FR2613539A1 - Impedance-matched bus connector and method of manufacturing such a connector - Google Patents

Impedance-matched bus connector and method of manufacturing such a connector Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an impedance-matched bus connector and its method of manufacture. The rear face of the flexible circuit 2 is provided with a conducting network which interconnects two short-circuit strips 3 and 4 connected to the earth lines of the front face via plated-through holes 2 and 9. The method of manufacture consists in employing software for calculating the geometry of the conducting network which, in particular, makes it possible to mark out automatically the typon (offset film) of the rear face of the flexible circuit obtained by photogravure or photodeposition.

Description

CONNECTEUR DE BUS ADAPTE EN IMPEDANCE ET PROCEDE DE
FABRICATION D'UN TEL CONNECTEUR.IMPEDANCE-ADAPTED BUS CONNECTOR AND METHOD FOR
MANUFACTURE OF SUCH A CONNECTOR.

La présente invention concerne un connecteur de bus adapté en impédance, réalisé sur un circuit imprimé souple. Un tel connecteur permet de relier facilement deux cartes rigides dans des plans différents dans un bac ou une armoire électronique. Elle concerne aussi un procédé de fabrication d'un tel connecteur.The present invention relates to a bus connector adapted in impedance, produced on a flexible printed circuit. Such a connector makes it possible to easily connect two rigid cards in different planes in a bin or an electronic cabinet. It also relates to a method of manufacturing such a connector.

L'invention trouve application dans le domaine des machines électroniques utilisant des circuits intégrés réalisés dans des technologies dites rapides comme la technologie ECL. Dans de telles technologies, chaque ligne de signal est encadrée par deux lignes de masse pour garantir une certaine isolation entre deux signaux dans un bus.The invention finds application in the field of electronic machines using integrated circuits produced in so-called fast technologies such as ECL technology. In such technologies, each signal line is surrounded by two ground lines to guarantee a certain isolation between two signals in a bus.

Or, entre deux cartes, il n'est pas rare d'avoir à échanger jusqu'à 50 signaux. On peut se trouver avec un écheveau de 100 conducteurs de masse à relier.However, between two cards, it is not uncommon to have to exchange up to 50 signals. We can be with a skein of 100 ground conductors to be connected.

Dans l'art antérieur, pour permettre de relier deux cartes rigides dans des plans différents, on a déjà proposé un ruban plat de fils conducteurs isolés, connu sous le vocable de câble en nappe ou câble en ruban. On a aussi proposé des circuits imprimés souples sur lesquels sont déposés des lignes conductrices selon des techniques spécifiques. De tels circuits souples permettent aussi de relier deux cartes rigides dans des plans différents. Un connecteur de bus réalisé en circuit souple est fixé à chacune de ses extrémités à l'une des cartes à relier par l'intermédiaire d'une barrette qui assure, d'une part la fixation mécanique du circuit souple à la carte, d'autre part, les continuités électriques entre les lignes du circuit souple et les bornes d'accès de la carte. In the prior art, to allow two rigid cards to be connected in different planes, a flat ribbon of insulated conductive wires has already been proposed, known under the term of ribbon cable or ribbon cable. Flexible printed circuits have also been proposed on which conductive lines are deposited using specific techniques. Such flexible circuits also make it possible to connect two rigid cards in different planes. A bus connector produced in flexible circuit is fixed at each of its ends to one of the cards to be connected by means of a bar which ensures, on the one hand the mechanical fixing of the flexible circuit to the card, on the other hand, the electrical continuity between the lines of the flexible circuit and the access terminals of the card.

D'autre part, dans le cas de signaux à bas niveau et haute fréquence, on utilise des techniques d'adaptation d'impédance pour éviter des distorsions de transmission. A cette fin, les cartes réceptrices sont munies juste à leur entrée de nombreux circuits de mise en forme des signaux et d'adaptation d'impédance. Ceci a jusqu'à présent limité le développement des cartes à technologie rapide.On the other hand, in the case of low level and high frequency signals, impedance matching techniques are used to avoid transmission distortions. To this end, the receiving cards are provided just at their entrance with numerous circuits for shaping the signals and for adapting the impedance. This has so far limited the development of fast technology cards.

La présente invention apporte remède aux problèmes rencontrés dans l'art antérieur. En effet, elle concerne un connecteur de bus du type réalisé sur un circuit souple, une première face du support portant des lignes de signal, caractérisé en ce que la seconde face du circuit souple est munie d'un réseau de conducteurs déposés sur le support, le réseau étant relié à au moins deux barrettes conductrices, disposées sur la seconde face et électriquement reliées par des trous métallisés aux conducteurs de masse de la première face du connecteur.The present invention provides a remedy to the problems encountered in the prior art. Indeed, it relates to a bus connector of the type produced on a flexible circuit, a first face of the support carrying signal lines, characterized in that the second face of the flexible circuit is provided with a network of conductors deposited on the support , the network being connected to at least two conductive bars, arranged on the second face and electrically connected by metallized holes to the ground conductors of the first face of the connector.

Un tel connecteur permet de réaliser une adaptation d'impédance par la géométrie des conducteurs eux-mêmes en évitant de recourir à des circuits supplémentaires qui augmentent la complexité, la consommation, les temps de propagation et d'établissement et le coût des systèmes.Such a connector allows impedance matching by the geometry of the conductors themselves, avoiding the need for additional circuits which increase the complexity, consumption, propagation and establishment times and cost of the systems.

L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un connecteur adapté en impédance. Un tel procédé se caractérise en ce qu'il consiste à partir d'une impédance caractéristique désirée, à choisir un dessin particulier du réseau de traits conducteurs, puis à calculer l'un au moins des paramètres suivants - largeur des traits, - nombre de traits par unité de surface, - inclinaison des traits relativement aux lignes de masse, - positions et nombre de coupures de traits dans le réseau d'adaptation, - positions et nombre de trous métallisés de connexion des lignes de masse au réseau d'adaptation, - dimension des barrettes de court circuit en contact avec le réseau d'adaptation.The invention also relates to a method of manufacturing a connector adapted in impedance. Such a method is characterized in that it consists in starting from a desired characteristic impedance, in choosing a particular design of the network of conductive lines, then in calculating at least one of the following parameters - width of the lines, - number of lines per unit area, - inclination of the lines relative to the ground lines, - positions and number of line cuts in the adaptation network, - positions and number of metallized holes for connecting the ground lines to the adaptation network, - dimension of the short circuit bars in contact with the adaptation network.

D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des figures qui sont la figure 1 : un schéma en coupe d'un connecteur selon l'invention la figure 2 : une vue de dessus d'un connecteur vu à la figure 1 la figure 3 : une vue de dessous d'un mode de réalisation d'un connecteur selon l'invention ; la figure 4 : un schéma d'un second mode de réalisation la figure 5 : un schéma d'un troisième mode de réalisation.Other advantages and characteristics of the present invention will be better understood with the aid of the description and the figures which are Figure 1: a sectional diagram of a connector according to the invention Figure 2: a top view of 'a connector seen in Figure 1 Figure 3: a bottom view of an embodiment of a connector according to the invention; Figure 4: a diagram of a second embodiment Figure 5: a diagram of a third embodiment.

A la figure 1, la coupe est réalisée le long d'une ligne de masse déposée, imprimée sur la face (7) avant ou première face d'un support (1) diélectrique. Le diélectrique (1) est percé de deux trous (2) et (9) vers les extrémités de la ligne de masse. Les trous sont métallisés et débouchent chacun sur une barrette conductrice (3) ou (4). Les barrettes conductrices (3) et (4) sont reliées entre elles sur la face (8) arrière ou seconde face du support par un réseau conducteur (5). Dans un premier mode de réalisation, le réseau conducteur est constitué par un ensemble de lignes conductrices, chaque ligne conductrice étant symétrique par rapport au diélectrique à la ligne de masse qui lui correspond.In FIG. 1, the cut is made along a deposited ground line, printed on the front face (7) or first face of a dielectric support (1). The dielectric (1) is pierced with two holes (2) and (9) towards the ends of the ground line. The holes are metallized and each open onto a conductor bar (3) or (4). The conductive bars (3) and (4) are interconnected on the rear face (8) or second face of the support by a conductive network (5). In a first embodiment, the conductive network consists of a set of conductive lines, each conductive line being symmetrical with respect to the dielectric to the ground line which corresponds to it.

L'adaptation en impédance est réalisée en calculant la géométrie du réseau et particulièrement les paramètres suivants : écartement entre deux lignes consécutives, largeur et épaisseur de chaque ligne. The impedance adaptation is carried out by calculating the geometry of the network and in particular the following parameters: spacing between two consecutive lines, width and thickness of each line.

De part et d'autre du dessin, le connecteur de bus est destiné à s'engager dans les connecteurs de cartes qu'il relie et qu'on n'a pas représenté. x la figure 2, on a représenté la face supérieure d'un connecteur selon la figure 1. En pointillé, on a représenté les barrettes conductrices (3) et (4) qui sont sous le support (1). Des lignes de masses (20,21,22) sont tirées parallèlement d'une extrémité à l'autre du connecteur. Ces lignes séparent des lignes de signal (23,24,25). Des trous métallisés sont disposés dans la région des barrettes en des points convenablement choisis le long des lignes de masse. Ainsi les barrettes (3) et (4) forment un court circuit de masse sur la face arrière.Selon le premier mode de réalisation le réseau conducteur (5) est constitué par des lignes parallèles aux lignes de masse, ces lignes du réseau conducteur (5) ne sont pas visibles à la figure (2), puisqu'elles sont cachées par les lignes de masse elles-mêmes.On either side of the drawing, the bus connector is intended to engage in the card connectors which it connects and which has not been shown. x Figure 2, there is shown the upper face of a connector according to Figure 1. In dotted lines, there is shown the conductive bars (3) and (4) which are under the support (1). Ground lines (20,21,22) are drawn parallel from one end to the other of the connector. These lines separate signal lines (23,24,25). Metallized holes are arranged in the region of the bars at suitably chosen points along the ground lines. Thus the bars (3) and (4) form a short earth circuit on the rear face. According to the first embodiment, the conductive network (5) consists of lines parallel to the ground lines, these lines of the conductive network ( 5) are not visible in figure (2), since they are hidden by the ground lines themselves.

A la figure 3, on a représenté un fragment d'un connecteur (30) selon un second mode de réalisation de l'invention.In Figure 3, there is shown a fragment of a connector (30) according to a second embodiment of the invention.

Sur la face arrière du conducteur on a déposé les barrettes (3) et (4) déjà décrites. Des trous métallisés comme les trous (33) et (34) sont réalisés pour permettre le court circuit des masses de la face avant invisible.On the rear face of the conductor, the bars (3) and (4) already described have been removed. Metallized holes such as holes (33) and (34) are made to allow the short circuit of the masses of the invisible front face.

Des lignes de masse (31) et (32) ont été dessinées en pointillé séparant des lignes de signal non repérées au dessin. Entre les deux barrettes (3) et (4), on a déposé un réseau conducteur de traits sur le support.Ground lines (31) and (32) have been drawn in dotted lines separating signal lines not identified in the drawing. Between the two bars (3) and (4), a conductive network of lines has been deposited on the support.

Ce réseau conducteur est constitué de traits, comme le trait (36), obliques qui se croisent par exemple sur le point 35 selon un angle fixe prédéterminé. Les intersections de deux lignes réalisent une mise au même potentiel de deux lignes successives. On obtient un réseau maillé qui permet par sa géométrie de réaliser une adaptation d'impédance des lignes de masse du connecteur qui sont court-circuitées. On dispose ainsi d'un moyen simple pour réduire le nombre de fils d'arrivée de masse qu'il faut fournir au connecteur selon l'invention. En effet, il suffit à chaque extrémité de disposer une ou deux connexions de masse pour réaliser une adaptation convenable du signal de masse entre les deux cartes à relier. On remarque que certains conducteurs du réseau (5) comme le conducteur (36) ont des extrémités libres qui ne sont pas connectées aux barrettes (3) et (4).Ces conducteurs ont un rôle purement passif dans la connexion.This conductive network consists of lines, like the line (36), oblique which cross, for example at point 35 at a predetermined fixed angle. The intersections of two lines achieve the same potential of two successive lines. A mesh network is obtained which, by virtue of its geometry, allows an adaptation of the impedance of the ground lines of the connector which are short-circuited. There is thus a simple means for reducing the number of ground arrival wires which must be supplied to the connector according to the invention. Indeed, it suffices at each end to have one or two ground connections to achieve a suitable adaptation of the ground signal between the two cards to be connected. Note that some network conductors (5) such as conductor (36) have free ends which are not connected to the bars (3) and (4). These conductors have a purely passive role in the connection.

Leur géométrie permet l'adaptation d'impédance.Their geometry allows impedance matching.

A la figure 4, on a représenté un troisième mode de réalisation, d'un connecteur selon l'invention. Selon l'invention, il est possible de réaliser une connexion de plusieurs cartes ou de plusieurs régions de carte avec le circuit. Selon l'invention, dans le connecteur de la figure (4), trois barrettes conductrices (40,41,42) permettent d'amener des signaux d'une extrémité maître où se trouve la barrette (40) vers des extrémités réceptrices où se trouvent les barrettes (41,42). L'extrémité de la barrette (40) est connectée par exemple à une première carte. Deux cartes réceptrices sont connectées respectivement au droit des barrettes (41,42). Sur la barrette (41) on a représenté deux fils de masse en pointillé (43-45) disposés sur la face cachée du connecteur et un fil de signal (44). De même, deux fils de masse (46-48) et un fil de signal (47) sont disposés entre l'entrée du connecteur et la deuxième sortie de celui-ci.In Figure 4, there is shown a third embodiment of a connector according to the invention. According to the invention, it is possible to make a connection of several cards or of several card regions with the circuit. According to the invention, in the connector of FIG. (4), three conducting bars (40,41,42) make it possible to bring signals from a master end where the bar (40) is located towards receiving ends where find the bars (41,42). The end of the bar (40) is connected for example to a first card. Two receiving cards are connected respectively to the right of the bars (41,42). On the bar (41) there are shown two dotted ground wires (43-45) arranged on the hidden face of the connector and a signal wire (44). Likewise, two ground wires (46-48) and a signal wire (47) are disposed between the input of the connector and the second output of the latter.

Dans ce mode de réalisation, on constate que dans le cas des lignes de signaux (44) et (47), deux lignes de masse (45) et (46) séparent les lignes des signaux.In this embodiment, it can be seen that in the case of the signal lines (44) and (47), two ground lines (45) and (46) separate the signal lines.

Le réseau conducteur permet de la même façon de relier les barrettes (40,41,42). The conductive network makes it possible in the same way to connect the bars (40,41,42).

A la figure 5, on a représenté un troisième mode de réalisation selon l'invention où trois cartes sont connectables sur des barrettes (50,51,52). Des signaux sont échangés entre chaque paire de connecteurs. Le réseau d'adaptation disposé sur la face arrière du connecteur peut être tracé indépendamment du dessin du connecteur sur sa face avant.In Figure 5, there is shown a third embodiment according to the invention where three cards are connectable on bars (50,51,52). Signals are exchanged between each pair of connectors. The adaptation network arranged on the rear face of the connector can be traced independently of the design of the connector on its front face.

Pour amener l'ensemble du connecteur à une impédance caractéristique de masse, par exemple de 75 ohms, on peut réaliser une adaptation d'impédance en réglant le nombre de conducteurs continus dans le réseau d'adaptation (5), les points où l'on réalisera une coupure ou une discontinuité, sont calculés par un logiciel convenable.To bring the connector assembly to a characteristic ground impedance, for example of 75 ohms, an impedance matching can be carried out by adjusting the number of continuous conductors in the matching network (5), the points where the a cut or a discontinuity will be made, are calculated by suitable software.

Ce logiciel tient compte de la géométrie des conducteurs disposés sur la face avant, des caractéristiques des barrettes, et des caractéristiques du réseau interconnectant les deux barrettes.This software takes into account the geometry of the conductors arranged on the front face, the characteristics of the bars, and the characteristics of the network interconnecting the two bars.

Dans le procédé selon l'invention, un ordinateur met en oeuvre le logiciel de traçage du réseau conducteur d'adaptation. Il est connecté à une table traçante comme périphérique de sortie qui permet de produire un typon de la face arrière du circuit souple. Le typon est alors exploité dans un procédé photographique classique comme la photogravure ou la photodéposition.In the method according to the invention, a computer implements the software for tracing the adaptive conductive network. It is connected to a plotter as an output device which makes it possible to produce a artwork of the rear face of the flexible circuit. The artwork is then used in a classic photographic process such as photoengraving or photo-deposition.

Dans un mode de réalisation, les paramètres d'entrée du logiciel de calcul sont - le tracé général du réseau conducteur d'adaptation qui indique la géométrie relative à la disposition des lignes de bus du connecteur, - la position et la dimension des barrettes de court circuit des lignes de masse de part et d'autre du réseau d'adaptation, - la valeur de l'impédance souhaitée.  In one embodiment, the input parameters of the calculation software are - the general layout of the conductive matching network which indicates the geometry relative to the arrangement of the bus lines of the connector, - the position and the size of the strips short circuit of the ground lines on either side of the matching network, - the value of the desired impedance.

Le logiciel de calcul fournit en réponse - le nombre et la disposition des coupures du réseau, - la dimension du trait de base du réseau.The calculation software provides in response - the number and arrangement of network outages, - the size of the basic line of the network.

D'autres choix sont possibles, en particulier, selon les valeurs d'adaptation souhaitées, le ~ logiciel peut comporter une bibliothèque de dessins de réseaux conducteurs dans laquelle il optimise son choix. Other choices are possible, in particular, according to the desired adaptation values, the software can include a library of drawings of conductive networks in which it optimizes its choice.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Connecteur de bus du type réalisé sur un circuit imprimé souple, une première face (7) du support portant des lignes de signal, chacune encadrée par au moins deux lignes de masse (6), caractérisé en ce que la seconde face (8) du circuit souple (1) est munie d'un réseau (5) de conducteurs déposés sur le support, le réseau étant relié à au moins deux barrettes conductrices (3) et (4) disposées sur la seconde face et électriquement reliées par des trous métallisés (2, 9) aux conducteurs de masse de la première face du connecteur.1. Bus connector of the type produced on a flexible printed circuit, a first face (7) of the support carrying signal lines, each framed by at least two ground lines (6), characterized in that the second face (8 ) of the flexible circuit (1) is provided with a network (5) of conductors deposited on the support, the network being connected to at least two conductive bars (3) and (4) arranged on the second face and electrically connected by metallized holes (2, 9) to the ground conductors on the first side of the connector. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau conducteur de traits parallèles aux lignes de masse de la première face.2. Connector according to claim 1, characterized in that it comprises a conductive network of lines parallel to the ground lines of the first face. 3. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un réseau conducteur de deux nappes de traits qui se croisent, chaque nappe comportant un ensemble de traits parallèles.3. Connector according to claim 1, characterized in that it comprises a conductive network of two plies of lines which intersect, each ply comprising a set of parallel lines. 4. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les barrettes (3) et (4) sont déposées sur le réseau conducteur.4. Connector according to one of the preceding claims, characterized in that the bars (3) and (4) are deposited on the conductive network. 5. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le connecteur comporte plusieurs bras, chaque bras correpondant à la connexion d'une carte, une barrette (50-52) étant déposée sur un réseau conducteur d'adaptation de face arrière.5. Connector according to claim 1, characterized in that the connector comprises several arms, each arm corresponding to the connection of a card, a bar (50-52) being deposited on a conductive network for adapting the rear face. 6. Connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réseau conducteur comporte des discontinuités en nombre et places déterminées pour adapter l'impédance de masse du connecteur.6. Connector according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive network comprises discontinuities in number and places determined to adapt the ground impedance of the connector. 7. Procédé de fabrication d'un connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à partir d'une impédance caractéristique désirée, à choisir un dessin particulier du réseau de traits conducteurs, puis à calculer l'un au moins des paramètres suivants - largeur des traits, - nombre de traits par unité de surface, - inclinaison des traits relativement aux lignes de masse, - positions et nombre de coupures de traits dans le réseau d'adaptation, - positions et nombre de trous métallisés de connexion des lignes de masse au réseau d'adapttion, - dimension des barrettes de court circuit en contact avec le réseau d'adaptation.7. A method of manufacturing a connector according to one of the preceding claims, characterized in that it consists in starting from a desired characteristic impedance, in choosing a particular design of the network of conductive lines, then in calculating one at least of the following parameters - line width, - number of lines per unit area, - inclination of the lines relative to the ground lines, - positions and number of line breaks in the adaptation network, - positions and number of holes metallized connection of earth lines to the adapter network, - dimension of the short circuit bars in contact with the adapter network. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser le #tracé d'un typon de la face arrière du connecteur souple à partir du calcul d'adaptation d'impédance puis à insoler directement celui-ci pour un procédé de photogravure, ou de photodéposition.  8. The manufacturing method according to claim 6, characterized in that it consists in carrying out the # tracing of a artwork on the rear face of the flexible connector from the impedance adaptation calculation then in directly insulating the latter. for a photogravure or photodeposition process.
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