Brevet FR2028330A1 — publié le 19701009

La présenta invention concerné les procédés d'assemblage de câblas ou de lignes de conducteurs à un substrat. Plus particulièrement, elle concerne les procédés d'assemblage de plusieurs lignes métalliques ou électriques très proches, avec des pattes ou zones conductrices très rapprochées d'un circuit, tel 5 qu'un circuit imprimé. Avec la tendance actuelle à la microminiaturisation, les circuits électriques, spécialement les circuits utilisés habituellement dans les dispositifs à mémoires magnétiques à film mince, les ordinateurs et les dispositifs associés, sont de plus en plus petits et denses. Des centaines ou m@me plusieurs centaines 10 de lignes de conduction sont conditionnées dans une très petite surface. Une ligne de conduction moyenne n'a une largeur que de quelques centièmes de millimètres, habituellement, 0,12 mm ou moins, et la distance entre deux lignes voisines est de 0,25 mm ou moins entre les centres. Il est souvent nécessaire de mettre en contact des lignes très proches d'un 15 circuit et des bandes conductrices ou pattes ou autres surfaces d'un autre panneau ou substrat. Habituellement, on réalise 1b contact par les techniques classiques de soudage à reflux. On dépose un film mince de soudure sur les lignes de conduction et/ou les surfaces de contact du substrat, et les lignas sont a-lors jointes aux surfaces de contact du substrat par chauffage 8t pression. Ce 20 procédé est satisfaisant lorsque les lignes sont relativement écartées. Cependant, lorsque la distance entre las lignes adjacentes n'est que de quelques centièmes de millimètres; 0, 25 mm ou 0,2 mm ou 0, 15 mm, ou 0,1 mm ou encore 0,05 mm ou même moins, l'assemblage d8 plusieurs lignes par la technique de reflux entraîne l'expulsion de la soudure et par conséquent, la création de 25 ponts entre des lignes voisines provoqués par la soudure qui s'écoule des jonctions ou en est explusée sous pression. Dans la figure 1, qui représente un ensemble de lignes de conduction jointes à un substrat par les techniques de soudure à reflux de l'art antérieur, le numéro 11 indique des ponts de soudure causant des courts-circuits entre les lignes d'interconnexion voisines 10. 30 Afin d'éviter ce phénomène de pont ou de court-circuit, on a suggéré dans l'art antérieur d'essuyer les bavures de soudure etc... On a aussi proposé de réaliser dans le substrat sur chaque côté du contact à obtenir des petits évi-dements ou creux pour recevoir et retenir le matériau de soudure qui s'écoule latéralement à l'extérieur du contact lors de l'application de la pression. Ces 35 solutions peuvent supprimer le problème de pont lorsque les lignes de conduction sont relativement espacées. Cependant, dans les circuits microminiaturisés, ou plusieurs centaines de lignes minces sont très rapprochées, il n'est ni pratique d'éliminer chaque bavure, ni désirable de retenir toute la soudure de refJù* dans un évidement, puisqu'une rupture accidentèlle ou fuite de la soudure dans 40 l'évidem8nt peut amener un court-circuit, et le couvert d'évidement nécessite 69 41863 2 2028330 un espaça latéral important. Une autre tentative de l'art antérieur pour limiter l'expulsion de soudure et les ponts en découlant est da n'appliquer que peu ou aucune pression au contact durant le reflux de la soudure. Bien que ce procédé soit partiellement sa-5 tisfaisant pour éviter les ponts, on ne peut souvent pas faire confiance mécaniquement et électriquement aux joints résultants. Un objet principal de la présente invention est d'apporter un nouveau procédé pour relier plusieurs lignes de conduction minces très rapprochées, ou câbles, aux surfaces désirées d'un substrat au moyen d'un adhésif conducteur, tel 10 que la soudure, sans formation de pont de soudure entre les lignas adjacentes, Un autre objet de la présente invention est d'apporter un procédé pour relier des lignes métalliques ou électriques, ou cables, à des conducteurs ou pattes, ou autres surfaces désirées, d'un panneau de circuit imprimé ou de substrat similaire, de telle sorte que les liaisons entra les cables et les surfaces de i5 contact aiant une force mécanique supérieure, Un autre objet de la présente invention est d'éliminer la formation de bavure da soudure conductrice ou de pont entra des lignes de conduction adjacentes ou câbles durant leur liaison par un procédé de soudure à reflux. Un autre objet de la présente invention est d'apporter un procédé rapide 20 st efficace pour relier simultanément plusieurs lignas conductrices, imprimées et très proches, à des surfaces conductrices très proches d'un substrat ou d'un panneau de circuit, à l'aide des techniques da soudure à reflux. Un autre objet de la présente invention est de réduire les ponts de soudure dûs à l'application d'une pression supérieure à la normale à un contact du-25 rant le reflux de soudure, En résumé, salon la présente invention, durant la liaison, par soudure à reflux, de lignes de conduction ou câblas très proches, on évita la formation de pont da soudura en formant des rainures ou canneaux dans les cables à leur point de contact, de sorte que, durant l'étape de raflux, toute la soudure fon-30 due en excès s'écoula sous pression dans des rainures et y ast retenue sous forme de petits filets. On peut réalisar les rainures par toute technique connue, telle qua photodécapage, pulvérisation inversa, etc..., et les rainurea peuvent se prolonger dans n'importe quelle direction. Cependant, pour obtenir de meilleurs résultats, on préfère que les rainures soient transversales à la direc-35 tion des lignes de conduction. La form8 et la taille das rainures n'ont pas une importance particulière, tant que les rainures sont suffisamment profondes ou nombreuses pour recevoir toute la soudure expulsée au point de contact d8s lignes de conduction. De préférence, las rainures doivent avoir une capacité suffisante pour recevoir au moins toute la soudure déposée initialement sur les 40 lignes de conduction. Si cette condition est respectée, une pression excessive* 69 41863 3 2028330 inférieurs à celle qui aplatirait les rainures, appliquée dans une opération de soudure, n'entraînera pas la formation da pont de soudure. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention rassortiront mieux de l'exposé qui suit fait en référence aux dessins annexés 5 à ce texte et qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. Dans les dessins, La figure 1 est une microphotographie représentant, avec une échelle agrandie les ponts de soudure formés entre das lignes de conduction adjacentes durant la liaison obtenue par chauffage et par pression et ce, à l'aide d'un ru-1Q ban da nichroma. La figura 2 représente une vue en perspective agrandie da l'environnement dans lequel on utilise la présente invention, illustrant plusieurs lignas magnétiques ou électriques très proches joignant des pattes conductrices très prochas sur deux panneaux da circuit en mylar disposés cfite à côtes et 15 Les figures 3, 4 et 5 sont des vues en coupa agrandie d'une ligna da con duction suivant l'axe 3-3 de la figure 2 représentant das réalisations préférées de la présente invention. La figure 2 représente un environnement dans lequel on peut pratiquer la présente invention. Le numéro 12 indique un ensemble de lignes magnétiques ou 20 électriques, ou câbles, très proches, joignant das pattes conductrices très voisines aux surfaces d8 contact 13 de deux panneaux de ciruits imprimés 14 réalisés à l'aide de mylar ou tout autre matériau diélectrique convenable. Les lignes de conduction 12 sont normalement beaucoup plus proches que celles représentées sur le dessin dans des buts de facilité. Las lignes 12 peuvent être das 25 câbles ronds flexibles, des bandas d'un matériau conducteur où elles peuvent être consituéas de films conducteurs minces imprimés, plaqués, laminés ou pulvérisés sur un substrat isolant. Dans la réalisation préférée décrite ici, las lignas d'interconnexion ou bandes 12 sont photodécapées à partir d'un laminé cuivre-téflon, la téflon étant 30 utilisé comme un support da lignes d'interconnexion dans des buts de manipulation 8t d'enregistrement. On décape transversalement les lignes d'interconnexions afin d'obtenir une série de rainures 15 au point de contact da chacune das lignes. Les rainures 15 sont suffisamment profondes pour recevoir toute la soudure qui y est déposée dans des buts de liaison, comme on l'a décrit ci-dessus, 35 Les rainures apportent des espaces vides pour recevoir le reflux de soudure qui est éliminé du joint sous pression et évite la formation de pont de soudure entre les lignes très proches. Dans une réalisation préférée, les lignes sont plates et ont une largeur d'environ 0,127 mm et une épaisseur, d'environ 0,035 mm; les rainures ayant une profondeur d'environ D,127 mm, se prolongent en tra-40 vers de la ligne et ont une longueur d'environ 0,127 irm,. Les rainures successi'— 69 41863 4 2028330 sont écartées d'environ 0,127mm. Avant da juxtaposer les lignes 12 et les pattes 13, on dépose un film mince 16 de soudure étain-plomb sur la partie de contact rainurée de chaque ligne comme représentée sur la figure 4. On peut déposer ce film par toute méthode 5 connue, telle que vaporisation, placage électrolytiqus, ou chimique, au pinceau, pulvérisation, etc.., Au lieu de la soudure étain-plomb, on peut utiliser tout autre adhésif conducteur pouvant fondre et ayant de composition convenable. En outre, si on le désire, on peut former sur les surfaces de contact ou pattes du substrat, en plus ou à la place des lignes de conduction, un film adhésif 10 16, Ensuite, les lignes revêtues de soudure 12 sont mises en contact avec les pattes conductrices 13, comme indiqué sur la figure 5, Ensuite, on lie las lignes revêtues 12 aux pattes 13 par chauffage et pression qui, dans la réalisation préférée, sont appliquées par deux rubans de nichrome mince chauffés cha-15 cun d'eux étant monté aur un doigt élastique mince séparé et disposé sur le support da lignes d'interconnexion au-dessus des points de contact, transversalement à la direction des lignes de conduction 12. Dans la figure 1, le numéro 17 indique une impression laissée sur la substrat de plastique par l'un des rubans da nichrome chauffé. 20 Dans la figure 5, on ne représente qu'un pau de soudure à l'intérieur des rainures 15, et une couche de soudure relativement épaisse sépare la partie élevée de la ligne de conduction 12 et la patte conductrice 13, Si on avait utilisé une pression supérieure durant le reflux da soudure, cela aurait au pour résultat d'amener plus de soudure dans las rainures 15, plutôt qu'entre les li-25 gnes adjacentes 12, On a trouvé que dans des conditions correctes de chauffage et de pression tout l'excès de soudure fondue, grâce au procédé actuel s'écoula dans las espaces vides des rainures 15 et y est confiné par la tension de surface, et y forme dBs filets 17, au lieu de former des ponts entre les lignes de conduction 30 12. Ainsi, les rainures 15 n'éliminent pas seulement les problèmes de court-circuit, ils facilitent aussi la réalisation de liaisons mécaniques supérieures dues à la formation da multiples filets de soudura 17. On a utilisé avec succès catte méthode pour assembler un ensemble de lignes de conduction dont la largeur de chaque ligne était de 0,102 mm et où la 35 distance entra les lignes voisines était de 0,102 mm. On pense que l'on peut obtenir d'aussi bons résultats, grâce au procédé actuel, dans les cas où la largeur d'une ligne moyenne est égale à 0,05 mm ou môme moins 8t où deux lignes • voisines sont écartées centre à centre de 0,1 mm ou moins, En outra, des essais indiquent que pour obtenir de bannes liaisons par ce procédé, il n'est pas con-40 seillé d'éliminer par pression toute la soudure des joints et de mettre en con 41863 5 2028330 tact direct les lignes de conduction"avec les pattes conductrices. En fait, une pression excessive aura tendance à aplatir les rainures à l'interface d8 contact et créera ainsi des risques de ponts. Un avantage particulier du procédé préféré de chauffage est qu'en plus de 5 fondre la soudure, les éléments de chauffage au nichrome entraînent le ramolis-sement du substrat constitué de mylar ou d'un autre thermoplastique au-dessous ou à côté des rubans et isole les surfaces entre chaque ligne d'interconnexion. Cependant, la présenta invention n'est pas limitée à ce procédé de chauffage, on peut utiliser d'autres sources de chaleur convenables à la place des rubans 10 de nichrome. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté dans les dessins las caractéristiques principales de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut y apporter toutes modifications de forme ou de détails qu'il juge utiles sans pour autant 15 sortir du cadre de ladite invention. 69 41863 g 2028330 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour lier une ligna de connexion à un substrat du genre dans laquai on utilise un procédé de reflux de soudure, caractérisé an ca que ce 5 dernier comprend : - la réalisation, au point de contact de la ligne de connexio'n; d'un nombre d8 rainures suffisamment profondes pour recevoir le matériau adhésif en excès, - le dépût d'un film d'un matériau adhésif, convenable et pouvant fondre, sur au moins l'un des éléments, et, 10 - la liaison de la ligna st du substrat sous des conditions convenables de chaleur et de pression, de sorte que tout l'adhésif an excès qui reflue s'écoule dans les dites rainures» 2,- Procédé salon la revendication 1 caractérisé en ce que la ligne d'in-15 t8rconnexion est un film minc8 d'un panneau de circuit imprimé, J 3,- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les rainures sont transversales par rapport à la ligne de connexion. 20 4,- Procédé pour lier simultanément plusieurs lignes de conduction très proches et des surfaces convenables d'un substrat, du genre dans lequel on uti- que lise un procédé de reflux de soudure caractérisé en ce/dernier comprend : - la réalisation, au point de contact des dites lignes, de conduction .d'une série de rainures transversales ou canaux suffisamment profonds pour recevoir 25 tout l'adhésif en excès qui est reflué, - le dépôt d'un film d'un matériau adhésif pouvant fondre, sur les points de contact des lignes, - et la liaison des lignes aux surfaces désirées du substrat, simultanément et sous des conditions convenables da chaleur et de pression, de telle sor- 30 te qu'une partie de l'adhésif est expulsée des joints et s'écoule dans les rainures , 5,- Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que plusieurs lignes conductrices, minces et très voisines, d'un panneau de circuit imprimé sont join 35 tes à des surfaces très proches d'un substrat. 6,- Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu8 le film adhésif est une soudure conductrice les lignes de conduction sont liées aux surfaces conductrices très voisinas du panneau de circuits imprimés, 69 41863 7 2028330 7.- Procédé pour lier simultanément plusieurs lignes d8 conduction électriques minces très voisines, formées par photodécapage d'un laminé cuivre-téflon; à des surfaces, conductrices et très voisines, d'un substrat à l'aide d'une technique dB soudure à reflux caractérisé en ce qu'il comprend: 5 - le décapage, au point de contact des dites lignes, d'une série de rainu res suffisamment profondes pour recevoir toute la soudure utilisée pour réaliser les joints, - le dépôt d'un film de soudure étain plomb au point de contact des lignes de conduction, . - L'application de chaleur et de pression au point de contact et aux surfaces conductrices, la liaison des dites lignes et des dites surfaces conductrices, et l'écoulement de toute la soudure qui reflue dans les dites rainures. 8,- Dispositif assemblé par soudure, du genre comprenant un substrat, ca-15 ractérisé en ce qu'il comporte en outre: - une ligne d'interconnexion allongée recouvrant le substrat et comportant des rainures transversales par rapport à la direction allongée de la ligne, et, - de la soudure disposée entre la ligne et le substrat et à l'intérieur 20 des rainures, les rainures ayant des dimensions suffisantes pour absorber la soudure en excès s'écoulant entre les lignes et le substrat. 9,- Connexion de plusieurs lignes nues obtenue par soudure par pression, caractérisée en ce qu'elle comprend: 25 - au moins un substrat, - plusieurs éléments conducteurs électriques, allongés et très voisins, adjacents à au moins un substrat, las éléments conducteurs comportant sur leur face dirigée vers le substrat des rainures transversales, j de la soudure disposée entre ledit substrat et les éléments et à l'inté-30 rieur des rainures, 10,- Dispositif, assemblé par liaison adhésive, caractérisé en ce qu'il comprend: au moins un substrat possédant plus d'un contact conducteur plat, ces dits contacts étant très voisins et disposés selon des paires de contacts espa- 35 cées l'une de l'autre, - plusieurs lignes d'interconnexion très voisines, recouvrant et reliant les dites paires de contacts, une ligne reliant une paire de contacts, les lignes comprenant des rainures sur leur surface faisant face aux contacts, ces rainures s'étendant transversalement à la direction allongée des lignes, 69 41863 a 2028330 et un adhésif conducteur disposé entre les lignes 8t les contacts et à l'intérieur des rainures, ce qui permet l'écoulement de l'adhésif conducteur en excès dans les rainures, lors de la fluidification da l'adhésif 8t du pressage des lignes sur les contacts.