CH674117B5 - - Google Patents

Description

DESCRIPTION La présente invention concerne une pièce d'horlogerie électronique, notamment du format bracelet, pendentif, clip, comprenant un substrat de circuit sur lequel est montée une puce IC incluant un senseur à semi-conducteurs. Un tel senseur, intégré dans une montre électronique, peut être un senseur de température, de pression ou d'un paramètre analogue, mesuré à l'aide d'éléments semi-conducteurs intégrés dans la puce IC, lesquels constituent le dit senseur.

Dans les pièces d'horlogerie connues, comme par exemple celle qui est décrite dans la publication de brevet japonais no 61-52 955 (Kokoku), le substrat de circuit sur lequel est montée la puce IC est simplement placé sur un châssis de base, tel qu'une platine, à l'exception de la portion de montage des composants électroniques, tels que la puce électronique ou l'oscillateur à quartz, et ce substrat est tenu par des vis, avec des parties pour fixer des éléments tels qu'une plaque-couvercle, une plaque porte-circuit, ou similaire, ce qui a pour résultat que le substrat de circuit est maintenu presque entièrement plaqué vers le bas.

Structurellement considérée, comme dans le cas de la publication de brevet japonais no 61-52 955, la portion de montage de la puce IC sur le substrat de circuit est représentée comme étant plane, pour des raisons de commodité. En réalité, une telle portion est inévitablement incurvée dans une certaine mesure, du fait des variations et dispersions de la hauteur de la platine et de l'épaisseur du substrat de circuit et de la plaque-couvercle, du fait des circonstances de voilement et de serrage des différentes parties. La puce IC est également légèrement courbée par la portion de liaison et la masse de moulage. Lorsque la puce IC est munie d'un senseur à semi-conducteurs intégrés, la flexion de la puce IC provoque des modifications de la longueur de canal ou de l'épaisseur de canal du transistor qui forme le senseur, c'est-à-dire provoque des modifications des propriétés du senseur, même si l'importance de cette flexion est minime. Même si, dans la construction classique mentionnée précédemment, un ajustement de décentrage ou un ajustement de pente du senseur sont effectués dans les conditions où le substrat se trouve en place, il arrive que, lorsque les parties du substrat à l'entour de la puce IC sont en contact avec d'autres parties, les conditions de flexion de la portion de substrat portant la puce IC subissent des changements qui, même petits, ont une importance notable, lorsque la force de serrage d'une vis est modifiée du fait des variations de température, des vibrations, ou phénomènes similaires.

Ainsi, un problème important intervient lorsque les propriétés du senseur se modifient à partir des conditions initiales.

L'invention a notamment pour but d'apporter une solution à ce problème pour éliminer les notables désavantages qui en résultent. L'invention a également pour but de fournir une montre électronique de haute fiabilité dans laquelle aucune modification des propriétés du senseur à semi-conducteurs n'intervienne, même si les conditions de fixation du substrat de circuit sont modifiées.

Conformément à l'invention, le but visé est atteint par la présence des caractères qui sont énoncés dans les revendications indépendantes annexées.

Les revendications dépendantes définissent des formes d'exécution particulièrement avantageuses concernant l'étendue des avantages que l'objet de l'invention permet d'obtenir, notamment quant à la fiabilité, à l'immunité à l'égard de diverses retouches, à la standardisation de la fabrication, etc.

On note que, selon la construction proposée par l'invention, même si les conditions de fixation du substrat sont modifiées, l'importance de la flexion de la portion du substrat située à l'entour de la puce IC ne changent pratiquement pas du fait de la longue distance et du découplage entre la portion de fixation et la portion portant la puce, ce qui fait qu'aucune modification de forme des éléments formant le senseur semi-conducteur n'intervient, de sorte que les propriétés du senseur ne sont pas modifiées.

On va décrire en détail une forme d'exécution de l'invention, en se référant au cas d'une montre électronique de haute précision, dans laquelle intervient une compensation de la caractéristique de température de l'oscillateur à

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quartz à l'aide d'un senseur de température à semi-conduc-teurs intégrés dans la puce IC.

Dans une telle montre électronique, la caractéristique fréquence/température de l'oscillateur à quartz est compensée. Toutefois, dans la mesure où la caractéristique de réponse du senseur de température à semi-conducteurs à l'égard des modifications de température est modifiée, c'est-à-dire si la caractéristique de température du senseur s'incline davantage ou s'incurve de façon convexe vers le haut ou vers le bas, une précision élevée, de l'ordre d'une erreur annuelle de 10 à 20 secondes, ne peut plus être obtenue. C'est la raison pour laquelle les changements de caractéristique de température du senseur de température à semi-conducteurs doivent être évités dans toute la mesure possible.

Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'objet de l'invention; dans ce dessin:

la fig. 1 est une vue en plan d'une montre électronique qui constitue une forme d'exécution de la présente invention,

la fig. 2 est une vue en coupe d'une portion de circuit de la fig. 1,

la fig. 3 est une vue détaillée en plan du substrat de circuit des figures 1 et 2,

la fig. 4 est une vue en coupe montrant les conditions dans lesquelles une pointe de connexion de contrôle se trouve en contact avec une partie de voie conductrice, à l'intention d'un terminal de contrôle, dans une forme d'exécution de l'invention,

la fig. 5 est une vue en coupe analogue à la fig. 4, mais . concernant le cas d'un substrat (circuit imprimé) de type conventionnel,

la fig. 6 est une vue en coupe d'une partie de montre électronique selon une autre forme d'exécution de la présente invention, et la fig. 7 est une vue détaillée en plan du substrat de circuit de la fig. 6.

Aux fig. 1 et 2, la puce IC CMOS 1 est utilisée dans une montre électronique analogique ayant une fonction de compensation de caractéristique de température du second degré d'un oscillateur à quartz 2, sur la base des informations provenant d'un senseur de température à sémi-conduc-teurs la intégrés dans la puce IC 1. Un oscillateur à quartz à diapason 2 oscille à approximativement 32 768 Hz et il présente une caractéristique fréquence/température du second degré. Un substrat de circuit 3 flexible porte une puce IC 1 et un oscillateur à quartz 2 monté de façon que les liaisons et les soudures sont établies sur la face arrière du substrat. Une «platine» 4, qui sert de base à la montre, est moulée en résine synthétique, et elle est munie de chevilles pour l'ajustage de la position de chacun des composants et d'encoches pour supporter ou permettre l'enlèvement de chaque composant, des tiges de vis métalliques étant vissées dans cette platine et une plaque-couvercle, ou plaque de protection de circuit 5 sert à fixer des composants tels que l'oscillateur à quartz 2, le substrat de circuit 3, le bobinage 6, le stator 9, sur la platine 4, à l'aide de vis 14,15,16 et 17. Par ailleurs, on voit en 6 un bobinage, en 7 le noyau magnétique du bobinage 6, en 8 le support des fils de bobinage, en 9 un stator, en 10 une cellule de pile à oxyde d'argent, en 11 une tige de mise à l'heure, en 12 un levier de mise à l'heure des secondes, en 13 les paliers d'un train d'engrenage, en 14,15, 16,17 et 18 des vis, en 19 le pôle négatif de la cellule de pile et en 21 une masse de moulage pour le montage fermement fixé de la puce IC 1 sur le substrat 3.

Dans la montre électronique selon cette forme d'exécution, le substrat 3 est fixé seulement par les vis 14 et 15, à distance de la puce IC, et la hauteur de l'encoche 4a de la platine 4, de même que la partie repliée du couvercle 5 (les portions pliées sont 5b et 5c) sont déterminées de façon que le substrat soit entièrement libre tout autour de la puce IC 1. Dans ces conditions, même si une vis 14 óu 15 est desserrée du fait de variations de température ou de vibrations, et si la hauteur de fixation du substrat 3 se trouve modifiée, l'importance de la flexion du substrat autour de la puce IC n'est que très peu modifiée, du fait de la longue distance entre la portion de montage et la puce IC 1. De plus, comme le substrat 3 selon l'invention est flexible et comme la rigidité du substrat au voisinage de la puce IC 1 est comparativement élevée, étant influencée par le moulage 21, les modifications de l'importance delà flexion du substrat de circuit 3 autour de la puce IC 1 sont maintenues très faibles. En conséquence, les modifications de flexion de la puce IC 1 elle-même sont également maintenues très faibles et ainsi aucun changement n'intervient quant à la forme des transistors qui forment le senseur semi-conducteur dans la puce • IC 1, ce qui signifie qu'aucune modification de la caractéristique du senseur n'intervient.

De plus, comme on le voit à la fig. 3, le substrat de circuit, dans cette forme d'exécution, est muni d'une fente 3a le long de la puce IC 1, entre la portion de montage de cette puce et la portion de montage de l'oscillateur 2. Ainsi, se trouve éliminée toute influence d'un déplacement se produisant dans la portion 3b du substrat servant à monter l'oscillateur à quartz, du fait d'un changement des conditions de fixation de l'oscillateur à quartz 2. En outre, le risque d'une telle influence est encore réduit par le fait que les configurations de voies conductrices'3c et 3d pour l'oscillateur à quartz, lesquelles traversent l'encoche 3a, sont disposées avec une portion parallèle à l'encoche 3a, de façon à présenter beaucoup de souplesse.

Dans cette forme d'exécution du substrat, les pattes des configurations conductrices 3e, 3f, 3g, 3h, 3i, 3j et 3k, pour les connexions de contrôle de mesure de la caractéristique de température de l'oscillateur à quartz ou du senseur de température, ou pour les connexions de contrôle transférant ou inscrivant les données de la valeur d'ajustement de décentrage ou de la valeur d'ajustement d'inclinaison, sont des pattes de voies conductrices en surplomb, en forme de porte-à-faux. Ainsi, lorsque la pointe de contact de contrôle

22 vient en contact avec le substrat pour l'ajustement de décentrage et l'inclinaison du senseur, seule la feuille de cuivre est déplacée, comme cela est montré à la fig. 4, le substrat de circuit 3 lui-même ne subissant pas de flexion. Dans d'autres circonstances, dans le cas de configurations de pattes de connexion de contrôle qui ne sont pas en surplomb, dans une forme de porte-à-faux, le substrat de circuit 3 se trouve fléchi, comme cela est montré à la fig. 5, au moment où la pointe de contrôle 22 vient en contact avec la patte de connexion, ce qui provoque une modification de la caractéristique du senseur.

En outre, les modifications de caractéristique du senseur peuvent être encore plus restreintes par un renforcement du substrat flexible 3, sélectivement à l'entour de la portion de montage de la puce IC.

On se réfère maintenant à la fig. 6, qui représente une forme d'exécution dans laquelle la portion de montage de la puce IC est renforcée par attachement d'une feuille de cuivre

23 de 70 jim, sur le côté opposé de la portion de montage, en considérant également la fig. 7 qui montre le substrat de la fig. 6 dans son détail. Par l'action d'une attaque chimique en cours de fabrication, la feuille de cuivre 23 ne reste en place qu'aux alentours de la portion de montage de la puce IC et de la portion de soudure et de la configuration conductrice pour l'oscillateur à quartz. La feuille de cuivre 23, autour et partiellement en face de la portion de montage de la puce IC, améliore la rigidité du substrat en cet endroit. Par ailleurs, la

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feuille de cuivre 23b, dans la portion de soudure de l'oscillateur à quartz, est en contact avec la plaque-couvercle (circuit supporting plate) 5 autour de la vis 15, pour être mise au potentiel positif, de façon qu'aucun changement de capacité du circuit oscillateur à quartz n'intervienne au montage ou au démontage.

Comme décrit ci-dessus en détail, dans la montre électronique selon cette forme d'exécution, la caractéristique du senseur de température à semi-conducteurs ne change pas lors d'un changement de conditions de fixation du substrat de circuit 3 ou lors d'un contact avec les pointes de contrôle. Ainsi, on pèut produire, à cadence élevée et à haut rendement, une montre électronique de haute précision et fiabilité, sans changement de la caractéristique du senseur avec le temps du fait de facteurs mécaniques.

Par ailleurs, même si l'ajustement intervient alors que le substrat est encore à l'état non monté, avec des conditions de fixation seulement approximativement les mêmes que celles qui existeront à l'état monté dans le corps d'une montre, une modification de la caractéristique du semi-conducteur senseur de température n'intervient pas lorsque le substrat est effectivement mis en place dans la montre. De cette façon, les caractéristiques de température de l'oscillateur à quartz et du senseur peuvent être mesurées et ajustées dans la situation où les substrats de circuit sont à l'état non monté dans une montre, ce qui permet un appareillage simple et compact pour la mesure et l'ajustement. En particulier avec cette forme d'exécution, la mesure et l'ajustement peuvent être réalisés dans un système en lignes utilisant une méthode porteuse en bande (film), pour les substrats de circuit flexibles 3, et ainsi une automatisation du mesurage et de l'ajustage et une simplification des appareils servant à cet effet peuvent être réalisées.

De plus, comme les montres électroniques de haute précision selon cette forme d'exécution peuvent assurer leur caractéristique de température en situation de substrat non monté, le service après vente, sur le marché, peut être assuré simplement par échange du substrat de circuit. Ainsi, une réduction des charges de réparation et un raccourcissement des délais de réparation peuvent être obtenus.

Comme cela est apparu dans la description des formes d'exécution, le substrat de circuit portant une puce IC intégrant un senseur à semi-conducteurs est fixé par au moins deux portions d'extrémité relativement éloignées, et la portion servant au montage de la puce IC, c'est-à-dire la portion située à l'entour de la puce IC, est adéquatement découplée des autres parties. Ainsi, même si la hauteur de fixation du substrat de circuit est modifiée en relation avec une modification des conditions de fixation, du fait de changements de température ou de vibrations, l'importance de la flexion dans la portion située à l'entour de la puce IC, servant au montage de cette dernière, sera fortement réduite. Par ailleurs, la conception proposée permet non seulement la réalisation d'une montre électronique de haute fiabilité, sans changement de forme du transistor qui constitue un senseur à semi-conducteurs, c'est-à-dire sans changement de la caractéristique du senseur, mais elle permet également l'automatisation de l'ajustement du fait que l'ajustement du senseur à semi-conducteurs est possible dans la condition non montée du substrat. Il en résulte que les frais de réparation et les délais d'attente pour les réparations sont notablement réduits et raccourcis, du fait qu'un simple échange de substrat de circuit (avec la circuitene qu'il porte) peut être effectué lorsqu'il est fait appel au service après-vente.

Par ailleurs, il est entendu que la forme d'exécution, dans laquelle la montre électronique réalise la compensation de température du cristal de quartz par un senseur de température à semi-conducteurs intégrés dans la puce IC, doit être interprétée comme étant illustrative et non pas limitative.

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Claims (10)

1. Pièce d'horlogerie électronique, notamment du format bracelet, pendentif, clip, comprenant un substrat de circuit sur lequel est montée une puce IC incluant un senseur à semi-conducteur, caractérisée en ce que ledit substrat est fait d'une bande flexible et est fixé en au moins deux portions éloignées de la portion de substrat située à l'entour de ladite puce IC, de façon que cette portion à l'entour de la puce IC soit substantiellement découplée des autres portions, ledit substrat de circuit étant suspendu par ces deux portions et pouvant se courber du fait de l'élasticité du substrat lui-même.

2. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une patte de connexion de contrôle est formée d'une configuration en surplomb en forme de porte-à-faux.

3. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisée en ce qu'une encoche est établie dans le substrat au voisinage de la dite portion à l'entour de la puce IC.

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REVENDICATIONS

4. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'une ou plusieurs lames de cuivre de voie de configuration conductrice traversant la dite encoche sont établies par dessus cette encoche selon une ligne oblique par rapport à l'encoche ou comportant une partie de ligne parallèle à cette encoche.

5. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la portion de montage de ladite puce IC sur le substrat flexible est sélectivement renforcée.

6. Pièce d'horlogerie électronique, notamment du format bracelet, comprenant un substrat de circuit sur lequel est montée une puce IC incluant un senseur à semi-conducteur, caractérisée en ce que ledit substrat est fixé en au moins deux portions éloignées l'une de l'autre et dont l'une au moins est substantiellement séparée de la portion de substrat située à l'entour de ladite puce IC, de façon que cette portion à l'entour de la puce IC soit substantiellement découplée d'au moins une autre portion quant aux contraintes matérielles, une encoche étant établie dans le substrat au voisinage de ladite portion à l'entour de la puce IC.

7. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'au moins une patte de connexion de contrôle est formée d'une configuration en surplomb en forme de porte-à-faux.

8. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une ou plusieurs lames de cuivre de voie de configuration conductrice traversant ladite encoche sont établies par-dessus cette encoche selon une ligne oblique par rapport à l'encoche ou comportant une partie de ligne parallèle à cette encoche.

9. Pièce d'horlogerie électronique selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que ledit substrat est flexible.

10. Pièce d'horlogerie électronique selon la revendication 9, caractérisée en ce que la portion de montage de ladite puce IC sur le substrat flexible est sélectivement renforcée.