Brevet FR2124317A1 — publié le 19720922

La présente invention concerne un connecteur électrique destiné à être monté sur uneplaque de circuit imprimé, afin de connecter une pièce conductrice à un conducteur du circuit imprimé . 5 De nombreux types de connecteurs pour circuits imprimés ont déjà été réalisés. Un connecteur à broches indépendantes est un connecteur qui peut être monté sur une plaque, sans l'aide d'aucun support constitué par exemple, par un boîtier isolant. Il existe différents types de connecteurs à broches femelles indé-10 pendantes, mais après avoir été insérées dans la plaque, les broches doivent généralement être fixées mécaniquement par le pliage d'une ou deux pattes latérales introduites dans des trous de la plaque. L'opération de fixation augmente le prix de montages des 15 plaques de circuits imprimés qui comportent des connecteurs de ce genre. En outre, ces connecteurs ne peuvent habituellement pas être positionnés avec précision par la simple opération de fixation. En général, les broches ne sont maintenues que de manière approximative dans les trous après cette opération, et elles 20 ne sont définitivement fixées que par le soudage sur des conducteurs de la plaque. Il faut rappeler,que dans la pratique courante, la connexion des connecteurs aux conducteurs d'un circuit imprimé s'effectue en déplaçant la plaque, dans des trous de laquelle les 25 brocheront insérées, sur des vagues de soudure dans une machine à soud.er à la vague. La soudure coule dans les trous et sur les parties des broches qui se trouvent dans ces trous, et forme ainsi les connexions électriques. Il arrive fréquemment que la soudure remplisse entièrement les trous et atteigne la partie 30 contact du connecteur située au-dessus de la plaque de circuit imprimé. S'il s'agit d'une broche femelle destinée à recevoir un fil électrique, la partie creuse peut être partiellement remplie de soudure indésirable qui gêne le bon fonctionnement des ressorts de contact et/ou empêche l'introduction d'un fil extérieur. 35 La présente invention concerne donc une broche femelle perfectionnée destinée à être montée sur une plaque de circuit imprimé. Le connecteur électrique selon l'invention, destiné à re 72 03176 2124317 lier électriquement une pièce conductrice à un conducteur d'un circuit imprimé, est en une seule pièce emboutie et pliée. Il comporte une partie contact agencée de manière à recevoir la pièce conductrice et une partie fixation destinée à être introduite dans 5 un trou de la plaque de circuit imprimé. La partie contact et la partie fixation comportent chacune une extrémité libre et sont solidaires par leur autre extrémité. La partie fixation à la forme d'une gouttière comportant une partie courbe et des parois latérales élastiques sur au moins une partie de sa longueur. Les axes 10 longitudinaux de la partie contact et de la partie fixation (X-X; Y-Y) sont parallèles et décalés l'un par rapport à l'autre. Les parois latérales s'écartent latéralement de l'axe (X-X) de la partie contact et définissent des angles latéraux tournés vers l'extrémité libre de la partie contact. 15 L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif. Sur ces dessins : la figure 1 est une vue en perspective d'un connecteur selon l'invention;" 20 la figure 2 est une vue de côté du connecteur de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale d'un connecteur introduit et soudé sur une plaque de circuit imprimé, les figures 4, 5, 6 et 7 sont des coupes suivant les li-25 gnes 4-4;5-5, 6-6 et'7-7 des figures 2 et 3; là figure 8 représente en perspective plusieurs connecteurs de la figure 1 montés sur une plaque de circuit imprimé . ainsi qu'un module de circuit imprimé ; la figure 9 est une vue de dessus d'un autre mode de réa-30 lisation d'une broche femelle selon l'invention; la figure 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 3, et les figures 11 et 12 représentent l'introduction d'un connecteur dans une plaque'de circuit imprimé. 35 Les figures 1 à 7 représentent un connecteur 2, réalisé par 'emboutissage et pliage d'une tôle métallique, et qui comporte une partie contact femelle 4, d'axe longitudinal X-X (figure 4) et une partie fixation 6 dont l'axe longitudinal Y-Y (figure 4)est 72 03176 3 2124317 ! parallèle et décalé par rapport à l'axe X-X. La partie femelle 4 et la partie fixation 6 comportent chacune une extrémité libre et sont solidaires par leur autre extrémité. La partie femelle 4 est constituée par un corps de sec-5 tion rectangulaire comportant deux parois 8 et 10 espacées, disposées de chaque côté d'une paroi longitudinale l4,et une paroi 12 espacée de la paroi 14 dans laquelle est formée une fente longitudinale 13. Des ressorts de contact 16 sont repliés l'un vers l'autre à partir de l'extrémité libre 18 de chacune des parois 10 8 et 10. L'autre extrémité des parois 8 et 10 forme une arête latérale 28 tournée vers l'extrémité libr'e de la partie fixation 6. La paroi 12 se prolonge jusqu'à courte distance des arêtes latérales 28'des parois latérales 8 et 10. Lés extrémités inférieures 20 des ressorts de contact 16 15 se touchent, de manière que, lorsqu'un conducteur extérieur est introduit, elles s'écartent élastiquement et maintiennent une pression de contact permanente sur le conducteur introduit. Selon le mode de réalisation décrit, ces ressorts de contact 16 ont la forme de languettes relativement larges et sont adaptées de ma-20 nière à s'appuyer sur des conducteurs 46 (figure 8) sortant d'un module 44 de circuit intégré. Des bossages 23 peuvent être emboutis dans les parois latérales 8, 10, à proximité des extrémités inférieures 20 des ressorts de contact 16, de manière que si ces derniers sont poussés vers les parois latérales 8 et 10 par 25 l'introduction d'une sonde ou autre instrument de trop grande dimension, ils viennent s'appuyer contre les surfaces des bossages et ne peuvent dépasser la limite de déformation élastique. La figure 5 montre, qu'en section transversale, la partie fixation 6 a la forme d'une gouttière comportant une partie 30 courbe 30 et des parois latérales 33. La partie courbe 30 est formée d'une partie hémi-ellipsoïdale convexe vers l'axe X-X de la partie femelle 4, -et formant une seule pièce avec la paroi 14 de cette dernière. L'axe principal Z-Z (figure 2) de la partie hémi-ellipsoïdale est parallèle aux axes X-X et Y-Y de la partie 35 femelle 4 et de la partie fixation 6. La partie courbe 30 est donc semi-circulaire et son rajron augmente au fur et à mesure qu'il s»'éloigne des extrémités supérieure et inférieure, et se rapproche du milieu de la partie hémi-ellipsoïdale. Ce rayon 72 03176 4 2124317 l croissant facilite le guidagçfrrogressif de la partie fixation dans un trou d'une plaque de circuit imprimé tout en lui permettant de s'y ajuster étroitement. La largeur de l'extrémité inférieure 31 de la partie fixation est réduite de manière à jouer le rôle 5 dfur|piiote pendant l'introduction. Les parois latérales 33 s'écartent latéralement de l'axe X-X de la partie femelle 4 et elles forment des angles latéraux 34 tournés vers 1'extrémité libre de la partie femelle 4, à peu près dans le même plan que les arêtes latérales 28. ■jO Les figures 11 et 12 illustrait l'introduction d'un connecteur au moyen d'un outil d'insertion 56 formé à son extrémité inférieure de manière à maintenir le connecteur et à appliquer une force contre les angles 34 de la partie fixation 6. L'outil 56 comporte un logement 60'dans lequel est placé le con-15 necteur, et une lame ressort 62 qui maintient ce dernier dans le logement. Les angles 3^ constituent des surfaces d'appui permettant de pousser le connecteur dans un trou 38 d'une plaque 36 de circuit imprimé, sans risque d'endommager la partie femelle plus fragile. Les figures montrent que pendant l'opération d'insertion, 20 aucun^force n'est appliquée sur la partie femelle qui ne peut donc être endommagée. Les figures 11 et 12 montrent également que la surface 58 de l'outil 56 qui s'appuie sur les angles 34, se prolonge latéralement au-delà de ces angles. De cette manière, lorsque la 25 surface 58 s'appuie contre la surface de la plaque imprimée; l'insertion est arrêtée et les angles 34 affleurent la surface de la plaque. Du fait que les arêtes latérales 28 des parois, 8, 10 de la partie femelle se trouvent dans le même plan que les angles 34, ces arêtes 28 sont forcées légèrement contre la sur-30 face de la plaque de circuit imprimé. L'axe X-X de la partie femelle 4 est perpendiculaire à la surface de la plaque de sorte que cette partie femelle 4 est positionnée avec précision. Le connecteur selon l'invention présente également l'avantage que la soudure ne peut pénétrer dans la partie fe-35 melle 4 lorsque la partie fixation 6 est soudée sur les conducteurs 40 de la plaque 36 de circuit imprimé. La présence de soudure dans la partie femelle d'un connecteur doit être soigneusement évitée car elle peut gêner le fonctionnement correct des ressorts de contact et empêcher l'introduction d'un fil de con 72 03176 5 2124317 l nexion que la broche est destinée'à recevoir. Les figures 4 et 10 font ressortir les différentes raisons pour lesquelles'la possibilité de pénétration indésirable de soudure est réduite au minimum. Les surfaces intérieures de la 5 partie fixation 6 sont tournées dans un sens opposé à l'axe X-X de la partie femelle 4, et les angles 34 se prolongent latéralement au-delà de la paroi 14 de l§/£>artie femelle. Pour atteindre la partie fem.eile, la soudure devrait couler autour des angles définis par la paroi 14 et les parois 8 et 10. En outre, les 10 arêtes 28 des parois 8 et 10 sont serrées contrë la surface supérieure de la plaque de circuit imprimé de sorte que la soudure ne peut pas couler entre ces arêtes et la surface supérieure de la plaque 36. Ainsi que noté précédemment, la partie fixation 6 a 15 la forme d'une gouttière en section transversale, avec une partie courbe 30 et deux parois latérales 33• Le rayon extérieur maximal de cette partie courbe 30 est sensiblement égal, et en tout cas pas inférieur, au diamètre du trou 38 de la plaque 36 du circuit imprimé, dans lequel la broche doit être montée. Lorsque la broche 20 femelle est introduite dans le trou, les parois latérales 33 fléchissent élastiqueraent et prennent une forme presque parfaitement circulaire en s'appuyant contre la paroi du trou 38. La broche introduite est donc fermement maintenu dans le trou 38, même avant que la plaque de circuit imprimé soit trempée dans la soudure de 25 manière à souder les broches sur les conducteurs. Au moment du soudage, la soudure 42 coule à l'intérieur du trou 38 et remplit tout l'espace défini par la partie fixation 6. Les surfaces intérieures de la partie fixation sont donc soudées aux conducteurs 40 de la face inférieure de la plaque 36. 30 ' Les connecteurs selon l'invention peuvent être montés comme des broches indépendantes sur la plaque 36 de circuit imprimé. Ils sont maintenus solidement en position avant le soudage de sorte que la plaque peut être manipulée au cours des opérations suivantes telles que l'insertion d'autres connecteurs et l'in-35 sertion d'autres composants. La solidité de la fixation est due à plusieurs raisons. La partie fixation hémi-ellipsoïdale s'ajuste très étroitement dans le trou 38 ducircu.it imprimé et offre une importante surface d'appui, qui,comme le montre la 72 03176 6 2124317 i figure 6, est disposée contre la paroi intérieure du trou. En outre, la figure 4 montre que cette surface d'appui se prolonge sur une longueur notable de la partie fixation 6 qui est ainsi maintenue fermement dans le trou. Les arêtes inférieures 28 des 5 parois 8 et 10 se placent d'aplomb sur la surface supérieure de la plaque de circuit imprimé et empêchent la broche de s'incliner ou de se décaler par rapport au trou. Les broches de connexion selon l'invention peuvent donc être montées, ainsi que le montre la figure 8, dans des trous positionnés avec précision et corres-10 pondant aux conducteurs 46 sortant d'un module 44 de circuit intégré enrobé. En général, les connecteurs sont mis'en place par des machines automatiques et, après leur insertion et leur soudage, les modules 44 de circuit intégré peuvent être montés sur la plaque 36 de circuit imprimé en introduisant les conducteurs 46 15 dans les broches femelles individuelles. Les connecteurs sèlon l'invention peuvent être réalisés sous des dimensions extrêmement faibles. La largeur des conducteurs 46 des circuits intégrés 44 est généralement de l'ordre de 0,5 mm. La largeur du connecteur représenté sur la figure 8 est de l'ordre de 1,8 mm le long des 20 parois 12 et 14 et de l'ordre de 1,7 mm le long des parois 8 et 10. Lesbroches de cette dimension peuvent être fabriquées, par exemple, dans une tôle de bronze phosphoreux d'une épaisseur de 0,15 mm. Malgré leur extrême petitesse et la faible épaisseur de la matière dans laquelle elles sont fabriquées, ces broches sont 25 extrêmement robustes et elles résistent aux manipulations normales et mêmes anormales auxquelles elles sont soumises pendant les opérations de montage. Selon le mode de réalisation illustré par les figures 1 à 7j la partie femelle 4 est agencée de manière à recevoir des 30 conducteurs de section transversale rectangulaire tels que ceux qui sortent d'un boîtier de circuit intégré. Dans ce cas, l'un des ressorts de contact 16 est matricé sur une partie relativement large de sa surface intérieure, tel que représentée en 22 de manière qu'un conducteur de section transversale rectangulaire puis-35 se être introduit entre les deux ressorts de contact. La figure 9 illustre un autre mode de réalisation selon lequel l'un des ressorts de contact comporte une partie creuse 58 en forme de V. Cette partie creuse en forme de V est formée sur l'un des ressorts 72 03176 7 2124317 de contact si la broche femelle est destinée à recevoir un fil normal de section circulaire. Dans ce cas, les ressorts du mode de réalisation de la figure 9 présentent trois points de contact . avec un fil circulaire introduit. Il faut noter que, selon les 5 deux modes de réalisation, les ressorts de contact se touchent à leurs extrémités inférieures en deux points séparés plutôt que sur une large surface. Cette disposition est souhaitable si le circuit imprimé sur lequel le connecteur est monté doit être soudé à une température relativement élevée, et si.les connec-10 teurs sont pré-chauffés avant le soudage, le revêtement d'étain des parties femelles risquent de couler et de souder les ressorts de contact ensemble. La surface limitée du contact entre les deux ressorts des figures 7 et 9 réduit ce risque et même si le revêtement a coulé, les ressorts peuvent quand même être séparés 15 par l'introduction du conducteur, • ' La forme hémi-ellipsoïdale de la partie fixation 6 est particulièrement avantageuse lorsque les connecteurs doivent être montés sur des plaques de circuits imprimés dont les trous sont poinçonnés. Un trou poinçonné dans une plaque de circuit 20 imprimé est légèrement conique et son diamètre est légèrement plus grand sur une face que sur l'autre. Ainsi que le montrent les figures, la partie fixation hémi-ellipsoïdale peut s'ajuster étroitement dans des trous coniques. Lorsque les trous sont percés dans la plaque, ils sont cylindriques et, dans ce cas, il 25 est souhaitable que la partie fixation ait une forme semi-cylindrique dimensionnée de manière à s'ajuster étroitement dans les trous, de la manière représentée sur la figure 6. Bien que les broches de connexion selon l'invention résistent extrêmement à la pénétration de soudure dans leur par-30 tie femelle, il peut être quelquefois souhaitable de prendre des précautions supplémentaires. En particulier, lorsque les connecteurs doivent être montés sur des plaques de circuits imprimés comportant des trous métallisés, ou sur des plaques dont les deux surfaces portent des conducteurs, la soudure a davantage 35 tendance à pénétrer dans la partie femelle de la broche que si les conducteurs ne se trouvent que sur la face inférieure. Dans ce cas, un revêtement approprié non mouillé par la soudure peut être appliqué sur la partie femelle pendant sa fabrication. Ce 72 03176 8 2124317 revêtement sur la surface intérieure de la partie femelle empêche alors la pénétration de la soudure. La surface de droite, vue sur la figure 11, de la partie fixation 6 peut également recevoir un tel revêtement, mais pas la face gauche qui doit être facilement mouillée par la soudure. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 72 03176 9 2124317 REVENDICATIONS 1 - Connecteur électrique, formé d'une seule pièce emboutie et pliée, destiné à connecter électriquement une pièce conductrice de l'électricité à un conducteur d'une plaque de cir- 5 cuit imprimé, et comportant une partie contact destinée à recevoir la pièce conductrice de l'électricité et une partie fixation destinée à être introduite dans un trou de la plaque de circuit imprimé, la partie contact et la partie fixation comportant chacune une extrémité libre et étant solidaires par leurs autres ex-10 trémités, caractérisé en .ce que la partie fixation 6 a la forme, en section transversale, d'une gouttière comportant une partie courbe 30 et des parois latérales 33 élastiques sur au moins une partie de sa longueur, la partie contact 4 et la partie fixation 6 comportant chacune un axe longitudinal X-X, Y-Y parallèles dé-15 calés l'un par rapport à l'autre, les parois latérales 33 s'é-cartant latéralement de l'axe X-X de la partie contact 4 et définissant des angles latéraux 34 tournés vers l'extrémité libre de la partie contact 4. 2 - Connecteur électrique selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que la partie contact 4 comporte des arêtes 28 latérales, opposées aux angles 34 des parois latérales 33, les arêtes 28 de la partie contact se trouvant à peu près dans le même plan que les angles 3^ des parois latérales 33 étant tournées vers l'extrémité libre de la partie fixation 6. 25 3 - Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie contact consiste en une partie femelle 4 rectangulaire comportant une première paroi 14 longitudinale et deux parois 8, 10 espacées, disposées de chaque côté de la première paroi 14,'dans un sens opposé à celui des -j)Q parois latérales 33 de la partie fixation 6, la première paroi 14 formant un^êeule pièce avec la partie courbe 30, et les deux parois 8, 10 espacées définissant des arêtes latérales 28 qui se trouvent à peu près dans le même plan que les angles latéraux 34 des parois latérales 33 de la partie fixation 6. 35 ^ ~ Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie fixation 6, comporte une partie 30 hémi-ellipsoïdale constituant la partie courbe, la partie hémi-ellipsoïdale étant convexe vers l'axe X-X de la partie contact 4. 72 03176 10 2124317 5 - Connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4»monté sur une plaque de circuit imprimé comportant un'conducteur sur au moins une face et dans lequel est percé un trou, la partie fixation étant introduite dans le trou 5 et soudée sur le conducteur, caractérisé en ce que la surface extérieure de la partie courbe 30 est appliquée étroitement contre la périphérie du trou 38 et la surface extérieure des parois latérales 33 s'appuie élastiquement contre la périphérie du trou, la soudure'4-2 étant fondue sur les surfaces intérieures de la 10 partie fixation 6 et se prolongeant sur les deux faces de la plaque 36 de circuit imprimé.