Brevet FR2663163A1 — publié le 19911213

i L'invention concerne des assemblages de connecteurs électriques, et plus particulièrement des assemblages de connecteurs électriques formés d'éléments de contact groupés de façon dense, capables de transmettre des impulsions à temps de front court sans diaphonie entre éléments de contact adjacents. Il existe actuellement sur le marché une grande famille de connecteurs électriques qui comportent un boîtier en matière plastique épaisse et de longs canaux, ou trous, dans lesquels des éléments de contact mâles ou femelles sont insérés Ces connecteurs sont habituellement utilisés pour le montage et la connexion de cartes-filles à circuits imprimés sur des cartes-mères à circuits imprimés et ils représentent un investissement majeur, très lourd, dans l'outillage pour les boîtiers, les éléments de contact et le matériel d'assemblage En général, lorsque des signaux transmis par l'assemblage de connecteur ont des temps de front de deux nanosecondes ou plus, ces as- semblages de connecteurs ont montré des performances satisfaisantes Cependant, l'industrie progresse vers des temps de front plus courts et, avec le raccourcissement des temps de front, ceci tend à augmenter la diaphonie entre éléments de contact adjacents Dans le passé, pour éliminer cette diaphonie, on entourait des éléments de contact de transmission de signaux de quatre à huit éléments de contact à la masse, agissant à la manière d'un blindage Un problème majeur avec cette approche est que, étant donné que la complexité de l'électronique montée sur la carte à circuit imprimé augmente, la place est insuffisante pour les éléments de contact supplémentaires à la masse Par conséquent, un objet de l'invention est de procurer un assemblage de connecteur électrique qui élimine la diaphonie entre éléments de contact transmettant des signaux, sans utilisation d'éléments de contact de blindage à la masse. Une approche pour résoudre ce problème est décrite en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique Né 4 906 194 o il est décrit un assemblage de connecteur à haute densité pour un porte-puce à circuits intégrés, qui comprend un empilage de plaques métalliques présentant des ouvertures qui forment des chambres dans lesquelles des éléments de contact sont maintenus L'empilage de plaques forme un blindage à la masse autour de chacun des éléments de contact pour empêcher la diaphonie entre eux Pour isoler les plaques des éléments de contact, les plaques sont revêtues d'une couche isolante de matière diélectri- que Ce procédé de construction d'un bloc de boîtier de connecteur, bien que convenant à des connecteurs relative- ment minces du type décrit dans le brevet précité, est impossible, du point de vue économique, pour des connec- teurs de plus grande dimension, entre cartes à circuits, qui ont souvent une épaisseur supérieure à 12,5 mm. Un autre objet de l'invention est donc de procurer un assemblage de connecteur de plus grande dimension, qui présente un blindage contre la diaphonie et qui récupère autant que possible l'outillage, les machines d'assemblage, etc qui existent déjà pour le présent assemblage de connecteur qu'il remplace. Les objets précédents et d'autres objets sont réalisés conformément aux principes de l'invention par un assemblage de connecteur électrique comprenant plusieurs éléments métalliques de contact ayant chacun une première partie de contact, une deuxième partie de contact et une partie de corps, un bottier en métal ou en matière plastique métallisée présentant plusieurs canaux conçus chacun pour contenir au moins la partie de corps de l'un, respectif, des éléments de contact, et des moyens séparés du boîtier, destinés à isoler chacun des éléments de contact du boîtier métallique. Conformément à un aspect de l'invention, les moyens d'isolation comprennent un revêtement de matière diélectrique sur la partie de corps de chacun des éléments de contact. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels, les éléments étant désignés par les mêmes références numériques sur les différentes figures: la figure 1 est une vue en perspective avec coupe partielle du boîtier d'un assemblage de connecteur électrique auquel les principes de l'invention peuvent être appliqués; les figures 2 à 5 sont des vues en plan, en élévation et en perspective illustrant diverses étapes de la formation d'un exemple d'élément de contact à utiliser avec le boîtier de la figure 1; et la figure 6 est une vue en coupe du boîtier de la figure 1 dans lequel sont mis en place plusieurs éléments de contact des figures 2 à 5. Un exemple de bloc de boîtier de connecteur du type auquel l'invention a trait est illustré sur la figure 1 Comme représenté sur cette figure, le bloc 10 de boîtier du connecteur présente plusieurs canaux ou passages 12 s'étendant à travers ce bloc 10 et débouchant à des surfaces 14, 16 Les canaux 12 sont disposés en un réseau de rangées et de colonnes, les rangées de canaux 12 étant séparées par des parois longitudinales intérieures 18 et les colonnes de canaux 12 étant séparées par des parois transversales 20 Les canaux 12 débouchent dans des fentes 22 qui sont définies par des parois transversales adja- centes 20 et des extrémités libres 24 des parois lon- gitudinales 18. Conformément à l'invention, le bloc 10 de boîtier du connecteur est formé en métal, par exemple par un procédé de moulage en coquille d'aluminium ou de zinc, ou bien, en variante, le bloc 10 de boîtier est formé d'une matière plastique qui est ensuite métallisée Il est préférable d'utiliser un boîtier en matière plastique métallisée si l'outillage pour le boîtier existe déjà Le bloc 10 de boîtier métallique de connecteur forme alors de par sa nature un blindage de masse autour de chacun des éléments de contact dans un canal 12, ce qui permet une haute densité d'éléments de contact sans diaphonie entre eux. Cependant, étant que les éléments de contact sont eux-mêmes réalisés en métal, il faut prévoir certains moyens pour isoler les éléments de contact du bloc métallique 10 de boîtier du connecteur Il existe plusieurs moyens d'entourer chacun des éléments de contact d'un diélectrique isolant Une manière consiste à revêtir de diélectrique directement les parois intérieures des canaux 12 Ceci pose un problème, car tous les procédés utilisa- bles de revêtement, tels que l'immersion, la pulvérisation électrostatique et la fusion de poudres, la pulvérisation de peinture ou le dépôt par électrophorèse, sont incapables de produire une épaisseur uniforme de dépôt de diélectrique aux embouchures et aux centres des canaux 12 (Il convient cependant de noter qu'une épaisseur uniforme de métal peut être obtenue par un procédé sans courant électrique pour former un boîtier en matière plastique métallisé) Une seconde manière de réaliser une isolation consiste à insérer un manchon diélectrique préfabriqué dans chacun des canaux 12, les éléments de contact étant ensuite insérés dans le manchon Ceci peut être une approche valable dans les cas o on dispose d'une place suffisante pour procéder ainsi, car un tel manchon doit être d'une résistance mécanique suffisante et doit donc être volumineux pour résister aux manipulations et à l'insertion dans le boîtier. Conformément aux principes de l'invention, on propose une troisième approche Cette approche de l'inven- tion consiste à utiliser un élément de contact existant, tel que celui actuellement utilisé dans un bloc de boîtier de connecteur existant, revêtu directement d'une matière diélectrique Les parties de l'élément de contact qui assument la fonction mécanique, tel qu'un élément de structure ou un ressort, peuvent être revêtues sur toutes leurs surfaces Les parties de l'élément de contact qui assument des fonctions de contact électrique doivent rester exemptes de toute matière diélectrique. Les figures 2 à 5 illustrent des étapes dans la formation d'un élément de contact 26 à utiliser avec le bloc 10 de boîtier de connecteur de la figure 1, et la figure 6 illustre l'installation des éléments de contact 26 dans les canaux 12 du bloc 10 Il convient de noter que chacun des éléments de contact 26 comporte une partie de contact mâle et une partie de contact femelle, mais les principes de l'invention peuvent être appliqués à d'autres types d'éléments de contact tels que celui à deux parties mâles de contact ou celui à deux parties femelles de contact. Habituellement, des éléments de contact pour assemblages de connecteurs électriques sont fabriqués par découpage et formage d'une feuille métallique plate La figure 2 montre l'élément de contact 26 après qu'il a été découpé, mais avant son formage, alors qu'il est encore relié à des bandes parallèles 28 de support, comme cela est classique dans la technique La figure 3 B montre les éléments de contact 26 encore reliés aux bandes 28 de support, mais après avoir été formés, la figure 4 étant une vue en bout de la figure 3 La figure 5 montre l'élément de contact achevé 26, après qu'il a été enlevé des bandes de support 28 et qu'il a pris sa forme finale en étant installé dans le bloc 10. Ainsi, l'exemple d'élément de contact 26 comprend une partie femelle 30, une partie de corps intermédiaire 32 et une partie de contact mâle 34 La partie femelle 30 comporte quatre lames élastiques 36 définissant entre elles un espace 38 de réception d'une broche Comme on le voit clairement sur la figure 6, les éléments de contact 26 sont formés à des longueurs différentes en ce qui concerne la partie de contact mâle 34 afin d'être adaptés à la position et à la longueur des canaux 12 dans le bloc 10 En ce qui concerne tous les autres points, chaque élément de contact 26 est identique à tout autre élément de contact 26. Ainsi qu'on le voit clairement sur la figure 6, lorsque chacun des éléments de contact 26 est revêtu d'une matière diélectrique isolante, l'extrémité distale de la partie de contact mâle 34, s'étendant sur une distance "A" depuis l'extrémité, doit être exempte du revêtement diélectrique afin qu'elle puisse effectuer sa fonction de contact électrique Cette extrémité de l'élément de contact 26 ne touche pas le bloc 10 Similairement, les parties des lames élastiques 36 qui forment les parois intérieures de l'espace 38 de réception de broche doivent être exemptes du revêtement diélectrique afin qu'elles puissent aussi assumer leur fonction de contact électrique La partie de corps 32 de l'élément de contact 26, le reste de la partie de contact mâle 34 et les parties tournées vers l'extérieur des lames élastiques 36 doivent toutes porter le revêtement diélectrique car elles peuvent être en contact avec le métal du bloc 10. L'application de la matière diélectrique peut être réalisée d'un certain nombre de manières différentes, par exemple par pulvérisation, immersion, dépôt et fusion d'une poudre électrostatique et dépôt par électrophorèse. Chacun de ces processus permet un choix de matières ayant des propriétés diélectriques différentes Par exemple, la pulvérisation d'un mélange de "Teflon" avec une petite quantité d'un polyimide produit un revêtement à très faible constante diélectrique Par contre, un dépôt par électro- phorèse utilisant une matière telle que, par exemple, de l'oxyde d'aluminium ou du titanate de baryum, produit un revêtement à constante diélectrique très élevée Le choix de la matière ou du procédé à utiliser peut être imposé davantage par les considérations d'impédance demandées, étant donné un jeu de dimensions utilisables, que par toutes autres considérations D'autres procédés pour revêtir l'élément de contact 26 comprennent une projection et un dépôt par faisceau ionique, lesquels peuvent ne pas être économiquement applicables. Etant donné qu'une matière diélectrique habituelle préférée, telle que l'oxyde d'aluminium, est relativement dure, si elle était appliquée aux éléments de contact 26 alors qu'ils présentent la forme montrée sur la figure 2, la poursuite de la formation des éléments de contact comme montré sur les figures 3 et 4 aboutirait à ce que la matière diélectrique se rompe aux points de pliage et ensuite se détache par les éléments de contact 26 par écaillement On préfère donc, lorsque les éléments de contact sont dans la forme montrée sur les figures 3 et 4, qu'ils soient maintenus par la bande supérieure 28 de support et plongés dans une solution portant un diélectri- que à déposer, par exemple par un procédé d'électrophorèse. Cette immersion doit atteindre le point 42 (figure 2) afin que l'extrémité distale de la partie de contact mâle 34, s'étendant sur la distance "A" depuis le bout, soit exempte du revêtement diélectrique Comme montré sur la figure 6, la distance "A" le long de la partie de contact mâle 34 est suffisamment longue pour franchir le coude de la partie 34, mais elle s'arrête à peu de distance du point o l'élément de contact 26 touche une paroi métallique du bloc 10 de boîtier Par conséquent, la totalité du pliage qui est effectué après l'application du revêtement diélectrique a lieu dans une zone sans revêtement diélectrique, de sorte qu'aucun écaillement n'apparaît Etant donné que l'on souhaite que le revêtement diélectrique ne recouvre pas les parties des lames élastiques 36 qui forment les parois intérieures de l'espace 38 de réception d'une broche, avant l'immersion, une broche de matière plastique est insérée dans l'espace 38 de réception de broche de chacun des éléments de contact 26 Etant donné que le revêtement diélectrique est appliqué à toutes les zones de l'espace 38 de réception de broche qui ne sont pas en contact physique avec la broche de matière plastique, il est préférable que la matière plastique de la broche soit assez tendre pour se déformer légèrement afin d'épouser autant que possible la forme des parois formées par les lames élastiques 36. L'invention décrite ci-dessus présente un certain nombre d'avantages Ainsi, en formant le bloc de boîtier du connecteur en métal ou en matière plastique métallisée, on assure naturellement un blindage autour de chacun des éléments de contact, éliminant ainsi la diaphonie entre éléments de contact De plus, le fait de former le bloc de boîtier du connecteur et les éléments de contact sans modifier une configuration antérieure aboutit à l'utilisation du même outillage et du même matériel d'assemblage, évitant ainsi un coût supplémentaire inutile. En outre, l'application directe de l'isolant sur les éléments de contact entraîne un coût supplémentaire minimal. On a donc décrit un assemblage de connecteur électrique perfectionné à éléments de contact groupés de façon dense, capable de transmettre des impulsions à temps de front court sans diaphonie entre éléments de contact adjacents. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'assemblage de connecteur électrique décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Assemblage de connecteur électrique comprenant plusieurs éléments métalliques de contact ( 26) ayant chacun une première partie de contact ( 30), une seconde partie de contact ( 34) et une partie de corps ( 32), l'assemblage de connecteur étant caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier métallique ( 10) présentant plusieurs canaux ( 12) conçus chacun pour contenir au moins une partie de corps ( 32) de l'un, respectif, desdits éléments de contact ( 26), et des moyens séparés du bottier métallique ( 10) et destinés à isoler chacun des éléments de contact ( 26) dudit boîtier métallique ( 10). 2 Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'isolation comprennent un revêtement de matière diélectrique sur la partie du corps ( 32) de chacun des éléments de contact ( 26). 3 Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit revêtement est du titanate de baryum. 4 Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement est de l'oxyde d'aluminium. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le revêtement est du "Teflon" avec un polyimide.