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"Supports de circuit électrique."
La présente invention est relative à des supports de circuit électrique et, plus particulièrement, à des supports plans sur lesquels un circuit électrique de bonne qualité peut être réalisé, soit sur une face du support plan constitué d'une plaque de structure composite ou plastique, soit sur chacune des deux faces d'un tel support, ces deux circuits étant alors interconnectés au moyen de trous ou vias eux-mêmes métallisés.
La réalisation de circuits électriques de bonne qualité est un des domaines technologiques majeurs de l'industrie contemporaine.
La nature du matériau dans lequel circule un courant électrique oriente l'utilisation des circuits électriques générés.
Si le matériau résiste au courant électrique, une partie importante de l'énergie électrique transportée par ce courant se dissipe sous forme de chaleur dans le matériau et la source d'énergie électrique devient source de chaleur, le matériau étant alors capable d'accumuler de la chaleur pour constituer un élément chauffant Les matériaux utilisés sont des métaux résistifs et les circuits électriques chauffants se présentent généralement sous la forme de câbles métalliques bobinés sur des céramiques, très rarement sous la forme de circuit"à plat" ou imprimé sur un support plan.
Si, par contre, le matériau n'oppose pas de résistance au courant électrique, il devient bon conducteur et permet de communiquer une information sans la retarder ni la déformer. Ce conducteur électrique peut alors intervenir dans le montage et l'interconnexion des éléments actifs de tout système électronique Tout circuit électrique utilisé dans un
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système électronique est habituellement intégré sur un support plan (le "circuit imprimé") et les éléments actifs du système sont raccordés individuellement à ces circuits. L'ensemble ainsi constitué, ou"carte", offre des avantages essentiels par sa fonctionnalité, sa compacité et son intégration simplifiée dans tout appareillage comportant des asservissements électroniques.
Après normalisation de la fabrication des cartes, ces avantages ont permis en particulier l'émergence et le développement de systèmes de gestion électronique des données, comme les ordinateurs miniaturisés.
Plusieurs méthodes de fabrication de circuits imprimés ont été mises en oeuvre industriellement. D'une manière générale, elles se répartissent en deux types : - les méthodes négatives ou soustractives (méthode directe, placage total, méthode inverse, revêtement sélectif) qui incorporent une gravure chimique pour réaliser les pistes métalliques, ou - les méthodes positives ou additives qui ne nécessitent pas de gravure chimique, les pistes étant réalisées directement par dépôt spécifique de métal par voie chimique.
La méthode sérigraphique quant elle peut prendre une forme négative ou positive
Ces deux types de méthodes se différencient d'abord par le nombre d'étapes qu'elles comportent : les méthodes négatives incorporent deux fois plus d'étapes que les méthodes positives Elles se différencient aussi par la nature du support plan utilisé ; dans le cas d'une méthode négative, le support est complexe et demande un mode de production sophistiqué, tandis qu'une méthode positive peut s'accommoder d'un support plan quelconque.
D'une manière générale, les méthodes négatives sont donc nécessairement plus onéreuses que les méthodes positives ce qui devrait favoriser ces dernières. Cependant, la qualité du circuit
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électrique réalisé par les voies soustractives reste très supérieure à celle d'un circuit obtenu par les voies additives proposées à ce jour (porosité du métal déposé, adhérence limitée de la couche métallique, sensibilité de la surface du métal déposé à la corrosion). C'est la raison pour laquelle les méthodes négatives se sont développées en électronique et continuent d'être utilisées massivement pour couvrir la presque totalité du volume de la production actuelle de circuits imprimés pour l'électronique.
Cette tendance ne pourrait s'inverser que si les caractéristiques des produits obtenus par l'utilisation d'une méthode positive nouvelle venaient à être substantiellement meilleurs que celles des produits obtenus par les méthodes positives connues, et comparables à celles des produits obtenus par une méthode négative connue afin de satisfaire aux spécifications imposées par la standardisation en vigueur.
La technologie des circuits imprimés d'application électronique qui sont produits par une méthode négative impose l'utilisation d'un support plan dont la structure normalisée pour l'électronique est complexe. Pour une carte dite "simple face" (une seule des deux faces du support est exploitée), cette structure comporte successivement et invariablement : a) un socle rigide constitué d'un maillage (ou tissu) très dense de faisceaux de fibres de verre, enrobé ou imprégné d'une couche époxy, b) une feuille de cuivre d'épaisseur variable (typiquement 35 micromètres) et collée sur le socle, c) une couche mince photosensible déposée sur la feuille de cuivre.
La couche photosensible est habituellement protégée de la lumière par un écran, opaque à la lumière visible ou ultraviolette, fixé sur la couche photosensible Pour une carte "double face" (les deux faces du support plan sont exploitées), une feuille de cuivre et une couche photosensible protégée par un écran opaque sont superposées sur chacune des faces du socle.
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Dans les méthodes négatives, la réalisation du circuit d'interconnexion est obtenue en plusieurs étapes qui sont successivement : a) l'insolation, par une source de lumière ultraviolette, de la couche photosensible : cette insolation est réalisée au travers d'un masque qui permet à la source de lumière d'insoler uniquement les aires du support qui ne devront pas être métalliques, la couche photosensible est alors photodégradée sur ces aires-b) l'élimination par rinçage de ces aires insolées ; c) l'immersion du support dans un acide qui attaque et élimine le cuivre des aires de la feuille de cuivre laissées apparentes après rinçage ; d) la dissolution de la couche photosensible non dégradée.
Le support plan est alors équipé des seules parties métalliques de la feuille de cuivre (épaisseur 35 micromètres) qui ont été protégées d'une part, par le masque lors de l'insolation (en a) et d'autre part, par la couche photosensible lors de l'immersion dans un acide (en c). Ces parties métalliques se matérialisent essentiellement par des pistes métalliques de largeur variable (habituellement égale ou supérieure à 0,2 mm).
Le montant de chaque composant sur le circuit imprimé de la carte est alors réalisé par apport d'un métal qui est fondu sur les pistes métalliques. Dans le cas d'un support plan double face, des trous (ou vias) sont percés au travers du support plan Afin de réaliser l'interconnexion entre les circuits présents sur les deux faces du même support plan, ces vias doivent être métallisés intérieurement ou traversés par des conducteurs métalliques.
Ces conducteurs doivent être Individuellement fixés à leurs extrémités par pressage, brasage ou soudure sur deux des pistes des circuits électriques réalisés respectivement sur chaque face du support plan
A partir de cette stratégie de fabrication d'une carte double face, il est alors possible de fabriquer des cartes multifaces pouvant comporter 8 faces actives ou davantage
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La technologie actuelle de fabrication d'un circuit imprimé pour l'électronique est donc non seulement très lourde, mais aussi elle nécessite un support plan dont la structure est complexe, onéreuse et rigide. Par ailleurs, du fait de la complexité du support (notamment, la structure interne du socle rigide), la réalisation des vias comporte une difficulté majeure qui n'est aujourd'hui surmontée qu'en perçant mécaniquement le support plan.
Or celui-ci doit être rigide pour être plan et doit aussi supporter des températures importantes lors du montage des composants (300 C). C'est pour répondre à ces critères que le socle contient un maillage très dense de fibres de verre qui, en le rigidifiant, rend très difficile son perçage par voie mécanique ou autre. Un autre désavantage important des méthodes négatives de la réalisation du circuit électrique lui-même réside aussi dans le fait que le réseau de pistes métalliques est réalisé par "retrait" du métal. Ce métal qui est éliminé chimiquement représente plus des 90 % de la feuille de cuivre incorporée dans le support plan d'origine.
Il y a donc perte de matière irrécupérable, pollution par les rejets chimiques qui doivent être épurés du métal qu'ils contiennent et surcoût inévitable lié au traitement chimique des rejets (cette épuration coûteuse n'est toutefois que partielle). Malgré sa standardisation (qui implique une extrême rigidité du concept), les procédures actuelles les plus courantes (qui sont négatives) de fabrication d'un circuit imprimé sont lentes. Le coût de l'ensemble de sa fabrication qui est aujourd'hui important ne cessera d'augmenter à l'avenir en application des normes antipollution qui entrent en application.
Ces difficultés de production de cartes électroniques sont fortement atténuées dans le cas de circuits électriques chauffants Pour ces derniers en effet, les dimensions des pistes électriques résistives sont très supérieures (1 à 3 mm de largeur, 0,05 à 0, 1 mm d'épaisseur) à celles des circuits pour l'électronique, supportant ainsi des imprécisions
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plus importantes. Par contre, du fait de la nécessaire augmentation de température pendant des temps prolongés, les problèmes de contrainte à l'interface entre support plan isolant et pistes métalliques imposent une adhérence parfaite du métal avec le matériau support. La technique positive dite"par sérigraphie"peut être utilisée Cependant, les couches métalliques qu'elle permet d'obtenir restent fragiles, peu adhérentes et de prix de revient élevé.
Seule une technique de métallisation permettant ce type d'adhérence pour des pistes métalliques relativement épaisses pourrait permettre de fabriquer des éléments chauffants plats de qualité et durabilité suffisantes.
Il y a donc un besoin d'innovation dans le domaine de la production des circuits imprimés, aussi bien pour les applications électroniques que pour les applications thermiques. L'objet de la présente invention est de prévoir des supports plans simples et économiques d'un type nouveau, les caractéristiques de ces supports plans étant adaptées à l'utilisation d'un procédé positif et économique de métallisation particulier, ce procédé permettant la fabrication d'un circuit imprimé sur une ou deux faces du support, les caractéristiques de ce circuit égalant ou dépassant celles d'un circuit imprimé produit par une quelconque des méthodes négatives ou positives connues
Ce procédé positif de métallisation particulier est décrit dans le brevet EP 0 693 138.
Suivant ce brevet, on prévoit un procédé de métallisation en deux étapes de pièces en plastique une couche métallique épaisse et adhérente est déposée exactement et uniquement sur les sites d'un support plastique où cette couche est nécessaire, ces deux étapes étant suivies d'une troisième étape destinée à améliorer et stabiliser l'interface entre le métal déposé et le support plan
Ce procédé permet la métallisation de pièces en matériaux plastiques contenant des grains d'oxydes'métalliques, synthétisés chimiquement (par exemple TI02, Sb203) Pour ce faire,
il utilise un
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faisceau émis par une source laser excimère pour dégrader photochimiquement la surface de ces grains d'oxydes La métallisation proprement dite de la surface irradiée du plastique est ensuite obtenue par immersion du plastique dans un bain contenant des ions métalliques de nickel ou de cuivre. Ceux-ci se fixent sur la surface apparente des grains d'oxydes présents sur cette surface irradiée. L'adhérence de la couche métallique qui se développe alors est ainsi déterminée principalement par le fait que les grains d'oxydes sont partiellement enterrés dans le plastique. La taille, la géométrie et la dispersion superficielle de ces grains affectent donc directement l'adhérence de la couche métallique, en particulier en situation de contrainte mécanique ou thermique.
Accroître cette adhérence en situation extrême d'utilisation ne peut se faire, vis-à-vis du procédé de métallisation utilisé, qu'en augmentant la taille et la proportion de ces particules d'oxydes. Or, les proportions volumiques (entre 0,2 et 30 %) et la taille (entre 0,5 et 50 micromètres) des grains d'oxydes incorporés dans les plastiques décrits et auxquels s'appliquent le procédé ne permettent pas l'utilisation de ces plastiques aux normes des circuits imprimés. En particulier, les plastiques qui contiennent 30 % d'oxydes ne peuvent fonctionner qu'à des températures inférieures à 245 C alors qu'un circuit imprimé dot pouvoir supporter une température extrême de 300 C.
Pour ces plastiques, la tenue mécanique et la rigidité sont aussi inférieures à celles imposées aux circuits imprimés normalisés Il est donc indispensable de prévoir un support plan d'un type nouveau qui permette d'utiliser le procédé positif de métallisation de ce brevet EP 0693 138 tout en satisfaisant aux normes actuelles d'utilisation d'un circuit imprimé
A cet effet, suivant l'invention, le support plan de circuit électrique comprend un substrat à base d'un matériau solide contenant au moins des fibres de verre, sous forme de morceaux ou non ou un
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mélange d'un polymère et d'une matière inorganique, comportant sur au moins une de ses faces et sur certaines aires de celle-ci une couche métallique.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, ledit substrat comprend sur les aires non recouvertes de couche métallique une couche de matière polymérique
Suivant une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, le matériau solide est constitué d'une matrice polymère dans laquelle sont liés des morceaux de fibres de verre, la proportion pondérale des morceaux de fibres de verre dans la matrice polymère étant supérieure à 50 %.
Suivant une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le matériau solide est un mélange d'un polymère et d'une matière inorganique choisie dans le groupe comprenant les particules d'alumine hydratée, les particules de magnésie hydratée, les particules de talc, les morceaux de fibres de verre et leurs mélanges, la proportion pondérale de matière inorganique dans ledit mélange étant de préférence comprise entre 30 et 50 %.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation particulières de supports plans et d'ensembles formant supports plans suivant l'invention.
La figure 1 est une figure en coupe d'une partie de support plan suivant l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe d'une partie d'une autre forme de support plan de l'invention.
Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe de parties d'ensembles de supports plans suivant l'invention
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Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques
Comme on peut le voir sur les figures des dessins annexés et plus particulièrement sur les figures 1 et 2, les supports plans de l'invention comportent un substrat rigide 1 constitué d'un matériau solide.
Ce substrat rigide 1 est recouvert sur au moins une de ses faces et de préférence, comme indiqué sur ses deux faces et sur certaines aires de celles-ci d'une couche métallique 2. La partie rigide formant substrat 1 peut être constituée de fibres de verre 3 tressées, comme représenté à la figure 1, ou de morceaux de fibres de verre 4, comme représenté à la figure 2, auquel cas ces morceaux de fibres de verre 4 sont liés et maintenus à l'intérieur d'une matrice polymère 5 servant de ciment. Dans ces deux cas, le support plan est dit"composite".
La partie rigide formant substrat peut également être constitué d'un mélange d'un polymère et d'une matière inorganique, telle que, par exemple une matière minérale choisie dans le groupe comprenant les particules d'alumine hydratée, les particules de magnésie hydratée, les particules de talc, les morceaux de fibres de verre et les mélanges de deux ou plusieurs de ces substances. Dans ce cas, le support plan est dit"plastique". Le choix entre ces deux types de supports (c'est-à-dire composite ou plastique) est déterminé par des considérations fonctionnelles, la structure composite permettant par exemple des tenues en température supérieures à celles d'une structure plastique, ou économiques, une structure plastique, étant plus facile à réaliser, est plus économique qu'une structure composite.
Dans la structure dite composite de la figure 1, le support plan est en fait constitué, dans sa partie rigide 1 d'un tissu de fibres de verre 3 dont l'épaisseur est d'au moins 25 micromètres, ce tissu de fibres de verre 3 étant enrobé partiellement d'une couche de matière polymérique 6, dont l'épaisseur est avantageusement comprise entre 5 et 20 micromètres. En fait, le tissu de fibres de verre 3, recouvert de la couche
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de matière polymérique 6, est décapé sur certaines aires de sa surface pour accueillir la couche métallique 2.
Comme montré à la figure 2, le substrat rigide 1 peut également contenir des morceaux de fibres de verre 4, dont la longueur est avantageusement comprise entre 50 et 200 micromètres et le diamètre entre 10 et 20 micromètres, ces morceaux de fibres de verre étant maintenus ensemble et solidairement par une matrice formant ciment constituée d'un polymère pour former un matériau composite contenant une proportion supérieure à 50 % en poids de morceaux de fibres de verre.
La couche de matière polymérique 6, recouvrant partiellement la partie rigide 1, que celle-ci soit de nature composite ou non est avantageusement constituée d'un polymère ou copolymère pur, non chargé, par exemple d'une résine époxy, d'un polyamide ou d'acrylonitrile-butadiène-styrène (ABS), dont l'épaisseur est inférieure à 20 micromètres et de préférence comprise entre 5 et 20 micromètres. Comme déjà précisé, le matériau utilisé dans la partie rigide 1 du support plan de l'invention peut également être constitué d'un mélange, d'une part, d'un polymère et, d'autre part, d'une matière inorganique dans une proportion pondérale ne dépassant pas de préférence 50 %, et avantageusement comprise entre 30 et 50 %.
Pour ce faire, on utilisera avantageusement comme matière inorganique une matière choisie dans le groupe comprenant les particules d'alumine hydratée, les particules de magnésie hydratée, les particules de talc, les morceaux de fibres de verre et les mélanges de deux ou plusieurs de ces matières. Les particules d'alumine ou de magnésie hydratée auront de préférence une taille d'au moins 30 micromètres et les particules de talc une taille d'au moins 50 micromètres Dans le cas de l'utilisation de morceaux de fibres de verre, ceux-ci auront de préférence une longueur comprise entre 50 et 200 micromètres et un diamètre compris entre 10 et 20 micromètres.
Comme on vient de le dire, les proportions pondérales respectives de ces matières inorganiques sont variables mais elles ne
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dépasseront pas de préférence 50 % du mélange polymère/matière inorganique. Pour le reste, ce type de support plan comportera également une couche métallique et une couche de matière polymérique conformées de la façon représentée par les structures décrites aux figures 1 et 2. Les supports plans de l'invention ont d'une manière générale une épaisseur totale supérieure à 0,2 mm.
La métallisation des supports plans est généralement réalisée suivant la méthode enseignée par le brevet EP 693 138. En fait, le support plan est assujetti par contact direct à un masque en métal (par exemple, nickel) dont le dessin reproduit le négatif de la géométrie du circuit métallique qui doit être reproduit sur le support Ainsi équipé du masque, le support plan est soumis à l'irradiation d'un faisceau émis par une source laser excimère. L'irradiation laser provoque le décapage de la couche superficielle polymère du support plan dans les zones de ce support plan qui sont accessibles au faisceau au travers du masque.
Dans ces mêmes zones, et après décapage de la couche superficielle polymère, les fibres de verre, morceaux de fibres de verre ou particules minérales diverses (par exemple talc) qui sont contenues dans la partie rigide du support plan et qui maintenant affleurent à la surface du support décapé sont soumises elles-mêmes à l'irradiation Cette irradiation provoque une dégradation photochimique de leur surface Enfin, le support plan ainsi préparé est immergé dans une solution contenant des ions métalliques (par exemple nickel ou cuivre) qui se fixent sur la surface dégradée photochimlquement des matériaux solides incorporés dans la partie rigide du support plan.
Un film de métal se développe alors (cf. film 2 des figures 1 et 2) dont l'épaisseur est proportonnelle au temps d'immersion dans la solution et dépendra de la teneur de la solution en ions métalliques.
L'épaisseur du métal souhaitée étant atteinte, le support plan métallisé est alors soumis à un traitement thermique à la
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température la plus élevée possible compte tenu du choix des matériaux utilisés pour sa fabrication (dans un four ou sur une plaque chauffante, par exemple). Ce traitement thermique a plusieurs objectifs : - homogénéiser l'épaisseur de la couche métallique, - éliminer les produits liquides ou volatils contenus dans la couche métallique ou dans le matériau du support plan proprement dit, - homogénéiser l'interface entre le film métallique et le matériau sous- jacent (composite ou polymère) par une densification du polymère et une migration des matériaux en contact.
En particulier, le circuit imprimé peut avantageusement être porté lors de ce traitement thermique à une température supérieure à la température de fonctionnement extrême du circuit imprimé pendant un temps prédéterminé. Ce traitement thermique peut aussi et tout aussi avantageusement être intégré au processus de mise en oeuvre du circuit électrique qui consiste, pour un circuit destiné à l'électronique, à monter par brasure ou autre moyen de soudure ("à la vague"par exemple) les éléments actifs ("les composants") de ce circuit sur les pistes métalliques du circuit électrique.
Dans cette étape finale de fonctionnalisation de ce dernier, les pistes sont de fait portées soit à la température du liant métallique fondu (alliage étain-plomb, par exemple), soit à une température de l'ordre de 180 C habituellement Lors de ce montage de type thermique, les objectifs énumérés ci-dessus sont atteints assurant le bon fonctionnement de l'ensemble du circuit électrique et des composants.
L'avantage principal des supports plans de l'invention sur les supports utilisés habituellement réside dans la simplicité de leur structure, celle-ci leur permettant par ailleurs d'être métallisés dans d'excellentes conditions grâce à l'utilisation du procédé décrit dans le brevet EP cité.
Ces supports sont par suite nettement moins onéreux
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Les supports possédant une partie rigide constituée d'un mélange de morceaux de fibres de verre (en proportion supérieure à 50 % pour les composites ou inférieure à 50 % pour les plastiques) et d'un polymère présentent trois caractéristiques qui leur confèrent un avantage particulier sur les autres supports : 1) après irradiation par le laser, le décapage de la pellicule superficielle de polymère pur fait apparaître sur la surface décapée les morceaux de fibres de verre qui sont orientés de manière aléatoire les uns par rapport aux autres tout en restant partiellement "enterrés" dans le matériau polymère qui les cimente (cf. figure 2).
Simultanément à cette mise à nu partielle, ces morceaux de fibres sont photochimiquement altérés. Par suite, lors de l'immersion dans la solution contenant les ions métalliques, les parties émergentes de ces morceaux de fibres se trouvent recouverts sélectivement de métal, le reste de ces morceaux de fibres qui est "enterré" dans le polymère assurant l'adhérence de la couche métallique qui se développe en assurant le pontage métallique entre les morceaux de fibres.
Ce type d'adhérence est supérieur à celle obtenue avec les particules minérales du type talc, alumine hydratée et autres ; 2) le décapage de la partie Irradiée par le laser induit une métallisation "enterrée", au moins partiellement, dans le matériau non irradié, conférant à la couche métallique une résistance à l'usure mécanique accrue ; 3) ce type de matériau a aussi l'avantage de pouvoir être percé beaucoup plus facilement que les supports contenant uniquement des fibres de verre enrobées ou non de résine époxy.
Comme dans tous les supports décrits ici, les trous alors obtenus peuvent être métallisés suivant la technique de métallisation décrite, simulta- nément à la métallisation des pistes isolées lors de l'irradiation par le laser
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Un avantage particulier des supports à fibres de verre réside dans leur miniaturisation éventuelle. La métallisation opérant sur la surface des fibres de verre, il est en effet possible de réduire l'épaisseur du tissu de fibres à sa limite inférieure (25 micromètres). Le support est ainsi mécaniquement résistant mais flexible et facilement découpable pour faciliter son intégration. Le circuit qui est réalisé sur un tel support en utilisant la technique décrite dans le brevet EP cité est lui aussi flexible avec une excellente adhérence du métal sur les fibres.
De plus, chacune des deux faces d'un support peut recevoir indépendamment de l'autre un circuit électrique. Le processus de métallisation est maintenu suffisamment longtemps pour permettre à la couche métallique de "ponter" les interstices entre les fibres ou entre les faisceaux de fibres, sans jamais traverser le tissu de fibres de verre. Le support peut être alors"encapsulé"entre deux films polymères (en polyéthylène, par exemple).
Il peut alors être monté par laminage sur un support plastique rigide (épaisseur supérieure à 0,2 mm, par exemple) pour former une carte simple ou double face de faible encombrement
En utilisant le même faisceau laser, il est encore possible de décaper la couche polymère superposée à la face du support contenant le circuit imprimé dans certaines zones de cette couche afin de libérer des aires particulières de ce circuit de leur protection polymère. L'intégration d'un circuit multicouche est alors réalisée par association de couches individuellement fabriquées intégration "associative").
Un ensemble multicouche flexible peut alors être formé par laminage de tels supports fabriqués séparément puis superposés, chacun possédant un circuit électrique spécifique, et étant isolé des autres par l'encapsulation, sauf dans les zones préalablement décapées où la connexion électrique entre circuits superposés est alors réalisée pour former les vias, l'ensemble étant laminé à chaud pour assurer l'intégrité et l'homogénéité des interfaces entres les différentes couches,
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puis éventuellement monté par laminage ou collage à chaud sur un support rigide.
Dans une autre forme du procédé de fabrication d'un circuit multicouche, l'intégration des couches est réalisée progressivement (intégration"progressive") Le premier support flexible équipé d'un circuit électrique sur une de ses faces puis encapsulé peut être à son tour revêtu d'un second tissu de fibres vierge qui est alors insolé par le laser suivant une géométrie différente ou non de la précédente ; l'ensemble est immergé dans la solution métallique qui métallise le nouveau circuit sans affecter le premier qui est isolé de la solution par la première encapsulation ; le nouvel ensemble tel que celui représenté à la figure 3 est à son tour encapsulé et d'autres circuits électriques peuvent être ensuite superposés aux précédents suivant le même processus d'intégration, autant de fois qu'il est nécessaire.
Le support plan composite de la figure 3 comporte en fait un empilement de trois circuits imprimés possédant chacun un tissu de fibres de verre 3, recouvert d'un film polymère 6, et des pistes électriques 2 sur une des deux faces de chaque tissu de fibres de verre.
Un autre avantage des supports en fibres de verre concerne la fabrication d'éléments chauffants"plats". Pour ce type d'application, le circuit électrique résistif est réalisé sur un support plan constitué d'un tissu de fibres de verre. Lors du passage du courant électrique, le circuit monte en température et transmet de la chaleur au support de fibres de verre. Une quantité de chaleur est dissipée sur la face opposée du tissu de fibres. Cette quantité est plus faible si l'épaisseur du support augmente, et simultanément l'inertie de l'ensemble s'accroît aussi.
Il faut donc optimiser l'épaisseur du support de fibres de verre, en la réduisant le plus possible tout en maintenant une isolation électrique suffisante Cette optimisation dépend essentiellement de la puissance électrique qu'on souhaite dissiper, c'est-
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à-dire de l'application. L'épaisseur du support de fibres peut varier par incrément de 25 micromètres, qui est l'épaisseur de tissu de fibres la plus faible disponible sur le marché.
Une fois après avoir réalisé le support optimisé en fibres de verre, ce tissu est métallisé suivant le procédé décrit, ensuite habillé d'une résine époxy polymérisée à haute tenue thermique, puis traité thermiquement pour assurer la meilleure homogénéité aux interfaces métal/fibre. Dans une autre forme de réalisation, toujours suivant le procédé décrit dans le brevet EP 693 138, une des deux faces d'un tel support plan constitué de fibres de verre peut être préalablement entièrement métallisée puis ensuite montée par brasage sur une plaque métallique à forte conductivité thermique.
La second face du support plan est alors équipée d'un circuit électrique comme ci-dessus dans lequel circule un courant électrique de fort ampérage, l'ensemble formant (voir figure 4) une plaque chauffante de faible inertie, peu encombrante, économique et facile à réaliser. Le support plan composite de la figure 4 comporte à cet effet un empilement de trois tissus de fibres de verre 3, recouvert d'un film polymère 6, ainsi que d'un circuit de pistes métalliques sur une de ses faces et d'une couche métallique sur toute l'étendue de son autre face en 2, cette dernière face métallisée 2 étant brasée (brasure 7) sur une plaque métallique 8
Des exemples concrets de réalisation de quelques structures de supports plans suivant l'invention sont donnés ci-après.
Exemple 1
Un support plan de type FR4 servant habituellement à fabriquer des circuits imprimés est recouvert sur une de ses deux faces d'une feuille de cuivre, elle-même recouverte d'une couche photosensible, l'autre face ne faisant apparaître qu'une pellicule de 30 micromètres de résine époxy polymérisée, superposée à un socle en fibres de verre tressées Sur cette dernière face, une irradiation est
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réalisée au travers d'un masque, avec le faisceau émis par une source laser excimère travaillant dans l'ultraviolet en régime pulsé et délivrant 0,6 J/cm2 sur la face du support à un taux de répétition de 20 Hz.
Après 50 pulsations de lumière, la surface du tissu de fibres de verre est libérée de la couche de résine époxy ; le support est alors plongé dans une solution contenant des ions de nickel pendant 20 minutes ; au bout de son temps d'immersion, une couche de nickel de 5 micromètres de nickel s'est formée sur la partie irradiée du support. Le support est alors déposé sur plaque chauffante portée à 3500C pendant 3 minutes. La couche métallique déposée est demeurée dans son intégralité sur la surface du support alors que la feuille de cuivre sur la face opposée du support s'est décollée et que la résine époxy est presque totalement carbonisée.
Exemple 2
Un support en polyamide PA 6 chargé de morceaux de fibres de verre en proportion volumique de 40 % est irradié comme dans l'Exemple 1 puis immergé dans une solution contenant des ions de nickel Après un temps de 45 minutes, la partie irradiée est métallisée, le métal étant fixé sur les parties apparentes des morceaux de fibres dans la zone irradiée et couvrant la totalité de la zone irradiée par pontage entre les morceaux de fibres. La zone métallisée est "enterrée" dans le support sur une profondeur de 30 micromètres.
Exemple 3
Un support plan constitué d'un tissu de fibres de verre épais (0,2 mm d'épaisseur) est irradié sur chacune de ses deux faces comme dans les Exemple 1 et 2, immergé dans une solution contenant des ions de nickel pendant deux heures ; les zones irradiées sur les deux faces du tissu de fibres de verre sont alors métallisées L'ensemble est revêtu d'une couche de résine époxy qui est alors polymérisée par une irradiation laser excimère, puis porté dans un four à 180 C pendant 30
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minutes Le produit obtenu matérialise un circuit imprimé double face encapsulé répondant aux normes en vigueur.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir du cadre de la présente invention.
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"Electrical circuit supports."
The present invention relates to electrical circuit supports and, more particularly, to flat supports on which a good quality electrical circuit can be produced, either on one face of the flat support consisting of a composite or plastic structure plate, either on each of the two faces of such a support, these two circuits then being interconnected by means of holes or vias themselves metallized.
The creation of good quality electrical circuits is one of the major technological fields of contemporary industry.
The nature of the material in which an electric current flows orients the use of the electric circuits generated.
If the material resists electric current, a significant part of the electric energy transported by this current dissipates in the form of heat in the material and the source of electric energy becomes source of heat, the material then being able to accumulate heat to constitute a heating element The materials used are resistive metals and the electric heating circuits are generally in the form of metallic cables wound on ceramics, very rarely in the form of a "flat" circuit or printed on a flat support .
If, on the other hand, the material does not oppose resistance to electric current, it becomes a good conductor and allows information to be communicated without delaying or distorting it. This electrical conductor can then intervene in the assembly and interconnection of the active elements of any electronic system. Any electrical circuit used in a
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The electronic system is usually integrated on a flat support (the "printed circuit") and the active elements of the system are individually connected to these circuits. The assembly thus constituted, or "card", offers essential advantages by its functionality, its compactness and its simplified integration in any apparatus comprising electronic servos.
After standardization of card manufacturing, these advantages have enabled in particular the emergence and development of electronic data management systems, such as miniaturized computers.
Several methods of manufacturing printed circuits have been implemented industrially. In general, they fall into two types: - negative or subtractive methods (direct method, total plating, reverse method, selective coating) which incorporate chemical etching to make the metal tracks, or - positive or additive methods which do not require chemical etching, the tracks being produced directly by specific metal deposition by chemical means.
The screen printing method can take a negative or positive form
These two types of methods are differentiated first by the number of steps they comprise: negative methods incorporate twice as many steps as positive methods They are also differentiated by the nature of the planar support used; in the case of a negative method, the support is complex and requires a sophisticated mode of production, while a positive method can accommodate any planar support.
In general, negative methods are therefore necessarily more expensive than positive methods, which should favor the latter. However, the quality of the circuit
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electrical produced by the subtractive routes remains much higher than that of a circuit obtained by the additive routes proposed to date (porosity of the deposited metal, limited adhesion of the metallic layer, sensitivity of the surface of the deposited metal to corrosion). This is the reason why negative methods have developed in electronics and continue to be used massively to cover almost the entire volume of current production of printed circuits for electronics.
This trend could only be reversed if the characteristics of the products obtained by the use of a new positive method were to be substantially better than those of the products obtained by known positive methods, and comparable to those of the products obtained by a method. known negative in order to satisfy the specifications imposed by the standardization in force.
The technology of printed circuits of electronic application which are produced by a negative method imposes the use of a planar support whose standardized structure for electronics is complex. For a so-called "single-sided" card (only one of the two faces of the support is used), this structure successively and invariably comprises: a) a rigid base consisting of a very dense mesh (or fabric) of fiberglass bundles, coated or impregnated with an epoxy layer, b) a copper sheet of variable thickness (typically 35 micrometers) and bonded to the base, c) a thin photosensitive layer deposited on the copper sheet.
The photosensitive layer is usually protected from light by a screen, opaque to visible or ultraviolet light, fixed on the photosensitive layer. For a "double-sided" card (the two faces of the flat support are used), a copper foil and a photosensitive layer protected by an opaque screen are superimposed on each of the faces of the base.
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In the negative methods, the realization of the interconnection circuit is obtained in several stages which are successively: a) the exposure, by a source of ultraviolet light, of the photosensitive layer: this exposure is carried out through a mask which allows the light source to insulate only the areas of the support which must not be metallic, the photosensitive layer is then photodegraded on these areas-b) the elimination by rinsing of these exposed areas; c) immersion of the support in an acid which attacks and eliminates the copper from the areas of the copper foil left visible after rinsing; d) dissolving the non-degraded photosensitive layer.
The flat support is then equipped with the only metal parts of the copper foil (thickness 35 micrometers) which have been protected on the one hand, by the mask during the sunshine (in a) and on the other hand, by the layer photosensitive during immersion in an acid (in c). These metal parts are essentially materialized by metal tracks of variable width (usually equal to or greater than 0.2 mm).
The amount of each component on the printed circuit of the card is then produced by adding a metal which is melted on the metal tracks. In the case of a double-sided planar support, holes (or vias) are drilled through the planar support In order to make the interconnection between the circuits present on the two faces of the same planar support, these vias must be metallized internally or crossed by metallic conductors.
These conductors must be individually fixed at their ends by pressing, soldering or welding on two of the tracks of the electrical circuits produced respectively on each face of the flat support.
From this strategy of manufacturing a double-sided card, it is then possible to manufacture multi-sided cards that can have 8 or more active faces.
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The current technology for manufacturing a printed circuit for electronics is therefore not only very heavy, but also it requires a flat support whose structure is complex, expensive and rigid. Furthermore, due to the complexity of the support (in particular, the internal structure of the rigid base), the production of vias involves a major difficulty which is today only overcome by mechanically piercing the planar support.
However, it must be rigid to be flat and must also withstand high temperatures during the assembly of the components (300 C). It is to meet these criteria that the base contains a very dense mesh of glass fibers which, by stiffening it, makes it very difficult to drill it mechanically or otherwise. Another significant disadvantage of the negative methods of producing the electrical circuit itself also lies in the fact that the network of metal tracks is produced by "removal" of the metal. This metal which is eliminated chemically represents more than 90% of the copper foil incorporated in the original planar support.
There is therefore an irrecoverable loss of material, pollution by chemical discharges which must be purified from the metal which they contain and inevitable additional cost linked to the chemical treatment of the discharges (this costly purification is however only partial). Despite its standardization (which implies extreme rigidity of the concept), the most common current procedures (which are negative) for manufacturing a printed circuit are slow. The cost of all of its manufacturing, which is important today, will continue to increase in the future in application of the antipollution standards which come into application.
These difficulties in producing electronic cards are greatly attenuated in the case of electric heating circuits. For the latter, in fact, the dimensions of the resistive electric tracks are much greater (1 to 3 mm in width, 0.05 to 0.1 mm). thickness) to that of circuits for electronics, thus supporting inaccuracies
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more important. On the other hand, due to the necessary increase in temperature for extended periods of time, the problems of stress at the interface between insulating plane support and metal tracks require perfect adhesion of the metal with the support material. The positive technique known as "by screen printing" can be used. However, the metal layers which it makes it possible to obtain remain fragile, not very adherent and of high cost price.
Only a metallization technique allowing this type of adhesion for relatively thick metal tracks could make it possible to manufacture flat heating elements of sufficient quality and durability.
There is therefore a need for innovation in the production of printed circuits, both for electronic applications and for thermal applications. The object of the present invention is to provide simple and economical planar supports of a new type, the characteristics of these planar supports being adapted to the use of a positive and economical metallization process, this process allowing the manufacture of a printed circuit on one or two sides of the support, the characteristics of this circuit equaling or exceeding those of a printed circuit produced by any of the known negative or positive methods
This particular positive metallization process is described in patent EP 0 693 138.
According to this patent, a two-stage metallization process of plastic parts is provided. A thick and adherent metallic layer is deposited exactly and only on the sites of a plastic support where this layer is necessary, these two steps being followed by a third step intended to improve and stabilize the interface between the deposited metal and the flat support
This process allows the metallization of parts made of plastic materials containing grains of metal oxides, chemically synthesized (for example TI02, Sb203) To do this,
he uses a
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beam emitted by an excimer laser source to photochemically degrade the surface of these oxide grains The actual metallization of the irradiated surface of the plastic is then obtained by immersion of the plastic in a bath containing metallic ions of nickel or copper. These are fixed on the apparent surface of the oxide grains present on this irradiated surface. The adhesion of the metal layer which then develops is thus mainly determined by the fact that the oxide grains are partially buried in the plastic. The size, the geometry and the surface dispersion of these grains therefore directly affect the adhesion of the metal layer, in particular in a situation of mechanical or thermal stress.
Increasing this adhesion in extreme situations of use can only be done with respect to the metallization process used, by increasing the size and the proportion of these oxide particles. However, the volume proportions (between 0.2 and 30%) and the size (between 0.5 and 50 micrometers) of the oxide grains incorporated in the plastics described and to which the process applies do not allow the use of these plastics to the standards of printed circuits. In particular, plastics which contain 30% of oxides can only operate at temperatures below 245 C whereas a printed circuit must be able to withstand an extreme temperature of 300 C.
For these plastics, the mechanical strength and the rigidity are also lower than those imposed on standardized printed circuits. It is therefore essential to provide a flat support of a new type which allows the positive metallization process of this patent EP 0693 138 to be used. while meeting current standards for the use of a printed circuit
To this end, according to the invention, the flat electrical circuit support comprises a substrate based on a solid material containing at least glass fibers, in the form of pieces or not or a
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mixture of a polymer and an inorganic material, comprising on at least one of its faces and on certain areas thereof a metallic layer.
According to an advantageous embodiment of the invention, said substrate comprises on the areas not covered with a metallic layer a layer of polymeric material
According to another advantageous embodiment of the invention, the solid material consists of a polymer matrix in which pieces of glass fibers are bonded, the weight proportion of the pieces of glass fibers in the polymer matrix being greater than 50 %.
According to another particularly advantageous embodiment of the invention, the solid material is a mixture of a polymer and an inorganic material chosen from the group comprising particles of hydrated alumina, particles of hydrated magnesia, particles of talc, the pieces of glass fibers and their mixtures, the proportion by weight of inorganic material in said mixture preferably being between 30 and 50%.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description of the drawings appended to this specification and which illustrate, by way of nonlimiting examples, particular embodiments of planar supports and of assemblies forming planar supports according to invention.
Figure 1 is a sectional view of a flat support part according to the invention.
Figure 2 is a sectional view of part of another form of planar support of the invention.
Figures 3 and 4 are sectional views of parts of flat support assemblies according to the invention
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In the different figures, the same reference notations designate identical elements
As can be seen in the figures of the appended drawings and more particularly in Figures 1 and 2, the flat supports of the invention comprise a rigid substrate 1 made of a solid material.
This rigid substrate 1 is covered on at least one of its faces and preferably, as indicated on its two faces and on certain areas thereof, of a metal layer 2. The rigid part forming the substrate 1 can be made of fibers of braided glass 3, as shown in FIG. 1, or pieces of glass fibers 4, as shown in FIG. 2, in which case these pieces of glass fibers 4 are bonded and held inside a polymer matrix 5 serving as cement. In these two cases, the planar support is said to be "composite".
The rigid part forming the substrate can also consist of a mixture of a polymer and an inorganic material, such as, for example a mineral material chosen from the group comprising hydrated alumina particles, hydrated magnesia particles, talc particles, pieces of glass fiber and mixtures of two or more of these substances. In this case, the flat support is said to be "plastic". The choice between these two types of support (that is to say composite or plastic) is determined by functional considerations, the composite structure allowing for example temperature resistance higher than that of a plastic structure, or economic, a plastic structure, being easier to realize, is more economical than a composite structure.
In the so-called composite structure of FIG. 1, the planar support is in fact made up, in its rigid part 1 of a glass fiber fabric 3 whose thickness is at least 25 micrometers, this glass fiber fabric 3 being partially coated with a layer of polymeric material 6, the thickness of which is advantageously between 5 and 20 micrometers. In fact, the glass fiber fabric 3, covered with the layer
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of polymeric material 6, is pickled on certain areas of its surface to accommodate the metallic layer 2.
As shown in FIG. 2, the rigid substrate 1 can also contain pieces of glass fibers 4, the length of which is advantageously between 50 and 200 micrometers and the diameter between 10 and 20 micrometers, these pieces of glass fibers being maintained together and integrally by a cement-forming matrix consisting of a polymer to form a composite material containing a proportion greater than 50% by weight of pieces of glass fibers.
The layer of polymeric material 6, partially covering the rigid part 1, whether this is of a composite nature or not, advantageously consists of a pure, uncharged polymer or copolymer, for example an epoxy resin, a polyamide or acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), the thickness of which is less than 20 micrometers and preferably between 5 and 20 micrometers. As already specified, the material used in the rigid part 1 of the planar support of the invention can also consist of a mixture, on the one hand, of a polymer and, on the other hand, of an inorganic material in a weight proportion preferably not exceeding 50%, and advantageously between 30 and 50%.
To do this, it will be advantageous to use as inorganic material a material chosen from the group comprising hydrated alumina particles, hydrated magnesia particles, talc particles, pieces of glass fibers and mixtures of two or more of these. materials. The particles of hydrated alumina or magnesia will preferably have a size of at least 30 micrometers and the talc particles of a size of at least 50 micrometers. In the case of the use of pieces of glass fibers, these preferably have a length between 50 and 200 micrometers and a diameter between 10 and 20 micrometers.
As we have just said, the respective weight proportions of these inorganic materials are variable but they do not
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preferably not exceed 50% of the polymer / inorganic material mixture. For the rest, this type of planar support will also include a metal layer and a layer of polymeric material shaped as shown by the structures described in Figures 1 and 2. The planar supports of the invention generally have a thickness total greater than 0.2 mm.
The metallization of flat supports is generally carried out according to the method taught by patent EP 693 138. In fact, the flat support is subjected by direct contact to a metal mask (for example, nickel) whose design reproduces the negative of the geometry of the metal circuit which must be reproduced on the support Thus equipped with the mask, the planar support is subjected to the irradiation of a beam emitted by an excimer laser source. The laser irradiation causes the etching of the polymer surface layer of the planar support in the areas of this planar support which are accessible to the beam through the mask.
In these same areas, and after stripping of the polymer surface layer, the glass fibers, pieces of glass fibers or various mineral particles (for example talc) which are contained in the rigid part of the planar support and which now are flush with the surface of the pickled support are themselves subjected to irradiation This irradiation causes photochemical degradation of their surface Finally, the planar support thus prepared is immersed in a solution containing metal ions (for example nickel or copper) which are fixed on the surface photochemically degraded solid materials incorporated in the rigid part of the planar support.
A metal film then develops (cf. film 2 of FIGS. 1 and 2), the thickness of which is proportional to the time of immersion in the solution and will depend on the content of metal ions in the solution.
The desired thickness of the metal having been reached, the metallized flat support is then subjected to a heat treatment at
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highest possible temperature taking into account the choice of materials used for its manufacture (in an oven or on a hot plate, for example). This heat treatment has several objectives: - to homogenize the thickness of the metallic layer, - to eliminate the liquid or volatile products contained in the metallic layer or in the material of the plane support proper, - to homogenize the interface between the metallic film and the underlying material (composite or polymer) by densification of the polymer and migration of the materials in contact.
In particular, the printed circuit can advantageously be brought during this heat treatment to a temperature higher than the extreme operating temperature of the printed circuit for a predetermined time. This heat treatment can also and just as advantageously be integrated into the process of implementing the electrical circuit which consists, for a circuit intended for electronics, of mounting by soldering or other soldering means ("wave" for example) the active elements ("components") of this circuit on the metal tracks of the electrical circuit.
In this final stage of functionalization of the latter, the tracks are in fact brought either to the temperature of the molten metal binder (tin-lead alloy, for example), or to a temperature of the order of 180 C usually during this mounting. thermal type, the objectives listed above are achieved ensuring the proper functioning of the entire electrical circuit and components.
The main advantage of the planar supports of the invention over the supports usually used lies in the simplicity of their structure, this also allowing them to be metallized under excellent conditions by using the method described in the EP patent cited.
These supports are consequently much less expensive
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Substrates having a rigid part made up of a mixture of pieces of glass fibers (in proportion greater than 50% for composites or less than 50% for plastics) and a polymer have three characteristics which give them a particular advantage on the other supports: 1) after irradiation by the laser, the pickling of the surface film of pure polymer reveals on the pickled surface the pieces of glass fibers which are randomly oriented with respect to each other while remaining partially "buried" in the polymer material that cements them (see Figure 2).
Simultaneously with this partial exposure, these pieces of fiber are photochemically altered. Consequently, during the immersion in the solution containing the metal ions, the emerging parts of these pieces of fibers are selectively covered with metal, the rest of these pieces of fibers which is "buried" in the polymer ensuring adhesion. of the metal layer which develops while ensuring the metal bridging between the pieces of fibers.
This type of adhesion is superior to that obtained with mineral particles of the talc, hydrated alumina and other types; 2) the etching of the irradiated part by the laser induces a metallization "buried", at least partially, in the non-irradiated material, giving the metallic layer resistance to increased mechanical wear; 3) this type of material also has the advantage of being able to be pierced much more easily than supports containing only glass fibers coated or not with epoxy resin.
As in all the supports described here, the holes then obtained can be metallized according to the metallization technique described, simultaneously with the metallization of the tracks isolated during irradiation by the laser.
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A particular advantage of glass fiber supports lies in their possible miniaturization. Since metallization operates on the surface of the glass fibers, it is indeed possible to reduce the thickness of the fiber fabric to its lower limit (25 micrometers). The support is thus mechanically resistant but flexible and easily cut to facilitate its integration. The circuit which is produced on such a support using the technique described in the cited EP patent is also flexible with excellent adhesion of the metal to the fibers.
In addition, each of the two faces of a support can receive an electrical circuit independently of the other. The metallization process is maintained long enough to allow the metal layer to "bridge" the interstices between the fibers or between the fiber bundles, without ever passing through the glass fiber fabric. The support can then be "encapsulated" between two polymer films (in polyethylene, for example).
It can then be mounted by rolling on a rigid plastic support (thickness greater than 0.2 mm, for example) to form a single or double-sided card of small size
Using the same laser beam, it is still possible to pickle the polymer layer superimposed on the face of the support containing the printed circuit in certain zones of this layer in order to free specific areas of this circuit from their polymer protection. The integration of a multilayer circuit is then carried out by association of individually manufactured layers "associative" integration).
A flexible multilayer assembly can then be formed by laminating such supports manufactured separately and then superimposed, each having a specific electrical circuit, and being isolated from the others by encapsulation, except in the areas previously stripped where the electrical connection between superposed circuits is then produced to form the vias, the assembly being hot rolled to ensure the integrity and homogeneity of the interfaces between the different layers,
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then optionally mounted by hot rolling or gluing on a rigid support.
In another form of the method for manufacturing a multilayer circuit, the integration of the layers is carried out gradually ("progressive" integration) The first flexible support equipped with an electrical circuit on one of its faces and then encapsulated can in turn be coated with a second virgin fiber fabric which is then exposed by the laser according to a geometry different or not from the previous one; the assembly is immersed in the metallic solution which metallizes the new circuit without affecting the first which is isolated from the solution by the first encapsulation; the new assembly such as that shown in FIG. 3 is in turn encapsulated and other electrical circuits can then be superimposed on the previous ones according to the same integration process, as many times as necessary.
The composite flat support of FIG. 3 in fact comprises a stack of three printed circuits, each having a glass fiber fabric 3, covered with a polymer film 6, and electrical tracks 2 on one of the two faces of each fiber fabric. of glass.
Another advantage of fiberglass supports relates to the manufacture of "flat" heating elements. For this type of application, the resistive electrical circuit is made on a flat support made of a glass fiber fabric. During the passage of electric current, the circuit rises in temperature and transmits heat to the support of glass fibers. An amount of heat is dissipated on the opposite side of the fiber fabric. This quantity is lower if the thickness of the support increases, and simultaneously the inertia of the assembly also increases.
It is therefore necessary to optimize the thickness of the glass fiber support, reducing it as much as possible while maintaining sufficient electrical insulation. This optimization depends essentially on the electrical power that one wishes to dissipate, that is to say
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ie the application. The thickness of the fiber backing can vary in increments of 25 micrometers, which is the lowest thickness of fiber fabric available on the market.
Once having made the optimized support in glass fibers, this fabric is metallized according to the process described, then dressed with a polymerized epoxy resin with high thermal resistance, then heat treated to ensure the best homogeneity at the metal / fiber interfaces. In another embodiment, still according to the method described in patent EP 693 138, one of the two faces of such a flat support made of glass fibers can be entirely metallized beforehand and then mounted by brazing on a strong metal plate. thermal conductivity.
The second face of the planar support is then equipped with an electric circuit as above in which a high amperage electric current flows, the assembly forming (see FIG. 4) a heating plate of low inertia, compact, economical and easy. to achieve. The composite flat support of FIG. 4 comprises for this purpose a stack of three glass fiber fabrics 3, covered with a polymer film 6, as well as a circuit of metal tracks on one of its faces and a layer metal over the entire extent of its other face in 2, this last metallized face 2 being brazed (solder 7) on a metal plate 8
Concrete examples of embodiment of some flat support structures according to the invention are given below.
Example 1
A flat support of the FR4 type usually used to manufacture printed circuits is covered on one of its two faces with a copper foil, itself covered with a photosensitive layer, the other side showing only a film of 30 micrometers of polymerized epoxy resin, superimposed on a braided fiberglass base On this last side, irradiation is
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performed through a mask, with the beam emitted by an excimer laser source working in the ultraviolet in pulsed regime and delivering 0.6 J / cm2 on the face of the support at a repetition rate of 20 Hz.
After 50 pulses of light, the surface of the glass fiber fabric is freed from the layer of epoxy resin; the support is then immersed in a solution containing nickel ions for 20 minutes; at the end of its immersion time, a layer of nickel of 5 micrometers of nickel has formed on the irradiated part of the support. The support is then deposited on a heating plate brought to 3500C for 3 minutes. The metal layer deposited remained in its entirety on the surface of the support while the copper foil on the opposite face of the support was peeled off and the epoxy resin was almost completely charred.
Example 2
A polyamide PA 6 support loaded with pieces of glass fibers in a volume proportion of 40% is irradiated as in Example 1 and then immersed in a solution containing nickel ions. After 45 minutes, the irradiated part is metallized, the metal being fixed on the visible parts of the pieces of fibers in the irradiated area and covering the entire irradiated area by bridging between the pieces of fibers. The metallized area is "buried" in the support to a depth of 30 micrometers.
Example 3
A flat support made of a thick glass fiber fabric (0.2 mm thick) is irradiated on each of its two faces as in Examples 1 and 2, immersed in a solution containing nickel ions for two hours ; the irradiated areas on both sides of the glass fiber fabric are then metallized. The whole is coated with a layer of epoxy resin which is then polymerized by excimer laser irradiation, then brought to an oven at 180 ° C. for 30
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minutes The product obtained materializes an encapsulated double-sided printed circuit meeting the standards in force.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present invention.