Brevet FR2660516A1 — publié le 19911004

La présente invention concerne un appareil de blindage destiné au blindage électromagnétique et, plus particulièrement, un écran de blindage électromagnétique possédant une surface de dissipation de chaleur par convection permettant de dissiper la chaleur créée pendant le fonctionnement du circuit électrique. Des signaux électromagnétiques de fréquence élevée sont créés pendant le fonctionnement d'un circuit électrique qui contient un oscillateur haute fréquence Ces signaux électro- magnétiques constituent un produit accessoire du fonctionnement normal d'un circuit électrique et ne sont pas souhaitables, car les signaux créés peuvent interférer avec le fonctionnement normal d'autres circuits électriques Ces interférences, ainsi que leurs effets non souhaitables, sont bien connues des utilisateurs d'équipements électroniques. Pour minimiser les effets des interférences, on met souvent en place un matériau de blindage électromagnétique de façon qu'il couvre les circuits électriques Le matériau de blindage absorbe les signaux électromagnétiques créés par les circuits électriques que le blindage recouvre, ainsi que les signaux créés par d'autres circuits Le matériau de blindage est fréquemment constitué par un matériau métallique, ou, sinon électriquement conducteur, et il peut prendre la forme d'une surface plane ou d'un boÂtier enfermant complètement le circuit électrique. Un type connu d'écran visant à offrir un blindage vis-à- vis de l'énergie électromagnétique est constitué par un élément métallique en forme de plaque qui est placé au-dessus du circuit électrique produisant l'énergie électromagnétique L'élément métallique en forme de plaque absorbe l'énergie électromagnétique créée pendant le fonctionnement du circuit Des rebords latéraux s'étendent, de l'élément en forme de plaque, vers le bas, et un matériau tressé conducteur, ou un matériau de caoutchouc con- ducteur, porté par les rebords, connecte électriquement l'écran au circuit électrique Typiquement, le blindage est électriquement connecté au plan de terre du circuit magnétique, ou un quelconque autre plan de référence commun; par ailleurs, le blindage peut faire fonction d'antenne, permettant de recevoir l'énergie électro- magnétique émise par d'autres circuits électriques. On connecte matériellement la tresse, ou le matériau de caoutchouc conducteur, aux rebords s'étendant vers le bas depuis l'élément en forme de plaque en insérant la tresse, ou le matériau de caoutchouc conducteur, dans une encoche formée dans des surfaces inférieures des rebords Il est souhaitable d'utiliser cette tresse, ou ce matériau de caoutchouc conducteur, pour assurer le maintien de la connexion électrique entre l'écran de blindage et le circuit. Un autre produit dérivé du fonctionnement normal d'un circuit électrique est l'énergie thermique, c'est-à-dire la chaleur Si on ne la dissipe pas, la chaleur accumulée peut provoquer un fonctionnement anormal du circuit électrique, et peut même endommager les éléments constituant le circuit Ainsi, un moyen permettant de dissiper la chaleur est souvent placé à proximité du circuit électrique Par exemple, des matériaux thermi- quement conducteurs, qui forment des puits thermiques, comportant des surfaces de convection, sont souvent placés à proximité d'un circuit électrique afin de dissiper l'énergie thermique qui est conduite jusqu'à eux. Il existe une tendance croissante à la miniaturisation d'équipements électriques contenant un ou plusieurs circuits électriques, pour permettre de loger l'équipement dans des boîtiers toujours plus petits Afin d'autoriser une telle miniaturisation, il faut, de la même façon, miniaturiser les appareils ci-dessus mentionnés de blindage électromagnétique et de dissipation thermique afin de les ajuster dans des boîtiers toujours plus petits Par exemple, il a été mis au point un appareil de blindage électromagnétique qui fait également fonction de puits thermique afin de dissiper la chaleur produite pendant le fonctionnement d'un circuit électrique. Un exemple d'équipement électronique qui a connu une miniaturisation croissante est donné par le radiotéléphone portatif Avec la miniaturisation croissante du boîtier du radio- téléphone, il faut que l'appareil de blindage électromagnétique et l'appareil de dissipation thermique qui sont Logés à L'intérieur du boîtier du radiotéléphone soient miniaturisés dans La même mesure. Un appareil de blindage, tel que l'écran décrit ci- dessus, peut être utilisé dans un radiotéléphone portatif Toute- fois, des contraintes conceptuelles limitent la poursuite de la miniaturisation de cet écran On construit typiquement par un procédé de moulage sous pression ou d'extrusion l'élément métal- lique en forme de plaque qui constitue une partie de l'écran et du rebord en faisant saillie Alors que les dimensions des parties rebords formées pendant L'opération de moulage sous pression peuvent descendre jusqu'à 0, 635 mm, ou même moins, Le rebord doit être suffisamment Large pour former une gouttière permettant de supporter la tresse ou Le matériau de caoutchouc conducteur. Puisqu'on connecte La tresse, ou le matériau de caoutchouc conduc- teur, à la partie inférieure du rebord en formant une encoche dans l'extrémité inférieure de La partie rebord et, puisque La tresse, ou Le matériau de caoutchouc conducteur, possède une dimension de 0,380 mm, La Largeur de l'encoche formée dans L'extrémité inférieure de la partie rebord doit avoir une largeur correspon- dante Les parois latérales formant l'encoche doivent avoir des dimensions de 0,635 mm à cause des Limitations dues au procédé, et La largeur résultante doit donc être d'au moins 1,651 mm Puisque les parties rebords de l'écran de blindage s'étendent typiquement sur le périmètre du circuit électrique, l'aire totale du rebord, à la fois dans le sens de la Largeur et dans Le sens de la Longueur de la plaque de blindage, doit être de deux fois 1,651 mm, soit 3,302 mm Comme mentionné ci-dessus, puisque le radiotéléphone portatif a été de plus en plus miniaturisé, cette aire, nécessaire aux parties rebords de la plaque de blindage, fait de plus en plus l'effet d'une contrainte de conception qui limite la poursuite de la miniaturisation du boîtier du radiotéléphone Les exigences dimensionnelles des appareils de blindage destinés aux circuits électriques d'autres dispositifs électroniques deviennent, de la même façon, une contrainte de conception, qui Limite la poursuite de la miniaturisation. Par conséquent, des moyens et des procédés perfectionnés de blindage et de dissipation thermique sont donc nécessaires pour permettre la poursuite de la miniaturisation des équipements électroniques. C'est donc un but de l'invention de produire un appareil de blindage de dimensions réduites qui est destiné à un circuit électrique. Un autre but de l'invention est de produire un appareil de blindage de dimensions réduites qui offre en outre des surfaces de convection permettant de dissiper la chaleur produite pendant le fonctionnement d'un circuit électrique. Un autre but de l'invention est de produire un moyen de connexion amélioré permettant de connecter électriquement un écran d'absorption d'énergie électromagnétique à un circuit électrique de façon à permettre un blindage correct vis-à-vis de l'énergie électromagnétique. Selon l'invention, il est donc décrit un blindage permettant d'isoler un circuit électrique Une surface de blindage constituée par un matériau absorbant l'énergie électrique est placée en relation de vis-à-vis avec le circuit électrique et couvre au moins une partie du circuit électrique La surface de blindage est électriquement connectée à un trajet de circuit du circuit électrique Lorsqu'elle est placée en relation de vis-à- vis avec le circuit électrique et est convenablement alignée avec le trajet de circuit de celui-ci afin de permettre la connexion électrique avec lui, l'énergie électromagnétique rayonnée par le circuit électrique ou émise vers le circuit électrique est absorbée. De préférence, la surface de blindage est constituée par un matériau thermiquement conducteur, si bien que la surface de blindage forme en outre une surface de convection sur laquelle la chaleur créée pendant le fonctionnement du circuit électrique est dissipée. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en plan du blindage selon la présente invention; la figure 2 est une vue latérale en élévation d'un seul élément, du type attache, formant une partie du blindage selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe de l'élément du type attache de la figure 2, prise suivant les lignes III-III; la figure 4 est une vue découpée éclatée du blindage selon l'invention, placé au-dessus d'un circuit électrique qui est disposé sur une plaquette de circuit imprimé, cette figure illustrant la relation qui existe entre le blindage selon l'invention et le circuit électrique; la figure 5 est une vue agrandie, en élévation, montrant la relation qui existe entre l'élément de type attache faisant partie de l'invention et un trajet de circuit d'un circuit électrique disposé sur une plaquette de circuit imprimé; la figure 6 est une vue en perspective isométrique d'un radiotéléphone portatif qui peut employer le blindage selon l'invention; et la figure 7 est une vue en coupe, prise suivant les lignes VII-VII de la figure 6, qui montre la position d'une plaquette de circuit et du blindage selon l'invention. On se reporte d'abord à la figure 1 Elle représente une vue en plan du blindage, désigné dans son ensemble par le numéro de référence 10, selon l'invention Le blindage 10 est constitué par une plaque 12 dont les surfaces faciales ont des dimensions suffisantes, en largeur et en longueur, pour couvrir sensiblement un circuit électrique, par exemple un circuit électrique disposé sur une plaquette de circuit imprimé Le blindage 10 de la figure 1 est allongé dans le sens de la longueur Il faut toutefois noter que les dimensions de la plaque 10 correspondent de préférence aux dimensions du circuit (ou des circuits) que le blindage 10 isole. Ainsi, la plaque 12 peut se présenter sous n'importe laquelle de nombreuses autres formes. Un rebord latéral 14 s'étend sur le périmètre du blindage Dans le mode de réalisation préférée de l'invention, la plaque 12 et le rebord 14 sont formés solidairement au cours d'une opéra- tion de moulage sous pression, ce qui permet de former une structure unitaire faite d'un seul matériau Le blindage de la figure 1 comporte également des rebords transversaux 15, qui sont de préférence eux aussi formés solidairement avec la plaque pendant l'opération de moulage sous pression Ces rebords transversaux 15 permettent à la plaque 12 d'isoler les uns des autres plusieurs circuits différents disposés sur une même plaquette de circuit. Plusieurs éléments de type attaches 16 sont connectés aux rebords 14 ou 15 en des emplacements choisis le long des rebords respectifs La figure 1 montre également des ouvertures 18 formées en des parties situées aux coins opposés de la plaque 12, ainsi qu'en des emplacements choisis de sa longueur Les ouvertures 18 permettent d'insérer des tiges filetées. La plaque 12 est faite d'un matériau qui absorbe l'énergie électromagnétique des fréquences radioélectriques, et elle peut être constituée par l'un quelconque de nombreux matériaux métalliques, par exemple un alliage de zinc ou, de préférence, de magnésium (ou bien, par exemple, d'une matière plastique dotée d'un revêtement métallique) Le magnésium est un matériau constitutif préféré en raison de ses caractéristiques de légèreté Les rebords 14 et 15 sont, de même, constitués par un matériau pouvant absorber l'énergie électromagnétique et, comme précédemment mentionné, sont de préférence formés solidairement avec la plaque 12. On passe maintenant à la figure 2, qui représente une vue latérale en élévation d'un unique élément de type attache 16. L'élément de type attache 16 est constitué en un matériau électri- quement conducteur et comporte une partie de fixation 20 et des pattes 22 qui en font saillie La partie de fixation 20 permet de connecter l'attache 16 aux rebords 14 ou 15 et les pattes saillantes 22 viennent en contact avec un trajet de circuit d'un circuit électrique placé au- dessous de l'attache, afin d'établir un contact électrique avec celui-ci Dans le mode de réalisation préféré, et comme représenté par la vue en coupe de la figure 3, la partie de fixation 20 comprend une base en forme de U comportant des branches 24, 26 et 28 qui définissent entre elles une gouttière 29 La gouttière 29 ainsi formée a des dimensions appropriées qui permettent de positionner la partie 20 de l'attache 16 à cheval sur le rebord 14 ou 15 auquel elle doit être fixée. Les pattes saillantes 22 font saillie de la branche 28 de la partie 20 Dans le mode de réalisation préféré, les attaches 16 sont construites à l'aide d'un procédé utilisant un outil progres- sif, et Les pattes saillantes 22 sont construites à partir de parties de la branche 28 de la base en forme de U constituant la partie 20 On forme les pattes 22 en découpant au poinçon trois côtés d'un modèle de patte 22 dans la branche 28 de la partie de fixation 20, puis en infléchissant la patte 22 afin qu'elle fasse saillie dans la direction voulue On découpe trois pattes dans la branche 28 de chaque élément de type attache 16 selon le mode de réalisation préféré de l'invention Il est important de noter que, puisque les attaches 16 se fixent sur les rebords 14 et 15 par simple positionnement des parties 20 des attaches à cheval sur un rebord 14 ou 15, il n'est besoin d'aucun soudage pour fixer l'attache 16 au rebord De plus, on peut positionner les attaches dans n'importe quel emplacement de la longueur du rebord 14 ou 15, puis l'y fixer On peut également repositionner et refixer les attaches 16 sur les rebords 14 ou 15 comme on le veut, puisque les attaches 16 se fixent de façon libérable aux rebords. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les attaches 16 sont faites d'un matériau du type béryllium-cuivre qui permet de pouvoir déplacer de façon répétée, avec une grande ampli- tude radiale, les pattes saillantes 22 sans rupture par fatigue, tout en conservant une possibilité de placage visant à réduire les corrosions galvaniques et, ou bien, par oxydation. Les éléments du type attaches 16 peuvent en outre conduire à la plaque 12 l'énergie thermique créée pendant le fonctionnement des circuits électriques placés en dessous d'eux La surface de la plaque 12 constitue une surface de convection aidant à dissiper l'énergie thermique qui a été conduite jusqu'à elle La plaque 12 du blindage 10 a donc non seulement pour fonction d'absorber l'énergie électromagnétique, mais, de plus, celle d'un puits thermique permettant de dissiper l'énergie thermique. On passe maintenant à la vue découpée éclatée de la figure 4 On voit que le blindage 10 selon l'invention est placé au-dessus d'une plaquette de circuit imprimé 32 sur laquelle sont disposés des circuits électriques tels que le circuit électrique 34 Classiquement, une plaquette de circuit imprimé, comme la plaquette de circuit 32, contient un trajet de terre commun 36, gravé sur la plaquette, auquel tous les circuits disposés sur la plaquette 32 sont connectés C'est avec ce trajet de terre commun 36 que les pattes saillantes 22 de l'attache 16 sont en contact dans les modes de réalisation préférés Il faut naturelement noter que d'autres points de contact sont également possibles. De préférence, les rebords 14 et 15 formés solidairement avec la plaque 12 au cours d'une opération de moulage sous pression ont une configuration qui correspond à celle du trajet de terre commun 36 de la plaquette de circuit imprimé 32 sur laquelle le blindage 10 est placé Par simple alignement des attaches 16 avec le trajet de terre commun 36 de la plaquette de circuit imprimé 32, et par mise du blindage 10 en relation de vis-à-vis avec La plaquette de circuit 32, le blindage 10 se connecte électriquement au circuit électrique du fait du contact des pattes 22 des attaches 16 avec le trajet de terre 36 Le blindage 10 absorbe donc l'énergie électromagnétique créée par le circuit électrique 34 et absorbe l'énergie électromagnétique émise à destination de celui- ci L'énergie thermique créée par les circuits électriques placés audessous du blindage 10 est conduite par l'intermédiaire des rebords 14 et 15 et est dissipée par la surface de convection que forme la surface de la plaque 12 Sur la figure 4, est également représenté un élément 38 formant une tige filetée qui, lorsqu'il a été inséré par l'ouverture 18 du blindage 10, et par une ouverture traversant la plaquette de circuit 32, fixe le blindage 10 à la plaquette de circuit 32, suivant une relation de vis-à-vis alignée. La figure 5 est une vue agrandie en élévation d'un seul élément de type attache 16, fixé au rebord 14 du blindage 10 Au- dessous des pattes 22, s'aligne le trajet de terre commun 36 de la plaquette de circuit imprimé 32 Comme précédemment mentionné, l'attache 16 comporte de préférence trois pattes saillantes 22 découpées dans la branche 28 de la partie de fixation 20 de l'attache 16 au cours d'une opération effectuée à l'aide d'un outil progressif; un plus grand nombre de pattes saillantes 22, ainsi que d'autres moyens de formation de cellesci, sont naturellement possibles Une fois que l'attache 16 est convenablement alignée avec le trajet de terre commun 36, on abaisse le blindage 10 en une relation de vis-à-vis par dessus la plaquette de circuit 32 La mise en place du blindage 10 sur la plaquette de circuit 32 produit une déviation radiale des pattes saillantes 22 dans les directions indiquées par les flèches 44 de la figure Les pattes saillantes 22 viennent donc en contact électrique avec le trajet de terre commun 36 de manière à réaliser une connexion électrique entre la terre 36 et les surfaces de la plaque 12 du blindage 10 Le blindage 10 a donc pour fonction d'absorber l'énergie électromagnétique créée par un circuit électrique 34 placé au-dessous de lui et d'absorber l'énergie électromagnétique transmise en direction du circuit électrique 34 de la part d'autres circuits électriques. Les forces dues aux vibrations et aux chutes et les contraintes de flexion se produisant à la suite du gauchissement d'origine thermique de la plaquette de circuit 32 sont absorbées par les pattes 22 De même, les forces provoquées par le relâche- ment des contraintes (fluage du boîtier moulé sous pression ou bien du boîtier extrudé ou du boîtier moulé par injection) sont égale- ment absorbées par les pattes 22 Puisque, dans le mode de réalisa- tion préféré, l'attache 16 est faite en un matériau du type bérylliumcuivre, ces forces n'entraînent pas de rupture par fatigue des pattes saillantes 22. Un mouvement radial répété des pattes saillantes 22 par suite des forces ci-dessus mentionnées est donc autorisé en même temps qu'est maintenue la connexion électrique entre le trajet de terre 36 et la plaque 12 du blindage 10 De plus, puisque l'attache 16, les rebords 14 et 15 et la plaque 12 sont faits d'un matériau conducteur de la chaleur, la chaleur créée pendant le fonctionnement d'un circuit électrique, par exemple le circuit 34, est conduite par convection à la surface 12, ou elle est dissipée. Ainsi, non seulement le blindage 10 absorbe l'énergie électro- magnétique, mais aussi il fait fonction de puits thermique dissipant la chaleur créée pendant le fonctionnement d'un circuit électrique. On passe maintenant à la vue isométrique de la figure 6, qui représente un radiotéléphone portatif, désigné dans son ensemble par le numéro de référence 50 Le radiotéléphone 50 peut par exemple être analogue à un radiotéléphone de la société Motorola, modèle N FO 9 NFD 8444 AA, qui est utilisé dans un système radiotéléphonique cellulaire Les radiotéléphones tels que le radiotéléphone 50 se sont vus soumis à une miniaturisation croissante, visant à augmenter leur caractère portatif Le blindage selon l'invention peut avantageusement être utilisé comme partie constitutive du radiotéléphone 50 Non seulement le blindage 10 produit un blindage électromagnétique et un puits thermique de dimensions réduites, mais, en outre, du fait de la structure de l'élément du type attache 16, le blindage 10 fonctionne correcte- ment dans un environnement o des forces de vibrations, des forces résultant de chutes, et des contraintes dues au cintrage thermique des plaquettes de circuit contenues à l'intérieur du radiotéléphone sont fréquentes. La figure 7 est une vue en coupe prise suivant les lignes VII-VII de la figure 6 Cette vue en coupe illustre la manière de placer le blindage 10 selon l'invention sur la plaquette de circuit 32 pour absorber l'énergie électromagnétique rayonnée par le circuit électrique 34 ainsi que l'énergie électromagnétique qui est émise en direction de celui-ci De plus, puisque le blindage 10 est constitué par un matériau thermiquement conducteur, la chaleur créée pendant le fonctionnement du circuit électrique est conduite jusqu'à une surface de convection formée par la surface de la plaque 12 du blindage 10, o l'énergie thermique peut être dissipée par convection La plaquette de circuit 32 est fixée au boîtier 52 du radiotéléphone 50 d'une manière classique quelconque. Les rebords 14 et 15, formés solidairement avec la plaque 12 pendant l'opération de moulage sous pression, sont configurés de façon à correspondre avec un trajet de terre commun 36 de la plaquette de circuit 32 Des tiges filetées 38 passant par les ouvertures 18 et 40 permettent de maintenir le blindage 10 en relation de vis-à-vis avec le circuit 34 Les pattes saillantes 32 établissent le contact électrique avec le trajet de terre 36 de manière à réaliser une connexion électrique entre la plaque allongée 12 du blindage 10 et le circuit électrique 34 Les forces dues aux vibrations, aux chutes et au cintrage thermique, ainsi que les forces de fluage sont absorbées par fléchissement des pattes saillantes 22, la connexion électrique entre la plaque 12 et le circuit 34 étant maintenue. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Blindage ( 10) servant à isoler un circuit électrique ( 34) disposé sur une plaquette de circuit ( 32), ledit blindage ( 10) étant caractérisé par: un moyen ( 12) formant une surface de blindage ( 12), servant à recouvrir au moins une partie du circuit électrique, ladite surface de blindage ainsi formée étant constituée d'un matériau du type absorbant les ondes électromagnétiques, qui absorbe L'énergie électromagnétique rayonnée par le circuit électrique ou en direction de celui-ci; et un moyen ( 16) permettant de connecter électriquement la surface de blindage, formée par le moyen ( 12) de recouvrement, et le circuit électrique ( 34) lorsque ladite surface de blindage est placée en relation de vis-à-vis avec le circuit électrique. 2 Blindage selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de blindage formée par le moyen de recouvrement ( 12) est, de plus, constituée par un matériau thermiquement conducteur, afin de former une surface de convection ( 12). 3 Blindage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen ( 14, 15) permettant d'aligner le moyen de connexion électrique ( 16) avec un trajet de circuit ( 36) du circuit électrique ( 34), afin de permettre la connexion électrique avec celui-ci, lorsque ladite surface de blindage ( 12) est placée en relation de vis-à-vis avec le circuit électrique. 4 Blindage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen d'alignement ( 14, 15) comprend en outre au moins une partie rebord ( 14, 15) s'étendant depuis ladite surface de blindage ( 12) afin de porter le moyen de connexion électrique ( 16), o ladite partie rebord ( 14, 15) porte le moyen de connexion électrique ( 16) en relation d'alignement avec un trajet de circuit ( 36) du circuit électrique ( 34). Blindage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de connexion électrique ( 16) peut venir en prise, de façon libérable, avec ladite partie rebord de la surface de blindage. 6 Blindage selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de connexion électrique ( 16) comprend au moins un élément du type attache ( 16), ledit éLément du type attache possédant un moyen de fixation ( 24, 26, 28) , permettant la venue en prise libérable avec la partie rebord ( 14, 15) de la surface de blindage et au moins une patte saillante ( 22) servant à inter- connecter le trajet de circuit du circuit électrique et la surface de blindage. 7 Blindage selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation ( 24, 26, 28) formé de L'éLément du type attache ( 16) est constitué par une partie de base en forme de U ( 24, 26, 28), o une gouttière ( 29) formée entre branches en regard de la partie de base en U permet la venue en prise de coulissement de La partie de base avec les parties rebords ( 14, 15) de la surface de blindage. 8 Blindage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite patte saillante ( 22) est constituée par une partie de la branche inférieure ( 28) de la base en forme de U ( 24, 26, 28). 9 Blindage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit trajet de circuit ( 36) du circuit électrique ( 34) aligné avec le moyen de connexion électrique ( 16) comporte un plan de terre électrique ( 36) du circuit électrique. Blindage selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite surface de blindage ( 12) est maintenue en relation de vis-à- vis avec le circuit électrique ( 34) par des éléments en tiges filetées ( 38) qui interconnectent la surface de blindage et la plaquette de circuit ( 32).