Brevet FR2572856A1 — publié le 19860509

-4 ELEMENT DE CONNEXION MINIATURE A FAIBLE PAS ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL ELEMENT DE CONNEXION L'invention concerne un élément de connexion miniature à faible pas destiné à réaliser des connexions électriques dans des systèmes électroniques. La miniaturisation et la complexité de plus en plus poussées des composants électroniques entrainent la multiplication des liai- sons conductrices sur des surfaces restreintes. Les besoins de connexion des composants sur les cartes de circuit imprimé, ou des cartes entre elles, ont fait apparaître une nouvelle technologie de connecteurs basée sur l'utilisation des propriétés élastiques des élastomères. Un dispositif de l'art antérieur, décrit dans le brevet européen N 0 001 477, est un connecteur dans lequel on place des parties métalliques autour d'un corps élastomère sous la forme de pistes repliées. Ce connecteur comprend un corps allongé en matériau élastomère isolant de section transversale uniforme et qui présente deux faces opposées plates et parallèles reliées entre elles d'un côté par une surface convexe. Plusieurs chemins conducteurs sont dis- posés sur ce corps, chacun de ces chemins comprenant une partie de contact sur chacune de ces deux faces opposées du corps et une partie s'étendant, entre ces parties de contact, le long de la surface convexe. Ces chemins conducteurs sont formés d'une lame en matériau élastomère isolant obtenue par des techniques de circuit imprimé et pliée pour former le produit désiré. Cette technique améliore la fiabilité après compression de l'élément de connexion, mais suppose des mises en oeuvre délicates du fait, d'une part, des dimensions nécessairement réduites et donc du positionnement précis des parties conductrices et, d'autre part, de la solidité de l'accrochage des parties métalliques sur l'élastomère, celles-ci n'étant pas enserrées par la matière isolante. - 2 La présente invention supprime ces inconvénients par une technologie qui permet une mise en oeuvre moins complexe tout en assurant une bonne liaison métal-élastomère et un haut niveau de fiabilité après compressions répétées. L'invention a pour objet un élément de connexion miniature à faible pas comprenant un corps en élastomère isolant de section carrée, rectangulaire, circulaire ou de tout autre forme permettant après compression d'obtenir un bon contact électrique, associé à des fils conducteurs, caractérisé en ce que ces fils sont disposés autour 1 de ce corps sur la plus grande partie de sa circonférence et à l'intérieur de celui-ci sur le reste de manière à assurer une liaison mécanique solide entre ces fils et ce corps, ces fils émergeant de ce corps par leurs deux extrémités. - L'invention a, en outre, pour objet un procédé de fabrication d'un tel élément de connexion. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-dessous donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les figures qui représentent: - les figures 1 et 2, deux vues illustrant la réalisation d'un connecteur selon l'art connu; - la figure 3, le connecteur selon l'invention; - les figures 4 à 10, des vues illustrant la réalisation du connecteur sleon l'invention. Les figures 1 et 2 illustrent deux étapes de réalisation d'un connecteur selon l'art connu. La figure 1 représente une lame 1 en matériau isolant qui comporte plusieurs chemins conducteurs, parallèles entre eux, disposés sur l'une de ses faces. Dans ce dispositif de l'art connu, cette lame est pliée, comme représenté à la figure 2, selon une médiane longitudinale, de manière à former un "U" comprenant les chemins conducteurs sur ses faces externes 3. Ce "U" est alors refermé sur lui-même, par application d'une pression entre les faces externes 3. La liaison entre les deux branches du "U" peut-être, par exemple, réalisée par échauffement, en utilisant un matériau élas- tomère ayant des propriétés thermo-plastiques. 257-2856 -3 Par contre, l'invention consiste en un élément de connexion miniature à faible pas constitué de l'association de fils conducteurs et d'un corps en élastomère isolant, les fils étant positionnés de telle façon qu'ils contournent le corps isolant sur la plus grande partie de sa circonférence et pénètrent à l'intérieur sur le reste afin d'assurer une liaison mécanique solide entre ces deux parties du composite, à savoir les fils conducteurs et le corps isolant. Une configuration de l'invention est décrite sur la figure 3. Les lamelles conductrices 5 sont associées à l'élastomère isolant 4 qui assure à la fois l'isolement électrique des lamelles conductrices 5 et la fonction de ressort mécanique. A titre d'exemple, ces lamelles conductrices peuvent être en cuivre ou en alliage de cuivre et ce corps isolant en élastomère silicone. Les lamelles conductrices 5 sont à l'extérieur du corps élas- tomère sur trois de ses faces 21, 22 et 26. Elles sont internes au corps isolant sur la quatrième face 23 o elles n'émergent que par leurs extrémités 13. Ces lamelles métalliques, pour assurer un bon contact électrique, sont de préférence recouvertes d'une couche d'or, d'une superposition de deux couches nickel et or, d'une couche d'alliage étainplomb, d'une couche de palladium ou de tout autre revêtement connu de l'homme de l'art, destiné à améliorer la fiabilité du contact électrique. La liaison chimique qui doit assurer leur adhésion au corps élastomère est difficile à réaliser dans le cas d'une couche d'or. Aussi, la partie entrant dans l'élastomère permet de maintenir, en le renforçant, le positionnement des conducteurs métalliques. A titre d'exemple, le corps élastomère peut être un parallé- lépipède de section carrée ayant 3 mm de côté. Les bandes métalliques peuvent avoir une largeur de 0,2 mm au pas de 0,4 mm et une épaisseur de 0,1 mm. La mise en oeuvre préférée consistera à partir d'une bande large dans laquelle on découpe soit mécani- quement, soit par attaque photo-chimique, les lamelles conductrices à leurs dimensions définitives. La figure 4 montre de quelle façon sont découpées les parties conductrices parallèles 5. Ces. parties conductrices - 5 sont main- tenues parallèlement par deux bordures pleines 8 et 14 issues de la bande originale et séparées par des interstices 16. Ceci permet, d'une part, de les manipuler sans modifier leurs positions fixées une fois pour toute dès le départ et, d'autre part, d'envisager des technologies de découpe automatique en continu car cette phase du produit se présente sous forme d'une bande de grande longueur que l'on pourra bobiner. La seconde phase est le pliage transversal de la bande tel que représenté figure 5. Cette opération s'effectue de préférence en deux temps sur des contre-formes tel que schématisé aux figures 6 et 7 avec des directions de pliage 17 et 18. Les deux pliures, illustrées par les flèches 18, sont effectuées dans une zone de la bande o celle-ci est découpée en lamelles 5 et non dans la région des bordures 8 et 14. Les bordures 8 et 14 assurent la tenue mécanique et le positionnement de l'ensemble. En outre, elles relient électriquement tous les contacts, ce qui permet d'y répartir le courant électrique lors des opérations d'électrolyse. Les revêtements électrolytiques sont donc grandement faci- lités par cette configuration. Ils peuvent être effectués avant ou après pliage dans la configuration de la figure 4 ou de la figure 5. A titre d'exemple, les parties métalliques seront revêtues d'une couche d'environ 2 microns de Nickel sur laquelle on déposera I micron d'or. La phase suivante consiste à placer la grille découpée dans un moule dont la configuration interne est conçue de telle sorte que les éléments conducteurs 5 prennent appui sur les parois comme représenté à la figure 8. L'élastomère 4 est polymérisé dans le moule de façon à n'enrober complètement que les parties rappro- chées de la grille. Les parties destinées à assurer lé contact doivent, elles, rester à nu sur leur face extérieure. L'appui qu'on leur fait exercer sur les parois du moule au moment de l'insertion de la grille dans ce moule a pour objet d'empêcher la polymérisation sur les faces externes. -5 Cette action est renforcée par l'utilisation d'un moule recou- vert de caoutchouc non adhérent à l'élastomère 4 utilisé. Une autre technique est décrite dans la figure 9. Un parallb- lépipède 11 d'élastomère prépolymérisé est placé dans la série d'anneaux parallèles formés par les lamelles. Le tout est introduit dans le moule 9. Le moulage est complété ensuite par la polymé- risation du même type d'élastomère en 12. Les parties 12 et 11 constituées par exemple du même matériau possèdent une excel- lente adhérence, par exemple en silicone. L'invention se présente alors selon la figure 10 et il ne reste plus qu'à couper les bordures 8 et 14 pour obtenir le produit final décrit en figure 3. A noter qu'il peut être avantageux de n'effectuer les trai- tements électrolytiques qu'avant cette dernière étape. La tech- nologie selon l'invention offre alors la possibilité d'effectuer des revêtements uniquement sur les zones utiles, externes, ce qui est une source d'économie dans le cas de l'utilisation de métaux précieux tels que l'or. Le composite suivant l'invention peut être utilisé dans de nombreuses configurations de connexion. Pour établir la connexion, il faut l'appuyer contre les plans rigides comportant les pistes à connecter. Ces plans sont soit des cartes de circuit imprimé, soit des composants pvur report à plat tels que les micro-boîtiers. Le composite sera donc de préférence inséré dans un élément rigide isolant qui le positionnera, l'ensemble constituant le connec- teur. - 6 REVENDICATIONS 1. Elément de connexion miniature à faible pas comprenant un corps en élastomère (4) isolant associé à des fils conducteurs (5), caractérisé en ce que ces fils (5) sont disposés autour de ce corps (4) sur la plus grande partie de sa circonférence et à l'intérieur de celui-ci sur le reste de manière à assurer une liaison mécanique solide entre ces fils (5) et ce corps (4), ces fils (4) émergeant de ce corps (4) par leurs deux extrémités (13). 2. Elément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élastomère isolant est du silicone. 3. Elément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (5) sont réalisés en l'un des matériaux suivants: cuivre, alliage de cuivre. 4. Elément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (5) sont recouverts d'un revêtement métallique de manière à assurer la fiabilité du contact électrique. 5. Elément de connexion selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps isolant a la forme d'un parallélépipède de section rectangulaire. 6. Procédé de fabrication d'un élément de connexion tel que décrit selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac- térisé en ce qu'il comprend les différentes étapes suivantes: - une étape de découpe d'une bande en matériau conducteur de manière à obtenir une série de lamelles (5) parallèles entre elles, séparées par des interstices (16) et reliées entre elles en leurs deux extrémités par deux bordures pleines (8, 14); - une étape de pliage transversal de cette bande, tout en la maintenant par ses deux bordures (8, 14) pleines de manière a former des anneaux presque refermés par les lamelles (5); - une étape d'introduction de cette bande dans un moule (9) de telle manière que ses faces extérieures prennent appui sur les parois de ce moule (9); - une étape d'introduction et de polymérisation d'un élasto- mère (4) dans ce moule (9), da manière à ce que le niveau de l'élastomère n'atteigne pas les bordures (8, 14) de la bande; - une étape de découpe des bordures (8, 14) de la bande. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de revêtement électrolytique. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que cette étape de revêtement électrolytique est réalisée avant l'étape de pliage. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que cette étape de revêtement électrolytique est réalisée avant l'étape d'introduction de la bande dans un moule (9). 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que cette étape de revêtement électrolytique est réalisée avant l'étape de découpe des bordures (8, 14) de la bande. 11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que cette étape de dépôt électrolytique comporte une phase de dépôt d'une couche de nickel puis une phase de dépôt d'une couche d'or. 12. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte, avant l'étape d'introduction de la bande dans le moule, une étape de positionnement d'un parallélépipède d'élastomère (11) prépolymérisé dans les anneaux formés par les lamelles (5) de la bande, le tout étant alors introduit dans le moule (9).