Brevet FR2075887A1 — publié le 19711015

La présente invention concerne la connexion électrique entre deux parties distinctes de dispositifs électroniques complexes et, notamment, d'unités différentes dans les systèmes de traitement de l'information. On sait que pour la connexion électrique des différentes unités composant les dispositifs électroniques construits selon les critères modernes de standardisation, et utilisant de fanon itérative des cartes ou des plaquettes à circuits imprimés, on se heurte à de nombreuses difficultés. En premier lieu le nombre élevé de signaux à échanger exige l'emploi de câbles multifilaires ayant une section importante et, par suite, caractérisés par un poids et un encombrement élevés. La connexion de ces câbles à la structure s'effectue généralement au moyen de connecteurs à plusieurs broches qui sont insérés et vissés dans les connectèurs femelles correspondants, fixés sur le châssis supportant l'ensemble des circuits électroniques. La nécessité de visser ces connecteurs ou de les fixer de façon rationnelle exige qu'ils soient placés en des endroits facilement accessibles et ceci constitue une limitation non négligeable à leur emploi. En outre le châssis support des connecteurs femelles constitue une irrégularité dans la structure qui est, en génèral, spécifiquement prévue pour l'emploi de cartes à circuits imprimés et consiste principalement en un châssis, ou une boîte, sur une paroi de laquelle sont montés en succession, verticalement et parallèlement entre eux, les connecteurs pour les cartes à circuits imprimés. La connexion entre tes connecteurs est généralement réalisée au dos de ceux-ci selon l-a technique connue du "wire wrapping", consistant en des fils isolés dont les extrémités dénudées sont enroulées autour des broches de connexion supportées par les connecteurs. Dans une structure de cette sorte I lemploi de connecteurs dgun type différent, spécifiquement prévus pour la connexion des câbles, exige l'emploi de panneaux de montage supplémentaires et ceci entraîne des complications qui accroissent les coûts et llencombrement. Ceci entraîne un autre inconvénient, à savoir que les connecteurs pour les câbles doivent être tous regroupés dans une seule zone de la structure. Or cela vient en contradiction avec les autres exigences qui commandent leur distribution. Les connexions avec l'extérieur au moyen de câbles exigent, en effet, des circuits terminaux pour l'adaptation d'impédance et pour l'amplification ou la régénération des signaux, circuits terminaux qui sont montés sur des cartes à circuits imprimés qui devraient être disposés à proximité des connecteurs qui leur sont associés et, en même temps, à proximité des éléments de circuits chargés de recevoir ou de transmettre les dits signaux Cette nécessité est particulièremer.t ?::#opportune dans les dispositifs électroniques modernes, avec lesquels la vitesse élevée des opérations logiques exige que des connexions entre les différents éléments de la structure logique soient les plus courtes possible, car es temps de retard de I lordre de quelques nanosecondes dans la transmission des signaux sont mourants, comme cela se produit avec les connexions présentant une longueur de l'ordre de quelques dixièmes de centimètre Ces inconvénients sont éliminés gl-cs au système de connexion modulaire faisant l'objet de la présente inventior, et utilisant des cartes à circuits imprimés munis de peignes pour l'insertion dans un connect'eur correspondant, absolument semblable quant au format et au matériau aux cartes porteuses de circuits logiques avec composants intégrés; ou non. Un châssis rigide, de préférence métallique, est fixé sur ces cartes et sert de support aux connecteurs multiples amovibles du type à baïonnette ou à virole vissable. La connexion entre la partie fixée aig chassies et le circuit imprimé est réalisée au moyen de fils isoles ou au moyen de cibles plats flexibles et le châssis est muni de vis adéquates pour la fixation à la structure du support des cartes, de façon à éviter toute contrainte mécanique pour les cartes et les connecteurs des cartes imprimées, contrainte due au poids des câbles, grace à quoi est assuré un contact entre e connecteur et. le peigne de la carte dans des conditions de stabilité permanente Ceci est très avantageux en général, et en particulier dans les cas où il y a des vibrations, comme cela se produit avec de nombreuses' unités électromagnétiques utilisées dans le#s systernes de traitement de données imprimantes, lecteurs et perforateurs de cartes, unités à disques Ces vibrations peuvent provoquer en effet le déplacement des cartes si les câbles, ou d'autres éléments lourds doués d'une manière quelconque d'une certaine mobilité et dune aptitude reiet'Ve à la déformation, viennent à exercer une pesée. Le système de connexion modulaire, objet de l'invention, est en conséquence compatible non seulement en ce qui concerne la structure d'une unité électronique, dans laquelle on utilise le même type de connecteurs et des cartes physiquement semblables, mais également en liaison avec -l'emploi du même type de cartes de connexion dans des unités électroniques ou électromécaniques diverses. Ces avantages et caractéristiques# de llinvention, ainsi que d'autres avantages, apparatront clairement dans la description ci-après, présentée à titre d'exemple non limitatif, en se réf-ërant aux dessins annexés qui montrent Fig. l . une vue générale d'une structure modulaire selon ltinvention, compre nant un châssis support et une pluralité de cartes de circuits impri més. Fig. 2 . une carte de circuits imprimés prévue pour la connexion extérieure avec les cabales. Fig. 3 : un détail de la carte et, plus précisément, un mode préféré de fixa tion au châssis support. Fig. 4 : un élément de protection des composants et la carte sur laquelle il est monté. La fig. t représente une vue générale en perspective du système de connexion modulaire compatible, objet de l'invention. Un châssis 1, de forme parallélipipédique, avec Lavant ouvert et l'arrière supportant une série de connecteurs 2 pour les cartes à circuits imprimés. Chaque connecteur présente, vers l'intérieur du châssis, une fente 3, dans laquelle le peigne terminal des connexions diune carte est introduit. Sur les flancs de la fente sont prévus, dans des gorges convenables, les éléments métalliques d'un contact à ressort 4 qui s'étend, à travers le connecteur et sur son arrière, en de nombreuses broches de connexion non représentées. Les broches sont convenablement connectées entre elles au moyen de fils isolés flexibles et par soudage des extrémités des dits fils aux broches, ou par simple enroulement des extr- mités autour de ces broches, selon une technique connoe sous le nom de tVwire wrappingt. De cette façon les connexions requises entre les différentes cartes à circuits imprimés sont réalisées sur l'arrière du châssis. Le plan inférieur 5 et le plan supérieur 6 du châssis présentent, vers l'intérieur, des cannelures 7 parallèles équidistantes, et alignées avec les fentes correspondantes dans les connecteurs. Ces cannelures guident les bords supérieurs et inférieurs des cartes à circuits imprimés et permettent leur insertion, ou leur retrait des connecteurs correspondants. ils assurent en outre un positionnement réciproque correct entre les cartes, en évitant les interférences et les vibrations réciproques. La Fig. 1 représente une carte à circuits imprimés 8, du type usuel, partiellement retirée du châssis, sur laquelle un certain nombre diéléments électroniques sont montés. Les éléments représentés sur le dessin sont des circuits intégrés en boîtiers, du type connu sous le nom de "Dual in line", mais bien entendu n'importe quel modèle d'éléments électroniques, discrets ou intégrés, peut être monté sur la carte. Toujours sur la Fig. l il y a, partiellement extrait du châssis, une carte à circuits imprimés 9, prévue selon l'invention pour effectuer des connexions entre le dispositif contenu dans le châssis et d'autres dispositifs extérieurs au moyen de cabales multifilaires flexibles. Ls carte 9 est parfaitement compatible avec les cartes de type normal, elle a les mêmes dimensions sauf éventuellement en ce qui concerne l'encombrement résultant de l'épais- seur des éléments. Elle est munie d'une armature métallique 10 pour renforcer et supporter les connecteurs qui peuvent être vissés dessus. L'armature 10 est coudée en forme de C et fixée au moyen de rivets ou de vis à la carte 9. Elle est munie d'ailettes latérales de renforcement pour assurer sa rigidité. Les extrémités de liarmature sont pliées en L extérieurement de facon à venir s'appuyer sur la corniche frontale il du châssis, auquel elles sont fixées de façon permanente au moyen de vis à tête cannelée 12 qui sont vissées dans des trous correspondants 13 pratiqués dans la corniche frontale. Sur la partie centrale de l'armature 10, munie de perforations, sont fixés un ou plusieurs socles de connecteurs 14. La connexion entre les broches postérieures des socles et te circuit imprimé est réalisée au moyen diun câble plat, d'un circuit imprimé flexible ou de simples fils isolés, clest-à-dire dans tous les cas avec des éléments flexibles, de façon à ce que des contraintes éventuelles agissant sur le socle ne soient pas transmises directement au circuit imprimé, mais à l'armature 10. Les connecteurs 15 sont insérés dans les socles 14. Les connecteurs sont munis dtune bague de fixation 16 qui est vissée sur la partie filetée correspondante du socle 14. Les opérations d'insertion et d'extraction des connecteurs sont réalisées rationnellement avec la carte 9, sur laquelle les socles sont montés, ladite carte étant extraite du châssis I de façon à ne pas imposer de contraintes à la structure et à disposer de ltespace!ibre maximum possible. On peut en effet constater que lorsque la carte est extraite la rangée de connecteurs montés sur l'armature est facilement accessible sur le caté et que les opérations de vissage et de dévissage des bagues de fixation ainsi que les opérations d'extraction et d'insertion des connecteurs peuvent être réalisées aisément même manuellement, ctest-à-dire sans avoir à faire appel à des outils. Comme les connecteurs sont montés sur l'armature 10 sur une seule rangée chaque connecteur est accessible indépendamment des autres, en d'autres termes il peut être inséré ou extrait sans qutil soit nécessaire de déplacer les autres, même si plusieurs cartes de connexion sont disposées les unes à proximité des autres. Il est suffisant, en effet, de retirer du cadre la seule carte 9, sur laquelle est monté le connecteur choisi. De cette façon il est possible d'obtenir une densité de connecteurs impossible à atteindre avec les structures conventionnelles. Il est cependant évident qu'un des objectifs de Itinvention est celui de pouvoir effectuer des connexions avec l'extérieur en d's #ts plus rationnels de la structure, objectif qui est rempli grâce à la possibilité, offerte par les cartes de connexion modulaire, à savoir que celles-ci peuvent être placées en des endroits quelconques du châssis l ou dans des châssis différents. Les systèmes électroniques complexes consistent, en effet, généralement en plusieurs chassies, tel que celui représenté, disposés côte à côte et/ou les uns au-dessus des autres, ainsi que le montre toujours la Fig. 1, selon laquelle les châssis additionnels la et lb sont partiellement esquissés au moyen de traits interrompus. La Fig. 1 montre que la superficie effectivement occupée sur la carte à circuits imprimés g pour le montage de l'armature supportant les connecteurs pour les connexions et que la superficie non utilisable parce que recouverte par des éléments fixes, tels que les connecteurs eux-mêmes, sont très réduites par rapport à la superficie totale de la carte, sur laquelle sont disposés -comme indiqué- différents éléments électroniques, circuits intégrés, etc... Il est donc possible de monter sur la même carte tous les circuits de réglage, d'amplification, de filtrage et en général de transmission et de réception des signaux nécessaires au réglage des caractéristiques électriques des signaux transmis par les câbles aux circuits exigés par le système électronique, et vice-versa. La Fig. 2 représente un détail constructif de la carte de connexion 9 illustrant un moyen commode pour réaliser la connexion entre les socles et la carte à circuits imprimés. Les broches de connexion 17 dépassent de la partie postérieure des socles 14, d'un modèle connu dans l'état de la technique. La plaquette imprimée 18, de préférence flexible, qui présente un bord rectiligne 20 et des trous 19, destinés à recevoir les broches correspondantes du socle, vient s'insérer sur ces broches. Sur la plaquette 18 les conducteurs 21, réalisés selon des méthodes connues, se terminent par autant de cosses 22, dont chacune entoure un trou de la plaquette. A l'extrémité opposéè les conducteurs se prolongent légèrement audelà du bord rectiligne de la plaquette, de façon à constituer des broches flexibles et alignées, destinées à ponétrer dans les ouvertures correspondar tes de la carte 9 et à permettre la réalisation des connexions avec la cartes grâce à des techniques de soudage connues. De même, sur le coté du socle7 le soudage des broches dans les cosses peut être effectué selon des techniques connues, par exemple le soudage par vagues. Même si la connexion par fils séparés ait possible l'emploi de ces plaquettes est préférable parce que, avec cette méthode#, les connexions sont préétab5ies grâce au modèle de lia plaquette et, en conséquehce soute possibilité d'erreurs dans les connexions est éiim-ne,e. En outre les conducteurs sur les plaquettes peuvent être tracés avec précision de façon à respecter rigoureusement certaines distances réciproques et certaines connexions addstionnel- les de terre, afin d'éliminer ou de réduire au minimum les mauvais réglages locaux ou bien les variations dximpédance caractéristique des conducteurs par rapport aux fils de transmission des cables, ce qui provoque comme on sait des réflexions de signaux perturbatrices et indésirables Cela est évidem- ment possible si l'on utilise des câbles coaxiaux à haute performance, ou des cables à conducteur unique ou des câbles à pare de conducteurs chablés (twisted). La Fig. 3 montre un autre détail ccns#ructif de la carte de connexion 9 qui représente un mode préféré de fixation du panneau sur le chassis 1. Le plan inférieur 5 et le plan supérieur 6 du châssis présentent à proximité de la corniche frontale et parallèlement à celle-ci une rainure 23 qui est perpendiculaire aux rainures 7 dans lesquelles les cartes à circuits imprimés sont logées. Les ailes de l'armature 10 qui, lorsque la carte de connexion -sur laquelle est montée l'armature même- s'appuient contre les plans inférieur et supérieur, présentent en correspondance avec la rainure 23 une douille 24 appliquée par exemple au moyen d'un rivetage sur un trou correspondant pratiqué dans l'aile. La douille est filetée intérieurement et elle constitue le siège de la vis de retenue 12 qui pénètre dans la rainure 23 et s'y engage, empêchant ainsi l'extractiôn du panneau de connexion. La Fig. 3 montre le dispositif de fixation pour l'aile inférieure, mais il est évident qu'un dispositif analogue est prévu sur lEaile supérieure. Bien que la Fig. 3 représente un dispositif à vis à bouton molleté pour le vissage à la main, il est clair qu'on peut utiliser d'autres dispositifs de fixation sans s'écarter de l'esprit de llinvention. La Fig. 4 représente un autre perfectionnement du système de connexion décrit. Il a déjà été souligné que sur les cartes de connexion, telles que la carte 9, il reste encore une superficie importante pour le montage des éléments électroniques, tels que les circuits intégrés et analogues. Les dits éléments peuvent être montés également dans la zone 25 de la dite superficie, sur laquelle sont logées les connexions volantes des connecteurs ainsi que les câbles associés. Afin d'éviter qu'à la suite des opérations de montage et de démontage des connecteurs ou de vibrations les éléments mécaniques puissent endommager les éléments électroniques un panneau de protection mécanique 26, par exemple en plexiglas, a été prévu pour être inséré sur la carte de connexion au-dessus des éléments électroniques (Fig. 4). Le dit panneau est représenté à la Fig. 4 enlevé de son logement. Ce panneau peut comporter des ailettes latérales 27 et, éventuellement, des ailettes intermédiaires 28 comme séparations. Les languettes 29, obtenues en repliant les ailes de l'armature 10 suffisent pour maintenir en position le panneau 26. Des ouvertures adéquates peuvent être prévues, si nécessaire, dans le panneau de protection pour permettre la ventilation des éléments électroniques montés sur le panneau de connexion. REVENDICATIONS 1. - Structure modulaire pour dispositifs électroniques avec cartes à circuits imprimés, comprenant un chassis support, une pluralité de cartes à circuits imprimés modulaires, chacune d'elles ayant un peigne terminal de connexion, une pluralité de connecteurs pour les cartes à circuits imprimés, assemblés cOte à c8te sur le dit châssis, des moyens de guidage sur ce chassis, disposés parallèlement pour ftinsertion des peignes terminaux de connexior dans les connecteurs correspondants, au moins une carte à circuits imprimés modulaires, munie dune armature de renforcement montée sur la dite carte, au moins une partie fixe de connecteur de cable montée sur la dite armature, des moyens de connexion flexibles entre ladite carte et la dite partie fixe de connecteur et des moyens de fixation de l'armature de renforcement sur le dit châssis-support. 2. - Structure modulaire pour dispositifs électroniques selon revendication 1, dans laquelle les moyens de connexion flexibles entre la dite carte et la dite partie fixe de connecteur sont constitués par un circuit imprimé flexible. 3.- - Structure modulaire pour dispositifs électroniques selon revendication 1, dans laquelle l'armature de renforcement montée sur une carte a la forme dtun C, de façon à réaliser une partie se trouvant légèrement en retrait par rapport à la corniche frontale du dit châssis-support et parallèlement à elle, la dite partie en retrait supportant la dite partie fixe de connecteur, et deux ailettes stétendant jusqu'à la corniche frontale, les dites ailettes supportant les moyens de fixations de ilarmature de renforcement au chaAssis#support. 4. - Structure modulaire selon revendication 3, dans laquelle les moyens de connexion flexibles entre la dite carte et la dite partie fixe de connecteur consistent en un circuit imprimé flexible. 5. - Structure modulaire selon revendication 3, dans laquelle les moyens de fixation consistent en vis prévues en association avec des sièges pratiqués dans le cadre et à proximité de la corniche.