Brevet FR2908955A1 — publié le 20080523

ELEMENT OU INTERFACE D'INTERCONNEXION ELECTRIQUE ET SON PROCEDE DE REALISATION DOMAINE D'APPLICATION : La présente invention consiste en un élément d'interconnexion électrique ainsi que son procédé de réalisation. A titre d'exemple, elle trouve son application pour l'interconnexion de deux circuits électroniques parallèles entre eux. ART ANTERIEUR Généralement, pour interconnecter deux circuits électroniques parallèles entre eux, il est fait usage de connecteurs spécifiques. Un connecteur mâle est monté sur la première carte et un connecteur femelle sur la seconde. Or l'utilisation de ce type de connecteur est coûteux et génère des encombrements pas toujours compatibles avec toutes les applications. Une autre technique d'interconnexion de deux circuits électroniques parallèles entre eux consiste à utiliser des zebras. Les zebras sont des barrettes d'interconnexion réalisées à base de deux élastomères dont l'un est conducteur électrique, alors que le second est électriquement isolant. L'élastomère conducteur forme des plots disjoints maintenus par une matrice d'élastomère non conducteur. Les zebras présentent plusieurs limitations. Pour interconnecter deux circuits à l'aide d'un zebra, il faut exercer une pression importante pour garantir un contact sur toute la surface. Les zebras sont uniquement dédiés à des rangées de connexions typiquement une, deux ou trois ce qui limite les designs possibles avec cette technologie et qui exclu des interconnexions matricielles ou réparties sur une grande surface. Or l'interconnexion optimale de deux circuits parallèles entre eux peut nécessiter une répartition des points d'interconnexion sur plusieurs centimètres carrés. Dans l'art antérieur se pose le problème d'interconnexion temporaire dont la fréquence d'interconnexion est plus ou moins grande. Dans ce cas, il s'agit de clavier où l'appui sur une touche provoque l'enfoncement et l'établissement du contact électrique, dans ce cas de figure, la répartition des contacts s'établie sur toute une surface plane. Avec les systèmes électroniques miniaturisés actuels et les efforts tactiles recherchés, il faut combiner une course de déplacement minimum avec un effort très faible mais avec une bonne sensation tactile. Cet aspect subjectif est aujourd'hui très difficile à obtenir. INVENTION 2908955 2 La présente invention vise à proposer un élément ou interface d'interconnexion électrique entre deux circuits électroniques, qui ne présentent pas les mêmes inconvénients et limitations que les systèmes de l'art antérieur. Elle vise également à définir le procédé de réalisation desdits éléments d'interconnexion pour les 5 produire au moindre coût. Selon une première caractéristique de l'invention, l'élément d'interconnexion est formé d'une feuille de matériau isolante électrique comprenant au moins un trou et un matériau électriquement conducteur qui comble le ou les trous en formant une protubérance de part et d'autre dudit ou desdits trous. 10 Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites protubérances ont un diamètre supérieur au trou qu'elles délimitent. Ainsi le matériau conducteur est parfaitement tenu mécaniquement et ne risque pas d'être arraché. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit matériau conducteur est un élastomère conducteur électrique. Ainsi les protubérances acceptent un 15 écrasement ce qui permet de compenser les défauts de planéité qui peuvent exister entre les deux circuits à interconnecter. Selon une autre caractéristique de l'invention, la feuille isolante est une feuille polyester. Le polyester est particulièrement intéressant car il présente des caractéristiques mécaniques avantageuses. En effet, les feuilles polyester sont bien 20 adaptées aux différentes techniques de perçage et présentent une stabilité dimensionnelle compatible avec l'application. Evidement d'autres matériaux peuvent être envisagés sans se départir de la présente invention. Ainsi, la feuille peut également être en polyimide par exemple si une tenue en température est requise. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de réalisation de 25 l'élément d'interconnexion électrique entre deux circuits électronique parallèles entre eux, consiste à percer au moins un trou dans une feuille électriquement isolante, à disposer ladite feuille sur un support présentant des empreintes borgnes correspondant à la position des trous, à placer un masque présentant des ouvertures en regard des trous sur ladite feuille, à sérigraphier une pâte électriquement conductrice à travers le masque 30 de manière à remplir à la fois les empreintes borgnes, les trous ainsi que les ouvertures dudit masque, à retirer ledit masque de la feuille isolante, à polymériser ladite pâte conductrice présente dans les empreintes et sur la feuille, puis à séparer ladite feuille 2908955 3 dudit support de manière à ce que la pâte polymérisée remplisse les trous dans la feuille et forme des protubérances de part et d'autre des trous. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à mettre en oeuvre un support anti-adhérent présentant des empreintes borgnes 5 correspondant à la position des interconnexions et d'un masque présentant des ouvertures correspondant à la position des interconnexions. Selon une autre caractéristique de l'invention, le support anti-adhérent est réalisé en téflon ou comporte un revêtement de téflon. Evidement d'autres supports sont envisageables sans se départir de la présente invention. 10 D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront dans la description des figures suivantes qui montrent des exemples non limitatifs de réalisation de la présente invention. En figure 1 et 2 sont représentés des dispositifs d'interconnexion de deux circuits parallèle tel que cela est pratiqué dans l'art antérieur. 15 En figure 3 est représenté un élément d'interconnexion selon la présente invention. En figure 4 est montré le procédé de réalisation de la présente invention En figure 5 et 6 sont montrés deux exemples d'utilisation d'une interface d'interconnexion selon la présente invention. 20 La figure 1 montre en coupe un système d'interconnexion traditionnel tel qu'il est pratiqué dans l'art antérieur. Les deux circuits (10) et (11) sont interconnectés grâce à un connecteur comportant une partie mâle (16) et une partie femelle (15). La Figure 2 montre à nouveau en coupe un autre système d'interconnexion tel que pratiqué dans l'art antérieur. Un zébra (12) formé de deux 25 élastomères distincts est intercalé entre les circuits (10) et (11). Un effort de pression entre les deux circuits permet de réaliser un contact électrique grâce aux parties conductrices (13) délimitées par l'élastomère isolant (14). Ces deux types de connecteur sont à la fois coûteux et encombrants. En effet, la hauteur de ce type de connecteur est de l'ordre de 5 millimètres ce qui est un 30 facteur limitant pour l'utilisation de ces technologies pour un certain nombre d'applications. Une autre contrainte liée à ces deux technologies vient du fait qu'il faut regrouper tous les points d'interconnexion à un même endroit et les disposer 2908955 4 généralement sur une ou deux rangés. Ceci est évidemment une contrainte importante pour les règles de conception de ce type de circuits, surtout si les points à interconnecter s'étendent sur plusieurs centimètres carré. En figure 3a est montré un élément d'interconnexion électrique de deux 5 circuits électronique parallèles entre eux selon la présente invention et en coupe. Il est formé d'une feuille de matériau isolant électrique (1) comprenant des trous (2) et un élastomère conducteur électrique comble le ou les trous en formant une protubérance (9a) et (9b) de part et d'autre dudit ou desdits trous (2). Comme on peut le voir, avantageusement les protubérances présentent un diamètre supérieur au diamètre des 10 trous (2) de telle sorte elles provoquent un accrochage mécanique de l'interconnexion autour du trou. Plusieurs formes peuvent être données aux protubérances. Ainsi des protubérances peuvent se rejoindre sur une ou sur les deux faces de la feuille (1). Afin de faciliter l'écrasement des protubérances pour garantir un bon contact électrique différentes formes peuvent être données à ces dernières. La figure 3b montre l'élément 15 d'interconnexion selon la présente invention en vue de dessus. Le matériau de la feuille (1) peut avantageusement être du polyester de 25 à 500 microns d'épaisseur selon la rigidité et l'encombrement souhaitées. Si une tenue en température est nécessaire que ce soit pour résister au cycle de réticulation ou de polymérisation ou dans l'utilisation de l'élément d'interconnexion, il peut être judicieux de réaliser la feuille en polyimide. 20 Evidement, d'autres matériaux sont envisageables sans se départir de la présente invention. En figure 4 est représenté le procédé de réalisation d'un élément d'interconnexion de deux circuits électronique parallèles entre eux : En 4a la première étape du procédé consiste à percer au moins un trou (2) 25 dans une feuille (1) électriquement isolante. Ces trous ont naturellement un diamètre adapté à la finesse des interconnexions à réaliser. En 4b, la feuille (1) est disposée sur un support (3) présentant des empreintes borgnes (4) correspondant à la position des trous (2). En 4c, un masque (5) tendu sur un cadre (7) et présentant des ouvertures 30 (6) en regard des trous (2) est placé sur ladite feuille (1). Le masque peut être un pochoir métallique ou synthétique ou un écran à mailles. L'épaisseur du masque est choisie en fonction de la protubérance souhaitée. 2908955 5 En 4d une pâte électriquement conductrice (8) est sérigraphiée à l'aide d'une racle (17) qui se déplace relativement au masque dans le sens D. De manière préférentielle la pâte conductrice est un silicone conducteur. Grâce à l'action de la racle (17) le produit (8) est injecté à travers le masque (5) de manière à remplir à la fois les 5 empreintes borgnes (4), les trous (2) ainsi que les ouvertures (6) dudit masque (5). Afin d'obtenir un remplissage parfait, il peut être nécessaire de faire plusieurs raclages. De façon alternative il peut être judicieux d'utiliser un dispositif de transfert fermé pour injecter le produit plus efficacement. En 4e le masque (5) est éloigné de la feuille isolante (1). Grâce à la 10 géométrie des ouvertures (6) du masque (5) les protubérances (9a) sont formées sur la face supérieure de la feuille (1). Puis, le produit (8) ainsi déposé dans les empreintes et sur la feuille est polymérisé ou réticulé. Le cycle de polymérisation ou de réticulation est effectué alors que la feuille est encore en contact avec le support (3) afin de ne pas déformer les protubérances (9b). Le cycle de polymérisation ou de réticulation est 15 évidemment adapté au produit (8), mais de façon classique il est obtenu par un cycle thermique. En 4f la feuille (1) est séparée du support (3) en laissant les protubérances (9b) sur la face inférieur de la feuille (1). Afin de garantir que les protubérances (9b) n'adhèrent pas sur le support (3) après polymérisation, le matériau 20 du support (3) sera choisi en conséquence. De façon avantageuse le support (3) pourra être en téflon ou présenter un revêtement téflon. Dans tous les cas la nature du support (3) est choisie pour ses caractéristiques anti-adhérentes et sa capacité à résister au cycle de polymérisation ou de réticulation du produit (8). La figure 5 représente un exemple d'application d'un élément 25 d'interconnexion selon la présente invention. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'interface de la présente invention peut servir à réaliser un clavier, la feuille (1) constituant l'interface d'interconnexion est souple et très fine mais placée parallèlement entre deux circuits (10) et (11) eux-mêmes parallèles à interconnexion de type clavier. Cette feuille isolante (1) est équipée de traversées électriques comportant 30 des protubérances (9) en élastomère conducteur souple à chacun des deux bouts et en regard de chaque point à interconnecter. Dans ce cas de figure, le circuit (11) constitue l'élément tactile, sa distance (X) par rapport au circuit parallèle (10) est tel qu'elle est 2908955 6 très sensiblement supérieure à l'épaisseur tactile (Y) de l'interface d'interconnexion au repos. En théorie 0,1 à 0,2 mm d'écart suffisent pour éviter le contact lorsqu'il n' y pas appui par l'intermédiaire du doigt (18). Dans ces conditions, il est possible de réaliser un clavier à très faible enfoncement mais avec effort tactile pour provoquer le contact. 5 La figure 6 représente un autre exemple d'application de la présente invention. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'interface de la présente invention peut servir à réaliser une interface pour composants ou pour circuits. En effet, dans le cas de contact permettant l'interconnexion de composant / circuit ou circuit / circuit, l'interface à traversée ou protubérance d'interconnexion en élastomère 10 conducteur souple selon l'invention aura une côte Y>X de façon à ce qu'il y ait un écrasement lors de la mise en position. Ce type d'interface d'interconnexion est particulièrement intéressant pour interconnecter un composant présentant des entrées/sorties sous forme matricielle. Des interfaces d'interconnexions ont été réalisées en utilisant une feuille 15 isolante (1) de 100 microns d'épaisseur avec des trous de 700 microns et en réalisant des protubérances de 100 microns de hauteur et un millimètre de diamètre. D'autres interfaces matricielles ont été réalisées avec des pas d'interconnexion variant de 300 microns à 1.27 millimètres Revendications 1) Elément d'interconnexion électrique de deux circuits électroniques (10), (11) parallèles entre eux, caractérisé en ce qu'il est formé d'une feuille de matériau isolant électrique (1) comprenant au moins un trou (2) et qu'un matériau conducteur électrique (8) comble le ou les trous et forme une protubérance (9a) et (9b) de part et d'autre dudit ou desdits trous. 2) Elément d'interconnexion électrique de deux circuits électroniques (10), (11) parallèles entre eux selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites protubérances (9a), (9b) ont un diamètre supérieur au trou qu'elles délimitent. 3) Elément d'interconnexion électrique de deux circuits électroniques (10), (11) parallèles entre eux selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau conducteur (8) est un élastomère conducteur électrique. 4) Elément d'interconnexion électrique de deux circuits électroniques (10), (11) parallèles entre eux selon une des revendications 1, 2, ou 3, caractérisé en ce que la feuille isolante (1) est une feuille polyester ou polyimide. 5) Procédé de réalisation d'un élément d'interconnexion électrique entre deux circuits électroniques (10), (11) parallèles entre eux, caractérisé en ce qu'il consiste à percer au moins un trou (2) dans une feuille électriquement isolante (1), à disposer ladite feuille sur un support (3) présentant des empreintes borgnes (4) correspondant à la position des trous (2), à placer un masque (5) présentant des ouvertures (6) en regard des trous (2), sur ladite feuille, à sérigraphier une pâte électriquement conductrice (8) à travers le masque de manière à remplir à la fois les empreintes borgnes (4), les trous (2) ainsi que les ouvertures (6) dudit masque (5), à retirer ledit masque (5) de la feuille isolante (1), à polymériser ou réticuler ladite pâte conductrice (8) présente dans les empreintes (4) et sur la feuille (1), puis à séparer ladite feuille (1) dudit support (3). 6) Dispositif de réalisation d'un élément d'interconnexion électrique entre deux circuits électroniques (10), (11) parallèles entre eux, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un support anti-adhérent (3) présentant des empreintes borgnes (4) correspondant à la position des interconnexions et d'un masque (5) présentant des ouvertures (6) correspondant à la position des interconnexions (2). 2908955 8 7) Dispositif de réalisation d'un élément d'interconnexion électrique entre deux circuits électroniques (10), (11) parallèles entre eux selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support anti-adhérent (3) est réalisé en téflon.