Brevet FR2645698A1 — publié le 19901012

-1 - BOITIERS ETANCHES DE PROTECTION POUR CIRCUITS ELECTRIQUES OU ELECTRONIQUES La présente invention concerne des bottiers étanches destinés à protéger des circuits électriques ou électroniques. Elle concerne plus particulièrement de tels bottiers pour des circuits dont les conditions d'environnement telles que pression, électromagnétisme, etc., sont susceptibles de variations brutales et importantes. Des problèmes de protection de circuits se posent notamment dans le domaine de l'équipement d'engins lancés à haute altitude, tels que des projectiles ou des missiles. Par exemple, certains dispositifs de mise à feu nécessitent, pour des raisons de sécurité et de fiabilité, des systèmes de commande à tension élevée, qui sont sensibles aux faibles pressions et doivent, par conséquent, être placés à l'intérieur d'enceintes étanches o la pression reste pratiquement invariable dans les conditions d'utilisation. Généralement, pour ces mêmes systèmes, une protection électromagnétique est requise, ou tout au moins préférable. Par ailleurs, dans ce domaine de l'armement comme dans beaucoup d'autres, un problème également important réside dans l'utilisation optimale de l'espace, conduisant souvent à la nécessité de concevoir des agencements aux formes compliquées, notamment lorsqu'il s'agit de blocs fonctionnels particuliers renfermant un assemblage de composants. Le but de l'invention est de prévoir un boîtier pour contenir un ensemble de composants qui permette de résoudre facilement ces différents problèmes. Un boîtier selon l'invention est caractérisé en ce que ses parties constitutives sont soit en métal, soit, au moins pour l'une d'entre elles, en matière -2- plastique recouverte extérieurement d'un revêtement métallique, en ce que ses parties sont réunies entre elles par des joints de soudure étanches, et en ce qu'il comporte des moyens de traversée étanche pour des moyens de connexion entre l'intérieur et l'extérieur. Le fait que le bottier selon l'invention soit au moins partiellement en matière plastique offre plusieurs avantages parmi lesquels: facilité de réaliser les formes de bottier les plus diverses; facilité de fixation et d'isolation mutuelle des composants; possibilité de réaliser des plages de circuits imprimés sur les faces internes et externes du bottier. Quant au revêtement métallique externe, il confère une quasi-herméticité en collaboration avec le joint de soudure étanche, qu'il est difficile d'obtenir avec la matière plastique seule. Il forme, en outre, un écran électromagnétique efficace, aussi bien de l'extérieur vers l'intérieur que vice-versa. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des dessins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est une vue en coupe d'un bottier selon 1 'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe partielle illustrant une forme de réalisation de jonction étanche entre parties constitutives d'un bottier selon l'invention, la Fig. 3 illustre une autre forme de jonction étanche, les Figs. 4 à 6 sont des vues partielles en coupe illustrant le montage dans une paroi de boîtier selon l'invention de composants électriques traversants, les Figs. 7 et 8 sont respectivement une vue en coupe et une vue en plan illustrant le blindage d'un cable de connexion à l'extérieur du bottier, et -3- la Fig. 9 est une vue schématique en coupe d'un boîtier selon l'invention, illustrant une application o le bottier contient un détonateur ou inflammateur à commande électrique, ainsi que son circuit de commande. Dans les dessins et dans la description qui va suivre, on utilisera partout les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. Dans sa forme la plus usuelle, le boîtier selon l'invention est formé de deux parties, tel le boîtier 1 partiellement représentée à la Fig. 1 qui comprend un fond O10a et un couvercle 0lob, dont les bords libres, respectivement lla et llb, ont des formes complémentaires pour s'encastrer l'un dans l'autre. Selon l'invention, le fond et le couvercle du boitier sont en matière plastique, et ils sont recouverts extérieurement d'un revêtement métallique 12, par exemple en nickel. Diverses façons de réaliser un scellement étanche 13 entre le fond et le couvercle du bottier 1 sont illustrées aux Figs. 2 et 3. Les revêtements 12a et 12b sur le fond O10a et le couvercle 10b sont prolongés de manière à recouvrir, au moins partiellement, les surfaces des bords lla et 11b destinées à venir en contact l'une contre l'autre. Sur l'une de ces surfaces, une gorge périphérique est prévue, Fig. 2, dans laquelle est inséré un fil de soudure 14, par exemple en étain. En variante, le cordon de soudure périphérique peut se présenter sous la forme d'une bande, appliquée directement sur la face de l'un ou l'autre des bords lla et 11b, par exemple aux endroits repérés en 15, comme illustré à la Fig. 3, ou en 16. La chaleur nécessaire à la fusion du cordon de soudure peut être apportée par exemple par induction à haute fréquence ou en phase vapeur. -4- Les circuits à l'intérieur du bottier 10 sont réalisés classiquement sur des cartes, et/ou directement sur les faces internes du bottier, du fait des qualités diélectriques de la matière plastique dont sont constituées ses parois. Un développement important de l'invention concerne les connexions entre l'intérieur du boîtier 10 et l'extérieur. Selon l'invention, ces connexions sont réalisées au moyen de composants électriques montés traversants dans les parois du boîtier. Plus précisément, les composants sont engagés dans des trous métallisés pratiqués dans les parois du bottier, puis fixés dans les trous au moyen d'une soudure assurant en outre l'étanchéité. Certaines de ces connexions, parmi les plus courantes, sont représentées aux Figs. 4 à 6. La Fig. 4 illustre le montage à travers une paroi du boîtier d'une broche de connexion 21. A cet effet, une zone d'aire réduite 22 à la surface externe de la paroi 10 est exempte de revêtement 12, au milieu de laquelle est pratiqué un trou métallisé 23. La broche 21 est engagée dans le trou 23, et fixée par une soudure 24 qui l'entoure totalement afin de garantir l'étanchéité. Pour le montage d'une pince de connexion telle que la pince 25 montrée à la Fig. 5, il est préférable de prévoir un élément supplémentaire, à savoir un fourreau étanche et conducteur 26 dans lequel la pince 25 est logée. Le fourreau 26, dont le bord présente une collerette, est engagé et soudé dans le trou métallisé 27, et c'est par son intermédiaire que la connexion est assurée à l'intérieur du bottier, au moyen par exemple d'une broche 28 solidaire de son fond. En variante, et comme l'illustre également la Fig. 5, la liaison électrique à l'intérieur du boîtier peut être réalisée en engageant le fourreau conducteur 26 dans aun trou -5- de contact métallisé d'une carte de circuit imprimé 28 placée adjacente à la paroi 10. A la Fig. 6, un condensateur 30 est monté traversant dans une paroi 10. Le condensateur 30 est métallisé extérieurement, de manière à être fixé dans le trou métallisé 31 au moyen d'une soudure étanche 32. A noter qu'ici, il n'y a pas nécessité de discontinuité électrique entre le trou métallisé 31 et le revêtement 12, de sorte que le revêtement métallique dudit trou peut être obtenu par prolongement du revêtement métallique 12 de la paroi 10. D'autres composants, notamment des filtres peuvent être montés de la même façon que le condensateur 30. L'invention permet en outre des liaisons externes par câbles blindées, ceux-ci étant coaxiaux ou bien en nappe. Une liaison de ce type est représentée aux Figs. 7 et 8. A la Fig. 7, un conducteur externe 33 est relié à une broche de connexion 21 montée traversante dans une paroi de bottier 10. Comme on l'a déjà précisé, une plage 22 est exempte de revêtement 12 autour du trou métallisé 23 de réception de la broche. Le conducteur 33 peut être unitaire, ou par exemple faire partie d'un ensemble formant une liaison multiple sous la forme d'un ruban souple, les autres conducteurs étant alors reliés à des composants tels que 21n adjacents à la broche 21, comme montré à la Fig. 8. A noter que dans ce cas, la plage 22 exempte de revêtement entoure alors l'ensemble des composants 21 à 21n. Le blindage montré consiste en une bande métallique supérieure 34 et une bande métallique inférieure 35, soudées respectivement d'un bout à l'autre le long des bords 36 et 37 de la plage 22, Fig. 8. Bien entendu, un tel blindage est réalisable quels que soient les composants traversants auxquels sont reliés les conducteurs externes. Ces liaisons par câbles blindés présentent le double intérêt -6- d'être à très basse impédance et d'offrir une protection électromagnétique efficace en formant cage de Faraday. Par ailleurs, comme on l'a mentionné précédemment, les caractéristiques diélectriques de la matière plastique constituant les parois du boîtier 1 permettent d'utiliser ses faces internes en tant que supports de circuits. De même, des plages de circuits, en relation avec des circuits ou composants à l'intérieur du boîtier par des composants montés traversants, peuvent être prévues dans des portions de surfaces externes exemptes de revêtement, ces circuits comportant par exemple des plots de test. Pour certaines applications, une partie du volume interne du boîtier peut servir à loger d'autres éléments que des circuits, notamment s'il est intéressant de profiter de conditions d'environnement privilégiées pour ces éléments. Un exemple-illustrant ceci est montré schématiquement à la Fig. 9. Dans le boîtier 1, se trouve un détonateur ou inflammateur 38 relié à un circuit de commande à tension élevée 39, lui-même relié avec l'extérieur par des composants montés traversants, non représentés. L'inflammateur ou détonateur 38 peut servir, par exemple, à initier une charge pyrotechnique 40 placée face à lui de l'autre c8té de la paroi 10 du boîtier. En raison de la résistance mécanique suffisamment faible de la paroi 10, dont l'épaisseur peut être inférieur à 1 mm, le détonateur ou inflammateur 38 agira par transmission de l'onde de détonation à travers la paroi. -7- REVENDICATIONS 1) Boîtier étanche de protection pour des circuits électriques ou électroniques, caractérisé en ce que ses parties constitutives sont soit en métal, soit, au moins pour l'une d'entre elles, en matière plastique recouverte extérieurement d'un revêtement métallique (12), en ce que ses parties sont réunies entre elles par des joints de soudure étanches (13), et en ce qu'il comporte des moyens de traversée étanche pour des moyens de connexion entre l'intérieur et l'extérieur. 2) Bottier selon la revendication 1, caractérisé en ce que les connexions entre l'intérieur et l'extérieur sont établies par l'intermédiaire de composants (21, 27, 29) montés traversants de façon étanche dans ses parois en matière plastique (10) recouverte d'un revêtement métallique (12). 3) Boîtier selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments traversants sont engagés dans des trous métallisés (23, 26, 30) pratiqués dans la paroi (10), et fixés dans lesdits trous par un joint de soudure étanche (24, 31). 4) Bottier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les liaisons électriques externes à partir des moyens de connexion entre l'intérieur et l'extérieur sont assurées au moyen de câbles blindés. 5) Bottier selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits câbles sont des rubans à plusieurs conducteurs reliant un ensemble de moyens de connexion adjacents (21 à 21n) traversant la paroi (10), le blindage comprenant une bande supérieure et une bande inférieure soudées aux bords de la plage (22) exempte de revêtement entourant l'ensemble des composants (21 à 21n). 6) Boîtier selon l'une des revendications 1 à , caractérisé en ce qu'au moins une de ses parois en -8-- matière plastique recouverte d'un revêtement métallique (12) présente extérieurement une zone exempte de revêtement (12) comportant un circuit imprimé relié avec l'intérieur. 7) Boîtier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il renferme, en outre, des éléments autres que des composants électriques ou électroniques. 8) Bottier selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il renferme un inflammateur ou détonateur (38) agissant par transmission de l'onde de détonation à travers la paroi, ou par percement de la paroi, causé par la production de gaz, pour initier une charge pyrotechnique (40) placée à l'extérieur.