EP1184942A1 - Procédé de fabrication d'un interconnecteur pour la microconnectique constitue d'un support textile à éléments conducteurs traversants et interconnecteur ainsi obtenu - Google Patents

Procédé de fabrication d'un interconnecteur pour la microconnectique constitue d'un support textile à éléments conducteurs traversants et interconnecteur ainsi obtenu Download PDF

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EP1184942A1
EP1184942A1 EP01450016A EP01450016A EP1184942A1 EP 1184942 A1 EP1184942 A1 EP 1184942A1 EP 01450016 A EP01450016 A EP 01450016A EP 01450016 A EP01450016 A EP 01450016A EP 1184942 A1 EP1184942 A1 EP 1184942A1
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EP
European Patent Office
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support
connector
textile support
interconnector
penetration
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Withdrawn
Application number
EP01450016A
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German (de)
English (en)
Inventor
Robert Puset
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FCI SA
Original Assignee
Framatome Connectors International SAS
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    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H01R13/24Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
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    • H01R13/2414Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted characterized by the resilient means conductive elastomers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01R12/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
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    • H01R12/70Coupling devices
    • H01R12/7082Coupling device supported only by cooperation with PCB

Definitions

  • the present invention relates to microconnectics and more particularly to connection devices, more commonly called “interposers” by professionals, intended to interpose, for the purposes of connection, between two printed circuits, rigid or flexible, or between a component such as an integrated circuit with flush contacts beneath its surface bottom and a printed circuit with flush contact pads.
  • connection device constituting an anisotropic conductive film formed of a film or sheet in elastomeric material in the mass of which, perpendicular to the plane of the film are arranged electrical conductors in the form of wires or fibers of preferably slightly longer than the thickness of said film.
  • the manufacturing process of such an "interpose” consists in dispensing in a liquid non-conductive elastomer matrix of the conductive wires magnetizable, to form a sheet and subject it to a field magnetic perpendicular to the tablecloth, while gathering in bundles the wires at determined points so as to obtain an electrically insulating film in X, Y i.e. in its plane, but conductive in Z through a plurality of transverse bundles of conductive fibers, said bundles being distributed according to a determined network, the ends of said beams protruding from the two opposite sides of the film.
  • One or more adjoining strips are flanked by more layers thick insulating elastomers to form a sandwich.
  • the ends of the conductors slightly protrude from the edges opposite of said strips.
  • the production technique consists of cutting the wires to length desired and to drown them in an elastomer matrix constituting the substrate strips.
  • the wires must of course be aligned properly with the right separation interval. This technique is neither simpler nor more practical, nor more economical than the previous technique.
  • US Patent 5,599,193 relates to an interconnection device electric consisting of an elastomer sheet pierced through and through in order to receive insulating elastomeric pads covered with a conductive layer, projecting on either side of the sheet so as to establish connections electrical through the sheet.
  • the present invention specifically aims to overcome the disadvantages of these techniques by proposing a manufacturing process simpler, more practical, faster interconnector and economical to implement.
  • the invention relates to a method of manufacturing a interconnector for the microconnectics, characterized in that it consists of constitute through a thin support formed of a textile support produced at from an electrically non-conductive material, at least one stud of a electrically conductive elastomeric material flush on both sides of said textile support.
  • textile support any woven or non-woven support including absorbent papers, filter papers or the like.
  • said conductive pads are produced by penetration under pressure of a polymerized elastomer then for example to ultraviolet.
  • a multiplicity of such studs are formed in the textile support according to a regular distribution of determined pitch or irregular depending on the application.
  • the textile support is a nonwoven, such support having the advantage of presenting a large perpendicular to its plane compressibility which, combined with the axial elasticity of the studs, gives the interconnector a cross compliance, that is to say an ability to deform elastically to adapt to the contact surfaces to be connected, quite interesting.
  • the subject of the invention is also the interconnects produced according to the above process.
  • a plurality of pads 4 of elastomer Perpendicular to the plane of the frame and throughout the thickness of the tissue are for example injected under pressure, in accordance with the invention, a plurality of pads 4 of elastomer whose ends are flush with the faces opposite of fabric 1.
  • the fabric 1 is made from a non-conductive material of the electricity and the nature of the material as well as the texture of the fabric may vary depending on the applications envisaged.
  • the fabric can be made to from polyamide or polybutylene terephthalate fibers.
  • the studs 4 are injected through the fabric 1 and creep between the wires of weft and chain.
  • the material of the pads 4 is an elastomer conducting electricity which, after injection, is polymerized for example under ultraviolet light by scrolling.
  • the conductivity of the silicone is obtained for example using of a charge consisting of silver particles, however that in order to improve the temperature resistance of the silicone may advantageously be fluorinated.
  • the injection is made for example using a syringe brought to the contact of fabric 1 at the desired location and the piston of which is controlled to deliver the quantity of elastomer necessary for a pad 4, the operation being automatically repeated by moving the syringe next to the desired locations, in order to create a network of studs with determined pitch.
  • the length and diameter of the studs 4 depend on the type of fabric 1 and of its texture.
  • all of the studs can be made in one passes by means of an injection device with nozzles in number and with spacing in correspondence with the stud network to be obtained.
  • the thickness compliance of the interconnector thus produced is given by the texture of the fabric 1 and the elasticity of the studs 4.
  • the textile support used for the manufacture of a interconnector according to the invention is a nonwoven.
  • the technique of manufacturing a nonwoven makes it possible to obtain a support of very variable characteristics which can be exactly adapted to the envisaged jobs of the interconnectors.
  • a substrate is produced with from fibers with a diameter of less than 25 micrometers and a length less than 10 cm in loose bales, roughly untangled by a carding operation, lengthened by spreading on a conveyor belt, applied in several layers and then interlaced by needling.
  • the substrate is then finished by gluing by adding an adhesive or by heat sealing depending on the fibers used.
  • the conductive pads are put in place. to pads 4 of Figures 1 and 2, by injection through the nonwoven, of a conductive elastomer, then polymerized for example with ultraviolet.
  • the injected elastomer resin does not fill a cavity but penetrates by diffusing into the thickness of the nonwoven, occupying thereby the interstices of the nonwoven continuously.
  • the adjustment of the various manufacturing parameters of the support allows to adjust the nonwoven web to the specifications with regard to thickness, density, mechanical characteristics in Z, i.e. perpendicular to the plane of the tablecloth.
  • the substrate thus obtained has a very fine structure and statistically uniform.
  • Fibers of all kinds can be used.
  • non-woven support is also economical and allows high production rates.

Abstract

L'objet de l'invention est un procédé de fabrication d'un interconnecteur pour la microconnectique dans lequel on constitue au travers d'un support mince formé d'un support textile (1) réalisé à partir d'un matériau non conducteur de l'électricité, au moins un plot (4) d'un matériau élastomère conducteur de l'électricité affleurant sur les deux faces dudit support textile (1). Application à la microconnectique. <IMAGE>

Description

La présente invention a trait à la microconnectique et plus particulièrement aux dispositifs de connexion, plus couramment dénommés "interposers" par les professionnels, destinés à s'interposer, à des fins de connexion, entre deux circuits imprimés, rigides ou souples, ou entre un composant tel qu'un circuit intégré à contacts affleurants sous sa surface inférieure et un circuit imprimé à plots de contact affleurants.
Différentes technologies existent pour connecter de tels éléments.
Par le brevet GB 1 587 416, on connaít un dispositif de connexion constituant un film conducteur anisotropique formé d'un film ou feuille en matériau élastomère dans la masse duquel, perpendiculairement au plan du film sont disposés des conducteurs électriques sous formes de fils ou fibres de longueur de préférence légèrement supérieure à l'épaisseur dudit film.
Le procédé de fabrication d'un tel "interposer" consiste à dispenser dans une matrice élastomère non-conductrice liquide des fils conducteurs magnétisables, à former une nappe et soumettre celle-ci à un champ magnétique perpendiculaire à la nappe, tout en rassemblant en faisceaux les fils en des points déterminés en sorte d'obtenir un film isolant électriquement en X, Y c'est-à-dire dans son plan, mais conducteur en Z par le biais d'une pluralité de faisceaux transversaux de fibres conductrices, lesdits faisceaux étant distribués suivant un réseau déterminé, les extrémités desdits faisceaux faisant saillie sur les deux faces opposées du film.
Une telle technique est sophistiquée, délicate à mettre en oeuvre et coûteuse. De surcroít, elle ne peut s'appliquer qu'à des substrats en élastomère et nécessite un moule spécial et des conducteurs sous forme de fils ou fibres en matériau à la fois conducteur de l'électricité et magnétisable.
Dans le brevet GB 2 269 061, on décrit la réalisation d'un film conducteur anisotropique constitué à partir de bandelettes élastomères emprisonnant des fils conducteurs alignés disposés parallèlement suivant un plan parallèle aux faces opposées de chaque bandelette.
Une ou plusieurs bandelettes accolées sont flanquées de couches plus épaisses d'élastomère isolantes en sorte de former un sandwich. Les extrémités des fils conducteurs dépassent légèrement sur les tranches opposées desdites bandelettes.
La technique de réalisation consiste à découper les fils à la longueur désirée et à les noyer dans une matrice d'élastomère constituant le substrat des bandelettes. Les fils doivent être bien entendu alignés convenablement avec le bon intervalle de séparation. Cette technique n'est ni plus simple, ni plus pratique, ni plus économique que la technique précédente.
Le brevet US 5 599 193 a trait à un dispositif d'interconnexion électrique constitué d'une feuille d'élastomère percée de part en part afin de recevoir des plots élastomères isolants recouverts d'une couche conductrice, en saillie de part et d'autre de la feuille en sorte d'établir des liaisons électriques au travers de la feuille.
Par le brevet US 5 681 647, on connaít également un film conducteur anisotropique réalisé à partir d'un substrat polymère percé de trous traversants dans lesquels sont introduits des éléments conducteurs en forme de clous dont la partie centrale est constituée d'un matériau dur, cependant que les deux extrémités, en saillie de part et d'autre du film, sont en des matériaux fusibles.
Les diverses techniques décrites brièvement ci-dessus ont en commun d'être complexes, coûteuses, ce qui réduit leurs domaines d'application.
La présente invention a précisément pour but de pallier les inconvénients de ces techniques en proposant un procédé de fabrication d'interconnecteur destiné à la microconnectique plus simple, pratique, rapide et économique à mettre en oeuvre.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un interconnecteur pour la microconnectique caractérisé en ce qu'il consiste à constituer au travers d'un support mince formé d'un support textile réalisé à partir d'un matériau non conducteur de l'électricité, au moins un plot d'un matériau élastomère conducteur de l'électricité affleurant sur les deux faces dudit support textile.
Par support textile on entend tout support tissé ou non tissé y compris les papiers absorbants, les papiers filtres ou analogues.
Avantageusement lesdits plots conducteurs sont réalisés par pénétration sous pression d'un élastomère polymérisé ensuite par exemple aux ultra-violets.
Généralement une multiplicité de tels plots sont constitués dans le support textile suivant une distribution régulière de pas déterminé ou irrégulière selon les applications.
De préférence, le support textile est un non-tissé, un tel support ayant l'avantage de présenter perpendiculairement à son plan une grande compressibilité qui, jointe à l'élasticité axiale des plots, confère à l'interconnecteur une "compliance" transversale, c'est-à-dire une aptitude à se déformer élastiquement pour s'adapter aux surfaces de contact à connecter, tout à fait intéressante.
L'invention a également pour objet les interconnecteurs réalisés conformément au procédé ci-dessus.
Ce procédé a pour avantages caractéristiques en comparaison avec les techniques antérieures évoquées plus haut, de proposer des interconnecteurs particulièrement économiques du fait du faible coût des supports utilisés, à savoir des supports textiles, qu'ils soient tissés, non tissés ou même à mailles tricotées, qui sont des produits industriels courants offrant une grande diversité de nature et de texture.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de mise en oeuvre du procédé de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard du dessin annexé sur lequel :
  • la figure 1 représente schématiquement en vue de dessus un support textile tissé muni de plots conducteurs selon l'invention, et
  • la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II- II du dispositif de la figure 1.
Sur les figures, on a représenté schématiquement en 1 un support tissé avec ses fils de trame 2 et ses fils de chaíne 3 entrecroisés.
Perpendiculairement au plan de la trame et dans toute l'épaisseur du tissu sont par exemple injectés sous pression, conformément à l'invention, une pluralité de plots 4 d'élastomère dont les extrémités affleurent les faces opposées du tissu 1.
Le tissu 1 est réalisé à partir d'un matériau non conducteur de l'électricité et la nature du matériau ainsi que la texture du tissu peuvent varier selon les applications envisagées. A titre d'exemple, le tissu peut être réalisé à partir de fibres de polyamide ou de polybutylène téréphtalate.
Les plots 4 sont injectés à travers le tissu 1 et s'insinuent entre les fils de trame et de chaíne.
Le matériau des plots 4 est un élastomère conducteur de l'électricité qui, après injection, est polymérisé par exemple sous lumière ultraviolette par défilement. La conductitivité du silicone est obtenue par exemple à l'aide d'une charge constituée de particules d'argent, cependant qu'afin d'améliorer la tenue en température le silicone pourra être avantageusement fluoré.
L'injection est faite par exemple à l'aide d'une seringue amenée au contact du tissu 1 à l'emplacement désiré et dont le piston est commandé pour délivrer la quantité d'élastomère nécessaire à un plot 4, l'opération étant répétée automatiquement par déplacement de la seringue en regard des emplacements voulus, afin de réaliser un réseau de plots à pas déterminé.
La longueur et le diamètre des plots 4 dépendent du type du tissu 1 et de sa texture.
Il est à noter que l'ensemble des plots peut être réalisé en une seule passe à l'aide d'un dispositif d'injection à buses en nombre et à écartement en correspondance avec le réseau de plots à obtenir.
La "compliance" en épaisseur de l'interconnecteur ainsi réalisé est donnée par la texture du tissu 1 et l'élasticité des plots 4.
De préférence, le support textile utilisé pour la fabrication d'un interconnecteur selon l'invention est un non-tissé.
La technique de fabrication d'un non-tissé permet en effet d'obtenir un support de caractéristiques très variables pouvant être exactement adaptées aux emplois envisagés des interconnecteurs.
Par exemple et selon une technique connue, on réalise un substrat à partir de fibres de diamètre inférieur à 25 micromètres et de longueur inférieure à 10 cm en balles en vrac, grossièrement démêlées par une opération de cardage, mises en long par étalement sur un tapis roulant, appliquées en plusieurs couches puis entrelacées par aiguilletage. Le substrat est ensuite terminé par encollage par adjonction d'un adhésif ou par thermosoudage en fonction des fibres utilisées.
Sur un tel substrat, on met en place les plots conducteurs, analogues aux plots 4 des figures 1 et 2, par injection au travers du non-tissé, d'un élastomère conducteur, polymérisé ensuite par exemple aux ultra-violets.
Dans cette application, la résine d'élastomère injectée ne remplit pas une cavité mais pénètre en diffusant dans l'épaisseur du non-tissé, occupant par là même les interstices du non-tissé de façon continue.
En variante, on peut envisager une implantation des plots 4 par une autre technique par exemple par impression à la manière de la sérigraphie sur tissus imprimés.
En jouant sur la pression d'impression et la mouillabilité des fibres du support non-tissé, on peut réaliser une traversée du support par diffusion de l'élastomère dans l'épaisseur du support.
Le réglage des divers paramètres de fabrication du support permet d'ajuster la nappe non-tissée au cahier des charges en ce qui concerne l'épaisseur, la densité, les caractéristiques mécaniques en Z, c'est-à-dire perpendiculairement au plan de la nappe.
Le substrat ainsi obtenu a une structure très fine et statistiquement uniforme.
Des fibres de toute nature (coton, polymère, polypropylène, polyester, polyamide, époxy, fibres de verre, de "Kevlar", etc...) peuvent être utilisées.
Le recours à un support non-tissé est par ailleurs économique et permet des cadences de production importantes.
Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes. C'est ainsi que le support textile pourrait être à mailles tricotées, ou constitué d'un papier absorbant ou d'un papier filtre.

Claims (7)

  1. Procédé de fabrication d'un interconnecteur pour la microconnectique caractérisé en ce qu'il consiste à constituer au travers d'un support mince formé d'un support textile (1) réalisé à partir d'un matériau non conducteur de l'électricité, au moins un plot (4) d'un matériau élastomère conducteur de l'électricité affleurant sur les deux faces dudit support textile (1).
  2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits plots conducteurs (4) sont réalisés par pénétration sous pression d'un élastomère polymérisé ensuite.
  3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pénétration est réalisée par injection sous pression à l'aide d'une seringue ou analogue.
  4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la pénétration est réalisée par impression analogue à l'impression par sérigraphie de tissus imprimés.
  5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on constitue simultanément une multiplicité de plots conducteurs (4) dans le support textile (1) suivant une distribution régulière, de pas déterminé, desdits plots (4), ou non.
  6. Interconnecteur réalisé conformément au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
  7. Interconnecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le support est un support textile constitué par un non-tissé.
EP01450016A 2000-09-05 2001-09-05 Procédé de fabrication d'un interconnecteur pour la microconnectique constitue d'un support textile à éléments conducteurs traversants et interconnecteur ainsi obtenu Withdrawn EP1184942A1 (fr)

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