Brevet FR2400820A1 — publié le 19790316

La présente invention concerne des dispositifs à circuit imprimé souple et, plus particulièrement, des dispositifs à circuit imprime souple de raccordement de dispositifs électriques et de commutation dans des claviers. La façon classique de raccorder des circuits, ou des dispositifs électriques, a consisté pendant de nombreuses années à faire appel à des fils de connexion séparés places entre des bornes et des éléments de circuit, entre des éléments de circuit , et entre des dispositifs. De plus, un raccordement temporaire a généralement été éxécuté au moyen de plusieurs conducteurs groupés dans un cable ou un harnais, qui rejoint deux points de raccordement. Cependant, avec l'accroissement du nombre de fils et de raccordements, cette façon de procéder complique le câblage. En outre, même lorsqu'on utilise des fils à code de couleur, il est souvent très difficile d'éviter des erreurs de câblage. I1 est alors nécessaire de procéder à un contrôle et d'apporter les corrections de cablage après exécution de ce dernier. I1 en résulte que beaucoup d'efforts ont été déployés, que beaucoup de temps a été consacré et que la productivité s'en trouve amoindrie. Pour éviter les difficultés citées ci-dessus, on a utilise de plus en plus des dispositifs à circuit imprimé souple pour réaliser des raccordements entre circuits. Un dispositif à circuit souple de l'art antérieur est constitué typiquement de deux couches de matériau. L'une de ces couches est métallique, en général en cuivre, et l'autre couche est une couche dlune pellicule en matériau plastique souple, tel qu'un polyimide, qui sert de matériau de base à la couche métallique. La couche métallique constitue les trajets conducteurs du circuit et des bornes sont prévues sur l'une des surfaces, ou sur les deux surfaces, de la pellicule en matériau plastique. La pellicule de cuivre est'extrêmement fine et est prévue de façon à pouvoir fléchir avec la pellicule plastique isolante souple. De tels dispositifs de l'art antérieur ont permis de résoudre de nombreux problemes liés à des processus de câblage compliqués, et de réduire les erreurs de câblage même lorsque le nombre des connexions à réaliser est important. En outre, un tel dispositif prend beaucoup moins de place qu'un harnais de cables constitués de fils isolés individuels. Cette technologie permet également de bien maintenir en l'état les connexions et de réaliser un grand nombre de raccordements, même lorsque l'on dispose de peu de place. Les avantages présentés par l'utilisation de tels dispositifs ne peuvent être obtenus que si la pellicule en matériau plastique est suffisamment souple, c'est-à-dire que si l'épaisseur hors-tout peut être grandement réduite. Pour y parvenir, il faut surmonter un certain nombre de difficultés. De longues bandes du dispositif à circuit souple peuvent se cambrer facilement et sont sujettes à rupture pendant leur manipulation, à cause de la délicatesse de la pellicule fine et de la couche métallique liée à celle-ci. De plus, lorsque les extrémités du dispositif sont insérées dans un connecteur, celui-ci peut être facilement déforme ou endommagé par suite de la pression élevée de contact qui est exercée par les bornes du connecteur sur ce dispositif. I1 est, par conséquent, extrêmement difficile d'effectuer un bon contact électrique avec un connecteur utilisant de tels dispositifs à circuit imprimé souple. En plus de leur utilisation comme dispositifs de raccordement souples cités ci-dessus, les dispositifs à circuit imprimé souple ont également d'autres applications bien connues. Des dispositifs à circuit imprimé souple peuvent être utilisés pour réaliser des contacts de commutation dans des claviers de calculateur de faible épaisseur. Dans une telle application, une pellicule fine de matériau plastique comportant un certain nombre de contacts métalliques et un certain nombre de points de raccordement reliant ces contacts est placée à l'opposé d'un substrat portant des points de contact opposés. Les paires de points de contact situés les uns en face des autres sont espacées par un isolant comportant des ouvertures qui sont alignées avec les points de contact. Lorsqu'elle est enfoncée, une touche du clavier amène le point de contact de la touche du dispositif à circuit imprimé flexible en contact électrique avec le point de contact situe en face. Lorsque la touche est relâchée, les points de contact se séparent, mais, par suite du caractère non élastique du revetement métallisé (généralement en cuivre), le point de contact flexible est déformé en permanence et cela se traduit par un contact de commutation qui n'est pas fiable et/ou par un endommagement irréparable, par exemple, par un fendillement de la couche métallique. La présente invention a pour objet d'éviter les problèmes cités ci-dessus en prévoyant un dispositif à circuit imprimé flexible perfectionné, qui trouve une application spéciale dans les dispositifs de connexion et dans les dispositifs à circuit imprimé souple pour clavier. Selon la présente invention, un substrat flexible comporte une couche de métal élastique liée à l'une de ses surfaces, la couche métallique flexible assurant un renforcement du dispositif à circuit souple et améliorant le caractère élastique de l'ensemble du dispositif de façon à réduire les risques de rupture de la couche métallisée et/ou la déformation de cette couche lorsque le dispositif est soumis à une flexion. La couche métallique élastique peut constituer les trajets conducteurs de circuit, les points de contact et les bornes du dispositif à circuit imprimé. En variante, la couche métallique élastique peut être liée à la face arrière d'un dispositif à circuit imprimé dans le seul but de renforcer le dispositif flexible contre les ruptures et les déformations, alors que la face avant peut contenir des éléments conducteurs standard en cuivre. L'amélioration de l'élasticité du dispositif peut être obtenue en recouvrant la surface entière du substrat flexible de la face qui ne porte pas les trajets conducteurs en cuivre ; ou bien la couche métallique élastique peut définir des segments isolés de métal élastique, chaque segment recouvrant une surface prédéterminée du substrat, par exemple chaque segment peut recouvrir un point de contact respectif de la surface opposée du substrat.Le caractère élastique de la surface du substrat métallisé permet également de former des doigts en surélévation qui sont en saillie suivant un certain-angle sur la surface du substrat et peuvent être utilisés comme points de contact flexibles. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif à circuit imprimé flexible utilisé pour le raccordement de dispositifs électriques La figure 2A est une vue en perspective d'un dispositif à circuit imprimé pour clavier flexible, représenté déplié;; La figure 2B est une vue en coupe d'un dispositif à circuit imprimé flexible utilisé avec un dispositif à clavier La figure 2C est une vue en coupe d'un dispositif à circuit imprimé de l'art antérieur, représentant une déformation permanente de la couche métallisée La figure 3 est une vue arrière du dispositif de la figure 1, représentant une forme particulière de la couche de renforcement métallisée flexible selon la présente invention La figure 4 est une vue en coupe partielle représentant un métal élastique flexible place entre deux pellicules de matériau plastique souple ;; La figure 5A est une vue en perspective d'un dispositif à circuit imprimé comportant une couche métallisée flexible à l'opposé des trajets conducteurs d'un dispositif à circuit imprimé La figure 5B est une vue en coupe partielle de l'agencement représenté dans la figure 5A La figure 6A est une vue schématique en perspective d'un dispositif à circuit imprimé, où la couche métallique élastique a la forme de segments isolés ; La figure 6B est une vue en coupe partielle du dispositif représenté dans la figure 6A ; La figure 7A est une vue en plan d'un contact de commutateur à boutan-poussoir, découpé dans un dispositif à circuit imprimé selon la présente invention ; et La figure 7B est une vue de côte en éléva- tion du dispositif de la figure 7A. La figure 1 représente un dispositif à circuit imprimé de raccordement comportant un substrat flexible 1 qui porte des bornes conductrices 2 et des trajets conducteurs 3. Les figures 2A et 2B représentent un dispositif à circuit imprimé flexible utilisé dans un petit dispositif à clavier, respectivement, à l'état déplié et plié. Dans la figure 2A une pellicule en matériau plastique flexible 1 sert de substrat à un certain nombre de paires de contacts 6 et 7, à un certain nombre de paires de bornes conductrices 8 et 9, et à des trajets conducteurs de circuit de raccordement 10 et 11. Ces trajets 10 et 11 sont formés, respectivement, dans des segments 4 et 5 du dispositif. Dans le segment 12, des trous 13 sont formés, de sorte que, lorsque le dispositif à circuit imprimé est plié et mis en sandwich, le segment 12 se trouve placé entre les segments 4 et 5, comme cela est représenté dans la figure 2B. Lorsqu'une touche 14 est enfoncée, puis est relâchée, un point de contact 6 est amené à venir en contact électrique avec le point de contact 7 lui faisant face. La figure 2C montre que le point de contact déformé 6 d'un dispositif de l'art antérieur reste déformé par suite de la non elasticité de la pellicule standard flexible recouverte de cuivre. Tous les éléments métallisés des dispositifs représentés dans les figures 1 et 2 peuvent etre constitués d'un métal flexible lié à une surface d'un substrat plastique flexible. L'élasticité du revêtement métallisé confère une résistance au pliage et aux endommagements ultérieurs, qui sont provoqués par le dispositif de raccordement de la figure 1, et évite une déformation permanente des contacts métalliques flexibles 6 du dispositif à clavier de la figure 2. Pour obtenir l'élasticité du revêtement métallisé, la couche de métal peut contenir un alliage constitué de deux ou plusieurs métaux différents ou un alliage d'un métal et d'un non-métal (par exemple de l'acier). Cependant, le métal qui est utilisé pour former la couche métallique élastique n'est pas limité à un type particulier. Dans les applications où le métal élastique doit servir de trajet conducteur, de point de contact et de borne pour le dispositif, il faut un métal ayant une conductibilité relativement élevée, tel que du cadmium-cuivre (contenant 1% de cadmium) ou de llargent-cuivre (contenant quelques pourcents d'argent). Ces matériaux ont une bonne résistance mécanique et résistent à la rupture et à la déformation, tout en ayant une conductibilité relativement élevée.Ces matériaux permettent également le passage d'un courant qui est généralement supérieur à celui que l'on peut rencontrer dans ce type d'application. Dans les applications où il n'est pas essentiel d'avoir une conductibilité élevée, le revetement métallisé peut etre en laiton, le laiton étant un métal ayant une élasticité particulièrement élevée. On remarquera que, pour chaque application, il est souhaitable de sélectionner un type de matériau et de déterminer son épaisseur en tenant compte de la résistance mécanique et de la conductibilité exigées dans ltapplication particulière. S'agissant de la formation de la couche métallique élastique, on-peut faire appel aux procédés de formation de laminés bien connus. Par exemple,des tôles fines obtenues par laminage d'un lingôt d'un métal spécifique peuvent être liées à une pellicule en matériau plastique. En ce qui concerne le procédé de fabrication du motif particulier du dispositif à circuit imprimé élastique selon la présente invention, on peut faire appel à plusieurs procédés. Par exemple, les trajets conducteurs, les points de contact, et les bornes peuvent être formés par attaque chimique de la couche métallique élastique qui est déposée sur l'un des côtés d'une pellicule en matériau plastique. Un autre procédé qui peut être utilisé dans la construction du dispositif selon la présente invention consiste à fixer des lamelles ou des feuilles de cuivre minces sur le côté de la pellicule en matériau plastique opposé au côté où se trouve la couche métallique élastique. Les figures 3 à 6 représentent le cas d'une couche métallique élastique appliquée au côté arrière (côté isole) d'un dispositif à circuit imprimé, dont l'une des faces comporte un motif conducteur standard obtenu par attaque du cuivre. Dans un tel mode de réalisation, la conductibilité de la couche métallique élastique n'a pas d'importance et les caractéristiques d'élasticité sont l'élément le plus important lors du choix du matériau constituant la couche métallique élastique. La figure 1 représente le côté comportant le motif conducteur du dispositif, le substrat étant allongé et les bornes de contact 2 étant placées près des extrémités de ce substrat 1. Les trajets conducteurs 3 sont représentés sous forme de plusieurs bandes parallèles conductrices qui s'étendent le long du substrat et connectent électriquement les bornes 2, situées à une extrémité du substrat, aux bornes correspondantes situées à l'autre extrémité du substrat. La figure 3, représentant le côté arrière du dispositif de la figure 1,est un mode de réalisation particulier des bandes de la couche métallique élastique qui s'étendent entre les extrémités élargies du substrat 1 qu'elles relient. La figure 4 représente une autre façon de lier une couche métallique flexible à un substrat. Dans cette figure , la couche métallique est placée en sandwich entre une paire de pellicules de matériau plastique flexible 1 et 1'. De façon à assurer un support élastique nécessaire pour les contacts 6 sous la pression des touches 14 (de la figure 2B), on peut utiliser un agencement tel que celui qui est représenté dans la figure 5A, où l'un des segments 4 ou 5 de la figure 2A peut être totalement recouvert d'une couche massive de métal élastique. La vue en coupe de la figure 5B représente la position dans l'espace de la couche métallique élastique 15 et des segments pliables 4,5 et 12 du dispositif représenté dans la figure 2A. Dans la figure 5B, les points de contact 6 et 7 sont disposés sur des surfaces, se faisant face, des segments 4 et 5, respectivement, alors que les trous 13 du troisième segment 12 sont en alignement avec les paires de points de contact respectifs se faisant face 6 et 7, qu'ils séparent. Dans le cas où il n'est pas nécessaire d'avoir une elasticité et une certaine résistance mécanique sur toute la surface du dispositif à circuit imprimé, la couche métal lique élastique peut être constituée de segments isolés en métal élastique , chaque segment étant aligné avec un point de contact respectif qu'il surplombe. Cet agencement est le mieux représenté dans les figures 6A et 6B. La figure 7 représente un dispositif 1" à circuit imprimé pour commutateur à boutons-poussoirs,qui comporte plusieurs parties cambrées, en saillie sur le plan du substrat de façon à constituer des doigts de contact flexibles. Cela est rendu possible par la résistance mécanique et l'élasticité élevées de la couche 15. Les éléments de contact 16 des commutateurs à boutons-poussoirs multiples, tels que ceux qui sont représentés dans les figures 7A et 7B, sont obtenus par découpage et formation des doigts dans un laminé, sur un coté duquel se trouve une couche métallique élastique 15. Dans une telle réalisation, étant donné que les points de contact sont faits de façon à avoir une grande élasticité, l'usure du point de contact due au frottement est inférieure à l'usure des matériaux plus tendres (moins élastiques) , et il est par conséquent possible de fabriquer un ensemble de doigts de contact flexibles pour clavier qui ont une longue duré de vie. Cette technique peut également s'appliquer aux claviers dans lesquels les points de contact sont formés sur un panneau en matériau plastique dur avec revêtement métallisé sans que l'on s'écarte du concept venant d'etre décrit. D'après ce qui précède, on peut facilement voir que la présente invention peut comporter plusieurs modes de réalisation. Par exemple, pour obtenir une élasticité plus grande, les trajets conducteurs du dispositif de la figure I peuvent être en métal élastique et les bandes arrière en matériau élastique. De plus, chaque fois que le matériau élastique présente un avantage le côté opposé au trajet conducteur peut être entièrement ou partiellement recouvert de la couche métallique élastique. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à lthomme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif à circuit imprimé flexible, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat flexible, et une couche de métal élastique flexible liée à une surface du substrat. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que la couche de métal flexible constitue des trajets conducteurs sur la surface du substrat. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche de métal flexible constitue des points de contact conducteurs sur la surface du substrat. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat est allongé, en ce que les points de contact sont placés près des extrémités du substrat ; et en ce que les trajets conducteurs comprennent plusieurs bandes conductrices s'étendant le long du substrat et connectant électriquement les points de contact à une extrémité du substrat à des points de contact correspondants situés à l'autre extrémité du substrat. 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérise en ce que le substrat comporte des premier, second et troisième segments; en ce que les points de contact sont disposes sur les surfaces situees en face des premier et second segments pliés ; en ce que le troisième segment comporte plusieurs ouvertures ; et en ce que chacune des ouvertures est alignée avec des paires de points de contact respectifs se trouvant en face, qu'elle sépare. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat comporte des parties en saillie suivant un certain angle sur le plan du substrat de façon à former des doigts de contact flexibles. 7 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde couche d'un second métal lié à l'autre surface du substrat, cette seconde couche de métal constituant des trajets conducteurs sur l'autre surface du substrat. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde couche de métal constitue des points de contact conducteurs sur l'autre surface du substrat. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat est allongé; en ce que les points de contact sont placés près des extrémités du substrat sur l'autre surface ; et en ce que les trajets conducteurs comprennent plusieurs bandes conductrices parallèles s'étendant le long du substrat et connectant électriquement les points de contact à l'une des extrémités du substrat aux points de contact correspondants de l'autre extrémité du substrat. 10 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat comporte des premier, second et troisième segments pliables , en ce que les points de contact sont disposés sur les surfaces se faisant face du premier et du second segment plié r en ce que le troisième segment comporte plusieurs ouvertures, chacune de ces ouvertures étant alignée avec des paires de points de contact respectifs se trouvant en face, qu'elle sépare ; et en ce que la couche de métal élastique recouvre au moins partiellement l'autre surface sur au moins l'un des premier et second segments. 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche de métal élastique comprend des segments isolés de métal élastique, chaque segment étant aligné avec un point de contact respectif qu'il surplombe. 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la couche de métal élastique recouvre entièrement l'autre surface d'au moins l'un des premier et second segments. 13 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche métallique élastique recouvre les parties extrêmes de l'autre côté du substrat allongé opposé aux points de contact. 14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce quil comprend des bandes allongées de couche métallique élastique qui s'étendent entre les parties extrêmes de la couche métallique élastique qu'elles joignent l'une à l'autre. 15 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pellicule flexible mettant en sandwich les bandes métalliques élastiques entre la pellicule et le substrat.