FR2825228A1 - Procede de fabrication d'un circuit imprime et antenne planaire fabriquee avec celui-ci - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un circuit imprimé sur un support (2) diélectrique, pour lequel, lors d'une première étape, un modèle de circuit (1) est appliqué avec une encre conductrice de l'électricité et, lors d'une deuxième étape, le modèle de circuit est métallisé, l'encre conductrice de l'électricité étant appliquée au moyen d'un procédé d'héliogravure et la métallisation étant effectuée par voie électrolytique ou chimique.

Description

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Procédé de fabrication d'un circuit imprimé et antenne planaire fabriquée avec celui-ci L'invention concerne un procédé de fabrication d'un circuit imprimé sur un support diélectrique, dans lequel un modèle de circuit est appliqué avec une encre conductrice de l'électricité, le circuit obtenu étant ensuite métallisé. En outre, l'invention concerne une antenne planaire, fabriquée à l'aide de ce procédé, et son utilisation dans des cartes d'identification, de crédit ou analogues.
Un procédé de fabrication d'un circuit imprimé du type décrit ci-dessus est connu par le WO 99/52336.
Dans le domaine des cartes de crédit, des cartes d'identification ou analogues, ce que l'on appelle les cartes intelligentes ou cartes à puce se sont imposées, cartes sur lesquelles des données, se référant à l'utilisateur, peuvent être mémorisées. De telles cartes à puce présentent sur une face des contacts plats qui sont mis mécaniquement en contact avec des contacts conjugués, dans un lecteur de carte à puce, pour lire ou écrire des informations. L'interrogation de données ou l'écriture de données, après établissement d'un contact électrique dans un lecteur de carte à puce, dure environ une seconde. Ce temps est relativement long et, en outre, les contacts de puce et les contacts conjugués sont soumis dans le lecteur de carte à puce à une usure mécanique, pouvant mettre en danger la transmission correcte des données. Egalement, une souillure ou une oxydation des surfaces de contact respectives peuvent influer négativement sur le processus de transmission de données.
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Des systèmes de cartes intelligentes ont été développés avec un fonctionnement sans contact mécanique. Une antenne planaire, reliée à une mémoire et permettant la lecture et l'écriture sans contact de données, est alors intégrée dans les cartes. De tels systèmes ne sont pas soumis à l'usure mécanique des surfaces de contact et, de plus, présentent un avantage selon lequel le procédé de lecture peut s'effectuer notablement plus rapidement, c'est-à-dire d'un ordre de grandeur inférieur à 100 ms.
En outre, de tels systèmes d'antenne planaire sont possibles pour des étiquettes et des systèmes de sécurisation de marchandise. Du fait que de tels systèmes à antenne planaire ouvrent un grand nombre de possibilités d'applications, on a cherché des procédés de fabrication convenant à une production en grande série économique et rapide.
On a eu recours à des techniques connues pour la fabrication de circuits de commutation intégrés, tel que par exemple un procédé de gravure chimique. Dans de tels procédés, on applique sur un substrat une surface constituée d'un matériau conducteur sur laquelle on imprime ou on insole un modèle de circuit. Lors du procédé de gravure chimique subséquent, pratiqué dans la couche conductrice, il ne subsistera que les zones protégées du modèle, le reste du matériau conducteur étant détruit par le processus d'attaque chimique.
Pour des antennes planaires, le degré de revêtement d'un substrat avec un modèle d'antenne est très faible, de sorte qu'une très grande proportion de la couche conductrice doit être enlevée chimiquement et qu'ainsi il faut remettre en condition de fonctionnement le bain de gravure. En outre, la gravure chimique limite les
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matériaux support compatibles avec ce procédé. La gravure chimique demande en outre un très grand nombre d'étapes successives, de sorte qu'elle ne permet pas d'effectuer une production économique d'antennes planaires.
Par le brevet WO 99/52336, on connaît un procédé de fabrication d'un circuit imprimé, circuit pour lequel le modèle de circuit est appliqué par impression sur un support diélectrique, en utilisant une encre conductrice de l'électricité. Du fait que la résistance électrique de ces pistes conductrices imprimées est encore trop élevée, on applique ensuite sur les pistes d'encre une couche métallique avec un outil d'application, qui suit le tracé des pistes conductrices. L'outil d'application fonctionne comme un stylo feutre, fournissant du métal dissous, sachant que, simultanément, est généré un champ électrique, de sorte qu'un procédé de nature électrolytique se déroule sur la piste d'encre.
Dans ce procédé, il faut donc suivre le modèle de circuit chaque fois avec l'outil d'application, ce qui demande beaucoup de temps, de sorte que ce procédé, même si il ne présente que deux étapes, ne convient à une production en grande série d'antennes planaires.
Le procédé décrit dans le brevet EP 0910935 s'attache également au dépôt électrolytique d'une couche de cuivre sur une encre conductrice de l'électricité. Cependant, le procédé demande quatre étapes successives, deux pour le collage de l'encre conductrice (un pré-encollage et un dépôt par impression offset), et deux pour le dépôt de cuivre (1er dépôt chimique passif très consommateur en
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temps, puis un dépôt électrolytique). Ce procédé est peu adapté à la production de masse.
La présente invention a pour but d'indiquer un procédé de fabrication d'un circuit imprimé, avec lequel on puisse appliquer, de façon rentable et rapide, de grands nombres de circuits sur des matériaux support quelconques.
Ce problème est résolu par le fait que l'encre conductrice de l'électricité est appliquée au moyen d'un procédé d'héliogravure. Selon une autre caractéristique de l'invention, la métallisation est effectuée directement sur la piste conductrice constituée par l'encre par voie électrolytique ou chimique.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le support diélectrique (2) est en PVC ou PET, polycarbonate, ABS, époxy ou polyimide, ou bien une feuille en papier imprégné, et le modèle de circuit est formé à partir d'une encre conductrice de l'électricité, comportant du cuivre, de l'argent, de l'or, du paladium, de l'étain ou des alliages de ceux-ci.
De manière préférentielle la métallisation est effectuée avec du cuivre dans un bain d'électrolyse, jusqu'à une épaisseur de couche de cuivre de 0,8 Mm ou plus.
B. Selon une réalisation particulière de l'invention l'héliogravure et la métallisation sont effectuées dans le bain d'électrolyte, de façon continue, à une vitesse de passage d'un support en forme de bande, supérieure à 20 m par minute.
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En outre, l'invention concerne un circuit imprimé fabriqué avec le procédé selon l'invention, en particulier une antenne planaire ainsi fabriquée et son utilisation dans des cartes d'identification, de crédit ou d'accès, ou analogues.
On va expliciter ci-après plus en détail l'invention à l'aide de la description d'un exemple de réalisation, en se référant au dessin.
Dans le dessin, la figure unique représente deux modèles différents d'une antenne planaire fabriquée avec le procédé selon l'invention.
Le procédé de fabrication selon l'invention présente essentiellement deux étapes de procédé : lors de la première étape, on applique sur un substrat diélectrique avec de l'encre conductrice de l'électricité le modèle du circuit à imprimer, une antenne planaire dans le cas représenté.
Il s'est alors avéré que les procédés d'impression envisageables ne convenaient pas tous également pour effectuer l'application d'une encre conductrice de l'électricité.
Selon l'invention, le modèle de circuit est généré par gravure chimique sur le tambour d'héliogravure. L'encre conductrice de l'électricité doit être préparée, du point de vue de sa viscosité et du point de vue d'autres propriétés physico-chimiques, de manière qu'elle convienne pour l'héliogravure. Le modèle de circuit fabriqué selon le procédé d'héliogravure présente une résistance électrique inférieure à ce que l'on obtient
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avec des modèles de circuit fabriqués avec d'autres procédés d'impression, de sorte que l'on obtient un revêtement métallique mince, pour que le produit final atteigne une résistance électrique acceptable.
Le procédé d'héliogravure est un procédé rapide avec lequel le substrat sous forme de bande peut être imprimé à une vitesse de passage de 50 m/minute. La vitesse globale est par contre de 20m/s car le dépôt électrolytique du cuivre est plus lent.
La résolution est d'un ordre de grandeur de 200 um, ce qui est tout à fait suffisant pour la fabrication des antennes planaire. En outre, le procédé d'héliogravure ne demande qu'une faible quantité d'encre conductrice de l'électricité (environ 10 g/m2), ce qui est notablement moins que pour les procédés d'impression tels que la sérigraphie, pour lesquels il est nécessaire d'appliquer 150 g/m2, mais similaire à l'offset.
Le séchage de l'encre se fait à une température inférieure à 600 C, ce qui permet d'utiliser les matériaux support les plus différents qui soient, qui se déformeraient à des températures plus chaudes.
Après séchage de l'encre conductrice de l'électricité appliquée sur le matériau support, le support est passé dans un bain électrolytique pour appliquer une couche métallique de 0,8 J1m ou plus. Dans le cas d'une antenne planaire, naturellement on utilise du cuivre passivé, faisant que l'on ralentit considérablement la cinétique de l'oxydation.
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On envisage comme matériaux des substrats diélectriques en PET, PVC, polycarbonate, ABS ou papier imprégné, verre époxy ou des substrats en polyimide, etc.
Une antenne planaire fabriquée selon le procédé décrit ci-dessus peut être intégrée de façon simple dans des systèmes à circuit se trouvant sur des cartes de crédit ou analogues, la liaison pouvant s'effectuer par des procédés usuels tels que le soudage des fils,"flip-chip" ou analogues. La grande possibilité de choix rencontrée au niveau des matériaux du substrat et la faible utilisation de matériau, ainsi que la haute vitesse à laquelle le procédé de fabrication se déroule, permettent d'obtenir une fabrication rentable et rapide, de sorte que le procédé selon l'invention convient en particulier pour la production en grande série d'antennes planaire, ou de circuits analogues.

Claims (11)

  1. Revendications 1. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé sur un support (2) diélectrique, dans lequel, un modèle de circuit (1) est appliqué avec une encre conductrice de l'électricité sur ledit support, ledit support étant ensuite métallisé caractérisé en ce que l'encre conductrice de l'électricité est appliquée au moyen d'un procédé d'héliogravure
  2. 2. Procédé de fabrication d'un circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisé d'avantage en ce que la métallisation est effectuée directement sur la piste conductrice constituée par l'encre par voie électrolytique ou chimique.
  3. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le modèle de circuit (1) est une antenne planaire.
  4. 4. Procédé selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le support diélectrique (2) est en PVC ou PET, polycarbonate, ABS, époxy ou polyimide, ou bien une feuille en papier imprégné.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le modèle de circuit est formé à partir d'une encre conductrice de l'électricité, comportant du cuivre, de l'argent, de l'or, du paladium, de l'étain ou des alliages de ceux-ci.
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  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la métallisation est effectuée avec du cuivre dans un bain d'électrolyse, jusqu'à une épaisseur de couche de cuivre de 0,8 Mm ou plus.
  7. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'héliogravure et la métallisation sont effectuées dans le bain d'électrolyte, de façon continue, à une vitesse de passage d'un support en forme de bande, supérieure à 20 m par minute.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice de circuit est appliquée sur le tambour d'héliogravure par un processus de gravure chimique.
  9. 9. Circuit imprimé sur un support diélectrique, caractérisé par sa fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
  10. 10. Circuit imprimé selon la revendication 10, caractérisé en ce que ce circuit est utilisé comme antenne planaire.
  11. 11. Utilisation du circuit imprimé selon la revendication 11, en tant qu'antenne planaire dans une carte d'identification, de crédit ou d'accès, ou analogues.
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