FR2479520A1 - Transducteur composite a adressage electrique - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION SE RAPPORTE AU DOMAINE DES TRANSDUCTEURS COMPOSITES A ADRESSAGE ELECTRIQUE. ELLE A POUR OBJET UN TRANSDUCTEUR COMPRENANT UN PANNEAU D'ELEMENTS TRANSDUCTEURS 10 MUNIS D'ELECTRODES INDIVIDUELLES 14 ET UN SECOND PANNEAU CONTENANT LE CIRCUIT D'ADRESSAGE PERMETTANT LA COMMANDE INDIVIDUELLE DES ELEMENTS TRANSDUCTEURS; LE CIRCUIT D'ADRESSAGE COMPREND UN DOUBLE RESEAU DE LIGNES 1 ET DE COLONNES 2 DEFINISSANT DES MAILLES A CHACUNE DESQUELLES CORRESPONDENT DES ELEMENTS DE COMMUTATION ET UN POINT DE COMMANDE; LES POINTS DE COMMANDE SONT MATERIALISES PAR DES POINTS DE BRANCHEMENT 33 RENFORCES PAR DES BOSSAGES 34 QUI VIENNENT EN COINCIDENCE AVEC LES ELECTRODES 14 DES ELEMENTS TRANSDUCTEURS 10 ET PERMETTENT L'INTERCONNEXION DES DEUX PANNEAUX PAR UNE OPERATION GLOBALE DE FUSION OU DE THERMOCOMPRESSION. APPLICATION NOTAMMENT A DES PANNEAUX DE VISUALISATION OU D'ECRITURE.

Description

L'invention se rapporte au domaine des transducteurs composites à adressage électrique et concerne un transducteur ayant une structure qui permet d'établir collectivement l'interconnexion d'un panneau d'éléments transducteurs avec les circuits d'adressage réunis sur un autre panneau et qui comprennent un jeu d'éléments de commutation associé à chaque transducteur.
On considère un transducteur composite comprenant un ensemble d'éléments transducteurs semblables, agencés en panneau, susceptibles de convertir de façon réciproque un signal électrique en une autre grandeur physique, par exemple des transducteurs photoélectriques, tels que photodiodes ou photodétecteurs, ou des transducteurs piézoélectriques, etc...
Du point de vue électrique, chaque transducteur comprend deux électrodes, une électrode commune à l'ensemble des transducteurs, et une électrode individuelle.
On veut que n'importe lequel des transducteurs élémentaires du panneau puisse être connecté sélectivement à deux bornes communes du transducteur composite. A cet effet, on fait appel à un système d'adressage qui établit avec ces deux bornes communes autant de connexions isolées qulil y a de transducteurs sur le panneau. En général, ces connexions sont établies séquentiellement sous la commande de signaux d'adressage fournissant une adresse double.
Habituellement, les transducteurs élémentaires sont agencés en un panneau carré ou rectangulaire, formant ainsi une matrice de m lignes et n colonnes, m pouvant être égal à n.
Dans ce cas, on utilise un système d'adressage à m + n voies pour commuter m x n éléments. Ce système comprend des réseaux de lignes et de colonnes qui se croisent, et à chaque transducteur élémentaire, on fait correspondre un jeu d'éléments de commutation situé au croisement d'une ligne et d'une colonne. Donc, pour adresser m x n points, on utilise m + n conducteurs, alimentés par deux multiplexeurs, l'un sélectionnant les lignes et l'autre les colonnes.
Les réseaux de lignes et de colonnes du système d'adressage et les éléments de commutation associés peuvent en principe être implantés sur le panneau portant les transducteurs élémentaires, mais ce n'est pas toujours possible, faute de place.
Dans ce cas, on loge sur un panneau séparé les lignes et les colonnes conductrices ainsi que les éléments de commutation. On appellera point de commande l'intersection d'une connexion ligne et d'une connexion colonne. Il reste alors à- réunir électriquement par leur électrode propre les éléments transducteurs de l'un des panneaux aux points de branchement des jeux d'éléments de commutation qui garnissent l'autre panneau.
Il est connu d'effectuer de telles liaisons individuellement par câblage, mais cette opération devient fastidieuse si le nombre de points à connecter est élevé et s'ils sont répartis sur une surface de petite dimension.
La présente invention concerne un transducteur composite à adressage électrique ayant une structure qui permet d'établir collectivement les interconnexions entre le panneau de transducteurs élémentaires et le panneau contenant le système d'adressage.
Elle a pour objet un transducteur composite à adressage électrique bidirectionnel comprenant m x n éléments transducteurs agencés selon m lignes et n colonnes sur un premier panneau et m x n jeux d'éléments de commutation agencés sur un second panneau ; chaque élément transducteur ayant une électrode commune et une seconde électrode ; chaque jeu d'éléments de commutation ayant un point de branchement et deux bornes reliées respectivement à une connexion ligne et à une connexion colonne; m x n connexions reliant chaque seconde électrode à un point de branchement, caractérisé en ce que le second panneau porte sur la première de ses faces un réseau de m connexions lignes et sur la seconde de ses faces un réseau de n connexions colonnes réalisant le pontage de m alignements de n premiers plots ; ces m alignements formant sur la première face un réseau imbriqué avec le réseau de m connexions lignes; sur chacun de ces alignements, les n premiers plots liés aux connexions colonnes étant intercalés avec n seconds plots isolés qui possèdent chacun un point de branchement ; ces points de branchement étant soudés collectivement par rapprochement des panneaux aux secondes électrodes des éléments transducteurs ; les éléments de commutation étant disposés sur tous les 2 x n x m plots.
L'invention sera mieux comprise au moyen de la description qui suit, illustrée par les figures annexées dont le contenu est le suivant:
- la figure 1 représente un panneau d'éléments transducteurs;
- la figure 2 schématise un circuit d'adressage classique;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un fragment du transducteur selon Pinvention.
Le problème technologique ayant donné lieu à la présente invention est celui de l'adressage individuel d'éléments transducteurs agencés en un panneau, comme par exemple celui qui est représenté sur la figure 1. Ce panneau est formé de m lignes de n éléments chacune. Dans cet exemple, les éléments transducteurs 10 sont des éléments indépendants parallélépipèdiques accolés les uns aux autres par leurs interfaces 11 pour former un panneau plan. La face inférieure 12 que l'on ne voit pas sur la figure est la face d'échange avec le milieu extérieure pour un phénomène lumineux, mécanique, etc... La face supérieure 13 porte les électrodes individuelles qui sont id des plages métallisées carrées. Elles forment une matrice de m lignes et n colonnes, dont on connait le pas avec précision.
L'invention s'applique aussi dans le cas d'un panneau constitué d'une seule plaque ayant des propriétés transductrices que Pon désire et que l'on peut activer localement par l'intermédiaire d'électrodes indépendantes disposées en matrice, sur rune des faces de cette plaque. Chaque élément de cette plaque, sous-jacent à une électrode, joue ainsi le rôle du transducteur indépendant io de la figure 1.
Pour adresser individuellement un signal électrique à l'un de ces éléments, on fait appel à un système d'adressage XY classique, dont un schéma est représenté sur la figure 2. Dans cet exemple, c'est un double réseau de m lignes 1 et de n colonnes 2 qui sont des conducteurs indépendants. Ces réseaux déterminent m x n mailles auxquelles sont associés m x n points de commande 3. Chaque point de commande est associé à la ligne et à la colonne correspondante par des éléments de commutation, qui sont ici, des diodes 4 et 5 montées en série entre la ligne et la colonne associées à la maille, et dont le point milieu est le point de commande 3.
L'anode de la diode 4 est reliée à la ligne 1 et sa cathode au point 3, tandis que l'anode de la diode 5 est reliée au point 3, et sa cathode à la colonne 2. Avec ce montage, les diodes 4 et 5 sont passantes si la ligne 1 est polarisée positivement et la colonne 2 négativement, et on peut envoyer un signal électrique au point 3, ou détecter un signal émis par ce point. Si la ligne ou la colonne, ou les deux sont polarisées en sens inverse, le circuit de diodes entre la ligne et la colonne est non passant, et le point 3 ne peut pas recevoir de signal électrique.
Le procédé d'adressage consiste donc à polariser, au départ, l'ensemble des lignes à une valeur négative, par exemple -V, et l'ensemble des colonnes à une valeur positive +V. Pour commander le point 3i correspondant à la ligne li et à la colonne 2p il suffit d'inverser la polarisation de la ligne li et de la colonne 2i et d'envoyer ou de recueillir le signal électrique de
I électrique commande à l'aide de la ligne ou de la colonne.
En pratique, chaque point est adressé séquentiellement, c'est à dire qu'on inverse successivement les polarisations de toutes les lignes, et de toutes les colonnes pour chaque état de polarisation des lignes.
Cette opération est avantageusement faite à raide de multiplexeurs électroniques, l'un 6, pour les lignes, l'autre 7, pour les colonnes, chargés d'inverser une polarisation successivement sur chaque ligne et chaque colonne. Evidemment, toutes les mailles constituent des éléments identiques.
Sur la figure 2, on a également repéré les liaisons entre les différents éléments, ainsi les liaisons b1 et 43 relient la diode 4 respectivement à la ligne 1 et au point 3, et les liaisons 52 et 53 relient la diode 5 respectivement à la colonne 2 et au point 3. Ce repérage est indiqué afin de faciliter la lecture de la figure 3 qui montre un exemple de réalisation matérielle de ce système d'adressage.
Dans cette figure 3, les différentes connexions citées sont matérialisées soit par des fils, soit par des éléments compacts.
L'adressage des différentes électrodes 14 du panneau d'éléments transducteurs peut être fait à l'aide d'un circuit d'adressage dont on vient de décrire un schéma. Matériellement, on réalise ce circuit sur un support auxiliaire, et on connecte les points 3 aux électrodes 14.
La présente invention propose une réalisation matérielle de ce circuit d'adressage qui permet d'effectuer cette interconnexion en une opération globale, sans être obligé de faire un câblage individuel, point à point.
Un exemple de réalisation du dispositif obtenu est représenté sur la figure 3, par une vue en perspective d'un fragment de ce dispositif.
Dans cet exemple de réalisation, le circuit d'adressage est réalisé sur un support isolant auxiliaire 30. Les éléments de commutation, ici les diodes 4 et 5, sont tous disposés au recto du support, tandis que les points de commande 3, sont matérialisés par des points de branchement de l'autre côté du support, c'est à dire au verso.
L'indépendance électrique des réseaux de connexion lignes et colonnes est assurée par le fait que les lignes 1 sont au recto du support tandis que les colonnes 2 sont au verso. On retrouve, à chaque maille, les diodes 4 et 5 et les points de commande matérialisés par les points de branchement 33. Les diodes 4 et 5 sont montées au recto du support sur des embases métalliques, les plots 43 et 52, et elles sont montées cathode sur embase. Ainsi, la cathode de la diode 4 est directement connectée au point de branchement 33 par le plot 43 qui comprend une traversée du support, et la cathode de la diode 5 est directement connectée à la colonne 2 par le plot 52 qui comprend lui aussi une traversée du support, débouchant sur la ligne 2.
L'anode de la diode 4 est reliée à la ligne 1 par le fil 41 et l'anode de la diode 5 est reliée au point de branchement 33 par l'intermédiaire du plot 43, à l'aide du fil 53.
Les points de branchement 33 sont renforcés par des bossages 34 qui permettent à ces contacts d'émerger des autres surfaces conductrices telles que le réseau des colonnes 2, se trouvant au verso du support 30. La répartition géométrique des éléments contenus sur ce support, et en particulier, la répartition de ces points de branchement 33 munis des bossages 34 est telle que ces bossages peuvent être amenés en eoinciåence avec les électrodes 14 du panneau d'éléments transducteurs 10.
L'interconnexion entre le panneau de transducteurs et le circuit d'adressage contenu sur le support 30 est obtenue par exemple par fusion globale d'un matériau de soudure déposé sur les bossages 34, après qu'ils aient été amenés en coincidence avec les électrodes 14. On obtient le transducteur représenté sur cette figure 3 dont les éléments sont commandés individuellement.
L'élaboration de ce panneau d'adressage comprend les étapes suivantes:
a) choix du support. On peut prendre un support souple en polyimide, par exemple, d'environ 1/10 mm d'épaisseur;
b) préparation des masques pour les opérations de photogravure. Les masques sont établis en fonction des dimensions du panneau d'éléments transducteurs à connecter, et du pas des électrodes de commande ;
c) perçage dans le support 30 des trous centrés sur les emplacements prévus pour les plots 43 et 52. Ces trous ont, par exemple, 1/10 mm de diamètre et sont percés par photogravure;
d) élaboration de couches conductrices au recto et au verso du support 30. On choisit généralement de recouvrir le support recto et verso d'une couche de cuivre. Une couche de 1 micron d'épaisseur est tout d'abord déposée par le procédé electroless.Une électrolyse permet ensuite de recharger la couche et d'atteindre l'épaisseur typiquement utilisée de 35 microns. Au cours de ces opérations, l'intérieur des trous se remplit de cuivre;
e) découpe des conducteurs et des plots métalliques. Par photogravure, on découpe, au recto, les lignes 1 et les plots 43 et 52 au pas déterminé par le panneau d'éléments transducteurs 10, et au verso, les colonnes 2 et les points de branchement 33;
f) élaboration des bossages 34. On réenduit de résine protectrice le recto et le verso du support 30, et par photogravure, on dégage les points de branchement 33. On les recharge par électrolyse de cuivre ou d'or, pour constituer les bossages 34 qui ont typiquement 1/10 mm d'épaisseur.On recouvre alors ces bossages d'un revêtement permettant d'effectuer une bonne liaison avec les électrodes 14 du panneau d'éléments 10, par refusion ou thermocompression, par exemple un matériau de soudure tel que SnPb,
Pb, etc.. ;
g) mise en place des éléments de commutation tels que les diodes 4 et 5, et des connexions nécessaires 41 et 53;
h) interconnexion du panneau d'éléments transducteurs. On amène les bossages 34 en coincidence avec les électrodes 14 du panneau d'éléments 10 et on effectue la liaison par refusion de l'ensemble, entre 180 C et 2500C, selon les matériaux choisis, ou par thermocompression globale.
Pour assurer l'interconnexion de tous les éléments 10 sans exiger une tolérance trop serrée sur les épaisseurs des métallisations 14, des plots 33, des bossages 34,..., il est avantageux que run des deux plans à interconnecter soit souple.
On a décrit l'exemple d'un panneau rigide interconnecté à un circuit d'adressage établi sur un support souple. Le procédé s'applique aussi bien au cas d'un panneau d'éléments transducteurs souples. Dans ce cas, le circuit d'adressage peut être établi sur un support rigide.
On a également décrit l'exemple d'un panneau d'éléments 10 avec des électrodes 14 disposées régulièrement en matrice. Pour des besoins particuliers, la répartition des électrodes peut être spéciale, cercles, spirales... Le procédé d'interconnexion peut s'appliquer tout aussi bien. Les emplacements des points de commande du circuit d'adressage sont alors prévus en fonction de cette répartition spéciale.
Les applications possibles de ce procédé concernent l'interconnexion de panneaux de visualisation ou d'écriture, et d'une façon plus générale, de tout système nécessitant un adressage dans les trois dimensions.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Transducteur composite à adressage électrique bidirectionnel comprenant m x n éléments transducteurs agencés selon m lignes et n colonnes sur un premier panneau et m x n jeux d'éléments de commutation agencés sur un second panneau ; chaque élément transducteur ayant une électrode commune et une seconde électrode ; chaque jeu d'éléments de commutation ayant un point de branchement et deux bornes reliées respectivement à une connexion ligne et à une connexion colonne; m x n connexions reliant chaque seconde électrode à un point de branchement, caractérisé en ce que le second panneau porte sur la première de ses faces un réseau de m connexions lignes et sur la seconde de ses faces un réseau de n connexions colonnes réalisant le pontage de m alignements de n premiers plots (52) ~ ces m alignements formant sur la première face un réseau imbriqué avec le réseau de m connexions lignes ; sur chacun de ces alignements, les n premiers plots (52) solidaires des connexions colonnes étant intercalés avec n seconds plots (43) isolés qui possèdent chacun un point de branchement (33); ces points de branchement étant soudés collectivement par rapprochement des panneaux aux secondes électrodes (14) des éléments transducteurs (10); les éléments de commutation (4) et (5) étant disposés sur tous les 2 x n x m plots (43) et (52).
2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les points de branchement (33) sont du côté du second panneau opposé à celui qui porte les éléments de commutation (4) et (fi) ; ce panneau comportant les traversées nécessaires.
3. Transducteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les points de branchement (33) sont munis d'un bossage en cuivre ou en or leur permettant d'émerger des autres surfaces conductrices de cette face du panneau.
4. Transducteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le panneau portant les éléments de commutation est un panneau souple.
5. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments de commutation sont des diodes montées en série et dont le point milieu est électriquement relié au point de branchement (33).
6. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le panneau d'éléments transducteurs est formé d'éléments indépendants accolés.
7. Transducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le panneau est une plaque unique dont les propriétés transductrices peuvent être activées localement au moyen d'électrodes indépendantes.
8. Transducteur selon rune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les brossages sont recouverts d'un matériau de soudure tel que SnPb, Pb...
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