Brevet FR2655483A1 — publié le 19910607

L'invention concerne un connecteur mâle-femelle pour relier électriquement des cartes imprimées comportant au moins une broche et une douille reliée à celle-ci. Par le document DE-OS-36 14 689, il est connu de disposer sur la face inférieure d'une carte imprimée, en des points du circuit techniquement adaptés, des broches, et, en regard de celle-ci sur la face supérieure, des douilles Une telle disposition de plusieurs broches et douilles permet d'empiler l'une sur l'autre une pluralité de cartes impri- mées, de manière telle que celles-ci sont reliées mécanique- ment et électriquement entre elles Les douilles sont munies de lames de contact élastiques, de sorte que les broches sont tenues sans jeu lors du branchement, et qu'un contact fiable est assuré Un connecteur de ce type n'est cependant utilisé qu'en peu de points, non seulement parce que, dans le cas d'une pluralité de points de contact, la disposition géomé- trique des broches et des douilles doit être extrêmement précise, mais encore parce que lors de l'engagement des broches dans les douilles, il faut vaincre une résistance due aux lames de contact élastiques, qui est au total assez élevée. Un tel connecteur mâle-femelle n'est par conséquent adapté que pour un dispositif à carte imprimée comportant peu de liaisons électriques entre les cartes imprimées. Les cartes imprimées munies de micro-circuits électroniques, par exemple de circuits à processeur ou de circuits logiques, exigent cependant un nombre considérable de connecteurs mâle-femelle de ce type entre les différentes cartes imprimées, ce qui est en général résolu à l'aide d'un système dit de bus Ce système de bus, c'est-à-dire un système à conducteurs multiples sur la carte imprimée, est relié d'un côté à une prise mâle, qui comporte une pluralité de broches disposées régulièrement, et de l'autre côté à une prise femelle, qui comporte un nombre correspondant de douilles destinées à recevoir les broches Dans les connec- teurs mâle-femelle de ce type également, les douilles sont munies de lames de contact élastiques, qui tiennent mécani- quement la prise du bus et assurent un bon contact Dans ces connecteurs à bus également, des forces d'enfoncement importantes sont nécessaires pour réaliser la liaison électrique, tandis que des forces de traction importantes sont nécessaires pour séparer les connecteurs Rien que pour ces raisons déjà, de tels connecteurs mâle-femelle ne peuvent comporter qu'un nombre limité de broches ou de douilles, le nombre maximal étant inférieur à la centaine Une telle quantité suffit certes pour la liaison de cartes imprimées équipées de circuits électroniques comportant un bus de données à 16 bits ou un bus de données à 32 bits Avec l'évolution à venir des micro-processeurs, il est cependant question de systèmes de bus de données à 64, 128 bits ou même plus, les cartes imprimées ne pouvant plus alors être reliées par des connecteurs à bus habituels Des systèmes fixes sont alors nécessaires, dont les dimensions et le coût augmentent considérablement par rapport aux systèmes courants De plus, avec de tels systèmes de bus à nombre de pôles élevé, les cartes mères seraient très compliquées par rapport à la fonction électrique Pour éviter des perturbations dans la transmission des données, des bus d'écriture et de lecture séparés ainsi qu'une transmission de données différentielle seraientt souhaitables Les deux solutions augmentent cependant le nombre de broches des connecteurs mâle-femelle et ne sont, de ce fait, pas applicables avec les techniques habituelles. L'invention a pour objectif de proposer un connec- teur mâle-femelle du type en question, qui permette avec une construction simple et peu encombrante, de connecter électri- quement entre elles des cartes imprimées comportant une pluralité de contacts. Cet objectif est atteint selon l'invention par le fait que, le connecteur mâle-femelle comporte un boîtier avec une plaque de base dans laquelle les broches sont montées et font saillie, que les douilles reliées aux broches et disposées dans le boîtier ont une section libre qui corres- pond au moins à la section des broches, et qu'il est prévu pour toutes les douilles un élément de verrouillage commun qui libère dans une première position la section libre des douilles et limite dans une deuxième position ladite section pour bloquer les broches engagées dans les douilles. Le connecteur mâle-femelle est par conséquent réalisé sous forme de connecteur enfichable dit à effort nul, dans lequel les douilles sont aménagées de manière telle, que les broches sont engagées sans effort puis bloquées par l'intermédiaire d'un élément de verrouillage commun. On connait déjà des socles dits d'essai, qui comportent sur la face supérieure d'un boîtier, une pluralité de douilles, dans lesquelles on engage sans effort les broches d'une prise mâle et on les bloque au moyen d'un élément de verrouillage Ces socles d'essai servent par exemple au contrôle du fonctionnement d'organes électroniques munis d'une pluralité de broches Ces socles d'essai ne comportent pas cependant pas de broches liées aux douilles, et ne sont donc pas adaptés pour la connexion de cartes imprimées. Un connecteur mâle-femelle selon l'invention permet de relier les cartes imprimées par plusieurs centaines de connexions, si bien que ces connecteurs mâle-femelle peuvent être également utilisés lorsque les cartes imprimées compor- tent des circuits à processeurs avec des circuits à nombre de pôles élevé Le connecteur mâle-femelle peut être monté directement sur une carte imprimée, par exemple dans une ouverture prévue à cet effet Le connecteur mâle-femelle est alors à la fois connecteur de bus et système de bus Le connecteur mâle-femelle reste peu encombrant même avec un nombre important de broches et de douilles, et peut recevoir, pour une surface d'environ 35 cm 2, 361 broches et douilles. On peut également monter plusieurs de ces connecteurs mâle- femelle sur une même carte imprimée La quantité étant quasiment illimitée, d'autres possibilités s'offrent encore, telles que bus d'écriture et de lecture de données séparés, ainsi qu'une transition vers la transmission de données différentielle. On peut également, avec des connecteurs mâle- femelle selon l'invention, réaliser des structures de bus sans cartesmères Ils conviennent aux calculateurs rapides comportant des bus de données à 64 bits, ont un faible poids, et peuvent simultanément être utilisés comme liaisons mécaniques de plusieurs cartes imprimées La suppression des cartes-mères permet également d'abaisser les coûts de fabrication Les connecteurs mâle-femelle, qui sont utilisés comme systèmes de bus ou comme connecteurs d'entrée-sortie, exigent moins de place sur les cartes que les autres barret- tes de connexion à nombre de pâles élevé De plus, étant donné que les connecteurs mâle-femelle peuvent être débran- chés et rebranchés autant de fois qu'on le souhaite, les travaux d'entretien sont facilités; le remplacement de cartes isolées est même tout à fait possible. Selon un mode de réalisation de l'invention, les connecteurs mâle-femelle comportent au moins une lame de contact élastique, l'organe de verrouillage est constitué par une plaquette de verrouillage munie d'ouvertures disposées régulièrement, qui entourent les douilles, et un dispositif permettant de déplacer la plaquette de verrouillage est prévu dans le plan de la plaquette. Selon un perfectionnement de l'invention, le dispositif permettant de déplacer la plaquette de verrouil- lage est réalisé sous forme de mécanisme à vis. Selon un autre mode de réalisation, le connecteur mâle-femelle est relié directement à la carte imprimée. Selon un autre mode de réalisation, le connecteur mâle-femelle est engagé dans une ouverture de la carte imprimée, les ouvertures des douilles sur la face supérieure de la carte imprimée sont situées dans un plan parallèle au plan de la carte imprimée et les broches font saillie sous la face inférieure de la carte imprimée de manière à pouvoir s'engager dans les douilles d'un connecteur mâle-femelle relié à une autre carte imprimée. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit de manière détaillée à l'aide du dessin Celui-ci repré- sente: Figure 1, une vue de côté en coupe partielle d'un connecteur mâlefemelle selon l'invention composé d'un bottier dans lequel sont logées des douilles, des broches reliées à ces douilles et un organe de verrouillage commun. Figure 2, une représentation schématique du connecteur mâle-femelle lors de l'introduction d'une broche dans la douille. Figure 3, une représentation schématique d'une broche bloquée dans une douille par l'organe de verrouillage. Figure 4, une vue de dessus d'une partie de l'organe de verrouillage commun. Figure 5, une vue d'un connecteur mâle-femelle selon l'invention, monté sur une carte imprimée. Figure 6, une vue de côté de plusieurs cartes imprimées montées l'une sur l'autre, qui sont reliées entre elles au moyen de connecteurs mâle-femelle selon l'invention. A la Figure 1, un connecteur mâle-femelle 1 est constitué d'un boîtier 2 se présentant sous la forme d'une boîte applatie munie d'une plaque de base 3, une plaque de couverture 4 ainsi que de parois latérales 5, qui délimitent un espace intérieur 6 Les organes de contact se composent chaque fois d'une douille 7 et d'une broche 8 reliée à celle- ci, les broches s'étendant à travers la plaque de base 3 et les ouvertures des douilles étant tournées en direction de la plaque de couverture Des broches 8 ' peuvent être introduites dans ces douilles par l'intermédiaire d'ouvertures 9 prati- quées dans la plaque de couverture 4. Comme représenté schématiquement sur les Figures 2 et 3, les douilles 7 comportent chaque fois une lame de contact 10 élastique et une lame de contact 11 fixe, les lames de contact fixes pouvant le cas échéant être renforcées par des éléments de renfort 12, par exemple des cloisonne- ments de l'espace intérieur 6, ainsi que le montre la Figure 3 Une plaquette de verrouillage 13 est prévue pour les douilles 7, laquelle plaquette comporte, disposées régulière- ment, des ouvertures 14 correspondantes à celles des douil- les, qui entourent les douilles 7 Cette plaquette de verrouillage 13 est guidée dans les parois latérales 5 à l'intérieur du boîtier et peut être déplacée à l'intérieur du boîtier comme indiqué par les flèches sur les Figures 2 et 3. Ceci peut être réalisé, comme indiqué à la Figure 3, au moyen d'un mécanisme à vis 15 Le mécanisme à vis 15 comporte une vis 16, supportée d'un côté dans une paroi latérale 5 du boîtier et, à l'intérieur du boîtier, dans un palier 17 La vis peut être actionnée de l'extérieur au moyen de la tête de vis 18 Sur cette vis 16 se déplace un écrou 19, qui est relié à la plaquette de verrouillage 13, par exemple au moyen d'une cheville 20. Lorsque la plaquette de verrouillage 13, comme montré à la Figure 2, est complètement repoussée sur la gauche, les douilles ont une section libre qui est supérieure à la section des broches 8 ' à engager dans les douilles Les broches peuvent ainsi être engagées dans les douilles 7 sans effort Cette opération terminée, la plaquette de verrouil- lage 13 est tirée vers la droite par rotation de la vis 16, comme montré à la Figure 3, les lames de contact 10 élasti- ques étant entraînées par les parois des ouvertures 14 et pressées contre la broche 8 ', de sorte que celle-ci est bloquée dans la douille 7 Si la broche 8 ' doit être retirée de la douille 7, on déplace en conséquence la plaquette de verrouillage 13 vers la gauche On peut alors, de la même manière, débrancher la broche 8 ' sans effort. A la Figure 5, un connecteur mâle-femelle 1 du type décrit est monté dans des ouvertures non visibles adaptées pour les broches 8 d'une carte imprimée 21, sur laquelle sont montés plusieurs circuits à semiconducteur 22, par exemple plusieurs puces d'un processeur, et d'autres éléments de construction, qui ne sont que partiellement représentés sur la Figure 5 La liaison électrique de la broche 8 avec la carte imprimée peut être réalisée par exemple par soudure. A la Figure 6, plusieurs cartes imprimées 21 de ce type sont empilées, et reliées mécaniquement et électrique- ment entre elles par l'intermédiaire des connecteurs mâle- femelle 1 montés chaque fois sur les cartes imprimées Dans les douilles du connecteur mâle-femelle de la carte imprimée supérieure, peut être branchée une prise mâle 23 à broches multiples, qui réalise par exemple la liaison avec un système d'essai ou un autre circuit Sur le côté gauche de la Figure 6, est également représenté un connecteur mâle-femelle 1 ', qui ne comporte cependant pas de broche, et sert par exemple à brancher une prise mâle à broches multiples 24 d'un circuit d'entrée-sortie. Même lorsque sur les Figures 5 et 6, le connecteur mâle-femelle décrit, est monté directement sur une carte imprimée, il est naturellement possible d'utiliser ce connecteur mâle-femelle comme unité indépendante de la carte imprimée et de relier des connexions de la carte imprimée comportant le connecteur mâle-femelle au moyen d'un câble De même, la disposition du connecteur mâle-femelle approximati- vement au centre de la carte imprimée n'est qu'un exemple, elle pourrait très bien être montée sur le bord avec une orientation différente des broches. REVENDICATIONS 1 Connecteur mâle-femelle pour relier électrique- ment des cartes imprimées comportant au moins une broche et une douille reliée à ladite broche, caractérisé en ce que le connecteur mâle-femelle ( 1) comporte un boîtier ( 2) muni d'une plaque de base ( 3) dans laquelle les broches ( 8) sont montées et font saillie, en ce que les douilles ( 7) reliées aux broches ( 8) et montées dans le boîtier ( 2) ont une section libre qui correspond au moins à la section des broches ( 8, 8 '), et en ce que pour toutes les douilles ( 7), un organe de verrouillage commun est prévu, lequel libère dans une première position la section libre des douilles ( 7), et réduit dans une deuxième position cette section libre pour bloquer les broches ( 8, 8 ') engagées dans les douilles ( 7). 2 Connecteur mâle-femelle selon la revendication 1, caractérisé en ce que les douilles ( 7) comportent au moins une lame de contact ( 10) élastique, en ce que l'organe de verrouillage est une plaquette de verrouillage ( 13), qui est munie de manière régulière d'ouvertures ( 14) qui entourent les douilles ( 7), et en ce que un dispositif ( 15) est prévu pour déplacer la plaquette de verrouillage ( 13) dans le plan de la carte. 3 Connecteur mâle-femelle selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif ( 15) de déplacement de la plaquette de verrouillage ( 13) est un mécanisme à vis ( 15). 4 Connecteur mâle-femelle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le connecteur mâle-femelle ( 1) est relié directement à la carte imprimée ( 21). Connecteur mâle-femelle selon la revendication 4, caractérisé en ce que le connecteur mâle-femelle ( 1) est monté dans une ouverture de la carte imprimée ( 21), en ce que les ouvertures des douilles ( 7) sur la face supérieure de la carte imprimée sont situées dans un plan parallèle au plan de la carte imprimée ( 21), et les broches dépassent sous la face inférieure de la carte imprimée ( 21) de manière telle qu'elles puissent s'engager dans les douilles ( 7) d'un connecteur à broche mâle-femelle relié à une autre carte imprimée ( 21).