FR2693339A1 - Procédé de liaison et de fixation de composants à broches sur un circuit imprimé souple, et circuit ainsi obtenu. - Google Patents

Procédé de liaison et de fixation de composants à broches sur un circuit imprimé souple, et circuit ainsi obtenu. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de liaison électrique et de fixation mécanique d'un composant sur un circuit imprimé souple, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à: i) prévoir un circuit imprimé souple (200) comprenant au moins une piste électriquement conductrice (220) présentant une plage (222) pourvue d'au moins deux découpes inclinées entre elles et sécantes, ii) placer de la pate à souder (260) sur la plage (222) ainsi formée, iii) engager une broche de composant dans les découpes de la plage (222), en déformant le circuit imprimé souple (200), au niveau de ladite plage (222), à la façon d'un entonnoir, iv) soumettre le circuit imprimé (200) à une étape de refusion pour assurer la liaison électrique et mécanique entre la broche (250) et la plage (222) du circuit imprimé grâce à la pate à souder après fusion de celle-ci.

Description

La présente invention concerne le domaine de la fabrication industrielle de cartes de circuits imprimés.
Plus précisément, la présente invention concerne le domaine des circuits imprimés souples. Elle s'applique tout particulièrement aux circuits imprimés s souples destinés à être placés contre un support rigide, par exemple une paroi de boîtier ou un refroidisseur.
Les circuits imprimés souples sont formés généralement d'un film ou d'une feuille de matériau souple électriquement isolant, revêtu de pistes en matériau électriquement conducteur, de faible épaisseur, conçues pour assurer une interconnexion entre divers composants électroniques placés sur le circuit imprimé et/ou entre ces composants et des éléments externes. Les composants électroniques sont généralement reliés auxdites pistes à l'aide de soudures.
Pour assurer l'interconnexion du circuit imprimé avec des éléments externes, il est généralement nécessaire de prévoir et de fixer un connecteur multi-voies sur le circuit imprimé souple.
On a représenté sur la figure 1 annexée un connecteur classique multi-voies 10 destiné à être fixé sur un circuit imprimé souple 20. Le connecteur 10 est susceptible de recevoir des sollicitations mécaniques importantes, par exemple à l'occasion de chocs ou lors de régime de vibration. En outre, le connecteur 10 doit supporter la force d'insertion et d'extraction de l'élément de connecteur complémentaire.
Comme on le voit sur la figure 1, les connecteurs 10 pour circuits imprimés souples jusqu'ici utilisés comprennent généralement des broches 12 dont les extrémités 14 sont pliées à 900. Un tel connecteur 10 est fixé sur le circuit imprimé 20 par une reprise de soudure, généralement au fer à souder manuel, c'est-à-dire au cours d'une opération de soudure spécifique postérieure à la soudure des autres composants.
La fixation du connecteur 10 exige généralement un matériau de soudure différent de celui utilisé pour les composants électroniques.
Une telle opération de reprise de soudure est longue et coûteuse. Elle exige une disposition parfaitement plane du circuit imprimé et des extrémités des broches du connecteur. Par ailleurs, les connecteurs 10 du type représenté sur la figure 1 sont chers.
La présente invention a maintenant pour but de proposer un nouveau procédé de fixation de composants, notamment de connecteurs, qui permette d'assurer une liaison électrique fiable, entre le composant et le circuit imprimé, tout en garantissant une fixation mécanique stable et résistante entre le même composant et le circuit imprimé.
Ce but est atteint selon la présente invention grâce à un procédé de liaison électrique et de fixation mécanique d'un composant sur un circuit imprimé souple, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à i > prévoir un circuit imprimé souple comprenant au moins une piste électriquement conductrice présentant une plage pourvue d'au moins deux découpes inclinées entre elles et sécantes, ii) placer de la pâte à souder sur la plage ainsi formée, iii) engager une broche de composant dans les découpes de la plage, en déformant le circuit imprimé souple, au niveau de ladite plage, à la façon d'un entonnoir, et iv) soumettre le circuit imprimé à une étape de refusion pour assurer la liaison électrique et mécanique entre la broche et la plage du circuit imprimé grâce à la pate à souder après fusion de celle-ci.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique d'un circuit imprimé souple et d'un connecteur classique conforme à l'état de la technique, - la figure 2 représente une vue en coupe d'un circuit imprimé souple conforme à la présente invention, placé contre un support rigide, - les figures 3 et 4 représentent selon des vues en plan deux exemples de réalisation de plages découpées conforme à la présente invention, - la figure 5 représente une vue en coupe du circuit souple conforme à la présente invention muni de pate à souder au niveau des plages découpées, - les figures 6 et 7 représentent selon des vues en plan respectivement les plages illustrées sur les figures 3 et 4 revêtues de pate à souder, - la figure 8 représente une vue en coupe du circuit conforme à la présente invention après engagement d'une broche dans la plage découpée, et - la figure 9 représente une vue en coupe du circuit imprimé après l'étape de refusion.
On a représenté sur la figure 2 un circuit imprimé souple 200 conforme à la présente invention.
De façon connue en soi, ce circuit imprimé souple 200 comprend un film ou feuille support 210 en matériau électriquement isolant souple, revêtu de pistes 220 électriquement conductrices, de faible épaisseur.
Le matériau composant le film support 210 peut être formé par exemple, du produit commercialisé sous les dénominations MYLAR ou KAPTON.
Le MYLAR commercialisé par la Société DU PONT DE
NEMOURS est constitué de polyester thermoplastique.
Le KAPTON commercialisé par la Société DU PONT DE
NEMOURS est constitué de polyimide.
Les pistes 220 sont formées généralement de métal, le plus souvent de cuivre. Elles peuvent être formées selon toute technique connue de l'homme de l'art, par exemple par gravure électrochimique ou sérigraphiée. Bien entendu, la conformation des pistes 220 peut faire l'objet d'un très grand nombre de variantes en fonction de l'implantation requise des composants.
Comme indiqué précédemment, selon l'invention, le circuit imprimé 200 comprend au moins une piste électriquement conductrice 220 qui possède une plage 222, de préférence évasée, munie d'au moins deux découpes 230 inclinées entre elles et sécantes.
Plus précisément, les découpes 230 précitées sont formées à la fois dans la plage 222 en matériau électriquement conducteur et dans le film support 210 électriquement isolant, afin d'autoriser l'insertion ultérieure d'une broche 250 de composant à travers le circuit imprimé souple 200, comme cela sera précisé par la suite et comme cela est visible notamment sur la figure 8.
La géométrie des plages 222 et des découpes 230 peut faire l'objet de nombreuses variantes. Elle est de préférence adaptée à la section des broches 250 utilisées.
On a représenté sur la figure 3 annexée un premier exemple de réalisation selon lequel la plage 222 est circulaire et comprend deux découpes 232, 233 rectilignes, orthogonales et sécantes à leur mi-longueur. Les deux découpes 232, 233 sont ainsi placées en croix. Elles sont munies chacune à leurs deux extrémités d'un petit perçage 234 de contour sensiblement circulaire. Ce perçage 234 évite la déchirure du circuit imprimé 200 lorsque l'engagement de la broche 250 exerce une sollicitation mécanique sur les découpes 232, 233. Les découpes 232, 233 représentées sur la figure 3 sont conçues pour recevoir de préférence une broche 250 de section circulaire ou carré.
On a représenté sur la figure 4 annexée un second exemple de réalisation selon lequel la plage 222 est oblongue, généralement en forme d'ovale et comprend cinq découpes 235, 236, 237, 238, 239. Les diverses découpes 235 à 239 sont rectilignes.La découpe 235 s'étend selon la longueur de la plage 222, sensiblement à mi-largeur de celle-ci. Les découpes 236, 237 sont inclinées entre elles de l'ordre de 900 et se raccordent de façon symétrique à une extrémité de la découpe 235 à la façon d'un Y. De même, les découpes 238, 239 sont inclinées entre elles de l'ordre de 900 et se raccordent de façon symétrique à la seconde extrémité de la découpe 235 à la façon d'un Y. Les découpes 236, 237, 238 et 239 sont munies chacune à leurs extrémités libres opposées à la découpe 235 d'un perçage 234 similaire au perçage 234 précédemment décrit en regard de la figure 3, et dans le même but.Les découpes 235 à 239 représentées sur la figure 4 sont conçues pour recevoir de préférence une broche 250 de section rectangulaire ou oblongue.
Comme on l'a schématisé sur la figure 2, le circuit imprimé souple 200 peut être placé contre un support rigide 290. Il peut s'agir par exemple de la paroi d'un boîtier ou encore d'un élément de refroidisseur ou radiateur. Pour permettre l'engagement d'une broche 250 dans la plage découpée 222, il est nécessaire de prévoir un orifice 292 dans le support rigide 290 en regard de la plage 222. L'orifice 292 peut être découpé dans le support 290. Le cas échéant, l'orifice 292 peut être formé d'un emboutissage dans le support 290.
On notera à l'examen de la figure 2 que la face 212 du circuit imprimé souple 210 munie des plages métallisées et découpées 222 est placée à l'opposé du support 290.
Comme on l'a représenté sur la figure 5, selon l'invention, une masse contrôlée de pate à souder 260 est déposée sur chaque plage 222. Ce dépôt peut être opéré selon toute technique connue de l'homme de l'art, par exemple par sérigraphie. La pate à souder 260 est de préférence à base de plomb et d'étain, typiquement à raison de 60% d'étain et 40% de plomb. De préférence, la pate à souder 260 est la même que celle utilisée pour fixer les autres composants sur le circuit 210, et cette pate à souder est déposée selon la même technique et au cours de la même étape que la soudure nécessaire pour les autres composants portés par le circuit 210. Ces autres composants sont de préférence des composants montables en surface, généralement dénommés CMS.
Une fois la pate à souder 260 déposée côté composant sur chaque plage 222, une broche 250 peut être engagée dans les découpes 230, pour traverser le circuit imprimé souple 200 perpendiculairement à celui-ci et dans le sens entrant par le côté composant, soit la plage 222 électriquement conductrice et le support électriquement isolant 210, comme cela est schématisé sur la figure 8.
Lors de cet engagement, la plage 222 est déformée à la façon d'un entonnoir, par ouverture des découpes 230. La déformation induite dépend de la géométrie et du diamètre de la broche 250.
On notera que la plage métallisée en matériau électriquement conducteur 222 recevant la pate à souder 260 est placée sur le côté concave de la partie déformée en entonnoir.
Il reste alors à soumettre le circuit imprimé souple 200 pourvu de la broche traversante 250 à une phase de refusion, par exemple dans un four ou tout moyen équivalent, pour assurer la liaison tant électrique que mécanique entre la broche 250 et le circuit imprimé souple. Cette étape de refusion peut être utilisée pour fixer également les autres composants (par exemple CMS) du circuit. Comme représenté sur la figure 9, après refusion, la pate à souder entoure étroitement la broche 250 et est délimitée par ailleurs autour de la broche 250 par deux ménisques concaves 262, 264, l'un adhérant à la plage électriquement conductrice 222, l'autre formant la surface externe de la soudure.
Grâce à cette géométrie de la soudure 260 on obtient une fixation mécanique particulièrement solide de la broche 250, apte à résister à des efforts importants, en particulier aux forces d'insertion ou d'extraction pour le cas d'un connecteur.
La présente invention permet d'utiliser des connecteurs ou composants standards à broches employés de façon classique avec des circuits imprimés rigides.
La présente invention permet d'accepter des tolérances très larges au niveau des dimensions des broches des composants.
La présente invention permet également d'accepter des défauts de planéité au niveau du circuit 200.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.
En particulier, les figures annexées ne représentent qu'une plage découpée sur le circuit imprimé souple et qu'une seule broche associée. Dans la pratique, le circuit imprimé souple comprend de préférence plusieurs plages 222 destinées à recevoir chacune une broche 250, notamment dans le cas d'un connecteur multi-voies. Ces diverses plages 222 sont disposées selon toute géométrie appropriée, par exemple sur deux rangées alternativement décalées en quinconce.
L'invention n'est cependant pas limitée à cette application particulière et peut être utilisée également pour la fixation électrique et mécanique des broches d'autres composants, par exemple de relais, résistances, condensateurs, ou selfs.
Le cas échéant, certaines au moins des plages 222 peuvent comprendre deux découpes communiquant ou non pour recevoir deux broches.

Claims (14)

REVENDICATIONS
1. Procédé de liaison électrique et de fixation mécanique d'un composant sur un circuit imprimé souple, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à i) prévoir un circuit imprimé souple (200) comprenant au moins une piste électriquement conductrice (220) présentant une plage (222) pourvue d'au moins deux découpes inclinées entre elles et sécantes (232, 233 235, 236, 237, 238, 239), ii) placer de la pate à souder (260) sur la plage (222) ainsi formée, iii) engager une broche (250) de composant dans les découpes de la plage (222), en déformant le circuit imprimé souple (200), au niveau de ladite plage (222), à la façon d'un entonnoir, iv) soumettre le circuit imprimé (200) à une étape de refusion pour assurer la liaison électrique et mécanique entre la broche (250) et la plage (222) du circuit imprimé grâce à la pate à souder après fusion de celle-ci.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la plage (222) munie des découpes (232, 233 ; 235 à 239) est évasée.
3. Procédé selon lune des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les découpes (232, 233 ; 235 à 239) sont ménagées dans la plage électriquement conductrice (222) et dans le support sous-jacent en matériau électriquement isolant (210).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque plage comprend deux découpes orthogonales en croix (232, 233).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque plage (222) comprend cinq découpes : une découpe principale généralement rectiligne (235), deux découpes (236, 237) inclinées entre elles de l'ordre de 900 et qui se raccordent de façon symétrique à une extrémité de la découpe principale (235) à la façon d'un Y et deux découpes (238, 239) inclinées entre elles de l'ordre de 900 et qui se raccordent de façon symétrique à la seconde extrémité de la découpe principale (235) à la façon d'un Y.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que chaque découpe est munie d'un petit perçage (234) à son extrémité libre.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le circuit imprimé souple est placé contre un support rigide, par exemple une paroi de boîtier ou un refroidisseur.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la pate à souder est formée à base d'étain et de plomb, typiquement à raison de 60% d'étain et 40% de plomb.
9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la pate à souder (260) est déposée par sérigraphie.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que la pate à souder (260) est la même que celle utilisée pour fixer les autres composants sur le circuit imprimé souple (210) et cette pate à souder est déposée selon la même technique et au cours de la même opération que la soudure nécessaire pour les autres composants portés par le circuit (210).
11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la broche possède une section choisie dans le groupe circulaire, carré, rectangulaire ou oblongue.
12. Procédé selon lune des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que chaque circuit imprimé comprend plusieurs plages (222) pourvues de découpes (232, 233 ; 235 à 239).
13. Circuit imprimé souple obtenu par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 12.
14. Circuit selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la broche engagée dans le circuit imprimé est une broche de connecteur.
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