Brevet FR2135452A1 — publié le 19721222

La présente invention se rapporte à un procédé pour réaliser la connexion de conducteurs, plus particulièrement applicable à la connexion de conducteurs de petites dimensions. Pour réaliser la connexion de conducteurs, et plus particulièrement de conducteurs de petites dimensions, on a utilisé, dans l'art antérieur, divers systèmes diattache tels que, par exemple, des vis, des broches ou des pinces. Dans ia réalisation de circuits électroniques, et p!us particulièrement dans la réalisation des circuits pour des ordinateurs, ces systèmes ne peuvent pas etre employés de façon satisfaisante du fait que, par suite de lloxydation des surfaces de contact résultant de l'action de l1at- mosphère, ou encore des desserrages provoqués-par les vibrations des machines, ils ne réalisent pas toujours un excellent contact électrique entre les conducteurs qu'ils doivent relier. II en résulte que leur présence dans ces circuits est à ltorigine de nombreuses perturbations qui nuisent au bon fonctionnement de ces circuits. Pour remédier à ces inconvénients, on a également utilisé dans l'art antérieur, pour réaliser la connexion de conducteurs, divers procédés de soudage parmi lesquels on peut citer le soudage par fusion de matière conductrice fusible, par exemple d'étain, le brasage, le soudage par thermocompression, le soudage par bombardement électronique, le soudage par rayon laser, etc .... Cependant, tous ces procédés de soudage se caractérisent, lors de leur mise en oeuvre, par un échauffement important des conducteurs à connecter, ce qui est un inconvénient majeur dans le cas Où les conducteurs à relier sont de petites dimensions et, par conséquent, sont très sensibles à l'action oxydante de l'atmosphère et aux contraintes thermiques ou mécaniques, ou encore lorsque ces conducteurs sont établis sur des supports isolants et où la matière qui constitue ces supports ne peut supporter, sans subir de dégradations, des températures relativement élevées, de Ilordre 'ordre de 1500C. et même davantage. La présente invention remédie à cet inconvénient et propose un procédé peu coolteux qui permet de connecter correctement des conducteurs, et plus particulièrement des conducteurs de petites dimensions, sans que sa mise en oeuvre s'accompagne diun échauffement important de ces conducteurs. Dans la plupart des cas, avec le procédé de llinvention, la connexion des conducteurs peut meme hêtre réalisée tout en opérant à la température embiante. D'autre part, le procédé selon l'invention se révèle diautart plus intéressant qu'il peut être utilisé pour effectuer, à la température ambiante, la connexion simultanée diun grand nombre de conducteurs dont les parties à connecter sont disposées en ligne. Ce mode de connexion collective se présente, en particulier, lorsqulil s'agit de connecter des bandes conductrices de circuits imprimés, établies, les unes sur une feuille isolante, mince et souple, les autres sur un support isolant relativement rigide, ces bandes conductrices ayant leurs parties à connecter disposées en ligne. Un autre avantage important du procédé selon l'invention est qu'il permet de réaliser une jonction constituée du même métal que celui constituant les conducteurs reliés par cette jonction, tout en opérant à une température peu élevée qui, dans la plupart des cas, est la température ambiante, cette température étant, dans tous les cas, considérablement plus basse que celle à laquelle il serait nécessaire de porter le métal pour souder les conducteurs, selon les procédés antérleurs de soudure. Un objet de l'invention concerne un procédé de connexion de conducteurs de petites dimensions, caractérisé en ce que, pour réaliser la connexion de deux conducteurs, les surfaces à connecter de ces conducteurs sont placées à proximité l'une de l'autre, dans une solution électrolytique aqueuse contenant des ions métalliques capables entre déposés électrolytiquement sur ces conducteurs en formant sur ceux-ci un dépôt métallique adhérent et conducteur, et en ce que ltopération de dépôt est effectuée sur les surfaces à connecter utilisées comme cathodes, jusqulà ce que le dépit métallique électrodéposé remplisse entièrement le volume de la portion diespace comprise entre les deux surfaces à connecter. Vautres caractérIstiques et avantages de l'invention apparattront dans la description suivante, donnée à titre exemple non limitatif, et en se référant aux dessins annexés qui montrent: Figure 1 : une vue diune première disposition suivant laquelle deux conduc teurs peuvent entre placés pour être connectés selon le procédé de invention, Figure 2 : une vue drune seconde disposition suivant laquelle deux conduc teurs peuvent être placés pour entre connectés selon le procédé de I ginvention, Figure 3 : une vue d'une troisième disposition suivant laquelle deux conduc teurs peuvent être placés pour entre connectés selon le procédé de l'invention, Figure 4 : des vues illustrant différents stades successifs de croissance électrolytique des extrémités de deux conducteurs, cette croissan ce étant obtenue par la mise en application du procédé selon l'in vention, Figure 5 : une portion de circuit imprimé présentant un défaut susceptible entre éliminé par la mise en application du procédé selon lin- vention, Figure 6 : une vue en coupe, suivant 6-6, de la portion de circuit imprimé représenté sur la figure 5, Figure 7 : un mode de réalisation d'un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Pour réaliser la connexion de conducteurs, selon le procédé de l'invention, on utilise une solution électrolytique aqueuse contenant des ions métalliques capables titre déposés électrolytiquement sur ces conducteurs en formant un dépôt métallique homogène, adhérent et conducteur.Cette solution électrolytique peut 8trie, par exemple, l'une de celles que l'on utilise habituellement pour obtenir, par voie électrolytique, un dépôt de cuivre, d'argent, d'or, de nickel, de cadmium, de chrome ou de zinc, ou encore un dépôt d'alliage de ces différents métaux. Ciest ainsi que, dans l'exemple décrit, cette solution électrolytique est une solution de cuivrage, de type connu, qui permet d'obtenir, sur des conducteurs de cuivre, un dépôt adhérent de cuivre électrolytique, Les figures 1, 2 et 3 montrent diverses dispositions suivant lesquelles deux conducteurs peuvent être placés dans la solution électrolytique pour etre connectés selon le procédé de l'invention.Dans chacune de ces dispositions, les surfaces à connecter S1 et S2 de ces deux conducteurs ont été indiquées symboliquement par une série de points répartis à l'intérieur desdites surfaces, ces surfaces correspondant aux portions des surfaces de ces deux conducteurs qui se trouvent en regard tlune de l'autre. On considère que la connexion des deux conducteurs est réalisée lorsque le métal ou l'alliage métallique qui a été déposé par voie électrolytique sur les surfaces à connecter St et S2, en formant sur celles-ci un dépôt métallique adhérent et conducteur, a entièrement rempli le volume de la portion d'espace comprise entre S1 et S2.Sur les figures 1, 2 et 3, ce volume a été représenté sch & matiquement en traits mixtes. il y a lieu de noter que, bien que les conducteurs qui ont été représentés sur tes figures 1, 2 et 3 aient une section rectangulaire, llinvention s'applique également à des conducteurs dont la forme de la section est différente. Ctest ainsi que, par exemple, des conducteurs cylindriques peuvent être connectés selon le procédé de l'invention. La connexion de deux conducteurs, selon le procédé de I 'inven- tion, est réalisée en immergeant les surfaces à connecter de ces conducteurs dans l'une des solutions électrolytiques dont on a parlé plus haut, ces surfaces étant placées à proximité lune de l'autre pour réduire l'importance du dépôt électrolytique sur celles-ci. Le dépôt électrolytique est effectué sur ces surfaces à connecter utilisées comme cathodes, en opérant avec une intensité de courant convenable, la solution électrolytique étant maintenue à une température sensiblement constante au plus égale à 700C.Dans la plupart des cas et, plus particulièrement, dans le cas où la solution électrolytique est une solution de cuivrage, cette température peut meme être, de préférence, la température ambiante, ctest-à-dire être de l'ordre de 200C. La figure 4 représente différentes phases observées au cours du dépôt électrolytique réalisé dans ces conditions, sur les extrémités de deux conducteurs en cuivre 10 et 11 fixés sur un même support isolant 12. On considèrera, à titre d'exemple, que ces conducteurs ont une largeur de l'ordre de cent microns et une épaisseur sensiblement égale à 8 microns, et qu'ils sont écartés ltun de l'autre diune distance très petite, de l'ordre d'un dizième de millimètre. La figure 4 montre, en A, l'aspect présenté par ces conducteurs au début de l'opération de dépôt électrolytique. Les extrémités 13 et 14 de ces conducteurs sont supposées placées dans la solution électrolytique.Toutefois, le dispositif électrolytique utilisé pour effectuer le dépôt métallique sur ces extrémités n'a pas été représenté sur la figure 4, dans un but évident de simplification. II y a lieu d'indiquer cependant que, dans ce dispositif, lianode est établie de façon que les lignes de courant se trouvent concentrées au maximum au voisinage des extrémités des conducteurs.Dans ces conditions, au cours du dépôt, on observe, comme le montre la figure 4, en B, un épaississement des extrémités des conducteurs, cet épaississement steffectuant principalement sur les parties en regard de ces conducteurs. II en résulte que l'espace compris entre les extrémités des deux conducteurs se réduit au fur et à mesure que le dépôt se poursuit, de sorte que ces extrémités finissent par se rejoindre, comme le montre la figure 4, en C.Lorsque le dépôt métallique a entièrement rempli cet espace, les conducteurs 10 et 11 se trouvent réunis par une jonction métallique 15, comme le montre la figure 4 en D, et sont alors retirés du bain électrolytique. II y a lieu de signaler ici que le procédé selon l'invention permet, lorsqu'on utilise une solution électrolytique contenant un sel du meme métal que celui qui constitue les conducteurs à connecter, de réaliser une jonction ayant la même nature métallique que celle des conducteurs reliés par cette jonction.La possibilité de réaliser une telle jonction est diautant plus intéressante que l'on peut faire passer un courant électrique dans les conducteurs ainsi connectés sans risquer, comme dans les conducteurs soudés suivant les procédés de la technique antérieure, de provoquer des échauffements importants aux points de jonction de ces conducteurs et d'engendrer ainsi des forces électromotrices parasites perturbant le fonctionnement des circuits dans lesquels ces conducteurs sont employés. Le procédé selon l'invention permet, en outre, de réaliser la connexion de conducteurs ayant une épaisseur très faible, ciest-à-dire inférieu re à une dizaine de microns. Cette possibilité permet, en particulier, d fectuer la réparation de conducteurs de circuits imprimés qui, obtenus selon les méthodes classiques de gravure chimique, se trouvent parfois involontairement coupés lors de cette gravure. La figure 5 montre, à titre d'exemple, une portion de circuit imprimé qui a été fabriqué selon ltune de ces méthodes et dont l'un des conducteurs présente une coupure 20 résultant diune opération de gravure. Des expériences ont montré que, si cette coupure nierait pas trop importante, autrement dt si la distance séparant les deux portions 21 et 22 du conducteur ainsi coupé était au plus égale à quinze fois l'épaisseur de ce conducteur, il était possible, en utilisant le procédé de l'invention, de supprimer complètement cette coupure, sans pour autant provoquer une augmentation locale excessive de l'épaisseur du conducteur.Dans le cas où, comme le montre la figure 6, les conducteurs du circuit imprimé font saillie sur la surface du support isolant 25, il est prudent, avant de placer dans le bain électrolytique les extrémités en regard des portions 21 et 22 du conducteur coupé, de déposer le long de ces portions, comme le montre la figure 5, des bandes de résine photosensible 26 et 27 destinées à empêcher la formation d'un dépôt métallique sur les bords latéraux du conducteur coupé, dans le but dlobtenir, à la fin de lto- pération de dépôt électrolytique, un conducteur réparé qui ne présente aucune variation de largeur à llendroit de sa réparation. Sur la figure 7, on a représenté schématiquement, en coupe, un exemple de réalisation dxun appareil permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cet appareil est plus particulièrement adapté pour effectuer la réparation de conducteurs de circuits imprimés du type de celui qui a été représenté sur la figure 5. L'appareil de la figure 7 comprend essentiellement une cuve électrolytique 30 fixée à l'intérieur diun bâti-support31 monté pivotant sur un arbre 32. La cuve électrolytique 30 est munie à sa base diune ouverture 33, relativement étroite, qui permet à l'électrolyte contenu dans la cuve de venir au contact des extrémités des portions 21 et 22 du conducteur à réparer, ces portions étant fixées sur un support isolant 25 de circuit imprimé. Un joint élastique 34, entourant lsouverture 33, assure l'étanchéité indispensable entre la cuve électrolytique 30 et ce circuit imprimé. Chacune des portions 21 et 22 est en contact avec l'une respective de deux lamelles conductrices flexibles 35 et 36 qui servent à relier ces portions à la borne négative (-) diune source de courant continu. La cuve électrolytique 30 comporte encore une électrode 37 qui est connectée, comme le montre la figure 7. à la borne positive (+) de cette source de courant continu. L'électrode 37 qui est disposée verticalement comme le montre ie figure 7 a une forme très effilée se terminant par une pointe située au niveau de ltouverture 33.Grâce à cette disposition, la plupart des lignes de courant qui partent de l'électrode 37 aboutissent pratiquement aux extrémités des portions 21 et 22 du conducteur à réparer. Dans ces conditions, le dépôt électrolytique se forme préférentiellement sur ces extrémités. Le renouvellement du bain électrolytique, au voisinage des parties des portions 21 et 22 soumises au dépôt électrolytique, est réalisé par une mise en circulation de l'électrolyte dans un circuit comprenant une pompe P branchée, par l'intermédiaire de tuyaux, au deux extrémités de la cuve électrolytique 30. L'appareil représenté sur la figure 7 comporte encore une plaque 38 sur laquelle repose le circuit imprimé. Ce circuit imprimé est maintenu appliqué contre le joint élastique 34 par la plaque 38 qui est sollicitée vers le bâti-support 31 sous l'action exercée par deux ressorts 39 et 40 retenus par deux écrous 41 et 42. Lorsque l'espace compris entre les portions 21 et 22 du condùcteur à réparer est entièrement rempli par le dépôt métallique électrolytique, I'opération de dépôt est arrêtée. A ce moment-là, on fait subir à l'ensemble de l'appareil une rotation de 180 degrés autour de l'arbre 32, ce qui a pour effet de faire refluer suffisamment 1 'électrolyte pour qu'il ne se trouve plus au contact du conducteur qui vient entre réparé. II est alors possible de retirer les écrous 41 et 42, les ressorts 39 et 40 et la plaque 38 et drenle- ver ainsi le circuit imprimé sans risquer de répandre llélectrolyte contenu dans la cuve 30. Bien que l'on ait décrit, dans ce qui précède, et représenté sur les dessins annexés les caractéristiques essentielles de l'invention, il est évident que I 'homme de métier peut y apporter toutes modifications de forme et de détail jugées utiles, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVEND ICAT IONS 1.- Procédé de connexion de conducteurs de petites dimensions, caractérisé en ce que, pour réaliser la connexion de deux conducteurs, les surfaces à connecter de ces conducteurs sont placées à proximité l'une de l'autre, dans une solution électrolytique aqueuse contenant des ions métalliques capables titre déposés électrolytiquement sur ces conducteurs en formant sur ceux-ci un dépôt métallique adhérent et conducteur, et en ce que l'opération de dépôt est effectuée sur les surfaces à connecter utilisées comme cathodes, jusqugà ce que ce dépôt métallique remplisse entièrement le volume de la portion d'espace comprise entre les deux surfaces à connecter. 2. - Procédé de connexion de conducteurs, selon revendication 1, caractérisé en ce que le dépôt électrolytique est réalisé en maintenant la solution électrolytique à une température constante au plus égale à 70"c. 3. - Procédé de connexion de conducteurs, selon revendication 1, caractérisé en ce que les ions métalliques contenus dans la solution électrolytique sont ceux de métaux choisis dans le groupe comprenant le cuivre, liargent, l'or, le nickel, le cadmium, le chrome et le zinc. 4. - Procédé de connexion de conducteurs, selon revendication 1, caractérisé en ce que les ions métalliques contenus dans la solution électrolytique sont ceux du même métal que celui qui constitue les conducteurs à connecter. 5. - Procédé de connexion de conducteurs, selon I ltune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les ions métalliques contenus dans la solution électrolytique sont des ions cuivre, et en ce que le dépôt électrolytique est réalisé en maintenant cette solution à la température ambiante.