Brevet FR2669149A1 — publié le 19920515

CONNECTEUR INTERMEDIAIRE ENTRE CARTE DE CIRCUIT IMPRIME ET SUBSTRAT A CIRCUITS ELECTRONIQUES ACTIFS La présente invention a pour objet un connecteur intermédiaire destiné à être intercalé entre une carte de circuit imprimé et un substrat portant des circuits élec- troniques actifs Elle trouve une application particuliè- rement importante, bien que non exclusive, dans les dispo- sitifs à substrat en céramique et notamment ceux portant plusieurs circuits intégrés. On connaît déjà un certain nombre de connecteurs de ce type, constitués de supports dans lesquels sont ménagés des passages de réception de contacts individuels de liai- son dont une extrémité est destinée à venir en contact avec la carte de circuit imprimé et l'autre extrémité est desti- née à venir en contact de pression avec le substrat en cé- ramique. La rapidité de fonctionnement des circuits électro- niques en cours de développement exige de réduire le plus possible la longueur des liaisons électriques pour diminuer20 les durées de transit des signaux La plupart des connec- teurs existants qui réalisent cette condition ne le font qu'au prix d'une élasticité insuffisante des contacts, susceptible de conduire à des résistances ohmiques d'appui notables et/ou à des forces de pression excessives De25 plus, la plupart des connecteurs actuels sont prévus pour que la jonction électrique entre la carte de circuit imprimé et les contacts individuels soit réalisée grâce à la pression exercée par les contacts sur la carte Cette solution présente des inconvénients et en particulier celui30 d'exiger que chaque plage de contact sur la carte soit doré, pour que la liaison électrique obtenue soit satisfaisante. La présente invention vise à fournir un connecteur répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigen- ces de la pratique, notamment en ce qu'il permet de conci- lier les impératifs d'un trajet électrique court entre car- te de circuit imprimé et module (nécessaire pour diminuer les temps de transit) et la flexibilité requise pour garan- tir un contact satisfaisant, tenir compte des tolérances de fabrication, éviter la nécessité de forces d'appui importante et autorise une soudure de qualité satisfaisante. Dans ce but, l'invention propose notamment un con- necteur intermédiaire destiné à être monté sur une carte de circuit imprimé et à recevoir un substrat de circuits élec- troniques actifs en reliant des plots de contact prévus sur la face inférieure du substrat à des pistes de la carte, comprenant un support isolant dans lequel sont ménagés des passages régulièrement espacés, des contacts électriques de signal destinés à relier chacun un plot et une piste, dis- posés dans les passages, constitués chacun par un feuillard découpé, ayant une partie relativement rigide comportant une branche d'appui sur la face inférieure du support et de jonction avec une piste et une branche d'accrochage sur le support S 'étendant vers la face supérieure du support et ayant une partie relativement souple en forme de S dont l'extrémité proximale est solidaire de la partie relative- ment rigide et dont l'extrémité distale fait saillie au- delà de la face supérieure du support, la partie souple ayant des courbures au repos telles que l'extrémité distale est alors écartée de la branche d'accrochage et le passage ayant des dimensions telles qu'il déforme la partie souple, lors de l'insertion du contact dans le support, jusqu'à amener l'extrémité distale en jonction électrique avec la branche d'accrochage. Grâce à cette disposition, la partie souple peut avoir une flexibilité élevée, garantissant une bonne jonc- tion électrique avec le plot de contact correspondant La mise en court circuit réalisée par la venue en appui de l'extrémité distale contre la branche d'accrochage assure une jonction, renforcée lors de la mise en place du subs- trat sur le connecteur, garantissant une bonne jonction35 électrique. La branche d'appui peut sans difficulté être prévue pour comporter un renflement terminal soudable sur la carte Ce renflement peut coopérer avec un crochet terminal d'engagement prévu sur la branche d'accrochage de façon à retenir le contact sur le support, avantageusement avec un jeu vertical. Dans la définition qui précède ainsi que dans la description qui va suivre, il doit être entendu que les termes "supérieur" et "inférieur" ne doivent pas être in- terprétés de façon limitative: ils correspondent simple- ment à la position relative prise par les deux faces du connecteur lorsque ce dernier est monté dans la disposition qui est à l'heure actuelle la plus fréquente. En général, chaque support isolant comporte deux rangées de contacts Dans ce cas, chaque passage peut être constitué par une fraction d'une fente séparée par une cloison d'une autre fraction recevant un second contact Au moins lorsque le substrat est constitué par une plaquette de céramique, dont le mode de fabrication oblige à accepter des tolérances larges sur la position des plots de contact il est avantageux d'utiliser deux types de contact ayant des branches d'appui de longueur différentes Une même fente contient deux contacts différents, ayant des longueurs de bras d'appui différentes et ces bras d'appui étant dirigés en sens contraire Les cloisons sont placées de façon que la disposition des contacts soit inversée d'une fente à la suivante Ainsi les extrémités distales peuvent être disposées en quinconce sur quatre rangs, permettant ainsi d'accepter des tolérances plus larges, tandis que les extrémités des branches d'appui, qui peuvent être constituées par des renflements, sont alignées suivant deux rangées seulement, facilitant ainsi le soudage par des techniques classiques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels: les figures l A et 1 B sont des vues en coupe d'une fraction d'un connecteur suivant un mode particulier de ré- alisation de l'invention et des éléments qui lui sont asso- ciés et sont concernés par l'invention, respectivement avant et après serrage des moyens de pression; la figure 2 est une vue de détail à grande échel- le montrant, en traits pleins, un des contacts du connec- teur de la figure 1 à l'état de repos et, en traits mixtes, la forme prise par ce connecteur lorsqu'il est en place dans sa barrette; la figure 3, similaire à la figure 2, montre un contact équipotentiel destiné à être intercalé entre des contacts du genre montré en figures 1 A et 1 B; la figure 4 est une vue en élévation d'une bar- rette-support de réception de contacts, utilisable dans le connecteur montré en figure 1; la figure 5 est une vue de dessus, à grande échelle, d'une fraction de la barrette montrée en figure 4; la figure 6 est une vue en coupe suivant la ligne VI-VI de la figure 5, montrant également un logement de la céramique destiné à recevoir un pion de centrage. Le connecteur 10 montré en figure l A (avant mise en pression) et 1 B (dans son état définitif) est destiné à être monté sur une carte de circuit imprimé 12 à relier à un substrat 14 de circuits électroniques actifs Le subs- trat peut notamment être constitué par une plaquette céra- mique multi-couches (surmontée ou non de structures couche mince) destinée à recevoir plusieurs puces de circuit intégré 16, à plages de liaison 18 Cependant l'invention est également applicable lorsque le substrat est destiné à recevoir un seul circuit intégré, est en matériau autre que céramique (par exemple organique). le connecteur comporte un support isolant 20 dans Le cas représenté d'un substrat portant plusieurs puces de circuits intégrés, ce support est constitué de plusieurs barrettes placées chacune le long d'un côté du substrat On réalise ainsi une constitution modulaire, facilitant l'adaptation à des substrats ayant des dimensions diverses. Mais le support 20 pourrait avoir une forme de cadre, notamment lorsqu'il est destiné à un substrat portant une seule puce de circuit intégré. Dans le support isolant 20 sont ménagés des passa- ges alignés le long de la barrette et destinés à recevoir des contacts ayant deux natures différentes Les contacts 22 a et 22 b montrés en figures l A, 1 B et 2 sont destinés à transmettre des signaux Les contacts 24, pouvant avoir la constitution montrée en figure 3, sont destinés à établir des connexions équipotentielles, par exemple de masse ou d'alimentation. Chaque contact 22 a (figure 2) est généralement réalisé par découpe d'un feuillard en matériau conducteur et ayant une bonne élasticité, par exemple en bronze au béryllium Il peut être regardé comme ayant une partie relativement rigide d'appui sur la carte et de retenue dans le support et une partie relativement souple de jonction. La partie rigide du contact de la figure 2 est en forme d'équerre, avec une branche 26 destinée à déborder du passage pour s'appuyer sur la face inférieure du support 20 et une branche 28 ayant un crochet terminal 30 destiné à reposer sur la face supérieure du support: ainsi le contact, une fois introduit par le bas, se verrouille, avec un léger jeu vertical visible sur les figures l A et 1 B. L'extrémité de la branche d'appui 26 comporte avan- tageusement un renflement 32 de soudage sur la carte 12. La partie souple 34 présente une forme générale en S Son extrémité proximale se raccorde à la branche d'accrochage 28, à proximité du raccordement avec la branche d'appui 26 La forme au repos du contact 22 a ou 22 b est telle que l'extrémité distale de la partie souple fasse saillie vers le haut au-delà du support 20 et se trouve à35 une distance d de l'extrémité haute du bras d'accrochage 28 La forme et les dimensions montrées spécifiquement en figure 2 se sont révélées particulièrement favorables. Les dimensions transversales des passages de réception dans le support 20 sont telles que la pression exercée par les bords du passage amène la partie souple dans la disposition montrée en traits mixtes sur la figure 2, c'est-à-dire en contact avec la branche d'accrochage 28, cette mesure n'étant cependant pas indispensable Et surtout la forme de la partie souple 34 est telle que la pression exercée par le substrat 14, lorsqu'il est amené en appui contre le support 20, comme le montre la figure 1 B, assure cette mise en contact et éventuellement la venue en appui du dernier coude de la partie souple contre l'extrémité proximale de cette même partie souple On réalise ainsi un court-circuit réduisant le temps de parcours des signaux. Dans le mode de réalisation illustré, deux types de contacts sont prévus Les contacts 22 b ne se différencient des contacts 22 a que par une longueur plus grande de la branche d'appui L'utilisation de deux types de contacts, en combinaison avec une disposition particulière des passa- ges, permet de disposer les plots en quinconce suivant quatre rangées. La barrette de support montrée à titre d'exemple sur les figures permet d'atteindre ce résultat Elle est constituée par une pièce allongée en matériau isolant moulé, par exemple en polysulfure de phénylène qui a une bonne résistance à la chaleur, et munie de moyens de localisation par rapport à la carte et par rapport au substrat 14 Les moyens de localisation par rapport à la30 carte peuvent être constitués par des pions 36 placés aux extrémités de la barrette et s'engageant dans les logements (non représentés) de la carte Pour tenir compte des tolé- rances plus larges sur le substrat, du moins lorsqu'il est en céramique, les moyens de localisation sur le substrat35 sont avantageusement placés à proximité du centre de la barrette Dans le cas illustré sur les figures 4 à 6, ils comportent un pion 38 d'une seule pièce avec la barrette, prévu pour s'engager dans un trou 40 de la céramique Pour définir le plan d'appui des barrettes sur la carte de circuit imprimé, la barrette peut être munie de plots 42 (figure 4). Les passages de réception de contacts de signal montrés en figures 1 A, 1 B et 5 sont constitués chacun par une fraction d'une fente 44 comportant une cloison 46 de séparation La figure 5 montre que ces cloisons occupent alternativement l'une et l'autre de deux positions par rapport au plan médian 48: les contacts qui occupent les deux passages d'une même fente sont de types différents et la disposition est inversée dans deux fentes 44 succes- sives. Les contacts 24 de liaison équipotentielle peuvent avoir la constitution montrée en figure 3, ces contacts sont également constitués en feuillard découpé et occupent des fentes n'ayant pas de cloison Ils présentent deux branches d'accrochage et une branche d'appui commune, ayant un bossage de jonction à chaque extrémité La partie relativement rigide a en conséquence une forme générale de U Deux ergots 50 de contact avec le substrat sont portés par un bras 52 destiné à assurer l'élasticité requise Dans le cas illustré, le contact comprend une plaque 54 permettant, si nécessaire, une adaptation d'impédance. Cette plaque présente un prolongement 56 de court- circuitage, par déformation du contact 24, de la forme montrée en traits pleins à la forme montrée en traits mixtes. Des moyens destinés à appliquer le substrat 14 contre le support 20 comprennent, dans le mode de réali- sation illustré, un raidisseur 58 constituant un châssis fixé à la carte par des vis 60 et un ensemble déplaçable comportant un capot 62, une plaque de pression 64 et des35 moyens élastiques tarés Sur le capot est généralement prévu un puits de chaleur 66, tel qu'un radiateur et des moyens de transmission de chaleur sont interposés entre chacun des circuits intégrés 16 et le capot. Les moyens tarés montrés en figure 1 B sont cons- titués par des ressorts 68 placés chacun entre la plaque de pression 64 et la tête d'une vis 70 engagée dans le raidis- seur 58 Un épaulement 72 ménagé sur les vis limite le ren- foncement, donc la compression du ressort 68 et par voie de conséquence la force exercée sur le substrat 14 Cette limitation est particulièrement importante dans le cas d'un substrat en céramique, relativement fragile. REVENDICATIONS 1 Connecteur intermédiaire destiné à être monté sur une carte de circuit imprimé et à recevoir un substrat de circuit électronique actif en reliant des plots de contact prévus sur la face inférieure du substrat à des pistes de la carte, comprenant un support isolant ( 20) dans lequel sont ménagés des passages régulièrement espacés et des contacts électriques de signal ( 22 a, 22 b) chacun destiné à relier un plot et une piste, disposés dans certains au moins des passages, caractérisé en ce que les contacts ( 22 a, 22 b) sont constitués chacun par un feuillard découpé, ayant une partie relativement rigide comportant une branche ( 26) d'appui sur la face inférieure du support et de connexion avec une piste et une branche ( 28) d'accrochage sur le support ( 20), s'étendant vers la face supérieure et ayant une partie relativement souple ( 34) en forme de S dont l'extrémité proximale est solidaire de la partie relativement rigide et dont l'extrémité distale fait saillie au-delà de la face supérieure du support, la partie souple ayant des courbures au repos telles que l'extrémité distale soit alors écartée de la branche d'accrochage et le passage ayant des dimensions telles qu'il déforme la partie souple lors de l'insertion du contact dans le support jusqu'à amener la partie distale en liaison avec la branche d'accrochage, pour constituer un court-circuit. 2 Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la branche d'appui ( 26) comporte un renflement terminal ( 32) soudable sur la carte ( 12). 3 Connecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les passages sont parallèles les uns aux autres et constitués chacun par une fraction d'une fente ménagée dans le support, séparée par une cloison de l'autre fraction de la fente, la seconde fraction recevant un autre contact de signal. 4 Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les contacts électriques ( 22 a, 22 b) sont de deux types différents, les contacts d'un type ayant une branche d' appui de longueur différente de celle de la branche d'appui des contacts de l'autre type, et en ce que chaque fente contient deux contacts de types différents dont les branches d'appui sont dirigées en sens opposés, les cloisons étant placées de façon que la dispo- sition des contacts soit inversée dans deux fentes succes- sives pour que les extrémités distales soient en quinconce sur quatre rangs tandis que les extrémités d'appui sur le circuit imprimé sont alignés en deux rangées. Connecteur selon 1 'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des contacts équipotentiels ( 24), chaque contact équipotentiel étant constitué par un feuillard découpé occupant un passage parallèle aux passages qui reçoivent les contacts électriques de signal ( 22 a, 22 b), ayant deux bras d'accro- chage dirigés en sens opposé reliés à une plaque munie de deux contacts en saillie au-delà de la face supérieure du support, ladite plaque étant reliée par un bras élastique aux branches d'appui et munie d'une saillie de court- circuitage du bras élastique. 6 Connecteur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que chaque branche d'accrochage comporte un crochet terminal, destiné à venir en prise sur le support, dont la distance à la branche d'appui est telle que le contact présente un jeu dans le support.30 7 Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support ( 20) est constitué de barrettes disposées sur tous les côtés du substrat, munies de moyens de localisation sur la carte de circuit35 imprimé et sur le substrat. il 8 Connecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens ( 36) de localisation sur la carte sont placés aux extrémités des barrettes et en ce que les moyens ( 38, 40) de localisation sur le substrat sont placés au milieu de la barrette. 9 Connecteur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que le substrat ( 14) est constitué par une plaquette en céramique multicouches portant plusieurs composants. 10 Connecteur selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte également un rai- disseur en forme de châssis fixé à la carte et entourant le support et une plaque de pression exerçant sur le bord du substrat, par l'intermédiaire d'un capot de recouvrement, une force d'appui tarée. 11 Connecteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que des moyens pour exercer ladite force d'appui tarée comprennent des ressorts comprimés chacun entre la plaque et la tête d'une vis vissée dans le cadre.