Brevet FR2546305A1 — publié le 19841123

Il est courant, pour vérifier que le fonction- nement électrique de plaquettes à circuits imprimés est correct, de palper électriquement, et en même temps, une multiplicité de points de la plaquette au moyen d'une "plaque adaptatrice" qui comporte une multiplicité, ou même un très grand nombre, de tiges de contact élastiques et conductrices de l'électricité, la disposition des tiges correspondant à celle des points de la plaquette avec les- quels il faut entrer en contact Cette plaque adaptatrice ID est, par des moyens mécaniques ou pneumatiques, appuyée par les pointes de ses tiges de contact sur la plaquette, de sorte que les tiges de contact élastiques entrent simul- tanément en contact avec la plaquette Dans bien des cas, il est nécessaire de disposer sur la plaque adaptatrice, en plus des tiges de contact, montées élastiquement, qui dès que la plaque adaptatrice est appliquée sur la plaquet- te à vérifier entrent en contact avec des points de celle- ci, au moins une autre tige de contact, également conduc- trice qui peut, afin d'établir le contact avec un point de 201 la plaquette qui lui est attribué, être actionnée pneuma- tiquement, soit seule, soit en coopération avec d'autres tiges de contact pneumatiques, ceci contre l'action d'un ressort de rappel A cet effet, chacune de ces tiges de con- tact supplémentaires comporte un piston qui est guidé dans un cylindreet qui, lorsque de l'air comprimé est introduit dans la chambre de travail du cylindre située à l'arrière du piston est poussé, en dépit de l'action du ressort de rappel, jusqu'au point o il en vient à venir, par la pointe de contact de sa tige, au contact du point corres- pondant de la plaquette Le ressort de rappel ramène le piston à sa position de départ après mise à l'évent de l'air comprimé de la chambre de travail. Cette tige de contact connue, actionnable pneuma- tiquement, a cependant l'inconvénient suivant: la force de rappel du ressort de rappel croit tandis que le piston se déplace sous l'action de l'air comprimé La force de contact exercée par la pointe de contact sur le point cor- respondant de la plaquette à vérifier correspond par consé- quent à la différence entre la force exercée sur le pis- ton par l'air comprimé et la force antagoniste exercée par le ressort de rappel, qui est plus grande lorsque le pis- ton est sorti que lorsqu'il est en position rentrée Il faut donc, lorsqu'il est nécessaire d'appliquer une force minimale de contact prédéterminée, travailler avec un grand excès de pression d'air comprimé, ce qui n'est pas souhai- table car l'air comprimé est d'autant plus coûteux que sa pression est plus élevée; de plus, les difficultés d'étan- chéité croissent quand la pression augmente, en particulier dans le cylindre même de la tige de contact, car celui-ci ne peut avoir qu'un faible diamètre extérieur, souvent bien inférieur à 1 mm, et ne pouvant dépasser environ 3 mm, le piston ayant donc un diamètre encore plus faible Ces ti- ges de contact, actionnables pneumatiquement, doivent pou- voir supporter de très nombreuses opérations de vérifica- tion, bien que leurs dimensions diamétrales soient très faibles. L'invention a donc pour but d'améliorer une tige de contact, actionnable pneumatiquement, pour plaques adap- tatrices servant à la vérification électrique des plaquet- tes à circuits imprimés ou similaires, ledit type de con- tact présentant un cylindre de petit diamètre contenant un piston à guidage rectiligne et axial, une aiguille de con- tact étant invariablement fixée coaxialement audit piston et le piston pouvant être amené par des organes de rappel à sa position arrière, dont il peut être amené à sortir par introduction d'air comprimé dans la chambre de travail du cylindre qui est voisine de la paroi arrière du cylin- dre Le but de l'invention est donc d'obtenir cette amé- lioration en visant à ce que l'aiguille de contact exerce une force de contact fixée à l'avance, le diamètre du cy- lindre étant donné, pour une faible pression de l'air com- primé agissant sur le piston. Selon l'invention, le problème est résolu du fait que les organes de rappel sont constitués par un système à aimant permanent dont la force de rappel exercée sur le pis- ton à sa position complètement rentrée est maximale, cette force devenant, lorsque le piston est chassé pneumatique- ment de sa position rentrée, d'autant plus petite que la distance du piston à sa position complètement rentrée de- vient plus grande. Du fait que le rappel du piston ne se fait plus par la force d'un ressort, mais par celle d'un aimant, on parvient à ce que la force de rappel diminue lorsque le piston passe de sa position rentrée à sa position dans la- quelle son aiguille de contact établit le contact avec la plaquette à vérifier, de sorte qu'au moment o l'aiguille de contact établit le contact, la force de rappel est net- tement plus faible que lorsque le piston est en position rentrée On peut par suite travailler avec une pression d'air plus faible, tout en obtenant une force de contact prédéterminée lorsque l'aiguille de contact établit le con- tact avec la plaquette Comme, lorsque le piston est à sa position complètement rentrée, l'aiguille de contact ne touche pas encore la plaquette à vérifier, toute la pres- sion de l'air comprimé qui agit sur le piston est dispo- nible pour déplacer le piston contre la force de rappel qui est initialement à son maximum, de sorte que le piston est déplacé à coup sûr, Lorsque l'aiguille de contact établit le contact, la force magnétique de rappel est alors rédui- te, de sorte que presque toute la pression de l'air com- primé est disponible pour assurer le contact de la pointe de la tige de contact Du fait que l'on peut ainsi se conten- ter d'une pression moindre de l'air comprimé, l'établis- sement de l'étanchéité, en particulier entre piston et cy- lindre, se trouve simplifié, ce qui économise de l'énergie et des coûts de fonctionnement La petitesse des diamètres du cylindre et du piston ne permet pas d'obtenir l'étan- chéité entre cylindre et piston par des bagues d'étanchéité disposées sur le piston:il faut au contraire travailler avec une précision élevée le piston et la surface qu'il parcourt dans le cylindre, de sorte qu'une bonne étanchéi- té ne s'atteint que par des tolérances très faibles sur le palier à glissement Comme la pression qu'il faut donner à l'air comprimé est plus faible que dans le cas des tiges de contact actionnables pneumatiquement et comportant des ressorts de rappel on peut, avec la tige de contact de l'in- vention, prévoir là aussi des tolérances un peu plus gran- des, ce qui diminue les coûts de fabrication Préféré Il est prévu, dans un mode de réalisation/de l'in- vention, que la paroi arrière de la chambre de travail com- porte un aimant permanent appartenant à un système à aimant permanent, et que le piston comporte un matériau magnéti- que doux coopérant avec cet aimant permanent Cette forme de réalisation est particulièrement avantageuse pour les coûts de fabrication, car il suffit de fabriquer le piston, entièrement ou partiellement, en un matériau magnétique doux, en acier par exemple, ce métal n'ayant en tous cas qu'une rémanence et une coercitivité réduites. Il peut également être opportun, dans bien des cas, de disposer l'aimant permanent sur le piston et non sur le cylindre, ou encore de prévoir deux aimants perma- nents, qui s'attirent, l'un monté sur la paroi arrière du cylindre, l'autre sur le piston Ceci permet de diminuer l'étalement du champ magnétique du système à aimants perma- nents. L'aimant permanent peut, par exemple, être un ai- mant annulaire plat Il peut aussi, de préférence, être ma- gnétisé selon l'axe longitudinal du cylindre, de façon que l'une de ses faces frontales forme le pôle nord et l'autre le pôle sud Il est également concevable que l'on prévoie d'autres formes de magnétisation de l'aimant permanent: par exemple, l'une au moins de ses deux faces frontales peut comporter les deux types de pôles (nord et sud). Le matériau dont est fait l'aimant permanent pourra, de préférence, être un matériau magnétique de réma- nence et de coercitivité très élevées, par exemple du fer- marium-cobalt. S Le dessin représente des exemples de réalisation de l'invention La Fig l représente une coupe longitudinale d'une tige de contact, actionnée pneumatiquement, selon un pre- mier exemple de réalisation de l'invention; le piston s'y trouve en position sortie, du fait qu'il a subi l'action de l'air comprimé; La Fig 2 est une variante de la tige de contact de la Fig l en coupe partielle; La Fig 3 représente une coupe partielle d'une deuxième va- riante de la tige de contact de la Fig l, le pis- ton se trouvant ici en position complètement rentrée. La tige de contact 9, représentée sur la Fig l, qui reçoit l'air comprimé dans la direction de la flèche D, se compose d'un cylindre 10 et d'un piston Il portant une pointe de contact rectiligne 12, qui est fixée coaxialement sur lui Le diamètre extérieur du cylindre 10 peut, par exemple, aller de 0,8 à 3 mm, il est donc toujours très petit - Le cylindre 10 est formé d'un tube 14, en forme de cylindre de révolution, à chacune des extrémités duquel sont montées deux douilles 15, 16, dotées d'une symétrie de ro- tation, et percées chacune d'un alésage traversant, rectiligne et coaxial, en forme de cylindre de révolution 17,18 Cha- que douille 15, 16 présente un rebord 21, 22 en forme de cylindre de révolution, auquel se raccorde une partie 23, 24 en forme de cylindre de révolution, qui grâce à sa forme s'enfonce dans le tube cylindrique en créant un joint étan- che Les rebords 21, 22 peuvent être indissolublement fixés au tube 14, par exemple par un soudage obtenu grâce à un faisceau d'électrons, un faisceau laser, un microplasma, etc La pointe de contact 12 fixée au piston 1 i est faite d'un matériau, non magnétisable de préférence, elle peut aussi, éventuellement, être séparée, par une région non magnétisable du piston 11, d'une région 20 dudit piston, douée d'un magnétisme doux coopérant avec l'aimant 20; elle peut aussi, éventuellement, être faite d'un métal magnétisa- ble; elle comporte une broche rectiligne 26, invariablement fixée au piston 11, et possède une tête élargie qui se ter- mine en une pointe constituant l'extrémité de contact 25 de cette tige de contact 9, c'est-à-dire l'extrémité qui vient en contact électrique avec le point à vérifier de la pla- quette Les pièces 11, 12, 14 et 16 sont faites d'un métal bon conducteur de l'électricité, de sorte qu'il existe une bonne conductivité électrique entre l'extrémité de contact 25 et le tube cylindrique 14, à une extrémité duquel on peut braser ou souder une ligne électrique 27, comme le suggère la figure Il convient que le tube cylindrique 14, et de préférence aussi la douille 16, soient faits d'un métal non magnétisable tel que le laiton, ce qui fait que le système 11, 20 à aimant permanent ne voit pas la force de rappel qu'il exerce sur le piston 11 perturbée par d'autres parties de la tige de contact 9, parties qu'il ne peut perturber lui-même. La douille 15 qui forme la paroi arrière du cylin- dre 10 peut être faite de métal il est bon que ce métal ne soit pas magnétique ou d'un plastique non conducteur de l'électricité, car elle ne doit pas participer à la con- duction d'un courant électrique Elle est raccordée à une canalisation ( non représentée) d'air comprimé, qui sert à introduire l'air comprimé dans la chambre de travail 30 du cylindre 10, ou à l'en faire sortir. Sur la paroi frontale de la douille 15 qui se trouve à l'intérieur du cylindre 10 est invariablement fixé, coaxialement, un aimant permanent 20, en forme de ba- gue plate, et magnétisé axiallement, le diamètre du trou de la bague étant un peu supérieur à celui de l'alésage de la bague 15 Cet aimant en forme de bague plate porte sur sa face frontale tournée vers le piston 11, et-qui forme par exemple le pôle nord, une mince rondelle d'écartement 32, non magnétisable, faite par exemple de laiton, de façon que le piston massif 11, fait d'un matériau à magnétisme doux, c'est-à-dire d'un matériau à rémanence et coercitivité faibles, un acier de préférence, n'adhère pas trop fortement à l'aimant permanent 20 On peut cependant, éventuellement, omettre cette rondelle d'écartement. La broche 26 de la pointe de contact 12 passe, avec un faible jeu glissant, dans l'alésage axial traversant de la douille métallique 16. Le piston 11 porte de plus une pièce d'écartement 41 qui lui est coaxiale et qui limite l'excursion du piston Il partant de sa position complètement rentrée, o il touche la rondelle d'écartement 32 de l'aimant permanent 20, pour atteindre sa position complètement sortie Une ouverture d'évent 36 pratiquée dans la paroi du tube cylindrique 14 reste encore ouverte quand le piston 11 est à cette position complètement sortie, de sorte que la chambre avant 37 du cylindre 10 communique constamment avec l'atmosphère exté- rieure La pointe de contact 12, le piston 11, la douille 16 et le tube cylindrique 14 sont faits d'un métal bon conducteur de l'électricité, de sorte qu'entre la pointe de contact 25 et le fil 27 il existe une bonne conductivité et donc une résistance ohmique faible. Normalement, le piston Il de la tige de contact selon la Fig 1 se trouve dans sa position complètement rentrée, suggérée en traits mixtes sur la Fig 1, et dans laquelle il touche la rondelle d'écartement 32 Lorsque de l'air comprimé est introduit dans la chambré de travail 30, le piston 11 est donc poussé vers la gauche jusqu'à ce que l'extrémité de contact de la tige de contact vienne rencon- trer le point d'une plaquette 40 avec lequel il s'agit d'établir le contact La force avec laquelle le piston 1 l est alors poussé vers la droite est définie par la force pres- sante exercée sur le piston 11 par l'air comprimé, diminuée 2546-305 de la force de rappel exercée par le système à aimant perma- nent composé par l'aimant permanent 20 et le piston 11, doué d'un magnétisme doux, ladite force de rappel correspondant donc à la force avec laquelle, dans cette position sortie du piston 11, l'aimant 20 attire le piston 11 Cette force est d'autant plus petite que la distance séparant le piston 11 de l'aimant permanent 20 est plus grande: elle diminue donc quand augmente l'excursion de la tige de contact 12 dans le sens de la flèche A Lorsque l'air comprimé est mis à l'évent, par exemple par la commutation d'une valve à plusieurs voies, la force magnétique de rappel du système ( 11, 20) à aimant permanent ramène le piston Il à sa position complètement rentrée, suggérée en traits mixtes, dans laquelle il touche de nouveau la rondelle d'écartement 32. La Fig 2 représente une variante du piston 11 de la tige de contact 10 de la Fig 1 dans laquelle le piston 11 porte lui aussi un aimant permanent 20 ', en forme de bague plate, et magnétisé axialement, cette magnétisation étant, par rapport à celle de l'aimant permanent 20, d'un sens tel que les deux aimants 20, 20 ' s'attirent constamment On peut alors faire le piston 11 ' d'un métal non magnétisable. La Fig 3 représente une variante d'une portion du cylindre 10 de la Fig 1, dans laquelle le piston 11, fait d'un matériau à magnétisme doux, se trouve en position complé- tement rentrée, la douille formant la paroi arrière du cylin- dre 10 étant agencée pour constituer l'aimant permanent 20 " qui coopère avec le piston 11, doué d'un magnétisme doux. Cet aimant permanent 20 " peut, lui aussi, être magnétisé axialement, de sorte que son pâle nord se trouve (par exemple) sur sa face frontale de gauche, le pôle sud se trouvant sur la face frontale opposée de l'aimant 20 " Sur la face frontale, située à l'intérieur du cylindre, de cet aimant permanent 20 " se trouve, comme précédemment, une mince rondelle d'écartement 32 en matériau non magnétisable (du plastique par exemple), destinée à réduire un peu la force attractive maximale du système à aimant permanent constitué par l'aimant 20 " et le piston 11 On peut éveituellement supprimer la rondelle 25. On peut éventuellement prévoir aussi que le piston 11 est lui aussi agencé en aimant permanent, qui attire l'aimant 20 ", ou remplacer alors l'aimant 20 " par une douille dotée d'un magnétisme doux qui forme la paroi arrière fixe du cylindre. REVENDICATIONS 1 Tige de contact, actionnable pneumatiquement, pour plaques adaptatrices servant à la vérification élec- trique de plaquettes à circuits imprimés ou similaires, la- dite tige de contact présentant un cylindre de petit dia- mètre contenant un piston à guidage rectiligne et axial, une aiguille de contact étant invariablement fixée coaxia- lement audit piston, et le piston pouvant être amené par des organes de rappel à sa position arrière, dont il peut être amené à sortir par introduction d'air comprimé dans la chambre de travail du cylindre, qui est voisine de la paroi arrière du cylindre, caractérisé en ce que les organes de rappel sont constitués par un système à aimant permanent ( 11, 20; 20, 20 '1 1120 "t) dont la force de rappel exercée sur le piston ( 11) à sa position complètement rentrée est maxi- male, et devient, quand le piston est chassé pneumatiquement de sa position rentrée, d'autant plus petite que la distance du piston à sa position complètement rentrée est plus grande. 2 Tige de contact selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que la paroi arrière ( 15) de la chambre de travail du cylindre ( 10) comporte un aimant permanent ( 20; ") du système à aimant permanent ( 20, ll; 20 ", 11) et que le piston ( 11) comporte un matériau à magnétisme doux coopérant avec cet aimant permanent. 3 Tige de contact selon la revendication 2, ca- ractérisée en ce que le piston ( 11) est fait pour l'essentiel d'un matériau à magnétisme doux, de l'acier de préférence. 4 Tige de contact selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que le piston ( 11) comporte un aimant permanent, appartenant au système à aimant permanent, et coopérant avec une région à magnétisme doux de la paroi arrière du cylindre. Tige de contact selon la revendication 1, ca- ractérisée en ce que la paroi arrière ( 15) du cylindre ( 10) et le piston ( 11 ') comportent chacun un aimant permanent ( 20, 20 ') magnétisés de telle façon qu'ils s'attirent mutuellement. 6 Tige de contact selon la revendication 2 ou la revendication 5, caractérisée en ce que l'aimant permanent ( 20) est un aimant en forme de bague plate disposé sur la paroi arrière du cylindre. 7 Tige de contact selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la paroi arrière du cylindre est constituée par une douille agencée en aimant permanent ( 20 "). 8 Tige de contact selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système à aimant permanent ne comporte qu'un aimant permanent ( 20; 20 ' 20 ").