PRODUCTION METHOD AND DEVICE FOR ELECTRICAL CONNECTIONS BETWEEN TWO PRINTED-CIRCUIT BOARDS, AND ELECTRICAL CONNECTION METHOD USING THE DEVICE

Abstract: The device is produced from at least two insulating substrates (4 and 9) pierced through at their two ends and from conductive bands (11) arranged between these two substrates, over their entire length, in such a way as to form zones (110) where the electrical connections formed by the conductive bands are stripped. Application to high-density printed-circuit boards. <IMAGE>

Description: PROCEDE DE REALISATION D'UN DISPOSITIF DE RACCORDEMENT ELECTRIQUE ENTRE DEUX CARTES DE CIRCUITS IMPRIMES, DISPOSITIF AINSI OBTENU ET PROCEDE DE RACCORDEMENT ELECTRIQUE METTANT EN OEUVRE CE DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés et son procédé de réalisation, ainsi qu'un procédé de raccordement électrique de deux cartes de circuits imprimés à l'aide d'un tel dispositif. Le problème technique que cherche à résoudre l'invention est celui du raccordement électrique de deux cartes de circuits impri més, équipées ou non de composants, et réalisées à partir soit de supports dits classiques, du type verre-époxy, Kapton ou autre, soit de supports dits stables du type céramique (par exemple alumine), lorsque ces cartes sont "haute densité" c'est-à-dire présentent un très grand nombre de connexions de sortie, disposées selon un pas très serré. Ainsi qu'il est connu, ces derniers supports en céramique sont plus stables en température que les supports classiques, autre ment dit se dilatent peu sous J'effet de la chaleur; ils sont avantageusement utilisés dans les matériels militaires où ils sont soumis à d'importantes variations de température; en outre, ils présentent l'avantage de varier en dimensions dans le même sens et les mêmes proportions que les composants du type "chipbcarrier" qu'ils supportent, puisqu'ils sont réalisés dans le même matériau. Actuellement, il existe différents types de dispositifs de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés haute densité. Un premier type de dispositif est réalisé à partir d'un circuit souple, constitué de connexions métalliques disposées entre deux couches de substrat isolant souple, du genre Kapton, équipé à ses extrémités de connecteurs à broches, enfichables dans des trous métallisés réalisés dans les cartes à raccorder. Ce premier type de dispositif présente l'inconvénient étape encombrant et onéreux. En outre, E5 est incompatible avec les raccordements sur des cartes réalisées à partir d'un support en alumine : en effet, l'alumine étant tres fragile, le support risque de se briser lors du perçage des trous. De plus, Il n'est pas possible de métalliser des trous percés dans l'épaisseur de cartes en céramique. Un second type de dispositif de raccordement utilise des fils qui doivent être soudés l'un après l'autre. Cette méthode permet de réaliser des raccordements entre des cartes de circuits Imprimés à haute densité, faites à partir de su#rts stables, en céramique. Cependant cette méthode par soudage fil à fil présente l'inconvénient d'être délicate, longue et onéreuse ; de plus les connexions ainsi faites sont fragiles. La présente invention a pour but de pallier ces divers inconvénients pour permettre la réalisation de raccordements électriques entre des cartes de circuits imprimés, équipées ou non de com posants, réalisees à partir de supports classiques ou stables et à haute densité de connexions de sortie. A cet effet, le dispositif selon l'invention comporte au moins deux substrats isolants percés à leurs extrémités, entre lesquelles sont déposées des rubans conducteurs risant à constituer des connexions électriques. Plus précisément, l'objet de la présente invention est tout sabord un procédé' de réalisation d'un dispositif de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés, tel que défini par la revendication 1. L'invention a également pour objet le dispositif obtenu par le procédé précédent ainsi qu'un procédé de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés, réalisé à partir du dispositif précédent. Les avantages de l'invention sont, entre autres, les suivants: le raccordement électrique s'effectue dans un emplacement réduit; les liaisons sont très souples et légères, et k nombre de connexions à raccorder électriquement peut être très pnd. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, illustrée par les figures suivantes qui représentent: - la figure 1: les différentes étapes d'un premier procédé de réalisation du dispositif de raccordement selon l'invention - la figure 2: une vue de dessus du dispositif selon l'invention; - la figure 3: les différentes étapes d'un second procédé de réalisation d'un dispositif de raccordement selon )'invention ; - la figure 4: une variante du dispositif de raccordement selon l'invention; - la figure 5: une vue en coupe transversale de deux cartes de circuits imprimés raccordées par le dispositif selon l'invention. Les éléments assurant les mêmes fonctions en vue des mêmes résultats sont référencés identiquement dans les différentes figures. Le procédé de réalisation selon l'invention d'un dispositif de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés, qu'elles soient constiTuées à partir d'un support classique, de type Kapton ou d'un support stable du type alumine, comporte les étapes suivantes, représentées sur la figure 1 - une première étape de perçage de deux subtrats isolants 4 et 9, aux mêmes endroits, à leurs deux extrémités, comme le montre la figure la. Les ouvertures 1 percées aux extrémités 2 et 3 de chacun des substrats sont de formes diverses, plus particulièrement en forme de fente de longueur sensiblement égale à la largeur de chaque substrat, quand ces substrats sont de forme rectangulaire. Ces ouvertures 1 peuvent être également de forme circulaire, disposées selon deux lignes parallèles a' la largeur du substrat et placées alternativement; - une deuxième étape de dépôt d'une couche de matériau conducteur 5 (du cuivre par exemple) sur toute une première face (6) d'un des deux substrats, 4 par exemple, notamment sur les ouvertures 1 (figure lb); - une troisième étape, dans un mode de réalisation préféré, de dépôt zendune couve 7 de matériau protecteur sur la seconde face (8) du substrat opposée à la première face 6, ainsi que dans les ouvertures 1 pratiquées dans ce substrat. Ce matériau protecteur est par exemple du Vacrel, (marque déposée), insoluble à l'acide. U est destins à protéger la couche de matériau conducteur 5 dans retape suivante (figure Ic); - une quatrième étape de gravure de pistes électriques for mant connexions à partir de la couche de matériau conducteur 5. U s'agit par un procédé de gravure classique, tel que la photogravure, de réaliser des connexions en forme de rubans (11) sensiblement parallèles disposés selon un pas d déterminé (figure 2). Dans un procédé de photogravure, il ya une étape d'attaque chimique par un acide et la couche protectrice 7 déposée à l'étape précédente a pour but d'éviter une attaque chimique des rubans sur leur face inférieure en regerd des ouvertures 1; - une cinquième étape de retrait, ou "stripage", par un solvant de la couche 7 de matériau protecteur, devenue inutile après la gravure des connexions (figure Id); - une sixième étape de fixation du second substrat isolant (9) sur les connexions gravées (11), avec mise en co1ncidence des ouvertures 1 de deux substrats 4 et 9. Au niveau des ouvertures 1, les connexions électriques (11) sont totalement mises à nu (figure le); - dans un mode de réalisation préféré, une septième étape d'étamage (couche 10) des zones 110 où les connexions électriques (11) sont dénudées sans support isolant, de façon à les préparer à l'étape de connexion sur une carte de circuit imprimé (figure If). Cet étamage permet également d'éviter l'oxydation du cuivre cons tituant les connexions 11. Le dispositif de raccordement électrique obtenu par le procédé précédemment décrit est représenté par la figure 2, sur laquelle les substrats $ et 9 sont rectangulaires et les ouvertures 1 sont en forme de fente. Les connexions électriques 11 sont réalisées en forme de rubans parallèles placés à pas déterminé d. Sur cette figure 2, la largeur J des rubans 11 est constante entre les deux ouvertures mais décroît au niveau des ouvertures. La largeur I est maximum dans la zone où le dispositif de raccordement est susceptible de subir une déformation très prononcée mais elle est minimum dans la zone de raccordement 110, au niveau des ouvertures 1 trous, de façon à permettre la réalisation de soudure de qualité. Il apparaît ainsi que le dispositif de raccordement selon l'invention présente deux séries (lIA et llB) de zones de raccordement (110) conductrices, sur lesquelles il est possible de connecter à plat par soudure les points de connexion de (respectivement) deux cartes de circuits imprimés. En outre, le pas (d) des zones de raccordement peut être très petit. En effet, les rubans Il sont maintenus par les deux substrats 4 et 9 parallèlement les uns aux autres sur toute leur longueur de part et d'autre de la zone de raccordement (110), et le pas d ne dépend alors que des techniques de fabrication des rubans 11 (photogravure dans l'exemple décrit) et non de la fragilité des fils conducteurs comme dans la technique antérieure. Ainsi, le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté aux cartes de circuits imprimés haute densité. Selon l'invention, il existe un second procédé de réalisation d'un dispositif de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés, réalisé à partir de trois couches de matériau isolant et de deux couches de matériau conducteur. Ce procédé comporte de préférence les sept premières étapes du procédé précédent et comporte de plus les étapes suivantes, représentées sur la figure 3: - une huitième étape de perçage des deux extrémités d'un troisième substrat isolant 12, aux mêmes endroits que les deux premiers substrats isolants 4 et 9 (figure 3a). Les ouvertures 13 percées av extrémités ont sensiblement la même forme que celles percées dans les autres substrats 4 et 9; - une neuvième étape de dépôt d'une couche 14 de matériau coiucoeur sur toute une première face 15 du substrat 12, notamment au niveau des ouvertures 13 (figure 3b); - dans un mode de réalisation préféré, une dixième étape de o dune coude 16 de matériau protecteur sur une seconde face 17 du substrat 12 opposée à la première (15), ainsi que dans les ouvertures 13 pratiquées dans le substrat (figure 3c); ; - une onzième étape de gravure de connexions électriques à partir de la couche conductrioe 14. Ces connexions sont en forme de rubans sensiblement parallèles disposés de préférence selon le même pas d déterminé que celui séparant les connexions du dispositif obtenu par le précédent procédé (figure 4); - une douzième étape de retrait ou "stripage" par un solvant de la coule protectrice 16 (figure 3d); - une treizième étape d'étamage (couches 18) des zones où les connexions sont dénudées, sans support isolant (figure 3e); ; - une quatorzième étape de dépôt des connexions portées par le troisième substrat isolant 12, avec mise en cotncidence des ouvertures 13 et 1, sur le second substrat 9 du premier dispositif obtenu par le précédent procédé, les connexions électriques étant disposées parallèlement à oilles de ce premier dispositif mais de façon décalée (figure 3f et figure 4). Ainsi entre deux connexions du premier dispositif est placée une connexion du dernier dispositif. Le dispositif de raccordement électrique obtenu par ce second procédé est représenté sur la figure 4. Il comporte les trois substrats isolants 4, 9 et 12 entre lesquels sont disposées des connexions électriques qui sont parallèles entre elles. Les connexions placées entre les couches de substrat 12 et 9 repérées 55, sont décalées par rapport aux connexions placées entre les couches de substrat 9 et 4, d'une distance égaie par exemple à la moitié du pas d. Comme pour le procédé précédemment décrit, le dispositif obtenu est réalisé à partir de trois couches du type Kapton et à partir de deux couches de cuivre par exemple. Les différentes étapes de dépôt qui ont été mentionnées dans les procédés précédents sont par exemple réalisées par pressage à chaud. Quand aux étapes d'étamage, elles consistent en un dépôt d'étain-plomb par électrolyse, par exemple. Selon une variante de l'invention, les connexions électriques obtenues lors de la onzième étape sont constituées par un plan conducteur au niveau du substrat 12 et par des rubans parallèles à pas constant, de largeur 1 déterminée, au niveau des ouvertures 13 percées dans le substrat 12. Ce dernier mode de réalisation permet, par l'intermédiaire du plan conducteur raccordé à la masse, de blinder les connexions situées sur la couche en regard. Ce plan de masse permet également de véhiculer des courants importants et facilite au besoin le préformage du circuit. La présente invention concerne également un procédé de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés au moyen d'un dispositif obtenu selon l'un des procédés décrits précédemment. Chaque carte à raccorder comprend au moins un plot de connexion, en réalité une pluralité de plots. Le procédé de raccordement comprend une première étape de mise en coïncidence des plots des cartes de circuits imprimés avec les connexions (11,55) du dispositif de raccordement, puis une deuxième étape de connexion électrique, par brasage par exemple, des connexions avec les plots; ce brasage est réalisé par exemple par fusion de l'étain-plomb recouvrant les connexions et les plots. Sur la fifre 5 sont représentées deux cartes de circuits Imprimés 19 et 20, placées parallèlement et séparées par exemple par un drain thermique 22, dont le r81e est d'évacuer vers l'extérieur des circuits la chaleur provenant des composants en fonction. Cluune de Ces cartes 19 et 20 comporte une pluralité de plots 21 de connexion allg#és à une des extrémités de chaque carte. Ces cartes sont eonnectees au moyen d'un dispositif de raccordement électrique selon l'invention. Les connexions 11 des deux extrémités du dispositif de raccordement sont soudées aux plots 21, la partie centrale 23 du dispositif s'adaptant à l'extrémité des deux cartes à raccorder. Pour faciliter la pose du dispositif de raccordement sur les cartes, il peut Etre utile de déposer, sur une des couches externes de substrat isolant, une couche 24 d'un matériau rigide préformé, destinée à donner au dispositif une forme déterminée s'adaptant le mieux possible à la configuration des cartes à raccorder. Ce matériau rigide peut être par exemple du cuivre recuit. Cette forme peut etre en arc de cercle ou en U par exemple. A titre exemple pratique non limitatif, les différentes couches d'un dispositif de raccordement électrique selon l'invention ont les épaisseurs suivantes: de 15 à 25 microns pour les substrats isolants, de 17 à 35 microns pour les couches de matériau conducteur et de 17 à 35 microns pour la couche de matériau rigide préformée. Le raccordement électrique de deux cartes de circuits imprimes selon l'invention s'effectue dans un emplacement réduit et les liaisons souples et légères ne nécessitent pas de fixation mécanique autre que ocelles réalisées par les soudures. Le fait que les connexions du dispositif de raccordement soient dénudées au niveau des soudures permet d'effectuer sur oellesci un contrôle efficace. Enfin, un important avantage offert par l'invention réside dans la possibilité de connecter électriquement des cartes présentant une haute densité de connexions de sortie, le pas de celles-ci pouvant être égal à 0,508 min, oe que les méthodes connues ne permettaient pas. Les connexions du dispositif de raccordement selon l'invention évitent tout risque de court-circuit puisqu'elles sont maintenues parallèles entre elles par les extrémités des substrats isolants. L'invention n'est pas bien entendu limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle comprend également tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont effectuées suivant l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims: REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un dispositif de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés, caractérisé par le fait Cil comporte: - une première étape de perçage d'ouvertures (1) dans au moins deux substrats isolants (4 et 9) a' leurs deux extrémités (2 et 3), seneiblement aux mêmes endroits; - une deuxième étape de depôt d'au moins une couche de matériau conducteur (5) sur toute une première face (6) du premier des substrats ( - une troisième étape de gravure, à partir de la couche de matériau conducteur (5), de connexions électriques (11) sensiblement parallèles; ; - une quatrième étape de fixation du deuxième substrat (9) sur les connexions (11) gravées, avec mise sensiblement en coïncidenoe des ouvertures (1) des deux substrats (4 et 9), définissant ainsi des zones (110) où les connexions (Il) sont mises à nu. L Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait il comporte en outre: entre les deuxième et troisième étapes, une première étape supplémentaire de dépôt d'une couche de matériau protecteur (7), sur une seconde face (87 du premier substrat opposée à la première face (6), ainsi que dans les ouvertures (1} pratiquées dans ce substrat, - entre les troisième et quatrième étapes, une deuxième étape supplémentaire de retrait, par un solvant, de la couche de matériau protecteur (7); 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, après la quatrième étape, une étape d'étamage des zones (110) où les connexions (11) sont dénudées. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, réalisé à partir de trois substrats isolants et de deux couches de matériau conducteur, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus les étapes suivantes: - une cinquième étape de perçage d'ouvertures (13) aux extrémités du troisième substrat (12) sensiblement aux mêmes endroits que les deux premiers substrats (4, 9); - une sixième étape de dépôt d'une couche (14) de matériau conducteur sur toute une première face (5) du troisième substrat (12) - une septième étape de gravure, à partir de la couche conductrice ( 1 4), de (14), deconnexionsélectriquessensiblementparallèles (55); ; - une huitième étape de fixation des connexions portées par le troisième substrat (12) sur le deuxième substrat (9), avec mise sensiblement en coîncidence des ouvertures des deuxième et troisième substrats. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre: - entre les sixième et septième étapes, une étape supplémentaire de dépôt d'une couche de matériau protecteur (16), sur une seconde face (17) du troisième substrat (12) opposée à la première (15) ainsi que dans les ouvertures (13) pratiquées dans ce substrat - entre les septième et huitième étapes, une étape supplémentaire de retrait, par un solvant, de la couche de matériau protecteur (16). 6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre, avant la huitième étape, une étape d'étamage (18) des zones où les connexions sont dénudées. 7. Procédé selon les revendications 1 et 4, caractérisé par fait que les connexions (11) portées par le premier substrat (4) sont placées parallèlement les unes aux autres, à pas donné, et que les connexions (55) portées par le troisième substrat sont placées parallèlement les unes aux autres au même pas que les précédentes et disposées en alternances par rapport aux précédentes. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac térisé par le fait que les connexions électriques sont constituées par des rubans parallèles. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les rubans parallèles sont de largeur (1) variable, décroissant au niveau des ouvertures (1). 10. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les connexions obtenues par la septième étape sont constituées par un plan condLlcteur au niveau du substrat isolant (12) et par des rubans parallèles au niveau des ouvertures (13). Il. Dispositif de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés, caractérisé par le fait qu'il est obtenu par le procédé selon l'une des revendications précédentes. 12. Dispositif selon la revendications 11, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une couche de matériau rigide (23) préformée, déposée sur une des faces externes de substrat isolant, destinée à donner une forme prédéterminée au dispositif. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les substrats isolants sont en un matériau de type Kapton. 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la couche de matériau rigide (23) préformée est en cuivre recuit. 15. Procéde# de raccordement électrique entre deux cartes de circuits imprimés, chacune des cartes comportant une pluralité de plots de connexion, au moyen d'un dispositif de connexion obtenu par les procédés selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comporte: - une première étape de mise en coïncidence des plots (21) des cartes (19,20) avec les zones où les connexions (11) du dispositif de connexion sont mises à nu; - une deuxième étape de connexion électrique par brasage des connexions avec les plots.

Inventors: DEZON, LUCIEN
Applicants: THOMSON-CSF
Application year: 1985
Main classification: H05K3
IPC codes: H05K1, H05K3