Brevet FR2080949A1 — publié le 19711126

On connaît de nombreux procédés et appareils pour établir des liaisons entre les couches conductrices de circuits imprimés. On peut citer par exemple le brevet américain 3 14-8 310 de Feldman qui met en évidence l'utilisation de sphè-5 res conductrices, lebrevet américain 3 187 4-26 de Prohofsky dans lequel on utilise une mèche métallique, le brevet américain 3 193 788 de Brown qui concerne une épingle conductrice et le brevet américain 3 321 570 de Webb dans lequel on utilise un rivet creux. Alors que les sommes considérables qui ont 10 été dépensées par l'Etat et par l'industrie privée pour la miniaturisation des circuits ont entraîné une réduction de la dimension des circuits par un facteur supérieur à dix, les dimensions des dispositifs d'interconnexion entre les circuits n'ont pas baissé dans les mènes proportions. En fai-t, dans un 15 système au moins de micro-miniaturisation, le dispositif de connexion entre les circuits est au moins aussi important que le module lui-même. Les difficultés qui accompagnent la miniaturisation des connecteurs résultent des nombreuses conditions qu'il faut remplir simultanément, à savoir : 20 - faible quotient du volume des connexions par le volume du circuit; - fiabilité intrinsèque; - faiblejprix; - élimination des tolérances de fabrication exagérément étroites 25 - facilité d'automatisation de la fabrication. Le problème de la conception est encore rendu beaucoup plus difficile par le fait qu'il s'agit de trouver un procédé d'interconnexion suffisamment général pour s'adapter à toutes les principales techniques de micro-miniaturisation. 30, La technique d'interconnexion selon l'invention per met de surmonter la plupart des inconvénients rencontrés dans les dispositifs d'interconnexion antérieurement connus et, en outre, elle satisfait dans une large mesure les conditions énoncées ci-dessus. Spécifiquement le dispositif d'.interconnexion 35 selon la présente invention utilise dans sa forme la plus simple un ressort hélicoïdal de compression du type à boudin. Le ressort est prétraité en le plongeant dans un bain de soudure liquide alors qu'on lui applique un effort de torsion ou de compression tendant à réduire le diamètre du ressort et/ou à 40 raccourcir sa longueur. Lorsque l'on retire le ressort et que la 71 0341 2 2080949 soudure s'est solidifiée, ledit ressort se trouve "fixé" dans son état prétendu. Selon un premier mode possible de réalisation de l'invention, les ressorts sont engagés dans des trous qui sont ménagés dans un support isolant, et ce support est 5 placé entre les couches conductrices dans le paquet multicouche de circuits imprimés. Une fois que les points d'interconnexion sont tous alignés avec le ressort d'interconnexion de la façon souhaitée, l'ensemble est soumis à une température élevée qui est supérieure au point de fusion de la soudure. Par voie de 10 conséquence, les ressorts.sont libérés et peuvent se détendre en établissant une liaison entre les couches de circuits imprimés. Lorsque la chaleur est évacuée, la soudure se solidifie à nouveau et établit une liaison soudée qui est électriquement excellente entre les couches de circuits imprimés et les res-15 sorts qui établissent une liaison entre lesdites couches- Etant donnée la façon de préparer initialement les ressorts, le nouveau système d'interconnexion permet de se libérer des étroites tolérances généralement requises dans les systèmes microminiaturisés. En outre, il permet de se passer 20 complètement d'un posage spécial correspondant.. La fiabilité atteinte grâce au contact mécanique et par soudage est élevée et étant donnée sa simplicité, le coût du système d'interconnexion est peu élevé. L'invention- a par conséquent pour objet de procurer 25 U]ie connexion électrique améliorée entre les couches de circuit imprimé dans un système de circuits imprimés à couches multiples L'invention a encore pour objet de procurer un procédé et un appareil pour assurer la liaison entre les divers niveaux de circuits d'un assemblage de circuits imprimés, qui 50 permet le démontage dans le cas où une modification du circuit est spuhaitable. L'invention a encore pour objet un procédé et un appareil pour réaliser les connexions électriques entre les cartes individuelles dans une configuration de .circuits impri-35 méjs à couches multiples, lequel assure une compensation des variations de planéité des surfaces en regard appartenant à des cartes adjacentes. L'invention vise encore à procurer un système d' interconnexions pour les assemblages de circuits imprimés à 40 couches multiples qui permet de réaliser des économies au stade 71 03418 3 2080949 de la production des cartes des circuits imprimés élémentaires* L'invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en se référant au dessin annexé, lequel est fourni à 5 titre purement illustratif et non limitatif et dans lequel : La figure 1 illustre dans une vue en coupe transversale le procédé et la disposition selon un mode préféré de réalisation de l'invention. La figure 2 montre dans une vue en coupe transver-10 sale, un autre mode possible de réalisation de l'invention. La figure 1 montre en coupe transversale une configuration typique des circuits imprimés à couches multiples dans laquelle est mise en jeu la technique d'interconnexion selon la prése nbe invention. Plus spécifiquement, on peut voir 15 plusieurs cartes de circuits imprimés 10, 12 et 14 avec des circuits imprimés qui sont réalisés sur l'une des faces ou sur les deux faces des cartes, cela par les techniques classiques de la fabrication des circuits imprimés. La carte 10 porte un ensemble d'éléments conducteurs 16, 18, 20 et un trou 22 qui la traverse de part en part et à l'intérieur du-20 quel est déposé du métal. Ce trou métallisé comprend une ouverture qui est ménagée de part en part au travers du support du circuit imprimé, avec une couche métallisée assurant la liaison entre le circuit imprimé qui est placé sur l'une des faces et le circuit imprimé qui edt placé sur la face opposée. 25 On connaît d'ores et déjà des procédés permettant de produire des cartons de circuit imprimés avec des trous qui les traversent de part en part. Dansun module de circuit imprimé à couches multiples, il est nécessaire d'établir des liaisons électriques non 30 seulement entre les deux faces opposées de la même carte de circuit imprimé, mais aussi entre les faces de cartes différentes portant des circuits imprimés . Selon la présente invention, ce résultat est obtenu en ménageant une couche intermédiaire isolante 24 entre les cartes successives 10, 12, 35 14- de l'assemblage de circuits imprimés qu'il s'agit de relier les unes aux autres. A des endroits prédéterminés où l'on souhaite établir une liaison électrique entre les couches, une ouverture ou un trou est pratiqué, ou formé de toute autre manière dans les couches intermédiaires isolantes 24. 40 71 03418 4 2080949 Avant l'assemblage du module, un ressort hélicoïdal est comprimé et plongé dans un "bain de soudure fondue. Il est ensuite retiré du bain et l'on permet à la soudure de1 se solidifier, tout en maintenant serrées les unes contre les autres 5 les spires du ressort de compression, cela contre la réaction du ressort. Les ressorts ainsi préparés sont ensuite engagés dans les trous qui sont ménagés dans les couches intermédiaires 24, de la façon illustrée en 26 sur la figure 1. L'ensemble est ensuite serré et soumis à une température élevée de telle sorte que la soudure qui maintient les spires des ressorts 26 se liquéfie à nouveau et libère la tension du ressort. Les ressorts peuvent' ainsi se détendre et établir le contact entre les circuits imprimés en regard. Au moment du refroidissement, la soudure se solidifie à nouveau en établissant une liaison 15 continue entre le circuit imprimé d'une première couche et le circuit imprimé d'une seconde couche. On se référera maintenant à la figure 2 qui montre un autre mode possible de réalisation de l'invention dans lequel la technique d'interconnexion selon l'invention est utili-20 sée pour interconnecter des circuits au moyen de trous qui se trouvent à l'alignement dans plusieurs cartons de circuits imprimés. La figure 2 montre un certain nombre de couches de circuits imprimés 28, 30, et 32;chacune de ces couches comprend un trou 34-, 36 et 3& qui la traverse de part en part et qui 25 est métallisé intérieurement. Les dessins des circuits imprimés portés par les faces en regard de deux cartes avoisinantes 28 et -30 ou 30 et 32 sont isolé g les uns des autres par une couche 40 d'un matériau isolant adéquat. Cependant, la couche 40 permet de ménager un espace entre les collerettes qui entou-30 rent les trous, appartenant à des cartes adjacentes, et il en résulte que ceux-ci ne sont pas reliés électriquement les uns aux autres. Afin d'établir la continuité voulue entre les zones des trous métallisés de part en part qui sont ménagés dans les 35 cartes de circuit imprimé 28, 30, 32, on commence, comme dans le cas précédent, par comprimer un ressort en le tordant sur un mandrin de façon à réduire son diamètre. Pendant qu'il se trouve ainsi sous tension, le ressort est placé dans un bain de soudure et cette dernière peut se solidifier afin de maintenir 40 le ressort sous tension. Ensuite, le ressort 42 est engagé au 03418 5 2080949 travers des ouvertures de l'alignement 34-, 36 et 38. Etant donné le diamètre réduit, il est facile de mettre en place le ressort tendu. Ensuite, l'assemblage de circuits imprimés est porté à une température qui est supérieure au point de fusion dans la soudure, et la tension du ressort est libérée, avec le résultat que le diamètre dudit ressort augmente et quelle ressort vient étroitement au contact avec les parois des trous métallisés de part en part qui sont ménagés dans les cartes des circuits imprimés. Lorsque l'on fait cesser cette température élevée, la soudure 'se solidifie à nouveau, en établissant une liaison électrique sûre entre les parois métallisées des trous métallisés de part en part, d'une part, et les spires du ressort d'autre part. En pratique, évidemment, on préparera à l'avance des ressorts revêtus de soudure et une provision de ces ressorts sera mise à la disposition de la personne chargée de préparer l'assemblage à couches multiples. Etant donné qu'au moment de la libération du ressort, celui-ci se dilate et vient étroitement au contact avec les parois des trous qui sont métallisés de part en part, il n'est pas nécessaire de maintenir les tolérances strictes qui seraient sans cela nécessaires si l'on utilisait certaines techniques d'interconnexion antérieurement connues. On voit par conséquent que l'invention vise un procédé et des moyens nouveaux et améliorés pour connecter entre elles les couches individuelles d'un module de circuit imprimé à couches multiples. Il s'entend que des modifications adéquates peuvent être apportées aux dispositions ici décrites sans pour autant s'écarter de l'esprit et du cadre de l'invention, tels qu'ils ressortent des revendications ci-annexées. 71 03418 6 2080949 REVENDICATIONS 1 - Procédé pour établir une connexion électrique entre les couches conductrices d'un assemblage multicou-che de circuits imprimés, caracté-risé en ce qu'il consiste à ménager plusieurs supports isolants portant des circuits impri- 5 mes conducteurs, à ménager plusieurs couches isolantes ayant un certain nombre d'orifices les traversant de part en part, selon une disposition prédéterminée/ à engager dans lesdits orifices plusieurs ressorts hélicoïdaux de compression qui ont été initialement soumis à une compression initiale et enrobés 10 de soudure, à monter en sandwich lesdites couches isolantes entre lesdits supports des circuits imprimés, à chauffer l'assemblage multicouches au-delà du point de fusion de la soudure, de façon à permettre la détente desdits ressorts qui ont été soumis à une compression initiale et enfin à refroidir ledit 15 assemblage afin de permettre à la couche de soudure de se soli-• difier à nouveau. 2 - Procédé pour établir une liaison électrique entre les couches conductrices et un assemblage multi-couche de circuit imprimés, caractérisé en ce qu'il consiste 20 à ménager plusieurs supports isolants portant des circuits imprimés sur -leurs deux faces avec des trous qui les traversent de part en part, qui sont métallisés intérieurement et qui assurent les liaisons entre les circuits imprimés situés sur les faces opposées desdits supports, à réaliser un assemblage 25 avec les supports en question, de telle sorte que les trous métallisés des supports adjacents soient alignés au moins partiellement, à engager chaque fois un ressort hélicoïdal qui a été initialement mis sous tension et enrobé de soudure dans plusieurs trous métallisés à l'alignement, à chauffer l'assem-30 blage au-dessus du point de fusion de la soudure, puis à refroidir l'assemblage en-dessous du point de solidification de la soudure. 3 - Assemblage de circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs supports isolants qui 35 sont empilés les uns sur les autres, chacun de ces supports portant un circuit imprimé conducteur et comprenant plusieurs trous qui le traversent de part en part, les trous de l'un des supports étant à l'alignement avec les trous des autres 71 03418 7 2080949 supports et les bandes conductrices des circuits imprimés aboutissant à certains de ces trous, une substance électriquement conductrice recouvrant une partie au moins de la paroi de chacun des trous, cette substance étant reliée électrique-5 ment à certaines d'entre les bandes conductrices, un ressort hélicoïdal qui a été soumis à une tension initiale étant placé au travers d'une série de trous'à l'alignement de façon à coopérer électriquement avec la substance conductrice recouvrant une partie au moins de la paroi desdits trous-10 4 - Assemblage de circuit imprimé de type multicouches comprenant plusieurs supports qui portent des circuits conducteurs imprimés, avec au moins une couche isolante dans laquelle sont pratiqués un certain nombre de trous, les-, dites couches isolantes étant en sandwich entre lesdits supports 15 portant lesdits circuits imprimés, de telle façon que lesdits trous se trouvent à 1'alignement de façon prédéterminée avec les éléments desdits circuits imprimés, plusieurs ressorts hélicoïdaux de compression étant disposés dans lesdits trous de façon à établir une liaison électrique entre les conducteurs 20 du circuit imprimé d'un support et les conducteurs du circuit imprimé d'un autre support adjacent.