Brevet FR2420272A1 — publié le 19791012

La présente invention concerne un circuit imprimé à multi-ccuches et, en particulier, un circuit imprimé à deux coches servant dans une toute imprimante thermique. Avec l'avènement de la technologie des ordinateurs et le développement des techniques de communication et/ou de traitement de données et de communication de fac-similés, le besoin d'augmenter la vitesse de manipulation des informations se fait beaucoup plus rigoureux. Un type connu d'imprimante rapide est une imprimante thermique de grande vitesse, qui possède au moins une tête thermique et un papier à impression et qui fonctionne suivant le principe suivant : la tête thermique, chauffée à une forte température suivant le motif caractère que l'on désire imprimer, change sélectivement la couleur d'un papier thermique et provoque l'impression de l'encre thermique sur le papier.Une imprimante thermique présente l'avantage de pouvoir imprimer non seulement un motif prédéterminé de caractères, mais également n'importe quel motif y compris des dessins, des caractères chinois ou arabes, par exemple. Une imprimante thermique est une sorte d'imprimante de points qui compose le motif à imprimer à laide d'une pluralité de points et une tête thermique présente une pluralité de cellules chauffantes ou éléments chauffants disposés, par exemple, en ligne; les cellules chauffantes sont chauffées sélectivement de façon que le papier thermique réagisse chimiquement et que la couleur du papier thermique soit modifiée de manière sélective. Le motif désiré est ainsi imprimé sur ledit papier. D'après le principe de l'impression par points, il est nécessaire pour obtenir une impression nette d'avoir une très grande densité de points dans la tête thermique, et que la distance séparant chaque élément chauffant dans la tête thermique soit très faible. Depuis que les têtes thermiques sont pour vues de circuit imprimé, la structure du circuit imprimé réduisait la densité des éléments chauffants, réduisant de ce fait la qualité du motif imprimé. Un circuit imprimé de l'art antérieur pour tête thermique présente une structure géométrique imprimée compliquée et la densité de telles têtes thermiques ne peut pas être élevée. Un autre inconvénient d'un circuit imprimé de l'art antérieur pour tête thermique est que la taille du circuit imprimé est grande ccn parée à la lon gueur des têtes thermiques. Un inconvénient supplémentaire d'un circuit imprimé de l'art antérieur vient de ce que certain conducteurs reliés aux éléments chauffants forment parfois, à cause de la forte densité des circuits, des court-circuits avec d'autres circuits. Un objet de l'invention est de surmonter les inconvénients et les limites d'un circuit imprimé à multi-couches de l'art antérieur en fournissant un cir cuit imprime' ouvreau et amélioré. Un autre objet de la présente invention est de fournir un circuit imprimé à multi-couches qui permette une forte densité de conducteurs sur le circuit imprimé . Le circuit imprimé à multi-couches de l'invention est utilisable dans une tête imprimante thermique. Il présente une pluralité de conducteurs linéaires parallèles, chaque conducteur ayant un élément chauffant et une diode. Ces conducteurs sont repartis en différents groupes et au moins une extrémité des conducteurs de chaque groupe est connectée aux autres conducteurs d'un autre groupe. Le circuit imprimé à multi-couches de l'invention comprend une première couche ayant un substrat isolant sur lequel est sélectivement fixée une pluralité de conducteurs, les extrémités terminales des conducteurs de chaque groupe étant disposées suivant une ligne oblique sur la première couche, et une seconde couche ayant un substrat isolant en forme de paralle- logramme sur lequel est fixée une pluralité de conducteurs parallèles, chaque conducteur de la seconde couche connectant chacun des conducteurs de chaque groupe de la première couche aux conducteurs correspondants dans le groupe relatif en croisant certains des conducteurs de la première couche. Les objets précédents ainsi que d'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante et en liaison avec les dessins annexés parmi lesquels - ta Fig. 1 montre un circuit électrique de tête thermique qui peut être réalisé sur circuit imprimé suivant l'invention - la Fig. 2 est une vue en coupe du chauffage de la tête thermique de ta Fig. 1 - les Figs. 3 (A) et 3 (B) montrent la structure d'un circuit imprimé à multicouches de l'art antérieur - les Figs. 4 (A) et 4 (B) montrent une autre structure d'un circuit imprimé a multi-couches de l'art antérieur - les Figs. 5 (A) et 5 (B) montrent la structure du circuit imprimé à multicouches conforme à la présente invention - la Fig. 6 est une vue en coupe du circuit imprimé à multi-couches de la présente invention ; et - la Fig. 7 montre la structure de la seconde couche à utiliser dans le présent circuit imprimé à multi-couches. Bien que le circuit imprimé à multi-couches de l'invention puisse être utilisé dans de nombreuses applications, la description qui suit suppose son utilisation dans une tête imprimante thermique, ceci dans le but de faire mieux comprendre l'invention. Les structures d'une tête imprimante thermique et des circuits imprimés à multi-couches de l'art antérieur sont décrites en liaison avec la Fig. 1, la Fig. 2, les Figs. 3 #A) et 3 (B), et les Figs. 4 (A) et 4 (B), par souci de bonne comprehension. La Fig. 1 montre un circuit électrique de tête thermique. Sur la figure, H représente un élément chauffant servant à chauffer le papier thermique mn ou l'encre thermique linéairement répartie en travers du papier. Les élé- ments chauffants H n sont classés en quatre groupes M1, M2, M3 et M4 mn dans la rsalisation représentée, chaque groupe comportant cinq éléments chauffants. Par exemple, le premier groupe M1 comporte les éléments chauf fants H11, H12, H18 , et H15. Le premier indice m de H mn indique H14 ième le nombre du groupe, et le second indice n indique le n élément chauffant dans le groupe m.Chaque élément chauffant H est relié à une des bornes mn N,( N1, N2, N3,, N4 et N5) par l'intermédiaire de la diode correspondante D Les premiers éléments chauffants de chaque groupe H11, H21, > H31 et H41 sont connectés ensemble à la borne N1. De même, les seconds, troisièmes, quatrièmes et cinquièmes éléments chauffants de chaque groupe sont respectivement connectés par l'intermédiaire de leur diode respective aux bornes N2, N3, N4 et N5. On remarquera, en Fig. 1, que le choix d'une des bornes parmi M1 jusqu'à M4 et le choix d'une des bornes parmi N1 jusqutà N5 revient à sélectionner un seul élément chauffant parmi vingt. L'application d'un courant électrique entre une paire de bornes déterminées provoque donc le chauffage de l'élément chauffant sélectionné et l'impression correspondante sur le papier. En Fig. 1, on notera que les seules neuf bornes ( M1 à M4 et N1 à N5) permettent une sélection parmi vingt éléments chauffants. La distance séparant chaque élément chauffant est très faible pour obtenir une impression claire suivant le principe d'impression par points; conformément à la réalisation la plus usuelle, chaque groupe M. comporte 32 éléments chauffants et il existe 28 tels groupes, ce qui correspond à 32 x 28 = 896 élé~ ments chauffants,l'interdistance existant entre chaque élément chauffant étant par exemple de 125 r. Cependant, on a représente simplement vingt élé- ments chauffants qur la Fig. 1 pour ne pas l'alourdir. On notera, en Fig. 1, que chaque élément chauffant H est connecté mn à la borne correspondante N par l'intermédiaire de la diode D en suivant n mn la ligne verticale 1 et la ligne horizontale L . On remarquera que la ligne mn n verticale 1 croise la ligne horizontale L bien que la ligne verticale 1 mn n mn et la ligne horizontale Ln ne doivent pas être court-circuitées, excepté à l'en- droit du point noir sur la figure. Afin d'éviter un court-circuit entre la ligne verticale 1 et la ligne horizontale L, il faut que le circuit imprime soit à mn n multi-couches. La Fig. 2 montre une vue en coupe de l'élément chauffant Hmn chauffantde la Fig. 1. En Fig. 2, le symbole a désigne un substrat en alumine, le symbole b désigne une couche isolante contre la chaleur, le symbole c désigne une ligne chauffante qui est une résistance électrique faite par exemple de Ta2 N, le symbole d désigne un fil conducteur reliant la résistance à un circuit e rieur, le symbole e ddsigne une couche protectrice résistante et le symbole f une couche de protection contre l'usure. Le courant électrique circule dans la ligne résistante c et guère le chauffage nécessaire à l'imprsession therenique. Les Figs. 3 (A) et 3 (B) montrent un circuit imprimé de l'art antérieur pour tête d'impression thermique, la Fig. 3 (A) montrant simplement la première couche et la Fig. 3 (@ le circuit imprimé assemblé avec sa première et sa seconde couches. En Figs. 3 (A) et 3 (B), le numéro de référence 1 désigne le substrat isolant de la première couche. Sur le substrat t ,est fixe une pluralitd de lignes conductrioes verticales Imn et des bornes M. et les éléments chauffants H et les diodes D sont reliés aux lignes verticales suivant le diagramme de circuit de la Fig. 1 . La fixation des lignes verticales et des bornes sur le substrat est obtenue par impression de conductel Irs ou par photolithographie, par exemple.Les secondes couches rectangulaires 21a, 21b et 21 c fournissent les connections horizontales L . Par exemple, la première n ligne L1 sur la seconde couche 21 a connecte les lignes verticales 111 et 121 ; la première ligne sur la seconde couche 21 b connecte les lignes verticales 121 et l31 ; la première ligne de la seconde couche 21 c connecte les lignes verticales l31 et l41. Ainsi, toutes les premières lignes verticales de tous les groupes M1 M2 > M3 et M4 sont connectées ensemble et, puisque la première ligne 111 du premier groupe M1 est reliée à la borne N1 sur la première couche, comme on peut le voir sur la Fig. 3 (A), les premières lignes de tous les groupes sont reliées ensemble à la borne N1.De manière similaire, les secondes lignes de tous les groupes sont reliées ensemble à la borne N2, grâce aux secondes couches 21 a, 21 b et 21 c. Les troisièmes lignes de tous les groupes sont reliées ensemble à la borne N3 et les quatrièmes et cinquièmes lignes de tous les groupes sont respectivement reliées ensemble aux bornes respectives N et N . La connexion de ltélément chauffant H et/ou de la 4 5 mn diode D à la ligne verticale est obtenue par exemple par liaison thermo mn compressive . On notera que la connexion entre les bornes Mi et les éléments chauf fante appartenant au groupe Mi peut être réalisée sur la seule première couche mais que la connexion entre la première ligne de chaque groupe et la borne N1 est réalisée en utilisant à la fois les deux couches. On notera de plus, que les lignes verticales 1 présentent une portion oblique S pour relier la ligne verticale à la ligne horizontale, l'angle entre les lignes obliques et les lignes horizontales ou verticales étant de 45 . On notera aussi, en pensant au théorème de Pythagore, que la densité de lignes dans la portion oblique S est If2 fois plus grande que la densité des portions horizontale et verticale et que la période entre chaque ligne dans la portion oblique S est ff fois celle des portions verticale et horizontale .Puisque la densité supérieure maximum de lignes ou de conducteurs sur un circuit imprimé est définie par la structure du circuit imprimé, la présence de la portion oblique restreint la densité des éléments chauffants Hmn > restreignant ainsi la clarté ou la netteté des documents imprimés. Les Figs. 4 (A) et 4 (B) montrent un autre circuit imprimé de l'art an trieur qui ne présente pas de portions obliques, la Fig. 4 (A) montrant le motif de la première couche et la Fig. 4 (B) la structure assemblée avec les deux couches. Cependant, par souci de clarté, les deux Figs. montrent seulement la partie basse du circuit imprimé. Sur ces Figs., la première cou che 1 porte les lignes conductrices verticales 1 et les bornes N N2, N N mn 1'2 > 3' et N. Les lignes verticales I font un coude à angle droit BN et la portion mn coudée de chaque ligne Imn est reliée ensemble par les secondes couches 22 (22a, 22b et 22c). La borne N1 n & L relie#e à la portion coudée de la ligne 11 t g mais les bornes N2, N3, N4 et N5 sont reliées aux portions coudées des lignes 142, 143, 144 et 145 par la portion en forme de pont en créneaux BR. On notera que la présence du pont BRest inévitable pour empêcher les courtsircuits entre les lignes et les bornes N.. J L'inconvzenient que présente la structure montrée en Figs. 4 (A) et 4 (@ réside dans la présence de la portion pontée BR, qui augmente la largeur du circuit imprimé; on remarquera que la présence de la portion pontée empêche une disposition continue régulière des éléments chauffants lorsque l'on utilise côte à côte une pluralité de circuits imprimés pour faciliter l'im- pression d'une page de grande largeur. La présente invention fournit un circuit imprimé amélioré qui surmonte les inconvénients des circuits imprimés à multi-couches de l'art antérieur. La Fig. 5 (A) montre la première couche du circuit imprimé à multicouches conforme à l'invention et la Fig. 5 (B) montre la structure du circuit imprimé de l'invention ayant à la fois ses deux couches, la Fig. 6 étant une vue en coupe de ce circuit et la Fig. 7 montrant la seconde couche conforme à l'invention. Sur ces figures, le numéro de réfi6rence t désigne le substrat isolant de la première couche. Sur le substrat 1 sont imprimées les bornes Mt jusqu'à M4 et NI jusqu'à N5 et les lignes verticales I . Les éléments chauffants H et les diodes D sont fixés sur les lignes verticales Imn par liaison thermo-compressive. Les premières lignes de chaque groupe, à savoir l11, l21, l 31 et l41 doivent être reliées ensemble par la seconde couche. De manière similaire, les secondes, troisièmes, quatrièmes et cinquièmes lignes de chaque groupe sont respectivement reliées ensemble par la seconde couche. On remarquera que la connexion de la seconde couche entre les lignes l11 et l21 doit croiser la ligne l12 et/ou la borne N2 sans court-circuiter la ligne l12. Comme on peut le voir sur la Fig. 5 (A), les terminaisons des lignes verticales 1 sont disposées suivant une ligne oblique et, en conformité, la mn forme de la seconde couche qui connecte chaque terminaison du groupe aux terminaisons correspondantes du groupe voisin est un parallélogramme.Deux des côtés parallèles du parallélogramme sont parallèles aux lignes obliques définies par les terminaisons, comme on peut le voir en Fig. 5 (A). La~sre- mière seconde couche 23a connecte les lignes du premier groupe M1 avec celles du second groupe M2; la deuxième seconde couche 23b connecte les lignes du avec celles du troisième groupe M3 second groupe M rîa troisième seconde couche 23c.connecte les lignes du 2 troisiame groupe M avec celles du quatrième groupe M4, respectivement. 3 Par exemple, les terminaisons a, b, c, b et e des lignes l31, l32, l33, l34 et l35 du troisième groupe M3 sont connectées aux terminaisons a', b', c', d', et e' des lignes l41, l42, l43, l44 et l45 du quatrième groupe M4 par l'intermédiaire de la seconde couche 23c. La forme de la seconde couche, qui est un parallélogramme, est une des plus importantes configurations de la présente invention. On notera que le circuit imprime de l'invention n'a pas de conducteurs obliques comme la réalisation de la Fig. 3 (A) ni de portion en pont sur le bord du substrat comme la réalisation de la Fig. 4 (A). Les tapes de production du circuit imprimé à multi-couches de la présente invention sont expliquées ci-après. Premièrement, en se référant à la Fig. 6, les lignes conductrices lm1, lm2, lm3, lm4 et lm5 sont fixées à la plaque isolante 31 par photolithographie et/ou par déposition sous vide, fourntssant ainsi la première couche 1. La seconde couche 23 présente un substrat de verre 24 et une pluralité de lignes conductrices Li . Les conducteurs Li sont fixés la surface du substrat 24 par photolithographie et/ou par déposition sous vide.Le substrat en verre 24 a la forme d'un trapézolde, comme on peut le voir en Fig. 7, ses portions extrémales étant otées par pnoto-d#capage. Les connexions entre les deux couches sont obtenues en connectant les extrémités des conducteurs de la seconde couche aux conducteurs de la première couche par liaison thermo-compressive. Lorsque la seconde couche est fixée à la première couche, les extrémités des conducteurs de la seconde couche sont courbées, comme le montre la ligne pointillée en Fig. 7. Afin de faciliter la liaison thermo-compressive, il est préférable de plaquer à l'or les conducteurs, aussi bien sur la première que sur la seconde couche. Quelques modifications dans la production de la seconde couche sont envisageables. Par exemple, la seconde couche peut être produite par les étapes suivantes de fixation d'une pellicule de cuivre à une pellicule polyimide isolante de forme trapézoïdale, de placage à l'or de la pellicule de cuivre, et de connexion de la seconde couche sur la première par liaison thermo-compressive. De plus, la seconde couche peut être produite par les étapes de fixation d'une pellicule de cuivre à une pellicule polyimide isolante, par fixation d'une pellicule pplyesther de forme trapézoidale à la pellicule de cuivre et connexion de la pellicule de cuivre à la première couche, la pellicule polyesther étant placée en sandwich entre les deux couches. Comme on l'a, precfidemment expliqué, conformément à la présente invention et grâce à la forme en parallélogramme de la seconde couche, les conducteurs verticaux sur la première couche ne présentent ni portions obliques ni portions en pont et les bornes N. peuvent être connectées aux conducteurs verticaux sous la seconde couche. Grâce à la forme en parallélogramme de la seconde couche, on peut augmenter la densité de fils sur la première couche. Ainsi, le présent circuit imprimé peut être utilisé pour une béate thermique à haute densité d'éléments chauffants. La présente invention présente un circuit imprimé à multi-couches nouveau et amélioré. La description précédente a été dorée a titre illustra~ tif et non limitatif. C'est pourquoi le champ de la présente invention n'est limité~ que par les revendications données en appendice. REVENDICATIONS 1 - Circuit imprimé multi-couches comprenant - une première couche ayant un substrat isolant sur lequel est sélectivement fixée une pluralité de conducteurs qui sont répartis en un certain nombre de groupes, au moins une des extrémités desdits conducteurs de chaque groupe entant connectées ensemble ;; - une seconde couche ayant un substrat sur lequel est disposée une pluralité de conducteurs parallèles, chaque conducteur de la seconde couche connectant chaque conducteur de chaque groupe aux conducteurs correspondants des autres groupes, en croisant certains conducteurs de la première couche caractoris~S en ce que ~les terminaisons des conducteurs de chaque groupe sont disposées suivant une ligne oblique sur la première couche, et la seconde couche a un substrat en forme de parallélogramme dont deux des côtés parallèles sont parallèles aux lignes obliques définies par les terminaisons des conducteurs sur la première couche. 2 - Circuit imprimé à multi-couches conforme à la revendication t, caractérisé en ce que au moins la surface des conducteurs sur la seconde couche est en or. 3 - Circuit imprimé à multi-couches conforme à la revendication 1, caractorisé en ce que les conducteurs sur la seconde couche sont en cuivre. 4 - Circuit imprimé à multi-couches conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat de la seconde couche est en verre. 5 - Circuit imprimé à multi-couches conforme à la revendication 1, matière du caractérisé en ce que lalc;ubstrat de la seconde couche est une pellicule de #lyimide. 6 - Circuit imprimé à multi-couches conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la matière du substrat de la seconde couche est un polyesther . 7 - Circuit imprimé à multi-couches conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs sur la seconde couche dépassent des bords du substrat. 8 - Circuit imprimé à multi-couches conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs sur la seconde couche sont rscouverts d'un film diélectrique quand la seconde couche est assemblée.