Brevet FR2011030A1 — publié le 19700227

Cette invention concerne un connecteur pour carte de circuit normalement fermé. Plus particulièrement, il concerne un connecteur pour carte de circuit qui est spécialement approprié pour les circuits de calculateur à grande vitesse. 5 Des connecteurs, normalement fermés à force d'insertion nulle sont connus dans l'art antérieur. Par exemple, le brevet américain n° 3 070 771 décrit un connecteur approprié pour établir les contacts électriques entre deux câbles plats à conducteurs imprimés. Il est actionné par cames et a une force d'insertion nulle. Cependant, le dispositif, contrairement à celui décrit ici n'inclut 10 ni les caractéristiques de distance minimum entre les éléments actifs sur le câble plat et les bornes de contact, ni ne minimise les forces transmises au carter pendant le fonctionnement du connecteur. Un tel connecteur n'est pas approprié pour la plupart des applications de calaculateurs à grande, vitesse. Le brevet américain 3 366 916, déposé au nom de la demanderesse (invention 15 Oktay) décrit un connecteur pour carte de circuit ayant une force d'insertion nulle. Ce dispositif convient" pour quelques utilisations de calculateur, mais le tube de pression utilisée ici pour bander les contacts en leur position de marche est localisé entre le point de contact sur la carte de circuit et la borna des contacts. Pour cette raison, le dispositif ne peut pas inclure une 20 caractéristique de distance minimun entre les éléments actifs sur la carte de circuit et les bornes de contact, et il est inadapté pour les applications où la vitesse est un paramètre critique. Ce brevet divulgue aussi un connecteur où le tube de pression utilisé pour bander les contacts en position ouverte n'est pas localisé entre le point de contact et la borne de contact. Cependant, 25 ce dispositif n'est pas adapté pour l'utilisation avec des cartes de circuit. Puisque les tubes de pression dans les deux projets d'Oktay sont placés entre les contacts opposés, ils augmentent l'espace entre les contacts opposés. Ceci occasionne une diminution de la capacité entre les contacts, ce qui accroît l'impédance entre eux, cause de bruit, résultant en une baisse effective 30 de signaux de sortie transmis à travers les contacts. Un exemple de connecteurs normalement ouverts, (c'est-à-dire un connecteur dans lequel la tension du ressort maintient les contacts ouverts et dans lequel une force doit être appliquée aux contacts de façon à les garder en position fermée) qui convient pour quelques applications de calculateurs est décrit dans 35 la revue IBM Technical Disclosure Bulletin, Avril 1965, page 1695. Cependant le dispositif qui y est décrit ici exige des supports très rigides parce qu'il est de type normalement ouvert, et aussi parce que la force ppur fermer le contact est appliquée en un point près de leur point de fixation. Pour ces raisons, une lourde plaque support en acier est exigée pour un dispositif con-40 tenant de 50 à 100 de ces connecteurs. La masse d'une telle plaque accroit la 69 10804 2 2011030 distance entre les éléments actifs sur la carte pour circuits et les bornes de contact. La caractéristique de distance minimun entre les éléments actifs sur la carte de circuits et les bornes de contact ne peuvent donc être obtenues avec ce dispositif. 5 Quoique la technique de connecteur pour carte de circuits soit une techni que très compliquée, il devient pourtant apparent que la technique n'a pas suivie la demande de vitesse de circuits de plus en plus grande, entraînée par des durées de fonctionnement des calculateurs de plus en plus petites, exprimées maintenant en nanosecondes. Les connecteurs pour carte de circuit actuels 10 peuvent être utilisés dans la plupart des calculateurs au seul détriment du temps de fonctionnement éffectif. C'est un objet de cette invention de fournir un connecteur pour carte de circuits ayant les caractéristiques appropriées pour l'utilisation avec les circuits des calculateurs à grande vitesse et n'exigeant pas de lourds sup-15 ports. Un autre objetde l'invention est de fournir un connecteur compact pour carte de circuits qui permet une grande densité de connecteurs à disposer dans un ensemble et ne demande pas de lourds supports. Un autre objet de cette invention est de fournir un connecteur pour cartes 20 de circuit du type normalement fermé, avec contacts élastiques dans lequel la distance entre les éléments actifs de la carte de circuits et l'extrémité du contact élastique est minimisée. Un autre objet de l'invention est de fournir un connecteur pour carte de circuits du type noimalement fermé avec contacts élastiques dans lequel l'im-25 pédance entre les contacts élastiques situés sur les câtés opposés d'une carte de circuits est réduite et dans lequel la distance entre les éléments actifs sur la carte des circuits et l'extrémité du contact élastique est minimisée. Ces objets et d'autres peuvent être atteints en employant un connecteur 30 pour carte de circuits du type normalement fermé et ayant une force d'insertion nulle ou faible, tel que décrit ici. Le connecteur comprend un carter, qui peut être considérablement moins important que celui employé dans la plupart des connecteurs de l'art antérieur, puisque les forces transmises à eux pendant le fonctionnement du connecteur sont réduites. Le connecteur com-35 prend en plus des contacts élastiques, habituellement du type ressorts à lame, avec montage cantilever, qui sont fixés par le carter à leurs extrémités. Les contacts ont un point de contact sur une carte de circuits éloigné de leurs points de fixation. On fournit des moyens habituellement une came qui s'engagent avec les contacts élastiques afin d'assurer l'ouverture des contacts. 40 Ce dispositif est employé pour appliquer une force perpendiculaire aux lames 69 10804 3 2011030 de contact passant par le point de contact, et de la carte de circuit et éloignant le point de contact élastique. En positionnant le contact élastique en accord avec ce principe, il est possible de fournir un connecteur pour carte de circuits ayant uns distance effective entre les éléments actifs de la carte 5 de circuits et les bornes de contact plus courte que celle qui a été atteinte par le passé. Ceci est vrai parce que le dispositif d'ouverture du contact élastique n'est pas placé entre la carte de circuit et la borne de contact, et aussi parce qu'il est suffisamment éloigné du point de fixation du contact dans le carter pour réduire les forces sur le carter et sur les contacts au 10 point ds fixation par le carter. Bien que le connecteur de cette invention n'ait de préférence, aucune force d'insertion tc'est-à-dire, les contacts élastiques peuvent être écartés complètement d'une carte de circuits lors de l'insertion ou l'élimination d'une carte)j ceci n'est pas essentiel pour obtenir tous les avantages ici décrits pour le dispositif. 15 Le connecteur pour carte de circuits de cette invention est particulière ment adapté pour la plupart des circuits de calculateurs à grande vitesse, parce que la longueur supplémentaire donnée au circuit du calculateur par le connecteur lui-même est réduite au minimum. Cependant, les caractéristiques préférées de ce dispositif le rendent valable pour une grande variété d'autres 20 applications. Les objets précédents et d'autres,les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante particulière de la réalisation préférée de l'invention, qui est illustrée dans les dessins l'accompagnant . 25 La figure 1 est une vue de côté de deux dispositifs connecteurs dont on a parlé montrant une carte de circuits que l'on insère dans le dispositif. La figure 2 A est la vue d'une section transversale d'un des dispositifs de la figure 1 pris le long de la ligne 2A de la figure 3 et montrant des détails du connecteur en position fermée. 30 La figure 2B est une coupe transversale identique à celle de la figure 2A, mais prise le long de la ligne 2B dans les figures 1 et 3 et montrant le connecteur en position ouverte ; La figure 3 est une vue en perspective des dispositifs de la figure 1, avec leurs cartes de circuits associés montrant les dispositifs environnants 35 dans un calculateur ; La figure 4 est une vue en perspective d'une tige à came utilisée dans les dispositifs montrés aux figures 1 et 3. - Si l'on se réfère;maintenant aux dessins, plus particulièrement aux figures 1, 2A et 2B ils montrent un exemple du connecteur dont on a parlé montrant 40 ses caractéristiques-essentielles. Le carter 10 fournit un support pour une 69 10804 4 2011030 pairs de contacts à ressort à lames 12 et 12', montés en cantilever. Le carter 10 est fait d'un matériau résineux de résistance relativement élevée» tel qu'une résine époxy. Les contacts élastiques sont montés dans le carter 10, de sorte que la force duB à leur élasticité tend à les mouvoir dans la direc-5 tion des flèches 14 et 14', respectivement, jusqu'à ce que les points de contact 16 et 16' se touchent presque. Des cames 18 et 18' sont fournies pour maintenir les contacts élastiques loin de leur position fermée contre une carte de circuit 20, comme montré dans la figure 2A. Pour ouvrir les contacts de façon à permettre 1*insertion ou l'élimination d'une carte de circuits, 10 les cames 18 et 18' sont tournées de 180° par rapport à la position montrée à la figure 2B, soulevant ainsi les points de contact 16 et 16' des contacts élastiques 12 et 12' de la surface d'une carte de circuits 20. L'ouverture de 22 dans le carter 10 a été pratiquée en vue de l'insertion de la carte de circuit 20. Les points de contact 16 et 16' aussi bien que les lignes conduc-15 trices sur les cartes de circuits 20 avec lesquelles on désire mettre les contacts présentant une surface dorée pour faire un meilleur contact. La paire de contacts élastiques 12 et 12' est fournie pour rentrer en contact avec une carte ayant des circuits sur chaque côté. Un seul contact élastique peut être employé quand les cartes présentent des circuits sur un 20 côté seulement. La configuration des contacts élastiques 12 et 12' permet aux cames 18 et 18' de leur appliquer une force perpendiculaire aux points de contact 16 et16' des contacts élastiques avec la carte de circuit 20 et dirigée dans un sens tel que ces forces écartent les contacts de la carte. Comme montré, les con-25 tacts élastiques 12 et 12' ont une portion droite 24, s'étendant à partir de la portion de support 26 jusqu'au point de contact 16 et 16'. Une portion arquée 28 s'étend à partir des points de contact 16 et 16' et revient en arrière vers la portion de support 26. Les cames 18 et 18' viennent en contact avec la portionarquée 28 des contacts élastiques 12 et 12', respectivement, 30 pour les soulever de la carte de circuit 20. Les extrémités 30 de chacun des contacts élastiques 12 et 12' est fournie pour fair§t un contact électrique avec les autres circuits du calculateur. La portion droite 24, la portion de support 26, et l'extrémité 30 des contacts 12 et 12' assurent tous le parcours conducteur le plus direct à partir des 35 points de contact 16 et 16' jusqu'au circuit associé avec celui de la carte de circuits 20. La portion arquée 28 n'est pas parcourue par le courant électrique et elle n'interfère pas avec les éléments de circuits placés près du tord de la carte de circuit 20. Oe ces deux facteurs, il en découle.que la distance entra ces éléments et le circuit associé connecté aux extrémités 30 40 est réduite au minimum. 69 10804 5 201103C En fonctionnant, la carte de circuit 20 est insérée dans le connecteur de la manière suivante. Les tiges 19 et 19' (dont une portion est montrée â la figure 4] sont les cames 18 et 18' forment une partie intégrante sont tournées de sorte que les cames 18 et 18' prennent la position montrée dans la 5 figure 2B. Les tiges 19 et 19' sont supportées dans le dispositif 32 par des surfaces d'appui 21. maintenant ainsi en position les tiges 19 et 19' d'une façon très précise dans le dispositif 32. Une carte de circuit 20 est insérée dans l'ouverture 22 du carter 10 assez loin de sorte que le point désiré de contact sur la carte de circuit est placé en face des points de contact 16 et 10 16' sur les ressorts élastiques 12 et 12'. Les tiges 19 et 19' sont alors tournées pour déplacer les cames 18 et 18' jusqu'à la position montrée à la figure 2A. Dans cette position, les cames 18 et 18' sont dégagées de la portion arquée 28 de chacun des contacts 12 et 12', et les contacts sont dans leur position normalement fermée. 15 Quand on emploie des cartes ayant une haute densité de montage, ce qui est fréquant dans les applications des calculateurs, les cartes de circuits doivent être immergées dans un fluide de refroidissement de façon à garder le montage à une température de fonctionnement convenable. Le connecteur de cette invention est particulièrement adapté pour baigner dans un tel fluide de refroi-20 dissement, comme montré dans la figure3. Le dispositif 32 des connecteurs sont montrés encastrés dans une paroi 34 du réservoir 36. Les extrémités 30 des connecteurs débordent de la paroi 34 du réservoir 36. Les cartes de circuits 20 sont disposées en rangées dans le réservoir. Le réservoir contient un liquide de refroidissement convenable 38, tel que du fréon de haute pureté ou quel-25 que chose d'identique. Le couvercle 40 du réservoir 36 a un échangeur de chaleur 42 monté dessus qui sert à éliminer la chaleur du réservoir 36 pendant le fonctionnement. La température de fonctionnement des cartes de circuits 20 est assez élevée de sorte que des centres d'ébullition prennent naissance dans le fluide 30 de refroidissement 38. Une telle ébullition est une manière efficace de transmettre la chaleur des cartes 20 jusqu'à 1*échangeur de chaleur 42, et par conséquent hors du système. Pour les vitesses de fonctionnement considérées maintenant pour les calculateurs perfectionnés, on détermine qu'une longueur effective maximum entre 35 les points de contact 16 et 16' des contacts 12 et 12' sur la carte de circuits 20 et l'extrémité 30 des .contacts de moins de 20 mm pouvait être tolérée sans pour autant sacrifier le temps de fonctionnement de "la machine. Avec le dispositif décrit ci-dessus, il a été possible d'obtenir une longueur effective de 12,7 mm, seulement, bien en-dessous des limites exigées. Aucun 40 connecteur pour carte de circuits de l'art antérieur n'a été capable d'avoir 69 10804 6 2011030 cette limite dans l'environnement décrit ci-dessus. Le connecteur de cette invention est capable de transmettre une force de contact entre 100 et 500 grammes entre le point de contact sur le contact élastique et la carte de circuit. Cette force de contact est suffisante pour un connecteur or sur or 5 dans une atmosphère contrôlée, telle qu'un fluide de refroidissement de haute pureté employé dans le réservoir 30. Si d'autres matériaux de contact sont employés, ou si on désire utiliser le connecteur dans une atmosphère non contrôlée, de plus grandes forces de contact seront exigées. Si une force de contact additionnelle ne peut pas être obtenue à partir de la force du ressort 10 du contact 12 seul, on pourra utiliser un élément destiné à bander les lames de contact qui transmet une force additionnelle sur les contacts élastiques pour créer des forces de contact additionnelles contre la carte de circuit 24. De tels éléments destinés à bander les lemes de contact sont appliqués entre le point de fixation des contacts élastiques 12 et 12' et leurs points de 15 contact16 et 16'. Il est maintenant évident qu'on a ainsi réalisé un connecteur pour carte de circuits amélioré, qui convient au temps de fonctionnement des ordinateurs à grande vitesse, qui peut être utilisé en grande densité dans un dispositif sans qu'on ait besoin de support résistant. Le connecteur pour cartes de cir-20 cuits ainsi décrit permet de réduire la distance entre les éléments actifs sur la carte de circuits et la borne du connecteur.Finalement, l'espace entre les contacts opposés du connecteur est réduit, ce qui réduit les bruits parasites dans les sorties, dues aux impédances. D'une façon plus significative, ces objets ont été atteints dans un connecteur dont la fabrication est plus facile 25 et moins onéreuse que pour ceux de l'art antérieur incapables d'atteindre les objets que l'on se proposait d'atteindre. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, les caractéristiques essentielles de l'invention, appliquées à un mode de réalisation préférée de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art peut 30 y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 6.9 10804 7 2011030 REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique, normalement fermé comprenant un boitier, une lame de ressort de contact fixé au boîtier par une extrémité de la lame et ayant un point de contact éloigné du point de fixation, lequel point de fixation est destiné à rentrer en contact électrique avec des circuits électriques 5 disposés sur un matériau rigide appelé carte de circuits, caractérisé par des moyens coopérant avec la lame de ressort qui appliquent à la lame de ressort une force qui éloigne la lame de sa position de repos, laquelle force passe essentiellement par ledit point de contact de la lame. 10 2. Connecteur électrique selon la revendication 1 caractérisé par une force d'insertion pratiquement nulle, dans lequel la lame de ressort monté en cantilever possède une portion approximativement droite s'étendant du point de fixation dans le boitier jusqu'au point de contact, et une partie recourbée s'étendant à partir du point de contact et dirigée vers le point de fixa-15 tion, et dans lequel les moyens d'application de ladite force à la lame de ressort s'engagent avec la partie recourbée en un point situé approximativement à l'opposé du point de contact. 3. Connecteur électrique selon la revendication 2 caractérisé en ce que les 20 moyens d'application d'une force à la lame de ressort consistent en une came qui peut tourner contre la partie recourbée de la lame de ressort afin de soulever le contact du ressort de la carte des circuits. 4. Connecteur électrique selon une des revendications précédentes caractérisé 25 en ce que plusieurs lames de ressort de contact sont fixées au boitier en vue d'effectuer des contacts multiples sur les cartes de circuits.