Brevet FR2471059A1 — publié le 19810612

La présente invention se rapporte à un connecteur électrique du genre de ceux susceptibles d'établir des contacts électriques avec des conducteurs imprimés ou gravés d'une carte qui comporte une âme ou une face en métal ou en céramique. Il existe des cartes à conducteurs imprimés ou gravés dont le support est réalisé en un matériau bon conducteur de la chaleur comme par exemple une tôle d'acier ou une tôle d'aluminium. Une couche d'émail isolante recouvre en général les deux faces de la tolet et des conducteurs électriques y sont imprimés ou gravés par une technique appropriée de façon à constituer un ou plusieurs réseaux d'interconnexion pour un ou plusieurs circuits électriques. Ce support métallique se comporte comme un conducteur thermique et il contribue efficacement au refroidissement du circuit. Les connecteurs électriques classiques qui établissent des contacts électriques avec les conducteurs électriques d'une telle carte ne contribuent guère à évacuer de la chaleur car leur corps est pour des motifs d'isolement réalisé en un matériau plastique peu ou pas chargé. Un tel matériau est considéré généralement comme un mauvais conducteur de la chaleur. Les connecteurs électriques classiques à cops plastique qui sont connectés aux conducteurs d'une tôle émaillée n'établissent des connexions thermiques que par leurs conducteurs électriques La capacité de transférer de la chaleur par conduction thermique de ces conducteurs est limitée à cause de leur structure fine et allongée et de leurs faibles surfaces de contact réciproques. L'augmentation de cette capacité est souhaitable car elle permettrait un meilleur refroidissement de la carte et par conséquent du circuit électrique porté par la carte. Le problème consistant à établir des connexions thermiques au moyen de connecteurs électriques est également soulevé dans les cas d'utilisation de différentes cartes ou plaques isolées servant de support à un circuit électrique et dont les types sont les suivants - carte imprimée comportant un collecteur thermique en couche interne - carte imprimée comportant un drain thermique fixe sur une face de la carte - tôle métallique recouverte sur l'une ou sur les deux faces par un film plastique mince - tôle d'aluminium anodisée sur l'une ou sur les deux faces. Le problème de connexion thermique est posé notamment dans des appareils ou équipements électriques comportant un grand nombre de cartes de circuits imprimés que lton désire soit interconnecter à la fois électriquement et thermiquement, soit connecter électriquement entre eux et thermiquement avec une masse métallique à l'intérieur d'un bâti dans le but d'obtenir un meilleur refroidissement des circuits électriques. Pour pouvoir réaliser de véritables interconnexions à la fois électriques et thermiques, il faut disposer d'un connecteur élec- trique à conduction thermique élevée. La présente invention a pour objet un connecteur électrique du genre de ceux pour cartes à conducteurs imprimés ou gravés comportant une âme ou une face au moins partiellement métallique ou en céramique, connecteur pourvu au moins d'une rangée de conducteurs de connexion électrique disposés le long d'une paroi isolante, et caractérisé en ce qu'il comprend au moins un conducteur d'énergie thermique qui est isolé électriquement par rapport aux conducteurs de connexion électrique, et destiné à établir par contact mutuel avec un bord de telles cartes une connexion thermique, éventuellement thermique et électrique, ce conducteur thermique consistant en une pièce ou partie de corps métallique du connecteur réalisée en un matériau de conductibilité thermique élevée. De préférence, ce conducteur thermique est constitué par une aile métallique longitudinale du connecteur et celle-ci est formée par la jonction en équerre d'une paroi haute et d'une paroi de base longitudinales. La paroi haute comporte vis-à-vis de la paroi isolante une face qui sert de guidage et d'appui à une telle carte. De chaque côté longitudinal de la rangée des conducteurs de connexion électrique du connecteur est disposée une glis.##re élastique de profil cintré qui est accrochée à la paroi isolante. La présente invention concerne également une fiche de connexion enfichable dans le connecteur précédent et destinée à être montée sur un bord d'une telle carte, cette fiche comprenant des conducteurs électriques sous la forme de fils ou lamelles métalliques et un conducteur d'énergie thermique qui est isolé par rapport aux conducteurs électriques que porte la fiche et qui est réalisé en un matériau de conductibilité thermique élevée. Les objets et caractéristiques de la présente invention appa paîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés dans lesquels La figure I représente schématiquement par une coupe transversale une forme de réalisation préférée d'un connecteur selon l'invention destiné à une carte du genre encartable. La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective du connecteur précédent. La figure 3 représente schématiquement par une vue en coupe transversale une forme préférée d'une fiche de connexion pour une carte à relier au connecteur précédent. La figure 4 représente schématiquement par une coupe transversale un connecteur précédent pourvu d'un système de rotation à came. Les figures 5a et 5b représentent schématiquement par une vue de dessus un connecteur pourvu d'un système de commande à translation. La figure 6 représente schématiquement un système d'interconnexion électrique et thermique réalisé avec un connecteur selon l'invention. La figure I est une vue d'une coupe transversale selon le plan AB de la figure 2 d'une forme préférée d'un connecteur selon l'invention. Une première aile 21 longitudinale du connecteur est formée par la jonction en équerre d'une paroi 21a haute et d'une paroi 21b de base longitudinales.Cette aile est moulée en un matériau électri quement isolant. Une rangée de conducteurs 24 de connexion électrique traverse l'épaisseur de la paroi 21b ainsi qu'une partie saillante 28 longitudinale sur la face externe de la paroi 21b. Une seconde aile longitudin#ale 22 est formée par l'équerrage d'une paroi haute 22a et d'une paroi 22b de base longitudinales. Elle est réalisée en un matériau de conductibilité thermique élevée choisi de préférence parmi le cuivre, l'aluminium et l'acier. La partie 28 saillante est fixée dans un perçage 27 longitudinal de la paroi 22b. La face inférieure de la paroi 21b et la face supérieure de la paroi 22b sont appliquées l'une sur l'autre et l'extrémité latérale de la paroi 21b est jointive avec la face interne de la paroi 22a. L'assemblage peut se faire par tous moyens convenables, tels que des vis, des rivets, ou de la colle. Plus simplement, on peut emboîter la partie saillante 28 en la forçant dans le perçage 27 prévu dans l'équerre 22 métallique. Les conducteurs 24 de connexion sont du genre fils ou lamelles traditionnellement utilisés dans les connecteurs classiques pour connecter des cartes de circuit imprimé. On sait que ces conducteurs 24 présentent souvent une extrémité supérieure flexible qui s'appuie à l'une ou l'autre des parois longitudinales du connecteur. Dans le cas présent c'est la partie de la paroi 21a proche de l'ouverture du connecteur prévue pour insérer une carte 30 encartable. L'intervalle transversal entre la face interne de la paroi 22a et les extrémités recourbées des conducteurs 24 est calculé de façon que les conducteurs 24 flexibles soient pressés contre des conducteurs 30b portés par la carte 30 insérée dans le connecteur 20. Si l'insertion de la carte 30 dans le connecteur 20 doit se faire perpendiculairement au grand axe du connecteur (sens de la flèche F, fig. 2) il est prévu que celle-ci soit facilitée par des glissières élastiques 25, par exemple de profil cintré, disposées le long d'une partie de la paroi 21a longitudinale en matière isolante, de part et d'autre de la rangée des conducteurs de connexion électriques et aux deux extrémités du connecteur 20. Ces glissières 25 sont élastiques dans un sens transversal au couloir 23 longitudinal d'insertion. Elles sont réalisées de préférence lors du moulage de l'aile 21 en matière plastique ; elles pourraient être aussi constituées par une tôle mince qui serait accrochée à la paroi 21a par des vis ou des rivets. Ce connecteur peut recevoir une carte "encartable'; par exemple du type de celle fabriquée sur une tôle d'aciertqui est recouverte au moins sur une face par une couche d'émail sur laquelle sont imprimes les conducteurs 30b électriques. Lors de son insertion dans le connecteur, le dos 30a de la carte 30 sera appliqué, sous la pression des conducteurs 24 flexibles et par les glissières 25 élastiques contre la face interne de la paroi 22a métallique. Le dos 30a de la carte comportant une surface métallique, l'énergie thermique du circuit électrique monté sur la carte sera dissipée partiellement par la tôle et partiellement transmise de la tle dans ltaile métallique 22 du connecteur. De cette aile 22 de l'énergie thermique peut etre véhiculée plus loin, par exemple en fixant la face externe des parois 22a et 22b contre un élément d'un bati métallique servant de collecteur thermique. De cette façon, le refroidissement de la carte et de son circuit électrique est fortement amélioré. La figure 3 montre que le connecteur selon lvinvention est également applicable à des cartes de type "enfichable" lorsque celles-ci sont munies d'une fiche de connexion 40 assortie au connecteur mixte précédent. La fiche 40 de connexion est alors fixée de la manière repré sentée, au bord d'une carte 41 à paroi 41a métallique. Une paroi 42 isolante de la fiche 40 est appliquée sur le bord de la face portant les conducteurs 43 de la carte 41. Dans des logements (non figurés) sont maintenus des conducteurs 44 de connexion électrique de la fiche 40 réalisés sous forme de tronçons de fils ou de lamelles à flexibilité contrôlée de genre connu. Des extrémités 44a de ceux-ci sont en contact, par exemple par soudage, avec les conducteurs 43 imprimés ou gravés de la carte 41. Des extrémités 44b opposées sont dirigées le long d'une face externe de la paroi 42 isolante et ancrées à celle-ci. Ainsi, ils pourront prendre contact respectivement avec les conducteurs 47 d'un connecteur 46 à paroi 48 thermique métallique du type décrit précédemment. La fiche -40 présente en outre une paroi 45 métallique destinée à être appliquée contre la face interne de la paroi 48 thermique du connecteur 46 lors de son insertion. La paroi 45 peut être munie de parties 45a saillantes qui sont noyées par surmoulage dans la paroi 42 isolante. Elle est fixée au dos de la paroi 41a métallique de la carte 41 par des moyens convenables tels que vis, rivets ou colle. Après insertion de la fiche 40 dans le connecteur 46, un contact mutuel est établi entre la paroi 45 de la fiche et la paroi 48 du connecteur 46. La chaleur provenant d'un fonctionnement du circuit monté sur les conducteurs 43 de la carte 41 sera ainsi transmise par la paroi 41a métallique à la paroi 45 métallique de la fiche 40, puis à la paroi 48 thermique du connecteur 46. Le connecteur mixte décrit ci-dessus peut être équipé d'un système connu de mise en appui des conducteurs de connexion du connecteur sur les conducteurs de la carte, système analogue à ceux représentés schématiquement par les figures 4, Sa et 5b, de manière à constituer des types de connecteurs mixtes à force d'insertion nulle. Par exemple, on peut leur adapter un système de rotation à came 61 de genre connu (fig. 4) qui presse des extrémités flexibles supérieures de conducteurs 62 de connexion sur des conducteurs 67 imprimés ou gravés d'une carte 65 engagée dans un connecteur 60. La pression s'exerce alors transversalement à une paroi 63 métallique, et une face 66 métallique de la carte 65 sera donc appliquée sur une face 63a interne de la paroi 63. On peut aboutir au même résultat avec un système de commande à translation à rampe en dents de scie comme celui qui est représente au repos et au travail respectivement par les figures Sa et 5b. Des conducteurs 71 de connexion électrique du connecteur 70 sont poussés en direction d'une paroi 72 métallique au moyen d'une rampe 73 en dents de scie déplacée parallèlement à la paroi 72 et le long par exemple d'une paroi 74 isolante du connecteur 70. Par leurs caractères à la fois électrique et thermique, les connecteurs et les fiches de connexion décrits ci-dessus sont capables de transporter simultanément de l'énergie électrique et de l'énergie thermique et d'être utilisés dans un système d'interconnexion électrique et thermique. La figure 6 représente à titre d'exemple non limitatif un système d'interconnexion électrique et thermique dans lequel une carte "fille" 80 de surface rectangulaire, à face 81 métallique, est montée d'une part par ses bords longitudinaux dans des guide-cartes 82 et d'autre part, est fixée par un bord latéral à une fiche 83 d'un genre décrit ci-dessus. Cette fiche 83 est engagée dans un connecteur 84 mixte dont une paroi de base est appliquée sur une carte maîtresse 85 d'un type analogue à celles mentionnées page 1. Cette carte maîtresse 85 peut porter un circuit électrique sur cette même face isolée par un émail ou sur l'autre face.Les conducteurs 86 de connexion électrique du connecteur 84 traversent alors des trous dans la carte maîtresse 85 qui sont revêtus d'une couche isolante et ils sont réunis au circuit électrique directement ou par l'intermédiaire des conducteurs imprimés ou gravés sur la carte. Un ou plusieurs éléments métalliques tels que des pièces d'un châssis 87, 88 peuvent en outre être connectés, comme cela est représenté, à la carte maîtresse 85. il est préférable d'employer du métal comme matériau constituant la paroi thermique du connecteur ou de la fiche assortie au connecteur. Toutefois, une paroi en un autre matériau de bonne conduction thermique tel que la céramique par exemple pourrait être également employée. L'invention s'applique aisément à tous les connecteurs pour cartes de circuit imprimé du genre mentionné à la page 1, comportant notamment une surface de paroi ou une âme métallique, même si celles-ci sont protégées ou enrobées d'un film plastique ou revêtues d'une couche d'oxyde métallique électriquement isolante. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique du genre de ceux pour cartes comportant des conducteurs imprimés ou gravés et une âme ou une face métallique ou de céramique, connecteur pourvu au moins d'une rangée de conducteurs de connexion électrique disposée le long d'une paroi isolante, et caractérisé en ce qu'il comprend au moins un conducteur d'énergie thermique, qui est isolé électriquement par rapport aux conducteurs de connexion électrique, et destiné à établir par contact mutuel avec un bord de la carte une connexion thermique, éventuellement thermique et électrique, ce conducteur consistant en une pièce ou partie de corps du connecteur réalisée en un matériau de conductibilité thermique élevée. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur d'énergie thermique est constitué par une aile métallique longitudinale du connecteur. 3. Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aile métallique est formée par la jonction en équerre d'une paroi haute et d'une paroi de base longitudinales. 4. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi haute comporte vis-à-vis de la paroi isolante une face qui sert de guidage et d'appui à une telle carte. 5. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que de chaque côté longitudinal de la rangée des conducteurs de connexion électrique du connecteur est disposée une glissière élastique de profil cintré qui est accrochée à la paroi isolante. 6. Fiche de connexion enfichable dans un connecteur réalisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, et destinée à être montée sur un bord de carte, fiche comprenant des conducteurs de connexion électrique sous la forme de fils ou lamelles#métalliques, caractérisée en ce qu'elle comprend un conducteur d'énergie thermique qui est isolé par rapport aux conducteurs de connexion électrique que porte la fiche et qui est réalisée en un matériau de conductibilité thermique élevée. 7. Fiche de connexion selon la revendication 6, caractérisée en ce que le conducteur d'énergie thermique est constitué par une paroi métallique comportant une face avant de forme complémentaire à celle du bord de la carte, et une face arrière profilée de manière à établir un contact mutuel avec la face interne de guidage et d'appui de la paroi haute métallique du connecteur.