WO1996001743A1 - Pochoir pour le depot et le dosage de couches plus ou moins epaisses, a base de points, d'un produit visqueux - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a stencil for depositing and dosing more or less thick layers, based on points, of a viscous product.
  • the present invention relates to surface mounting technologies for electronic components on printed circuits and in microelectronics.
  • the paste or the glue can thus be deposited by equipment for distributing liquids
  • the preferred method is screen printing through a screen, using a metal screen or stencil produced by chemical cutting, by laser cutting or by electro-image. These three methods are valid for dimensions up to 300 micrometers but even smaller dimensions are necessary.
  • the yield corresponds to the degree of obturation of the stencil orifices which is a function of the presence of threads in the case of woven stencil.
  • the non-contact is the angle that can be formed by the stencil with the support surface in the working position when the doctor blade is in support.
  • the metallic screen fabric is worse than the polyester screen fabric and better than a metal stencil.
  • the polyester screen fabric is less good than the metal screen fabric which is itself less good than the metal stencil.
  • the method and the means of machining the stencils also condition the quality of the deposits, as will be explained below.
  • the present invention overcomes these drawbacks by presenting a means of depositing thick layers by using a stencil produced by a full and homogeneous sheet of flexible and extensible synthetic material pierced by cutting means in accordance with the deposits. to achieve.
  • Such stencils have been used.
  • GB Patent 2054462 uses such a stencil mask for the metal to an electrochemical etching thus a removal of metal rather than a deposit of viscous product.
  • US Patent 3981237 uses such a stencil for printing ink on textiles, the stencil or mask being mounted on a rotary drum.
  • the object is different in the present invention, which aims to deposit and measure viscous products.
  • the invention is essentially characterized in that the stencil for depositing and dosing more or less thick layers, based on points, of a viscous product, the product being dosed by means of said stencil consists of a sheet full and homogeneous of a flexible and extensible synthetic material provided with transfer bores in accordance with the surface of each of the points to be produced, the size of the said bores, in relation to the thickness of the sheet, makes it possible to dose the quantity of products deposited and control the height of the deposit.
  • the holes in the stencil are circular.
  • the holes are made by mechanical means.
  • the stencil consists of a sheet of po ⁇ lyester or of a similar or equivalent synthetic material. The present invention thus relates both to the stencil, as a device, and to the method intended for producing it.
  • the present invention proposes using a polyester or similar canvas, this canvas is no longer made of threads but is, itself, a full sheet. This solid polyester sheet is mechanically pierced at the desired locations.
  • the polyester canvas due to the fact that it is full, admits tensile forces greater than the fabrics with metallic threads and at least equal to the metallic stencils.
  • Figure 1 shows the textures of masks and stencils of known types.
  • Figure 2 shows sections of stencils and their respective qualities.
  • Figure 3 shows a view of a thick layer deposition in progress.
  • Figure 4 shows two screens, one being realized according to the present invention and the other being representative of the state of the prior art.
  • FIG. 5 represents a sectional view of a stencil according to the invention on the printed circuit board which must receive the deposits.
  • FIG. 6 shows an example seen in plan and in section of simultaneous deposition of glue dots of different height and diameter depending on the type of component.
  • FIG. 7 represents in plan view an example of constitution with the invention of physical barriers between zones where there is a risk of bridging during the passage of the welding wave of the components.
  • 8 shows examples of embodiment, by implementation of the invention, continuous lines or solid surfaces.
  • FIG. 9 represents the stencil schematically in operation in different cases.
  • FIG. 1 shows a mesh 1 of a network 2 made of a fabric of stainless steel wires 3, a mesh 4 of a network 5 made of a fabric of polyester threads 6.
  • Meshes 1 and 4 have identical surfaces. However, the efficiency of network 2 is higher than that of network 5 since the diameters of wires 3 are less than the diameters of wires 6. The voltage value is identical for networks 2 and 5. Finally, the non-contact is better for the network 5 than for network 2.
  • Figure 2 shows sections of stencils and their respective qualities.
  • sections of screen printing screens 7, 8, 9, 10, 11 and 12 each passing through an opening whose sides 13 and 14 for the screen 7, 15 and 16 for the screen 8, 17 and 18 for the screen 9, 19 and 20 for the screen 10, 21 and 22 for the screen 11, 23 and 24 for the screen 12, have different shapes. These shapes correspond to different screen printing qualities.
  • the screens are considered to be made of the same material and used by filling from the top and filing from the bottom, as shown in Figure 3.
  • the sides 13 and 14 correspond to good filling since the sides 13 and 14 are closer to each other at the bottom than at the top.
  • the flanks 15 and 16 correspond to a good release from the mold since the flanks 15 and 16 are closer to each other, at the top than at the bottom.
  • the flanks 17 and 18 correspond to a usual compromise between these two forms and these two qualities.
  • the sides are brought together at equal distance from the two surfaces of the screen 9.
  • the sides 19 and 20 correspond to a compromise favoring release from the mold since they are brought closer to each other at a shorter distance from the upper surface than from the lower surface of the screen 10.
  • the four shapes presented above correspond to the chemical production of the cuts.
  • the sides 21 and 22 correspond to an ideal shape. They are parallel to each other and perpendicular to the screen 11.
  • the sides 23 and 24 correspond to the shape obtained by laser cutting. Their shapes are very close to those of flanks 21 and 22, however they are rough.
  • Screen printing uses a metal or polyester canvas as support.
  • a mask made using a photosensitive film to ultraviolet, allows the realization of stencils.
  • the polyester fabric allows a certain elasticity, which allows an out-contact of up to 3 or 4 millimeters without distortion of the image. The non-contact promotes release from the mold because it reduces the lateral surfaces in contact.
  • This out-of-contact is very important because it is this which allows the material to be removed from the hole in the fabric, not obstructed during the passage of the doctor blade.
  • the tension can be all the more important as the number of threads per unit of length will be important.
  • a larger number of wires allows a lower yield (the yield being the ratio between the free surface and the total surface of the inaille).
  • the percentage of opening being lower, the passage of the pasty and / or viscous product will be all the more difficult and will become impossible for small opening sizes.
  • the metallic fabric generally made of stainless steel mesh, allows, because of its superior strength, to offer a higher opening percentage than polyester (70% maximum). As a result, the size of the deposits may be reduced. On the other hand, the possible non-contact will be less than polyester and the tearing-off may be more delicate, which risks bringing the product into the screen (note: the high tension is close to the breaking limit).
  • the opening percentage is 100%.
  • the metal is not extensible, it is rigid and its admissible bending angle is very weak.
  • a non-contact pseudo is obtained by suspending the metal stencil on a sieve made of polyester threads.
  • the contact area is very wide.
  • Figure 3 shows a view of a thick layer deposition in progress.
  • a stencil 25 having son 26 and a material 27, on which rests a doctor blade 28 which pushes a solder paste 29 or glue or any other viscous material in orifices 30, 31 and 32 , the solder paste emerging orifices and depositing in the form of dots 34 on a printed circuit 33 when the stencil 25 moves away from a printed circuit 33.
  • the stencil 25 is produced according to methods known to those skilled in the art. It has wires 26 which provide solidity and a material 27 which seals the stencil 25.
  • the doctor blade 28 is of known type. It is of a hardness adapted to prevent the passage of paste between it and the stencil 25.
  • the solder paste 29 is a viscous paste comprising various components including materials which conduct electricity. It spreads in the orifices 30, 31 and 32. In FIG. 3, the orifice 31 is much smaller than the orifice 30. The orifice 30 is empty and the orifice 32 is being filled.
  • the stencil is stretched upward to be removed from the printed circuit 33 before and after the passage of the doctor blade 28. It itself presses both, the solder paste 29 on the po ⁇ choir 25 and the stencil 25 on the circuit printed 33.
  • solder paste When the doctor blade moves from the right of FIG. 3 to the left, the solder paste enters the holes 30, 32 then 31 and emerges from these holes when the stencil moves away from the printed circuit 33.
  • the solder paste 29 then constitutes points 34 on the printed circuit 33.
  • the qualities of the stencil 25 depend on the wires 26 possibly inserted in the material 27, on the elasticity of the stencil 25, on its thickness and on the manner of producing its orifices.
  • the stencil or screen printing screen 25 consists of a solid sheet of an extensible and flexible synthetic material such as polyester or plastic derivatives or similar materials, preferably machined by mechanical cutting to make the orifices. circular.
  • the material used for the production of the stencil is capable of undergoing localized shaping by plastic deformation, for example to allow the passage of extra thicknesses.
  • the present invention thus relates both to the stencil 25, as a device, and to the process for producing it.
  • the present invention proposes using a screen printing screen in polyester or derivatives in a full sheet.
  • This full sheet in polyester is drilled mechanically or thermally in the desired places.
  • the po ⁇ lyester canvas due to the fact that it is full, admits tensile forces greater than the fabrics with metallic threads and at least equal to the metallic stencils.
  • FIG 4 In Figure 4 are shown a stencil 42 having an orifice 35 whose sides 36 and 37 are a conventional compromise in the electronic industry and a stencil 38 according to the invention comprising a hole 39 whose sides 40 and 41 are made by means mechanical.
  • the stencil 42 is metallic. It has an orifice 35, the sides 36 and 37 of which have been presented in FIG. 2 as the usual compromise in the electronic industry.
  • the stencil 42 does not accept contact well, has a very limited folding angle because of its base material, and has high coefficients of friction.
  • the stencil 38 according to the invention is composed of a solid sheet poly ⁇ ester machined by mechanical cutting. It has an orifice 39, the sides 40 and 41 of which are produced by drilling and therefore have an almost ideal shape, as shown in FIG. 2.
  • the stencil 38 accepts high off-contacts, has a very high folding angle and a low coefficient of friction.
  • the precision of the cutting shape is very high.
  • Figure 5 shows a stencil made according to the present invention. In Figure 5, is shown the production of a deposit on a substrate surface
  • the printed circuit which will receive the deposits of viscous or pasty and / or sticky products has a relief or roughness of variable thicknesses. These reliefs are due to the presence of tracks and reception areas.
  • the rule to respect for a transfer of the product to be deposited on the substrate is that there is contact between the stencil and the substrate at the precise place where the doctor blade exerts a linear pressure and opposite an opening. .
  • the edge is clean and clean with possibilities of drilling diameters up to 0.1 mm.
  • the drill is a tool with constant diameter and profile with a constant calculated cutting speed, it works a material of constant thickness and nature. This leads to constant hole diameters with an identical surface condition on all holes of the same diameter, the holes are smooth with a roughness of the order of 0.001 micron (for 0.1 mi ⁇ cron by laser cutting).
  • the modification of the surface condition of the holes makes it possible to obtain different results, in particular on the dosage of the products deposited, and the height of the points made in relation to the diameter of the holes.
  • the stencil 25 has been shown, on the one hand applied to the substrate 33 (printed circuit) and on the other hand, during lifting to represent the removal of glue by the stencil and the action it can have on the formation of glue dots.
  • Figure 6 is shown seen in plan and in section, an example of depositing glue dots of different heights to fix different components on the circuit.
  • FIG. 7 is shown an example of the constitution of physical barriers by dots of glue between zones where there is a risk of bridging during the transition to the welding wave.
  • FIG. 8 is shown the embodiment by points of continuous lines and of solid surfaces.
  • the material remaining attached to the side walls of the orifices of the same diameter is strictly identical from one to the other.
  • the full polyester sheet does not have any insert or any particular shape. Its thickness is constant and it is homogeneous.
  • the polyester used is transparent, the location of the respective positions of the stencil and the printed circuit is therefore better.
  • the height deposited depends on the diameter of the hole, the viscosity of the product, its density, the thickness of the stencil and the forces that oppose the flow (roughness).
  • the roughness being constant, the other parameters being constant, the result is constant, that is to say that for the same hole diameter, we always have the same deposit height.
  • the roughness being variable, the deposits are inconsistent.
  • the viscosity is the most influential factor on the height of the deposit, the lower the viscosity, the more the deposited height will approach the thickness of the stencil and this regardless of the diameter of the hole.
  • the height deposited depends on the diameter and the thickness of the stencil. For very small diameters (200 to 400 micrometers), the height deposited is much less than the thickness of the stencil.
  • the hole serves as a reservoir and is recharged each time the doctor blade passes with a quantity of viscous product equivalent to that which has been deposited on the circuit.
  • the adhesion of the glue on the sides of the hole entails a part with the stencil and leaves only another part on the substrate.
  • the part reentrained by the stencil is very well controlled and repetitive due to the consistency of roughness of the hole.
  • the partial re-entrainment of the very viscous glue causes the systematic realization of a dome whose height can be up to 1.8 times the thickness of the stencil.
  • the deposited heights are identical to the thickness of the stencil. If you want to deposit higher heights, you will have to choose a thicker stencil and select the appropriate drilling diameter, knowing that for the smaller diameters, the deposited height will be identical regardless of the thickness of the stencil.
  • the properties of the invention make it possible to make side by side (there is no form limit) very high glue dots and very low glue dots.
  • the ratio of 1 to 20 is possible. It is possible to bond micro-components and large pavers side by side.
  • the stencil produced according to the present invention still admits elasticity which makes it possible to have contactless during deposition while ensuring intimate contact with the substrate.
  • the opening percentage being 100%, the size of the possible deposit becomes even smaller.
  • micro-points of glue or solder paste by using the device which is the subject of the present invention, reaches limit diameters of approximately 100 micro-meters, with a limit height of 50 micro-meters.
  • the lifespan is longer than that of the metal stencil.
  • the polyester stencil can undergo permanent plastic deformation on demand to avoid certain circuit areas if necessary.

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Abstract

La présente invention concerne un pochoir (25, 38) pour le dépôt et le dosage de couches plus ou moins épaisses, à base de points, d'un produit visqueux. Pour remédier aux problèmes rencontrés sur l'écran sérigraphique en toile polyester ou métallique et au pochoir métallique, la présente invention propose d'utiliser une feuille pleine et homogène (38) de matière synthétique et préférentiellement en polyester sans inclusion de fils. Cette feuille pleine en polyester est percée mécaniquement ou thermiquement aux endroits voulus. La toile polyester, du fait qu'elle est pleine, admet des forces de tension supérieure aux toiles à fils métalliques et au moins égale aux pochoirs métalliques.

Description

POCHOIR POUR LE DEPOT ET LE DOSAGE DE COUCHES PLUS OU MOINS EPAISSES, A BASE DE POINTS, D'UN PRODUIT λISQUEUX.
La présente invention concerne un pochoir pour le dépôt et le dosage de couches plus ou moins épaisses, à base de points, d'un produit visqueux. La présente invention se situe dans les technologies de montage en surface de composants électroniques sur des circuits imprimés et en micro-électronique.
En fabrication électronique, les dépôts de couches dites épaisses, crèmes à braser et colle notamment, se font soit à la seringue, soit par sérigraphie. Le dépôt par seringue est un procédé hasardeux et d'une productivité limitée. La précision de son tracé, la du- rée de sa mise en oeuvre, et la finesse des traits et des réseaux constitués, écartent ce premier moyen des applications industrielles actuelles.
Bien que la pâte ou la colle puisse ainsi être déposée par des équipements de dis¬ tribution de liquides, la méthode préférée est la sérigraphie à travers écran, utilisant un écran ou pochoir métallique fabriqué par découpe chimique, par découpe au laser ou par électrofoimage. Ces trois méthodes sont valables pour des dimensions allant jusqu'à 300 micro-mètres mais des dimensions encore plus petites sont nécessaires.
L'utilisation d'un pochoir à travers lequel est déposé un produit, la crème ou pâte à braser qui forme ensuite les plots de contact souhaités, est le procédé le plus utilisé in¬ dustriellement. Trois types de pochoirs sont connus à ce jour : la toile tissée métallique de séri¬ graphie, la toile tissée en polyester de sérigraphie et le pochoir métallique. Leurs qualités techniques s'apprécient selon leur rendement ou pourcentage d'ouverture, le hors- contact, la force de tension appliquée.
Le rendement correspond au degré d'obturation des orifices du pochoir qui est fonction de la présence de fils dans le cas de pochoir tissé.
Le hors contact est l'angle pouvant être formé par le pochoir avec la surface sup¬ port en position de travail lorsque la racle est en appui.
Plus cet angle est important, meilleur est l'arrachement du produit visqueux du pochoir. L'obtention du hors contact suppose une force de tension importante du pochoir et un bon coefficient de déformation élastique.
Selon le hors-contact, la toile de sérigraphie métallique est moins bonne que la toile de sérigraphie en polyester et meilleure qu'un pochoir métallique. Pour le rendement et la force de tension, la toile de sérigraphie en polyester est moins bonne que la toile de sérigraphie métallique qui est elle-même moins bonne que le pochoir métallique.
La méthode et les moyens d'usinage des pochoirs conditionnent également la qualité des dépôts ainsi qu'il sera expliqué plus loin.
La présente invention remédie à ces inconvénients en présentant un moyen de dé¬ pôt de couches épaisses par utilisation d'un pochoir réalisé par une feuille pleine et ho¬ mogène en matière synthétique souple et extensible percée par des moyens de découpe en conformité avec les dépôts à réaliser. De tels pochoirs ont été utilisés.
Le Brevet GB 2054462 utilise un tel pochoir pour masquer du métal en vue d'une gravure électrochimique donc d'un enlèvement de métal et non d'un dépôt de produit visqueux.
Le Brevet US 3981237 utilise un tel pochoir pour l'impression d'encre sur des textiles, le pochoir ou masque étant monté sur un tambour rotatif.
L'objet est différent dans la présente invention, qui vise à déposer et à doser des produits visqueux.
L'invention se caractérise essentiellement en ce que le pochoir pour le dépôt et le dosage de couches plus ou moins épaisses, à base de points, d'un produit visqueux, le produit étant dosé au moyen du dit pochoir est constitué d'une feuille pleine et homo¬ gène d'un matériau synthétique souple et extensible dotée de perçages de transfert en conformité avec la surface de chacun des points à réaliser dont la dimension des dits per¬ çages, en relation avec l'épaisseur de la feuille permet de doser la quantité de produits déposés et de contrôler la hauteur du dépôt. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les perçages du pochoir sont cir¬ culaires.
Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, les perçages sont réalisés par des moyens mécaniques. De préférence, le pochoir est constitué d'une feuille de po¬ lyester ou d'un matériau synthétique analogue ou équivalent. La présente invention concerne ainsi aussi bien le pochoir, en tant que dispositif, que le procédé destiné à le réaliser.
Pour remédier aux problèmes rencontrés sur l'écran sérigraphique en toile polyes¬ ter ou métallique et au pochoir métallique, la présente invention propose d'utiliser une toile en polyester ou analogue, cette toile n'est plus constituée de fils mais est, elle même, une feuille pleine. Cette feuille pleine en polyester est percée mécaniquement aux endroits voulus. La toile polyester, du fait qu'elle est pleine, admet des forces de tension supérieure aux toiles à fils métalliques et au moins égale aux pochoirs métalliques. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés dans un but ex¬ plicatif et nullement limitatif permet de mieux comprendre les avantages, buts et carac¬ téristiques de la présente invention.
La figure 1 présente les textures de masques et pochoirs de types connus. La figure 2 présente des coupes de pochoirs et leurs qualités respectives. La figure 3 présente une vue d'un dépôt de couche épaisse en cours.
La figure 4 présente deux pochoirs, l'un étant réalisé selon la présente invention et l'autre étant représentatif de l'état de l'art antérieur.
La figure 5 représente une vue en coupe d'un pochoir selon l'invention sur la pla¬ que de circuits imprimés qui doit recevoir les dépôts. La figure 6 représente un exemple vu en plan et en coupe de dépôt simultané de points de colle de hauteur et diamètre différents en fonction du type de composant.
La figure 7 représente vu en plan un exemple de constitution avec l'invention de barrières physiques entre des zones où il existe un risque de pont lors du passage de la vague de soudage des composants. La figure 8 représente des exemples de réalisation, par mise en oeuvre de l'invention, de traits continus ou de surfaces pleines.
La figure 9 représente le pochoir schématiquement en fonctionnement dans diffé¬ rents cas de figures.
Dans la figure 1 sont présentés les textures de masques et pochoirs de types connus. On trouve dans la figure 1, une maille 1 d'un réseau 2 faite dans un tissu de fils métalliques inoxydables 3, une maille 4 d'un réseau 5 faite dans un tissu de fils polyester 6.
Les mailles 1 et 4 ont des surfaces identiques. Cependant, le rendement du réseau 2 est supérieur à celui du réseau 5 puisque les diamètres des fils 3 sont inférieurs aux diamètres des fils 6. La valeur de tension est identique pour les réseaux 2 et 5. Enfin le hors contact est meilleur pour le réseau 5 que pour le réseau 2.
La figure 2 présente des coupes de pochoirs et leurs qualités respectives. Dans la figure 2 sont représentées des coupes d'écrans de sérigraphies 7, 8, 9, 10, 1 1 et 12, passant chacune par une ouverture dont les flancs 13 et 14 pour l'écran 7, 15 et 16 pour l'écran 8, 17 et 18 pour l'écran 9, 19 et 20 pour l'écran 10, 21 et 22 pour l'écran 11, 23 et 24 pour l'écran 12, possèdent des formes différentes. Ces formes correspondent à des qualités de sérigraphie différentes.
Les écrans sont considérés comme étant constitués de la même matière et utilisés par remplissage par le haut et dépôt par le bas, comme présenté en figure 3.
Les flancs 13 et 14 correspondent à un bon remplissage puisque les flancs 13 et 14 sont plus proches entre eux en bas qu'en haut. Les flancs 15 et 16 correspondent à un bon démoulage puisque les flancs 15 et 16 sont plus proches entre eux, en haut qu'en bas.
Les flancs 17 et 18 correspondent à un compromis usuel entre ces deux formes et ces deux qualités. Les flancs sont rapprochés entre eux à égale distance des deux surfaces de l'écran 9. Les flancs 19 et 20 correspondent à un compromis favorisant le démoulage puis¬ qu'ils sont plus rapprochés entre eux à une distance plus faible de la surface supérieure que de la surface inférieure de l'écran 10.
Les quatre formes présentées ci-dessus correspondent à la réalisation chimique des découpes. Les flancs 21 et 22 correspondent à une forme idéale. Ils sont parallèles entre eux et perpendiculaires à l'écran 11.
Les flancs 23 et 24 correspondent à la forme obtenue par découpage laser. Leurs formes sont très proches de celles des flancs 21 et 22, cependant ils sont rugueux.
La sérigraphie utilise comme support, une toile en métal ou en polyester. Un masque réalisé à l'aide d'un film photosensible aux ultraviolets, permet la réalisation de pochoirs. La toile en polyester permet une certaine élasticité, ce qui autorise un hors- contact pouvant aller jusqu'à 3 ou 4 millimètres sans déformation de l'image. Le hors contact favorise le démoulage car il diminue les surfaces latérales en contact.
Ce hors-contact est très important car c'est lui qui permet l'arrachement de la matière à déposer, du trou de la toile, non obstrué lors du passage de la racle. Plus la force de tension de la toile est grande, meilleur est l'arrachement de la toile et meilleur est le dépôt. Dans le cas d'une toile polyester, la tension peut être d'autant plus importante que le nombre de fils par unité de longueur sera important. Or un nombre de fils plus im¬ portant permet un rendement moindre (le rendement étant le rapport entre la surface libre et la surface totale de la inaille). Le pourcentage d'ouverture étant moindre, le passage du produit pâteux et/ou visqueux sera d'autant plus difficile et deviendra impossible pour de petites tailles d'ouverture.
La toile métallique, généralement en maille d'acier inoxydable, permet, du fait de sa résistance supérieure, d'offrir un pourcentage d'ouverture supérieur au polyester (70% maximum). De ce fait, la taille des dépôts pourra être réduite. Par contre le hors-contact possible sera inférieur au polyester et l'arrachement pourra être plus délicat, ce qui ris¬ que d'entraîner le produit dans l'écran (nota : la forte tension est proche de la limite de rupture).
Lorsque la taille des dépôts exigés doit être encore plus faible, le recours à un po- choir métallique s'impose. Dans ce cas, le pourcentage d'ouverture est de 100 %. Or le défaut majeur du pochoir métallique est de n'admettre pratiquement aucun hors-contact. Le métal n'est pas extensible, il est rigide et son angle de pliage admissible est très fai¬ ble.
Dans la pratique, un pseudo hors contact est obtenu en suspendant le pochoir métallique sur un tamis en fils de polyester.
Avec le métal, la zone de contact est très large.
Avec le matériau synthétique, en feuille selon l'invention, qui est souple et extensible, l'angle admissible de pliage étant très grand, une surface de contact de faible largeur est obtenue. Ceci est un problème majeur car il arrive souvent, pour les petites ouvertures, que les forces d'adhérence du produit à déposer sur la surface latérale du trou soient supérieures aux forces d'adhérence du produit sur le support. Dans ce cas, le dépôt ne peut pas se faire et le produit est entraîné sur le pochoir.
La figure 3 présente une vue d'un dépôt de couche épaisse en cours. Dans la figure 3 sont représentés un pochoir 25 comportant des fils 26 et une ma¬ tière 27, sur lequel s'appuie une racle 28 qui pousse une pâte à braser 29 ou colle ou toute autre matière visqueuse dans des orifices 30, 31 et 32, la pâte à braser ressortant des orifices et se déposant sous forme de points 34 sur un circuit imprimé 33 lorsque le pochoir 25 s'éloigne d'un circuit imprimé 33.
Le pochoir 25 est réalisé selon des procédés connus de l'homme de l'art. Il com¬ porte des fils 26 qui assurent la solidité et une matière 27 qui assure l'étanchéité du po- choir 25. La racle 28 est de type connu. Elle est de dureté adaptée pour empêcher le pas¬ sage de pâte entre elle et le pochoir 25. La pâte à braser 29 est une pâte visqueuse com¬ portant différents composants dont des matériaux conducteurs de l'électricité. Elle se ré¬ pand dans les orifices 30, 31 et 32. Dans la figure 3, l'orifice 31 est beaucoup plus petit que l'orifice 30. L'orifice 30 est vide et l'orifice 32 est en cours de remplissage. Le pochoir est tendu vers le haut pour être éloigné du circuit imprimé 33 avant et après le passage de la racle 28. Elle-même appuie à la fois, la pâte à braser 29 sur le po¬ choir 25 et le pochoir 25 sur le circuit imprimé 33.
Lorsque la racle se déplace de la droite de la figure 3 vers la gauche, la pâte à braser entre dans les orifices 30, 32 puis 31 et ressort de ces orifices lorsque le pochoir s'éloigne du circuit imprimé 33. La pâte à braser 29 constitue alors des points 34 sur le circuit imprimé 33.
On comprend facilement sur cette figure pourquoi la forme des flancs des orifices 30, 31 et 32 réalisés dans le pochoir 25 correspondent aux qualités présentées en figure 2.
On comprend aussi que les qualités du pochoir 25 dépendent des fils 26 éventuel- lement insérés dans la matière 27, de l'élasticité du pochoir 25, de son épaisseur et de la manière de réaliser ses orifices.
Selon la présente invention, le pochoir ou écran de sérigraphie 25 est constitué d'une feuille pleine en un matériau synthétique extensible et souple tel que du polyester ou des dérivés plastiques ou des matériaux analogues, usinée préférentiellement par dé- coupe mécanique pour réaliser les orifices circulaires.
Selon l'invention la matière utilisée pour la réalisation du pochoir est apte a subir une mise en forme localisée par déformation plastique par exemple pour permettre le passage de surépaisseurs.
La présente invention concerne ainsi aussi bien le pochoir 25, en tant que dispo- sitif, que le procédé destiné à le réaliser.
Pour remédier aux problèmes rencontrés sur l'écran sérigraphique en toile polyes¬ ter ou métallique et au pochoir métallique, la présente invention propose d'utiliser un écran de sérigraphie en polyester ou dérivés en une feuille pleine. Cette feuille pleine en polyester est percée mécaniquement ou thenniquement aux endroits voulus. La toile po¬ lyester, du fait qu'elle est pleine, admet des forces de tension supérieure aux toiles à fils métalliques et aux moins égales aux pochoirs métalliques.
Dans la figure 4 sont représentés un pochoir 42 comportant un orifice 35 dont les flancs 36 et 37 sont un compromis classique dans l'industrie électronique et un pochoir 38 selon l'invention comportant un orifice 39 dont les flancs 40 et 41 sont réalisés par moyens mécaniques.
Le pochoir 42 est métallique. Il comporte un orifice 35 dont les flancs 36 et 37 ont été présentés en figure 2 comme le compromis habituel dans l'industrie électronique. Le pochoir 42 accepte mal les hors contact, possède un angle de pliage très limité à cause de son matériau de base, et possède des coefficients de frottement élevés.
Le pochoir 38 conforme à l'invention, est constitué d'une feuille pleine en poly¬ ester usinée par découpage mécanique. Il comporte un orifice 39 dont les flancs 40 et 41 sont réalisés par perçage et possèdent donc une forme presque idéale, comme présenté en figure 2.
Le pochoir 38 accepte des hors-contacts élevés, possède un angle de pliage très élevé et un coefficient de frottement faible. La précision de la forme de découpe est très élevée.
La figure 5 présente un pochoir réalisé selon la présente invention. En figure 5, est représentée la réalisation d'un dépôt sur une surface de substrat
33 à travers un pochoir selon l'invention 25 au moyen d'une racle 28.
Le circuit imprimé qui va recevoir les dépôts de produits visqueux ou pâteux et/ou collants présente un relief ou des aspérités d'épaisseurs variables. Ces reliefs sont dus à la présence de pistes et de plages d'accueil. La règle à respecter pour qu'il y ait transfert du produit à déposer sur le substrat est qu'il y ait contact entre le pochoir et le substrat à l'endroit précis où la racle exerce une pression linéaire et en regard d'une ouverture.
S'il n'y a pas contact en regard de lO:'": πure, le produit sera guidé par le trou mais sera reçu de manière aléatoire avec des étal ments et des bavures. Dans le cas de l'utilisation d'un pochoir en feuille selon l'invention (figure 5), les critères de souplesse et d'extensibilité du pochoir associés aux faibles valeurs du rayon de pliage admissible, entraînent une déformation du pochoir lui permettant d'entrer en contact avec le substrat y compris sur les points les plus bas. Différents procédés d'usinages peuvent être prévus ; cependant, il est apparu que le perçage d'orifices circulaires était le plus adapté au pochoir polyester en feuille selon l'invention.
Si les paramètres de coupe sont bien adaptés, l'arête est franche et nette avec des possibilités de diamètres de perçage pouvant aller jusqu'à 0,1 mm.
Le grand avantage de l'usinage mécanique par forets réside dans le fait que pour un même diamètre de perçage, c'est le même foret qui opère quel que soit le nombre de trous ou orifices du diamètre concerné à réaliser.
Le foret est un outil à diamètre et à profil constant avec une vitesse de coupe calculée constante, il usine une matière d'épaisseur et de nature constante. Cela conduit à des diamètres de trous constants avec un état de surface identique sur tous les trous de même diamètre, les trous sont lisses avec une rugosité de l'ordre de 0,001 micron (pour 0,1 mi¬ cron par une découpe laser).
La constance de ces paramètres appliqués au pochoir en feuille selon l'invention ainsi que le fait que les orifices réalisés pour un même diamètre sont rigoureusement identiques, permet de réaliser des dépôts rigoureusement semblables.
La modification de l'état de surface des perçages permet d'obtenir des résultats différents notamment sur le dosage des produits déposés, et la hauteur des points réalisés en relation avec le diamètre des perçages. Dans cette figure 9, pour faciliter sa compréhension, le pochoir 25 a été représen¬ té, d'une part appliqué sur le substrat 33 (circuit imprimé) et d'autre part, en cours de relevage pour représenter l'enlèvement de colle par le pochoir et l'action qu'il peut avoir sur la formation des points de colle.
En figure 6 est représenté vu en plan et en coupe, un exemple de dépôt de points de colle de hauteurs différentes pour fixer des composants différents sur le circuit.
En figure 7 est représenté un exemple de constitution de barrières physiques par des points de colle entre des zones où existe un risque de pont lors du passage à la vague de soudage.
En figure 8 est représentée la réalisation par points de traits continus et de surfa- ces pleines.
La matière restant accrochée aux parois latérales des orifices de même diamètre est rigoureusement identique de l'un à l'autre. La feuille pleine de polyester ne comporte aucun insert, ni aucune forme particu¬ lière. Son épaisseur est constante et elle est homogène.
De plus, le polyester utilisé est transparent, le repérage des positions respectives du pochoir et du circuit imprimé est donc meilleur. La hauteur déposée est fonction du diamètre du trou, de la viscosité du produit, de sa densité, de l'épaisseur du pochoir et des forces qui s'opposent à l'écoulement (rugosité). Dans le cas du polyester, la rugosité étant constante, les autres paramètres étant constants, le résultat est constant, c'est à dire que pour un même diamètre de trou, nous avons toujours la même hauteur de dépôt. Avec un pochoir métal, la rugosité étant variable, les dépôts sont inconstants.
La viscosité est le facteur le plus influent sur la hauteur du dépôt, plus la viscosité est faible, plus la hauteur déposée se rapprochera de l'épaisseur du pochoir et ceci quel que soit le diamètre du trou.
Pour les viscosités élevées (dépôt d'adhésifs par exemple), la hauteur déposée est fonction du diamètre et de l'épaisseur du pochoir. Pour les diamètres très petits (200 à 400 micro-mètres), la hauteur déposée est bien moindre que l'épaisseur du pochoir. Le trou sert de réservoir et se recharge à chaque passage de la racle d'une quantité de pro¬ duit visqueux équivalente à celle qui a été déposée sur le circuit. L'adhérence de la colle sur les flancs du trou entraîne une partie avec le pochoir et n'en laisse qu'une autre partie sur le substrat.
La partie réentraînée par le pochoir est très bien contrôlée et répétitive du fait de la constance de rugosité du trou.
Pour la même épaisseur donnée et pour le même diamètre ou dimension de perçage (800 à 1200 micro-mètres), le réentraînement partiel de la colle très visqueuse, lors de la sépa- ration, provoque la réalisation systématique d'un dôme dont la hauteur peut aller jusqu'à 1,8 fois l'épaisseur du pochoir.
Pour les diamètres supérieurs à 2000 micro-mètres et pour la même épaisseur, les hau¬ teurs déposées sont identiques à l'épaisseur du pochoir. Si l'on veut déposer des hauteurs plus élevées, il faudra choisir un pochoir plus épais et sélectionner le diamètre de per- cage approprié en sachant que pour les plus petits diamètres, la hauteur déposée sera identique quelle que soit l'épaisseur de pochoir.
Les propriétés de l'invention permettent de faire cohabiter côte à côte (il n'y a aucune limite de forme) des plots de colle très hauts et des plots de colle très bas. Le rapport de 1 à 20 est possible. Il est possible de coller côte à côte des micro-composants et des gros pavés.
Son avantage considérable sur le pochoir métallique est que, malgré sa tension équivalente, le pochoir réalisé selon la présente invention admet encore de l'élasticité qui permet d'avoir du hors contact lors du dépôt tout en assurant un contact intime avec le substrat. Le pourcentage d'ouverture étant de 100 %, la taille du dépôt possible devient encore plus faible.
Pour les dépôts de crème à braser, il est préférable de déposer des formes circu¬ laires même sur des plages d'accueil de formes variées, comme le carré ou le rectangle. Le cercle sera mieux déposé car c'est la plus grande surface pour le plus petit périmètre, la force d'adhérence étant maximale sur le support pour une force d'entraînement par le pochoir minimale.
Le dépôt des micro-points de colle ou de crème à braser par utilisation du dispo¬ sitif objet de la présente invention, atteint des diamètres limites d'environ 100 micro-mè- très, avec une hauteur limite de 50 micro-mètres
D'autres avantages s'ajoutent à ces qualités du pochoir polyester à feuille pleine percée, à savoir :
- le prix de revient est divisé au moins par 3;
- les moyens à mettre en oeuvre pour le fabriquer sont moins onéreux que pour le pochoir métallique;
- le polyester est inaltérable aux acides et solvants;
- la durée de vie est supérieure à celle du pochoir métallique.
Le pochoir polyester peut subir à la demande, une déformation plastique permanente pour éviter certaines zones de circuit si besoin.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Pochoir (25), (38) pour le dépôt et le dosage de couches plus ou moins épais¬ ses, à base de points, d'un produit visqueux, le dépôt étant dosé au moyen du dit pochoir, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une feuille pleine et homogène (38) en un matériau synthétique souple et extensible dotée de perçages (39) de transferts en conformité avec la surface de chacun des points à réaliser dont le diamètre en relation avec l'épaisseur de la feuille permet de doser la quantité de produit déposé et de contrôler la hauteur de dé¬ pôt.
2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la matière synthétique extensible est constituée de polyester.
3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la ma¬ tière synthétique extensible est partiellement ou totalement transparente.
4/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'elle comporte des orifices ronds. 5/ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'elle comporte des orifices découpés par un ou des outils mécaniques.
6/ Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'outil est un foret.
7/ Procédé de fabrication d'écrans de sérigraphie caractérisé en ce qu'il consiste à usiner une feuille pleine et homogène ne contenant qu'une matière souple extensible afin de la percer ou de la découper.
8/ Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une matière synthétique souple et extensible constituée de polyester.
9/ Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser une matière synthétique partiellement ou totalement transparente. 10/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un outillage mécanique pour réaliser les découpes de la feuille de matière synthétique.
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