Brevet FR3022101A1 — publié le 20151211

La présente invention concerne une carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques ainsi qu'un système de test de composants électroniques utilisant au moins une telle carte de circuit imprimé en tant que carte de configuration du système de test. A la Fig. 1, on a représenté un exemple de réalisation d'une carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques selon l'état de technique. Elle est constituée d'une plaque 10 en matériau électriquement isolant sur une surface de laquelle sont imprimées des pastilles conductrices 11, ici de forme carrée. La plaque 10 est percée de part en part de trous 12 au centre de chaque pastille 11. Il est ainsi possible de monter des composants électroniques, tels que le composant 13, de manière que chacune de leurs pattes 14 traverse un trou 12 d'une pastille 11 et y soit soudée. De la même manière, des fils électriques, tels que le fil 15, peuvent être soudés entre deux pastilles 11 voisines ou au contraire éloignés. On comprend qu'il est alors possible de monter et souder tous les composants électroniques d'un circuit électronique et d'ainsi réaliser le câblage de ce circuit électronique. L'exemple représenté à la Fig. 1 est à simple face ou simple couche mais des cartes de circuit imprimé plus complexes à plusieurs couches sont également connues. De telles cartes de circuit imprimé sont connues sous le nom de plaques d'essai car elles permettent de réaliser rapidement un circuit électronique pour tester ses caractéristiques électriques et, ce, avant sa réalisation finale où les composants électroniques sont montés sur un circuit imprimé avec pistes dessinées de manière optimale. On connaît également le document de brevet US-A-5 387 861 qui décrit un système de test de composants électroniques essentiellement constitué d'une carte- mère sur laquelle est montée une pluralité de supports de composant électronique, tel qu'un circuit intégré. Il comprend également, pour chaque support de composant électronique, des connecteurs dont chaque élément de connexion est, d'une part, électriquement relié à une patte dudit support de composant électronique et, d'autre part, est susceptible d'être relié à un élément de connexion d'un connecteur complémentaire d'une plaque de configuration. Chaque plaque de configuration est de même type que celle qui est représentée à la Fig. 1, incorporant de plus des connexions vers le connecteur complémentaire. Un tel système de test est utilisé pour tester des composants électroniques alimentés et recevant divers signaux, notamment des signaux d'horloge ou de cadencement, dans des conditions de température relativement élevée obtenues dans des étuves appropriées. De tels systèmes sont dits "burn-in systems" en terminologie anglo-saxonne. Pour une série de composants électroniques d'un premier type, les cartes de configuration sont toutes câblées d'une première manière afin que chaque composant électronique soit alimenté et puisse recevoir et transmettre des signaux correctement. Pour une autre série d'un second type, de nouvelles cartes de configuration sont réalisées afin d'être toutes câblées d'une seconde manière adaptée aux composants de la seconde série. L'inconvénient principal des plaques de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques selon l'état de technique telles qu'elles viennent d'être décrites est qu'elles nécessitent bien souvent l'utilisation de fils électriques (soit les pattes 14 d'un composant, soit des fils tels que le fil 15) pour assurer les connexions nécessaires à la réalisation du circuit électronique. Ces fils électriques peuvent, s'ils sont nombreux, se croiser et former des amas de fils qu'il est très difficile par la suite de repérer. Le circuit électronique peut devenir assez rapidement brouillon. De plus, l'utilisation de fils électriques et de composants électroniques à fils électriques implique que ces éléments soient montés et soudés manuellement. Cela est particulièrement désavantageux, notamment dans le cas des burn-in systèmes, où une nouvelle série de plusieurs cartes de configuration doit être réalisée et où un câblage automatique du circuit électronique au moyen d'une machine serait avantageux en termes de temps passé à la réalisation de la série et en termes de fiabilité. Le but de la présente invention est de proposer une carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques qui n'utilise pas de fils électriques pour réaliser l'interconnexion des composants électroniques desdits circuits électroniques. Ainsi, il est possible de réaliser un câblage d'un circuit électronique de manière automatique au moyen d'une machine appropriée. Pour ce faire, une carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques selon la présente invention est du type constituée d'une plaque en matériau électriquement isolant sur au moins une surface de laquelle sont imprimées des pastilles conductrices arrangées en un réseau à deux dimensions. Une carte selon l'invention est caractérisée en ce que les pastilles du ou de groupes de pastilles qui sont alignées entre elles selon une première direction sont électriquement reliées entre elles par une ligne conductrice s'étendant dans la première direction et en ce que les pastilles du ou de groupes de pastilles alignées entre elles selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction, différentes des pastilles électriquement reliées par les lignes parallèles à la première direction, sont électriquement reliées entre elles par des lignes conductrices s'étendant dans ladite seconde direction, sans être en contact ni avec les pastilles, ni avec les lignes conductrices. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les pastilles reliées à une ligne de conductrice et les pastilles alignées avec lesdites pastilles sont alternées dans la seconde direction. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ladite carte est à au moins deux couches imprimées, les pastilles ainsi que les lignes conductrices s'étendant dans la première direction sont imprimées sur une desdites deux couches, les lignes conductrices s'étendant dans la seconde direction étant imprimées sur une autre couche, les pastilles étant reliées aux lignes conductrices de ladite autre couche. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, les pastilles sont reliées aux lignes conductrices de ladite autre couche par l'intermédiaire de trous métallisés. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, une carte de circuit imprimé comporte au moins une couche imprimée servant de plan de masse. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, elle comporte une autre couche imprimée quasi-identique à la couche sur laquelle sont imprimées les pastilles ainsi que les lignes conductrices s'étendant dans la première direction. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, elle comporte des connecteurs pour la connexion d'autres cartes ou d'appareils de mesure. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, elle comporte au moins un dessin permettant de souder un ou plusieurs composants actifs. La présente invention concerne également un système de test de composants électroniques du type comportant une carte-mère sur laquelle est montée une pluralité de supports de composant électronique, chaque support étant destiné à recevoir un composant électronique, tel qu'un circuit intégré à tester dans des conditions de température et d'humidité défavorables et des cartes de configuration montées par l'intermédiaire de connecteurs appropriés. Selon la présente invention, un tel système est caractérisé en ce que chaque carte de configuration est une carte de circuit imprimé telle qu'elle vient d'être décrite. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, ladite carte-mère comporte des lignes conductrices imprimées (qui assurent la connexion entre des bornes de connexion d'une partie de la carte-mère et des plots de chaque connecteur et des lignes conductrices imprimées qui assurent la connexion électrique des pattes des supports de composant vers respectivement d'autres plots desdits connecteurs). Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessous, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : La Fig. 1 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques selon l'état de la technique, La Fig. 2 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'une carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques selon l'invention, et la Fig. 2a est une vue de dessus d'une paire de pastilles d'une carte de circuit imprimé selon la présente invention, Les Figs. 3a à 3c sont des vues des couches d'une carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention, Les Figs. 4a et 4b sont des vues d'un système de test de composants électroniques utilisant des cartes de circuit imprimé selon la présente invention en tant que cartes de configuration, et Les Figs. 5a à 5c sont des vues de trois couches d'un même exemple de réalisation d'une carte de circuit imprimé selon la présente invention qui peut être utilisée en tant que carte de configuration d'un système selon les Figs. 4a et 4b. La carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques représenté à la Fig. 2 est constituée d'une plaque 20, en matériau électriquement isolant, sur une surface de laquelle sont imprimées des paires de pastilles conductrices 21 et 22. A la Fig. 2, les paires de pastilles 21 et 22 sont arrangées en un seul groupe formant une matrice (ici de 3 x 4 paires de pastilles 21 et 22). De manière générale, la présente invention s'applique à des cartes de circuit imprimé qui comporteraient plusieurs groupes de paires de pastilles, les paires de chaque groupe étant arrangées en matrice. L'arrangement des paires de pastilles 21 et 22 en matrice est tel que les pastilles 21 du ou de chaque groupe de paires pastilles qui sont alignées entre elles selon une première direction sont électriquement reliées entre elles par une ligne conductrice 23 (non nécessairement rectiligne, en l'occurrence brisée pour ne pas entrer en contact avec les pastilles 22) qui s'étend dans cette première direction. Les pastilles 22 du ou de chaque groupe de pastilles qui sont alignées entre elles selon une seconde direction différente de la première direction (par exemple perpendiculaire à la première direction), sont électriquement reliées entre elles par des lignes conductrices 24 s'étendant dans ladite seconde direction, sans être en contact ni avec les pastilles 21 ni avec les lignes conductrices 23. De plus, dans la première direction, du fait qu'elles se trouvent par paire, les pastilles 21 et les pastilles 22 sont alternées. Ainsi, en se déplaçant sur la Fig. 2, de gauche vers la droite dans la première direction, on rencontre successivement une pastille 21, une pastille 22 de la même paire que la pastille 21 précédente, de nouveau une pastille 21 puis une pastille 22, etc. A la Fig. 2a, on a représenté, vue de dessus, une paire de pastilles 21 et 22. Chaque pastille 21, 22 est constituée d'un pad 210, 220, en l'occurrence un pad carré, jouxté à un autre pad 211, 221, en l'occurrence circulaire, percé en son centre d'un trou 212, 222 prévu pour recevoir une patte d'un composant ou un fil. Dans l'exemple de réalisation représenté, si l'on considère une paire de deux pastilles 21 et 22, les deux pads percés 211 et 221 jouxtent les pads non-percés 210 et 220 en leurs côtés les plus éloignés. Ces derniers comportent des excroissances 213 et 223, en l'occurrence rectangulaires, en leurs côtés se faisant face. Ainsi, les pastilles 21 et 22 d'une même paire de pastilles sont proches l'une de l'autre de manière à pouvoir déposer sur cette pastille 21 et cette pastille 22 un point de soudure 26 (notamment sur les excroissances 213 et 223), ce qui a pour effet de court-circuiter lesdites deux pastilles et d'ainsi relier ensemble une ligne 23 dans la première direction et une ligne 24 (dessinée à la Fig. 2, en pointillés) dans la seconde direction (en l'occurrence la ligne 23 la plus basse et la deuxième ligne 24 en partant de gauche sur la Fig. 2). Il est également possible de souder un composant 27, de type composant de surface, dit CMS, entre une pastille 21 et une pastille 22 d'une même paire de pastilles. La taille des pastilles 21 et 22 associée aux excroissances 213 et 223 offre la possibilité de souder des composants CMS de dimensions différentes. Ainsi, sont reliées, via ledit composant 27, une ligne 23 dans la première direction et une ligne 24 dans la seconde direction (en l'occurrence la ligne 23 la plus haute et la ligne 24 la plus à droite sur la Fig. 2). De même, il est possible de souder des composants, tels que le composant 28 entre une pastille 21 et une pastille 22 non nécessairement d'une même paire (les pattes 29 et 29' du composant 28 sont respectivement logées dans les trous 212 et 222 des pastilles 21 et 22 considérés). Ces composants 28 peuvent être montés à plat comme cela est représenté à la Fig. 2, mais aussi en épis. La carte de circuit imprimé de la Fig. 2 est à deux couches imprimées. De manière générale, une carte de circuit imprimé selon l'invention comporte au moins deux couches. Les pastilles 21 et 22 ainsi que les lignes conductrices 23 sont imprimées sur une des deux couches, en l'occurrence, la couche supérieure de la carte 20. Les lignes conductrices 24 sont quant à elles imprimées sur une autre couche, en l'occurrence la couche inférieure de la carte 20. Les pastilles 22 qui sont reliées à une ligne 24 le sont par l'intermédiaire de trous métallisés 25, par exemple constitués de manchons logés dans les trous 222. Une carte de circuit imprimé telle que l'on vient de décrire peut être utilisée en tant que plaque d'essai, c'est-à-dire de plaque de circuit imprimé sur laquelle l'utilisateur câble provisoirement un circuit électronique afin de pouvoir apprécier la faisabilité et la fonctionnalité d'un montage électronique qui sera par la suite réalisé de manière propre et définitive. Au moyen de la carte de circuit imprimé de la présente invention, le circuit électronique réalisé est plus propre qu'avec celle de l'état de la technique. On a représenté aux Figs. 3a à 3c les dessins des couches de circuit imprimé d'une carte de circuit imprimé 300 destinée à constituer une telle plaque d'essai et conforme à un mode de réalisation de la présente invention. La Fig. 3a représente la couche supérieure. On peut y voir des pastilles 21 qui sont reliées entre elles par des lignes conductrices 23 s'étendant dans la direction horizontale de la Fig. 3a ainsi que des pastilles 22 qui, sur cette Fig. 3a, semblent ne pas être reliées entre elles (elles le sont sur une autre couche). Sur cette Fig. 3a, il y a deux groupes 301 et 302 de paires de pastilles 21 et 22. Les lignes horizontales 23 du groupe 301 sont respectivement reliées à des plots de circuit intégré 303 et à des plots de connecteur 305 d'un connecteur (non représenté) pour une éventuelle connexion à une autre carte de circuit imprimé, ou autre tel que des appareils de mesure, d'alimentation, etc. De même, les lignes horizontales 23 du groupe 302 sont respectivement reliées à des plots de circuit intégré 304 et à des plots de connecteur 306 d'un connecteur (non représenté) pour une éventuelle connexion à une autre carte de circuit imprimé ou autre. Les plots de circuit intégré 303 et 304 sont prévus pour pouvoir recevoir les pattes respectivement d'un côté et de l'autre de circuits intégrés (non représentés) dont les boîtiers sont du type dit DIP. Un autre dessin des plots de circuit intégré 303 et 304 pourrait être adapté à des circuits intégrés dont les boîtiers sont d'un autre type, par exemple du type SO, etc. Chacune des pastilles 22 de la ligne de paire de pastilles 21 et 22 haute est reliée à des plots de connecteur 307, d'un connecteur (non représenté) pour une éventuelle connexion à une autre carte de circuit imprimé ou autre. La Fig. 3b représente une autre couche que la couche supérieure. On peut y voir les lignes conductrices 24 (lignes verticales sur la Fig. 3b) qui relient ensemble des plots reliés, par des trous 222 métallisés, aux pastilles 22 de la couche supérieure. Ces lignes conductrices 24 sont également reliées à des plots de connecteur 308 pour une éventuelle connexion à une autre carte de circuit intégré ou autre. On peut également y voir les plots de connecteurs 305 et 306. Les connecteurs 305 et 306 sont avantageusement doubles. Alors que des lignes 23 relient les plots de connecteur 306 de gauche aux plots de circuit intégré 304 de gauche (voir Fig. 3a), des lignes 23', imprimées sur une troisième couche représentée à la Fig. 3c, relient les plots de connecteur 306 de droite aux plots de circuit intégrés 303. De même, alors que des lignes 23 relient les plots de connecteur 305 de droite aux plots de circuit intégré 303 de droite (voir Fig. 3aà, des lignes 23', également imprimées sur cette troisième couche, relient les plots de connecteur 305 de gauche aux plots de circuit intégrés 304. Cette disposition permet d'assurer la continuité entre les plots de connecteur 305, les plots de connecteur 306 et les plots de circuit intégré 303 et 304. On va maintenant décrire une autre application possible d'une carte de circuit imprimé selon la présente invention. Cette application concerne un système, du type dit "burn-in systems", de test de composants électroniques. Ce système est représenté aux Figs. 4a et 4b et est essentiellement constitué d'une carte-mère 30 sur laquelle est montée une pluralité de supports de composant électronique 31, chaque support 31 étant destiné à recevoir un composant électronique, tel qu'un circuit intégré (non représenté), à tester dans des conditions de température et d'humidité défavorables obtenues dans une étuve appropriée. Montées par l'intermédiaire de connecteurs appropriés 32, sont également prévues des cartes de configuration 33, chacune associée, seule ou à plusieurs (en l'occurrence par paire), à un support de composant électronique 31. Selon la présente invention, chaque carte de configuration 33 est une carte de circuit imprimé selon la présente invention. A la Fig. 4a, les cartes de configuration 33 sont montées perpendiculairement à la carte-mère 30 mais, si les connecteurs 32 étaient différents, elles pourraient également être montées dans un plan parallèle au plan de la carte-mère 30, par exemple en dessous de cette dernière. La carte-mère 30 comporte une partie 35 qui est destinée à être enfichée dans un connecteur (non représenté) d'une machine de test afin de pouvoir alimenter la carte- mère 30 en tension et en signaux de test, par exemple des signaux d'horloge ou de cadencement, et de pouvoir aussi récupérer des signaux de résultats de test délivrés par les composants à tester. La partie 35 de la carte-mère 30 comporte des bornes de connexion 36. Comme on peut le voir à la Fig. 4b, la carte-mère 30 comporte des lignes conductrices imprimées 34 (seules quelques lignes sont représentées à titre d'exemple) qui assurent la connexion électrique des bornes de connexion 36 de la carte-mère 30 respectivement vers des plots des connecteurs 32, assurant la liaison électrique des cartes de configuration 33 aux bornes de connexion 36 de la carte-mère 30. Elle comporte également des lignes conductrices imprimées 37 qui assurent la connexion électrique des pattes des supports de composant 31 vers respectivement d'autres plots des connecteurs 32, assurant ainsi la liaison électrique entre les pattes desdits supports 37 et les cartes de configuration 33. Lorsqu'une série de composants électroniques est à tester, un lot de cartes de configuration 33 doit être préparé en faisant, sur chaque carte de configuration 33, les points de soudure 26 nécessaires et en positionnant et soudant les composants 27 et 28 nécessaires de manière à assurer les connexions électriques au fonctionnement des composants électroniques en test. La carte de configuration 33 assure les connexions nécessaires pour relier les lignes 34 portant les signaux d'alimentation, les signaux d'horloge et de cadencement, les signaux de résultat de test reçus ou transmis à la machine de test (non représentée) aux lignes 37 distribuant ces signaux sur les pattes des supports 31 et donc des composants électroniques qu'ils logent. On a représenté aux Figs. 5a à 5c les dessins des couches de circuit imprimé d'une carte de circuit imprimé destinée à constituer une carte de configuration 33 selon un mode de réalisation de la présente invention. La Fig. 5a représente la couche supérieure. On peut y voir les pastilles 21 qui sont reliées entre elles par des lignes conductrices 23 s'étendant dans la direction horizontale de la Fig. 5a ainsi que les pastilles 22. Les lignes conductrices 23 sont constituées des pads troués 211 qui jouxtent deux pads non troués 210 voisins. On reconnaît également les plots de connecteur 320 destinés à être enfichés dans un connecteur 32 de la carte-mère 30 (voir les Figs. 4a et 4b). Des lignes conductrices 230 sont reliées à des plots du connecteur 320. La Fig. 5b représente une couche intermédiaire entre la couche supérieure et la couche inférieure dans la plaque de matériau isolant 20. On peut y voir les lignes conductrices 24 qui s'étendent dans la direction perpendiculaire aux lignes conductrices 23, en l'occurrence dans la direction verticale de la Fig. 5b et qui sont reliées, par exemple par des trous métalliques 25 (voir Fig. 2) à des pastilles 22. Enfin, la Fig. 5c représente la couche inférieure. Elle est globalement de même structure que la couche supérieure. Les pastilles 22 du rang inférieur (sur la Fig. 5c) sont reliées à des plots de connecteur 320 par les lignes 311. L'avantage qui résulte d'avoir deux couches aux dessins respectifs quasi-identiques est qu'il est possible de monter des composants en parallèle, par exemple un condensateur et une résistance pour former un réseau RC et, de manière plus générale, cela apporte une plus grande souplesse de conception du câblage d'une carte de configuration. Selon l'invention, d'autres couches peuvent être prévues, notamment pour constituer un plan de masse permettant une isolation électromagnétique des couches entre elles. REVENDICATIONS1) Carte de circuit imprimé pour le câblage de circuits électroniques, du type constituée d'une plaque (20) en matériau électriquement isolant sur au moins une surface de laquelle sont imprimées des pastilles conductrices (21 et 22) arrangées en matrice, caractérisée en ce que les pastilles (21) du ou de groupes de pastilles qui sont alignées entre elles selon une première direction sont électriquement reliées entre elles par une ligne conductrice (23) s'étendant dans la première direction et en ce que les pastilles (22) du ou de groupes de pastilles alignées entre elles selon une seconde direction différente de la première direction, différentes des pastilles (22) électriquement reliées par les lignes 23 parallèles à la première direction, sont électriquement reliées entre elles par des lignes conductrices (24) s'étendant dans ladite seconde direction, sans être en contact ni avec les pastilles (22), ni avec les lignes conductrices (23). 2) Carte de circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pastilles (21 et 22) sont arrangées par paire. 3) Carte de circuit imprimé selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite carte est à au moins deux couches imprimées, les pastilles (21 et 22) ainsi que les lignes conductrices (23) s'étendant dans la première direction sont imprimées sur une desdites deux couches, les lignes conductrices (24) s'étendant dans la seconde direction étant imprimées sur une autre couche, les pastilles (22) étant reliées aux lignes conductrice (24) de ladite autre couche. 4) Carte de circuit imprimé selon la revendication 3, caractérisée en ce les pastilles (22) sont reliées aux lignes conductrices (24) de ladite autre couche par l'intermédiaire de trous métallisés (25). 5) Carte de circuit imprimé selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une couche imprimée servant de plan de masse. 6) Carte de circuit imprimé selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une autre couche imprimée quasi-identique à la couche sur laquelle sont imprimées les pastilles (21 et 22) ainsi que les lignes conductrices (23) s'étendant dans la première direction. 7) Carte de circuit imprimé selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte des connecteurs (305, 306, 307, 308, 320) pour la connexion d'autres cartes ou d'appareils de mesure. 8) Carte de circuit imprimé selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dessin (303, 304) permettant de souder un ou plusieurs composants actifs. 9) Système de test de composants électroniques du type comportant une carte- mère (30) sur laquelle est montée une pluralité de supports de composant électronique (31), chaque support (31) étant destiné à recevoir un composant électronique, tel qu'un circuit intégré à tester dans des conditions de température et d'humidité défavorables et des cartes de configuration (33) montées par l'intermédiaire de connecteurs appropriés (32), caractérisé en ce que chaque carte de configuration (33) est une carte de circuit imprimé conforme à une des revendications précédentes. 10) Système de test de composants électroniques selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite carte-mère (30) comporte des lignes conductrices imprimées (34) qui assurent la connexion entre des bornes de connexion (36) d'une partie (35) de la carte-mère (30) et des plots de chaque connecteur (32) et des lignes conductrices imprimées (37) qui assurent la connexion électrique des pattes des supports de composant (31) vers respectivement d'autres plots desdits connecteurs (32).