Brevet FR2709634A1 — publié le 19950310

STRUCTURE POUR RELIER DES CARTES DE CIRCUITS IMPRIMES La présente invention concerne une structure pour relier des cartes de circuits imprimés flexibles du type pour relier électriquement une carte de circuits imprimés flexible utilisable dans un produit électronique à une autre carte de circuits imprimés. Jusqu'à présent, les électrodes d'une carte de circuits imprimés flexible étaient généralement des électrodes en argent formées par impression. Dans le cas où les électrodes en argent et les électrodes d'une autre carte de circuits imprimés sont directement et électriquement reliées entre elles et si la distance entre les électrodes qui doivent être reliées est grande, les électrodes en argent formées par impression étaient reliées électriquement aux électrodes correspondantes au moyen d'un joint thermique électroconducteur car les électrodes en argent ne peuvent pas être soudées. Si la distance entre les électrodes qui doivent être reliées entre elles est petite, un agent adhésif électroconducteur anisotropique ou un film électroconducteur anisotropique était placé entre les électrodes en argent et les électrodes correspondantes de la carte de circuits imprimés pour établir la liaison électrique entre les deux types d'électrodes. Il a été quelquefois employé une méthode dans laquelle les électrodes de la carte de circuits imprimés flexible et les électrodes de la carte de circuits imprimés correspondante sont directement thermocomprimées les unes aux autres sans qu'un élément ne soit placé entre les deux types d'électrodes et un élément pour tenir les parties thermocomprimées est fixé pour maintenir la liaison électrique. Cependant, puisque le coût de chacun des joint thermique électroconducteur, agent adhésif électroconducteur anisotropique et film électroconducteur anisotropique est trop élevé, ils ne peuvent pas être facilement utilisés et les conditions de liaison exigées sont trop délicates. Le pire est que, dans le cas précédent où les électrodes sont directement thermocomprimées l'une à l'autre, l'élément pour tenir les parties thermocomprimées doit être préparé. Dans le cas précédent, le coût ne peut pas être réduit . De plus, la fiabilité de la liaison électrique établie par la méthode précédente n'a pas été satisfaisante. La présente invention a été réalisée pour surmonter les problèmes précédents expérimentés avec la technologie conventionnelle et un objet de celle-ci est de fournir une structure pour relier une carte de circuits imprimés flexible à une autre carte de circuits imprimés avec laquelle le coût total peut être réduit et la fiabilité de la liaison électrique peut être améliorée parce que le coût du matériau peut être réduit et l'assemblage de la structure peut être facilité en raison du fait que la liaison peut être établie avec un procédé simple requis. Un objet de la présente invention peut être atteint en fournissant une structure pour relier entre elles des cartes de circuits imprimés du type ayant un arrangement dans lequel une partie de la liaison électrique d'une carte de circuits imprimés flexible comprenant un film thermoplastique servant de substrat est faite d'électrodes molles, et les électrodes sont directement et électriquement reliées à une partie d'électrode d'une autre carte de circuits imprimés avec un agent adhésif, la structure pour relier les cartes de circuits imprimés entre elles comprenant un agent adhésif thermodurcissable isolant de l'électricité liquide servant comme agent adhésif, dans laquelle les électrodes sont thermocomprimées les unes aux autres. Lorsque l'agent adhésif thermodurcissable isolant de l'électricité liquide est interposé entre les électrodes molles de la carte de circuits imprimés flexible ayant le film thermodurcissable comme substrat et les électrodes d'une autre carte de circuits imprimés et que les électrodes sont thermocomprimées les unes aux autres, les surfaces des électrodes de la carte de circuits imprimés flexible écartent l'agent adhésif liquide interposé car les surfaces sont situées plus haut que le substrat pour venir en contact avec les électrodes correspondantes. De plus, les électrodes molles sont déformées et étalées à cause de la thermocompression ayant lieu aux positions au-dessus des électrodes correspondantes de sorte que les électrodes molles sont introduites dans les fins renfoncements des électrodes correspondantes et par conséquent la surface de contact est élargie. Si l'agent adhésif thermodurcissable est thermocomprimé pendant un temps prédéterminé, il est durci. A ce moment, le film thermoplastique de la carte de circuits imprimés flexible est étalé à cause de la chaleur appliquée au moment de la thermocompression. Le film thermoplastique étalé est lié à la partie isolante entre les électrodes de la carte de circuits imprimés correspondante. Si la thermocompression est arrêtée dans l'état précédent, la température du film thermoplastique s'abaisse et par conséquent le film thermoplastique se contracte. Ainsi, les électrodes sur la carte de circuits imprimés flexible sont fortement pressées contre les électrodes correspondantes à cause de la contraction du film. Comme résultat, une liaison électrique assurée et fiable peut être établie. Brève description des dessins Fig. 1 illustre la liaison entre des électrodes en argent sur le film thermoplastique et des électrodes en cuivre sur la carte de circuits imprimés en verre époxy correspondante selon la présente invention; Fig. 2 illustre une situation où les électrodes en argent sur le film thermoplastique selon la présente invention et les électrodes en cuivre de la carte de circuits imprimés en verre époxy correspondante se font face mais n'ont pas été liées entre elles; Fig. 3 illustre une situation où les électrodes molles sur le film thermoplastique selon la présente invention et les électrodes sur la carte de circuits imprimés en verre époxy correspondante se font face et un procédé de thermocompression des électrodes; Fig. 4 illustre une situation où les substrats sont thermocomprimés par la presse de thermocompression; Fig. 5 illustre une situation où la carte de circuits imprimés flexible ayant le substrat thermoplastique selon la présente invention est thermocomprimée aux électrodes en cuivre du substrat de la carte de circuits imprimés en verre époxy correspondante et où la liaison a été établie; Fig. 6 illustre une situation où la carte de circuits imprimés flexible ayant le substrat thermoplastique selon la présente invention est thermocomprimée aux électrodes transparentes (ITO) du substrat en verre correspondant et où la liaison a été établie; Fig. 7 est un graphique montrant les données des résultats du test de fiabilité auquel la partie de liaison électrique selon la présente invention a été soumise; Fig. 8 est un graphique montrant les données des résultats du test de fiabilité auquel la partie de liaison électrique selon l'Exemple Comparatif 1 a été soumise; Fig. 9 est un graphique montrant les données des résultats du test de fiabilité auquel la partie de liaison électrique selon l'Exemple Comparatif 2 a été soumise; et Fig. 10 est un graphique montrant les données des résultats du test de fiabilité auquel la partie de liaison électrique selon l'Exemple Comparatif 3 a été soumise. Description des numéros de référence 1 : substrat sous forme de film en PET (téréphtalate de polyéthylène) 2 : électrodes en argent 5 : agent adhésif de type époxy Exemple 1 Dans les dessins suivants, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. Comme Exemple 1 de la présente invention, il sera maintenant décrit la liaison entre une carte de circuits imprimés flexible et une carte de circuits rigide. La figure 1 illustre une situation dans laquelle un agent adhésif de type époxy liquide 5 est interposé entre un substrat 1 sous forme de film thermoplastique en PET (téréphtalate de polyéthylène) ayant des électrodes en argent 2 formées par impression et cuisson et des électrodes en cuivre 4 d'une carte de circuits imprimés 3 en verre époxy de sorte que les électrodes 2 et 4 soient reliées l'une à l'autre. Les deux substrats mentionnés précédemment sont thermocomprimés l'un à l'autre par une presse de thermocompression 7 comme montré sur la figure 4 de sorte qu'ils soient électriquement reliés l'un à l'autre. Le substrat 1 sous forme de film en PET a une épaisseur de 70 pm et comprend les électrodes en argent 2 formées par une pâte d'impression d'écran obtenue en mélangeant une résine de phénol et des particules d'argent ayant une dimension particulaire moyenne de 0,4 pm et en cuisant la pâte. L'agent adhésif de type époxy liquide 5 est préparé en mélangeant un bisphénol A et un imidazole d'un agent de durcissement, l'agent adhésif de type époxy liquide ayant une viscosité de 11.000 à 14.000 cps et étant liquide à température ambiante. Comme montré sur la figure 2, la surface de chacune des électrodes en argent 2 formées par impression et cuisson a des petites parties saillantes (rugosité de surface moyenne est de 4 à 6 tm) lorsqu'elle est observée au moyen d'un microscope. D'autre part, la surface de chacune des électrodes en cuivre 4 de la carte de circuits imprimés en verre epoxy correspondante 3 est lisse. La figure 3 illustre schématiquement une situation où les électrodes en argent 2 formées sur le substrat 1 en PET par impression et cuisson sont thermocomprimées contre les électrodes en cuivre 4 sur la carte de circuits imprimés en verre époxy 3. Comme montré sur la figure 4, la carte de circuits en verre époxy 3 est posée et le substrat sous forme de film en PET 1 est placé pour couvrir la carte de circuit en verre époxy 3 d'une manière telle que les électrodes en argent 2 soient tournées vers le bas de sorte que les électrodes se fassent face. Ensuite, l'agent adhésif de type époxy liquide 5 est interposé entre les électrodes, et ensuite une presse de thermocompression 7 est utilisée pour presser les deux substrats. Comme résultat, les petites parties saillantes 6 sur la surface de l'électrode en argent percent l'agent adhésif de type époxy liquide 5 pour enlever l'agent adhésif et viennent en contact avec les électrodes correspondantes. Puisque la pression a été appliquée, les parties principales des petites parties saillantes et molles 6 (la dureté de Brinell de l'argent est de 2,7) sont déformées de sorte que la surface de contact est élargie. Comme résultat, une liaison électrique fiable peut être obtenue. La figure 5 montre une situation dans laquelle des forces sont appliquées aux électrodes des deux substrats après que la thermocompression ait été effectuée. La thermocompression des deux substrats est effectuée d'une manière telle que la température de la presse de thermocompression soit réglée entre 205 et 2100C et qu'une pression de 10 à 40 kgf/cm2 soit appliquée pendant 30 à 60 secondes. Ainsi, l'agent adhésif de type époxy liquide 5 est durci. D'autre part, la partie de liaison du substrat sous forme de film en PET 1 est étalée à cause de la chaleur car il est fabriqué en film thermoplastique. Le substrat sous forme de film en PET 1 a un coefficient d'expansion thermique de 3 x 10-5 cm/cm/ C. Lorsque la presse de thermocompression est enlevée dans la situation précédente, la température de la partie de liaison du substrat sous forme de film en PET 1 s'abaisse car la source de chaleur a été enlevée. Ainsi, la contraction du substrat 1 sous forme de film en PET est provoquée par la force de contraction F. Cependant, la partie entre les électrodes dans laquelle le substrat apparait est fixée de manière sure à la carte de circuits imprimés en verre époxy par l'agent adhésif de type époxy. Par conséquent, la composante des forces ayant chacune une force de contraction F qui est perpendiculaire à la surface du substrat pousse les électrodes en argent 2 et les électrodes en cuivre 4 de la carte de circuits imprimés en verre époxy 3 les unes vers les autres. Les forces maintiennent le contact entre les électrodes et ainsi, une liaison électrique fiable peut être obtenue. La figure 7 montre les résultats d'un test de fiabilité (test d'impact thermique). Comme paramètres du test, la résistance de contact entre les électrodes se faisant face a été mesurée par un test d'impact thermique qui consiste en 500 cycles de chaleur, chaque cycle prenant 60 minutes dans lequel la température a été augmentée à 850C pendant 30 minutes puis abaissée à -40 C pendant 30 minutes de manière a évaluer la fiabilité de la liaison électrique. Comme résultat, il a été fourni une structure pour relier des cartes de circuits imprimés flexibles présentant une liaison électrique fiable et la capacité de réduire le coût et exigeant un procédé de fabrication simple. Bien que cet exemple représente un arrangement où la carte de circuits imprimés en verre époxy est utilisé comme substrat rigide pour être relié, le même effet peut être obtenu si une carte de circuits imprimés en phénol est utilisée. Exemple 2 Comme exemple 2 de la présente invention, on décrira la liaison entre des électrodes en argent formées sur un substrat en PET et des électrodes en ITO (oxyde d'étain et d'indium) sur un substrat en verre formées comme électrodes principales d'un LCD (dispositif d'affichage à cristaux liquides). Cet exemple a un arrangement dans lequel un substrat en verre et les électrodes ITO sont utilisés à la place d'une carte de circuits imprimés en verre époxy et des électrodes en cuivre selon l'Exemple 1. Comme montré sur la figure 6, les électrodes en ITO, qui sont des électrodes transparentes, sont formées sur un substrat 8 en verre par gravure ou du même genre. De plus, les électrodes en argent 2 formées sur un film en PET 1 par impression et cuisson 1 sont mises de manière à être tournées vers le bas de sorte que les électrodes se fassent face. De plus, un agent adhésif de type époxy liquide 5 est interposé et la thermocompression est effectuée. Le procédé et le mécanisme de la liaison sont identiques à ceux de l'Exemple 1. Dans ce cas, un agent de couplage de silane peut être préalablement appliqué sur les électrodes en ITO 9 ou mélangé avec un agent thermodurcissable pour obtenir un résultat satisfaisant en ce qui concerne la liaison. Bien que les exemples précédent aient l'arrangement dans lequel la carte de circuits imprimés ayant un substrat sous forme de film en PET est reliée aux électrodes formées sur un substrat rigide, tel que une carte de circuits imprimés en verre époxy, la carte de circuits imprimés en phénol ou le substrat en verre, le substrat correspondant n'est pas limité à la carte de circuits rigide mentionnée précédemment. Une carte de circuits imprimés flexible peut être employée. Cela dit, les cartes de circuits imprimés peuvent être reliées les unes aux autres. Par conséquent, des cartes de circuits imprimés ayant chacune un substrat sous forme de film en PET peuvent être reliées les unes aux autres. Exemple Comparatif 1 Cet Exemple Comparatif a un arrangement dans lequel un film en polyimide ayant une épaisseur de 70 pm et comprenant des électrodes en argent formées sur celui-ci par impression et cuisson est, au moyen d'un agent adhésif de type époxy liquide, lié et thermocompressé à une carte de circuits comprenant une carte de circuits imprimés en verre époxy rigide ayant des électrodes en cuivre formées sur celle-ci. La carte de circuits imprimés en verre époxy est la même que celle de l'Exemple 1. L'agent adhésif de type époxy liquide, le procédé de thermocompression et le procédé de formation des électrodes en argent sur le film en polyimide par impression et cuisson sont aussi les mêmes que ceux de l'Exemple 1. Le substrat sous forme de film en polyimide n'est pas un film thermoplastique et il a une coefficient d'expansion thermique de 10-5 cm/cm/ C. La figure 8 montre les résultats d'un test de fiabilité (test d'impact thermique) auquel a été soumis cet Exemple Comparatif. Exemple Comparatif 2 L'Exemple Comparatif 2 a un arrangement dans lequel les électrodes en cuivre formées sur un film en polyimide ayant une épaisseur de 70 Mm par gravure et les électrodes en cuivre formées sur une carte de circuits imprimés en verre époxy rigide sont reliées et thermocomprimées les unes aux autres par un agent adhésif de type époxy liquide. Les électrodes en cuivre (dureté de Brinell: 65 à 75) selon ce Exemple Comparatif sont plus dures que les électrodes en argent (dureté de Brinell : 2,7) formées sur le film en PET selon l'Exemple 1. La carte de circuits imprimés en verre époxy est la même que celle de l'Exemple 1. L'agent adhésif de type époxy liquide et le procédé de thermocompression sont aussi les mêmes que ceux de l'Exemple 1. La figure 9 montre les résultats d'un test de fiabilité (test d'impact thermique) auquel a été soumis cet Exemple Comparatif. Exemple comparatif 3 L'exemple comparatif 3 a un arrangement dans lequel les électrodes en cuivre d'une carte de circuits imprimés en verre époxy rigide et des électrodes en argent formées sur un substrat sous forme de film thermoplastique en PET par impression et cuisson sont reliées les unes aux autres par un agent adhésif thermoplastique. Les éléments et les procédés sont les mêmes que ceux de l'Exemple 1 à l'exception de l'agent adhésif. La figure 10 montre les résultats d'un test de fiabilité (test d'impact thermique) auquel a été soumis cet Exemple Comparatif. En se référant aux figures 7 à 10, les résultats des tests de fiabilité montrés sur les figures 8 à 10 sont inférieurs à ceux du test de fiabilité qui est montré sur la figure 7 et qui est celui auquel la structure de liaison selon la présente invention a été soumise. La figure 8 montre des résultats inférieurs à ceux montrés sur la figure 7, c'est à dire que le substrat en polyimide servant comme substrat sous forme de film résultait en des résultats inférieurs au substrat en PET. Les résultats montrés sur la figure 9 sont inférieurs à ceux montrés sur la figure 8, c'est à dire que l'électrode la plus molle résultait en des résultats supérieurs dans le test de fiabilité. La raison pour laquelle les résultats montrés sur la figure 10 sont inférieurs à ceux montrés sur la figure 7 est considérée comme étant due à l'influence de l'agent adhésif. On pourrait conclure que les résultats du test de fiabilité deviendraient plus mauvais si un substrat qui n'est pas un substrat sous forme de film en plastique est utilisé à la place du substrat sous forme de film thermoplastique selon la présente invention et si l'agent adhésif thermoplastique isolant de l'électricité est utilisé à la place de l'agent adhésif thermodurcissable isolant de l'électricité liquide selon la présente invention. Le substrat sous forme de film en polyimide ayant des électrodes en argent formées par impression et cuisson et le substrat sous forme de film en polyimide ayant les électrodes en cuivre ont été soumis à une comparaison dans une situation où les conditions restantes sont les mêmes. Dans cette comparaison, le substrat ayant les électrodes formées par impression et cuisson présentait des résultats supérieurs dans le test de fiabilité. Puisque la liaison électrique fiable peut être facilement établie par thermocompression des électrodes molles sur la surface d'une carte de circuits imprimés flexible faite en film thermoplastique et des électrodes d'une autre carte de circuits imprimés en utilisant un agent adhésif thermodurcissable isolant de l'électricité, la liaison électrique fiable peut être établie avec un coût de matériau faible. Puisque la liaison peut être établie avec le procédé simple requis, on peut fournir la structure pour relier les cartes de circuits imprimés flexible avec un rendement de production excellent. REVENDICATIONS 1. Structure pour relier entre elles des cartes de circuits imprimés du type ayant un arrangement dans lequel une partie de la liaison électrique d'une carte de circuits imprimés flexible comprenant un film thermoplastique servant de substrat est faite d'électrodes molles, et lesdites électrodes sont directement et électriquement reliées à une partie d'électrode d'une autre carte de circuits imprimés avec un agent adhésif, ladite structure pour relier entre elles les cartes de circuits imprimés comprenant un agent adhésif thermodurcissable isolant de l'électricité liquide servant comme agent adhésif, dans laquelle lesdites électrodes sont thermocomprimées les unes aux autres. 2. Structure pour relier entre elles des cartes de circuits imprimés selon la revendication 1, dans laquelle lesdites électrodes molles contiennent une résine de phénol et des particules d'argent et ont été fabriquées par impression.