Brevet FR2550894A1 — publié le 19850222

DISPOSITIF DE CONNEXION DE CIRCUITS IMPRIMES PERMETTANT L'ENFICHAGE D'UNE CARTE FILLE SUR UNE CARTE MERE La présente invention a pour objet un dispositif de connexion de circuits imprimés permettant l'enfichage d'une carte fille sur une carte mère. Il est connu de relier électriquement et mécaniquement des cartes de circuit imprimé appelés cartes filles à une autre carte de circuit imprimé appelée carte mère et assurant l'interconnexion des cartes filles ainsi que leur alimentation. Selon le système des cartes enfichables, les connexions sont réalisées par des connecteurs placés sur la carte mère et recevant chacun une carte fille par l'intermédiaire d'un second connecteur placé sur celle-ci. Dans le cas d'un fonctionnement à haute fréquence, on prévoit des connexions de masse d'accompagnement, reliant en plusieurs points les plans de masse des deux circuits imprimés que l'on désire connecter, de manière à rendre, dans la mesure du possible, équipotentielle la liaison des plans de masse électrique de la carte mère et des cartes filles. On connait de la demande de brevet français N" 81 12 606 déposée le 26 juin 1981 par la Société CIMSA, un dispositif de connexion dans lequel chaque connecteur porté par la carte mère porte une bande de contact destinée à venir en contact par l'intermédiaire de doigts découpés dans la bande avec une zone de contact portée par la carte-fille. Cette disposition présente plusieurs inconvénients. D'abord, le contact de masse ne peut être assuré directement que d'un côté de la carte fille. D'autre part, le contact de masse est sensible aux vibrations étant donné que les doigts découpés dans la bande ne viennent appuyer élastiquement sur la carte fille que dans un seul sens. La présente invention a pour objet un dispositif de connexion de circuits imprimés ne présentant pas les inconvénients ci-dessus. L'invention concerne ainsi un dispositif de connexion de circuits imprimés permettant l'enfichage d'une carte fille sur une carte mère caractérisé en ce qu'il comporte : - une fiche solidaire de la carte fille et comportant un premier bloc isolant dans lequel est disposé un premier conducteur de masse présentant au moins une premiere bande de masse se prolongeant d'une part par des premières lames de contact de masse qui dépassent d'un côté du bloc isolant et sont soudées des deux côtés de la carte fille1 et d'autre part par des secondes lames de contact de masse disposées à l'intérieur du bloc isolant, ainsi qu'au moins une rangée de broches de contact femelles présentant une partie qui dépasse dudit premier côté du bloc isolant et qui est constituée par une lame de contact actif soudée sur la carte fille ainsi que par un contact femelle disposé à l'intérieur du bloc isolant; - une embase solidaire de la carte mère et comportant un second bloc isolant dans lequel est disposé un second conducteur de masse présentant une troisième bande de masse se prolongeant d'une part par des moyens de contact dépassant d'un premier côté du bloc isolant et destinés à faire contact de masse avec lesdites secondes lames de contact et d'autre part une première série de picots de masse dépassant du deuxième côté du bloc isolant et destinés à être soudés sur la carte mère, ainsi qu'au moins une rangée de broches de contact mâle destinées à former contact actif entre la carte mère et lesdits contacts femelles de la fiche. Selon un premier mode de réalisation, le premier conducteur de masse présente une seule bande de masse, lesdites secondes lames de contact ainsi que lesdits contacts femelles sont disposés dans des alvéoles et lesdits moyens de contact sont constitués par une seconde série de picots. Les premières lames de contact de masse qui sont destinées à faire contact de masse avec un côté de la carte fille peuvent être décalées par rapport aux premières lames de contact de masse destinées à faire contact de masse avec l'autre côté de la carte fille. Les secondes lames de contact de masse peuvent être alors avantageusement disposées alternativement d'un côté et de l'autre de la bande de masse, chaque seconde lame de contact étant en regard d'une première lame de contact de masse disposée du côté opposé de la bande de masse.Au moins une seconde lame de contact de masse peut être associée à au moins une languette de retenue disposée de manière à maintenir élastique ment le premier conducteur de masse dans au moins une alvéole. Chacun des picots de la seconde série de picots constituant lesdits moyens de contact peut dépasser d'une alvéole. Au moins un desdits picots peut être alors associé à un moyen le maintenant élastiquement dans son alvéole. Selon une variante, le second conducteur de masse peut être monté à force dans le second bloc isolant. Selon un mode préféré de réalisation, permettant de minimiser la longueur de conducteur de masse non shunté, le premier conducteur de masse présente une première et une deuxième bandes de masse, les premières lames de contact de masse de chaque bande de masse sont agencées de manière à être soudées sur un des côtés de la carte fille, les secondes lames de contact de masse de chaque bande de masse sont agencées de manière à faire contact respectivement avec un des côtés des moyens de contact du second conducteur de masse. Lesdits moyens de contact du second conducteur de masse peuvent être constitués par un prolongement de ladite troisième bande de masse. Le second conducteur de masse peut être en plusieurs parties dont chacune est logée dans une alvéole alongée du second bloc isolant. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les figures annexées dans lesquelles: - les figures 1 et 2 représentent en perspective et en vue latérale un dispositif selon l'art antérieur tel que décrit dans la demande de brevet français N" 8112 606 évoquée cidessus - les figures 3 et 4 représentent, respectivement en coupe transversale, un mode de réalisation d'une fiche solidaire de la carte fille, et en perspective, un mode préféré de réalisation du conducteur de masse correspondant; - les figures 5 et 6 représentent respectivement en coupe transversale un mode de réalisation de l'embase solidaire de la carte mère et, en perspective tronquée, le conducteur de masse correspondant;; - la figure 7 représente une variante de la figure 3 dans laquelle le conducteur de masse est fixé par rivetage; - les figures Sa à 8c représentent respectivement, en coupe transversale et en coupe horizontale et en coupe longitudinale, une variante de la figure 5 dans laquelle les conducteurs de masse sont fixés par brasure sur une rive de masse; - les figures 9a et 9b représentent des variantes des figures 5 et 6 dans lesquelles le conducteur de masse est retenue par montage force - la figure 10 représente en coupe transversale un dispositif selon l'invention selon la variante préférée où le conducteur de masse en contact avec la carte fille comporte deux bandes de masse; - les figures 11 et 12 représentent en perspective deux variantes de l'embase correspondant au mode de réalisation de la figure 10. Selon les figures 1 et 2, une carte fille 2 porte un connecteur 3 qui est enfiché sur un connecteur 4 porté par une carte mère 1 sur laquelle elle est soudée au niveau de picots 10. Une bande de contact 5 est fixée par une couche de liaison 7 au connecteur 4 et vient appuyer sur une zone de contact 9 de la carte fille 2 grâce à des doigts de contact 6 présentant en coupe une forme incurvée en S. Les picots 8 de la bande de contact 5 sont connectés électriquement au plan de masse de la carte mère 1. On constate que de par sa conception même, ce dispositif de connexion ne convient que pour réaliser des contacts de masse sur uri seul côté de la carte fille 2. I'ar conséquent, cette technologie ne peut donner de bons résultats dans le cas des cartes filles réalisées en technologie double face. En outre, en présence de vibrations, le contact de masse n'cst pas assuré de manière satisfaisante puisque les vibrations entrainant des déplacements de la carte fille de la droite vers la gauche sur la figure 2 ne sont pas absorbées étant donné que la carte n'est pas rnaintenue mécaniquement du côté opposé aux doigts de contact 6. Comme le montre la figure 3, le dispositif selon l'invention va permettre d'assurer à la fois le contact de masse sur les deux faces de la carte fille 2 et un maintien mécanique de celle-ci sur ses deux faces. A cet effet, une fiche 3' est constituée par un bloc isolant 18 présentant deux ailes 26 permettant sa fixation à la carte fille 2 par des vis 26'. Plusieurs rangées d'alvéoles sont ménagées dans le bloc isolant 18, les unes recevant un conducteur de masse, et les autres recevant des contacts actifs. Le conducteur de masse présente une bande de masse 17' destinée à assurer la continuité électrique (voir également figure 4) qui se prolonge latéralement d'une part par des lames de contact 16' et 16" repliées à 90" environ vers un côté de la bande de masse 17' et qui sont soudées des deux côtés de la carte fille 2, et d'autre part par des lames de contact de masse 12 repliées à 900 environ vers l'autre côté de la bande de rnasse et dont chacune est logée dans une alvéole 13 de manière à permettre leur mise en contact avec des picots de contact portés par une embase solidaire de la carte rnère ainsi qu'il sera expliqué plus loin. Les lames de contact de masse 16' et 16" présentent des extrémités arrondies 25 tournant leur convexité vers la carte fille 2 de manière à former des crosses de contact qui sont soudées sur la carte fille 2. Les lames de contact de masse 12 présentent d'une part des lamelles destinées à réaliser le contact proprement dit et qui cornportent deux parties 12' et 12" formant entre elles un angle obtu de manière à ce que le contact soit formé sur la ligne de pliage entre les parties 12' et 12". Des languettes de retenue 14 sont disposées de part et d'autre des lamelles de contact de parties 12', 12". Chaque languette 14 comprend une première partie en forme de S incurvé 14' se terminant par une extrémité rabattue 14" venant s'agripper dans une rampe 15 disposée sur chaque paroi latérale de l'alvéole 13. Comme on le voit sur la figure 4, les lames de contact de masse 16' soudées sur un côté de la carte fille 2 sont décalées longitudinalement dans le sens de la bande de masse 17' par rapport aux lames de contact de masse 16" soudées sur l'autre côté de la carte fille 2. En outre, les lames de contact de masse 12 des alvéoles successives 13 sont avantageusement situées alternativement d'un bord de l'autre de la bande de masse 17', chaque alvéole 13 recevant une seule lame de contact de masse 14. Ceci permet de réaliser le conducteur de masse 17 par emboutissage à partir d'une bande métallique, chaque lame de contact de masse 16' ou 16" se trouvant après découpe et avant les opérations de pliage dans le prolongement d'une lame de contact 14. Les autres rangées d'alvéoles reçoivent des contacts simples, c'est-à-dire des contacts indépendants électriquement isolés sous la forme de broches de contact femelles 23 destinées à réaliser les contacts actifs de la carte fille 2, c'est-à-dire les contacts d'alimentation et de transport des signaux. Chaque broche de contact 23 se compose d'un contact femelle (non représenté) disposé à l'intérieur d'une alvéole 13 du bloc isolant 18 et qui est par exemple substantiellement identique à une lame 12 ainsi que d'une lame de contact actif 23' dont extrémité 24 est repliée en forme de crosse et est soudée sur la carte fille 2. On remarquera que les contacts femelles des broches de contact 23 peuvent être disposés dans le bloc isolant de manière quelconque, c'est-à-dire par exemple être logés dans une fente commune à tous les contacts. Les alvéoles 13 pourront être polyvalentes de manière à être susceptibles de recevoir des broches 23 ou un conducteur de masse. Elles pourront, en variante, être adaptées à ne recevoir que le conducteur de masse, constituant ainsi une rangée spécifique. Par ailleurs, on notera que, d'une manière générale, la réalisation d'un conducteur de masse implique l'optimisation de trois critères - maximum de points de contact, donc un grand nombre de lames, - maximum de sections de contact, donc une section maximale pour les lames, - minimum de longueur non shuntée, donc notamment une longueur minimale pour les lames. Selon les figures 5 et 6, I'embase 4' solidaire de la carte mère 1 comporte un bloc isolant 21 présentant des alvéoles 20 disposées selon plusieurs rangées, les aléoles d'une rangée recevant un conducteur de masse 29. Le conducteur de masse 29 présente une bande de masse 29' se prolongeant latéralement d'un côté par des picots de contact 30 qui dépassent d'un côté du bloc isolant 21 dans le prolongement de l'alvéole correspondante 20. Les picots de contact 30 sont destinés à faire contact de masse avec les lames 14 à l'intérieur des alvéoles 13. La bande de masse 29' comporte sur son autre face latérale une série de picots présentant une première partie 32 située à l'intérieur de l'alvéole 20 et comportant un repli 33 formant un U qui dépasse légèrement du plan des picots ce qui permet son maintien par verrouillage élastique dans une butée 20' de l'alvéole 20, ainsi qu'une partie 31 formant le picot de contact proprement dit et qui dépasse de l'alvéole 20. Les picots 31 sont destinés à être brasés sur la carte mère I pour assurer la continuité électrique de la masse, ou bien encore raccordées à des fils par le procédé bien connu sous le nom de connexions enroulées (en anglais "wrapping"). Le bloc isolant 21 reçoit également au moins une rangée de broches individuelles de contact mâles 22 présentant des picots de contact mâles de chaque côté des alvéoles 22' qui les reçoivent. Les broches sont maintenues en position par des replis 33', ici disposés a' 90 par rapport aux replis 33. Les broches de contact mâles 22 sont destinées à former les contacts actifs entre la carte mère 1 sur laquelle les picots situés du côté correspondant du bloc isolant 21 sont brasés et les contacts actifs de la fiche 3' situés à l'intérieur des alvéoles 13. Comme dans le cas de la figure 3, les broches de contact mâles 22 ne sont pas nécessairement disposées dans des alvéoles 22' mais peuvent être par exemple logées dans une fente commune à toutes les broches ou bien encore surmoulées dans le bloc isolant 21. Selon la figure 7, le conducteur de masse femelle comporte une bande de masse 35 fixée par rivetage par des têtes en 38 sur un bloc isolant 18'. Des lames de contact de masse incurvées 37' et 37" sont disposées dans des alvéoles 39. Ces lames incurvées 37' et 37" sont destinées à venir en contact avec les picots de contact portées par l'embase. Les lames de contact de masse 16' et 16" sont substantiellement identiques à celles représentées aux figures 3 et 4. Plus spécifiquement, les trous 37 de la bande de masse 35 coopèrent avec des proéminences 40 du bloc isolant 18' qui, par application d'une lame chauffante deviennent les têtes 38. Cette technique est connue sous le nom de rivetage thermoplastique. On peut obtenir un résultat équivalent en opérant le rivetage à l'aide d'ultra-sons. Selon les figures 8a et 8b, un bloc isolant 4" comporte une bande métallique 43 présentant une pluralité de trous 45' dans lesquels les contacts mâles 45 sont enfoncés à force. Ces contacts sont de préférence brasés sur cette bande 43 de manière à assurer une bonne conduction électrique entre les contacts et la bande métallique 43 formant bande de masse. La bande métallique 43 est prise entre deux pièces isolantes 47 et 48, la pièce isolante 47 venant s'insérer entre des bords 44 de la pièce isolante 48. Les extrémités 48' des contacts mâles 45 dépassent de la pièce isolante 47. Les bords 44 de la pièce isolante 48 se prolongent de l'autre côté de la pièce isolante 48 par des flancs de protection 46 délimitant une alvéole 41 dans laquelle sont logées les extrémités opposées 42 des contacts rnales 45.Lors de l'insertion, les flancs de protection 45 viennent coulisser le long des bords externes 18" et 18"' du bloc isolant 18'. Selon les figures 9a et 9b, un bloc isolant 49 reçoit un conducteur de masse présentant une bande de masse 52 présentant des proéminences 50 introduites en force dans une fente 51 du bloc isolant 49. La bande de masse 52 porte latéralement sur chacun de ses côtés une série de picots respectivement 53 et 54. Selon la figure 10, le connecteur de masse qui est seul représenté et qui comporte des lames de contact disposées de manière à faire contact de masse des deux côtés de la carte fille 2, est constitué de deux bandes de masse respectivement 60 et 60' assurant la continuité électrique. Elles présentent chacune une partie respectivement 63, 63' disposée à l'intérieur d'une fente allongée 72 d'un bloc isolant 73. La fixation des bandes de masse 63 et 63' dans le bloc isolant 73 peut être réalisée notamment par collage ou rivetage thermoplastique, ou bien encore mécaniquement (vis-écrou). Les parties 63 et 63' se prolongent vers l'extérieur de la fente allongée 72 par des sections respectivement 62 et 62' évasées à l'extrémité desquelles sont disposées des lames de contact respectivement 68 et 68' soudées respectivement d'un côté et de l'autre de la carte fille 2 par l'intermédiaire de leurs extrémités en forme de crosse 70 et 70'. Les parties 63 et 63' se prolongent par des lames de contact convergentes 61 et 61' présentant à leurs extrémités des crosses de contact 71 et 71'. Ces crosses de contact 71 et 71' viennent former contact de masse sur une bande de contact de masse 6S' prolongeant une bande de masse 65 située à l'intérieur d'un bloc isolant 67 jouxtant le bloc isolant 73.Du côté opposé au bloc 73, la bande de masse 65 se prolonge par une série de picots ou bornes 66 qui sont brasés sur la carte mère 1 ou bien fixées sur celle-ci par la technique des connexions enroulées. Cette conception permet d'obtenir une qualité du contact électrique maximal. En effet, ce mode de réalisation limite autant que possible les lon- gueurs non court-circuitées. Les parties non court-circuitées sont en premier lieu les lames de contact 61 et 61', des lames individuelles étant en effet nécessaires pour assurer un contact en plusieurs points de la bande de masse sur les contacts mâles. Ce sont enfin les lames de contact 68 et 68' qui sont nécessairement non courtcircuités pour assurer un contact des bandes de masse en plusieurs points sur la carte fille et notamment pour permettre de tenir compte des dispersions de cotes d'épaisseur et des défauts de planéité des cartes de circuits imprimés. Selon la figure 11, les bandes de masse 65 et 65' sont d'un seul tenant et se prolongent sur toute la longueur du bloc isolant 67. Selon la figure 12, on utilise en variante plusieurs bandes de masse 65 et 65' noyées dans des alvéoles 74 réparties le long d'un bloc isolant 67'. En ce qui concerne les figures 11 et 12, I'assemblage du ou des conducteurs de masse et du bloc isolant peut être réalisé par collage, par rivetage thermoplastique ou mécaniquement. REVENDICATIONS 1. Dispositif de connexion de circuits imprimés permettant I'enfichage d'une carte fille sur une carte mère, caractérisé en ce qu'il comporte : - une fiche (3') solidaire de la carte fille (2) et comportant un premier bloc isolant (18, 73) dans lequel est disposé un premier conducteur de masse (17) présentant au moins une première bande de masse (17', 60, 60') se prolongeant d'une part par des premières lames de contact de masse (16', 16", 68, 68') qui dépassent d'un côté du bloc isolant et sont soudées des deux côtés de la carte fille (2) et d'autre part par des secondes lames de contact de masse (18, 61, 61') à l'intérieur du bloc isolant (18) ainsi qu'au moins une rangée de broches de contact femelles (23) présentant une partie (23') qui dépasse dudit premier côté du bloc isolant (18) et qui est constituée par une lame (23', 24) de contact actif pour la carte fille (2) ainsi que par un contact femelle disposé à l'intérieur du bloc isolant (18), - une embase (4') solidaire de la carte mère (1) et comportant un second bloc isolant (21, 67) dans lequel est disposé un second conducteur de masse (29) présentant une troisième bande de masse (29', 65), se prolongeant d'une part par des moyens de contact (30, 65') dépassant d'un premier côté du second bloc isolant (21) et destinés à faire contact de masse avec lesdites secondes lames de contact (12, 61, 61') et d'autre part par une première série de picots (31, 66) dépassant du deuxième côté du second bloc isolant (21, 67) et soudés sur la carte mère (1), ainsi qu'au moins une rangée de broches de contact mâle (22) destinées à former contact actif entre la carte mère et lesdits contacts femelles de la fiche (3'). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier conducteur de masse présente une seule bande de masse, en ce que lesdites secondes lames de contact ainsi que lesdits contacts femelles sont disposés dans des alvéoles et en ce que lesdits moyens de contact sont constitués par une seconde série de picots. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lames de contact de masse qui sont destinées à faire contact de masse avec un côté de la carte fille (2) sont décalées par rapport aux premières lames de contact de masse destinées à faire contact de masse avec l'autre côté de la carte fille (2). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les secondes lames de contact de masse sont disposées alternativement d'un côté et de l'autre de la bande de masse, chaque seconde lame de contact étant en regard d'une première lame de contact de masse disposée du côté opposé de la bande de masse. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins une seconde lame de contact de masse est associée à au moins une languette de retenue disposée de manière à maintenir élastiquement le premier conducteur de masse dans au moins une alvéole. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que chacun des picots de la seconde série de picots constituant lesdits moyens de contact dépasse d'une alvéole. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins un desdits picots est associé à un moyen le maintenant élastiquement dans son alvéole. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier conducteur de masse présente une première et une deuxième bandes de masse, en ce que les premières lames de contact de masse de chaque bande de masse soudées sur un des côtés de la carte fille (2), et en ce que les secondes lames de contact de masse de chaque bande de masse sont agencées de manière à faire contact respectivement avec un des côtés des moyens de contact du second conducteur de masse. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de contact du second conducteur de masse sont constitués par un prolongement de ladite troisième bande de masse. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le second conducteur de masse est en plusieurs parties dont chacune est logée dans une alvéole allongée du second bloc isolant (21).