Brevet FR2797101A1 — publié le 20010202

Dispositif de connexion sans soudure de deux circuits imprimés La présente invention a pour objet un dispositif de connexion sans soudure de deux circuits imprimés. Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine des connexions entre un circuit imprimé rigide et un circuit imprimé souple, notamment celles réalisées au moyen d'un film conducteur anisotropique interposé. L'invention propose un dispositif permettant de garantir des connexions électriques réversibles et sûres entre deux circuits imprimés de rigidité différente. Afin de diminuer l'encombrement généré par des composants électroniques, on peut utiliser des circuits imprimés souples. Dans l'état de la technique, on utilise par exemple des circuits imprimés souples de type feuille de polyimide métallisée sur une ou deux faces. Une des solutions possibles pour connecter ensemble un circuit imprimé souple avec un circuit imprimé rigide, consiste à utiliser un film conducteur anisotropique. Un tel film conducteur anisotropique permet de réaliser des connexions entre des métallisations situées respectivement sur chacun des deux circuits imprimés. Ce type de film permet aussi d'éviter des contacts non souhaités entre d'autres pistes métalliques des deux circuits imprimés. Une connexion électrique entre deux points situés respectivement sur deux circuits imprimés distincts, est assurée par des sortes de clous métalliques microscopiques partiellement noyés dans un corps isolant du film conducteur anisotropique. Les clous métalliques sont en contact avec les métallisations des circuits imprimés. Les contacts sont assurés par un maintien mécanique du circuit imprimé souple contre le film conducteur anisotropique. Ce maintien est par exemple réalisé par des fixations mécaniques placées sur les circuits imprimés à connecter ensemble. Un tel dispositif de connexion de l'état de la technique pose un certain nombre de problèmes. En particulier la qualité des contacts électriques entre les métallisations du circuit imprimé souple et celles du circuit imprimé rigide, entre lesquelles est interposé le film conducteur anisotropique, est difficile à assurer. En fait, le problème technique à résoudre est relatif à une distribution et à une répartition homogènes de la pression sur le film conducteur anisotropique (et donc de la pression de contact entre les clous et les plages de contact des circuits à connecter) pour que ce dernier permette d'établir des contacts électriques certains entre les deux circuits à relier. En effet, le circuit imprimé souple et le film conducteur doivent être parfaitement tendus entre les fixations mécaniques, de manière à garantir tous les contacts. De plus, il faut placer des points de fixation au plus près des contacts électriques. Car si des métallisations à connecter sont situées loin des points de fixation, alors elles ne sont pas contraintes de manière sûre contre des clous du film et donc la connexion électrique n'est pas assurée en ces endroits. L'espacement ou le pas entre deux contacts successifs du circuit imprimé souple étant de l'ordre de 40 micromètres, il est impossible de placer des points de fixation, qui de plus doivent être réversibles, à proximité de toutes les métallisations. L'invention a pour objet de remédier aux problèmes cités en proposant un dispositif de connexion comprenant un circuit imprimé souple, un circuit imprimé rigide et un film conducteur anisotropique plaqué entre ces deux circuits. Le dispositif de connexion de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend également une plaque rigide plane, un élément élastique placé entre la plaque rigide et le circuit imprimé souple, et des moyens de presser la plaque rigide plane et le circuit imprimé rigide sur le film conducteur anisotropique. Ces moyens de presser sont également des moyens de fixation. En effet, la superposition d'un circuit imprimé rigide, d'un film conducteur anisotropique, d'un circuit imprimé souple, d'un élément élastique, et d'une plaque plane rigide constitue un "sandwich" qui est maintenu solidaire par les moyens de mise en pression et de fixation. Ces moyens de mise en pression et de fixation sont de préférence réversibles. La solution apportée par l'invention est particulièrement intéressante parce qu'elle comporte peu de moyens de mise en pression et de fixation. D'autre part, elle permet de garantir l'intégralité des contacts électriques, quel que soit leur emplacement par rapport aux moyens de fixation. Les deux circuits sont contraints l'un vers l'autre, chacun contre une face du film conducteur anisotropique. La contrainte est assumée par le rapprochement forcé de la plaque plane rigide et du circuit imprimé rigide. Cette contrainte est maintenue par les moyens de mise en pression et de fixation. Elle est transmise de manière homogène à toute la surface de la plaque plane, car celle ci est rigide. Par ailleurs, l'élément élastique transmet et permet de distribuer de manière homogène cette contrainte au circuit imprimé souple. Ainsi, même les contacts situés à distance des points de fixation sont correctement connectés électriquement. D'autre part, l'inconvénient généré par l'addition de deux composants supplémentaires pour la connexion de deux circuits imprimés n'est pas contraignant car, comme on le verra plus loin, les deux éléments ajoutés sont de très faible épaisseur. L'invention concerne donc un dispositif de connexion comprenant un circuit imprimé souple, un circuit imprimé rigide, et un film conducteur anisotropique, intermédiaire de connexion entre les deux circuits imprimés, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque plane rigide, un élément élastique placé entre la plaque plane et le circuit imprimé souple, et des moyens de presser continûment la plaque plane en direction du circuit imprimé rigide pour obtenir et conserver une pression homogène sur le film conducteur anisotropique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent - Figure 1 une vue éclatée du dispositif selon l'invention ; - Figure 2 une vue en coupe du dispositif connecté selon l'invention. La figure 1 montre un dispositif de connexion selon l'invention. Ce dispositif de connexion comprend un circuit imprimé rigide 1, un circuit imprimé souple 2, et un film 3 conducteur anisotropique placé entre les deux circuits 1 et 2. Ce dispositif comprend également une plaque 4 plane et rigide située au-dessus d'un bloc élastique 5, lui-même situé entre la plaque rigide 4 et le circuit imprimé souple 2. La superposition du circuit imprimé rigide 1, du film conducteur anisotropique 3, du circuit imprimé souple 2, du bloc élastique 5 et de la plaque rigide 4 forme un sandwich dont les couches sont maintenues solidaires par des moyens 6 de mise en pression et de fixation. Dans l'exemple, le bloc élastique 5 a une superficie moins importante que la plaque rigide 4. La plaque rigide 4 a en outre une superficie légèrement supérieure à la superficie des zones des circuits imprimés 1 et 2 qui comportent des métallisations à connecter. Les moyens de mise en pression et de fixation 6 sont préférentiellement disposés aux extrémités de la plaque rigide 4, par exemple à ses quatre coins si elle est rectangulaire ou carrée. Les moyens de mise en pression et de fixation peuvent être formés par des broches qui traversent la plaque rigide 4, les circuits imprimés 1 et 2 et éventuellement le film 3. Dans un exemple, un moyen de mise en pression et de fixation 6 est une connexion à insertion forcée présentant une extrémité 7 oblongue, l'extrémité 7 a un diamètre plus large que celui d'un tronc de cette connexion. Dans ce cas, l'extrémité oblongue est creuse et possède une élasticité propre à son emmanchement à force. Ces connexions à insertion forcée sont des bornes de type press-fit. Figure 1, la plaque rigide 4 comporte des orifices 8, le circuit imprimé souple des orifices 9, le film 3 des orifices 10, et enfin le circuit imprimé 1 des orifices 11. Les orifices 8, 9, 10 et 11 sont superposables, et permettent l'introduction des bornes telles que 6. L'extrémité oblongue 7 est plus large que le diamètre de l'orifice 11. L'extrémité 7 est emmanchée à force dans ce dernier orifice 11. La borne 6 comporte par ailleurs une extrémité 12 opposée à l'extrémité 7. Cette extrémité 12 peut par exemple être soudée, collée ou également fixée par une terminaison de type press-fit sur la plaque rigide 4 après empilage des autres couches. L'extrémité 7 peut également être soudée, collée ou vissée sur le circuit imprimé 1. Mais dans ce cas, pour garantir la réversibilité des contacts, l'extrémité 12 doit alors pouvoir être emmanchée à force dans l'orifice 8 de la plaque rigide 4. Ce système de fixation réversible permet d'accéder facilement aux différents composants de manière à les réparer au besoin. Il permet également de replacer le film 3 et le circuit imprimé 2 de manière à remettre bien en vis-à-vis les zones à contacter, si le contact est défectueux. Une hauteur de la borne 6 est définie entre l'extrémité 7 et l'extrémité 12. Cette hauteur est légèrement inférieure à une épaisseur cumulée des épaisseurs des circuits imprimés 1 et 2, du film 3, du bloc 5 et de la plaque 4. Ainsi lors du montage de la borne 6, la plaque rigide 4 et le circuit imprimé rigide 1 doivent être contraints l'un vers l'autre. La borne 6 est donc un moyen de mise en pression et de fixation. La plaque rigide 4 est contrainte dans une direction 13. Et le circuit imprimé 1 est contraint dans une direction opposée à la direction 13. La direction 13 est orientée de la plaque 4 vers le circuit imprimé 1. Le maintien des extrémités des bornes 6 dans les orifices 8 et 11 permet ultérieurement de rendre cette contrainte permanente. La contrainte exercée ponctuellement au niveau des orifices 8 est transmise de manière solidaire à toute la surface de la plaque rigide 4. La plaque 4 est suffisamment rigide pour transformer les contraintes ponctuelles en une contrainte homogène appliquée à toute la surface de la plaque. Alors la contrainte homogène selon l'orientation 13 est transmise au bloc élastique 5. Le bloc élastique 5 est lui aussi homogène. Dans un exemple préféré de l'invention, le bloc 5 est un bloc d'élastomère. Il assure donc un transfert de cette contrainte homogène sur toute la surface du circuit imprimé souple 2 compressé sous le bloc élastique 5. Ainsi le circuit imprimé souple 2 est contraint sur le film 3 lui-même contraint contre le circuit imprimé rigide 1. Cette contrainte homogène permet de garantir un contact entre toutes les métallisations du circuit imprimé 2 avec des clous 14 du film 3. Au besoin le bloc élastique 5 possède une forme de coussin qui absorbe les déformations de la plaque 4 et ou du circuit imprimé 1 au moment de la fixation. Figure 1, le film 3 comporte des clous 14 qui le traversent. Une extrémité 15 des clous 14 dépasse sur une face 16 de ce film 4 présentée contre le circuit imprimé souple 2. Les clous 14 présentent une deuxième extrémité 17 dépassant d'une face 18, opposée à la face 16, présentée contre le circuit imprimé 1. Dans un exemple, un tel clou 14 a un diamètre de 10 micromètres environ. Dans un exemple, l'espacement ou le pas entre deux clous voisins est d'environ 40 micromètres. Les clous 14 sont répartis perpendiculairement aux plans formés par les faces parallèles 16 et 18. Le circuit imprimé rigide 1 possède des pistes conductrices 19 étroites terminées par des métallisations larges. Le circuit imprimé 1 est connecté électriquement point à point avec le film 3. L'extrémité 15 de ce même clou 14 est dans ce but appliquée à une piste conductrice 20 du circuit imprimé souple 2. La figure 2 présente les éléments de la figure 1 assemblés et connectés selon l'invention. La figure 2 propose une variante, dans laquelle le bloc élastique 5 a la même superficie que la plaque rigide 4. Dans ce cas le bloc élastique 5 possède aussi des orifices pour laisser passer les bornes 6. Dans une autre variante de l'invention, la plaque rigide 4 peut être un circuit imprimé rigide possédant lui aussi des métallisations et des pistes métalliques. Dans le cas où la plaque 4 est un circuit imprimé, le moyen de fixation 6 peut jouer un rôle de contact électrique. Ainsi une borne 6 peut aussi autoriser un contact électrique entre une métallisation de la plaque 4 et une métallisation du circuit imprimé rigide 1, ou un contact électrique entre la plaque 4 et le circuit imprimé souple 2, ou les deux. Ainsi, l'augmentation de volume générée par l'adjonction de la plaque 4 et du bloc élastique 5 est compensée par le fait que la plaque 4 a une utilité fonctionnelle dans l'environnement des circuits imprimés 1 et 2. Dans une autre variante de l'invention, la plaque rigide 4 peut également être une face d'un boîtier. Ce boîtier contient alors les deux circuits imprimés 1 et 2, le film conducteur anisotropique 3 et l'élément élastique 5. Dans ce cas également, l'augmentation de volume générée par ce dispositif est quasi nulle car le boîtier est un élément nécessaire et fonctionnel du montage. Dans ce cas, les bornes 6 sont insérées depuis l'extérieur du boîtier. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de connexion comprenant un circuit imprimé souple (2), un circuit imprimé rigide (1), et un film (3) conducteur anisotropique, intermédiaire de connexion entre les deux circuits imprimés, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque plane rigide (4), un élément élastique (5) placé entre la plaque plane et le circuit imprimé souple, et des moyens (6) de presser continûment la plaque plane en direction du circuit imprimé rigide pour obtenir et conserver une pression homogène sur le film conducteur anisotropique. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de pression sont situés en bordure des circuits imprimés. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les moyens de pression sont des connexions à insertion forcée fixées sur la plaque plane rigide et traversant les deux circuits imprimés et le film. 4 - Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les connexions à insertion forcée sont des bornes de type press-fit, emmanchées à force dans le circuit imprimé rigide. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les connexions à insertion forcée sont fixées à la plaque plane rigide et ou au circuit imprimé rigide par soudure, collage, vissage ou fixation de type press-fit. 6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la plaque plane rigide est un circuit imprimé. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que les moyens de pression forment des contacts électriques. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'élément élastique est un bloc d'élastomère. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la plaque plane rigide constitue une face d'un boîtier.