FR2797101A1

FR2797101A1 - System for connecting two printed circuit boards without using welding techniques involves that printed circuits, block, plate and film form sandwich configuration held in place by terminals

Info

Publication number: FR2797101A1
Application number: FR9909745A
Authority: FR
Original assignee: FCI France SA
Current assignee: FCI France SA
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-02
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: FR2797101B1

Abstract

Connection system comprises rigid printed circuit (1), supple printed circuit (2), and anisotropic conductive film (3), inserted between two printed circuits. System also has rigid plate (4) placed above elastic block (5) which is placed between rigid plate and supple printed circuits. Superposition of circuits, film, block and plate forms sandwich configuration held in place using press-fit-type terminals (6).

Description

Dispositif de connexion sans soudure de deux circuits imprimés La présente invention a pour objet un dispositif de connexion sans soudure de deux circuits imprimés. Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine des connexions entre un circuit imprimé rigide et un circuit imprimé souple, notamment celles réalisées au moyen d'un film conducteur anisotropique interposé. L'invention propose un dispositif permettant de garantir des connexions électriques réversibles et sûres entre deux circuits imprimés de rigidité différente. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a device for the seamless connection of two printed circuits. It finds more particularly its use in the field of connections between a rigid printed circuit and a flexible printed circuit, especially those made by means of an interposed anisotropic conductive film. The invention proposes a device for guaranteeing reversible and safe electrical connections between two printed circuits of different rigidity.

Afin de diminuer l'encombrement généré par des composants électroniques, on peut utiliser des circuits imprimés souples. Dans l'état de la technique, on utilise par exemple des circuits imprimés souples de type feuille de polyimide métallisée sur une ou deux faces. Une des solutions possibles pour connecter ensemble un circuit imprimé souple avec un circuit imprimé rigide, consisteà utiliser un film conducteur anisotropique. In order to reduce the bulk generated by electronic components, flexible printed circuits can be used. In the state of the art, for example, flexible printed circuits of metallized polyimide sheet type on one or both sides are used. One of the possible solutions for connecting a flexible printed circuit board together with a rigid printed circuit board is to use an anisotropic conductive film.

Un tel film conducteur anisotropique permet de réaliser des connexions entre des métallisations situées respectivement sur chacun des deux circuits imprimés. Ce type de film permet aussi d'éviter des contacts non souhaités entre d'autres pistes métalliques des deux circuits imprimés. Une connexion électrique entre deux points situés respectivement sur deux circuits imprimés distincts, est assurée par des sortes de clous métalliques microscopiques partiellement noyés dans un corps isolant du film conducteur anisotropique. Les clous métalliques sont en contact avec les métallisations des circuits imprimés. Les contacts sont assurés par un maintien mécanique du circuit imprimé souple contre le film conducteur anisotropique. Ce maintien est par exemple réalisé par des fixations mécaniques placées sur les circuits imprimésà connecter ensemble. Such anisotropic conductive film makes it possible to make connections between metallizations situated respectively on each of the two printed circuits. This type of film also makes it possible to avoid unwanted contacts between other metal tracks of the two printed circuits. An electrical connection between two points located respectively on two separate printed circuits, is provided by kinds of microscopic metal nails partially embedded in an insulating body of the anisotropic conductive film. The metal nails are in contact with the metallizations of the printed circuits. The contacts are provided by a mechanical support of the flexible printed circuit against the anisotropic conductive film. This maintenance is for example achieved by mechanical fasteners placed on the printed circuit boards to connect together.

Un tel dispositif de connexion de l'état de la technique pose un certain nombre de problèmes. En particulier la qualité des contacts électriques entre les métallisations du circuit imprimé souple et celles du circuit imprimé rigide, entre lesquelles est interposé le film conducteur anisotropique, est difficileà assurer. En fait, le problème techniqueà résoudre est relatifà une distribution età une répartition homogènes de la pression sur le film conducteur anisotropique (et donc de la pression de contact entre les clous et les plages de contact des circuitsà connecter) pour que ce dernier permette d'établir des contacts électriques certains entre les deux circuitsà relier. Such a connection device of the state of the art poses a number of problems. In particular, the quality of the electrical contacts between the metallizations of the flexible printed circuit and those of the rigid printed circuit, between which the anisotropic conductive film is interposed, is difficult to ensure. In fact, the technical problem to solve is relative to a distribution and to a homogeneous distribution of pressure on the anisotropic conductive film (and therefore the contact pressure between the nails and the contact pads of the circuits to connect) so that the latter allows to establish some electrical contacts between the two circuits to connect .

En effet, le circuit imprimé souple et le film conducteur doivent être parfaitement tendus entre les fixations mécaniques, de manièreà garantir tous les contacts. De plus, il faut placer des points de fixation au plus près des contacts électriques. Car si des métallisationsà connecter sont situées loin des points de fixation, alors elles ne sont pas contraintes de manière sûre contre des clous du film et donc la connexion électrique n'est pas assurée en ces endroits. L'espacement ou le pas entre deux contacts successifs du circuit imprimé souple étant de l'ordre de 40 micromètres, il est impossible de placer des points de fixation, qui de plus doivent être réversibles,à proximité de toutes les métallisations. Indeed, the flexible printed circuit and the conductive film must be perfectly tensioned between the mechanical fasteners, so as to guarantee all the contacts. In addition, it is necessary to place fixing points as close as possible to the electrical contacts. Because if metallizations to connect are located far from the fixing points, then they are not constrained securely against nails of the film and thus the electrical connection is not assured in these places. The spacing or the pitch between two successive contacts of the flexible printed circuit being of the order of 40 micrometers, it is impossible to place fixing points, which moreover must be reversible, to close to all metallizations.

L'invention a pour objet de remédier aux problèmes cités en proposant un dispositif de connexion comprenant un circuit imprimé souple, un circuit imprimé rigide et un film conducteur anisotropique plaqué entre ces deux circuits. Le dispositif de connexion de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend également une plaque rigide plane, un élément élastique placé entre la plaque rigide et le circuit imprimé souple, et des moyens de presser la plaque rigide plane et le circuit imprimé rigide sur le film conducteur anisotropique. Ces moyens de presser sont également des moyens de fixation. En effet, la superposition d'un circuit imprimé rigide, d'un film conducteur anisotropique, d'un circuit imprimé souple, d'un élément élastique, et d'une plaque plane rigide constitue un "sandwich" qui est maintenu solidaire par les moyens de mise en pression et de fixation. Ces moyens de mise en pression et de fixation sont de préférence réversibles. The invention aims to remedy the problems mentioned by proposing a connection device comprising a flexible printed circuit, a rigid printed circuit and an anisotropic conductive film plated between these two circuits. The connecting device of the invention is characterized in that it also comprises a flat rigid plate, an elastic element placed between the rigid plate and the flexible printed circuit, and means for pressing the rigid plate and the rigid printed circuit board on the anisotropic conductive film. These means of pressing are also fixing means. Indeed, the superposition of a rigid printed circuit, an anisotropic conductive film, a flexible printed circuit, an elastic element, and a rigid flat plate constitutes a "sandwich" which is held together by the pressurizing and fixing means. These pressurizing and fixing means are preferably reversible.

La solution apportée par l'invention est particulièrement intéressante parce qu'elle comporte peu de moyens de mise en pression et de fixation. D'autre part, elle permet de garantir l'intégralité des contacts électriques, quel que soit leur emplacement par rapport aux moyens de fixation. Les deux circuits sont contraints l'un vers l'autre, chacun contre une face du film conducteur anisotropique. La contrainte est assumée par le rapprochement forcé de la plaque plane rigide et du circuit imprimé rigide. Cette contrainte est maintenue par les moyens de mise en pression et de fixation. Elle est transmise de manière homogèneà toute la surface de la plaque plane, car celle ci est rigide. Par ailleurs, l'élément élastique transmet et permet de distribuer de manière homogène cette contrainte au circuit imprimé souple. Ainsi, même les contacts situésà distance des points de fixation sont correctement connectés électriquement. D'autre part, l'inconvénient généré par l'addition de deux composants supplémentaires pour la connexion de deux circuits imprimés n'est pas contraignant car, comme on le verra plus loin, les deux éléments ajoutés sont de très faible épaisseur. The solution provided by the invention is particularly interesting because it comprises few pressurizing and fixing means. On the other hand, it ensures the completeness of the electrical contacts, regardless of their location relative to the fastening means. The two circuits are constrained toward each other, each against one side of the anisotropic conductive film. The constraint is assumed by the forced approximation of the rigid flat plate and the rigid printed circuit. This constraint is maintained by the pressurizing and fixing means. It is transmitted homogeneously to the entire surface of the flat plate, because it is rigid. Moreover, the elastic element transmits and makes it possible to homogeneously distribute this stress to the flexible printed circuit. Thus, even the contacts located at distance from the attachment points are properly electrically connected. On the other hand, the disadvantage generated by the addition of two additional components for the connection of two printed circuits is not binding because, as will be seen below, the two added elements are very thin.

L'invention concerne donc un dispositif de connexion comprenant un circuit imprimé souple, un circuit imprimé rigide, et un film conducteur anisotropique, intermédiaire de connexion entre les deux circuits imprimés, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque plane rigide, un élément élastique placé entre la plaque plane et le circuit imprimé souple, et des moyens de presser continûment la plaque plane en direction du circuit imprimé rigide pour obtenir et conserver une pression homogène sur le film conducteur anisotropique. The invention therefore relates to a connection device comprising a flexible printed circuit, a rigid printed circuit, and an anisotropic conductive film, intermediate of connection between the two printed circuits, characterized in that it comprises a rigid flat plate, an elastic element placed between the flat plate and the flexible printed circuit, and means for continuously pressing the flat plate towards the rigid printed circuit to obtain and maintain a homogeneous pressure on the anisotropic conductive film.

L'invention sera mieux compriseà la lecture de la description qui suit età l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent - Figure1 une vue éclatée du dispositif selon l'invention; - Figure 2 une vue en coupe du dispositif connecté selon l'invention. La figure1 montre un dispositif de connexion selon l'invention. Ce dispositif de connexion comprend un circuit imprimé rigide1, un circuit imprimé souple 2, et un film3 conducteur anisotropique placé entre les deux circuits1 et 2. Ce dispositif comprend également une plaque 4 plane et rigide située au-dessus d'un bloc élastique5, lui-même situé entre la plaque rigide 4 et le circuit imprimé souple 2. La superposition du circuit imprimé rigide1, du film conducteur anisotropique 3, du circuit imprimé souple 2, du bloc élastique5 et de la plaque rigide 4 forme un sandwich dont les couches sont maintenues solidaires par des moyens6 de mise en pression et de fixation. The invention will be better understood from reading the description which follows and from examining the figures which accompany it. These are presented only as an indication and in no way limitative of the invention. The figures show - Figure 1 an exploded view of the device according to the invention ; - Figure 2 a view in section of the connected device according to the invention. Figure 1 shows a connection device according to the invention. This connection device comprises a rigid printed circuit board 1, a flexible printed circuit board 2, and an anisotropic conductor film placed between the two 1 circuits. and 2. This device also comprises a flat and rigid plate 4 situated above an elastic block 5, itself located between the rigid plate 4 and the flexible printed circuit 2. The superposition of the rigid printed circuit 1, of the anisotropic conductive film 3, of the flexible printed circuit 2, of the elastic block 5 and of the rigid plate 4 forms a sandwich whose layers are held together by means 6 pressurizing and fixing.

Dans l'exemple, le bloc élastique5 a une superficie moins importante que la plaque rigide 4. La plaque rigide 4 a en outre une superficie légèrement supérieureà la superficie des zones des circuits imprimés1 et 2 qui comportent des métallisationsà connecter. Les moyens de mise en pression et de fixation6 sont préférentiellement disposés aux extrémités de la plaque rigide 4, par exempleà ses quatre coins si elle est rectangulaire ou carrée. Les moyens de mise en pression et de fixation peuvent être formés par des broches qui traversent la plaque rigide 4, les circuits imprimés1 et 2 et éventuellement le film3. In the example, the elastic block 5 has a smaller area than the rigid plate 4. The rigid plate 4 also has a slightly larger area than the area of the zones printed circuits 1 and 2 which have metallizations to connect. The pressurizing and fixing means 6 are preferably arranged at the ends of the rigid plate 4, for example at its four corners if it is rectangular or square. The pressurizing and fixing means may be formed by pins which pass through the rigid plate 4, the printed circuits 1 and 2 and possibly the film 3.

Dans un exemple, un moyen de mise en pression et de fixation6 est une connexionà insertion forcée présentant une extrémité7 oblongue, l'extrémité7 a un diamètre plus large que celui d'un tronc de cette connexion. Dans ce cas, l'extrémité oblongue est creuse et possède une élasticité propreà son emmanchementà force. Ces connexionsà insertion forcée sont des bornes de type press-fit. In one example, pressurizing and fixing means 6 is a forced insertion connection having an oblong end, the end being 7 has a larger diameter than a trunk of this connection. In this case, the oblong end is hollow and has a clean elasticity to its fitting to force. These forced-to-insert connections are press-fit terminals.

Figure1, la plaque rigide 4 comporte des orifices8, le circuit imprimé souple des orifices9, le film3 des orifices10, et enfin le circuit imprimé1 des orifices11. Les orifices8, 9, 10 et11 sont superposables, et permettent l'introduction des bornes telles que6. L'extrémité oblongue7 est plus large que le diamètre de l'orifice11. L'extrémité7 est emmanchéeà force dans ce dernier orifice11. La borne6 comporte par ailleurs une extrémité 12 opposée à l'extrémité7. Cette extrémité 12 peut par exemple être soudée, collée ou également fixée par une terminaison de type press-fit sur la plaque rigide 4 après empilage des autres couches. L'extrémité7 peut également être soudée, collée ou vissée sur le circuit imprimé1. Mais dans ce cas, pour garantir la réversibilité des contacts, l'extrémité 12 doit alors pouvoir être emmanchéeà force dans l'orifice8 de la plaque rigide 4. Figure 1, the rigid plate 4 has holes 8, the flexible printed circuit of the holes 9, the film 3 holes 10, and finally the circuit board 1 holes 11. holes 8, 9, 10 and 11 are superimposable, and allow the introduction of terminals such as 6. The oblong end 7 is wider than the diameter of the 'hole 11. The end 7 is fitted to force in this last hole 11. The terminal 6 also has an end 12 opposite to the end 7. This end 12 may for example be welded, glued or also fixed by a termination of press-fit type on the rigid plate 4 after stacking the other layers. The end 7 can also be welded, glued or screwed on the PCB 1. But in this case, to ensure the reversibility of the contacts, the end 12 must then can be fitted to force in the hole 8 of the rigid plate 4.

Ce système de fixation réversible permet d'accéder facilement aux différents composants de manièreà les réparer au besoin.Il permet également de replacer le film3 et le circuit imprimé 2 de manièreà remettre bien en vis-à-vis les zonesà contacter, si le contact est défectueux. This reversible fastening system allows easy access to the various components so to repair them as needed. It can also replace the film 3 and the printed circuit 2 in a way to put well in front of the areas to contact, if the contact is defective.

Une hauteur de la borne6 est définie entre l'extrémité7 et l'extrémité 12. Cette hauteur est légèrement inférieureà une épaisseur cumulée des épaisseurs des circuits imprimés1 et 2, du film3, du bloc5 et de la plaque 4. Ainsi lors du montage de la borne6, la plaque rigide 4 et le circuit imprimé rigide1 doivent être contraints l'un vers l'autre. La borne6 est donc un moyen de mise en pression et de fixation. La plaque rigide 4 est contrainte dans une direction13. Et le circuit imprimé1 est contraint dans une direction opposéeà la direction13. La direction13 est orientée de la plaque 4 vers le circuit imprimé1. Le maintien des extrémités des bornes6 dans les orifices8 et11 permet ultérieurement de rendre cette contrainte permanente. A height of the 6 terminal is defined between the 7 end and the 12 end. This height is slightly less than at a cumulative thickness of PCB thicknesses 1 and 2, film 3, 5 and plate 4. Thus when mounting the terminal 6, the rigid plate 4 and the rigid printed circuit 1 must be constrained towards each other. The terminal 6 is therefore a means of pressurizing and fixing. The rigid plate 4 is constrained in a direction 13. And the printed circuit 1 is constrained in an opposite direction to the direction 13 13 is oriented from the plate 4 to the 1 PCB. Holding the ends of the 6 terminals in holes 8 and 11 later makes this constraint permanent.

La contrainte exercée ponctuellement au niveau des orifices8 est transmise de manière solidaireà toute la surface de la plaque rigide 4. La plaque 4 est suffisamment rigide pour transformer les contraintes ponctuelles en une contrainte homogène appliquéeà toute la surface de la plaque. Alors la contrainte homogène selon l'orientation13 est transmise au bloc élastique 5. Le bloc élastique5 est lui aussi homogène. Dans un exemple préféré de l'invention, le bloc5 est un bloc d'élastomère.Il assure donc un transfert de cette contrainte homogène sur toute la surface du circuit imprimé souple 2 compressé sous le bloc élastique5. Ainsi le circuit imprimé souple 2 est contraint sur le film3 lui-même contraint contre le circuit imprimé rigide1. Cette contrainte homogène permet de garantir un contact entre toutes les métallisations du circuit imprimé 2 avec des clous 14 du film3. Au besoin le bloc élastique5 possède une forme de coussin qui absorbe les déformations de la plaque 4 et ou du circuit imprimé1 au moment de la fixation. Figure1, le film3 comporte des clous 14 qui le traversent. Une extrémité15 des clous 14 dépasse sur une face16 de ce film 4 présentée contre le circuit imprimé souple 2. Les clous 14 présentent une deuxième extrémité17 dépassant d'une face18, opposéeà la face16, présentée contre le circuit imprimé1. Dans un exemple, un tel clou 14 a un diamètre de 10 micromètres environ. Dans un exemple, l'espacement ou le pas entre deux clous voisins est d'environ 40 micromètres. Les clous 14 sont répartis perpendiculairement aux plans formés par les faces parallèles16 et18. The constraint exerted punctually at the holes 8 is integrally transmitted to the entire surface of the rigid plate 4. The plate 4 is rigid enough to transform the point constraints into a homogeneous stress applied to the whole surface of the plate. Then the homogeneous stress in the 13 orientation is transmitted to the elastic block 5. The elastic block 5 is also homogeneous. In a preferred example of the invention, the block 5 is an elastomer block. It thus ensures a transfer of this homogeneous stress over the entire surface of the flexible printed circuit. 2 compressed under the elastic block 5. Thus the flexible printed circuit 2 is constrained on the film 3 itself constrained against the rigid printed circuit 1. This homogeneous stress makes it possible to guarantee a contact between all the metallizations of the printed circuit 2 with the nails 14 of the film 3. If necessary the elastic block 5 has a cushion shape which absorbs the deformations of the plate 4 and or the printed circuit board 1 at the time of fixing. Figure 1, the film 3 has nails 14 running through it. One end 15 of the nails 14 protrudes on one side 16 of this film 4 presented against the flexible printed circuit 2. The nails 14 have a second end 17 protruding from one face 18, opposite from the face 16, shown against the 1 circuit board. In one example, such a nail 14 has a diameter of 10 micrometers approximately. In one example, the spacing or pitch between two neighboring nails is about 40 micrometers. The nails 14 are distributed perpendicular to the planes formed by the parallel faces 16 and 18.

Le circuit imprimé rigide1 possède des pistes conductrices19 étroites terminées par des métallisations larges. Le circuit imprimé1 est connecté électriquement pointà point avec le film3. L'extrémité15 de ce même clou 14 est dans ce but appliquéeà une piste conductrice 20 du circuit imprimé souple 2. Rigid printed circuit board 1 has narrow <19> conductor tracks terminated by wide metallizations. The circuit board 1 is electrically connected point to point with the film 3. The end 15 of this same nail 14 is for this purpose applied to a conductive track 20 of the flexible printed circuit 2.

La figure 2 présente les éléments de la figure1 assemblés et connectés selon l'invention. La figure 2 propose une variante, dans laquelle le bloc élastique5 a la même superficie que la plaque rigide 4. Dans ce cas le bloc élastique5 possède aussi des orifices pour laisser passer les bornes 6. FIG. 2 presents the elements of FIG. 1 assembled and connected according to the invention. FIG. 2 proposes a variant, in which the elastic block 5 has the same area as the rigid plate 4. In this case the elastic block 5 also has holes for leaving pass the terminals 6.

Dans une autre variante de l'invention, la plaque rigide 4 peut être un circuit imprimé rigide possédant lui aussi des métallisations et des pistes métalliques. Dans le cas où la plaque 4 est un circuit imprimé, le moyen de fixation6 peut jouer un rôle de contact électrique. Ainsi une borne6 peut aussi autoriser un contact électrique entre une métallisation de la plaque 4 et une métallisation du circuit imprimé rigide1, ou un contact électrique entre la plaque 4 et le circuit imprimé souple 2, ou les deux. Ainsi, l'augmentation de volume générée par l'adjonction de la plaque 4 et du bloc élastique5 est compensée par le fait que la plaque 4 a une utilité fonctionnelle dans l'environnement des circuits imprimés1 et 2. In another variant of the invention, the rigid plate 4 may be a rigid printed circuit also having metallizations and metal tracks. In the case where the plate 4 is a printed circuit, the fixing means 6 can play a role of electrical contact. Thus a terminal 6 can also allow an electrical contact between a metallization of the plate 4 and a metallization of the rigid printed circuit 1, or an electrical contact between the plate 4 and the flexible circuit board 2, or both. Thus, the increase in volume generated by the addition of the plate 4 and the elastic block 5 is compensated by the fact that the plate 4 has a functional utility in the environment of printed circuits 1 and 2.

Dans une autre variante de l'invention, la plaque rigide 4 peut également être une face d'un boîtier. Ce boîtier contient alors les deux circuits imprimés1 et 2, le film conducteur anisotropique 3 et l'élément élastique5. Dans ce cas également, l'augmentation de volume générée par ce dispositif est quasi nulle car le boîtier est un élément nécessaire et fonctionnel du montage. Dans ce cas, les bornes6 sont insérées depuis l'extérieur du boîtier.In another variant of the invention, the rigid plate 4 may also be a face of a housing. This case then contains the two printed circuits 1 and 2, the anisotropic conductive film 3 and the elastic element 5. In this case also, the increase in volume generated by this device is almost zero because the housing is a necessary and functional element of the assembly. In this case, the 6 terminals are inserted from outside the case.

Claims

CLAIMS <- B> 1 - Connecting device comprising a flexible printed circuit (2), a rigid printed circuit (1), and a film (3) anisotropic conductor, intermediate connection between the two printed circuits, characterized in that it comprises a rigid flat plate (4), a resilient element (B) (5) placed between the planar plate and the flexible printed circuit, and means (6) to continuously press the flat plate towards the rigid printed circuit to obtain and maintain a homogeneous pressure on the anisotropic conductive film. 2 - Device according to claim 1 characterized in that the pressure means are located at the edges of the printed circuits. 3 - Device according to one of claims 1 to 2 characterized in that the pressure means are connections to forced insertion fixed on the rigid flat plate and passing through the two printed circuits and the film. 4 - Device according to claim 3 characterized in that the connections Forced insertion are press-fit type terminals, fitted to force in the rigid printed circuit. 5 - Device according to one of claims 1 to 4 characterized in that the connections to forced insertion are set to rigid flat plate and rigid printed circuit by welding, gluing, screwing or press-fit type fixing. 6 - Device according to one of claims 1 to 5 characterized in that the rigid flat plate is a printed circuit. 7 - Device according to one of claims 1 to 6 characterized in that the pressure means form electrical contacts. 8 - Device according to one of claims 1 to 7 characterized in that the elastic element is an elastomer block. 9 - Device according to one of claims 1 to 8 characterized in that the rigid flat plate constitutes a face of a housing.