Brevet FR2931055A1 — publié le 20091120

CAPTEUR RADIOLOGIQUE DENTAIRE A STRUCTURE MINIMISANT L'ENCOMBREMENT L'invention concerne les capteurs d'image radiologiques dentaires intraoraux. Ces capteurs doivent être introduits dans la bouche du patient pour prendre une image radiologique de la dentition. Ils doivent avoir une surface suffisante pour observer plusieurs dents à la fois avec la partie de mâchoire qui correspond à ces dents, et ils doivent être suffisamment petits pour ne pas gêner exagérément le patient. Le problème est donc de maximiser le rapport entre le volume occupé par le capteur proprement dit (une puce de silicium et un scintillateur qui la recouvre) et le volume global du capteur encapsulé dans son boîtier avec ses éléments annexes. L'idéal serait qu'un capteur d'image électronique n'occupe pas plus de place qu'une simple pellicule photographique recouverte d'un scintillateur, comme on en utilisait auparavant. Parmi les éléments annexes il y a notamment des composants passifs discrets nécessaires au fonctionnement de la puce de circuit intégré. A cause de ces éléments, les capteurs d'image dentaire numériques ne descendent pas au-dessous d'une épaisseur de 5 à 10 millimètres environ (sans compter la surépaisseur localisée à l'endroit où un câble de connexion vient se relier à la puce de circuit intégré). Les figures 1 à 3 représentent schématiquement un capteur radiologique dentaire de structure classique, respectivement en coupe longitudinale, en coupe transversale, et en perspective. Les dimensions latérales sont de quelques centimètres en 25 longueur et en largeur, et de l'ordre du centimètre en hauteur pour pouvoir être placé dans la bouche d'un patient. Le capteur comporte un substrat de céramique 10 qui porte sur sa face arrière une puce de circuit intégré 12 avec son scintillateur 13, l'ensemble de la puce et du scintillateur constituant le capteur d'image 30 matriciel proprement dit ; le substrat de céramique porte sur sa face avant divers composants discrets 14 et des connexions reliant la puce et ces composants. Le substrat de céramique 10 portant la puce et les composants discrets est enfermé dans un boîtier étanche 20 qui comprend une coque 22 et une plaque de fond 24, cette dernière étant soudée à la coque après montage du substrat dans la coque. La coque est pourvue d'une ouverture circulaire 26 permettant le passage d'un câble électrique multiconducteurs assurant la liaison entre le substrat de céramique -- à l'intérieur du boîtier --et l'extérieur. Les conducteurs du câble sont soudés au substrat de céramique. Le câble, non représenté, est pourvu d'une gaine isolante étanche dont le diamètre épouse le contour de l'ouverture circulaire 26 pour assurer l'étanchéité entre l'extérieur et l'intérieur du boîtier. L'invention propose une structure intérieure moins encombrante que les structures de l'art antérieur. Selon l'invention, le capteur radiologique dentaire intraoral comporte, dans un boîtier, un empilement comprenant : - une puce de circuit intégré et un scintillateur monté sur une face avant de la puce, la puce comportant des plots de connexion sur cette face avant, - un premier ruban de circuit imprimé flexible ayant un premier bord d'extrémité pourvu de plots de connexion solidaires des plots de la puce, le premier ruban étant replié à 180° au-dessus de la face arrière de la puce et comportant sur un deuxième bord d'extrémité opposé au premier bord des pistes conductrices formant 25 un connecteur mâle, - un deuxième ruban de circuit imprimé flexible replié à 180° sur lui-même, portant sur une première face un connecteur femelle à force d'insertion nulle et des composants discrets, et sur une deuxième face des plages métalliques de connexion permettant 30 la soudure d'un câble multibrins connectant la puce avec l'extérieur du boîtier, le connecteur mâle étant enfiché dans le connecteur femelle, la deuxième face du deuxième ruban flexible étant orientée vers la puce là où le deuxième ruban porte le connecteur femelle et orientée à l'opposé de la puce là où elle porte les plages métalliques. 35 De préférence, la première extrémité du premier ruban flexible est une terminaison d'épaisseur renforcée par rapport au reste du ruban, pour faciliter son rôle de connecteur mâle. L'extrémité repliée du deuxième ruban imprimé flexible vient de préférence s'appuyer, dans la partie où elle porte les plages métalliques de connexion, sur le dessus du connecteur femelle. Cela facilite la soudure du câble car les plages métalliques sont alors en appui sur une surface dure pendant l'opération de soudure. 1 o Cet empilement selon l'invention, avec deux rubans de circuit imprimé flexible permet de minimiser l'encombrement, notamment la hauteur, du capteur radiologique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 15 à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue générale de principe, en coupe longitudinale, d'un capteur d'image radiologique dentaire intraoral en boîtier de matière plastique ; 20 - la figure 2 représente une coupe transversale du boîtier de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue en perspective du même boîtier ; - la figure 4 représente en perspective coupée la structure interne du capteur selon l'invention ; 25 - la figure 5 représente le détail agrandi de la structure à double ruban flexible ; - la figure 6 représente les étapes successives de montage des composants du capteur. 30 Sur la figure 4, on voit la coque en matière plastique moulée 22, et la plaque de fermeture 24. La coque comporte une excroissance 28 pourvue d'une ouverture par laquelle passe un câble de sortie multibrins 30 qui permet de relier électriquement le capteur à l'extérieur. L'excroissance est nécessaire compte-tenu du diamètre du câble. Les formes intérieures de la coque et de la plaque de fermeture permettent de ménager des surfaces contre lesquelles viennent s'appuyer la puce et son scintillateur. On notera que ces surfaces d'appui peuvent être en matériau plus mou ou plus élastique que le reste de la coque et de la plaque de fermeture. Des cales de mousse peuvent par exemple être prévues aux endroits où la puce 12 ou le scintillateur 13 peuvent toucher le matériau de la coque. Ces cales ne sont pas représentées. Pour gagner le plus possible en encombrement et surtout en épaisseur, on prévoit que la structure interne de l'assemblage de 1 o composants est la suivante. La puce 12 est collée sur un premier ruban flexible de circuit imprimé 40 ; ce ruban comporte des pistes conductrices imprimées non représentées, ces pistes comprenant des plots de contact sur une première face du ruban qu'on peut appeler face supérieure du ruban ; les plots sont 15 placés le long d'un premier bord d'extrémité 39 du ruban. Ces plots viennent en contact électrique avec des plots de contact correspondants de la face avant de la puce (qu'on peut appeler aussi face supérieure bien qu'elle soit tournée vers le bas sur la figure 4) pour établir le contact électrique et une liaison solidaire entre la puce et le premier bord d'extrémité 39 du ruban 40 ; 20 les plots en regard sont en principe soudés l'un sur l'autre ; dans la configuration représentée, la face avant ou supérieure de la puce, face qui porte des plots, est collée sur la première face ou face supérieure du ruban flexible 40 ; les plots de la puce sont donc tournés vers le bas ; le scintillateur est collé directement sur la face supérieure de la puce pour recouvrir 25 complètement la matrice de pixels photosensibles présente sur cette face ; le scintillateur ne recouvre pas le bord d'extrémité 39 du ruban 40. Le ruban flexible a une largeur approximativement égale à celle de la puce. Seul son bord d'extrémité 39 est appliqué contre la face avant de la puce. La partie de ruban qui déborde de la puce est repliée à 180° au- 30 dessus de la face inférieure ou face arrière de la puce ; la partie courbe du ruban 40, à l'endroit du repliement, est désignée par la référence 41. L'autre bord d'extrémité du ruban, à l'opposé du bord 39, se termine par une terminaison 42 d'épaisseur renforcée ; cette terminaison comporte des pistes de sortie imprimées constituant la partie mâle d'un connecteur destiné à 35 s'enficher dans un connecteur femelle correspondant 44. Le connecteur femelle 44 est un connecteur à force d'insertion nulle. Les pistes de sortie imprimées sont reliées à la puce par l'intermédiaire de conducteurs imprimés du ruban flexible 40. Le connecteur femelle 44 est collé ou soudé sur une première face d'un deuxième ruban de circuit imprimé flexible 50 et électriquement relié à des pistes de circuit imprimé de ce ruban. D'autres composants tels que 52, 54 sont soudés sur le ruban imprimé 50 et également relié aux pistes de circuit imprimé. Le deuxième ruban imprimé flexible permet de relier le connecteur femelle (donc la puce) aux différents composants passifs ~o nécessaires au fonctionnement du capteur. La deuxième face de ce ruban flexible 50 est appliquée contre la face supérieure de la puce 12 à l'endroit où le connecteur femelle est collé ; mais ce deuxième ruban flexible 50 est, comme le ruban 40, replié en partie à 180° au-dessus de lui-même ; la partie courbe du ruban 50, à l'endroit du repliement, est désignée par la référence 15 51 ; le connecteur femelle est sur la partie non repliée ; les composants passifs peuvent être sur la partie non repliée ou sur la partie repliée ou sur les deux. L'extrémité repliée du ruban flexible 50 vient de préférence s'appuyer contre la surface supérieure du connecteur femelle. Le connecteur 20 femelle constitue donc un appui pour l'extrémité de la partie repliée du deuxième ruban flexible. Cette extrémité porte des plages métalliques de connexion 56 sur la deuxième face du ruban flexible; ces plages sont reliées électriquement aux pistes imprimées du ruban flexible et sont donc reliés à la puce et/ou aux composants passifs. 25 Par conséquent, là où le connecteur femelle 44 est monté, la deuxième face du deuxième ruban flexible 50 est orientée vers le bas (vers la puce), mais là où les plages de connexion 56 sont formées, la deuxième face du ruban 50 est orientée vers le haut (à l'opposé de la puce). 30 Les conducteurs électriques individuels 60 du câble 30 sont soudés sur ces plages 56. Le fait que l'extrémité portant les plages 56 soit en appui contre le haut du connecteur femelle 44 facilite l'opération de soudure. La figure 5 représente une vue agrandie de l'ensemble constitué par les deux rubans flexibles (sans la puce et sans le scintillateur). La 35 première face du ruban imprimé 40 est désignée par la référence 43 et est appelée face supérieure, en référence à son orientation vers le haut de la figure à l'endroit où la puce (non représentée sur la figure 5) est soudée. La deuxième face ou face inférieure est désignée par la référence 45 ; elle est tournée vers le bas à l'endroit où la puce est soudée et est tournée vers le haut dans la partie repliée au-dessus de la puce. Les plots de connexion de la face supérieure, destinés à venir en contact mécanique et électrique avec des plots de la puce, sont désignés par la référence 47. Les conducteurs imprimés du ruban flexible 40 peuvent être prévus sur une face ou sur les deux faces du ruban. La terminaison 42 d'épaisseur renforcée porte des conducteurs imprimés qui constituent la partie mâle destinée à être enfichée dans le connecteur femelle 44. Ces conducteurs imprimés ont été représentés dans cet exemple sur la deuxième face du ruban flexible, et désignés par la référence 49 ; ils pourraient être sur la première face ou sur les deux faces à la fois. Le deuxième ruban imprimé flexible 50 est appuyé par sa face inférieure contre la surface supérieure de la puce mais n'est pas collé ou soudé à celle-ci. La face supérieure ou première face du deuxième ruban flexible est celle qui porte le connecteur femelle 44 et les composants 52, 54. La face inférieure ou deuxième face est celle qui porte les plages de connexion 56 ; elle est orientée vers le bas dans la zone non repliée où le ruban porte le connecteur femelle 44 et vers le haut dans la zone repliée qui porte les plages de connexion 56. On voit sur la figure 5 que l'extrémité de la partie repliée du ruban 50 vient s'appuyer sur la surface supérieure du connecteur femelle, ce qui facilite la soudure ultérieure des brins de câble sur les plages de connexion métalliques 56 de la deuxième face. Le deuxième ruban flexible porte des pistes conductrices au moins sur sa deuxième face (notamment pour constituer les plages 56) et il peut en comporter aussi sur sa première face, en particulier si les connexions des composants et du connecteur sont soudés à plat (composants montés en surface) et non dans des trous métallisés du ruban. La figure 6 représente les principales étapes successives de fabrication de la structure selon l'invention, avant soudure d'un câble de liaison électrique et avant insertion dans le boîtier. Le ruban flexible imprimé 50, son connecteur 44, et les composants 52, 54 soudés sur ce ruban, sont préparés séparément du ruban flexible imprimé 40. En 6A, la première étape consiste à souder plot sur plot la puce 12 par sa face avant 12a sur la première face 43 (face tournée vers le bas sur la figure 6A) du premier ruban flexible imprimé 40, à l'extrémité 39 de ce ruban. La terminaison 42 d'épaisseur renforcée est située au-delà de la zone 41 dans laquelle s'effectuera le repliement ; des trous de positionnement 46 peuvent être prévus pour coopérer avec des picots non représentés, formés ~o à l'intérieur de la coque du boîtier dans lequel la structure sera insérée. En 6B, on colle une plaquette de scintillateur 13 sur la face avant 12a de la puce (tournée vers le haut sur les figures 6A et 6B) du ruban 40, en regard de la puce. La plaquette de scintillateur occupe sensiblement la même position et la même surface que la puce mais de l'autre côté du ruban 15 dans cet exemple de réalisation. Elle ne recouvre cependant pas le premier ruban flexible 40 (dont seul le bord d'extrémité 39 est soudé sur la puce). En 6C, on enfiche la terminaison 42 dans le connecteur femelle 44 soudé sur le deuxième ruban flexible 50. En 6D, l'ensemble des deux rubans ainsi connectés est montré 20 retourné, la puce étant maintenant en haut et le scintillateur en bas. Les plots 56 apparaissent en haut. En 6E le premier ruban 40 est replié à 180° au-dessus de la puce 12 de telle manière que l'ensemble du deuxième ruban 50 vienne s'appliquer contre la puce. La zone 41 de ruban flexible 40, entre la puce et la 25 terminaison 42 est la partie recourbée par cette opération de pliage. Les composants 52, 54 et le connecteur 44 sont sur la face de ruban qui n'est pas appliquée contre la puce. Les plages métalliques 56 sont situées au-dessous du ruban 50 à cette étape. Enfin, en 6F, on replie à 180° une partie du deuxième ruban 30 flexible au-dessus du reste du ruban. La zone de pliage 51 constitue maintenant une partie recourbée du ruban. La partie repliée vient s'appuyer par son extrémité sur un bord du connecteur femelle 44. Les plages de connexion 56 qu'on voit maintenant sur le dessus dans la partie repliée sont situées dans cette extrémité ou très près de cette extrémité. 35 Les brins d'une extrémité d'un câble de connexion sont alors soudés sur les plages 56 de la structure ainsi réalisée. Puis, l'autre extrémité du câble est insérée dans l'ouverture 26 de la coque 22 destinée à former le boîtier. La structure doublement repliée est insérée dans le capot. Les trous 46 aident à la positionner dans des picots correspondants de la coque. Enfin, le fond 24 est collé ou soudé pour fermer le boîtier. Le fond 24 possède de préférence des appuis et rebords permettant de définir exactement l'emplacement de la plaquette de scintillateur, participant ainsi à un positionnement correct de la structure repliée dans le boîtier. Les zones dans lesquelles la puce ou le scintillateur risque de toucher une partie du boîtier (coque ou fond) sont de préférence munies d'un revêtement en matériau plus souple que le reste de la coque ou du fond, la puce et la plaquette de scintillateur étant les éléments les plus fragiles du capteur radiologique dentaire. A titre indicatif, l'épaisseur du premier ruban flexible 40 peut être d'environ 0,1 millimètre (0,3 millimètres dans la terminaison renforcée). L'épaisseur du deuxième ruban flexible 50 peut être d'environ 0,25 millimètres.20 REVENDICATIONS1. Capteur radiologique dentaire intraoral caractérisé en ce qu'il comporte, dans un boîtier (22, 24), un empilement comprenant : - une puce de circuit intégré (12) et un scintillateur (13) monté sur une face avant (12a) de la puce, la puce comportant des plots de connexion sur cette face avant, - un premier ruban de circuit imprimé flexible (40) ayant un premier bord d'extrémité (39) pourvu de plots de connexion solidaires des plots de la puce, le premier ruban étant replié à 180° au-dessus de la face arrière de la puce et comportant sur un deuxième bord d'extrémité opposé au premier bord des pistes conductrices formant un connecteur mâle, - un deuxième ruban de circuit imprimé flexible (50) replié à 180° sur lui-même, portant sur une première face un connecteur femelle (44) à force d'insertion nulle et des composants discrets (52, 54), et sur une deuxième face des plages métalliques de connexion (56) permettant la soudure d'un câble multibrins connectant la puce avec l'extérieur du boîtier, le connecteur mâle étant enfiché dans le connecteur femelle, la deuxième face du deuxième ruban flexible (50) étant orientée vers la puce là où le deuxième ruban porte le connecteur femelle et orientée à l'opposé de la puce là où elle porte les plages métalliques (56). 2. Capteur radiologique dentaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième bord d'extrémité du premier ruban flexible (40) est une terminaison (42) d'épaisseur renforcée par rapport au reste du ruban. 3. Capteur radiologique dentaire selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie repliée du deuxième ruban imprimé flexible vient s'appuyer à son extrémité sur le dessus du connecteur femelle (44). 4. Capteur radiologique dentaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que les plages de connexion (56) destinées à la soudure d'un câble de connexion sont situées sur l'extrémité du deuxième ruban flexible appuyée sur le connecteur (44).