Brevet FR2640824A1 — publié le 19900622

PROCEDE POUR ASSEMBLER ET INTERCONNECTER DES CARTES ELECTRONIQUES La présente invention concerne un procédé pour assembler et interconnecter des cartes électroniques réalisées au moyen de la technologie des circuits imprimés. Des blocs de circuit électronique se présentent fréquemment sous la forme d'ensembles de cartes superposées. Dans un tel ensemble, les cartes ont toutes une forme identique qui peut être fonction de l'emplacement d'utilisation. Le plus souvent, elles sont rectangulaires, carrées ou circulaires. Généralement, les cartes d'un même bloc sont assemblées au moyen d'entretoises et plusieurs procédés peuvent être utilisés pour les-relier électriquement. Dans un de ces procédés, les entrées et sorties de chaque carte sont reliées par des fils à un connecteur qui se trouve sur une carte mère. Ce procédé a comme avantage de permettre le test individuel des cartes avant assemblage, ce test pouvant être effectué au moyen d'un banc industriel auquel la carte est reliée par l'intermédiaire de son connecteur. D'autre part, un démontage non destructif lors de la mise au point de l'ensemble fonctionnel que représentent les cartes lorsqu'elles sont interconnectées est possible si, par exemple, un défaut nécessite une intervention sur une carte individuelle. Toutefois, le raccordement par connecteur présente un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels on peut citer : leur prix élevé; leur tenue moyenne à des environnement mécaniques sévères (chocs et vibrations en particulier): la baisse de fiabilité de l'ensemble due à l'augmentation nécessaire du nombre de soudures (ou iertissage) dans les liaison: qu'ils assurer: la place qu'ils occupent sur la carte mère, ce problème devenant particulièrement aigu lorsque les cartes à interconnecter ont une surface réduite. Lorsqu'un raccordement par connecteurs n'est pas souhaité, ou n'est pas possible, une autre technique couramment utilisée consiste à établir des liaisons filaires souples entre les cartes. Outre le fait que la fiabilité d'un ensemble ainsi obtenu est faible, se pose un problème évident de démontabilité au cours du test de l'ensemble, et de remplacement d'une carte défectueuse. Dans un autre procédé de raccordement, chaque liaison électrique entre cartes est assurée par une colonnette rigide dont les extrémités sont soudées dans des trous aménagés dans les cartes. Le problème de démontabilité énoncé précédement se pose ici de la même façon et, de plus, la mise en oeuvre de ce procédé est difficilement réalisable industriellement. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un procédé d'interconnexion entre cartes d'un ensemble qui ne présente pas les inconvénients précités et dont la mise en oeuvre soit simple et peu coûteuse. Le procédé selon l'invention consiste essentiellement à prévoir sur des cartes identiques destinées à former un ensemble de cartes superposées des moyens identiques de repérage d'emplacements pour le perçage de trous de reception de plots de raccordement présentant une partie femelle opposée à une partie mâle; à ordonner les emplacements devant être occupés par des plots sur les différentes cartes constitutives d'un ensemble; à fixer des plots auxdits emplacements; et à enficher les parties mâles de plots de chaque carte dans les parties femelles de plots correspondants d'une carte adjacente, pour, d'une part, établir l'interconnexion électrique des cartes de l'ensemble et, d'autre part, assurer l'assemblage et la tenue mécanique de l'ensemble. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des dessins joints, parmi lesquels la Fig. 1 est une vue en plan d'un plot utilisé dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la Fig. 2 est une vue en plan d'une forme de réalisation de cartes dont l'interconnexion est réalisée selon le procédé de l'invention, la Fig. 3 est une vue illustrant schématiquement le montage d'un plot dans une carte et la connexion entre deux plots de deux cartes superposées, la Fig. 4 est une vue illustrant schématiquement l'interconnexion entre plusieurs cartes superposées, selon le procédé de l'invention. Le plot 1 montré à la Fig. 1 comporte une partie femelle 2, une partie médiane 3 et, à l'opposé de la partie femelle 2, une partie mâle 4. La partie femelle 2 est une colonnette cylindrique creuse. La partie mâle 4 est également cylindrique. Son extrémité est arrondie et son diamètre correspond au diamètre interne de la partie femelle 2. Celle-ci présente des fentes 5 à partir de son ouverture qui est évasée. Les fentes 5 ont une double fonction : d'une part, elles autorisent un pincement de la partie femelle 2 sur la partie mâle 4 d'un plot en regard, ce qui garantit un bon contact électrique lors d'un simple enfichage; d'autre part, elles permettent la soudure entre partie mâle et partie femelle si nécessaire, la tenue nécanique et le contact électrique étant ainsi renforcés pour des environnements mécaniques sévères. La partie centrale 3 du plot 1 est moletée, afin de procurer un bon ancrage du plot lors de son insertion dans un trou de réception d'une carte telle que la carte 6 montrée à la Fig. 2. A noter que des plots tels que le plot 1 sont connus en soi pour des applications différentes de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, et sont disponibles dans le commerce, notamment sous la marque "COMATEL". La carte 6 est circulaire. Elle présente à sa périphérie des points 7 régulièrement répartis sur une circonférence, en trois ensembles compris dans des secteurs de 120 . Les points 7 ont pour but de définir de façon précise des emplacements pour des trous destinés à recevoir des plots 1, afin que des parties mâles et femelles correspondantes de plots de cartes à réunir soient toutes simultanément en coincidence pour permettre un enfichage aisé. Les points 7 peuvent être identifiés par une adresse sur la carte, consistant par exemple dans le cas présent en un signe identifiant leur secteur et un numéro associé de leur emplacement dans le secteur. Dans d'autres formes de réalisation, les cartes peuvent avoir une autre configuration, de même que les points 7 peuvent être répartis différemment. On peut envisager, par exemple, qu'ils se trouvent en quinconce sur deux circonférences concentriques. Les plots 1 sont ancrés dans des cartes 6 comme le montre la Fig. 3 où l'on voit également comment deux plots correspondants de cartes 6 voisines dans un ensemble sont réunis. Pour ancrer un plot 1 dans une carte 6, un trou 8 est percé à l'emplacement d'un point 7 et il est, de préférence, pourvu d'un revêtement métallisé 9 sur son pourtour. Dans le trou 8, est introduit un plot 1 par sa partie mâle 4. Lorsque le plot est en place, sa partie moletée 3 s'inscrit dans le trou 8 et la base de la partie femelle 2 repose sur la partie du revêtement métallisé 9 bordant le trou à la surface dP la carte contribuant à un ancrage et une orientation corrects du plot 1 dans la carte. Ensuite, une soudure 10 est établie entre la partie mâle 4 du plot 1 et le revêtement métallisé 9 du trou 8. La Fig. 4 montre une portion de la périphérie d'un ensemble de cartes reliées selon le procédé de l'invention, trois cartes 6, 6' et 6" étant représentées. Les points 7 de même adresse sur les cartes 6, 6' et 6" sont identifiés par les colonnes a à h. Dans la colonne a, les trois cartes 6, 6', 6" comportent respectivement un plot, de sorte que les trois plots 1, 1', 1" sont réunis entre eux. Ils peuvent établir une connexion entre les cartes 6 et 6" à travers la carte 6', ou bien établir une connexion entre les trois cartes 6, 6' et 6", ou encore former uniquement une liaison mécanique entre les cartes 6, 6' et 6". A la colonne b, les plots 1 et 1" forment respectivement une liaison mécanique, avec ou sans connexion électrique, entre la carte 6 et une ou des cartes inférieures, et entre la carte 6" et une ou des cartes supérieures.Aux colonnes c, d et e, des plots 1' et 1" forment un groupe de trois liaisons mécaniques voisines avec ou sans connexion électrique entre les cartes 6' et 6", de même qu'aux colonnes f et g, deux liaisons voisines sont assurées entre les cartes 6 et 6' par des plots 1 et 1'. Enfin, à la colonne h, non seulement les cartes représentées 6, 6', 6" comportent des plots, mais également les cartes inférieure(s) et supérieure(s). Ce type de liaison peut être utilisé, par exemple, pour distribuer un courant d'alimentation. Bien entendu, les plots 1 ayant deux fonctions, à savoir assurer la liaison mécanique des cartes ainsi que leur interconnexion électrique, leur répartition sur les différentes cartes d'un ensemble sera étudiée de façon à conférer audit ensemble une rigidité et une tenue mécanique optimales. A noter que les plots répartis à la périphérie procurent, en outre, une protection vis-à-vis de l'extérieur des composants et des circuits qui se trouvent sur les cartes. Le procédé de l'invention permet de réaliser des ensembles compacts de grande fiabilité, et dont le prix de revient est intéressant du fait que le coût par liaison est très bas, les plots utilisés étant disponibles dans le commerce. D'autre part, la démontabilité et les tests sont possibles jusqu'à l'assemblage définitif de l'ensemble, et même ultérieurement si l'enfichage des plots ne nécessite pas d'être consolidé par une soudure entre partie mâle et partie femelle au niveau des fentes 5. En outre, le procédé est parfaitement adapté pour une mise en oeuvre industrielle informatisée. Le procédé de l'invention aura des applications particulièrement intéressantes dans des domaines où des emplacements pour des circuits électroniques complexes sont soumis à des exigences de forme et d'encombrement, et ou les conditions d'utilisation sont sévères (accélérations, vibrations, chocs, etc.). Par exemple, dans le domaine de l'armement, le procédé de l'invention rend possible la fabrication de blocs de circuits complexes destinés à prendre place dans des tronçons étroits de fusée ou de projectile, qui n'étaient pas réalisables avec les techniques de raccordement de cartes connues. REVENDICATIONS 1) Procédé pour assembler et interconnecter des cartes électroniques réalisées au moyen de la technologie des circuits imprimés, afin d'obtenir un ensemble fonctionnel de cartes (6) superposées, caractérisé en ce qu'il consiste à prévoir sur lesdites cartes (6) des moyens identiques de repérage d'emplacements (7) pour le perçage de trous (8) de réception de plots de raccordement (1) présentant une partie femelle (2) opposée à une partie mâle (4); à ordonner les emplacements devant être occupés par des plots (1, 1', 1") sur les différentes cartes (6, 6', 6") constitutives d'un ensemble; à fixer auxdits emplacements lesdits plots (1, 1', 1"); et à enficher les parties mâles de plots de chaque carte dans les parties femelles de plots correspondants- d'une carte adjacente pour, d'une part, établir l'interconnexion électrique des cartes de l'ensemble et, d'autre part, assurer l'assemblage et la tenue mécanique de l'ensemble. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de repérage desdits emplacements (7) sur les cartes (6) sont identifiés par des adresses. 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ancrage des plots (1) dans les cartes (6) et leur orientation sont optimisés en utilisant des plots (1) dont la partie médiane (3) est moletée. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une dernière phase consistant à souder la partie femelle (2) et la partie mâle (4) des plots (1) réunis pour former ledit ensemble. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les plots (1) utilisés ont leur partie femelle (2) qui présente des fentes longitudinales (5) et en ce que la soudure entre partie femelle (2) et partie mâle (4) de plots (1) réunis est réalisée au niveau des fentes (5). 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en outre par le fait de prévoir sur les trous (8) de réception des plots (1) un revêtement métallisé (9), et de fixer les plots (1) dans les cartes (6) au moyen d'une soudure (10) entre la partie male (4) des plots (1) et le revêtement métallisé (9) des trous (8).