Brevet FR2192437A1 — publié le 19740208

La présente invention concerne un procédé pour réaliser, en une même opération de soudure, une pluralité de liaisons électriques entre les lamelles de connexion correspondantes de circuits imprimés disposés sur des panneaux superposés à des écartements donnés, les extrémités de ces lamelles étant alignées sur les bords des panneaux selon une direction sensiblement perpendiculaire auxdits bords et se faisant face deux à deux d'un panneau à un autre, des rubans métalliques d'interconnexion opérant la jonction entre les différents couples de lamelles, lesdites lamelles et lesdits rubans étant revêtus d'une couche d'un eutectique de soudure. I1 est connu de réunir plusieurs panneaux porteurs de circuits imprimés, en les empilant à écartement convenable, afin de constituer des ensembles compacts. Une telle structure est par exemple adoptée pour la réalisation d'ensembles de matrices mémoire : chaque panneau - ou carte - de cIrcuits imprimés est porteur d'une ou plusieurs matrices à tores de ferre et les fils de sélection et de lecture des tores sont connectés aux lamelles des circuits imprimés. Les ensembles de ce modèle offrent, entre autres avantages, celui de permettre une réalisation aisée des interconnexions entre panneaux. Selon un mode d'interconnexion couramment mis en oeuvre dans le cas considéré, de petits rubans métalliques en forme d'arceaux sont introduits, par leur partie cambrée, entre les bords de deux panneaux voisins et positionnés entre les extrémités des lamelles en regard à relier entre elles. Pour faciliter et rendre plus rapide la mise en place de ces rubans, ceux-ci sont groupés par quelques dizaines sur des grilles ou échelles dont les montants permettent la manipulation,ces grilles étant obtenues par découpe et cambrage d'une feuille métallique. Il est clair que les rubans étant mis en place, les montants des grilles doivent dépasser hors des panneaux, de manière à ce qu'il soit possible de les éliminer et de rendre ainsi chaque ruban indépendant. Après mise en place des groupes de rubans, on procède à la soudure desdits rubans avec les lamelles et ensuite, pour terminer, on coupe les montants des grilles. L'opération de soudure présente plusieurs difficultés. Lèxpé- rience a montré, en effet, qu'il n'était pas possible de procéder à la soudure simultanée de plusieurs rubans avec les lamelles correspondantes. Quelle que soit la méthode employée (soudure au trempé, soudure avec des fers à large panne couvrant plusieurs rubans et lamelles), il est rare que toutes les soudures soient correctement réalisées. Par ailleurs, il y a un risque certain de courts-circuits par dépôt de soudure entre les lamelles, surtout lorsque celles-ci sont peu espacées (par exemple, lorsque ces lamelles sont réparties à un pas de 1,27 mm). I1 est donc procédé à la soudure individuelle de chaque contact ruban-lamelle à l'aide d'un fer muni d'une panne très fine. Dans ce cas, on est certain que toutes les liaisons électriques nécessaires sont bien effectuées. Par contre, le risque de courtscircuits demeure entier. De plus, ltopération est peu commode les panneaux n'étant distants les uns des autres que de quelques millimètres, et les soudures ont souvent mauvais aspect. L'opération de soudure étant terminée, les montants des grilles sont coupés si possible au ras des bords des panneaux, ce qui laisse tout de même subsister inévitablement des parcelles de ruban de connexion dépassant hors desdits panneaux. En conséquence, lors des manipulations ultérieures, les panneaux peuvent être accrochés ou peuvent eux-mêmes accrocher des pièces extérieures, et ceci risque de provoquer l'arrachement des rubans de connexion ou la rupture des soudures. Le procédé, selon l'invention, de réalisation de liaisons électriques entre les lamelles de circuits imprimés superposés, à l'aide de rubans de connexion en forme dtarceaux spécialement etudiés, permet de remédier à tous les inconvénients cités ci-dessus du procédé selon l'art antérieur. Selon l'invention, un procédé pour réaliser, en une même opération de soudure, une pluralité de liaisons électriques entre les lamelles de connexion correspondantes de circuits imprimés disposés sur des panneaux superposés à des écartements donnés, les extrémités de ces lamelles étant alignées sur les bords des panneaux selon une direction sensiblement perpendiculaire auxdits bords et se faisant face deux à deux d'un panneau à un autre, des rubans métalliques d'interconnexion opérant la jonction entre les diffé et rents couples de lamelles, lesdites lamelles/lesdits rubans étant revêtus d'une couche d'un eutectique de soudure, est notamment remarquable en ce que les liaisons électriques entre les lamelles et les rubans sont obtenues par refusion de l'eutectique au trempé, dans un fluide non miscible avec ledit eutectique. Avantageusement, le fluide utilisé est la glycérine, ce corps réunissant un ensemble de propriétés favorables pour l'emploi considéré : température d'ébullition à 2900 nettement supérieure à la température de fusion de l'eutectique étain-plomb généralement utilisé pour les soudures sur les circuits imprimés; pouvoir de dissolution élevé pour bon nombre de corps, lui conférant la qualité de décapant recherchée pour les flux de soudure. Il peut être également intéressant d'utiliser un fluide de la categorie des huiles siliconées. Le procédé selon l'invention a l'avantage, en premier lieu, de permettre que la soudure de tous les rubans métalliques avec les lamelles correspondantes des circuits imprimés puisse être obtenue en une même opération, ce qui représente un gain de temps considérable. D'autre part, ce procédé permet de réaliser des soudures de qualité irréprochable tant du point de vue de la tenue mécanique de ces soudures, que du point de vue esthétique. L'application du procédé selon l'invention évite l'apparition de courts-circuits entre soudures voisines,cet avantage étant du en partie à la forme régulière des soudures et en partie au fait que les seules quantités d'eutectique mises en jeu pour opérer les liaisons sont celles prédéposées sur les lamelles et les rubans, à l'exclusion de tout apport complémentaire comme c'est le cas dans les procédés de soudure au fer ou au trempé. Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, plus particulièrement liée à la structure des rubans et grilles employés, comme dans la technique antérieure, pour opérer les liaisons entre les lamelles des circuits imprimés, chaque ruban en forme d'arceau est cambré à chacune de ses extrémités, une première fois sensiblement à angle droit vers l'intérieur de l'arceau, puis de nouveau sensiblement à angle droit vers l'extérieur de l'arceau, les montants d'une grille comportant plusieurs rubans se situant sur la partie terminale touchée par le second cambrage. Cette structure particulière des rubans d'interconnexion présente plusieurs avantages : elle facilite la manipulation des grilles de rubans à l'instant du positionnement entre les panneaux de circuits imprimés, elle empêche que les extrémités des rubans, après soudure et coupe, puissent déborder des panneaux, elle permet une coupe pBs rapide et plus soignée des montants des grilles. Ces différents avantages, difficiles à apprécier sans l'appui de figures, apparaîtront de façon explicite dans la partie descriptive qui suit. La figure 1 représente, en vue perspective, un ensemble de quatre rubans d'interconnexion, groupés en une grille, avant mise en forme des rubans. La figure 2 représente, en vue perspective, le même ensemble, après mise en forme des rubans. Les figures 3a, 3b, 3c, représentent un ruban d'interconnexion, mis en place entre deux panneaux porteurs de circuits imprimés, avant, pendant et après coupe des parties communes le liant aux autres rubans d'une grille. La figure 4 est une vue, en plan, d'un coin de panneau de circuit imprimé, montrant des lamelles de connexion rangées au bord de ce panneau et des éléments de guidage pour des rubans d'interconnexion devant être amenés et soudés sur lesdites lamelles. La figure 5 est une vue, en plan, d'un coin de panneau de circuit imprimé, montrant également des lamelles de connexion, ces lamelles étant spécialement dessinées pour favoriser le guidage de rubans d'interconnexion. Les rubans d'interconnexion utilisés pour réaliser des liaisons électriques entre des panneaux superposés, porteurs de circuits imprimés, selon le procédé objet de l'invention, sont groupés en grilles ou échelles telles que la grille 20 représentée sur la figure ?. Cette grille 20 ne comprend que quatre rubans 21, 22, 23 et 24, ceci afin de ne pas charger inutilement les dessins; en réalité, le nombre des rubans peut atteindre trente et même plus. La grille 20 est obtenue par découpe et cambrage d'une feuille métallique de nature et de dimensions appropriées. Avantageusement, on utilise un métal tel que le cuivre au béryllium - en raison de son élasticité et de sa bonne conductibilité électrique - sous une épaisseur voisine de 0,1 mm. Par découpe, on obtient des flans tels que 10, qui portent les ébauches 11, 12, 13 et 14, des futurs rubans 21, 22, 23 et 24.(v. Le flan est cambré une première fois, sensiblement à angle droit, le long des lignes AA et A'A', une seconde fois, également à 900 mais en sens inverse, le long des lignes BB et B'B', les parties comprises entre les lignes AA et A'A' étant ensuite formées en arceaux afin d'obtenir les rubans 21, 22, 23 et 24. Sur la grille 20, on distingue, à la suite des divers cambrages, les "montants" de grille 25 et 26, qui maintiennent associés les quatre rubans 21, 22, 23 et 24. Bien entendu, ces quatre rubans doivent être espacés au pas de répartition des lamelles de connexion des circuits imprimés à relier. Pour opérer des interconnexions entre deux panneaux porteurs de circuits imprimés tels que, par exemple, les panneaux dont des parties respectives 30 et 31 apparaissent vues en coupe sur les figures 3a à 3c, on engage des grilles semblables à la grille 20 dans l'espace séparant lesdits panneaux, en regard des lamelles de connexion de ces panneaux. Il va de soi que la distance séparant les deux branches d'un même ruban d'interconnexion doit être fonction de la distance séparant les deux panneaux. Les rubans d'interconnexion étant façonnés dans un métal presentant de l'élasticité on peut, avant d'engager une grille et pour faciliter cette opération, exercer une légère pression sur chacun de ses deux montants afin de les amener au contact l'un de l'autre et de réduire ainsi l'écartement entre les branches des divers rubans. Une disposition, qui facilite également de façon appréciable la mise en place des rubans d'interconnexion, consiste à prévoir, sur les circuits imprimés, des éléments de guidage pour ces rubans. Il peut être prévu, par exemple et ainsi qu'il est montré sur la figure 4, des plots 40 disposés immédiatement en bordure des panneaux, en alternance avec les extrémités des lamelles de connexion 41 du circuit imprimé. Ces plots 40 définissent entre eux les passages dans lesquels doivent s'engager les rubans tels que 21, 22, 23, 24,pour aboutir en parfait contact avec les lamelles 41. Les plots 40 sont obtenus sur le circuit imprimé en même temps que les lamelles 41. Au lieu de placer des plots de guidage 40, on peut aussi échancrer les extrémités des lamelles de connexion ainsi qu'il est montré en 50 sur la figure 5, les bords 51 et 52 des échancrures favorisant un guidage correct des rubans selon l'axe des lamelles 53. Sur la figure 3a, la grille 20 est représentée mise en place entre les panneaux 30 et 31. On suppose, par exemple, que la vue en coupe est tracée au niveau du ruban 21 de ladite grille. Chacune des branches 21a et 21b de ce ruban 21 est alors appliquée sur une lamelle de circuit imprimé, la branche 21a sur la lamélle 32 du panneau 30, la branche 21b sur la lamelle 33 du panneau 31, qui est en regard de la lamelle 32. I1 apparaît que la grille 20 est engagée presque totalement entre les panneaux 30 et 31. Seules les parties d'extrémité des montants 25 et 26 dépassent hors desdits panneaux. A cet instant se place l'opération de soudure des rubans et des lamelles. Rubans et lamelles ont été à l'origine recouverts d'une couche d'eutectique étain-plomb. L'épaisseur de cette couche est, pour chacun des éléments, de 15 à 40 um (avantageusement de 15 à 20 um pour les rubans et de 20 à 25 pm pour les lamelles). On emploie de façon habituelle un alliage comportant sensiblement 60 % d'étain et 40 % de plomb, qui fond à 1830C. Afin d'obtenir une bonne soudure les lamelles de connexion des circuits imprimés ont été nettoyées à l'alcool, tandis que les grilles des rubans d'interconnexion ont subi un dégraissage au trichloréthylène, avant assemblage. L'installation de soudure comporte deux bains de glycérine disposés sous une hotte aspirante. Sur la canalisation d'aspiration est prévu un piège destiné à condenser les vapeurs de glycérine. Le premier bain ou bain de préchauffage est porté à une température de 1100C t 50C. Le second bain ou bain de soudure proprement dit est régulé à la température de 2200C + 50C. I1 est à noter que cette dernière température est nettement éloignée du point d'ébullition de la glycérine (2900C); aussi, l'opération de soudure ne donne-t-elle lieu qu'à un faible degagement de vapeurs de glycérine. Les panneaux porteurs de circuits imprimés, superposés à plusieurs entre des flasques de maintien et munis, entre lesdits panneaux, des grilles de rubans d'interconnexion, sont immergés au niveau de leurs bords, d'abord dans le bain de préchauffage durant 10 à 15 secondes, puis, immédiatement après, dans le bain de soudure durant 15 à 20 secondes. La double opération est reproduite pour les différents bords de la structure le long desquels des soudures doivent être opérées. A l'issue de l'opération de soudure, les flasques sont retirés et la structure subit un lavage à l'eau déminéralisée et un séchage en étuve ventilée, à 600C environ. Les soudures apparaissent bien modelées, peu chargées en eutectique, lisees et brillantes. Des essais de traction et de tenue en vibrations effectués sur ces soudures ont donné entière satisfaction. Les rubans étant soudés aux lamelles, on procède alors à la coupe des montants de grilles afin de rendre chaque ruban de connexion indépendant de ses voisins. Pour cela, on opère à 11 aide d'une cisaille dont les lames ont été spécialement dessinées pour cet usage. La cisaille est présentée entre deux panneaux, parallèlement aux plans de ces panneaux. La lame inférieure mobile, est glissée, à partir de l'extrémité d'une grille, à l'intérieur de l'espace limité par les branches des rubans d'interconnexion, tandis que la contre-lame, fixe, est appuyée, par ses deux couteaux latéraux, sur chacun des bords des deux panneaux considérés. Sur la figure 3b, la lame mobile 34 et les couteaux 35 et 36 de la contre-lame, ont été représentés, vus en coupe transversale, à l'instant où la coupe des montants 25 et 26 des rubans d'une grille va être opérée. La coupe étant faite (figure 3c) chaque ruban d'interconnexion d'une grille est désormais indépendant et effectue la liaison entre deux lamelles en regard de deux panneaux. Ainsi, le ruban 21 connecte entre elles les deux lamelles 32 et 33 des panneaux 30 et 31. Seuls subsistent, des parties communes de l'ancienne grille 20, deux petits prolongements 21c de la branche 2ia, et 21d de la branche 21b. Etant donné la forme spécialement étudiée des cambrages de la grille 20, il est à noter que les deux prolongements 21c et 21d ne peuvent dépasser des bords des panneaux, ce qui permet d'é- viter les risques d'accrochage avec des objets extérieurs. Par ailleurs, la coupe à l'aide de la cisaille permet, en une seule opération, de rendre indépendants tous les rubans d'interconnexion d'une même grille et cette coupe est plus régulière qu'effectuée ruban par ruban comme selon l'art antérieur. - REVE4DICATIONS 1.- Procédé pour réaliser, en une même opération de soudure, une pluralité de liaisons électriques entre les lamelles de connexion correspondantes de circuits imprimés disposés sur des panneaux superposés à des écartements donnés, les extrémités de ces lamelles étant alignées sur les bords des panneaux selon une direction sensiblement perpendiculaire auxdits bords et se faisant face deux à deux d'un panneau à un autre, des rubans métalliques d'interconnexion opérant la jonction entre les différents couples de lamelles, lesdites lamelles et lesdits rubans étant revêtus d'une couche d'un eutectique de soudure, caractérisé en ce que les liaisons électriques entre les lamelles et les rubans sont obtenues par refusion de l'eutectique au trempé, dans un fluide non miscible avec ledit eutectique. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide mis en oeuvre est la glycérine. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide mis en oeuvre est une huile siliconée. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eutectique de soudure est un alliage d'étain et de plomb. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alliage comporte sensiblement 60 % dizain et 40 % de plomb. 6.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'opération de soudure comporte le trempé des parties de panneaux à interconnecter et de leurs rubans d'interconnexion, d'abord dans un premier bain régulé à la température de 1100C + 50C pendant 10 à 15 secondes, ensuite dans un second bain régulé à la température de 2200C + 5 C pendant 15 à 20 secondes. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les rubans métalliques d'interconnexion étant réunis en ensembles, avant soudure avec les lamelles de connexion des circuits imprimés, sous la forme de grilles comportant deux montants métalliques, lesdites grilles sont placées entre les panneaux de telle manière que seuls lesdits montants débordent desdits panneaux. 8.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les montants des grilles sont, après soudure, éliminés en une seule opération de coupe à l'aide d'une cisaille travaillant dans un plan parallèle à celui des panneaux interconnectés. 9.- Ruban métallique d'interconnexion pour mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa partie destinée à assurer la liaison électrique entre les lamelles est formée en arceau et que, initialement, réuni à d'autres rubans dans une grille, il est cambré à chacune de ses extrémités, une première fois sensiblement à angle droit vers l'intérieur de l'arceau, puis de nouveau sensiblement à angle droit vers l'extérieur dudit arceau, les montants de ladite grille se situant sur la partie terminale touchée par le second cambrage.