Brevet FR2712133A1 — publié le 19950512

CONNECTEUR FLEXIBLE THERMOCOLLABLE La présente invention concerne un connecteur flexible pour relier électriquement au moins deux pistes conductrices d'au moins un circuit électronique, comportant un substrat diélectrique flexible sur lequel est disposée au moins une piste conductrice et une couche thermocollable contenant des particules conductrices. Pour interconnecter électriquement deux circuits utilisés dans des montages électroniques tels que des circuits imprimés ou des dispositifs d'affichage, par exemple du type à cristaux liquides, les connecteurs flexibles se sont révélés comme présentant la plus grande souplesse d' utilisation . Ils permettent en effet une très grande liberté quant à la position relative des circuits à relier. Les connecteurs flexibles couramment utilisés comportent un substrat diélectrique flexible muni de pistes conductrices. Ces connecteurs sont au moins partiellement pourvus d' une couche de colle thermocollable. Pour les coller sur le circuit électronique, on positionne les pistes conductrices des connecteurs en face des pistes conductrices du circuit, puis on positionne les connecteurs à une température et sous une pression données afin de les fixer définitivement sur le circuit. Le substrat diélectrique utilisé dans ces connecteurs est typiquement constitué de polyimide, de polyéthylène téréphtalate, de polyéthylène naphtalate, de polyamidoimide, de polyéther (éthercétone), de polyéthersulfone ou de résine époxy flexible et les pistes conductrices formées sur ce substrat peuvent être réalisées par collage d'une couche de cuivre sur le substrat, puis par gravure des pistes dans cette couche de cuivre. La couche de cuivre peut également être déposée par vaporisation sous vide. Ces pistes peuvent aussi être appliquées par pulvérisation cathodique sur le substrat ou sérigraphiées avec différentes encres conductrices à base de polymères, de poudres métalliques, de particules polymères métallisées ou de graphite. Suivant les réalisations, la colle est placée soit sur toute la surface du connecteur, sur la face du substrat comportant les pistes conductrices, soit uniquement sur les endroits du connecteur qui doivent être liés au circuit électronique. Cette colle contient une faible quantité de particules conductrices destinées à relier électriquement les pistes conductrices du connecteur à celles de l' élément électronique. La taille de ces particules conductrices est du même ordre de grandeur que l'épaisseur de la couche de colle, de sorte que les particules sont retenues entre les pistes conductrices du connecteur et celles du circuit électronique après thermocollage. Ces particules doivent être aussi homogènes que possible pour assurer une connexion efficace. Dans les connecteurs actuels, la colle utilisée est thermoplastique au moins au moment du thermocollage. Cette colle peut être selon les réalisations, purement thermoplastique, thermodurcissable, thermoplastique avec une composante durcissant sous l'influence de l'humidité, ou encore thermoplastique uniquement au moment du thermocollage. Cette thermoplasticité permet de compenser partiellement la dispersion dans les diamètres des particules conductrices et les surépaisseurs de colle par rapport à la taille des particules conductrices. Le collage du connecteur sur le circuit électronique se fait généralement à une pression de l'ordre de 20 à 50 Kg/cm2 ce qui provoque un écrasement de la couche de colle. Cette pression peut prendre des valeurs différentes selon la matière utilisée. Cet écrasement de la couche de colle a un résultat gênant. En effet, comme la colle est thermoplastique au moment du collage, il se produit un flux de matière vers l'extérieur du joint de colle, ce qui a tendance à faire sortir une partie des particules conductrices du joint de colle et ne garantit pas une connexion efficace. De plus, le flux de matière risque de provoquer un glissement du connecteur par rapport au circuit électronique, ce qui est particulièrement néfaste lorsque les pistes conductrices sont très proches ou que la densité de connexions est grande par exemple de l'ordre de 50 connexions par cm. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en réalisant un connect zr thermocollable dont le collage n'entraîne ni flux de matière ni glissement du connecteur. Ce but est atteint par un connecteur tel que défini en préambule et caractérisé en ce que la couche thermocollable n'est pas thermoplastique et présente une élasticité permanente. Selon le mode de réalisation préféré, la couche thermocollable comporte au moins une couche élastomère. Selon une première forme de réalisation, la couche élastomère comporte du polychloroprène. Selon une deuxième forme de réalisation, la couche élastomère comporte du caoutchouc nitrile. La couche thermocollable comporte avantageusement au moins une résine renforçante de préférence formée de résine phénolique d' un dérivé phénolique ou d' une résine époxy. La couche thermocollable comporte avantageusement des charges minérales avantageusement formées d'oxyde de zinc et/ou de magnésium. Selon le mode de réalisation préféré, la couche thermocollable comporte des particules conductrices d' un diamètre avantageusement compris entre 6 et 40 llm. La couche thermocollable peut comporter un agent de couplage contenant un silane, une résine terpénique ou terpène-phénolique. Selon le mode de réalisation préféré, la couche thermocollable a une épaisseur comprise entre 5 et 30 pm. L'épaisseur de la couche thermocollable est avantageusement comprise entre 0,5 et 0,98 fois le diamètre moyen des particules conductrices. Selon une première forme de réalisation, la couche thermocollable est en solution dans un solvant contenant avantageusement de l'acétate de benzyle ou de la tétraline également nommée tétrahydronaphtalène. Selon une deuxième forme de réalisation, la couche thermocollable est en suspension dans un véhicule aqueux. La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un connecteur flexible selon l'invention, ainsi que d'un circuit imprimé auquel est lié ce connecteur; - la figure 2 est une vue en coupe d'un connecteur flexible et d'un élément sur lequel il est connecté avant thermocollage; et - la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 1, après thermocollage. En référence à la figure 1, le connecteur 10 comporte un substrat diélectrique flexible 11 muni de pistes conductrices 12. Ces pistes sont positionnées de manière à se trouver en face pour correspondre et pouvoir être connectées à des pistes conductrices 13 réalisées sur un substrat rigide 14 d'un circuit imprimé 15. Les figures 2 et 3 représentent une vue détaillée en coupe, du connecteur 10 et du circuit imprimé 15. Les pistes conductrices 12 réalisées sur le substrat diélectrique 11 sont noyées dans une couche de colle 16 formée d'une matière élastomère contenant de préférence une résine renforçante, des charges minérales, des particules conductrices 20 et un agent de couplage. Ces différents additifs sont facultatifs et peuvent être introduits individuellement ou en combinaison. La matière élastomère, la résine renforçante et les charges minérales sont destinées à donner à la colle, la propriété mécanique souhaitée, à savoir l'absence de thermoplasticité. Les particules conductrices 20 donnent à la colle ses propriétés électriques et l'agent de couplage facilite l'adhésion du connecteur au circuit électronique. Pour réaliser un thermocollage correct du connecteur sur le circuit électronique, les pistes conductrices 12 du connecteur 10 sont placées en face des pistes conductrices 13 du circuit imprimé 15. Un élément chauffant (non représenté) permet d'appliquer une certaine pression et de générer un flux thermique pour élever la température du connecteur et du circuit imprimé de façon à les coller l'un à l'autre. Les particules conductrices 20 contenues dans la colle créent la liaison électrique entre les pistes conductrices 12 du connecteur et les pistes conductrices 13 du circuit imprime. La couche de colle placée dans une zone du connecteur non utilisée pour la connexion, peut facultativement être recouverte d'un isolant (non représenté) formé par une couche d'encre diélectrique ou par un film polymère collé. Un connecteur selon la présente invention peut par exemple être réalisé de la manière suivante Les pistes conductrices 12 parallèles, équidistantes, d'un pas de 0,4 mm sont réalisées par sérigraphie sur un substrat en polyimide ayant une épaisseur de 25 llm, en utilisant une encre au carbone telle que par exemple l'encre Réf. 440A de OLIN HUNT. Après séchage de l'impression en étuve, on prépare une colle selon la procédure suivante: 100 parties de polychloroprène à cristallisation rapide sont dissoutes dans 382,5 parties d'un mélange de solvants appropriés en ajoutant 0,5 à 5 parties d'anti-oxydant, 1 à 20 parties d'oxyde de zinc et 0 à 10 parties d'oxyde de magnésium. 135 parties de résine phénolique alkylée réactive, telle que par exemple la résine commercialisée sous la marque SCHENECTADY SP-154 ou BAKELITE KA 777, sont dissoutes dans 100 parties de tétraline et 50 parties d'acétate de benzyle en ajoutant 8 à 20 parties d'oxyde de magnésium et 1 à 5 parties d'eau. Cette solution est agitée pendant au moins 18 heures. Pendant ce laps de temps, elle change de couleur par réaction entre la résine phénolique et l'oxyde de magnésium. Ensuite 40 parties de la solution de polychloroprène sont mélangées avec 1 à 16 parties de la solution de résine phénolique et 5 parties de poudre de nickel commercialisée sous la marque NOVAMET Type 4SP-400, fraction +10-20 zm destinées à fournir les particules conductrices. La colle ainsi obtenue est étalée sur le substrat sérigraphié et séché à l'étuve à 800C pendant 10 minutes. La couche de colle a une épaisseur sensiblement uniforme de 50 llm à l' état humide, ce qui donne une couche sèche d'environ 12 llm . La taille moyenne des particules conductrices étant de 15 Hm, celles-ci émergent donc partiellement de la couche de colle. L'utilisation de particules NOVAMET n'est citée qu'à titre d'exemple. Pour d'autres types de particules conductrices, il faut au besoin ajuster l'épaisseur de la couche de colle. Après séchage, le connecteur est prêt à l'emploi. Il peut être stocké pendant plusieurs mois sans risquer de perdre ses propriétés d'adhésion. Sa mise en oeuvre se fait comme dans le cas d'un connecteur thermocollable traditionnel, c' est-à-dire par alignement des pistes conductrices du connecteur avec celles de l'élément électronique, suivi d'une application de chaleur et de pression moyennant une machine à thermocoller à bloc chauffant ou à chauffage à impulsion. Les paramètres typiques sur une machine à bloc chauffant sont une température du bloc de 250 à 3000C, ce qui correspond à une température maximale du joint de colle de 150 à 2000C, et une pression de l'ordre de 30 à 40 bars sur le connecteur au moment du collage. Sous ces conditions, la totalité de la surface thermocollée adhère et la surépaisseur des particules conductrices par rapport à la couche de colle se traduit par une déformation du substrat flexible. Ainsi, les particules conductrices se trouvent fixées de manière permanente entre les pistes conductrices des deux substrats. Le temps de thermocollage peut être court, l'adhésion étant instantanée dès qu'une température suffisante est atteinte. Il est à noter que les conditions de thermocollage doivent être fixées par des essais préalables pour chaque application, les différences entre les équipements, la taille des pièces et la conductivité de la chaleur du support jouant un rôle important pour la montée en température du joint de colle proprement dit. L'absence de fusion de la colle permet des temps de collage très courts favorisant les cadences de fabrication élevées. Cette colle présente une élasticité permanente qui permet de compenser la dilatation différente entre le substrat rigide et le substrat flexible. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus, mais s'étend à toutes modifications évidentes pour l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Connecteur flexible pour relier électriquement au moins deux pistes conductrices d'au moins un circuit électronique, comportant un substrat diélectrique flexible sur lequel est disposée au moins une piste conductrice et une colle thermocollable contenant des particules conductrices, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) n'est pas thermoplastique et a une élasticité permanente. 2. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) comporte au moins une matière élastomère. 3. Connecteur flexible selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière élastomère comporte du polychloroprène. 4. Connecteur flexible selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière élastomère comporte du caoutchouc nitrile. 5. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) comporte au moins une résine renforçante. 6. Connecteur flexible selon la revendication 5, caractérisé en ce que la résine renforçante comprend une résine phénolique ou un dérivé phénolique. 7. Connecteur flexible selon la revendication 5, caractérisé en ce que la résine renforçante comporte une résine époxy. 8. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) comporte des charges minérales. 9. Connecteur flexible selon la revendication 8, caractérisé en ce que les charges minérales comprennent de l'oxyde de zinc et/ou de magnésium. 10. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules conductrices (20) ont un diamètre compris entre 6 et 40 Clm 11. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) comporte un agent de couplage. 12. Connecteur flexible selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'agent de couplage comprend un silane. 13. Connecteur flexible selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'agent de couplage comprend une résine terpénique ou terpènephénolique. 14. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) a une épaisseur comprise entre 5 et 30 llm . 15. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la colle thermocollable (16) est comprise entre 0,5 et 0,98 fois le diamètre moyen des particules conductrices. 16. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) est en solution dans un solvant. 17. Connecteur flexible selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit solvant contient de l'acétate de benzyle. 18. Connecteur flexible selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit solvant contient de la tétraline ou tétrahydronaphtalène. 19. Connecteur flexible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colle thermocollable (16) est en suspension dans un véhicule aqueux.