Brevet FR2422268A1 — publié le 19791102

L'invention concerne les connecteurs électriques. Dans certaines applications, haute fréquence notamment, il est souhaitable que les broches individuelles d'un connecteur multiple soient reliées a la masse par des condensateurs de valeur préétablie, voire même par des dispositifs de filtrage plus élaborés. Pour cela, on soude souvent des condensateurs individuels entre chacune des broches concernées et la masse. I1 a également été propose d'utiliser des condensateurs dits "bouton", en forme dé disque, avec une électrode périphérique et une électrode ménagée dans un perçage axial ; ces condensateurs sont logés dans des alésages correspondants d'une plaque conductrice mise a la masse, a laquelle ils sont soudés par leur électrode péri phérique, tandis que les broches du connecteur sont individuellement soudées dans les perçages axiaux des condensateurs qui leur sont respectivement associés. La fabrication de connecteurs ainsi équipés est délicate a mettre en oeuvre, surtout de manière automatique, ce qui brève tant la fiabilité que le prix des produits. La présente invention propose un élément de connecteur multiple a condensateurs intégrés, qui est bien plus simple et str a fabriquer. Cet élément de connecteur multiple est du type comprenant une plaquette munie de perforations dans lesquelles peuvent s'engager des éléments conducteurs reliés électriquement à des broches respectives du connecteur. Selon l'invention, la plaquette est en céramique diélectrique et enferme une série d'étages de plages conductrices ; sur deux étages adjacents, l'un contient des plages conductrices individuelles électriquement séparées les unes des autres, qui viennent respectivement affleurer certaines au moins des perforations de la plaquette, tandis que 1'autre contient un ensemble de plages conductrices interconnectées évidées autour des mimes perforations ; les plages conductrices individuelles sont, sur une partie substantielle de leur surface, en regard des plages conductrices interconnectées de l'étage adjacent ; les perforations sont munies de métallisations réunissant électriquement les plages conductrices individuelles apparaissant a un étage sur deux, métallisations qui sont réunies aux éléments conducteurs reliés aux broches du connecteur ; la plaquette comporte une métallisation auxiliaire qui relie entre eux les ensembles de plages conductrices interconnectées apparaissant a un étage sur deux, métallisation auxiliaire destinée a être relié a la masse. On obtient ainsi un élément de connecteur dans lequel sont intéfrés des condensateurs qui relient chaque broche a la masse. Avantageusement, chaque ensemble de plages conductrices interconnectées est constitué d'une plage unique évidée autour de chaque perforation de la plaquette. I1 est également avantageux que des plages conductrices interconnectées affleurent en bordure latérale de la plaquette, ot est alors disposée la métallisation auxiliaire. De préférence, chaque étage de plages conductrices comprend deux moitiés dont l'une est constituée de plages conductrices séparées électriquement qui affleurent respectivement aux perforations et l'autre est constituée d'un ensemble de plages interconnectées, évidées aux perforations. Dans une variante intéressante, l'élément de connecteur comprend deux plaquettes de céramique constituées de la même manière et placées côte a côte, et une série de connexions inductives, dont chacune est reliée par l'une de ses extrémités a une perforation métallisée de l'une des plaquettes et par son autre extrémité a une perforation métallisée de l'autre plaquette, tandis que les métallisations latérales des deux plaquettes sont réunies entre elles et a la masse.Ceci constitue un filtre en n L'invention propose également un procédé de fabrication d'un tel élément de connecteur multiple a condensateurs intégrés, comprenant la préparation d'une pluralité de couches de céramique crue, le dépôt par sérigraphie de motifs préétablis sur les différentes couches de céramique, l'empilement de celles-ci, et leur cuisson. Selon l'invention, chaque couche est munie d'une configuration préétablie de perforations ; au niveau de chaque perforation, le motif de dépôt sérigraphique comporte alternativement une plage électriquement indépendante des autres sur la même couche de céramique et affleurant a la perforation, puis une plage , évidée autour de la perforation, et reliée électriquement à d'autres plages sur la même couche dont l'une au moins affleure finalement en bordure latérale de la couche de céramique ; et les deux types de plage sont en regard sur une partie substantielle de leur surface. Avantageusement, les plages conductrices interconnectées sont constituées d'une plage unique évidée autour dé chaque perforation de couche de céramique et affleurant en bordure latérale de celle-ci. De préférence, l'écran de sérigraphie comporte deux moitiés dont l'une définit les plages conductrices séparées électriquement qui affleurent respectivement aux perforations, et l'autre définit les plages interconnectées, évidées aux perforations, ce qui permet d'utiliser le même écran de sérigraphie pour toutes les opérations de dépôt, en faisant pivoter de 1800 å chaque fois les couches de céramique. Dans une réalisation particulière, la céramique est une céramique du type II de la norme française, au titanate de baryum, les plages conductrices sont essentiellement en palladium, et les métallisations essentiellement en composé argent-palladium. Après cuisson et filtrage de la céramique, on peut métalliser les perforations ainsi que les bordures latérales où affleurent les plages interconnectées. Dans une phase ultérieure de la fabrication du connecteur, on soude un élément conducteur solidaire d'une broche de connecteur dans chaque perforation ; ensuite, les fils a connecter seront å leur tour reliés aux éléments conducteurs, respectivement. Pour constituer un filtre en g , l'une des plaquettes de céramique est ainsi équipée de broches de connecteur ; des éléments inductifs sont montés entre les perforations de cette plaquette et celles d'une autre plaquette, qui a leur tour seront reliées aux fils connecter, respectivement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront a la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement pour illustrer à titre non limitatif un mode de réalisation préférentiel de l'invention, et sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale dlun élement de connecteur selon la présente invention, et la figure 1A en est le schéma électrique équivalent pour une broche - les figures 2 et 3 sont deux vues en coupe transversale de l'élément de connecteur de la figure 1 - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'une variante de l'élément de connecteur, incorporant pour chaque broche un filtre en7L, et la figure 4A en est le schema électrique équivalent pour une broche î - les figures 5A et 5B illustrent l'utilisation d'un écran sérigraphique unique pour fabriquer l'élément de connecteur selon la présente invention ; et - la figure 6 est une vue en coupe d'un réceptacle utilisable pour constituer l'empilement de couches de céramique destiné à être fritté pour faire partie ensuite de l'élément de connecteur. On sait qu'un connecteur comporte deux parties, l'une male et l'autre femelle. Chacune de ces deux parties comprend une plaquette munie de perforations dans lesquelles viennent s'engager des éléments conducteurs reliés électriquement à des broches respectives, qui sont donc mâles ou femelles suivant le cas. Dans le présent brevet, on appelle élément de connecteur cet ensemble cons titué d'une plaquette perforée et d'éléments conducteurs associés aux broches. L'invention fournit des éléments de connecteurs qui peuvent être utilisés aussi bien dans la partie mâle du connecteur que dans la partie femelle, voire dans les deux. Dans la suite, on considèrera qu'il s'agit d'une partie male de connecteur, à titre d'exemple. Sur la figure 1, un corps de connecteur 1 comporte un épaulement interne 2, qui lui permet de loger une plaquette 3, dans laquelle sont ménagées des perforations telles que 4. L'épaisseur de la plaquette 3 est ici fortement agrandie, pour mieux illustrer sa constitution interne. Chaque perforation telle que 4 est traversée par une tige conductrice 5, définissant du côté a connecter une broche mâle 6, précédée d'un épaulement 7 destiné a permettre l'appui de la broche contre la face supérieure de la plaquette 3. De l'autre côté, la tige conductrice 5 se termine par un oeillet 8, ou par un autre moyen propre à recevoir le fil conducteur connecter.Enfin, le corps de connecteur 1, conducteur, porte lui aussi un moyen 9 destiné à recevoir un fil conducteur, correspondant a la masse des circuits à connecter. Selon la présente invention, la plaquette 3 est en céramique diélectrique, et enferme une série d'étages de plages conductrices, 10, 20, 30 et 40. Quatre étages seulement sont représentés, mais dans la pratique on en dispose généralement plus. Sur deux étages adjacents, l'un, 10 par exemple, contient des plages conductrices individuelles telles que 11. La vue en coupe de la figure 2 s'étend dans le plan de l'étage 10, et montre un exemple de forme d'une telle plage individuelle 11. On voit sur cette figure que toutes les plages individuelles sont séparées les unes des autres Chacune d'entre elles, par exemple la plage 11, vient affleurer au niveau de la perforation 4 de la plaquette. L'étage immédiatement inférieur 20 comprend de son côté un ensemble de plages conductrices interconnectées, désignées sur les figures 1 et 3 par la référence numérique 21. Bien que cela ne soit pas nécessaire, on voit sur la figure 3 que cet ensemble de plages interconnectées est constitué d'une plage unique, qui se trouve échancrée ou évidée au niveau de chacune des perforations de la plaquette, de manière a ne pas faire contact avec les tiges conductrices telles que 5. Par contre, la plage conductrice 21 affleure en bordure de la plaquette. A nouveau, a l'étage 30, on retrouve des métallisations telles que 31 qui vont venir affleurer la perforation pour faire contact sur la tige conductrice 5. Enfin, dans l'étage 40, on revient a une plage conductrice unique 41, semblable å la plage 21, et qui se trouve échancrée au niveau des perforations. A l'examen des figures 1, 2 et 3, il apparaît que les plages conductrices individuelles telles que 11 et 31 sont, sur une partie substantielle de leurs surfaces, en regard de la plage conductrice unique voisine, 21 et 31 respectivement. Avantageusement, les perforations telles que 4 sont munies de métallisations internes qui réunissent électriquement entre elles les plages conductrices individuelles telles que 11 et 31. Ces métallisations 50 sont alors reliées électriquement, de préférence par soudage, aux tiges conductrices telles que 5 qui sont elles-mêmes connectées aux broches mâles telles que 6. Enfin, la plaquette 3 comporte une métallisation auxiliaire 60, qui est ici une métallisation latérale, et vient relier entre elles les plages telles que 21 et 41 qui affleurent latéralement. I1 suffit bien entendu que ces plages 21 et 41 affleurent seulement sur une partie d'un côté de la plaquette, mais il est préférable qu'elles affleurent sur tout le pourtour de la plaquette. Les métallisations latérales 60 sont bien entendu prévues en conséquence. Et ces métallisations latérales 60 sont reliées électriquement, de préférence par soudage, au corps de connecteur 1, qui peut être a son tour relié a la masse par l'organe de fixation 9. On dispose ainsi, par l'alternance des plages 11 et 31 reliées à chaque broche de connecteur et des plages 21 et 41 reliées a la masse, d'un ensemble de condensateurs mis en parallèle entre chaque broche de connecteur et la masse. On sait qu'un tel ensemble équivaut a un condensateur unique (figure 1A). On a donc une plaquette de céramique 4 intégrant pour chaque broche de connecteur une capacite qui relie cette broche a la masse. On peut prévoir de nombreuses formes de plages conductrices qui permettent de réaliser des condensateurs selon la présente invention. Les plages individuelles peuvent être carrées de la manière représentée sur la figure 2, ou circulaires, par exemple. De même, au lieu d'une grande plage unique 21, on peut prévoir une série de plages individuelles, qui seront interconnectées entre elles par des éléments conducteurs de largeur choisie. I1 s'est avéré toutefois préférable, pour cette plage destinée a être reliée a la masse, que la surface conductrice soit la plus grande possible. De plus, la plaque 3 a été représentée ici avec une forme rectangulaire, on peut bien entendu lui donner selon la présente invention d'autres formes, et notamment une forme circulaire par exemple. Comme précédemment indiqué, l'épaisseur de la plaquette de céramique 3 est largement exagérée sur la figure 1. En effet, on peut par exemple incorporer 15 couches de céramique contenant 14 étages de plages, dans une épaisseur voisine de 1 mm. La plaquette de céramique frittée incluant ces 14 étages de conducteur s'est avérée présenter une rigidité suffisante pour pouvoir servir elle-même de support aux broches de connecteur dans la plupart des applications. Pour les applications ol l'effort subi par les broches au serrage est très important, on pourra prévoir une autre plaque support dont le roule sera de maintenir les broches, tandis que celles-ci resteront reliées a des tiges traversant une plaque de céramique telle que la plaque 3 de la figure 1. La figure 4 illustre une variante avantageuse de la présente invention, dans laquelle l'élément de connecteur est équipé d'un filtre enjt sur chaque broche. Sur cette figure, le corps de connecteur 61 comporte maintenant deux échancrures 62 et 63, qui maintiennent respectivement deux plaques de céramique 64 et 65. Les plaques de céramique sont agencées toutes deux comme la plaque 3 de la figure 1. Ainsi, la plaque 62 comporte alternativement des plages conductrices individuelles, reliées a un élément conducteur respectif tel que 72, et un ensemble de plages interconnectées, reliées par des métallisations latérales au corps de connecteur 61.De même, la plaque 63 comporte alternativement des plages conductrices individuelles reliées chacune à un élément conducteur respectif tel que 73, et un ensemble de plages conductrices interconnectées reliées par des métallisations latérales au corps de connecteur 61. L'élément de conducteur 72 est solidaire d'un côté d'une broche mâle de connecteur, de la manière illustrée sur la figure 1. De l'autre côté, il est relié a une extrémité d'un élément inductif 80. L'autre extrémité de l'élément inductif 80 est reliée a l'une des bornes de l'élément conducteur 73. De l'autre côté, l'élément conducteur 73 définit un oeillet ou un autre moyen de fixation pour le fil a connecter.Comme les plaques 62 et 63 définissent respectivement des condensateurs entre les conducteurs 72 et 73 et la masse, l'addition d'un élément inductif tel que 80 constitue bien un filtre en ;C(fig.44 Pour l'élément inductif 80, on peut, suivant la fréquence de fonctionnement, soit utiliser des inductances bobinées, soit utiliser un simple fil- enroulé sur lui-même, soit utiliser un fil linéaire entouré d'un bobinage ou bien d'un anneau de ferrite, par exemple. On décrira maintenant un exemple de procédé de fabrication d'un élément de connecteur selon la présente invention. La demanderesse a constaté qu'il est pratique d'utiliser un écran de sérigraphie du type représenté sur les figures 5A et 5B. Ceci suppose que les perforations ménagées dans la plaquette soient symétriques par rapport a un point central. Sur une moitié de la plaquette, on réalise alors les plages conductrices individuelles telles que Il; sur l'autre moitié de la plaquette, on réalise la plage conductrice unique 21 qui affleure latéralement. Pour l'étage adjacent, on retourne è motif de sérigraphie de 1400 comme le montre la figure 5B. L'étage adjacent comprend alors une plage conductrice unique affleurant sur les bords, 41, en regard des différentes plages individuelles telles que 11, tandis que des plages individuelles 31 apparaissent sous la plage conductrice unique 21. I1 suffit donc de préparer des jeux de plaques de céramique, par exemple de 15 plaques chacun. 14 des plaques font l'objet d'une impression de plage conductrice par sérigraphie selon le motif de la figure 5A. Les plaques sont ensuite mises en place dans un support tel que 6, de manière que leurs perforations s'engagent sur les picots tels que 90. On dépose dans ce support une première plaque, dont les plages conductrices sont par dessus, dans la position correspondant au motif de la figure SA. La deuxième plaque est déposée après retournement de 1800, pour correspondre au motif 5B, et ainsi de suite jusqu'a la quatorzième plaque. La quinzième plaque est une plaque non imprimée. L'ensemble est alors pressé pour que les différentes plaques s'agglomèrent entre elles.Elles sont ensuite transportées dans un four de cuisson, où elles subissent les traitements habituels au terme desqueIselles sont frittées. Après cette opération, les trous de la plaquette de céramique frittée sont métallises intérieurement, au pinceau par exemple. Les métallisations latérales sont de leur côté réalisées au trempé par exemple. On obtient alors une plaque semblable a la plaque 3 de la figure 1, ou aux plaques 62 et 63 de la figure 4, avec lesquelles on peut facilement constituer l'élément connecteur de la présente invention, en soudant des éléments conducteurs dans les perforations, et en soudant les métallisations latérales au corps de connecteur. On va maintenant donner un exemple de mise en oeuvre de ce procédé. EXEMPLE On a tout d'abord prépare des jeux de feuilles de céramique de 48 mm x 30 mm, et d'épaisseur 0,08 mm chacune. La céramique est une céramique K 1350, du type II de la norme française, au titanate de Baryum. On a ensuite déposé sur 14 is 15 feuilles des plages conductrices suivant le motif de la figure 5A, le dépôt étant essentiellement constitué de Palladium. Les 14 feuilles ainsi revêtues ont été placées sur le support de la figure 6, en en faisant tourner une sur deux de lao0; après quoi on a ajouté la quinzième feuille non revêtue. L'ensemble a été comprimé pour qu'il s1 agglomère, après quoi il a été soumis aux opérations de cuisson habituelle de la céramique. Après ce frittage, la métallisation des perforations et les métallisations latérales ont été réalisées de la manière précédemment indiquée, avec un composé Argent-Palladium. Au terme de ces opérations, on dispose d'une plaquette de céramique frittée de 37 mm x 22 mm environ, comportant 60 trous métallisés, et les métallisations latérales. Des mesures de capacité faites entre les trous et les métallisations latérales ont montré que chaque perforation comportait par rapport a la métallisation latérale une capacité de 20 nF a moins de 10 % pres. Avec la plaquette ainsi obtenue, on peut réaliser un connecteur a 60 broches, et chacune des broches insérées dans les perforations présente par construction une capacité de 20 nF a l'égard du corps de connecteur, qui peut son tour être relié a la masse. Bien entendu, ce qui précède n'est qu'un exemple de réalisation de l'invention, et l'homme de l'art pourra concevoir de nombreuses variantes sans s'écarter de son esprit. En particulier, pour certaines applications, on peut souhaiter que la liaison des plages conductrices interconnectées a la masse ne s'effectue pas par l'intermédiaire du corps de connecteur, ou simplement pas seulement par cette voie. Dans ce cas, il suffit de choisir l'une des perforations, on l'on fera affleurer non pas les plages conductrices individuelles, mais au contraire les plages conductrices interconnectées telles que 21 et 41. Et, après la métallisation de cette perforation, on y disposera un élément conducteur relié a la masse, et éventuellement a une broche de connexion. Une autre variante possible concerne la réalisation des éléments inductifs tels que 80 dans un filtre en. La figure 4 montre a cet effet deux plaques de céramique 62 et 63 qui sont séparées, et individuellement traversées par des éléments conducteurs montés en série sur l'élément inductif 80. La encore, on peut réaliser l'élément inductif 80 lui-même dans une plaque de céramique frittée, de la manière décrite dans la demande de brevet Nu 77 02 155, déposée le 26 Janvier 1977 au nom de la demanderesse. Mieux encore, on peut alors fritter ensemble les trois plaques de céramique, qui intégreront alors tous les éléments du filtre en . Dans ce cas, l'ensemble fritté comportera deux trous borgnes de part et d'autre, tandis que sa partie intermédiaire réalisera l'élément inductif entre les métallisations des deux trous borgnes, de la manière décrite dans la demande de brevet qui vient d'être citee. Par ailleurs, pour un élément de connecteur donné, on équipera toutes les broches ou seulement une partie des broches de condensateurs, selon ltinvention. Les perforations traversées par ies broches non équipées ne comporteront pas de plages conductrices affleurantes. De plus, les valeurs des capacités pourront etre différentes suivant les broches, ce qui peut être obtenu notamment en faisant varier la surface des plages conductrices affleurantes, et/ou leur nombre, c'est- -dire le nombre d'étages de plages conductrices. Lorsqu'on fait varier la surface des plages conductrices affleurantes, il est bien entendu nécessaire de faire varier en conséquence la surface en regard des plages homologues reliées a la masse. REVENDICATIONS 1. Elément de connecteur multiple, du type comprenant une plaquette munie de perforations dans lesquelles peuvent s'engager des éléments conducteurs reliés électriquement a des broches respectives du connecteur, caractérisé par le fait que la plaquette est en céramique diélectrique et enferme une série d'étages de plages conductrices, que, sur deux étages adjacents, l'un contient des plages conductrices individuelles électrique- ment séparées les unes des autres, qui viennent respectivement affleurer certaines au moins des perforations de la plaquette, tandis que l'autre contient un ensemble de plages conductrices interconnectées, évidées autour des mêmes perforations, que les plages conductrices individuelles sont, sur une partie substantielle de leur surface, en regard des plages conductrices interconnectées de l'étage adjacent, que les perforations sont munies de métallisations réunissant électriquement les plages conductrices individuelles apparaissant a un étage sur deux , métallisations qui sont réunies aux éléments conducteurs reliés aux broches du connecteur, et que la plaquette comporte une métallisation auxiliaire qui relie entre eux les ensembles de plages conductrices interconnectées apparaissant à un étage sur deux, métallisation auxiliaire destinée à etre reliée la masse, ce qui fournit un élément de connecteur intégrant les condensateurs reliant chaque broche a la masse. 2. Elément de connecteur multiple selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque ensemble de plages conductrices interconnectées est constitué d'une plage unique évidée autour de chaque perforation de la plaquette. 3. Elément de connecteur multiple selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque ensemble de plages conductrices interconnectées comporte des plages affleurant en bordure latérale de la plaquette, et que la métallisation auxiliaire est une métallisation latérale de la plaquette. 4. Elément de connecteur multiple selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chaque étage de plages conductrices comprend deux moitiés dont l'une est constituée de plages conductrices séparées électriquement qui affleurent respectivement aux perforations et l'autre est constituée d'un ensemble de plages interconnectées, évidées aux perforations. 5. Elément de connecteur multiple selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend deux plaquettes de céramique constituées de la même manière et placées côte à côte, et une série de connexions inductives, dont chacune est reliée par l'une de ses extrémités a une perforation métallisée de l'une des plaquettes et par son autre extrémité a une perforation métallisée de l'autre plaquette, tandis que les métallisations auxiliaires des deux plaquettes sont réunies entre elles et à la masse, ce qui constitue un filtre en J ç (PI). 6. Procédé de fabrication d'un élément de connecteur multiple à condensateurs intégrés selon l'une des revendications 1 a 5, comprenant la préparation d'une pluralité de couches de céramique crue, le dépôt par sérigraphie de motifs préétablis sur les différentes couches de céramique, l'empilement de celles-ci, et leur cuisson, caractérisé par le fait que chaque couche de céramique est munie d'une configuration préétablie de perforations, et qu'au niveau de chaque perforation, le motif de dépôt sérigraphique comporte alternativement une plage électriquement indépendante des autres sur la même couche de céramique et affleurant à la perforation,- - puis une plage , évidée autour de la perforation, et reliée électriquement a d'autres plages sur la même couche, les deux types de plages étant en regard sur une partie substantielle de leur surface. 7. Procédé de fabrication selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les plages conductrices interconnectées sont constituées d'une plage unique évidée autour de chaque perforation de couche de céramique. 8. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que l'écran de sérigraphie comporte deux moitiés dont l'une définit les plages conductrices séparées électriquement qui affleurent respectivement aux perforations, et l'autre définit les plages interconnectées, évidées aux perforations, ce qui permet d'utiliser le même écran de sérigraphie pour toutes les opérations de dépôt, en le faisant pivoter de 1800 à chaque fois. 9. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 6 a 8, caractérisé par les. opérations supple-mèntaires consistant a métalliser après cuisson les perforations ainsi que les bordures latérales, où affleurent les plages interconnectées, et à souder un élément conducteur solidaire d'une broche de connecteur dans chaque perforation. 10. Procédé de fabrication selon l'une des revendica6 à 8, caractérisé par le fait que la céramique est une céramique du type II de la norme française, au titanate de Baryum, que les plages conductrices sont essentiellement en Palladium, et les métallisations essentiellement en composé Argent-Palladium.