un procédé de fabrication d’un circuit imprimé (40) qui comporte les étapes de : - fourniture d’un premier feuillet métallique (10) d’une couche de matériau diélectrique (20) activable thermiquement et d’un deuxième feuillet métallique (30), - application d’une pression sur l’ensemble constitué des feuillets métalliques (10 et 30) et du matériau diélectrique (20) à l’aide d’une surface de pressage s’arrêtant à une hauteur prédéterminée par rapport une matrice plane d’une presse, - chauffage dudit ensemble lors de l’application de la pression afin de ramollir le matériau diélectrique et d’assurer le collage des premier et deuxième feuillets métalliques (10, 30) sur la couche de matériau diélectrique (20). L’invention concerne également le rouleau de circuit imprimé (40) obtenu par le procédé et une presse d’assemblage pour réaliser le procédé. Figures pour l’abrégé : Fig. 2 Procédé de fabrication d’un circuit imprimé, circuit imprimé et machine de fabrication La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication d’un circuit imprimé ainsi qu’à un circuit imprimé obtenu par ledit procédé et à une machine de fabrication permettant de réaliser ledit procédé. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à la fabrication de circuits imprimés de faible épaisseur à bas coût, notamment en bande. Arrière-Plan Technologique Dans le domaine des cartes à puce, le module d’une carte est constitué d’une grille de contacts sur laquelle est connectée un circuit intégré, ledit module étant inséré dans la carte de sorte que le circuit intégré se trouve à l’intérieur de ladite carte avec les contacts affleurant sur la surface de la carte. La grille de contact est un circuit imprimé ayant les contacts sur une face et supportant sur une face opposée le circuit intégré. Suivant les technologies de fabrication de module le circuit imprimé peut être réalisé en simple face ou en double face. Un circuit imprimé double face offre une possibilité de soudure du circuit intégré retourné sur les pistes situées à l’intérieur de la carte, communément appelé « montage flip-chip ». Le fait d’avoir des pistes sur la partie interne du module permet également d’avoir des plots de connexion reliés à une antenne située dans le corps de carte. Également, il est possible d’avoir une antenne gravée directement sur le circuit imprimé du module. Les circuits imprimés de carte à puce sont assez proches des circuits imprimés conventionnels flexibles. Toutefois, l’épaisseur du circuit imprimé doit rester faible, de l’ordre de 150 micromètres, et l’état de surface des contacts apparents doit être parfaitement lisse. Pour des raisons de fabrication, les circuits imprimés pour carte à puce sont réalisés en bande, ce qui permet d’automatiser la fabrication des modules afin de les produire en très grande série. Une méthode de fabrication de circuit imprimé flexible peut consister à laminer à chaud un feuillet de matériau diélectrique entre deux feuillets métalliques à l’aide d’une presse placée dans un four. Une telle technique permet d’obtenir des plaques vierges de circuit imprimé qui peuvent être relativement fines mais qui ne conviennent pas pour les cartes à puce. En effet, une telle méthode de fabrication par laminage à chaud cause un fluage du matériau diélectrique qui peut être limité par des parois latérales lors du pressage simultané de plusieurs grandes plaques posées les unes sur les autres. Pour la réalisation d’une bande de circuit imprimé, le laminage à chaud doit être réalisé en continu sur une seule bande dont la largeur est par exemple de l’ordre de 35 millimètres. Le fluage ne peut pas être limité par des parois latérales à cause du mouvement de la bande. Le fluage lié à un laminage en continu risque de rendre l’épaisseur de diélectrique quasiment nulle par endroits. L’utilisation d’un diélectrique composite de type fibre et résine époxy permet de limiter le fluage et de garantir une épaisseur minimale mais l’effet du laminage d’un diélectrique contenant des fibres de renfort sur des feuillets métalliques très fin incruste les fibres dans les couches métalliques et altére l’état de surface desdites couches métalliques. Pour résoudre le problème de laminage à chaud sur une bande de circuit imprimé, il est connu de réaliser une première couche diélectrique sur une première couche métallique. Cette première couche est par exemple réalisée par un dépôt de résine réticulée aux ultra-violets. Une fois la première couche diélectrique durcie, une couche de résine thermodurcissable est déposée sur la première couche diélectrique ainsi qu’une deuxième couche métallique, le tout étant ensuite laminé à chaud. La première couche étant durcie avant le laminage à chaud, celle-ci assure l’épaisseur minimum de diélectrique et le fluage de la résine thermodurcissable a peu d’incidence sur l’épaisseur de l’ensemble. Cette solution permet d’obtenir une bande de circuit imprimé dont l’épaisseur est contrôlée par le dépôt de la première couche diélectrique et permet d’avoir une variation d’épaisseur de l’ordre de 20 micromètres et un bon état de surface de la première couche métallique. Néanmoins, deux étapes de réticulation utilisant deux types de résines sont nécessaires pour réaliser un tel assemblage de circuit imprimé. L’invention vise à améliorer la fabrication des circuits imprimés, notamment pour réduire les coûts de fabrication en bande tout en améliorant la qualité de ceux-ci. L’invention propose une solution pour permettre de réaliser un circuit imprimé d’épaisseur contrôlée tout en ne réalisant qu’une seule étape de réticulation. Plus particulièrement, l’invention propose un procédé de fabrication d’un circuit imprimé qui comporte les étapes de : - fourniture d’un premier feuillet métallique ayant une première épaisseur sur une matrice plane d’une presse, - fourniture d’une couche de matériau diélectrique activable thermiquement sur le premier feuillet métallique, le matériau diélectrique ayant une deuxième épaisseur, - fourniture d’un deuxième feuillet métallique ayant une troisième épaisseur sur ledit matériau diélectrique, - application d’une pression sur l’ensemble constitué des premier et deuxième feuillets métalliques et de la couche de matériau diélectrique à l’aide d’au moins une surface de pressage s’arrêtant à une hauteur prédéterminée par rapport à la matrice plane de la presse, - chauffage dudit ensemble lors de l’application de la pression pendant une durée prédéterminée afin de ramollir le matériau diélectrique et d’assurer le collage des premier et deuxième feuillets métalliques sur la couche de matériau diélectrique. L’utilisation d’un pressage à hauteur prédéterminée permet de garantir une grande précision sur l’épaisseur du circuit imprimé tout en permettant un laminage à chaud du circuit imprimé en n’utilisant qu’un seul matériau diélectrique. Ainsi, le procédé selon l’invention se trouve être moins coûteux tout en permettant d’obtenir plus de précision sur l’épaisseur du circuit imprimé. Dans un mode de réalisation préféré, la hauteur prédéterminée peut être sensiblement égale à la somme des première, deuxième et troisième épaisseurs moins une épaisseur de retrait. Préférentiellement, l’épaisseur de retrait peut être comprise entre 10 et 20 micromètres. Pour une réalisation du procédé en continu, les premier et deuxième feuillets métalliques et la couche de matériau diélectrique peuvent être fournis en bandes. Le procédé peut comporter : - une étape d’avancement desdites bandes entre la matrice plane et la surface de pressage préalablement à l’étape d’application de pression, - une étape d’ouverture de la presse libérant l’ensemble constitué des premier et deuxième feuillets métalliques et de la couche de matériau diélectrique, - une répétition des étapes d’avancement, d’application de pression, de chauffage et d’ouverture. Selon un mode réalisation particulier, l’étape d’avancement peut avancer les bandes sur une longueur inférieure à une longueur de la surface de pressage, de sorte que l’ensemble constitué des premier et deuxième feuillets métalliques et de la couche de matériau diélectrique subisse plusieurs cycles de pression et de chauffage. En variante, l’étape d’application d’une pression peut être réalisée à l’aide d’au moins deux surfaces de pressage disposées successivement dans une direction d’avancement desdites bandes et actionnées simultanément, chaque surface de pressage s’arrêtant à une hauteur d’arrêt supérieure ou égale à la hauteur prédéterminée. Pour une bande de diélectrique thermoplastique, la hauteur d’arrêt de chaque surface de pressage peut être inférieure à la hauteur d’arrêt de la surface de pressage ayant précédemment pressé l’ensemble constitué des premier et deuxième feuillets métalliques et de la couche de matériau diélectrique, la hauteur d’arrêt de la dernière surface de pressage étant égale à la hauteur prédéterminée. L’invention propose également un rouleau de circuit imprimé comprenant une première couche métallique et une deuxième couche métallique enserrant une couche diélectrique entre lesdites première et deuxième couches métalliques. Selon l’invention, la couche diélectrique comporte un unique matériau thermoplastique ou thermodurcissable. Grâce au procédé de fabrication, le circuit imprimé peut disposer d’une épaisseur constante à 5 micromètres près sur la totalité du rouleau. Pour obtenir un meilleur tenu mécanique, la couche diélectrique peut comporter un matériau fibreux pour renforcer le matériau thermoplastique ou thermodurcissable. Préférentiellement, le matériau fibreux peut être de la fibre de verre tissée et le matériau thermodurcissable peut-être de la résine époxy. Afin de pouvoir réaliser au mieux le procédé, l’invention propose une presse d’assemblage de circuits imprimés par laminage à chaud comportant : - une matrice fixe disposant d’une surface de pressage plane, - un élément mobile pouvant se rapprocher et s’écarter de ladite matrice et comprenant une surface de pressage faisant face à la surface de pressage de la matrice de sorte que des éléments à laminer se trouvent enserrés entre les surfaces de pressage. Selon l’invention la matrice et l’élément mobile comprennent chacun au moins deux surfaces de butée faisant saillie par rapport à au moins une des surfaces de pressage de la matrice et/ou de l’élément mobile, lesdites surfaces de butée de la matrice venant en contact avec les surfaces de butée de l’élément mobile afin de limiter le rapprochement des surfaces de pressage à une hauteur prédéterminée. Pour assurer une mise en température des éléments à laminer, la matrice comporte au moins un élément chauffant situé à proximité de la surface de pressage. En variante ou en complément, l’élément mobile peut comporter au moins un élément chauffant situé à proximité de la surface de pressage. Pour assurer un laminage à chaud en continu, la presse d’assemblage peut comporter au moins une paire de galets d’entrainement sur au moins un coté de la surface de pressage de la matrice afin de faire avancer une bande sur la surface de pressage selon une direction d’avancement, la bande étant constituée des éléments à laminer. Pour permettre plus de flexibilité d’utilisation, la surface de pressage de la matrice peut être montée de manière ajustable en hauteur sur ladite matrice. En variante ou en complément, la surface de pressage de l’élément mobile peut correspondre à une surface d’une plaque de pressage plane montée de manière ajustable en hauteur sur ledit élément mobile. Selon un mode de réalisation particulier, la presse d’assemblage peut comporter une pluralité d’éléments mobiles pouvant se rapprocher et s’écarter de la matrice et comprenant chacun une surface de pressage ajustable. Selon un autre mode de réalisation, la surface de pressage de l’élément mobile peut disposer d’un degré de liberté en rotation selon un axe horizontal perpendiculaire à la direction d’avancement. Selon un mode de réalisation alternatif, la surface de pressage de l’élément mobile comporte un premier plan incliné et un deuxième plan horizontal, le premier plan incliné étant placé avant le deuxième plan horizontal selon la direction d’avancement. Pour assurer un meilleur guidage des bandes à laminer, la matrice peut comporter deux rails placés de chaque côté de la surface de pressage servant de guide à la bande lorsque celle-ci est sur la surface de pressage, lesdits rails supportant la surface de butée de la matrice. Brève Description des figures L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, et faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels : montre une vue en coupe des bandes constituant un circuit imprimé selon l’invention avant assemblage, montre une vue en coupe du circuit imprimé assemblé selon l’invention, montre une vue de dessus et en coupe transversale A-A du circuit imprimé selon l’invention avant assemblage, montre une vue de dessus et en coupe transversale A-A du circuit imprimé assemblé selon l’invention, montre une vue de côté d’une presse de laminage à chaud selon l’invention, montre une vue selon la coupe B-B de la presse de la en position de pressage, montre une vue selon la coupe B-B de la presse de la en position relevée, illustre un organigramme du procédé de fabrication d’un circuit imprimé selon l’invention, montre une vue de dessus du circuit imprimé selon l’invention après gravure montre une vue en coupe des éléments constituant un circuit imprimé multicouches avant assemblage selon l’invention, montre une vue en coupe du circuit imprimé multicouches assemblé selon l’invention, , et montrent des variantes de réalisation de la presse de la , , , et montrent des vues selon la coupe B-B de différentes variantes de réalisation de la presse de la en position relevée. Procédé de fabrication d’un circuit imprimé (40) caractérisé en ce qu’il comporte les étapes de : - fourniture (810) d’un premier feuillet métallique (10) ayant une première épaisseur (41) sur une matrice plane (110, 111) d’une presse (100), - fourniture (810) d’une couche de matériau diélectrique (20) activable thermiquement sur le premier feuillet métallique (10), le matériau diélectrique ayant une deuxième épaisseur (21), - fourniture (810) d’un deuxième feuillet métallique (30) ayant une troisième épaisseur (30) sur ledit matériau diélectrique, - application d’une pression (840) sur l’ensemble constitué des premier et deuxième feuillets métalliques (10 et 30) et de la couche de matériau diélectrique (20) à l’aide d’au moins une surface de pressage (120) s’arrêtant à une hauteur prédéterminée par rapport à la matrice plane (110, 111) de la presse (100), - chauffage (850) dudit ensemble lors de l’application de la pression pendant une durée prédéterminée afin de ramollir le matériau diélectrique et d’assurer le collage des premier et deuxième feuillets métalliques (10, 30) sur la couche de matériau diélectrique (20). Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel la hauteur prédéterminée est sensiblement égale à la somme des première, deuxième et troisième épaisseurs (11, 21, 31) moins une épaisseur de retrait. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’épaisseur de retrait est comprise entre 10 et 20 micromètres. Procédé de fabrication selon l’une des revendication 1 à 3, dans lequel, les premier et deuxième feuillets métalliques (10, 30) et la couche de matériau diélectrique (20) sont fournis en bandes, et dans lequel le procédé comporte : - une étape d’avancement (830) desdites bandes (10, 20, 30) entre la matrice plane (110, 111) et la surface de pressage (121) préalablement à l’étape d’application de pression (840), - une étape d’ouverture (860) de la presse (100) libérant l’ensemble (40) constitué des premier et deuxième feuillets métalliques (10, 30) et de la couche de matériau diélectrique (20), - une répétition des étapes d’avancement (830), d’application de pression (840), de chauffage (850) et d’ouverture (860). Procédé de fabrication selon la revendication 4, dans lequel l’étape d’avancement (830) avance les bandes (10, 20, 30) sur une longueur inférieure à une longueur (142) de la surface de pressage (111, 121), de sorte que l’ensemble (40) constitué des premier et deuxième feuillets métalliques (10, 30) et de la couche de matériau (20) diélectrique subisse plusieurs cycles de pression et de chauffage. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel l’étape d’application d’une pression (840) est réalisée à l’aide d’au moins deux surfaces de pressage (121a, 121b, 121c) disposées successivement dans une direction d’avancement desdites bandes (10, 20, 30) et actionnées simultanément, chaque surface de pressage s’arrêtant à une hauteur d’arrêt supérieure ou égale à la hauteur prédéterminée. Procédé de fabrication selon la revendication 6, dans lequel la hauteur d’arrêt de chaque surface de pressage (121b, 121c) est inférieure à la hauteur d’arrêt de la surface de pressage (121a, 121b) ayant précédemment pressé l’ensemble (40) constitué des premier et deuxième feuillets métalliques (10, 30) et de la couche de matériau diélectrique (20), la hauteur d’arrêt de la dernière surface de pressage (121c) étant égale à la hauteur prédéterminée. Rouleau de circuit imprimé (40) comprenant une première couche métallique (10) et une deuxième couche métallique (30) enserrant une couche diélectrique (20) entre lesdites première et deuxième couches métalliques (10, 30), caractérisé en ce que la couche diélectrique (20) comporte un unique matériau thermoplastique ou thermodurcissable. Rouleau de circuit imprimé (40) selon la revendication 8, dans lequel le circuit imprimé (40) dispose d’une épaisseur constante à 5 micromètres près sur la totalité du rouleau. Rouleau de circuit imprimé (40) selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la couche diélectrique (20) comporte un matériau fibreux pour renforcer le matériau thermoplastique ou thermodurcissable. Rouleau de circuit imprimé selon la revendication 10, dans lequel le matériau fibreux est de la fibre de verre tissée et le matériau thermodurcissable est de la résine époxy. Presse d’assemblage (100) de circuits imprimés (40) par laminage à chaud comportant : - une matrice (110) fixe disposant d’une surface de pressage (111) plane, - un élément mobile (120) pouvant se rapprocher et s’écarter de ladite matrice (110) et comprenant une surface de pressage (121) faisant face à la surface de pressage (111) de la matrice (110) de sorte que des éléments à laminer (10, 20, 30) se trouvent enserrés entre les surfaces de pressage (111, 121), caractérisé en ce que la matrice (110) et l’élément mobile (120) comprennent chacun au moins deux surfaces de butée (113, 123) faisant saillie par rapport à au moins une des surfaces de pressage (111, 121) de la matrice (110) et/ou de l’élément mobile (120), lesdites surfaces de butée (113) de la matrice (110) venant en contact avec les surfaces de butée (123) de l’élément mobile (120) afin de limiter le rapprochement des surfaces de pressage (111, 121) à une hauteur prédéterminée. Presse d’assemblage de circuits imprimés selon la revendication 12, dans laquelle la matrice (110) comporte au moins un élément chauffant (112) situé à proximité de la surface de pressage (111). Presse d’assemblage de circuits imprimés selon la revendication 12 ou 13, dans laquelle l’élément mobile (120) comporte au moins un élément chauffant (122) situé à proximité de la surface de pressage (121). Presse d’assemblage de circuits imprimés selon l’une des revendications 12 à 14, laquelle comporte en outre au moins une paire de galets d’entrainement (150) sur au moins un coté de la surface de pressage (111) de la matrice (110) afin de faire avancer une bande sur la surface de pressage (111) selon une direction d’avancement, la bande étant constituée des éléments à laminer (10, 20, 30). Presse d’assemblage de circuits imprimés selon l’une des revendications 12 à 15, dans laquelle la surface de pressage (111) de la matrice (110) est montée de manière ajustable en hauteur sur ladite matrice (110). Presse d’assemblage de circuits imprimés selon l’une des revendications 12 à 16, dans laquelle la surface de pressage (121) de l’élément mobile (120) correspond à une surface d’une plaque de pressage (221) plane montée de manière ajustable en hauteur sur ledit élément mobile (120). Presse d’assemblage de circuits imprimés selon la revendication 17, laquelle comporte une pluralité d’éléments mobiles (120a, 120b, 120c) pouvant se rapprocher et s’écarter de la matrice (110) et comprenant chacun une surface de pressage (121a, 121b, 121c) ajustable. Presse d’assemblage de circuits imprimés selon la revendication 15, dans laquelle la surface de pressage (121) de l’élément mobile (120) dispose d’un degré de liberté en rotation selon un axe horizontal perpendiculaire à la direction d’avancement. Presse d’assemblage de circuits imprimés selon la revendication 15, dans laquelle la surface de pressage (121) de l’élément mobile (120) comporte un premier plan incliné (124) et un deuxième plan horizontal (125), le premier plan incliné (124) étant placé avant le deuxième plan horizontal (125) selon la direction d’avancement. Presse d’assemblage de circuits imprimés selon la revendication 15, dans laquelle la matrice (110) comporte deux rails (114) placés de chaque côté de la surface de pressage (111) servant de guide à la bande (10, 20, 30) lorsque celle-ci est sur la surface de pressage (111), lesdits rails (114) supportant la surface de butée (113) de la matrice (110).