Brevet FR2598856A1 — publié le 19871120

La présente invention a pour objet un connecteur électrique pour report à plat sur carte à circuits imprimes. Une technique de report å plat connue, utilisée pour la fixation de circuits intégrés et autres composants électroniques sur une carte à circuits imprimés consiste a amener les conducteurs de raccordement des composants sur les pistes conductrices de la carte et à souder les e::trémités inférieures de ces conducteurs sur les pistes de la carte par une technique de refusion de soudure, ce qui permet le soudage de tous les conducteurs en place a la fois. Aucun trou de montage ou autre moyen de fixation n'est nécessaire pour les corps des composants, du fait que le soudage des conducteurs est suffisant pour les retenir en position. Il serait souhaitable qu'un connec teur puisse être monté sur une carte à circuits imprimes en utilisant la mAeme technique.Toutefois, les connecteurs sont soumis à des forces, lors de 1 insertion ou du retrait d'un connecteur correspondant, que ne peuvent accepter les méthodes antérieures de report a plat. Les efforts appliques à un connecteur durant l enfichage d un connecteur correspondant ne peuvent pas etre supportés de façon fiable par les connexions soudées de leurs contacts. La fixation des connecteur connus comprend des trous pratiques dans la carte à circuits imprimés et des broches correspondantes ou tous autres moyens de fixation prévus sur boîtier de connecteur, afin de maintenir solidement celui-ci sur la carte. Un connecteur qui pourrait etre monté de façon fiable sur une carte à circuits imprimés en employant les techniques de report a plat et sans demander de perçages dans la carte pour recevoir des dispositifs de fixation saillant du boitier du connecteur réduirait le court du montage. Selon une des formes de réalisation de la presente invention, il est prévu un connecteur pour report a plat ce qui permet le montage du connecteur à un moindre cout. Ce connecteur comprend un boltier qui peut reposer sur la carte à circuits imprimés et un groupe d'éléments de contact ayant des queues de connexion qui s'étendent vers le bas et, par leur partie la plus basse, entrent en contact avec les pistes conductrices de la carte. Le bottier comprend un corps isolant contenant les éléments de contact. Le bottier comprend également une plaque mé tallique, à sa partie inférieure, qui repose sensiblement à plat sur une piste conductrice de la carte à circuits imprimés, de sorte qu'elle peut etre soudée sur la carte à circuits imprimés en moeme temps de que le bas des queues de connexion des éléments de contact.Les queues de con flexion des éléments de contact sont disposées de manière qu'elles doivent etre légèrement cambrées pour que le dessous du boitier s'appuie bien à plat sur la carte a circuits imprimés. Elles sont encore conformées de sorte que le poids du boîtier lui-me"'me suffise à fléchir les queues de connexion et a permettre au boitier de s'appli quer contre la carte. Les différents objets et caractéristiques de la présente invention seront détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure i, une vue en perspective éclatée du connecteur et d'une carte a circuits imprimés, selon un mode de réalisation de la présente invention, - la figure 2, une vue en élévation en coupe partielle du connecteur et de la carte de la figure 1, - la figure 3, une vue en perspective de face et de dessous du connecteur de la figure 2, - la figure 4, une vue agrandie d'une partie du connecteur de la figure 2, - la figure 5, une vue agrandie d'une partie de la figure 4, illustrant le soudage du connecteur sur la carte. La figure 1 représente un connecteur pour montage en surface 10 comprenant un bottier 12 et un groupe d'éléments de contact 14. Le connecteur est conçu pour etre monté sur une zone de montage de connecteur 15 de la carte à circuits imprimés t laquelle comprend une plaque isolante 18 et un ensemble de pistes électriquement conductrices 20 qui s'étendent vers les composants élec- trique (non représentés) disposés sur la carte. Le connecteur comporte une partie frontale de raccordement formant un socle conçu pour s'accoupler et se désaccoupler avec une autre connecteur 24 du genre opposé, permettant de fournir et de recevoir des signa électriques échangés avec 1 'extérieur de la carte.Le boîtier comprend un corps 26, en matériau isolant, dans lequel sont retenus les éléments de contact 14. Chaque élément de contact comprend une partie principale 26 prise dans le corps isolant et formant un réceptacle a l'extrémité frontale du boîtier, ainsi qutune queue de connexion ra qui s'étend en arrière et vers le bas a partir de la face arrière .0 du initier. Une technique connue de montage de composants de circuits, tels que des circuits intégrés, sur une ,carte a circuits imprimés, est la technique connue de report ~ plat dans laquelle le soudage des conducteurs des composants sur les pistes de la carte à circuits imprimés est utilisé pour le maintien en position des composants. Avec une telle technique de montage, aucuns trous ne doivent être percés dans la carte à circuits imprimés pour la réception de pions ou autres moyens de fiction s'étendant à partir du composant. On ne se fie qu'au pouvoir de maintien des conducteurs fixés a la carte.Et l'on utilise seulement le poids des composants, en meme temps qu'une certaine adhérence due a la pate de soudage, pour leur maintien en position jusqu 'au soudage par refusion ou similaire employé pour souder les conducteurs en place. L technique de report à plat a grandement simplifié le montage de composants sur cartes à circuits imprimés. Une telle technique n'a pas été utilisée pour le montage de connecteurs sur les cartes à circuits imprimés pour deux raisons principales. Une première raison est que les connecteurs sont soumis a des efforts considérables lors des enfichages et dêfichages et que les conducteurs ne peuvent soutenir de façon fiable de tels efforts.Une seconde raison est que, lorsque les conducteurs s'appuient contre les pistes de la carte à circuiits imprimés, avant le soudage, il est tout à fait possible que le boltier du connecteur bascule de sorte que sa surface inférieure ne repose pas à plat contre la carte à circuits imprimes. Une telle orientation du boîtier du connecteur, dans laquelle sa surface inférieure fait un angle appréciable par rapport au plan de la carte n'est pas acceptable. Selon l'un des aspects de la présente invention, le boitier 12 est conçu pour être solidement fixé a la carte a circuits imprimés 16 gracie à une partie métallique soudable de grande surface 32 a la partie inférieure du bottier. Le bottier comprend une plaque de masse 34 qui, comme il est d'usage dans les connecteurs de ce type, comprend une partie 3.6 entourant les extrémités en réceptacle des éléments de contact. La plaque de masse 34 s'étend de telle sorte qu'une surface importante de la plaque se situe à la partie inférieure du boitier 26 pour former une grande zone inférieure du bottier sensiblement plate. La carte à circuits imprimés est pourvue d'une piste de masse de grande surface, ou zone de soudage de boîtier, 8, à laquelle la partie métallique inférieure 32 du boîtier peut etre soudée. ainsi, lorsque le boltier 12 est déposé sur la carte à circuits imprimés, la partie inférieure métallique 2 reposant a plat sur la zone de soudage de boîtier 38, tandis que les queues de connexion sont contre les pistes 20, le bottier 12 et les queues de connexion des éléments de contact peuvent etre soudés ensemble à la carte à circuits imprimés en une seule opération de soudage par refusion. Afin de permettre une fixation fiable de la partie inférieure métallique 3.2, celle-ci doit occuper une large proportion du dessous du connecteur, par exemple au moins Une Une résistance additionnelle est obtenue en formant de saillies entre des évidements correspondants dans la partie inférieure métallique 3.2, comme indiqué a la figure 4. Comme on peut le voir sur la figure 4, la partie inférieure métallique 3.2 comprend des arêtes 40 séparées par des rainures 42.Les arêtes et les rainures s'étendent de préférence parallèlement a un axe 44 entre les cotés opposés 46 et 48 du bottier du connecteur et perpendi culairement à une ligne imaginaire s'étendant entre les extrémités avant et arrière du bottier. Les filets ou aretes de soudure représentés en 41 à la figure 5, qui s'étendent dans les rainures 42, accroissent la résistance ai: forces appliquées au boitier dans la direction d'enfichage 47 et dans la direction de défichage opposée, lorsqu'un connecteur conjugué est raccordé ou séparé du connecteur 10. On peut utiliser des crénaux multiples au lieu des aretes et rainures.La zone inférieure 3.2 repose sensiblement sur un plan imaginaire 49 et est sensiblement plate, aucune partie de la zone inférieure ne se situant en dessous du plan 49 et n'empêchant cette zone de reposer de façon stable sur une surface plane, telle que celle de la piste de masse P. Comme indiqué précédemment, un problème à résoudre dans l'utilisation des techniques de report à plat pour le maintien en position d'un connecteur classique est que les queues de connexion 28 (fig. 4) des éléments de contact sont flexibles, mais raides, et peuvent donc faire basculer le boîtier 12, le poids de celui-ci n'étant pas suffisant pour le plaquer contre la carte. La plupart des éléments de contact 14 sont conçus pour avoir une rigidité élevée par l'emploi d'alliages élastique à base de cuivre. Une telle rigidité élevée exerce une force importante et est habituellement souhaitable pour permettre un contact sur et de bonne qualité avec une piste de carte à circuits imprimés. Cependant, le module d'élasticité élevé et la rigidité élevée des éléments de contact fait que les queues de connexions 28 sont relativement raides et résistent à la flexion. Les queues de conne--ion doivent etre conformées de manière que leur partie inférieure 50 tende à se situer un peu en dessous du niveau de la carte a circuits imprimés, afin de faire qu'elles soient appliquées contre les pistes durant le soudage.Si des queues de connexion relativement raides sont utilisées, et Si seul le poids relativement faible du boîtier vient le solliciter vers le bas, il est possible que la partie arrière 30 du bottier soit soulevée et que la surface inférieure 52 du boitier et, spécialement, la partie inférieure métallique 3.2 soit soulevée dans la position 52 où elle est considérablement écartée de la carte à circuits imprimés et ne peut plus etre soudée de façon fiable à la carte. Selon un autre aspect de l'invention, les queues de connexion 28 des éléments de contact sont moins élasti- ques que les parties principales 26 de ces éléments de contact qui se situent dans le bottier et s'accouplent avec ceux d'un autre connecteur. Dans le connecteur, la partie inférieure 56 de chaque queue de connexion est moins élastique de manière qu'elle ait un module d'élasti- cité plus faible et une rigidité moins élevée que la partie principale 26 de l'élément de contact. La force très faible qui est nécessaire pour fléchir les queues de connexion lors de la mise en place du connecteur sur une carte à circuits imprimés est fournie par le poids du corps du connecteur.La position a plat du corps du con necteur est ensuite conservé, bien que cela ne soit pas toujours requis, par l'adhérence procurée par la pate de soudage communément utilisée dans les techniques de sou- dage par refusion. Un module d'élasticité moindre est procuré dans la partie inférieure 56 de chaque queue de connexion par un recuit de cette extrémité inférieure 56. Ainsi, tandis que la partie supérieure de l'élément de contact et la partie supérieure 58 de la queue de con ne > 'ion conservent une rigidité considérable, la partie inférieure 56 est recuite pour la rendre plus malléable, réduisant ainsi son module d'élasticité et sa rigidité. La figure 4 représente, en traits d'esquisse, une autre partie inférieure de queue de connetion 60 d'épaisseur réduite de manière que son épaisseur 62 soit environ la moitié de l'épaisseur 64 de la partie principale 26 et de la partie supérieure de la queue de connexion. Une réduction d'épaisseur de 1/2 entraîne une meme flexion de I 'extrémité inférieure 50 de l'élément de contact pour une force réduite de 1/8. Une autre façon de réduire le module d'élasticité et la rigidité est de fabriquer l'élément de contact en deux alliages différents et en utilisant un alliage moins rigide pour la partie inférieure 60 de la queue de conne ion et en la raccordant (par soudage ou brasage) à un alliage plus résistant utilisé pour le reste de l'élément de contact, bien que cela puisse conduire a des coûts un peu plus élevés que les deux méthodes décrites plus haut. Un connecteur du type représenté par les figures i à 4 possède une longueur, mesurée depuis la face avant du boltier, de 18 mm et un poids de 8 grammes. Chacune des queues de connexion 28 est emboutie de manière que son extrémité inférieure 50 (fig.4) se situe a une distance 7C1 d'environ 0,1 mm en-dessous d'un plan imaginaire 72 sur lequel repose a plat le dessous du koitier; ainsi, la partie inférieure de chaque queue de connexion doit être fléchie vers le haut d environ 0,12 m.Quand la partie inférieure 6t) de chaque queue de connexion a un module élastique et une rigidité réduites, le poids relativement faible de 8 grammes seulement du boltier est suffisant pour fléchir les parties inférieures des queues de con ne i on afin qu elles viennent toutes sensiblement dans le plan 72. ainsi, les queues de connexion sont fléchies assez loin pour que la partie métallique soudable 3.2 sous le bottier ne soit pas séparée de la zone de soudage de boîtier 38 de la carte à circuits imprimés et puisse être soudée à celle-ci de façon fiable. Le boÎtier 12 du connecteur n'est fixe a la carte que par le joint soudé de sa partie métallique soudable 32. La carte à circuits imprimés est exempte de trous recevant des parties saillantes rigides du bottier qui dépasseraient sensiblement en-dessous du niveau de partie métallique soudable 2 au-dessous du bottier. Au lieu de cela, le connecteur 10 peut betre simplement déposé a sa place et soudé de façon fiable à la carte a circuits imprimés. Ainsi, l'invention fournit un connecteur pour report en surface qui peut etre fié a une carte à circuits imprimés simplement en le mettant en place et en soudant les queues de connexion des éléments de contact en meme temps qu'une partie inférieure métallique du bottier a des pistes métalliques de la carte à circuits imprimés. Le bottier peut comporter une partie inférieure métallique soudable étendue et sensiblement plate ( & l'exception de rainures ou d'évidements entre aretes ou crénaux), pour le soudage du bottier sur une zone de soudage correspondante de la carte à circuits imprimes. Les éléments de contact du connecteur peuvent comporter des queues de connexion ayant des parties inférieures d'un module d'élasticité moindre que les parties principales des éléments de contact qui se trouvent à l'intérieur du corps isolant du boitier. De tel les queues de connexion comportent des parties inférieures qui se trouvent en-dessous du plan du dessous du boîtier, mais peuvent être aisément fléchies jusqu'à ce plan par le simple poids du bo""itier Il est bien évident que les descriptions qui précèdent n'ont été données qu'à titre d'e.-.e,mple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent etre imaginées, sans sortir pour autant du cadre de l'invention, REVENDIC4T IONS 1. Connecteur électrique pour report à plat sur carte à circuits imprimés comprenant un ensemble de pistes conductrices et une piste de masse caractérisé en ce qu'il comprend - un boftier de connecteur (12) comportant une zone de surface métallique inférieure soudable (3.2) sensiblement plate pouvant reposer de façon stable sur la carte et pouvant etre soudée à la piste de masse (Z8), et - une rangée d'élbmentc de contact (14), chacun d'eux comportant une partie principale (6) se situant à l'intérieur du bottier, au-dessus de ladite zone de surface inférieure, et étant retenue dans ledit boltier, et chacun d'eux comprenant une queue de connexion (28), allongée et fléchissable, s'étendant depuis ladite partie principale et s'inclinant vers le bas en s'écartant du boîtier pour venir s'appuyer sur et etre soudée å une piste conductrice (90) alors que le bottier repose de façon stable sur la carte. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bottier (1n) comprend un corps en matériau isolant ayant une extrémité arrière (30) de laquelle s'étendent lesdites queues de connexion (14) et une extrémité avant (22), ce boîtier comprenant en outre une plaque de masse (Z4) dont une partie se trouve sur l'extrémité avant du boîtier, ledits éléments de contact comprenant une extrémité avant opposée à ladite queue de connexion et ladite partie avant de la plaque de masse (Z4) entourant l'extrémité avant des éléments de contact, tandis que ladite plaque de masse (3.4) comprend une partie inférieure métallique soudable (3.2) qui se situe à la partie inférieure du boîtier (12) et qui comprend des évidements recevant la soudure et dans lesquels se forment des filets de soudure, afin de résister a tout mouvement du boitier parallèlement à la surface de la carte à cir cuits imprimés. 3. Connecteur selon le revendication 1, caracté- risé en ce que ledit boitier .12) est exempt de saillies s'étendant en deóuc de sa surface inférieure sensible- ment plate. 4. Connecteur selon la revendication i, caracté- risé en ce qu'il comporte une carte a circuits imprimée isolante t16), un ensemble de pistes conductrices (20) et une zone de soudage de boitier sur cette carte, les parties inférieures des queues de connexion desdits éléments de contact (14) étant soudées sur lesdites pistes et ladite zone de surface métallique en dessous dudit boîtier étant soudées a ladite zone de soudage, la carte a cir-cuits imprimés étant exempte de trous pour recevoir tous moyens de fixation liés audit bottier. 5. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque queue de connexion d'élément de contact comporte une partie supérieure proche du bottier et une partie inférieure (S) dont la partie la plus basse, lorsqu'elle est libre, se trouve en dessous d'un plan imaginaire sur lequel pourait reposer de façon stable ladite -one de surface inférieure sensiblement plate (3.2), la partie inférieure (56) de chaque queue de connexion ayant une résistance à la flexion moindre que la partie supérieure de la queue de connexion, de manière à ce que la partie inférieure de la queue de connexion puisse fléchir vers le haut sous une faible charge seulement. 6. Connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie inférieure (56) de chaque queue de connexion est formée du même matériau que la partie supérieure, mais subit un traitement thermique tel que son modulé élastique est réduit par rapport à celui de la partie supérieure. 7. Connecteur selon la revendication 5, caractérise en ce que la partie inférieure (6( > ) de chaque queue de connexion a une épaisseur (62) moindre que sa partie supérieure. 8. Connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite partie inférieure est fait d'un alliage ayant une rigidité relativement moins élevée et en ce qu'elle est jointe à une partie supérieure formée d'un alliage ayant une rigidité comparativement plus élevée. 9. Connecteur associé à une carte à circuits imprimés ayant une zone pour recevoir un connecteur et une première piste conductrice (3.8) dans cette zone pour la liaison avec un bottier de connecteur (12), ainsi qu'un ensemble de scindes pistes conductrices (20) espacées, séparées de ladite première piste et situées également dans cette zone, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier ayant une extrémité avant (22) et une extrémité arrière (3.0), ainsi qu'une surface inférieure sensiblement plate, et comportant un ensemble d'éléments de contact (14) s'étendant entre lesdites extrémités (22 et fi), chaque élément de contact comportant une queue de con flexion (28) s'étendant de l'extrémité arrière du' bottier en arrière et vers le bas et ayant une partie inférieure (50) qui atteint un niveau légèrement inférieur à celui de ladite surface, ledit boitier incluant un corps de maté riau isolant et une plaque métallique comportant une par tie qui se situe au niveau de la surface inférieure du boîtier et forme une partie de cette surface inférieure du boîtier, lequel est conçu pour reposer sur la carte à circuits imprimés, ladite surface inférieure plate s'appliquant à plat contre la carte à circuits imprimés et ladite partie de plaque reposant a plat contre ladite première piste conductrice, tandis que les queues de con nexion s'appuient contre lesdites secondes pistes conductri ces, les parties inférieures des queues de connexion se situant a une faible distance en dessous du niveau de la surface inférieure du boitier, mais les queues de con nexion étant fléchissages de sorte qu'elles peuvent fléchir pour venir à ce niveau seulement sous l'effet du poids dudit bol ti er . 10. Connecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit boîtier (12) est exempt de toute saillie s'étendant en dessous de sa surface inférieure sensiblement plate. 11. Connecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que chacune des queues de connexion (28) comprend une partie supérieure proche du bottier et une partie inférieure atteignant, au repos, un emplacement inférieur à un plan imaginaire sur lequel la surface inférieure sensiblement plate du bottier peut reposer de façon stable, la partie inférieure de chaque queue de connexion ayant une résistance inférieure à la flexion que la partie supérieure de cette queue de connexion, afin qu'elle comprenne une partie supérieure résistante et une partie inférieure qui peut fléchir vers le haut sous l'effet d'une force relativement faible. 12. Connecteur selon la revendication dl, caractérisé en ce que la partie inférieure de chaque queue de connexion est formée sensiblement du meme matériau que la partie supérieure, la partie inférieure ayant toutefois reçu un traitement thermique tel que son matériau possède un module d'élasticité inférieure à celui du matériau de la partie supérieure. 1. Connecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la partie inférieure de chaque queue de connexion possède une épaisseur inférieure à celle de la partie supérieure de la queue de connexion. 14. Connecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que la partie inférieure est formée d'un alliage ayant un module d'élasticité relativement faible et est raccordée à une partie supérieure formée d'un alliage ayant un module d'élasticité relativement élevé.