Brevet FR2606938A1 — publié le 19880520

L'invention concerne un système de connec- teurs à haute densité qui comprend deux connecteurs accouplables, l'un étant un connecteur à broches destiné à être monté sur un dispositif à circuit imprimé tel qu'un panneau arrière de connexion et le second étant un connecteur à douilles qui s'accouple avec le connecteur à broches et qui porte deux disposi- tifs à circuit imprimé tels que des cartes à circuit, entre lesquelles un radiateur thermique est pris en sandwich. Des connecteurs d'interconnexion ou connec- teurs accouplables en deux pièces sont bien connus dans la technique dont un exemple est donné par le système "Eurocard" qui comprend un connecteur à broches monté sur un dispositif à circuit imprimé et un connec- teur à douilles monté sur un second dispositif à circuit imprimé et qui s'accouple avec l'ensemble à broches pour faire connecter électriquement les deux dispositfs à circuits. Les éléments de contact situés dans les contacts à broches et à douilles sont disposés en rangées à entraxes de 2, 54 cm; par exemple, un système comportant 96 éléments de contact dans des boîtiers de 9,5 cm de longueur posséderait trois rangées de 32 éléments chacune. Pour augmenter la densité des entrées/sorties, des rangées supplémen- taires d'éléments de contact sont ajoutées et/ou les rangées sont réalisées de façon à être plus lon- gues. Ceci prend évidemment davantage de place sur les dispositifs à circuit, ce qui est critiqua- ble dans certaines situations. On a à présent proposé un système de connecteurs électriques à haute densité permettant d'élever la densité des entrées/sorties sans nuire à l'état réel des dispositifs à circuits. Conformément à l'invention, il est proposé un système de connecteurs électriques à haute densité qui comprend un connecteur à broches destiné à être monté sur un dispositif à circuit imprimé et qui reçoit un connecteur à douilles sur lequel est monté un radiateur thermique, un ou deux dispositifs à circuit imprimé étant fixés à l'une de ses surfaces opposées ou à ses deux surfaces opposées. Des éléments à broches, moulés sur prisonnier dans un module de matière diélectrique, comprennent une extrémité desti- née à s'enclencher électriquement avec des circuits situes sur le premier dispositif à circuit imprimé et une autre extrémité destinée à s'accoupler électri- quement avec des douilles d'éléments de contact placés dans des passages situés dans un module de matière diélectrique du connecteur à douilles. Des poutres en porte-à-faux, partant vers l'extérieur de leur liaison avec les douilles des éléments de contact, s'enclenchent électriquement avec des circuits situés sur les autres dispositifs à circuit imprimé fixés au radiateur thermique. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nulle- ment limitatif et sur lesquels: - la figure I est une vue en perspective partielle des connecteurs à broches et douilles du système de connecteurs électriques à haute densité selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan montrant la configuration des trous dans un dispositif à circuit imprimé sur lequel le connecteur à broches est monté; - les figures 3A et 3B sont des vues en plan de deux éléments à broches de contact du connecteur à broches; - les figures 4A, 4B et 4C sont des vues en plan de dessus, en élévation et en plan de dessous du connecteur à broches; - les figures 5A et 5B sont des coupes du connecteur à broches suivant les lignes 4a-4a et 4b-4b des figures 5A et 5C; - la figure 6 est une vue d'un élément de contact de connecteur à douilles; - les figures 7A et 7B sont des coupes du connecteur à douilles suivant les lignes 7a-7a et 7b- 7b de la figure 8; - la figure 8 est une vue en plan du capot du connecteur à douilles; - la figure 9 est une coupe transversale de l'agencement pour le montage de deux dispositifs à circuits imprimés, avec un radiateur thermique entre eux, sur le connecteur à douilles; et - la figure 10 est une vue en bout avec coupe des connecteurs à broches et à douilles accou- plés l'un à l'autre. Le système 10 de connecteurs électriques à haute densité selon l'invention comprend, comme montré sur la figure i, un connecteur 12 à broches et un connecteur 14 à douilles. Le connecteur 12 à broches comprend des modules 16 d'éléments 18 à broches de contact logés dans une enveloppe métallique et retenus dans cette enveloppe par des goupilles spiralées 21. Le connecteur 12 est monté sur-un dispo- sitif 22 à circuit imprimé tel que le segment montré sur la figure 2. Les éléments à broches 18, décrits plus complètement ci-dessous, comprennent des broches 24 qui sont insérées dans des trous 26 du dispositif 22 et des extrémités 28 d'accouplement qui sont logées dans un connecteur 14 à douilles. Une barrette 30 de redressement des broches, présentant une configura- tion de trous identique à celle montrée sur le dispositif 22, peut être placée sur les broches 24 pour redresser toutes broches hors d'alignement et pour les maintenir dans la configuration leur permet- tant d'être insérées aisément dans les trous 26. Les extrémités d'accouplement 28 sont situées à l'inté- rieur d'une cavité 32 dans l'enveloppe 20. Comme représenté, le contour de la cavité 32 comprend deux angles arrondis et deux angles coupés. Le dispositif 22 à circuit peut être un panneau arrière de connexion, une carte-mère ou un autre dispositif analogue. L'enveloppe 20 est avantageusement réali- sée en aluminium et est anodisée afin d'être robuste et blindée vis-à-vis des radiofréquences. Le connecteur 14 à douilles comprend des modules 34 d'éléments de contact à douilles 36 logés dans une enveloppe métallique 38 et retenus dans cette enveloppe au moyen de goupilles spiralées 39. Une saillie 40 située sur un premier côté du connecteur 14 est logée dans la cavité 32 du connecteur 12 à broches et présente des angles arrondis et coupés pour assurer une insertion orientée dans cette cavité. Des paires de pattes espacées 42 de montage, faisant saillie vers l'extérieur d'un côté opposé du connec- teur 14, reçoivent et supportent un radiateur thermi- que 44 sur des surfaces opposées duquel deux dispositifs 46 à circuit imprimé sont montés. Les dispositifs 46 peuvent être des cartes à circuit ou analogues. Des clavettes classiques 48 situées sur les deux connecteurs 12, 14 constituent un moyen assurant l'accouplement entre eux de connecteurs prédéterminés 12, 14. Des trous 26 du dispositif 22 sont dans une configuration serrée, à l'écartement montré sur la figure 2. La configuration présente un total de 76 trous 26 sur une longueur de 48,26 mm et une largeur de 11,68 mm. Quatre rangées de trous 26 sont prévues, les trous adjacents dans chaque rangée étant situés à des entraxes de 2,54 mm. Les rangées sont espacées à des entraxes de 1,52 mm et sont décalées ou déplacées de 0,635 mm l'une par rapport à l'autre pour former une disposition globale en chevron ou en tête de flèche. Les éléments 18 à broches de contact comprennent des éléments 18a, montrés sur la figure 3A, et des éléments 18b montrés sur la figure 3B. Les deux éléments 18a, 18b comprennent les broches précitées 24 et les extrémités d'accouplement 28. Ils ne diffèrent que dans les parties intermédiaires a et 50b, la première faisant partie de l'élément 18a et la seconde de l'élément 18b. La partie 50a comprend un tronçon 52a de retenue dont la section transversale est plus grande que celle de la broche 24 et de l'extrémité d'accouplement 28 auxquelles la partie 50a est reliée. Ainsi qu'on peut le voir sur les figures 3A et 5A, le tronçon 52a est cylindri- que. La partie 50b comprend un tronçon 52b de retenue et un tronçon 54 formant étrier qui est perpendiculaire à l'axe du contact 18b et qui déporte la broche 24 par rapport à l'extrémité d'accouplement 28. Les éléments à broches 18 sont avantageuse- ment estampés et formés en une matière convenable telle que du bronze au phosphore. Les modules 16 sont formés par moulage sur prisonnier des éléments à broches 18a, 18b dans une matière diélectrique telle que du sulfure de polyphenylène. Comme montré sur la figure 4A, qui est une vue en plan de dessus du connecteur 12, et sur la figure 4C qui est une vue en plan de dessous du connecteur 12, on peut voir que les éléments 18 font saillie vers l'extérieur dans des configurations différentes. La configuration à la surface supérieure 56 du connecteur 12 comprend deux rangées situées de chaque côté de l'axe central longitudinal du connec- teur 12. Chaque rangée est décalée par rapport à la rangée adjacente de la moitié de la distance compri- se entre des extrémités d'accouplement adjacentes 28 qui sont à des entraxes de 1,27 mm. Les rangées situées de chaque côté de l'axe central sont à un entraxe de 1,52 mm et l'entraxe des rangées extérieu- res est de 5,59 mm. La configuration à la surface inférieure 58 est identique en tout point à celle des trous 26 de la plaquette 22 montrée sur la figure 2; autrement dit, quatre rangées sont situées de chaque côté de l'axe central longitudinal du connecteur 12, chaque rangée étant décalée pour constituer la forme en chevron précitée. Les rangées sont à des entraxes de 1,52 mm et l'entraxe des rangées extérieu- res extrêmes est de 11,68 mm. En ce qui concerne la surface supérieure 56 du connecteur 12, les éléments 18 sont disposés dans les modules 16 de manière que les extrémités 28a d'accouplement des éléments 18a forment une ligne traversant les quatre rangées, comme indiqué par la ligne 5a-5a sur la figure 4A, et que les extrémités d'accouplement 28b des éléments 28b forment la ligne adjacente traversant les quatre rangées comme indiqué par la ligne 5b-5b. En ce qui concerne la surface inférieure 58 du connecteur 52, les broches 24a des éléments 18a forment les deux rangées intérieures de chaque côté de l'axe central longitudinal du connec- teur 12 et les broches 24b des éléments 18L forment les deux rangées extérieures situées de chaque c6té de l'axe central. Les parties 54 formant étriers des éléments 18b, représentées en traits discontinus sur la figure 4C, établissent le décalage vers l'inté- rieur des extrémités d'accouplement 28b pour convenir à la configuration plus étroite présente sur la surfa- ce supérieure 56. Les vues en coupe transversale du connecteur 12, montrées sur les figures 5A et B, illlustrent clairement l'agencement des éléments à broches 18a, 18b dans les modules 16, Comme montré sur la figure 6, l'élément de contact à douille 36 comprend une douille 60 et une poutre 62 en porte-à-faux (représentée non formée) qui lui est reliée. La douille 60 présente un passage 64, une extrémité avant 66 et une languette 68 de retenue. Une description complète de la douille 60 peut être trouvée dans le brevet des Etats-Unis d'Amé- rcue 3 404 367. Comme montré sur les figures 7A et 7B, 2C1 les poutres 62 en porte-à-faux sont façonnées en une forme incurvée pour définir une zone de contact convexe 70 et, en outre, elles sont décalées hors d'alignement avec la douille 60. Sur certains éléments, désignés 36a, les poutres 62 sont hors d'alignement avec la douille 60 à un degré moindre que sur d'autres éléments désignés 36b, pour une raison indiquée ci- dessous. Les éléments de contact 36 sont estampés et formés, le cuivre au béryllium constituant une matière convenable. Les modules 34 sont avantageusement moulés, le sulfure de polyphénylène constituant une matière convenable. Comme montré sur la figure 1, chaque module 34 est façonné de façon à occuper une moitié de la saillie 40 de l'enveloppe et il présente qu. re rangées de passages 72 dans une configuration identi- que à celle décrite ci-dessus en ce qui concerne la configuration définie par les extrémités d'accouple- ment 28 faisant saillie vers l'extérieur du connecteur 12 et montrées sur la figure 4A. En référence aux figures 7A et 7B, les passages 72 présentent deux épaulements espacés 74, 76, tournés vers l'intérieur situés entre les ouvertu- res des passages. En outre, une partie du bord d'une ouverture est arrondie comme indiqué par la référence numérique 78. Comme montré sur les figures 7A et 7B, les éléments de contact 36a sont disposés dans les deux rangées extérieures de passages 72 et les élé- ments de contact 36b sont disposés dans les deux rangées intérieures de passages 72, les poutres 62 portant contre les parties de bords arrondies 78. En raison de la différence de décalage des poutres 62, mentionnée cidessus, les zones convexes de contact 70 sont alignées entre elles dans les deux plansverti- cal et horizontal. la retenue des éléments de contact 36 dans les passages 72 est obtenue par les extrémités avant 66 qui butent contre les épaulements 66 et par les pattes 68 qui portent contre les épaulements 7 74. Comme représenté, les modules 34 compren- nent un capot séparé 80. Le capot 80, représenté en plan sur la figure 8, présente quatre rangées d'ouvertures 82 agencées dans la même configuratioon que les passages 72 des modules 34. Comme montré plus clairement sur les figures 7A et 7B, les ouvertu- res 82 du capot 80 comprennent une partie conique destinée à guider les extrémités d'accouplement 28 vers l'intérieur des douilles 60 des éléments 36. Des goupilles spiralées 84 fixent le capot 80 sur le module 34. Comme indiqué précédemment, les pattes 42 de montage du connecteur 14 reçoivent et supportent le radiateur thermique 44. La figure 9 montre les détails du support. Des bagues 86 sont emmanchées à force dans des trous 88 de chaque patte 42 et sont ensuite alésées pour recevoir une goupille cylindrique qui passe a travers les deux pattes 42 et à travers le radiateur 44 disposé dans l'espace ccmpris entre les pattes. Le support décrit ci-dessus permet au radiateur thermique 44 de flotter. La figure 10 est une vue d'un connecteur à broches 12 et d'un connecteur à douilles 14 assem- blés l'un a l'autre, la saillie 40 de l'enveloppe 38 du connecteur 14 étant logée dans la cavité 32 et les extrémités d'accouplement 28 des éléments à broches 18 du connecteur 12 étant logées dans les passages 64 des douilles des éléments de contact 36. La barrette 30 à broches, moulée en matiè- re diélectrique, est représentée sur la figure 10 sen- siblement plus en détail que sur la figure 1. Plu- sieurs ouvertures 92 la traversent en un agencement identique à la configuration des broches 24 faisant saillie vers l'extérieur du connecteur 12. En outre, la barrette 30 comporte des ergots 94 d'écartement sur l'une de ses surfaces, lesquels ergots sont desti- nés à porter contre un dispositif 22 lorsque le connec- teur 12 est monté sur celui-ci. Ainsi qu'il est connu dans la technique, la barrette 30 maintient les broches 24 en alignement convenable pour une insertion dans les trous 26 du dispositif 22. Les ergots 94 maintien- nent le connecteur 12 écarté du dispositif pendant le soudage par refusion et le lavage qui suit. La figure 10 montre également le radiateur thermique 44 sur les deux faces duquel sont fixés des dispositifs 46 à circuit, montés sur le connecteur 14 à douilles, des zones convexes 70 de contact situées sur les éléments 36 de contact portant contre des pistes conductrices (96) situées sur les dispositifs (46). Il va de soi que de nombreuses modifica- tions peuvent être apportées au système décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de connecteurs électriques à haute densité pour l'interconnexion électrique de circuits sur des dispositifs (22, 46) à circuits imprimés, comprenant un premier connecteur (12) ayant des modules diélectriques (16) dans lesquels sont disposés des éléments à broches conductrices (18), une enveloppe métallique (20) recouvrant les modules (16), et un second connecteur (14) pouvant être accou- plé avec le premier connecteur (12), comportant des modules diélectriques (34) qui renferment des éléments de contact à douilles (36), une enveloppe métallique (38) recouvrant les modules (34), le systè- me étant caractérise en ce que l'enveloppe métallique (38) du second connecteur (14) comporte deux pattes espacées (42) destinées à recevoir un radiateur thermi- que (44), et des goupilles (90) logées dans chacune des paires de pattes (42) et s'étendant à travers le radiateur thermique (44) qu'elles supportent. 2. Système de connecteurs selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que certains des éléments à broches (18) du premier connecteur (12) comprennent des moyens de décalage (54) afin que la première extrémité (24b) et la seconde extrémité (28b) ne soient pas coaxiales. 3. Système de connecteurs selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que les premières extré- mités (24) des éléments à broches (18) sont dans une configuration et à un écartement différents de ceux des secondes extrémités (28). 4. Système de connecteurs selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que la configuration définie par les premières extrémités (24) des éléments à broches (18) est en forme de chevron. 5. Système de connecteurs selon la revendi- cation 4, caractérisé en ce que les passages (72) situés dans les modules (34) du second connecteur (14) sont agencés par groupes de deux rangées de chaque côté de l'axe central longitudinal des modules (34), les rangées de passages (72) de chaque groupe étant décalées longitudinalement l'une par rapport à l'autre.