Brevet FR2554980A1 — publié le 19850517

Jl À. o CONNECTEUR A FORCE D'INSERTION NULLE POUR SUPPORT RECTANGULAIRE DE CIRCUIT ET PINCE DE FERMETURE POUR UN TEL CONNECTEUR La présente invention concerne un connecteur à force d'inser- tion nulle pour support rectangulaire de circuit muni de zones de contact disposées sur l'une au moins de ses deux faces, comportant d'une part une embase rectangulaire munie de contacts souples sur lesquels viennent s'appuyer les zones de contact correspondantes de la face inférieure du support et d'autre part une pince constituée d'un cadre rectangulaire venant s'appuyer sur la partie supérieure du support, de manière à maintenir la continuité électrique entre les zones de contact et les contacts souples, ladite pince étant fixée à l'embase par des crochets disposés aux quatre angles du cadre rectangulaire et coopérant avec des logements correspondants de l'embase. L'invention concerne également une pince telle que définie ci-dessus. Un tel type de connecteur ainsi que la pince venant se fixer sur l'embase de celui-ci est décrit dans la norme américaine MIL S 38533. On pourra également se reporter à la demande française N 83 03 131 intitulée "CONNECTEUR COMPRENANT AU MOINS UN CONTACT PRESENTANT UN BRAS ELASTIQUEMENT DEFOR- MABLE" déposée le 25 février 1983 au nom de la Demanderesse et dont la description est incorporée dans la présente demande à titre de référence. Ce type de connecteur est à force d'insertion nulle c'est-à-dire que le support de circuit (plus connu sous l'appellation anglo-saxonne "Chip Carrier") vient se positionner sans effort d'insertion sur une embase rectangulaire munie de rangées de contacts souples. Après insertion du chip carrier, on vient fermer le connecteur en verrouil- lant la pince sur l'embase.- Actuellement, sont développés des "chips-carrier" comportant d'une part des connexions périmétriques disposées sur la face inférieure et d'autre part au moins une rangée de connexions périmétriques disposées sur la face supérieure du chip-carrier. La présence. de connexions sur la face supérieure du chip-carrier permet de fixer la puce semi-conductrice directement sur celui-ci. La pince telle que définie dans cette norme MIL comporte un cadre rectangulaire constitué de quatre bras orthogonaux, lesdits bras étant situés dans un même plan et se prolongeant dans les angles de raccordement par des crochets venant s'encastrer dans des logements correspondants de l'embase. Une telle disposition impli- que que lorsque le chip-carrier comporte une rangée de connexions périmétriques sur sa face supérieure, le cadre métallique utilisé pour la pince provoque des courts-circuits entre les différents contacts de la face supérieure du chip-carrier. De plus, les réali- sations actuellement disponibles sur le marché ont de par leur structure un encombrement qui ne leur permet pas de répondre à la norme citée plus haut. L'invention permet d'éviter les inconvénients rencontrés dans l'art antérieur. Dans ce but, le connecteur selon l'invention est caractérisé en ce que la pince comporte au moins deux bras d'appui disposés en vis- à-vis et reliés par deux bras de traverse, chaque bras d'appui comportant sensiblement en son milieu une zone d'appui à laquelle se raccordent deux demi-bras symétriques formant à l'état libre un V, l'extrémité desdits demi-bras située à proximité des crochets étant à un niveau supérieur à la zone d'appui lorsque la pince est à l'état libre et sensiblement au même niveau que celle-ci lorsque la pince est fixée sur l'embase.' De préférence, les demi-bras ont une forme d'égale résistance, ce qui se traduira généralement par le fait que les demi-bras sont plus larges à proximité de la zone d'appui qu'à proximité des crochets. Selon un mode préférentiel de réalisation, la zone d'appui est formée par une excroissance située sur le bord interne de la zone d'appui du bras d'appui correspondant permettant une force d'appui de la pince sur le support supérieure à celle des contacts de l'embase sur ledit support, le bord de celui-ci venant en butée contre la plate- forme d'appui inférieure de la cavité de l'embase. De préférence, l'un au moins des crochets, qui sont constitués d'une première partie située dans le prolongement des demi-bras, une seconde partie sensiblement orthogonale à la première et une troisième partie sensiblement orthogonale à la seconde et coopérant avec un logement de l'embase pour maintenir la fermeture de la pince, comporte un téton dans le prolongement de la première partie ménageant une ouverture entre la seconde partie et le téton permettant l'introduction d'un outil plat venant en butée contre la troisième partie, l'ouverture du crochet s'effectuant à l'aide de l'outil plat prenant appui sur le téton après son introduction dans l'ouverture. Dans un mode préférentiel de réalisation, le connecteur selon l'invention est caractérisé en ce que les bras de traverse de la pince ont une forme incurvée, dans le même sens que les bras d'appui, le bord interne desdits bras étant, lorsque la pince est à l'état libre, à un niveau inférieur à celui du bord extérieur du bras correspondant. De préférence, l'embase comporte aux quatre coins des parties en relief situées en retrait du pourtour extérieur de l'embase et possédant une rampe sur laquelle vient glisser le crochet corres- pondant de la pince lors de l'accouplement pince-embase, ladite rampe se terminant par une partie plane sur laquelle vient s'appuyer ia troisième partie du crochet correspondant. 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 du connecteur selon l'invention; - les figures 2 à 5, différentes vues de la pince du connecteur selon l'invention. Les figures lA et lB montrent respectivement une vue de côté et une vue de dessus du connecteur selon l'invention, fermé sur un chip-carrier 5. Celui-ci est positionné, sans effort d'insertion, en appui sur la rangée de contacts périmétriques 3 dans l'embase 2 du connecteur.' Le corps, moulé en matière plastique, de l'embase 2 présente une cavité dont le contour interne est à l'image du contour externe du chip-carrier 5.' Lors du positionement du chip-carrier 5 dans l'embase 2, il faut donc mettre en concordance les coins de détrompage respectifs 38 et 9.-(La plate- forme d'appui inférieure de la cavité de l'embase n'est pas représentée sur la figure). Le connecteur est ensuite fermé en verrouillant la pince 1 sur l'embase 2. Ce verrouillage est réalisé en exerçant une pression au niveau des quatre angles de la pince 1. Sous cette pression, les becquets 15 (ou troisième partie) des crochets 16 (voir figures 2 à 5) de la pince glissent sur les pentes de guidage 8 de l'embase jusqu'à l'encli- quetage des becquets 15 dans les logements plans correspondants 6 de l'embase 2. Au cours de l'opération de verrouillage, les bras d'appui 28 de la pince se déforment de façon élastique en exerçant une force d'appui sur le chip-carrier; sous l'action de cette force d'appui, le chipcarrier s'enfonce dans la cavité interne de l'embase en déformant de façon élastique les contacts 3 de l'embase jusqu'à ce que le chip-carrier bute contre la plate-forme d'appui inférieure de la cavité. Pour plus de détail sur l'embase d'un tel connecteur et les contacts utilisables, on se reportera à la demande de brevet français 83 03 131 citée plus haut, dont la description est incorporée à la présente demande. La forme et la structure de la pince 1 ont été déterminées de façon à ce qu'après encliquetage, la force d'appui exercée par la pince sur le chipcarrier soit égale ou supérieure à la somme des forces d'appui de l'ensemble des contacts 3 sur lèes plots 33 du chip- carrier. Par ailleurs, la pince doit permettre, après verrouillage, l'accès à l'arrière 10 des contacts pour un éventuel test électrique en fonctionnement.' Enfin, elle doit présenter une ouverture centrale suffisamment large pour laisser le passage à un éventuel radiateur de refroidissement fixé directement sur le chip-carrier et sché- matisé par le contour 100.- Un exemple de pince utilisable dans un connecteur selon l'invention va maintenant &tre décrit en se reportant aux figures 2 à 5.' La pince comporte un cadre sensiblement rectangulaire constitué de quatre bras orthogonaux, deux bras d'appui 28 et deux bras de traverse 25. Les bras d'appui 28 présentent en leur milieu une zone d'appui 7, au niveau de laquelle se raccordent les deux demi-bras symétriques 18 et 19 en formant à l'état libre un V ouvert à environ . Les demi-bras 18 et 19 ont de préférence une forme "d'égale résistance", c'est-à-dire que leur largeur décroit linéairement de la zone d'appui 20 à leur extrémité.' La forme en V des bras d'appui est favorable à l'encombrement minimum en hauteur du connecteur: en effet à 'état verrouillé, du fait de la déformation élastique des bras d'appui, l'angle du V est proche de 180 (légèrement inférieur), ce qui réduit son encombrement en hauteur à une valeur proche de son épaisseur (voir vue de profil, figure 1A). Par ailleurs, les variations d'épaisseur dues aux tolérances de fabrication du chip-carrier sont absorbées par une déformation élastique plus ou moins prononcée de la forme en V des bras d'appui; et l'encombrement total en hauteur du connecteur est constant puisqu'il est donné par le sommet des arrondis 17 (ou première partie des crochets 16) de la pince 1.' La face d'appui 7 est préférentiellement formée par une excroissance 21 de la zone d'appui 20 déportée du côté des bords internes 23 et 24 du bras d'appui.' (Une seule excroissance est représentée sur la figure 2, le bras supérieur de la pince étant selon une variante sans excroissance). Cette excroissance 21 peut être obtenue par emboutissage sous forme d'un bossage, ou par l'apport d'une pièce complémentaire soudée ou collée..;. sur le plat central (ou zone d'appui) du bras d'appui 28. Le déport du point d'appui crée un phénomène de torsion du bras d'appui 28 qui a pour effet de renforcer la force d'appui déjà due à la flexion du bras d'appui 28. Par ailleurs, ce déport permet également le verrouillage du chip- carrier présentant au moins une rangée de connexions périmétriques sur sa face supérieure, sans mettre en court-circuit plusieurs de ces plots. Les bras de traverse 25 jouent un role d'entretoise entre les deux bras d'appui 28. Cependant, lorsque le point d'appui 7 des bras d'appui 28 est déporté, ils exercent la réaction nécessaire au couple de torsion subit par les bras d'appui 28 et participent de cette façon à la force d'appui totale de la pince 1 sur le chip-carrier 5; il est alors avantageux de donner une forme incurvée aux bras de traverse 25, au moment de leur fabrication, pour éviter que leur déformée s'ajoute à l'encombrement total en hauteur du connecteur verrouillé. Les crochets 16 de la pince sont raccordés aux quatre angles du cadre, dans le prolongement des bras d'appui 28, par l'inter- médiaire des arrondis 17. Lors du verrouillage, l'ouverture du V des bras d'appui 18 tend à refermer les crochets vers l'intérieur des logements de Pembase: ce phénomène contribue au bon encas- trement des becquets 15 dans ces logements.- Le déverrouillage ne nécessite pas d'outil spécifique: il suffit d'introduire par exemple une lame de tournevis par l'ouverture 11 jusqu'à ce que l'extrémité de la lame vienne en butée sur la face d'arrêt 12 du crochet et d'exercer une pression sur la face d'arc-boutement 13 (ou seconde partie des crochets 16) en prenant le téton 14 comme appui de bras de levier. L'arrondi de raccordement 17 fournit l'élasticité néces- saire au dégagement du becquet 15 de son logement.-La face d'arrêt 12 est un élément de sécurité qui évite à la lame de tournevis de glisser et de venir endommager les pistes de la carte électronique 4, situées sous le connecteur lors du déverrouillage. En position verrouillée, les crochets 16 sont de préférence légèrement en retrait à l'intérieur des logements de rembase (voir figure IA). De cette façon, les crochets 16 ne sortent pas de Pencombrement maximal de Pembase 2 lorsque les becquets 15 sont dégagés de leur logement pour déverrouiller la pince, et il est ainsi possible d'équiper la carte électronique 4 de plusieurs connecteurs montés au contact l'un de l'autre sur tous les côtés. 25549o80 Sur la figure 5, l'axe BB sépare, sur la gauche une variante de la pince avec bossage 21 déporté et sur la droite de la figure un bras d'appui avec une zone 20 plane. Sur la figure 2, l'axe CC représente approximativement l'axe selon lequel les crochets 16 prennent appui sur la zone corres- pondante de l'embase. Lorsque la partie plane 20 du bras d'appui 28 comporte un bossage 21, celui-ci est déporté d'une distance d par rapport à l'axe CC. On constate alors que de cette manière, on augmente très sensiblement (d'un facteur 2 ou 3) la force d'appui de la pince sur le chip-carrier. Le gain obtenu sur la force d'appui totale par le déport du point d'appui permet: - de réduire d'autant la largeur des bras, pour dégager au maximum l'ouverture centrale de la pince nécessaire au passage d'un dispositif de refroidissement tel qu'un radiateur, - de connecter le support de circuit sur une embase 2 comportant un nombre élevé de contacts 3 présentant eux-même une force d'appui individuelle élevée pour assurer une résistance électrique de contact faible et stable. Il est à noter également que la forme "d'égale résistance" de la découpe des bras d'appui 28 (les côtés 22, 23, 24 sont rectilignes) permet de réduire au maximum la longueur de ces bras en opti- misant la répartition des contraintes engendrées par la force d'appui totale. Ceci permet un faible encombrement extérieur du con- necteur (en vue de dessus, voir figure 1A) pour un format donné du support de circuit 5. Une variante avantageuse de l'invention consiste à préformer, au moment de la réalisation de la pièce, le bras de traverse 25 de façon à lui donner une forme légèrement incurvée en arc de cercle dans le sens opposé à la déformée résultant de la fermeture de la pince. Il est possible, en choisissant convenablement la précon- trainte des deux bras de traverse 25, d'établir sur le support de circuit un point d'appui supplémentaire au milieu de chacun de ces deux bras de traverse. Ces deux points d'appui supplémentaires -. s'ajoutent aux deux points d'appui principaux 7 exercés par les bras d'appui 28, et sont situés sur la deuxième médiane du support de circuit 5. Du fait du profil des bras d'appui 28 (voir figure lB), ces points d'appui supplémentaires 29 sont déportés vers le bord interne 27 des bras de traverse 25. Cette variante peut donc être également utilisée avec des chips-carrier bon marché ayant des plts de connexion sur leurs deux faces.' Les chipscarrier à connexions surfaciques (ou "Pad grid array" selon la dénomination anglo-saxonne) c'est-à-dire comportant des contacts sur l'ensemble de l'un de ses faces peuvent être également utilisés avec une pince telle que décrite ci-dessus, l'embase compor- tant des contacts sur l'ensemble de sa surface. Autrement dit, le connecteur selon Pl'invention convient pour les chips-carrier à zones de contact ou connexions disposées périphériquement sur Pune et/ou les deux faces ainsi que ceux munis de connexions sur tout ou partie de la surface de leur face inférieure, avec ou sans connexions sur leur face supérieure. L'embase du connecteur sera bien entendu munie du nombre de contacts souples nécessaire pour assurer la liaison électrique avec les zones de contact ou connexions corres- pondantes du chip-carrier. REVENDICATIONS 1. Connecteur à force d'insertion nulle pour support rectangu- laire de circuit (5) muni de zones de contact disposées sur l'une au moins de ses deux faces, comportant d'une part une embase rectan- gulaire (2) munie de contacts souples (3) sur lesquels viennent s'appuyer les zones de contact correspondantes de la face inférieure du support (5) et d'autre part une pince (1) constituée d'une cadre rectangulaire (28, 25) venant s'appuyer sur la partie supérieure du support (5), de manière à maintenir la continuité électrique entre les zones de contact et les contacts souples (3), ladite pince (1) étant fixée à l'embase (2) par des crochets (16) disposés aux quatre angles du cadre rectangulaire (28, 25) et coopérant avec des logements correspondants (6) de l'embase (2), caractérisé en ce que la pince comporte au moins deux bras d'appui (28) disposés en vis-à-vis et reliés par deux bras de traverse (25, chaque bras d'appui (28) comportant sensiblement en son milieu une zone d'appui (20) à laquelle se raccordent deux demi-bras symétriques (18, 19) formant à l'état libre un V, l'extrémité desdits demi-bras (18, 19) située à proximité des crochets (16) étant à un niveau supérieur à la zone d'appui (20) lorsque la pince (1) est à l'état libre et sensiblement au même niveau que celle-ci (7) lorsque la pince (1) est fixée sur l'embase (2). 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les demi-bras (18, 19) ont une forme d'égale résistance. 3. Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les demibras (18, 19) sont plus larges à proximité de la zone d'appui (20) qu'à proximité des crochets (16).' 4. Connecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zone d'appui (20) est formée par une excroissance (21) située sur le bord interne (23, 24) du bras d'appui (28) correspondant permettant une force d'appui de la pince (1) sur le support (5) supérieure à celle des contacts (3) de l'embase (2) sur ledit support - (5), qui vient en butée contre la plate-forme d'appui inférieure de la cavité de l'embase (2). 5.; Connecteur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un des crochets (16) qui sont constitués d'une première partie (17) située dans le prolongement des demi-bras (18, 19), une seconde partie (13) sensiblement orthogonale à la première et une troisième partie (12) sensiblement orthogonale à la seconde (13) et coopérant avec un logement (6) de l'embase (2) pour maintenir la fermeture de la pince, comporte un téton (14) dans le prolongement de la première partie (17) ménageant une ouverture (11) entre la seconde partie (13) et le téton (14) permettant l'introduction d'un outil plat venant en butée contre la troisième partie (12), l'ouverture du crochet s'effectuant à l'aide de l'outil plat prenant appui sur le téton (14) après son introduction dans l'ouver- ture (11). 6. Connecteur selon l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que les bras de traverse (25) de la pince ont une forme incurvée, dans le même sens que les bras d'appui, le bord interne (29) desdits bras (25) étant, lorsque la pince est à l'état libre, à un niveau inférieur à celui du bord extérieur du bras correspondant (25). 7. Connecteur selon l'une des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que l'embase (2) comporte aux quatre coins des parties en relief situées en retrait du pourtour extérieur de l'embase (2) et possédant une rampe (8) sur laquelle vient glisser le crochet (16) correspondant de la pince (1) lors de l'accouplement pince (1) - embase (2), ladite rampe (8) se terminant par une partie plane (6) sur laquelle vient s'appuyer la troisième partie (15) du crochet (16) correspondant.. 8. Pince pour connecteur à force d'insertion nulle, selon l'une des revendications précédentes, pour support rectangulaire de circuit (5) muni de zones de contact disposées sur l'une au moins de ses deux faces, ledit connecteur comportant d'une part une embase rectangulaire (2) munie de contacts souples (3) sur lesquels viennent s'appuyer les zones de contact correspondantes de la face inférieure du support (5) et d'autre part ladite pince constituée d'une cadre rectangulaire (25, 28) venant s'appuyer sur la partie supérieure du support, de manière à maintenir la continuité électrique entre les zones de contact et les contacts souples (3), la fixation de la pince (1) sur l'embase (2) étant assurée par des crochets (16) disposés aux quatre angles du cadre rectangulaire (25, 28) et coopérant avec des logements correspondants (6) de l'embase (2), caractérisée en ce qu'eJle comporte au moins deux bras d'appui (28) disposés en vis-à- vis et reliés par deux bras de traverse (25), chaque bras d'appui (28) comportant sensiblement en son milieu une zone d'appui (20) à laquelle se raccordent deux demi-bras symétriques (18, 19) formant à l'Pétat libre un V, l'extrémité desdits demi-bras (18, 19) située à proximité des crochets (16) étant à un niveau supérieur à la zone d'appui (20) lorsqu'elle est à 'Pétat libre et sensiblement au même niveau que celle-ci (7) lorsqu'elle est fixée sur l'embase (2).