BE1011673A4

BE1011673A4 - Plaque de support et tete d'impression associee a cette plaque de support.

Info

Publication number: BE1011673A4
Application number: BE9700198A
Authority: BE
Inventors: Josef Meissauer
Original assignee: Oce Printing Systems Gmbh
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1999-12-07
Also published as: DE19612760C2; DE19612760A1

Abstract

On décrit une plaque de support (12) pour la constitution de liaisons électriques en vue de relier des composants électroniques, comprenant au moins six couches superposées faites d'un matériau de résine synthétique renforcé par des fibres de verre. La plaque de support a une longueur d'au moins 600 mm. Sur une surface d'environ un centimètre carré est prévu à peu près le même nombre de trous de contacts traversants, et une couche de signal externe possède, sur toute longueur de 10 mm, au moins 30 connexions pour des bondings avec des composants semi-conducteurs intégrés.

Description

PLAQUE DE SUPPORT ET TETE D'IMPRESSION ASSOCIEE A CETTE
PLAQUE DE SUPPORT
L'invention concerne une plaque de support pour la constitution de liaisons électriques en vue de relier des composants électroniques.

Une plaque de support de ce type est utilisée, par exemple, dans une tête d'impression pour un appareil d'impression électrographique, telle qu'elle est décrite dans la demande de brevet européen 95 107 809.6. Des exigences très sévères, sur le plan technologique, pèsent sur ces plaques de support, par exemple concernant la longueur des liaisons, qui mesurent à peu près 70 mm, le grand nombre de bondings qui vont de la plaque de support aux composants électroniques, et concernant le débit élevé des données (pouvant atteindre l'ordre du mégahertz) auquel sont transmis les signaux par le biais des liaisons électriques constituées.

Une utilisation connue est celle de la céramique en tant que plaque de support à cet usage. L'utilisation de ce matériau de support implique cependant un processus de fabrication des plaques de support qui est coûteux sur le plan technologique.

Le but de l'invention est d'indiquer une plaque de support pour la constitution de liaisons électriques en vue de relier des composants électroniques, qui soit simple et économique à fabriquer et qui satisfasse aux exigences énoncées.

Ce but est atteint grâce aux caractéristiques de la revendication 1. Des perfectionnements avantageux sont indiqués dans les sous-revendications.

L'invention part du fait établi selon lequel une plaque de support fabriquée avec des moyens technologiques simples doit être basée sur des technologies éprouvées. Il convient également d'utiliser seulement des matériaux qui soient simples à fabriquer et à traiter sur le plan technologique. C'est pourquoi on utilise, dans l'invention, une plaque de support comprenant au moins six couches superposées faites d'un matériau de résine synthétique renforcé par des fibres de verre. Ce matériau traditionnel est simple à traiter et permet, contrairement à la technologie multicouche de la céramique, un processus de fabrication économique. En utilisant la technologie multicouche, on peut en revenir à une technologie connue.

Les couches individuelles de la plaque de support sont, notamment, ajustées dans la bonne position, lors du processus de fabrication, à l'aide de broches que l'on fait passer à travers des alésages le long de la couche respective. En outre, lors de l'application des

structures sur la couche, les tolérances qui apparaissent au cours des processus de fabrication ultérieurs des plaques de support sont déjà prises en compte. Cela concerne par exemple un changement de longueur des plaques de support d'environ 200 pm à 600 m lors du soudage qui a lieu ultérieurement.

L'invention part également du fait établi selon lequel les tolérances sur les plaques de support sont plus faciles à observer lorsque les plaques de support ont une construction essentiellement symétrique. Grâce à la construction symétrique, on garantit que la plaque de support ne se tord pas ou ne gauchit pas accidentellement dans un sens car, en raison de la symétrie, des forces peuvent se former, dans des directions opposées, qui vont s'annuler. Pour obtenir la symétrie, toutes les couches ont une structure en principe identique. Chaque couche possède, sur un côté, une structure de piste conductive en tant que couche de signal, et est pourvue, sur l'autre côté, d'un matériau électroconducteur couvrant toute sa surface, de manière à former une couche de potentiel.

En outre, les couches de signal ont, au moins sur les couches les plus internes, essentiellement la même masse de matériau conducteur, le matériau conducteur étant réparti de manière essentiellement uniforme sur toute la surface d'une couche, de manière à obtenir une structure symétrique. Grâce à la succession indiquée de couches de signal et de couches de potentiel, on garantit, en outre, un haut degré de protection entre les différentes couches de signal, de manière à ce que des signaux à haute fréquence, entrant largement dans le domaine des mégahertzs, puissent être transmis.

Etant donné que la plaque de support doit contenir un grand nombre de trous de contacts traversants à travers lesquels on fait passer les structures de pistes conductives des couches de signal internes pour aller vers une des couches de signal les plus externes, des irrégularités apparaissent à l'intérieur de la plaque de support à cause des trous de contacts traversants. En répartissant les trous de contacts traversants de manière uniforme sur la plaque de support, on peut faire en sorte que les irrégularités n'aient pas un effet trop important accentuant un gauchissement ou une torsion de la plaque de support. C'est pourquoi, avec l'invention, on prévoit à peu près le même nombre de trous de contacts traversants pour toute surface mesurant approximativement un centimètre carré.

Avec l'invention, la plaque de support a une longueur d'au moins 400 mm, de sorte qu'il suffise de fabriquer une seule plaque de support et que l'on

puisse se passer des mesures nécessaires à la liaison de plusieurs plaques de support. Sur toute la longueur de la plaque de support, on prévoit, sur une des couches de signal externes, au moins 30 connexions pour les bondings sur toute longueur de 10 mm, de manière à ce que le nombre élevé de liaisons électriques nécessaires puisse être fabriqué grâce à un procédé de bonding.

Dans un exemple d'exécution, les couches sont fabriquées dans un matériau FR4 standard. Etant donné que ce matériau est simple à fabriquer sur le plan technologique et qu'il se traite facilement, l'ensemble du processus de fabrication des plaques de support est simple comparé aux plaques de support en céramique. Avec l'invention, les couches individuelles de la plaque de support sont collées, à l'aide de couches intermédiaires, au cours d'un processus de pressage. Les exigences sévères en matière de tolérances et la longueur de la plaque de support nécessitent un choix adapté des couches intermédiaires en ce qui concerne la résinose, la teneur en résines végétales ainsi que le temps de gélification.

Si la plaque de support est pourvue, dans un autre exemple d'exécution, d'un évidement central et si les structures de pistes conductives des couches de signal sont situées de manière essentiellement symétrique par rapport à l'axe de l'évidement, on obtient un nouvel axe de symétrie et la tendance de la plaque de support à se tordre et à gauchir est encore réduite.

L'invention concerne, en outre, une tête d'impression pour une imprimante ou un photocopieuse électrographique ayant les caractéristiques de la revendication de brevet 9. La tête d'impression contient une plaque de support possédant les caractéristiques expliquées plus haut. Etant donné que la plaque de support peut être fabriquée avec des moyens technologiques simples, le coût des moyens technologiques nécessaires pour l'ensemble de la tête d'impression est, lui aussi, réduit.

Des exemples d'exécution de l'invention sont décrits ci-dessous en se référant aux dessins, dans lesquels :
La Figure 1 est une vue en perspective d'une tête d'impression avec une plaquette,
La Figure 2 est une vue de dessus de la plaquette,
La Figure 3 montre un morceau de la plaquette vue de dessus, et
La Figure 4 est une représentation schématique d'une section transversale de la plaquette.

La Figure 1 montre, dans une partie a, une vue en perspective d'une tête d'impression 10 qui contient une plaquette 12 multicouche. La tête d'impression

10 est utilisée dans une impnmante électrographique à DEL pour l'exposition d'un tambour photoconducteur. Lors de l'impression d'une ligne d'une image à imprimer, une diode électroluminescente (DEL) est excitée pour chaque point d'image de la ligne. La densité d'impression des points d'image est si élevée, habituellement, que plusieurs milliers de diodes lumineuses sont situées les unes à côté des autres dans une rangée de diodes 14. Pour exciter les différentes diodes lumineuses de la rangée de diodes 14, des circuits électriques d'excitation 16 sont situés sur les deux côtés de la rangée de diodes 14.

La rangée de diodes 14 et les circuits électriques d'excitation 16 sont collés, à l'aide d'une colle conductrice, sur un support massif 18 qui conduit, en même temps, le potentiel de masse.

Une coupe de la tête d'impression 10 est représentée dans une partie b de la Figure 1. Le support 18 est pourvu, sur les deux côtés, dans le sens de la longueur, d'évidements dans lesquels sont situés deux rails de contact 20 en forme de L pour conduire un potentiel positif. La plaquette 12 est posée sur ces rails de contact de manière à ce que la rangée de diodes 14 et les circuits électriques d'excitation 16 soit situés dans un évidement central de la plaquette
12.

Des informations sur l'image sont transmises, pour chaque point d'image d'une ligne, d'une commande centrale de l'imprimante, non représentée, à la tête d'impression 10 par le biais d'un câble-ruban 22. Ces informations sur l'image sont traitées sur la plaquette 12 et transmises aux circuits électriques d'excitation 16.

La Figure 2 est une vue de dessus de la plaquette 12. La plaquette 12 a une longueur L de 600 mm. La longueur exacte dépend de la largeur maximale d'un matériau de support à imprimer. La plaquette 12 a une largeur BR mesurant à peu près 56 mm. La plaquette 12 comporte, dans la région de ses bords, des alésages 24 grâce auxquels la plaquette 12 peut être fixée avec précision lors du processus de fabrication, les couches individuelles de la plaquette 12 étant également alignées avec précision les unes par rapport aux autres.

La Figure 3 montre un morceau d'une moitié longitudinale de la plaquette 12, vue de dessus, de sorte que l'on puisse reconnaître une couche de signal externe 30. La structure conductrice appliquée sur la couche de signal 30 se répète essentiellement à intervalles réguliers dans le sens longitudinal de la plaquette, de sorte que ce morceau de la plaquette 12 peut être subdivisé en segments A à D en forme de bande se succédant. Un des

segments A à D a une largeur mesurant à peu près 5 mm. Sur toute unité de longueur LE mesurant 10 mm, on prévoit, sur une moitié longitudinale de la plaquette telle que celle qui est représentée dans la Figure 3, à peu près 30 contacts traversants DK.

Un contact traversant est formé par au moins deux îlots de contacts traversants DKI faits d'un mince matériau de cuivre, qui sont reliés par le biais d'un perçage respectif traversant toutes les couches de la plaquette 12, de manière à ce qu'une couche métallique déposée lors d'un processus de galvanisation produise une liaison entre des îlots de contacts traversants DKI situés sur différentes couches de la plaquette 12. Les îlots de contacts traversantsDKI ont une largeur d'environ 550 Ilm. Les trous de contacts traversants ont un diamètre de 250 Ilm et sont situés, approximativement, sur une courbe en dents de scie, des trous de contacts traversants contigus sur la courbe en dents de scie étant situés à peu près à la même distance les uns des autres.

Grâce à cette disposition des contacts traversants DK, on garantit que les contacts traversants DK soient répartis uniformément sur la plaquette
12, de manière à ce que les gauchissements et les torsions de la plaquette 12 dus aux contacts traversants DK soient réduits à un minimum. En outre, cela simplifie considérablement le passage des pistes conductives, comme on l'explique ci-dessous.

Un grand nombre d'îlots de liaison BI sont situés sur le bord supérieur du morceau de la plaquette 12 montré dans la Figure 3. On trouve, à chaque fois, à peu près 30 îlots de liaison BI formant une rangée par unité de longueur LE de 10 mm. Lors d'une étape de traitement ultérieure, des bondings sont réalisés, des îlots de liaison BI vers les connexions des circuits électriques d'excitation 16, grâce à un procédé de soudage par ultrason. Un îlot de liaison mesure à peu près 150 cm en largeur et la distance entre deux bondings contigus mesure à peu près 250 à 300 J. ! m.

Des conducteurs LZ s'étendent des contacts traversants DK aux îlots de liaison 81, de sorte qu'une liaison électrique soit formée. Avec cette exécution, les conducteurs LZ s'étendent de manière essentiellement parallèle les uns par rapport aux autres. Ainsi une liaison électrique s'étend-elle, par l'intermédiaire d'un conducteur LZ, d'un îlot de liaison BI à un îlot de contacts traversants DKI de la couche de signal 30, de celui-ci à un îlot de contacts traversants DKI d'une couche de signal interne et, de cette dernière, elle se dirige, dans le sens longitudinal, vers une extrémité de la plaquette 12.

On trouve, en outre, sur la couche de signal 30, des marques M en forme de croix semblables à une ligne, qui sont utilisées lors du processus de fabrication. Sur le bord inférieur du morceau de la plaquette 12 montré dans la
Figure 3, se trouvent des surfaces de contact KFR pour la connexion de résistances et des surfaces de contact KFC pour la connexion de condensateurs.

La Figure 4 est une représentation schématique d'une section transversale de la plaquette 12. La plaquette 12 est formée de six couches 40 à
50 faites d'un matériau FR-4 standard, dont chacune a une épaisseur de 100 J. l m. Sur le dessus de la couche 40,42, 44,46, 48 resp. 50 est appliquée, à chaque fois, une couche de signal faite d'un matériau de cuivre 30,52, 54,56,
58 resp. 60. Sur le dessous de la couche 40,42, 44,46, 48 resp. 50 est appliquée, à chaque fois, une couche de potentiel 70,72, 74,76, 78 resp. 80 faite d'un matériau de cuivre couvrant essentiellement toute sa surface. Les couches de signal 52 à 60 et les couches de potentiel 70 à 78 mesurent chacune 350 jim d'épaisseur.

La couche de signal externe 30 et la couche de potentiel externe 80 mesurent chacune 150 lim d'épaisseur et sont lamellisées sur la couche 40 resp. la couche 50 seulement lorsque les couches 40 à 50 sont déjà pressées.

Les couches de signal 52 à 60 contiennent chacune une structure de piste conductive formée par des lignes de signalisation individuelles. Les couches de potentiel 70 à 80 conduisent de manière alternative, dans l'ordre, un potentiel positif et un potentiel de masse. Par ce moyen, les pistes conductives des couches de signal internes 52 à 60 sont protégées. Ces pistes conductives s'étendent essentiellement dans la direction longitudinale de la plaquette 12 et ont une largeur de 100 lim. Entre deux pistes conductives d'une couche de signal 52 à 60, il peut y avoir également une bande isolée faite d'un matériau de cuivre qui protège l'une de l'autre également les pistes conductives d'une couche de signal 52 à 60.

Lors du pressage des couches 40 à 50, il y a toujours, entre deux couches contiguës 40 à 50, deux couches faites de couches intermédiaires 90 à 108 qui ont chacune une épaisseur d'environ 63 m. Ces couches intermédiaires sont également connues sous le nom"Prepreg". Les couches intermédiaires 90 à 108 sont formées d'un matériau normalisé dont les caractéristiques, à l'état brut et à l'état compnmé, sont indiquées dans une fiche technique portant la référence 1080.

La plaquette 12 mesure, au total, 1,61 mm d'épaisseur. L'épaisseur de la plaquette 12 a une influence essentielle sur l'impédance caractéristique des différentes lignes de connexion électrique sur resp. à l'intérieur de la plaquette 12, dans les couches de signal. En utilisant un autre matériau pour les couches 40 à 50 ou en vanant le rapport des épaisseurs dans la plaquette 12, on peut obtenir d'autres impédances caractéristiques.

La plaquette 12 peut comporter, par exemple, plus de 3000 bondings, la tolérance n'excédant pas 50 m, sur toute la longueur, lors du bonding.

Claims

REVENDICATIONS 1. Plaque de support (12) pour la constitution de liaisons électriques en vue de relier des composants électroniques (16), comprenant au moins six couches superposées (40 à 50) faites d'un matériau de résine synthétique renforcé par des fibres de verre, chaque couche (40 à 50) possédant, sur un côté, en tant que couche de signal (30,52 à 60), une structure de piste conductive faite d'un matériau électroconducteur comportant des trous de contacts traversants, et étant pourvue, sur l'autre côté, d'un matériau électroconducteur couvrant essentiellement toute sa surface, en tant que couche de potentiel (70 à 80), au moins chacune des couches de signal (52 à 60) sur les couches les plus internes contenant, essentiellement, la même masse de matériau conducteur réparti de manière essentiellement uniforme sur toute sa surface,

à peu près le même nombre de trous de contacts traversants étant prévu, à chaque fois, pour chaque surface mesurant approximativement un centimètre carré, la plaque de support (12) ayant une longueur (L) d'au moins 400 mm, et une des couches de signal externes (30) possédant, sur toute longueur de 10 mm, au moins 30 connexions (but) pour des bondings avec des composants semi-conducteurs intégrés (16).
2. Plaque de support (12) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque de support possède, sur toute longueur de 10 mm, au moins 30 trous de contacts traversants.
3. Plaque de support (12) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre d'alésage pour les contacts traversants (DK) mesure approximativement 0,25 mm et/ou en ce que la largeur des pistes conductives mesure à peu près 100 cm.
4. Plaque de support (12) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les contacts traversants (DK) sont situés approximativement sur une courbe en dents de scie. <Desc/Clms Page number 9>
5. Plaque de support (12) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on prévoit, en tant que matériau pour les couches (40 à 50), un matériau FR-4 standard.
6. Plaque de support (12) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la plaque de support (12) a une largeur (BR) mesurant à peu près 50 mm et est pourvue d'un évidement central, et en ce que la structure de piste conductive des couches de signal (30, 52 à 60) est située de manière essentiellement symétrique par rapport à l'axe de l'évidement.
7. Plaque de support (12) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on prévoit du cuivre en tant que matériau conducteur.
8. Plaque de support (12) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la largeur des connexions (BI) pour les bondings mesure à peu près 150 am et/ou en ce que la distance entre deux connexions (BI) contiguës mesure à peu près 250 jj. m.
9. Tête d'impression (10) pour une imprimante ou une photocopieuse électrographique, comprenant un grand nombre de sources lumineuses (14) pouvant être commandées disposées en au moins une rangée, des moyens de commande (16) situés le long de la rangée pour commander les sources lumineuses (14) suivant un modèle prédéfini correspondant, une commande pour réaliser les modèles prédéfinis selon une image à impnmer, et comprenant une plaque de support (12) pour la constitution de liaisons électriques en vue de relier la commande et les moyens de commande (16), la plaque de support (12) comprenant au moins six couches superposées (40 à 50) faites d'un matériau de résine synthétique renforcé par des fibres de verre, chaque couche (40 à 50) possédant, sur un côté, en tant que couche de signal (30,52 à 60),

une structure de piste conductive faite d'un maténau <Desc/Clms Page number 10> électroconducteur comportant des trous de contacts traversants, et étant pourvue, sur l'autre côté, d'un matériau électroconducteur couvrant essentiellement toute sa surface, en tant que couche de potentiel (70 à 80), au moins chacune des couches de signal (52 à 60) sur les couches les plus internes contenant, essentiellement, la même masse de matériau conducteur réparti de manière essentiellement uniforme sur toute sa surface, à peu près le même nombre de trous de contacts traversants étant prévu, à chaque fois, pour chaque surface mesurant approximativement un centimètre carré, la plaque de support (12) ayant une longueur (L) d'au moins 400 mm, et une des couches de signal externes (30) possédant, sur toute longueur de 10 mm,

au moins 30 connexions (BI) pour des bondings avec les moyens de commande (16).