Brevet FR2004636A1 — publié le 19691128

La présente invention concerne les connecteurs efc un procédé pses les fixer sur un panneau de circuit imprimé. Un certain nombre de panneaux individuels de circuits imprimés appelés des panneaux secondaires sur lesquels sont montés des circuits 5 électroniques doivent souvent être montés perpendiculairement sur un pannes® de circuits imprimés plus grands appelés des panneaux primaires ou de base. La souplesse pour l'établissement des circuits, la fabrication et la facilité d'entretien est obtenue en formant les panneaus secondaires de façon qu'ils puissent être enfichés dans des connecteurs par les bords 10 (par exemple des connecteurs dont la partie avant des contacts est prévue pour l'engagement glissant et élastique avec des plots conducteurs d'un bord du panneau secondaire). Les queues des contacts du connecteur traversant le panneau de base, et elles ont habituellement une section rectangulaire ou carrée 15 pour permettre un ciblage prédéterminé à l'arrière du panneau far des connexions sans soudures pour l'interconnexion des circuits des différents panneaux. Il est nécessaire de fixer chaque connecteur au panneau de base avec une force de maintien suffisante pour que le connecteur ne soit 20 pas enlevé au moment de l'enlèvement d'un panneau secondaire ou du fait des forces résultant de l'accélération de la pesanteur. S'il doit être envisagé la possibilité de réparation sur place, il est nécessaire aussi de prévoir la possibilité d'enlèvement et de remplacement des connecteurs. Une solution approximative habituelle consiste à fixer le connecteur de bord 25 de panneau au panneau principal en matière isolante en utilisant des éléments de fixation tels que des vis ou autres. Une autre solution approximative consiste à effectuer une fixation plus permanente, par exemple en élargissant par écrasement la queue de chaque contact contre le panneau principal, en soudant la queue à un élément métallique imprimé du côté inférieur du 30 panneau principal ou en utilisant un adhésif. Cependant, toutes ces solutions approximatives augmentent le prix da revient et la complication dans la production en série d'un équipement électronique. La présente invention a pour objet un connecteur perfectionné pour bord de carte ou de panneau pouvant être fixé et enlevé facilement 35 d'un panneau principal ou de base ainsi qu'un procédé pour fixer ce cor,r«>cteur. L'objet de l'invention est atteint avec des connecteurs dans lesquels chaque contact comporte initialement une queue de connexion formant des griffes de verrouillage devant dépasser devant la surface inférieure d'un bad original 69 08316 2 2004636 isolateur tfeerâodurcissabie. Chaque contact est fixé'à travers l'isolateur en tordant la queue de façon qu'un épaulement de la base extérieure de la queue se trouve devant la surface inférieure de l'isolateur. La section transversale de la partie de verrouillage est prévue pour venir en contact 5 serré -dans un trou métallisé traversant le panneau principal afin que la pression exercée sur l'isolateur et transmise au contact par l'intermédiaire de l'épaulement orienté vers le haut force la partie de verrouillage en contact à friction avec le trou métallisé traversant le panneau. Le contact serré entre la partie de verrouillage et le trou métallisé est tel qu'il 10 établit une force de frottement suffisante pour retenir le contact, et par suite l'isolateur lui-même sur le panneau principal. De cette façon, il n'est pas nécessaire d'utiliser un moyen supplémentaire, tel que l'élargissement par écrasement, le soudage dés queues des contacts ou 1'utilisatipa d'adhésifs, de vis ou d'autres moyens de fixation sur 1'isolateur. Suivant 15 ce mode de montage, l'aire en section transversale de l'épaulement â l'endroit où il vient en contact avec la surface inférieure de l'isolateur doit être suffisante pour que 1'épaulement exerce sur 1'isolateur une force de compression d'une valeur compatible avec la matière de 1'.isolateur à l'introduction de la partie de verrouillage dans le trou métallisé du 20 panneau principal. Les caractéristiques les plus importantes de l'invention indiquées ci-dessus d'une façon générale, sont décrites ci-après d'une façon plus détaillée. Bien entendu, différentes autres caractéristiques dë î'inventioa apparaîtront ci-après. De plus, les caractéristiques de base de la présente 25 invention peuvent être utilisées pour obtenir d'autres structures pour différentes applications. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée â titre d'exemple, ét faîte en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : 30 - la figure 1 est une vue en perspective et partiellement em coupe d'un connecteur suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention et d'une partie d'un panneau auquel il doit être fixé. - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe du connecteur de la figure 1 avec un contact prêt à être introduit dans l'isolateur. 35 - la figure 2A est une TOe èn perspective du contact de la figure 2, après torsion de la queue consécutivement à son introduction à travers l'isolateur. BÂD ORIGINAL 69 08316 3 2004636 - la figure 3 est une coupe verticale du connecteur de la figure 1 avec deux contacts fixés par torsion des queues. - la figure 4 est une coupe transversale de la partie de verrouillage de la queue, et 5 - la figure 5 est une coupe verticale montrant un contact' fixé dans un trou métallisé d'un panneau. La figure 1 représente un ensemble 10 comportant un panneau principal 12 et un panneau secondaire 14 qui est enfiché par le bord dans le connecteur 16 fixé sur la face avant 13 du panneau 12. Une partie 10 seulement du panneau 12 est représentée sur la figure 1, mais il doit être compris qu'il est suffisamment grand pour recevoir un certain nombre de connecteurs 16. Le panneau secondaire 14 comporte le long d'un bord 15 plusieurs plots conducteurs 18 connectés à des circuits non représentés 15 du panneau par des conducteurs 20, Quand le panneau 14 comporte des conducteurs sur les deux côtés opposés, le connecteur comporte une double rangée de contacts, tels que ceux représentés en 22, qui sont fixés dans l'isolateur 24 du connecteur 16, La présence d'une seule ou de deux rangées de contacts dans l'isolateur est indifférente du point de vue de la présente 20 invention. Le contact 22 représenté sur la figure 2, comporte une partie ou section avant 26 reliée à la queue de connexion 28 par un corps 30. La partie avant 26 est courbée pour constituer un élément de contact en porte-à-faux venant en contact élastique et glissant contre un plot de connexion 18 25 du panneau 14 quand celui-ci est enfiché dans le connecteur. 16. Les contacts du connecteur 16 sont fixés à travers l'isolateur 24 de la façon décrite ci-après pour que les queues 28 puissent traverser le panneau 12 en dépassant au-delà de la face arrière 32 du panneau. La queue 28 du contact a une section carrée ou rectangulaire pour permettre un câblage prédéterminé des 30 panneaux sans soudage, pour les interconnexions nécessaires entre les différents circuits- du panneau 14 et entre les différents panneaux secondaires - montés sur le panneau de base 12. Par exemple, quand la queue 28 a une section carrée, il est possible d'établir des connexions sans soudures d'une façon particulièrement avantageuse. 35 Le contact est de préférence formé par découpage et matriçage d'une feuille de métal (non représentée) d'une épaisseur égale à la dimension minimale de la queue 28. Par exemple dans le cas d'une queue de 0,8 x 0,8 mm» la feuille de métal a une épaisseur de 0,8 mm. La partie avant 26 du contact 22 69 08316 4 2D04636 de la figure 2 comporte une partie en fourche à deux branches 34 incurvées de la façon représentées raccordées par une partie de transition d'épaisseur décroissante 36 à une section de corps 30 d'épaisseur uniforme supérieure à celle des branches 34. La section de corps 30 et la section de queue 28 5 ont la même épaisseur, c'est-à-dire l'épaisseur de la feuille de métal à partir de laquelle le contact est matricé. L*épaisseur de la partie avant 34 et la longueur de la section de transition 36 sont choisies pour obtenir les caractéristiques élastiques voulues de la partie avant par rapport au panneau 14. Le contact de la figure 2 est formé par matriçage de la section 10 avant 26 pour former l'extrémité de contact 34 et la section de transition 36. Cependant, un connecteur selon la présente invention peut comporter des contacts formés par d'autres procédés de fabrication. La section de corps 30 du contact 22 comporte une partie supérieure 38 reliée par une partie de torsion. 40 à une partie inférieure 42. 15 La partie supérieure 38 est voisine de la partie avant 34 et comporte un ergot d'arrêt 44 formé par cisaillement en U et par cambrage du métal de la façon représentée pour former un épaulement 46 orienté vers le bas. Cette forme d'ergot d'arrêt convient particulièrement•pour des contacts peu espacés. Quand la distance entre les contacts le permet,, une butée formée 20 par des pattes présentant dés épaulements dépassant latéralement peut être utilisée. Dans ce cas, il existe un épaulement orienté vers le bas à partir de chaque bord longitudinal 48 du contact 22 à mi-distance de la partie 38. La partie de torsion 40 dont la largeur est plus faible que les largeurs de la partie supérieure et de la partie inférieure de la section 25 du corps du contact est formée par deux encoches syraétriqjpes dans les bords longitudinaux 48, sensiblement à mi-distance sur la longueur de la section de corps. La partie inférieure 42 comporte des talons de butée 50 à côté de la partie de torsion 40 et une partie pour enfichage serré 52 à partir de laquelle s'étend la queue 28. Les talons 50 forment des épaulements 30 supérieurs 54 et sont espacés de la partie pour enfichage serré par des encoches latérales d'une partie intermédiaire 56 d'une largeur un peu inférieure à celle de la partie pour enfichage serré 52. Le bloc isolant ou isolateur 24 comprend une base ou fond long 58 sur toute la longueur de l'isolateur, deux parois latérales 60 espacées partant de chaque côté de 35 la base et deux parois 62 aux extrémités et partant de la base (figures 1 et 2). Une cloison 64 est formée longitudinalement à partir de la base 58 à égale distance des parois latérales, et la surface supérieure 65 de la cloison 64 forme une butée pour limiter l'entrée du panneau 14 dans l'isolateur. Des parois transversales verticales 66 divisées de la façon indiquée en 68, pour 40 former une rainure pour la réception du bord du panneau 14, raccordent les 69 08316 5 2004636 parois latérales 60 et la paroi médiane 64. Les espaces compris entre les parois transversales voisines 66 au voisinage des parois latérales 60, forment des logements 70 pour recevoir les contacts, et ces logements viennent dans 1'alignement des plots conducteurs d'un panneau 14 afin que 5 quand le panneau est introduit dans la rainure 69, il existe un 'plot du panneau devant chaque logement 70. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 32 les parois 60 ont des épaisseurs décroissant de la base 58 à la surface supérieure 72 de l'isolateur dans la regioa, de chaque logeaient 70. Bans la région de chaque' 10 logement, la paroi médiane de chaque logement a une épaisseur décroissant de la base 58 jusqu'à ia surface supérieure 63, en deux étages, un premier avec une inclinaison importante 74 à partir ce îa base et ensuite des surfaces latérales moins inclinées vers la surface supérieure £55. L"inclinaison de ces parois facilite ie moulage dà l'isolateur ainsi que la mise 15 en place des contacts. Cependant, les parties inclinées 74 ont «ne fonction supplémentaire. Chaque partie inclinée forme une surface supérieure de 1a base 58 à côté de l'ouverture 76 traversant ia base peur faire communiquer le logement 70 avec îa surface inférieure 78 de l'isolateur," La surface 78 autour des trous de passage 76 constitue la surface inférieurs de l'isola-20 teur. Chaque trou 76 a une section"rectangulaire aiîoagée dans la direction longitudinale de l'isolateur. La largeur de i"ouvertere permet un' jeu de 50 à 75 microns par rapport à la largeur du cantaet. et ae 25 à 50 microns par rapport à l'épaisseur du contact. Si désiré, ■eaaque trou de passage 76 peut sê tcrLiUËr put uns entré© glus large 80 du côté de surface inférieure 25 de la base 58. La surface inférieure 78 cofflgërte des nervures.transversales 82 entre chaque paire de trous 76 gcar vsnir en contact avee le panneau principal en séparant légèrement la surface 7S du pannes®. Les eonS&çt'a 22 egnfc Bontés ûms i'isolateur 24 an les enfilant par la queue de la façon représentée 3ur la figure 2. La queue 28 est 30 engagée à travers la surface supérieure 72 de l'Isolateur, le logement 70 et le trou 76 de là base 58. Le contact est orienté de façon que 1e dos de la partie incurvée 34 soit orienté vers la fente 6S5 et ensuite le contact est tiré à rend à partir du côté iaférieur de l'isolateur. Les bords longitudinaux 4G du contact sont engages dans les rainures de guidage 84 35 des parois transversales 66 et en plaçant un faux panneau imprimé dans'la fente 69 au moment de 1'introduction du contact, les becs latéraux 86 des ( i extrémités libres 88 de la partie avant 34 viennent s'engager derrière les épaulements 90 des parois transversales 66 quand le contact est entièrement 69 08316 6 2004636 tiré, ces épaulements établissant une précontrainte dans les extrémités des contacts. La coopération des becs 86 d'un contact et d-ac(épaulements 90 de l'isolateur asstire une tension préalable prédéterminée de la partie avant 34 du contact et limite le déplacement du contact dans la fente 69 5 en l'absence d'un panneau imprimé. Le contact est entièrement introduit quand 1'épaulement 46 vient buter sur la surface inclinée 74. A ce moment, les épaulements 54 arrivent à environ 0,125 mm en-dessous de la surface 78 de l'isolateur, et la partie de torsion 40 est entièrement logée à l'intérieur du trou 76. 10 La queue 28 est ensuite tordue de 45° à 90° en utilisant un outil engagé sur la partie 52 et les talons 50. Comme la partie de torsion 40 est plus étroite que la largeur du trou 76 et que la partie supérieure 38 est maintenue contre la rotation par les rainures de guidage 84, la partie de torsion 40, la partie inférieure 42 et la queue 28 sont les seules à tourner 15 pendant la torsion. Une torsion de 90° est préférable parce que dans ce c$£, les épaulements 54 sont bien retenus par la surface inférieure 78 de l'isolateur. L'entrée 80 empêche l'affaissement de la matière de l'isolateur immédiatement à côté des bords du trou 76 quand l'isolateur est poussé pour enficher les 20 parties d'enfichage serré dès contacts dans les trous métallisés du panneau principal. Après la torsion, les épaulements 54 se trouvent devant la surface 78 de l'isolateur et le contact est par suite verrouillé dans l'isolateur. Bans ces conditions, la partie d'enfichage 52 dépasse de la surface inférieure 78 de l'isolateur. La forme de la partie d'enfichage 52 est une 25 caractéristique importante considérée ci-après. Le panneau principal 12 (figure 1) comporte des trous 92 en rangées parallèles correspondant aux distances entre les trous 76 de l'isolateur. Les trous 92 sont des trous de .montage pour le connecteur 16 et ils sont métallisés d'une façon classique pour établir les interconnexions pré-30 déterminées entre les trous, d'après les parcours conducteurs pouvant être imprimés sur un côté ou sur les deux côtés du panneau 12. Le. connecteur 16 muni de tous ces contacts 22 est fixé sur le panneau principal 12 en enfilant les queues 28 des contacts à travers les trous 92 du panneau principal. Comme les parties d'enfichage 52 ont une 35 forme en section transversale assurant 1'enfichage serré dans les trous 92s le connecteur 16 ne vient pas porter sur la face avant 13 du panneau 12, et il est espacé par les borSs inclinés 94 partant des queues jusqu'aux parties â'@ni.'£ehâge pour venir porter sur le bord supérieur des trous 92. Quand une 69 08316 7 2004636 pression uniforme est exercée sur la surface supérieure 72 de l'isolateur 24 perpendiculairement à la surface avant 13 du panneau principal, la surface inférieure de l'isolateur vient porter sur les épaulements 54 orientés vers le haut des talons de butée des parties inférieures des Contacts. Quand la 5 pression continue à être exercée sur le dessus de l'isolateur, les parties d'enfichage pénètrent à frottement dans les trous métallisés du panneau principal. Les bords inclinés 94 des contacts facilitent cette opération qui est poursuivie jusqu'à ce que les nervures 82 de l'isolateur viennent buter sur la face avant 13 du panneau principal. Cet engagement serré des parties 10 d'enfichage dans les trous métallisés est choisi pour obtenir le degré voulu de retenue du connecteur sur le panneau principal. Les trous 92 peuvent être métallisés par n'importe quel procédé connu. Suivant l'un des procédés, les trous du panneau principal sont d'abord métallisés avec du cuivre pour former une couche intérieure 96 (figure 4) et 15 sont ensuite étamés avec de la soudure étain-plomb 60/40 pour former la couche extérieure 98. L'épaisseur totale de la couche de métallisation ne doit pas être inférieure à 50 microns .et de préférence :à 75 microns avec une tolérance de - 38 microns. D'après les essais, des résultats satisfaisants sont obtenus par dépôt de cuivre à une épaisseur de l'ordre de 38 à 63 microns 20 avec une couche de soudure étain-plomb d'une épaisseur de 12,5 à 3,8 microns. Des résultats satisfaisants sont aussi obtenus avec une composition à base de nickel. Cependant, d'autres compositions peuvent aussi être utilisées. Des parois avec des couches d'une épaisseur supérieure à 75 microns n'affectent pas matériellement les caractéristiques d'enfichage et d'enlèvement du connec-25 teur. Pour limiter les contraintes à la compression établies dans l'isolateur quand il est fixé au panneau principal de la façon décrite ci-dessus, et X. pour 'réduire le travail nécessaire pour la fixation initiale du connecteur et pour san remplacement sur place, il est désirable de limiter la force d'enfichage maximale à moins de 45 kg, avec une force minimale d'enlèvement supé-30 rieure à environ 9 kg. Des épa'isseurs inférieures à 25 microns pour la couche de métallisation représentent moins de la moitié environ du serrage minimal préféré entre la partie d'enfichage et le trou métallisé, et il en résulte que les bords de la partie d'enfichage du contact labourent la matière du 35 panneau principal au moment de la fixation du connecteur. La résistance par frottement présentée par la matière du panneau principal est en général supérieure à celle d'un dépôt de cuivre et d'étain-plomb, de sorte que les caractéristiques d'enfichage et d'enlèvement du connecteur sont augmentées au-delà de la plage optimale. 69 08316 8 2004636 L'ajustage serré entre la partie d'enfichage et le trou métallisé peut correspondre à un serrage de l'ordre de 0,125 à 0,300 mm et de préférence de 0,150 à 0,280 mm. Les expressions "ajustage serré" et "enfichage serré" sont utilisées pour qualifier la différence entre la 5 diagonale de la partie d'enfichage du contact et le diamètre du trou après métallisation, en supposant que l'épaisseur nominale du contact est comprise entre 0,63 et 1,15 mm. Un enfichage serré compris dans les valeurs préférées assure une caractéristique désirée pour 1'enfichage et l'enlèvement. De plus, 10 cet enfichage serré assure une connexion électrique hautement satisfaisante avec le trou métallisé. Par exemple, la résistance entre le contact et le trou métallisé est en moyenne de 0,2 milliohm, et ce contact est étanche aux gaz. La surface des épaulements orientés vers le haut des talons 15 d'arrêt détermine la pression unitaire exercée sur la face inférieure de l'isolateur pendant l'application du connecteur contre le panneau principal. Cette surface doit être choisie de façon que les contraintes à la compression établies dans l'isolateur n'endommagent pas celui-ci. La superficie minimale de contact-entre les épaulements et l'isolateur doit être d'environ 2 20 1,42 mm . Les matières préférées pour former l'isolateur sont les matières theraodurcissables, telles que le phtalate de diallyle armé de fibres de verre et les résines phénoliques armées de fibres de verre. La longueur de la partie d'enfichage est fonction de l'épaisseur du panneau principal. D'une façon générale, c'est la superficie de 25 contact des diagonales entre les bords longitudinaux 100 de la partie d'enfichage et le métal du trou métallisé qui détermine les caractéristiques d'enfichage et d'enlèvement du contact. Du point de vue pratique, la longueur de la partie d'enfichage peut être égale à environ deux tiers de l'épaisseur du panneau imprimé. Dans ce cas, la partie d'enfichage doit être sensiblement 30 centrée dans le trou du panneau pour que 1'enfichage serré assure une distribution uniforme des contraintes imposées au panneau. La partie plus étroite 56 a une longueur suffisante pour permettre cette condition, de la façon représentée sur la figure 5 suivant laquelle la partie d'enfichage se termine un peu avant le côté arrière 32 du panneau. 35 Bien qu'un connecteur unitaire soit représenté, il doit être compris que 1'invention peut être utilisée pour former des blocs modulaires permettant l'assemblage d'un connecteur complet à partir de plusieurs blocs modulaires alignés. Cette combinaison est illustrée schématiquement par la 69 08316 9 2004636 ligne en traits mixtes 102 de la figure 1. Dans ce cass chaque bloc modulaire peut comprendre un isolateur contenant, par exemple» trois paires de contacts et la forme de l'isolateur peut être celle d'un bloc intermédiaire op:celle d'un bloc d'une extrémité. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que 1'on sorte de son cadre. bad original 69 08316 10 2004636 R E_V_E_N DICAÎ IONS 1 - Un procédé pour fixer un connecteur sur en panneau principal pour circuits imprimés, le connecteur comprenant un isolateur et au moins un contact comportant uné partie avant raccordée à une queue 5 par une section de corps ayant une partie supérieure séparée d'une partis inférieure par une partie plus réduite, le contact étant introduit dans m logement de l'isolateur de façon que la partie inférieure de la section du corps et la queue dépassent à partir de la face inférieure de l'isolateur, cette partie inférieure étant tordue par rapport à la partie supérieure 10 pour qu'un épaulement orienté vers le haut de la partie inférieure se trouve devant la surface inférieure de l'isolateur pour retenir le contact dans l'isolateur, caractérisé en ce que le connecteur est fixé sur le panneau principal par introduction de la queue du contact à travers un trou ân panneau principal en exerçant une pression suffisante sur l'isolateur pour 15 que la partie d'enfichage de la partie inférieure du corps du contact soit forcée avec ajustage serré danails trou du panneau, du fait de l'action de là surface inférieure de l'isolateur sur 1'épaulement du contact. 2 - Le procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie d'enfichage a une section rectangulaire et le trou du panneau 20 principal est circulaire. '3 - Le procédé selon la revendication 2 caractérisé par la métallisation de la surface du trou du panneau principal. 4"- Le procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'ajustage serré entre la partie d'enfichage et le trou métallisé du 25 panneau principal correspond à un serrage de l'ordre dé 0,125 mm à 0,300 mm. 5 - Un connecteur destiné à être fixé sur un panneau principal pour circuits imprimés, caractérisé par un isolateur et au moins un contact ayant une partie avant reliée à une queue par une section de corps ayant une partie supérieure séparée d'une pértie inférieure par une partie plus 30 réduitie, le contact étant introduit danf un logement de l'isolateur de façon que la partie inférieure de la section du corps et la queue dépassent de la face inférieure de l'isolateur, la partie inférieure étantetprdue par rapprttt à la partie supérieure pour qu'un épaulement orienté vers le haut de la partie inférieure se trouve devant la surface inférieure de 1'isolateur 35 pour retenir le contact dans i5isolateur la superficie de 1'apaulcsaent orienté vers le haut venant devant la surface inférieure de l'isolateur Sîïavfc suffisante pour qu'une force exercée vers le bas sur l'isolateur enficha la partie d'enfichage de la partie inférieure du corps du contact dans = t x.?*m éa fsaasG!! principal avec ajustage serré mais sans endommageaient 40 t., 1 BAD ORIGINAL