FR2691293A1 - Système de liaison électrique notamment pour circuits hybrides ou autres. - Google Patents

Système de liaison électrique notamment pour circuits hybrides ou autres. Download PDF

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Abstract

Le système de liaison électrique, est du type de ceux présentant sur des substrats (S), des plots de contact destinés à recevoir des connexions (1) assurant la liaison avec au moins un élément extérieur (C). Selon l'invention, la partie de la connexion devant coopérer avec le plot de contact électrique correspondant, subit un traitement apte à constituer une zone de contact (1a) susceptible d'être soumise à une technique de soudure par laser.

Description

Système de liaison électrique. notamment Dour circuits hybrides ou autres.
L'invention concerne plus particulièrement la micro électronique, ainsi que l'électronique des semi-conducteurs en général.
On rappelle d'une manière parfaitement connue, que des substrats en céramique ou autres, sur lesquels sont montés des composants électroniques, doivent être connectés à des éléments extérieurs, tels que circuits imprimés pour les alimenter électriquement et recevoir certains signaux. Les substrats porteurs de composants, présentent des plots de contact métallisés destinés à recevoir des connecteurs.
La partie des connecteurs devant être fixée sur les plots de contact est en général, convenablement découpée pour constituer une zone apte à contacter par élasticité ou contact franc, le bord du substrat au niveau desdits plots. La mise en place de ce connecteur implique une opération mécanique réalisée au moyen de machines spéciales.
L'emploi de ces machines soumet les connecteurs à un effort qui perturbe l'alignement de ces derniers, entrainant des écarts sensibles de positionnement.
Après positionnement, les connecteurs sont soudés à l'étain, soit par trempage, soit à la vague, soit avec un apport de pâte à souder fixée par passage au four. De tels procédés nécessitent une manutention et un positionnement préalable des bains d'étain à température élevée avec émission de vapeurs poluantes. Au cas où les composants ont déjà été déposés sur les substrats, il existe un risque de détérioration de ces derniers sous l'effet de la température.
En outre, les bains de soudure1 au fur et à mesure de leur utilisation, posent des problèmes importants de pollution et de dégradation de leurs caractéristiques d'origine.
Enfin, de manière importante, il apparait que la soudure à l'étain par trempage ou à la vague est relativement fragile sous l'effort. Par ailleurs, le mouillage de l'alliage de soudure, autour des connexions peut difficilement être maitrisable, compte-tenu du procédé utilisé.
Dans ces conditions, il s'avère très difficile de soumettre, après soudure, la connexion à une opération de formage, qui est parfois nécessaire en fonction des applications envisagées.
L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients.
Le problème que se propose de résoudre l'invention est d'assurer une liaison sûre et efficace entre les connexions et la partie correspondante du substrat, en supprimant tout apport d'alliage de soudure à l'exception de celui nécessaire à la métallisation des connexions et/ou des plots de contact.
Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point, un système de raccordement notamment pour circuits hybrides ou autres du type de ceux présentant, sur les substrats, des plots de contact destinés à recevoir des connexions assurant la liaison avec au moins un élément extérieur.
Selon l'invention, la partie de la connexion devant se souder au plot de contact électrique correspondant, subit un traitement apte à être soumis à une technique de soudure par laser.
Cette technique de soudure par laser repose sur le principe de l'application constante de l'énergie à l'alliage de soudure, en cours de refusion.
En tant que mesure d'accompagnement de l'application de la technique de soudure par laser, la zone de contact de la connexion présente un revêtement approprié.
Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est de pouvoir utiliser un nouveau type de connexions, ne nécessitant pas la formation d'une partie constituant une pince et, par conséquent, ne nécessitant pas d'opération mécanique spécifique avant soudure, telle qu'insertion.
Un tel problème est résolu en ce que la zone de contact présente une géométrie globalement plane.
Pour contribuer à fiabiliser la zone de soudure, la zone de contact présente des agencements appropriés, en créant au moins une partie d'accrochage.
Avantageusement, ces agencements peuvent être constitués par un trou formé dans l'épaisseur de la zone de contact ou par des encoches formées à partir des bords parallèles de la zone de contact.
Compte-tenu de la fiabilité de cette technologie, I'ensemble de la connexion peut présenter différentes formes géométriques, en fonction des applications envisagées.
Dans une première forme de réalisation, la partie de connexion, située en dehors de la zone de contact et destinée à coopérer avec des agencements de l'élément extérieur, est formée coaxialement à cette zone (sur un seul côté du substrat).
Dans une seconde forme de réalisation, la partie de connexion, située en dehors de la zone de contact et destinée à coopérer avec des agencements de l'élément extérieur, est formée angulairement à cette zone (sur deux ou plusieurs côtés du substrat).
Un autre problème que se propose de résoudre l'invention, est d'assurer la stabilité verticale du connecteur au niveau de son accouplement avec l'élément extérieur, notamment dans les logements correspondants d'un support.
Avantageusement, I'invention met en oeuvre l'enseignement de la demande de brevet français 9114517 dont l'un des co-demandeurs est titulaire. A cet égard, la partie de la connexion, située en dehors de la zone de contact et destinée à coopérer avec des agencements de I'élément extérieur, est soumise à un traitement apte à lui conférer une section transversale ouverte profilée, pour épouser par élasticité, la section des agencements correspondants de l'élément extérieur.
Une autre solution, particulièrement destinée aux connexions ayant un pas inférieur à 2,54 mm, étant de galber la zone d'enfichage des connexions, de manière à accroitre l'épaisseur virtuelle de ces connexions, jusqu'à occuper le maximum de l'espace offert par l'ouverture des trous dans les supports. Ce galbage obéit à une distribution déphasée d'une connexion à la suivante.
L'invention est exposée, ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue en coupe montrant un exemple de connexion selon l'état antérieur de la technique.
La figure 2 est une vue en coupe montrant le système de liaison selon une première forme de réalisation.
La figure 2a représente la solution retenue pour des pas inférieurs à 2,54 mm.
La figure 3 est une vue de face correspondant à la figure 2.
La figure 3a est une vue de face corrspondant à la figure 2a.
La figure 4 est une vue en coupe correspondant à la figure 2 d'une autre forme de réalisation.
La figure 5 est une vue en coupe transversale considérée selon la ligne 5.5 de la figure 3.
Les figures 6 et 7 sont des vues à grande échelle, montrant différents agencements de la zone de contact pour améliorer la liaison mécanique de la soudure.
Pour une meilleure compréhension des dessins, I'épaisseur des éléments aux figures 6 et 7 ont volontairement été exagérées.
On rappelle d'une manière connue, que la connexion désignée dans son ensemble par (1) présente une partie (A) destinée à être fixée sur des plots de contact d'un substrat (S) et une partie (B) destinée à être connectée par exemple, dans un trou (C1) d'un support (C).
Le substrat (S) et le support (C) ne sont pas décrits en détail car parfaitement connus par un homme du métier et peuvent présenter différentes formes de réalisation.
En outre, I'application de la connexion à ce type de liaison électrique, c'est-à-dire entre un substrat et un support, ne doit pas être considérée comme limitative.
Selon une caractéristique à la base de l'invention, la partie (A) subit un traitement apte à constituer une zone de contact (la) susceptible d'être soumise à une technique de soudure par laser. Cette zone (la) présente un revêtement propre à l'application constante de l'égergie à l'alliage de soudure en cours de refusion.
Compte-tenu de l'utilisation de cette technique de laser comme équipement et moyen de soudure, la zone de contact (la) présente une géométrie globalement plane (figure 3).
Avantageusement, la zone de contact (la) peut présenter dans son épaisseur et très sensiblement dans sa partie médiane, un trou (laI) pour permettre le débordement et le passage du revêtement (R) de soudure, constituant ainsi un accrochage mécanique. On renvoie à l'exemple illustré figure 7.
Bien évidemment, d'autres solutions peuvent être employées pour augmenter la tenue mécanique de la soudure. Dans l'exemple illustré figure 6, des encoches (1 a2) sont formées à partir des bords parallèles de la zone de contact.
Cette application d'une technique de soudure au laser pour ce type de liaison électrique, permet de réaliser des connexions de différentes formes en fonction des applications envisagées. Par exemple, la partie (B) peut être formée en alignement coaxial avec la zone de contact (la) (figures 2 et 3) ou bien cette partie (B) peut être formée angulairement à la zone de contact (la) (figure 4).
Dans les deux cas, une application pour montage de surface peut être retenue et servie par des pliages adéquates.
Comme indiqué, la partie (B) du connecteur, destinée à coopérer avec les agencements (C1) de l'élément extérieur (C) peut être sousmise à un traitement apte à lui conférer soit une section transversale ouverte profilée, soit un désalignement intentionnel comme déjà décrit.
Cette conformation permet d'épouser, par élasticité, la section du trou (C1).
Avantageusement, ce traitement est constitué, le cas échéant, par un prédécoupage du flan du connecteur à une hauteur déterminée, ce prédécoupage étant suivi d'une opération de formage.
Cette technique n'est pas décrite en détail car elle ressort de l'enseignement de la demande de brevet français 9114517.
Les figures 2a et 3a montrent une autre solution plus particulièrement destinées aux connexions ayant un pas inférieur à 2,54 mm. Dans ce but, la partie (B) est galbée de manière à accroitre l'épaisseur virtuelle de la connexion jusqu'à occuper le maximum de l'espace offert par l'ouverture des trous dans les supports.
Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle:
- Supression des bains de soudure
- Aucun apport additionnel spécifique complémentaire de soudure est nécessaire.
- Réduction d'utilisation d'agents poluants.
- Possibilité de souder les contacts connecteurs avant ou après la pose des composants sans risque de les détériorer.
- Amélioration de l'accrochage mécanique après soudure au laser.
- Possibilité de former à volonté et sans risque de rupture mécanique, des zones non soudées de profil quelconque.
- Limitation de la variété des connecteurs mis en oeuvre, à une série rationnelle offrant des variantes.
- Réduction du coût global des connecteurs eu égard à la simplification de la technique utilisée, y compris l'abaissement des coûts de production des connecteurs ou contacts.

Claims (10)

    REVENDICATIONS
  1. -1- Système de liaison électrique, notamment pour circuits hybrides ou autres, présentant sur des substrats (S), des plots de contact destinés à recevoir des connexions (1) assurant la liaison avec au moins un élément extérieur (C), caractérisé en ce que la partie de la connexion devant coopérer avec le plot de contact électrique correspondant, subit un traitement apte à constituer une zone de contact (1 a) susceptible d'être soumise à une technique de soudure par laser.
  2. -2- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de contact (1 a) présente un revêtement (R) correspondant à l'application constante de l'énergie à l'alliage en cours de refusion.
  3. -3- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone de contact (la) présente une géométrie globalement plane.
  4. -4- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone de contact (la) présente des agencements aptes à favoriser la tenue mécanique de la soudure au laser, en créant des parties d'accrochage.
  5. -5- Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les agencements sont constitués par un trou (lait) formé dans l'épaisseur de la zone de contact.
  6. -6- Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les agencements sont constitués par des encoches (la2) formées à partir des bords parallèles de la zone de contact (la).
  7. -7- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de la connexion, située en dehors de la zone de contact (la) et destinée à coopérer avec des agencements (C1) de l'élément extérieur (C), est formée coaxialement à cette zone.
  8. -8- Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie de la connexion, située en dehors de la zone de contact (la) et destinée à coopérer avec des agencements (C1) de l'élément extérieur (C), est formée angulairement à cette zone.
  9. -9- Système selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la partie de la connexion , située en dehors de la zone de contact (la) et destinée à coopérer avec des agencements (C1) de l'élément extérieur (C), est formée pour des applications de montage de surface, par un pliage approprié.
  10. -10- Système selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la partie de la connexion, située en dehors de la zone de contact et destinée à coopérer avec des agencements (C1) de l'élément extérieur (C), est soumise soit à un traitement apte à lui conférer une section transversale ouverte profilée (lb), soit à un désalignement intentionnel déphasé des broches à enficher, pour épouser par élasticité, la section des agencements correspondants de l'élément extérieur (C).
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EP0598870A1 (fr) 1994-06-01

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