Brevet FR2145525A1 — publié le 19730223

La présente invention se rapporte à un procédé de connexion, de conducteurs d'un réseau de conducteurs avec les conducteurs d'un autre réseau, se croisant mutuellement, et elle concerne également les réseaux croisés obtenus par ce procédé. Lorsqu'on réalise des installations électroniques compliquées, par exemple des machines de traitement de llinformntion on utilise un grand nombre de ce que l'on appelle des plaquettes de circuit ou cartes de micromodule, que l'on place, au moyen de dispositifs de retenue spéciaux, par exemple des rainures ou des fentes, dans des bâtis standards, dits "racks", selon la terminologie anglo-saxonne. Il peut etre nécessaire de connecter sur une seule plaquette plusieurs centaines de "fils" de liaison, avant de parvenir aux 22 sorties, par exemple, et l'on pourrait, par conséquent, obtenir de grands avantages de fabrication et de surjeté de fonctionnement, en disposant un petit réseau croisé au dos de chaque plaquette, pour réaliser ces connexions. Pour que les différentes plaquettes qui se trouvent dans un appareil électronique puissent coopérer en bloc, il est nécessaire d'établir des liaisons électriques entre les différentes plaquettes. Du fait que chaque appareil électronique séparé peut se composer de centaines ou de milliers de plaquettes dont chacune comporte, par exemple, 22 sorties électriques, il est, bien entendu, extremement important de réaliser les liaisons d'une façon aussi simple et peu coûteuse que possible, de façon à assurer un fonctionnement aussi str et dépourvu de défaillance que possible, avec un encombrement minimum, le tout en tenant compte des propriétés électriques des liaisons. Au cours du développement industriel de l'électronique, on s'est rapidement rendu compte que, dans de telles cIrconstances, il était insurmontable et pratiquement Impossible, entre autres du point de vue du remplacement des plaquettes déectueuses, de faire passer les fils des liaisons électriques l'un après l'autre d'une plaquette à l'autre.Par suite, on a normalisé les plaquet- tes et leurs sorties électriques, de façon à pouvoir relier les plaquettes par une liaison enfichable, au moyen de câbles plats, et, en incorporant un réseau croisé avec des noeuds choisis d'avance, on a pu déterminer d'avance, sans tenir compte de la liaison enfichable par câbles plats, qui ne donnait pas, en soi, de liberté de choix du dessin des liaisons, avec quelles sorties des autres plaquettes on devait relier chaque sortie d'une plaquette déterminee. Les réseaux croisés connus, nécessàires dans ce but, comprennent deux plaques ou davantage, munies de conducteurs électriques, dans lesquels les conducteurs de plaques voisines se croisent. Les conducteurs des plaques voisines sont séparés à leurs points de croisement, mais, aux endroits où l'on souhaite réaliser un noeud de liaison, on fait passer une tige métallique, entre autres, au niveau du point d'intersection concerne et, l'on peut établir ou supprimer la liaison électrique en l'introduisant ou en la retirant. Ce qui est déterminant pour la dimension drun tel réseau, c'est d'une part la dimension des dispositifs de connexion et de déconnexion et, d'autre part, la précision aRr42 laquelle on peut placer les tiges métalliques. Un second inconvénient du réseau connu consiste dans le fait que l'on ne peut le plier ou l'excapsuler avant que les tiges aient été placées. Le temps nécessaire pour établir les @oeuds de liaison du réseau connu est important, car la viteste à laquelle on peut placer les tiges est déterminée par la vitasse de *onctionnement d'organes mécaniques auxiliaires. Pour ces raisons (la programmation ecüteuse, l'encombrement important et Le manque de souplesse en ce ui concerne les possibilités de mise en place), il s'est avéré en pratique que les réseaux connus précités ne convenaient pas pour réaliser des connexions électriques permanentes du genre spécifié ci-dessus. L'invention vise a réaliser un rescrA croisé et à relier ses conducteurs aux noeuds souhaités, ledit réseau devant titre particulièrement approprié pour établir des liaisons d'intersection mutuelles souhaitées entre des plaquettes normalisées, de façon que la fabrication du réseau soit particulièrement simple, peu onéreuse et sure, et que le réseau ainsi obtenu prenne moins de place que les réseaux connus, tout en étant sans défauts et d'un fonctionnement sûr, insensible aux vibrations et bien approprié pour pouvoir autre mis en place dans des supports standards, etc. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on place deux conducteurs qui se croisent et se touchent ou se touchent presque au voisinage de leurs points d'intersection et l'on applique à chaque paire de conducteurs isolés à relier à leur point d'intersection ou à chaque paire de conducteurs, de préférence non isolés, à séparer électriquement, une tension électrique, suffisamment élevée pour déformer la matière qui se trouve aux points d'intersection soit pour produire une soudure électrique, soit pour isoler les deux conducteurs, par exemple par vaporisation, élinination par fusion ou encore par transformation physico-électrique de la matière, cette tensio&commat;étant cependant pas suffisamment élevée pour que la transformation de la matière précitée puisse avoir lieu à un croisement voisin. Grâce à cela, le temps utilisé pour établir et supprimer les liaisons dans le réseau est considérablement réduit par rapport aux procédés connus, car le procédé purement électrique décrit ici établit et supprime les liaisons presque instantanément. En outre, dans le procédé décrit, on peut encapsuler de façon permanente le réseau avant d'établir ses liaisons de croisement. L'encombrement du réseau fini n'est déterminé que par les distances de sécurité électriques nécessaires et l'épaisseur de la matière, et il ne pourra donc probablement pas être réduit dans des réalisations ultérieures. Selon une variante de l'invention, on rapproche les deux réseaux de conducteurs en un point de croisement mutuel en réalisant une trame à partir de deux réseaux de fils métalliques se croisant mutuellement. On obtient ainsi une "marchandise au mètre" très précieuse, comme matière première de fabrication de réseaux croisés. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on peut fabriquer les deux réseaux de conducteurs croisés par dépôt métallique et décapage, comme il est connu dans la fabrication de plaquettes de circuits imprimés, c'est-à-dire par le procédé dit "Print Method", ou méthode d'impression avec les avantages connus en soi qui résultent de cette technique. On peut, selon l'invention, obtenir ure variante du dernier mode d'exécution en produisant, par la méthode d'impression, un réseau de conducteurs métalliques séparés e a5 de préférence, sensiblement parallèles, sur une feuille, n anodisant alors ces conducteurs ou en les revêtant d'une mince couche fortement isolante, en remplissant l'intervalle entre eonducteurs, de préférence, d'une matière isolante, en élimiit une partie de la couche isolante des extrémités des conduc@ours suivant le bord de la feuille, par exemple par décapage, en depo ant, par la méthode d'impression, une nouvelle couche de conducteurs qui croisent les conducteurs du premier réea@@ et avec lesquels ils sont reliés par paire dans les zones non sosies situées le long de la feuille, puis, comme on l'a indiqué @@ dessus, en appliquant des tensions électriques pour réaliser les liaisons de croisement souhaitées. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on produit par la méthode d'impression un réseau de conducteurs métalliques parallèles séparés et, de préférence, sensiblement parallèles, on anodise ces conducteurs ou on les revêt d'ire mince couche fortement isolante, on plie la feuille comportant les f adueteur-s, de façon que les conducteurs d'une partie qui se trouve d'un c*té du pli croisent les conducteurs qui se trouvent de l'autre côté du pli, de façon que les deux parties de la feuille se rapprochent étroitement, puis, comme on l'a indique ce-dessus, on applique des tensions électriques pour former les liaisons de croisement souhaitées. Pour obtenir une fabrication en série particulièrement 3tre et rapide de réseaux croisés, selon un mode d'exécution avantageux de l'invention, les tensions électriques formant les connexions croisées souhaitées sont appliquées par l'intermédiaire d'une calculatrice programmée, aux extrémités ou boucles de conducteuis, de préférence libres et pouvant être connectées à des moyens de liaison connus se trouvant, par exemple, dans le bord de pliage du réseau. Selon un mode d'exécution approprié pour de nombreuses applications, on utilise, comme couche de séparation entre deux conducteurs du réseau croisé, du sélénium ou encore une autre matière qui peut, selon les tensions appliquées lors de la formation des liaisons croisées et selon les conditions extérieures, se comporter comme un isolant, un semi-conducteur ou un conducteur selon un programme préétabli. Comme couche de séparation entre deux réseaux de conducteurs qui se croisent, on peut utiliser une combinaison de couches isolantes électriques qui arrêtent totalement le passage du courant aux points de croisement. On fabrique un réseau comportant une telle couche intermédiaire en appliquant aux paires de conducteurs à relier une tension supérieure à la tension de disruption des couches d'arrêt mentionnées. Il se produit ainsi, dans les couches isolantes, un claquage et la liaison souhaitée est établie, car ce procédé permet de produire des connexions et des isolations efficaces. Le réseau croisé selon l'invention est agencé de telle façon que ses conducteurs et les couches de base de sa plaquette soient minces et flexibles. On peut ainsi plier le réseau réalisé de cette façon, l'enrouler en spirale ou lui donner d'autres formes appropriées. Si les conducteurs du réseau sont en aluminium et si leur couche isolante est un revêtement d'anodisation, on obtient un réseau particulièrement précieux et présentant un faible pourcentage de défauts d'isolation et de liaisons de croisement, et l'on peut supprimer l'isolement des conducteurs par un traitement chimique aux endroits où lton souhaite plier le réseau. Il s'est avéré en pratique, et l'on peut, d'ailleurs le vérifier par le calcul, que les tensions appliquées doivent être maintenues dans certaines limites. Des tensions trop élevées provoquent des claquages, non seulement aux points de croisement choisis, mais aussi aux croisements qui leur sont voisins. Les tensions peuvent en effet être suffisarnnent élevées pour que des claquages puissent avoir lieu, bien que plusieurs couches isolantes doivent être rompues successivement. Inversement, des tensions trop basses peuvent, bien entendu, avoir pour conséquence de ne pas établir ou supprimer la liaison au point de croisement. Par suite, il est préférable que le reseau croisé selon l'invention soit, dans le cas de roseaux produits autrement de façon homogène, agencé de façon que la résistance d'isolement du réseau entre des paires de conducteurs qui se croisent s'écartent, point par point, au plus d'environ 30g des résistances d'isolement théoriques. Pour exploiter largement la réduction d'encombrement obtenue et pour pouvoir obtenir des dimensions normalisées pour des réseaux comportant un nombre quelconque de conducteurs et de sorties électriques, selon une caractéristique de l'invention, le réseau croisé est plié, de préférence suivant des dimensions normalisées, en réalisant un ou plusieurs plie. Dans des circonstances spéciales, par exemple dans le cas l'on doit monter le réseau dans de peuites cavités cylindriques, on peut, de façon appropriée, l'enrouler er, spirale. Dans les réseaux croisés comportant des ils métalliques, il est préférable que les fils métalliques utilisés soient des fils d'aluminium préanodisés, et l'on obtient sirsi une production particulièrement économique et dépour^e te problèmes. Dans les cas où la tension de sortie d'un élément à l'autre doit être transformée en tension d'entrée dépendant de l'environnement, on réalise le réseau de faon Çrfl les liaisons aux points de croisement présentent une conductihil@te électrique dépendant du flux lumineux, de la pression ou de le température. Dans la description ci-dessus, on a tranté sous forme sans distinction la suppression ou l'établissement de liaisons électriques aux points de croisement. En pratique, c'es en général l'une des solutions qui sera la seule convenable, à causa des circonstances présentes. On choisit, en général, T; ;olw produire le réseau, la solution permettant d'obtenir le plus petit nombre d'établissements ou de suppressions de liaisons, sauf si d'autres motifs prépondérants l'emportent sur cette appréciation basée anlouement sur des considérations économiques pratiques, Comme dans la technique connue, le réseau peut comporter des plaques de céramique, tout comme des écrans métalliques, une impédance caractéristique étant obtenue dans-le réseau, ce qui est nécessaire lorsqu'il est exploité dans des machines de traitement de l'information ou calculatrices d'un fonctionnement très rapide. On peut, en outre, dans les réseaux, disposer les conducteurs du réseau, non sous forme de conducteurs séparés, mais enroulés par paires, de façon à supprimer les inductances nuisibles qui apparaissent, notamment dans le cas de hautes fréquences, dans les conducteurs longs, et en particulier dans le cas des conducteurs longs et parallèles très rapprochés, la tendance à la "diaphonie" diminuant ou disparaissant. La description détaillée qui va suivre, et les dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, feront bien comprendre comment l'invention peut etre réalisée Sur les dessins annexés La figure 1 est le schéma d'un premier mode d'exécution du réseau croisé selon l'invention. La figure 2 est le schéma d'un second mode d'exécution du réseau selon l'invention. La figure 3 représente un stade intermédiaire de la fabrication d'un réseau particulier, et la figure 4 représente le réseau représenté sur la figure 5 terminé, mais sans liaisons avec les conducteurs extérieurs. La figure 1 représente, à une échelle fortement agrandie, le schéma d'un petit réseau qui comprend 2 x 5 conducteurs formant une trame rectangulaire, les conducteurs a, b, c, e et d avec les conducteurs 1, 2, 3, 4 et 5 formant une trame avec eux, représentés en pointillés. Tous les conducteurs de cet élément de réseaux sont en fil d'aluminium anodisé, et à l'une des extrémités libres de chacun des fils se trouve un point de connexion A' et e', respectivement 1' à 5', agencé pour la liaison de sortie. Pour fabriquer le réseau, on relie progressivement un ou plusieurs des points de connexion désignés par des lettres avec un p81e d'une source de tension électrique, tandis que l'on relie un ou plusieurs des points de connexion désignés par des références numériques, avec l'autre pôle de la source de tension. Par exemple, on relie d' avec l'un des pôles de la source de tension, et 3' avec l'autre, de sorte que l'on obtient, lorsque la tension au point de croisement (3, D) est établie correctement, un claquage et donc un soudage des conducteurs 3 et d par le revètement d'anodisation au point cité. On continue ainsi, jusqu'à ce que les points de connexion désirés désignés par les lettres soient reliés aux points de connexion désignés par des références numériques, puis l'on achève le réseau. On peut, déjà avant de réaliser ces liaisons de croisement, encapsuler complètement le réseau dans ure masse plastique, par exemple une résine polyuréthane, et on peut le plier ou l'enrouler en spirale, en vue d'une utilisation ultérieure. En pratique, on peut, entre autres méthodes, réaliser la liaison de croisement (3, d) en reliant en p%-nt5 de connexion désignés par des lettres et les points de connexion désigné par des chiffres aux deux pales de I'alimetajî;:.:..:. J;ar l'intermédiaire d'une calculatrice dans laquelle a été introduit un programme relatif à la succession des opérations ?-t r. durée du raccorde- ment électrique aux différents points de connexion. On peut ainsi réaliser d'une façon particulièrement rapide et et -les liaisons de croisement.Pour obtenir une fabrication encore plus rapide en grandes quantités, on peut empiler des réseaux identiques et les relier simultanément à l'alimentation, par l'intermédiaire e la calculatrice. La figure 2 représente un schéma d'un réseau très petit agencé différemment où l'on peut relier chacun de cinq points A', B', C', D' et E1 avec un ou plusieurs des autres ponts e contact d'un autre réseau. Le réseau croisé lui-même est constitué par deux réseaux de conducteurs, un réseau. supérieur dessins en traits pleins, et un réseau inférieur en pointillés. Aux points B', C' et D', les conducteurs supérieurs et les conducteurs inférieurs qui convergent en ces points sont reliés électriquement entre eux aux points de liaison indiqués, de sorte que l'on peut désigner également les conducteurs supérieurs et inférieurs de ces points de connexion par les mêmes références littérales B, C et D. Les points de connexion extrêmes A' et 3' ne sont reliés respectivement qu'avec un conducteur A se trouvant au-dessu@, et un conducteur E se trouvant en dessous. Pour achever le réseau croisé, on relie alors progressivement par paires deux points de connexion avec chacun des pôles d'une alimentation, directement ou, comme on l'a décrit, par l'intermédiaire d'une calculatrice. La figure 2 montre comment l'on obtient une liaison au point de croisement (A, C) en appliquant en même temps la tension aux points de connexion A' et C'. Si l'on souhaite réaliser davantage de liaison, on continue de la même façon, jusqu'à l'obtention du nombre de liaisons souhaité. En réalisant le réseau de façon inverse, selon le principe d'élimination des liaisons non souhaitées, par exemple par vaporisation, on ne peut utiliser exactement la même structure que dans le cas du ré s eau qui fonctionne suivant le principe de claquage dans une couche d'isolement ou d'arrêt. Si l'on souhaite, sur la figure 2, supprimer la liaison (bol, C) et la liaison (B, O), on fait passer un courant par ces croisements, ce qui provoquerait normalement une suppression complète de la conduction aux deux endroits souhaités. On peut cependant, de différentes façons ne faisant partie en soi de l'invention, faire en sorte que le conducteur de traversée ne soit pas rompu, lorsqu'on élimine par évaporation de la matière aux points de croisement. La figure 5 représente un stade intermédiaire de fabrication d'un petit réseau, par la méthode d'impression. Sur un substrat, par exemple une feuille semi-moulee, on dépose par vaporisation sous vide une mince couche d'aluminium pur que l'on a recouvert de façon connue, par un procédé photographique ou d'impression puis décapé pour produire un certain nombre de conducteurs d'aluminium séparés 7 à 10. Les intervalles compris entre ces conducteurs sont remplis d'une couche isolante 11, et la face supérieure des conducteurs d'aluminium 7', 8', 9' et 10' a été transformée par anodisation en une pellicule mince fortement isolante d'alumine. A l'extrémité antérieure du réseau de la figure 3, on élimine par décapage, ou d'une autre façon appropriée, l'extrémité extérieure des conducteurs 7 à 10, de sorte qu'il se forme quatre petits évidements prismatiques triangulaires 12 à 15 juste audessous des parties terminales non anodisées des quatre conducteurs. La figure 4 montre comment le réseau a été alors élaboré, plusieurs conducteurs 16 et 20 croisant les premiers conducteurs ayant été déposés et décapés par la méthode d'impression, les quatre premiers d'entre eux présentant une liaison de conductibilité métallique directe avec les conducteurs 7 à 10 sous-jaents. On prépare alors les parties anterieures 16' à 20' de ces conducteurs venant autre déposés, d'une façon connue mais non représentée sur la figure, pour en faire des points de connexion, puis on achève le réseau en appliquant sèlectivement des tensions électriques aux différents points de connexion, d'une façon correspondant à la description donnée en référence à la figure 2 REVEKDICATIONS 1. Procédé de connexion de conducteurs d'un réseau de conducteurs avec les conducteurs d'un autre réseau se croisant mutuellement, caractérisé en ce que l'on dispose deux réseaux de conducteurs qui se croisent et se touchent ou se touchent presque aux points de croisement et l'on applique à chaque paire de conducteurs isolés à connecter à leur point d'intersection ou de conducteurs non isolés à séparer électriquement, une tension électrique suffisamment élevée pour déformer la matière aux points de croisement, soit pour provoquer le soudage des conducteurs, par exemple par claquage électrique, soit pour créer un isolement des conducteurs, par exemple par vaporisation, élimination de matière par fusion ou encore par transformation électro-physique de la matière, cette tension étant cependant insuffisamment élevée pour que la modification précitée de la matière puisse se produire dans des croisement voisins. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on approche les deux réseaux de conducteurs en constituant une trame des deux réseaux de fils métalliques dans une position de croisement mutuel. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux réseaux de conducteurs se croisant sont obtenus par dépôt métallique et décapage, suivant le procédé connu pour la fabrication de plaquettes de circuit imprimés, 'est-à-dire par le procédé dit "Print-Methode" ou méthode d'impression. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on fabrique, par la méthode d'impression, un réseau de conducteurs d'aluminium séparés et, de préférence, disposés de façon sensiblement parallèle sur une feuille de base, on anodise alors ces conducteurs ou on les revêt d'une aire façon d'une couche mince fortement isolante, on remplit l'intervalle entre les conducteurs, de préférence, dune matière isolante, on élimine une partie de la couche isolante des extrémités des conducteurs le long du bord de la feuille, par exemple par décapage, on dépose, par la méthode d'impression, une nouvelle couche de conducteurs qui croisent le premier réseau et sont reliés par paires aux points où l'isolement a été supprimé le long du bord de la feuille, et on applique des tensions électriques pour former les maisons le croisement souhaitées. 5. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on fabrique, par la méthode d'impression, un réseau de conducteurs d'aluminium séparés et, de préférence disposés de façon sensiblement parallèle, sur une feuille de base, on anodise ces conducteurs ou on les revêt autrement d'une couche mince fortement isolante, on plie la feuille avec les conducteurs, de façon que les conducteurs de la partie de la feuille qui se trouve d'un côté du pli croisent les conducteurs qui se trouvent --c l'autre c8t- du pli, en fait de façon que les deux parties de La ieuille soient très rapprochées, et on applique des tensions électriques pour former les liaisons de croisement souhaitées. 6. Procédé selon l'une des revendidetion@ 1 à 5, caractérisé en ce que l'application de tensions électriques pour former les liaisons de croisement souhaitées est commandée par une calculatrice programmée pour appliquer une tension aux extrémités ou boucles de conducteurs, de préférence libres1 préparées pour des modes de liaison connus, se trouvant, Pal exemple, dans le uord de pliage du réseau. 7. Procédé selon l'une des revendicstionz 1 à 6, caractérisé en ce que l'on utilise, comme couche de séparation entre deux conducteurs du réseau, du sélénium ou une autre matière qui peut se comporter, selon les tensions appliquées '-e5 de la production des liaisons de croisement et selon les conditions extérieures, en isolant, semi-conducteur ou conducteur, sulvant un programm-- établi d'avance. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise, comme couche intermédiaire entre deux réseaux de conducteurs qui se croisent, une combinaison de ouch isolantes électriques (ou semi-conductrices) qui arrêtent simultanément totalement le passage du courant aux points de croisement, et en ce qu'on applique une tension aux paires de conducteurs à relier par ltintermédiaire d'un point de croisement, cette tension étant supérieure à la tension de disruption des couches isolantes. 9. Réseau obtenu selon l'une des revendications 1 caractérisé en ce que les conducteurs et éventuellement vs couches de base de la plaque du réseau sont minces et flexibles. 10. Réseau obtenu selon l'une des revendications 1 à 8 ou conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les conducteurs sont en aluminium et en ce que l'isolation est constituée par une couche d'anodisation. 11. Réseau obtenu selon l'une des revendications 1 à 8, ou conforme à l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la résistance d'isolement du réseau entre paires de conducteurs se croisant diffère, point par point, au plus d'environ 30% des résistances d'isolement idéales. 12. Réseau selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'il est plié, au moyen d'un ou plusieurs plis, de préférence à des dimensions normalisées. 13. Réseau selon l'une des-revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu'il est enroulé en spirale. 14. Réseau selon la revendication 10, caractérisé en ce que les fils métalliques utilisés sont des fils d'aluminium préalablement anodisés. 15. Réseau selon l'une des revendications 9 à t4, caractérisé en ce que les liaisons présentent, aux points de croisement, une conductibilité électrique dépendant du flux lumineux, de la pression ou de la température.