FR2558328A1

FR2558328A1 - Plaquette a circuits imprimes et procede de fabrication de cette plaquette

Info

Publication number: FR2558328A1
Application number: FR8500533A
Authority: FR
Inventors: Takeshi Ninomiya; Risuke Ozaki
Original assignee: O Key Printed Wiring Co Ltd
Current assignee: O Key Printed Wiring Co Ltd
Priority date: 1984-01-17
Filing date: 1985-01-15
Publication date: 1985-07-19
Also published as: FR2558328B1; JPS60149196A; GB2153595B; DE3500303A1; JPS6356717B2; DE3500303C2; GB8500874D0; US4663208A; GB2153595A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE PLAQUETTE A CIRCUITS IMPRIMES ET UN PROCEDE DE FABRICATION DE CETTE PLAQUETTE. CETTE PLAQUETTE COMPORTE UNE PLAQUETTE METALLIQUE10 COMPORTANT DES TROUS A RESINE12 REMPLIS D'UNE RESINE14 ET DES TROUS16 DE PASSAGE DE FILS CONDUCTEURS AU CENTRE DES BLOCS DE RESINE DE REMPLISSAGE, ET UNE PLAQUETTE EN RESINE20 COMPORTANT UNE COUCHE DE CIRCUITS22 ET DES TROUS TRAVERSANTS24, CES PLAQUETTES10, 20 ETANT COLLEES L'UNE A L'AUTRE ET LES CENTRES DES TROUS16 ET DES TROUS24 ETANT SITUES SUR DES AXES COINCIDANTS. APPLICATION NOTAMMENT A LA FABRICATION DE PLAQUETTES A CIRCUITS IMPRIMES A HAUTE DENSITE D'INTEGRATION ET EVACUATION AMELIOREE DE LA CHALEUR.

Description

i La présente invention concerne une plaquette à circuits imprimés et un

procédé de fabrication de cette plaquette. En ce qui concerne les plaquettes à circuits imprimés, jusqu'à présent il s'agissait de plaquettes à circuits imprimés constituées par une résine et comportant au moins une couche de circuits formée sur une plaquette en résine. Mais, avec le progrès de la miniaturisation des composants électroniques, la densité croissante des composants montés sur la plaquette à circuits imprimés entraîne un accroissement de la chaleur produite par ces composants installés, et un problème important, qui est à résoudre, est maintenant la réduction du rendement de

ces composants installés, qui est provoquée par la présen-

ce d'une température plus élevée dans le domaine voisin

de la plaquette à circuits imprimés, par suite d'une capa-

cité insuffisante d'évacuation de la chaleur de ces pla-

quettes en résine à circuits imprimés. Pour résoudre ce

problème, on a installé des composants comportant des ner-

vures ou ailettes de rayonnement, mais un inconvénient

dans ce cas est le coût supérieur des composants installés.

Lorsque le nombre des composants installés augmente, la plaquette à circuits imprimés s'incurve en raison d'une moindre résistance de la plaquette en résine à circuits

imprimés à la flexion, ce qui rend impossible de l'incor-

porer dans le système électronique. Même si on pouvait

l'incorporer, elle viendrait en contact avec des plaquet-

tes à circuits imprimés voisines et éventuellement met-

trait sérieusement en danger le fonctionnement du circuit.

En outre on ne peut pas éviter la production de bruits

parasites, étant donné que la plaquette en résine à cir-

cuits imprimés présente une action réduite de blindage

ou de protection.

Le but de la présente invention est de fournir une plaquette à circuits imprimés présentant une meilleure capacité d'évacuation de la chaleur, et une résistance plus importante à la flexion et une action de blindage améliorée, ainsi qu'un procédé de fabrication d'une telle plaquette. La plaquette à circuits imprimés conforme

à la présente invention est caractérisée en ce qu'une pla-

quette métallique et une plaquette en résine sont collées l'une à l'autre, quedestrous à,[résine, qui sont remplis par une résine, sont ménagés à travers la plaquette métallique et des trous de passage des fils métalliques sont ménagés au niveau des centres des blocs de résine de remplissage et qu'au moins une couche de circuits est prévue sur la plaquette en résine et que des trous traversants y sont ménagés, et que les centres des trous de passage des fils

conducteurs et les centres des trous traversants sont ali-

gnés sur des axes identiques. En outre le procédé de fabri-

cation de la plaquette à circuits imprimés selon la pré-

sente invention est caractérisé en ce que l'on perce des trous à résine à travers une plaquette métallique à l'aide d'une perceuse ou d'une presse en utilisant des moyens de détermination des positions des trous, on remplit les trous à résine avec une résine eton aménage des trous de passage des fils conducteurs au niveau des centres des blocs de résine de remplissage à l'aide d'une perceuse, en utilisant les moyens de détermination des positions des trous, et on dispose au moins une couche de circuits sur une plaquette en résine et on y aménage des trous traversants, et on colle l'une à l'autre la plaquette métallique et la plaquette en résine, tout en conservant

alignés les centres des trous de passage des fils conduc-

teurs et les centres des trous traversants.

D'autres caractéristiques et avantages de

la présente invention ressortiront de la description don-

née ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe

transversale d'une partie de la plaquette à circuits im-

primés selon la présente invention; - la figure 2 fournit l'explication illustrée du procédé de fabrication de la plaquette à circuits im-

primés conforme à la présente invention et tel que repré-

senté sur la figure 1; - la figure 3 représente une vue en coupe transversale d'une partie d'une autre plaquette à circuits imprimés selon la présente invention; - la figure 4 est une illustration permettant d'expliquer le procédé de fabrication de la plaquette à

circuits imprimés selon la présente invention tel que re-

présenté sur la figure 3; - la figure 5 est une illustration permettant

d'expliciter la fabrication d'une autre plaquette à cir-

cuits imprimés selon la présente invention; et - la figure 6 est un graphique montrant les relations entre la durée de fonctionnement des composants

installés sur la plaquette à circuits imprimés et la tem-

pérature de cette plaquette a circuits imprimés.

On va donner ci-après une description détail-

lée de l'invention.

En se reportant à la figure 1, on va expliquer ci-après une forme de réalisation préférée de la plaquette à circuits imprimés conforme à la présente invention. Une plaquette en aluminium 10 et une plaquette en résine 20

sont collées l'une a l'autre au moyen d'une feuille pré-

imprégnée 30. On perce des trous a résine 12, qui sont

remplis par une résine 14, a travers la plaquette en alu-

minium 10 et l'on aménage des trous 16 de passage de fils conducteurs, au niveau des centres des blocs de résine de remplissage 14, tandis qu'on recouvre une partie de

la surface de la plaquette en aluminium 10 par une mem-

brane isolante 18. On dispose sur la plaquette en résine des couches de circuits 22 et on aménage dans cette plaquette des trous traversants 24 raccordés aux couches

de circuits 22. En outre, étant donné que la feuille pré-

imprégnée 30 est constituée en un matériau mou, lorsque l'on insère le fil conducteur du composant installé, à

travers le trou 16 prévu pour le fil conducteur et à tra-

vers le trou traversant 24, le fil conducteur peut aisé-

ment passer à travers la fouille préimprégnée 30.

Lorsque la plaquette en résine 20 munie des

couches de circuits 22 est collée sur la plaquette en alu-

minium 10, la plaquette à circuits imprimés possède une

meilleure capacité d'évacuation de la chaleur et une résis-

tance supérieure à la flexion, tout en présentant une ex-

cellente action de blindage ou de protection. En outre étant donné que l'on utilise comme plaquette métallique

la plaquette en aluminium 10, ceci n'entraîne aucun ac-

croissement du poids de la plaquette à circuits imprimés.

Ci-après on va expliquer, en référence à la

figure 2, le procédé de fabrication de la plaquette à cir-

cuits imprimés représentée sur la figure 1. Tout d'abord on prépare, en utilisant une pellicule de conception de commande numérique ou une feuille à dessiner, une bande

NC (de commande numérique), qui contient les données con-

cernant les positions des centres des trous 16 de passage des fils conducteurs. Ensuite il faut fixer la plaquette

en aluminium 10 dans la position désignée, sur une per-

ceuse a commande numérique, qui perce les trous d'une ma-

nière conforme aux directives fournies par la bande de commande numérique, et, après avoir fixé le premier foret à la perceuse, on perce les trous à résine 12 avec cette

perceuse dans la plaquette en aluminium 10 (figure 2 (a)).

Ensuite on introduit une résine 14 dans les trous à résine

12 utilisant la technique de la sérigraphie ou bien a l'ai-

de d'un rouleau, après avoir enlevé la plaquette d'alumi-

nium 10 de la perceuse, puis on fait durcir la résine 14 en réalisant un séchage à la chaleur, ou en utilisant un rayonnement ultraviolet (figure 2(b)). Ensuite on fixe à nouveau la plaquette en aluminium 10 dans la position désignée et mentionnée plus haut sur ladite perceuse et simultanément, après avoir fixésur la perceuse à commande numérique le second foret dont le diamètre est inférieur

à celui du premier foret, on perce les trous 16 de passa-

ge des fils conducteurs, au,'niveau des centres des blocs de résine de remplissage 14, à l'aide de ladite perceuse, conformément aux directives de ladite bande de commande numérique mentionnée plus haut (figure 2(c)). Ensuite on dispose la feuille préimprégnée 30 entre la plaquette en aluminium 10 et la plaquette en résine 20, sur laquelle les couches de circuits 22 sont disposées et dans laquelle

les trous traversants 24 sont ménagés (figure 2(d)). En-

suite on presse l'une contre l'autre la plaquette en alu-

minium 10 et la plaquette en résine 20, en appliquant une chaleur, de manière a disposer les centres des trous 16 de passage des fils conducteurs et les centres des trous traversant 24 sur des axes identiques (figure 2(e)). Enfin, après avoir mis en place la membrane isolante 18 au niveau

du ou des emplacements requis sur la surface de la plaquet-

te en aluminium 10, par impression, on met en oeuvre un

processus de finition pour achever l'obtention de la con-

figuration extérieure de l'ensemble.

Selon ce procédé de fabrication, l'opération

de perçage peut être effectuée avec la plus grande facili-

té et les trous 16 de passage des fils conducteurs peu-

vent être percés au niveau des centres des trous a résine 12, avec la précision maximale, étant donné que ces trous

a résine 12 et les trous 16 de passage des fils conduc-

teurs sont fournis grâce à l'utilisation de la même bande de commande numérique, et ce moyennant le fait que l'on porte une attention spécifique à conservercoincidants les axes des trous à résine 12 et les axes des trous 16 de

passage des fils conducteurs.

La figure 3 représente un autre type de pla-

quette à circuits imprimés conforme à la présente inven-

tion. Dans cette plaquette & circuits imprimés, la feuille préimprégnée 30 comporte des trous 32 dont les centres sont situés sur les mêmes axes que ceux passant par les centres des trous 16 de passage des fils conducteurs et

des trous traversants 24, tandis que les autres caracté-

ristiques de cette plaquette à circuits imprimés sont les

mêmes que celles de la plaquette à circuits imprimés repré-

sentée sur la figure 1.

Ci-après on va traiter du procédé de fabrica-

tion de la plaquette à circuits imprimés représentée sur la figure 3. Tout d'abord il faut préparer une bande de commande numérique, qui comporte les données relatives aux positions des centres des trous 16 de passage des fils

conducteurs, puis on réalise une matrice de presse en uti-

lisant cette bande de commande numérique. Ensuite on fixe la plaquette en aluminium 10, a laquelle est attachée la feuille préimprégnée 30, dans la position désignée sur la presse, et l'on aménage les trous à résine 12 et les

trous 32 en les réalisant au moyen de la presse et à l'ai-

de de la matrice de presse mentionnée plus haut (figure

4(a)). Ensuite, après avoir enlevé la plaquette en alumi-

nium 10 et la feuille préimprégnée 30 de la presse, on introduit une résine 14 dans les trous à résine 12, puis on doit faire durcir la résine de remplissage 14 (figure

4 (b)). Ensuite on fixe fermement la plaquette en alumi-

nium 10 dans la position désignée sur la perceuse à com-

mande numérique, qui perce les trous conformément aux di-

rectives indiquées par ladite bande de commande numérique, et l'on perce les trous 16 de passage des fils conducteurs au niveau des centres des blocs de résine de remplissage

14 au moyen de ladite perceuse à commande numérique, moyen-

nant l'utilisation de ladite bande de commande numérique mentionnée plus haut (figure 4(c)). Ensuite on introduit la feuille préimprégnée 30 entre la plaquette en aluminium et la plaquette en résine 20, sur laquelle les couches de circuits 22 sont installées et dans laquelle les trous traversants 23 sont percés, de manière à amener les cen- tres des trous 16 de passage des fils conducteurs, les trous traversants 24 et les trous 32 à être situés sur des droites ou axes identiques (figure 4 (d)), puis on soumet l'ensemble a un pressage à chaud à l'aide de la presse (figure 4(e)). Lors de cette opération de pressage,

le diamètre des trous 32 de la feuille préimprégnée dimi-

nue. Finalement on obtient la configuration extérieure

de l'ensemble après avoir mis en place la membrane isolan-

te 18 dans la position requise sur la surface de la pla-

quette en aluminium 10, au moyen d'une opérationd'impres-

sion. En outre, bien que la plaquette en aluminium soit utilisée en tant que plaquette métallique dans la forme de réalisation préférée mentionnée précédemment, il est possible d'utiliser comme plaquette métallique, n'importe quel type de plaquettes métalliques, par exemple

des plaquettes en fer, en cuivre ou en alliage d'alumi-

nium; une plaquette en fer permet de réaliser une écono-

mie de coût et une plaquette en cuivre fournit une capaci-

té nettement meilleure d'évacuation de la chaleur, tandis qu'une plaquette en alliage d'aluminium fournit un poids plus léger. De même pour la plaquette en résine 20, on

peut utiliser des plaquettes du type constitué par du ver-

re-époxy, du polyimide, etc. En outre, la plaquette métal-

lique peut avoir des dimensions plus importantes que la

plaquette en résine 20 et dans ce cas la capacité d'éva-

cuation de la chaleur peut être d'autant améliorée. En outre, si l'on soumet la plaquette a une opération de cintrage à chaud, on peut donner a sa section transversale la forme d'un L ou la forme d'une gorge a section carrée, ou bien on peut lui donner la forme d'une boîte, auquel cas ceci accroît la fonction de maintien, la fonction de blindage ou de protection et la fonction de protection des circuits de la plaquette à circuits imprimés. En outre la plaquette en aluminium 10 est collée à la plaquette en résine 20 au moyen de la feuille préimprégnée 30,'mais

au lieu de cela, on pourrait très bien coller la plaquet-

te en aluminium 10 à la plaquette en résine 20 a l'aide

d'un adhésif.

En outre, dans l'exemple préféré mentionné

précédemment, bien que l'on utilise une perceuse à comman-

de numérique pour ménager les trous à résine 12 lors de

la fabrication de la plaquette à circuits imprimés repré-

sentée sur la figure 1 etqu'on utilise une presse pour ménager les trous à résine 12 et les trous 32 lors de la

fabrication de la plaquette à circuits imprimés représen-

tée sur la figure 3, on peut parfaitement réaliser les

trous à résine 12 en utilisant une presse pour la fabrica-

tion de la plaquette à circuits imprimés de la figure 1 et on peut parfaitement percer les trous à résine 12 et

les trous 32 en utilisant une perceuse a commande numéri-

que pour la fabrication de la plaquette à circuits impri-

més représentée sur la figure 3. De même, dans ledit exem-

ple préféré indiqué précédemment, on utilise une bande de commande numérique en tant que moyen pour déterminer

la position de chaque trou, mais au lieu de cela, on pour-

rait utiliser tout aussi bien n'importe quel autre moyen de détermination de la position des trous. En outre si

la surface de la plaquette en aluminium 10 est rendue ru-

gueuse au moyen d'un traitement mécanique ou bien à l'aide d'un traitement électrique tel qu'une oxydation anodique avant l'ouverture des trous à résine 12 dans la plaquette

en aluminium 10, on peut améliorer sa capacité d'évacua-

tion de la chaleur et sa capacité d'adhérence. En outre,

comme cela est représenté sur la figure 5(a), si l'on for-

me la couche conductrice 26 dans la zone située au voisi-

nage du trou traversant 24 sur le côté de la plaquette en résine 20, sur lequel la plaquette en aluminium 10 est

collée, ceci empêche la feuille préimprégnée 30 de péné-

trer en gonflant à l'intérieur des trous traversants 24

lorsque la plaquette en aluminium 10 est collée a la'pla-

quette en résine 20, comme cela est représenté sur la fi-

gure 5(b).

Comme cela a été complètement expliqué ci-

dessus, étant donné l'excellente capacité d'évacuation de la chaleur, la température de la plaquette a circuits imprimés conforme à l'invention n'augmente jamais même

alors que la densité d'installation des composants augmen-

te et que la chaleur produite par les composants installés devient plus importante. Pour résumer ce qui précède, la

figure 6 représente le graphique montrant la relation en-

tre la durée de fonctionnement des composants installés et la température de la plaquette à circuits imprimés, alors que les composants installés fonctionnent pendant

une durée de huit heures consécutives; la courbe A repré-

sente le cas d'une plaquette en résine à circuits imprimés classique, tandis que la courbe B représente le cas de la plaquette a circuits imprimés réalisée conformément

a l'invention. Comme cela ressort à l'évidence de ce gra-

phique, la température de la plaquette a circuits imprimés

conforme a la présente invention est maintenue très infé-

rieure à celle de la plaquette en résine à circuits impri-

més classique. C'est pour cette raison qu'il n'existe au-

cune altération ou réduction de fonctionnement des compo-

sants installés sur la plaquette à circuits imprimés selon la présente invention, et qu'il n'existe aucune nécessité d'installer un composant onéreux du type muni d'ailettes

ou de nervures de rayonnement ou autres. De même la résis-

tance supérieure a la flexion confère à la plaquette à circuits imprimés une absence totale de tout cintrage, même dans le cas o le nombre des composants installés augmente, si bien que ceci garantit une insertion aisée

de la plaquette à circuits imprimés dans le système élec-

tronique et empêche la plaquette à circuits imprimés de venir en contact avec n'importe laquelle des plaquettes à circuits imprimés voisines. En outre l'action améliorée de blindage ou de protection facilite effectivement une

préventiond bruits parasites quipcourraient sinon être produits.

Par conséquent ceci accroît dans une large mesure le do-

maine d'application de la plaquette à circuits imprimés.

Simultanément, étant donné que le procédé de fabrication de la plaquette à circuits imprimés conforme a la présente invention permet d'aménager les trous de passage des fils conducteurs au niveau des centres effectifs des blocs de résine de remplissage grâce à l'utilisation de moyens de détermination de positions identiques pour les trous, les trous de passage des fils conducteurs peuvent être ménagés beaucoup plus facilement au niveau des centres réels des

trous à résine. La précision de détermination des posi-

tions des trous de passage des fils conducteursestsigrande

que l'installation de composants sur la plaquette à cir-

cuits imprimés peut être réalisée à l'aide d'une machine automatisée d'installation des composants, sans que ceci

ne pose aucun problème.

Claims

REVENDICATIONS

1. Plaquette à circuits imprimés, caractérisée en ce qu'elle est constituée par une plaquette métallique (10) et par une piaquette en résine (20), collées l'une à l'autre,que ladite plaquette métallique (10) com - porte des trous à résine (12)quiscntremplis par une résine (14), que des trous (16) de passage de fils conducteurs sont ménagés au niveau des centres desdits blocs de résine de remplissage, que ladite plaquette en résine (20) est munie

d'au moins une couche de circuits (22) et de trous tra-

versants (24), et que les centres desdits trous (16) de passage des fils conducteurs et les centres desdits trous

traversants (24) sont situés sur des axes communs.

2. Plaquette à circuits imprimés selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite plaquette métallique (10) et ladite plaquette en résine (20) sont

collées l'une a l'autre au moyen d'une feuille préimpré-

gnée (30).

3. Plaquette a circuits imprimés selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite feuille

préimprégnée (30) ne comporte aucun trou.

4. Plaquette à circuits imprimés selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite feuille

préimprégnée (30) comporte des trous (32), dont les cen-

tres sont sur des axes identiques passant par les centres

desdits trous (16) de passage des fils conducteurs et des-

dits trous traversants (24).

5. Plaquette à circuits imprimés selon la

revendication 4, caractérisé en ce qu'une couche conduc-

trice (26) est formée dans la zone située au voisinage

desdits trous traversants (24) sur la face de ladite pla-

quette en résine (20), sur laquelle ladite plaquette métal-

lique (10) est collée.

6. Plaquette à circuits imprimés selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite plaquette métallique (10) et ladite plaquette en résine (20) sont

collées l'une à l'autre au moyen d'un adhésif.

7. PLaquette à circuits imprimés selon la

revendication 1, caractérisée en ce que ladite plaquet-

te métallique (10) est une plaquette en aluminium. 6. Procédé de fabrication d'une plaquette à circuits imprimés, caractérisé en ce que l'on aménage des trous à résine (12) dans une plaquette métallique (10) à l'aide d'une perceuse ou d'une presse en utilisant des moyens de détermination des positions des trous, qu'on introduit une résine (14) dans lesdits trous à résine (12),

qu'on aménage des trous (16) de passage de fils conduc-

teurs au niveau des centres desdits blocs de résine de remplissage (14) à l'aide d'une perceuse et en utilisant lesdits moyens de détermination des positions des trous, qu'on dispose au moins une couche de circuits (22) sur une plaquette à résine (20) et qu'on y aménage des trous traversants (24), et qu'on colle l'une sur l'autre ladite plaquette métallique (10) et ladite plaquette en résine (20) tout en disposant les centres desdits trous (16) de passage des fils métalliques et les centres desdits trous

traversants (24) sur des axes communs.

9. Procédé selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que l'on utilise une bande de commande numé-

r--.que en tant que moyens de détermination des positions

des trous.

10. Procédé selon la revendication 9, selon lequel on utilise comme perceuse une perceuse à commande numérique.

11. Procédé selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que l'on rend rugueuse la surface de ladite plaquette métallique (10) avant d'aménager lesdits trous

à résine (12) dans cette plaquette métallique.