Brevet FR2524205A1 — publié le 19830930

CONNECTEUR DE MICRO-BOITIER CERAMIQUE A CONNEXIONS PERIMETRIQUES ET SYSTEME DE CONNEXION ELECTRIQUE ET THERMIQUE UTILISANT UN TEL CONNECTEUR La présente invention concerne un connecteur de micro-boîtier céramique à connexions périmétriques. Ces micro-boitiers encore appelés "chip-carriers" selon la terminologie anglo-saxonne, sont généralement constitués par un substrat céramique comportant des plots de sortie répartis à la périphérie du boîtier. Ces boîtiers qui ont la propriété d'être fiable et hermétique sont très souvent livrés sans pattes de sortie, et munis de contacts plats destinés à être brasés directement sur la carte de circuit imprimé. Toutefois, la différence des coefficients de dilatation thermique entre les cartes en verre époxy et la céramique engendre des contraintes therm#mécaniques qui endommagent les brasures. Par ailleurs, ces chip-carriers sont souvent des éléments onéreux et les utilisateurs souhaitent généralement les connecter en dernier lieu lorsque tous les autres composants ont déjà été brasés sur le circuit. Le connecteur selon l'invention permet de résoudre le problème posé. Dans ce but, il est caractérisé en ce qu'il comporte une embase munie d'une pluralité de contacts électriques disposés sensiblement sur le périmètre de celle-ci de manière à venir en contact avec les connexions périmétriques correspondantes du micro-boîtier, et un capot mobile pivotant autour d'un axe solidaire de l'embase, des moyens élastiques disposés sous le capot de manière à appliquer une pression sur le micro-boîtier lors de la fermeture du capot et des moyens de verrouillage du capot sur l'embase. Un tel connecteur, muni de contacts électriques se prolongeant sous forme de picots, permet de ltinterconnexivn du chip carrier sur la carte de circuit imprimé de manière amovible. De préférence, les moyens élastiques de maintien du chip carrier sont constitués par des doigts élastiques découpés par exemple dans le capot et cambres en direction de l'embase, disposés sensiblement à l'aplomb des contacts électriques de l'embase lorsque le capot est fermé sur celle-ci. Les chipcarrîers étant généralement de forme rectangulaire ou carrée, l'embase et le capot auront une forme parallélépipédique munis de moyens de verrouillage constitués par un collier qui maintient le capot sur toute la longueur d'un coté, des butées inclinées situées à chaque extrémité latérale de l'embase permettant un basculement limité dudit collier de manière à ne pas dépasser sensiblement le flanc latéral correspondant de l'embase lors du déverrouillage. Selon un mode préférentiel de réalisation, le connecteur selon l'invention comportera dans son embase une ouverture permettant de loger un radiateur pour l'évacuation par conduction des calories engendrées par les composants fixés dans le micro-boîtier. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent: - la figure 1, une vue de dessus d'un connecteur selon l'invention, - la figure 2, une vue de côté d'un connecteur selon l'invention avec le capot en position ouverte et fermée, - la figure 3, une vue en coupe de l'embase au niveau des contacts électriques de celle-ci, - la figure 4, une vue de dessus et différentes vues latérale et en coupe du capot, - la figure S, une variante d'un connecteur selon l'invention muni d'un radiateur de refroidissement par conduction. Sur la figure 1, est représentée schématiquement une vue de dessus du connecteur selon l'invention. Ce connecteur 1 comporte essentiellement une embase 11 revêtue d'un capot 2 pivotant autour de l'axe XX' commun au capot et à l'embase. Cette embase comporte sur toute sa périphérie une pluralité de contacts électriques 14 (de préférence souples dans le sens vertical sur la figure) destinés dans leur prolongement interne à être au contact des connexions périmétriques du chip-carrier. Le capot 2 comporte essentiellement quatre doigts 4, 5, 6 et 7 ayant une fonction de ressort, découpés dans le capot dont la partie centrale 31 est évidée. Chaque doigt 4, 5, 6 et 7 est donc séparé de la partie péri métrique du capot par un espace tel que 32, 33, 34, 35. Ce capot se prolonge à l'opposé de l'axe XX' par une partie continue 3 portant un épaulement sur lequel vient s'appuyer un collier 10. Ce collier 10 est parallèle au capot et à l'embase sensiblement sur toute sa longueur et vient se loger à ses extrémités dans des logements appropriés 8 et 9. La figure 2 montre une vue latérale du connecteur de la figure I avec en traits pleins le capot en position fermée et verrouillée par le collier 10 et en traits pointillés le capot en position ouverte. Sur cette figure, les mêmes éléments que ceux de la figure précédente portent les mêmes références. Ainsi qu'on peut le constater, en position ouverte du capot 2, le doigt 5 se trouve en dessous du plan du capot 2 de manière à exercer une pression sur le chip-carrier (non représenté sur la figure) lors de la fermeture de celui-ci. On remarque également le logement 9 de forme conique du collier 10 ainsi que la position ouverte (déverrouillage) dudit collier 10 dans laquelle l'extrémité de ce collier est sensiblement à l'aplomb de la face#latérale 30 de l'embase 11.On constate ainsi de cette manière que le connecteur selon l'invention a une structure lui permettant non seulement de prendre peu de place mais que celle-ci permet l'ouverture dudit connecteur dans tous les cas, même lorsqu'un autre boîtier ou une paroi se trouvent contre la face latérale 30 dudit connecteur. Sur la figure 3, est représentée une vue en coupe suivant l'axe YY' du connecteur de la figure '. Les mêmes éléments que ceux des figures précédentes portent les mêmes références. Le connecteur a été représenté fixé sur une carte imprimée 13, les contacts électriques 12 prolongeant les contacts électriques 14 traversant ledit circuit imprimé. Le repérage du boîtier s'effectue à l'aide d'un repère tel que 19. L'embase Il ainsi représentée présente un certain nombre de particularités. Du côté de sa face latérale 40 se trouve un logement 16 dans lequel vient se loger le picot 22 (figure 4) de manière à créer le pivotement du capot 2.A proximité du flanc latéral 30, se trouve le logement 9 qui guide le collier 10 lorsque celui-ci bascule d'une position de verrouillage à une position de déverrouillage ou vice-versa. Le côté 17 de ce logement est sensiblement vertical de manière à réaliser une butée empêchant le collier de recouvrir le capot. Le côté 18 de ce logement 9 est incliné de telle sorte que l'extrémité 41 du capot 2 puisse être dégagée du collier lorsque celui-ci vient en butée contre cette paroi 18 avec toutefois un angle suffisamment faible pour éviter au collier de dépasser sensiblement l'aplomb de la face latérale 30 de l'embase 11. La base du logement 9 comporte une ouverture 15 dans laquelle vient s'enfoncer l'extrémité du collier 10.On remarque par ailleurs (figure 2) que la hauteur du collier 10 et l'épaulement à l'extrémité 3 du capot 2 sont tels que ledit collier arrive sensiblement au niveau supérieur du capot en son point 42 lorsque le capot est en position fermée. par ailleurs, comme représenté sur la figure 2, l'épaulement 3 est constitué par un cambrage du capot 2 sensiblement à 90 vers le bas de la figure puis un nouveau cambrage à 90O en sens inverse de manière à amener l'extrémité 41 de l'épaulement 3 parallèle à la partie supérieure du capot 2. Les différents plis renforcent la rigidité du capot qui peut être réalisé en tôle de faible épaisseur. Sur la figure 4, est représentée une vue détaillée et différentes coupes du capot 2, figure sur laquelle les mêmes éléments que ceux des figures précédentes portent les mêmes références. Ce capot est de forme sensiblement carrée et comporte deux ergots 21 et 22 selon l'axe XX' destinés à coopérer avec un logement tel que 16 (figure 3). Les différentes vues sur les faces F et G d'une part et les coupes AA et BB d'autre part montrent clairement la structure explicitée ci-avant. On remarquera toutefois que, en position de repos, le bossage 20 situé à l'extrémité du doigt 6 (ainsi que les bossages 24 pour le doigt 5, 23 pour le doigt 4, 25 pour le doigt 7) est aligné avec l'extrémité recourbée à 900 du capot 2 le long de l'axe XX', ce bossage 20 et cette extrémité se trouvant sur l'axe CC. Sur la figure 5, est représentée une variante de la figure 2 du boîtier selon l'invention, prévue pour l'incorporation d'un radiateur de refroidissement par conduction. Le micro-boîtier ou chip-carrier 51 est placé dans l'embase 56 de manière à réaliser un contact électrique entre ses connexions périmétriques et les contacts tels que 60 de l'embase reliés aux contacts extérieurs tels que 61. Le capot de fermeture 57 muni des moyens élastiques 58 tels que décrits précédemment pivote autour de l'axe 59 et, lesdits moyens élastiques 58 pressent le chip-carrier contre les contacts électriques de l'embase, un collier de fermeture 53 venant verrouiller l'extré- mité 62 du capot 57 comme expliqué précédemment.L'embase 56 de forme sensiblement carrée comporte donc des contacts électriques souples 60 disposés sur sa périphérie interne. Les contacts correspondants 61 viennent se connecter sur le circuit imprimé 33 solidaire d'un drain thermique 34 ayant de bonnes propriétés de conduction thermique. Le positionnement du boîtier se fait facilement à l'aide de deux ergots tels que 63 qui viennent se loger dans les trous correspondants du drain thermique. Les passages tels que 64 des contacts 61 à travers le drain thermique sont suffisamment larges pour éviter un contact avec ce drain et peuvent être éventuellement isolés lorsque ce drain est un conducteur électrique (il s'agit généralement d'un métal tel que l'aluminium, le cuivre ou l'acier, revêtu d'une couche électriquement isolante si nécessaire). L'embase 56 comporte sur sa partie inférieure interne un logement 52 destiné à recevoir un radiateur 76 pour évacuer par conduction thermique les calories dissipées par les composants du chip-carrier en direction du drain thermique 34. Ce logement est bien entendu de largeur inférieure à la largeur correspondante du chip-carrier, ses dimensions étant au plus égales aux dimensions séparant deux rangées opposées de contact disposées à 3a périphérie du chipcarrier.Ce logement 52 comporte des parois verticales 65, 66 environ sur les deux tiers de la hauteur de l'embase 56, ces parois se prolongeant par des parois horizontales 67, 68 qui convergent l'une vers l'autre, destinées à soutenir le radiateur 76, chacune d'entre elles se prolongeant à nouveau par une paroi verticale 69, 70 créant une ouverture dans la partie inférieure de l'embase 56. Celle-ci repose sur le circuit par ses bords 71, 72 tandis qu'à son centre un espacement 73 est prévu entre elle et le drain thermique 34 qui la supporte permettant le lavage du flux de soudure.L'ouverture inférieure de l'embase 56 est donc située, en coupe, le long de la ligne 74, tandis que le radiateur, qui vient se loger dans le logement 52 se prolongera bien entendu jusqu'à la ligne de contact 75, c'est-àdire au même niveau que les bords 71 et 72, ceci de manière à être en contact avec le drain thermique 34 lors de l'utilisation du boîtier. Une vis de serrage 55 est même prévue sensiblement au milieu du radiateur de manière à fixer en contact thermique étroit le drain thermique 34 et le radiateur le long de la surface de séparation 75, si cela s'avère nécessaire. De cette manière, on peut ainsi solidariser l'embase 56 du drain thermique avant soudure des contacts électriques 61. Afin d'assurer une meilleure conduction thermique, on interposera généralement un joint thermique 54 constitué d'une pâte de conduction thermique connue en soi entre le chip-carrier 51 et le radiateur 76 logé dans l'emplacement 52. Ce joint thermique, outre une meilleure conduction thermique assurera également une fonction de joint mécanique du fait de la pression exercée par les doigts 58 sur le chip-carrier 51. Le même joint thermique peut être incorporé entre le radiateur 76 et le drain thermique 34. Ce joint thermique est une pâte à base de silicones telle que celles vendues sous la marque RHODORSIL par la Société RHONE-POULENC. On constate ainsi que le connecteur selon cette variante de l'invention assure par ses moyens élastiques 58 une pression du chipcarrier d'une part sur les contacts électriques souples de l'embase de manière à obtenir un bon contact électrique et d'autre part entre la partie centrale de celui-ci située entre les contacts périmétriques et le drain thermique 34 par l'intermédiaire du joint thermique 54, et du radiateur 76 qui est ainsi plaqué sur le drain thermique 34. Le système de connexion électrique et thermique décrit notamment à l'aide de la figure 5 donne en pratique d'excellents résultats en particulier du point de vue thermique, permettant un fonctionnement plus sur des micr#boîtiers utilisés. REVENDICATIONS 1. Connecteur de micro-boîtier céramique à connexions périmétriques, caractérisé en ce qu'il comporte une embase (11) munie d'une pluralité de contacts électriques (14, 12) disposés sensiblement sur le périmètre de cellFci de manière à venir en contact avec les connexions correspondantes du micro-boîtier et un capot mobile (2) pivotant autour d'un axe (XX') solidaire de l'embase, des moyens élastiques (4, 5, 6, 7) disposés sous le capot de manière à appliquer une pression sur le micro-boîtier lors de la fermeture du capot et des moyens de verrouillage (3, 10) du capot (2) sur l'embase (11). 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués par des doigts (4, 5, 6, 7) découpés dans le capot (2) et cambrés en direction de l'embase. 3. Connecteur selon l'une des revendications I ou 2, caractérisé en ce que les moyens élastiques sont constitués par des doigts élastiques (4, 5, 6, 7) disposés sensiblement à l'aplomb des contacts électriques de l'embase lorsque le capot est fermé sur celle-ci. 4. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage du capot sur l'embase sont constitués par un collier (10) qui vient s'appuyer sur un épaulement (3) situé dans le prolongement du capot (2) mais en contrebas. 5. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel l'embase et le capot sont rectangulaires, caractérisé en ce que le collier (10) maintient le capot (2) sur toute la longueur d'un côte, des butées inclinées (8, 9) situées à chaque extrémité latérale de l'embase (11) permettant un basculement limité (17, 18) dudit collier (10) de manière à ne pas dépasser sensiblement le flanc latéral correspondant (30) de l'embase lors du déverrouillage. 6. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'embase (56) comporte un logement (52) dans-lequel peut se placer un radiateur (76) destiné à assurer un contact thermique entre le micro-boîtier d'une part et le support du connecteur d'autre part, ce logement débouchant par une ouverture sur la partie inférieure de l'embase. 7. Système de connexion électrique et thermique comportant au moins un connecteur selon l'une des revendications 1 à 6 disposé sur une carte imprimée constituée d'un drain thermique et d'un circuit imprimé, caractérisé en ce que dans chaque connecteur est placé un micro-boîtier à connexions électriques périmétriques qui coopèrent avec les contacts électriques souples correspondants du connecteur, ceux-ci étant reliés à travers le drain thermique au circuit imprimé tandis qu'un radiateur est disposé dans ledit connecteur à l'endroit prévu, en contact thermique d'une part avec la zone du micro-boîtier située entre les contacts électriques périmétriques de ~lui-ci et d'autre part avec le drain thermique, lorsque le capot du connecteur est fermé. 8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un joint de conduction thermique est interposé entre le micro-boîtier et le radiateur.