Brevet FR2664459A1 — publié le 19920110

La présente invention a pour objet une carte électronique étanche et le module électronique multicartes obtenu. Dans le domaine de l'électronique il est connu de disposer des cartes électroniques sur lesquelles sont montés des composants électroniques, dans des logements ménagés dans des paniers à cartes. Compte tenu de l'augmentation croissante du nombre de composants sur ces plaques, il est devenu nécessaire d'évacuer les calories émises par ces composants et de façon connue les cartes sont montées sur des plaques thermo-conductrices, ces plaques étant elles-m?mes munies latéralement d'ailettes qui sont plaquées sur des faces de référence dans les logements latéraux du panier a cartes de façon à évacuer les calories émises par les composants vers les parois du panier à cartes. Ces logements sont définis comme étant des "guides cartes thermiques". Ces paniers à cartes munis généralement d'une double paroi, sont refroidis à l'aide d'un fluide circulant dans cette double paroi, fluide lui-m?me refroidi à l'extérieur à l'aide d'un échangeur suivant un procédé et des dispositifs connus. Ces paniers à cartes ainsi que les guides cartes thermiques prévus pour recevoir les cartes sont parfaitement normalisés et ont des tolérances bien déterminées. En effet ces paniers à cartes doivent eux-m?mes être loges, une fois chargé de cartes, dans des armoires électroniques. Malgré tous ces progrès, il est apparu nécessaire de relier plusieurs cartes entre elles de façon à constituer des modules de traitement autonomes de plus grande capacité Dans ce cas, tous les circuits sont ciblés entre eux, d'une carte a l'autre, les cartes étant parallèles les unes aux autres puis l'ensemble est introduit dans le panier à cartes, chaque carte étant disposée au droit du guide carte thermique correspondant jusqu'à ce que les cartes soient en position par leurs ailettes dans les guides cartes thermiques du panier à cartes. Des dispositifs de serrage à cames permettent de plaquer les ailettes de chaque carte contre la paroi de référence du guide carte thermique, améliorant le flux d'échange calorifique. Un tel module n'est pas aisé à mettre en place ou à extraire du panier à cartes puisque les éléments, à savoir les cartes électroniques, sont dissociés mécaniquement les uns des autres mais reliés les uns aux autres par le cabrage. Un autre problème se pose qui est celui de ltétan- chéité. En effet, entre les cartes subsiste un jeu suffisant pour que des poussières viennent s'y accumuler ou bien que de l'eau projetée en direction du panier à cartes s'introduise entre les cartes, venant détériorer des composants portés par celles-ci. Il est donc demandé par les utilisateurs de paniers à cartes électroniques une étanchéité aux poussières ainsi qu'aux projections d'eau tout en conservant la possibilité de réaliser des modules pouvant être directement intégrés dans les paniers à cartes. Un autre problème encore plus important est posé par les perturbations magnétiques. En effets dans ces paniers à cartes 5 des cartes avec circuits logiques cohabitent avec des cartes d'électronique de puissance. Il est donc demandé un blindage de chaque module. Aucune solution n'ayant été proposée à ce jour, les utilisateurs séparent géographique ment les deux types de modules avec les inconvénients que l'on imagine, notamment le calage supplémentaire. La réalisation de modules constitués de cartes électroniques fixées rigidement les unes aux autres pose un autre problème qui est celui de l'accumulation des tolérances. En effet, si l'on assemble les cartes les unes aux autres en tenant compte d'une hauteur normalisée permettant la mise en place de tous les composants électroniques ainsi que de la hauteur des contacts sur le circuit imprimé, on constate qu'il est impossible d'introduire un module multicartes a liaisons rigides dans un panier à cartes. En effet, l'accumulation des tolérances sur le montage rigide des cartes, comme l'accumulation des tolérances sur les guides cartes thermiques successifs provoquent des problèmes d'hyperstatisme qui sont d'autant plus sensibles que le nombre de cartes est élevé. La présente invention pallie ces inconvénients et propose un dispositif d'assemblage de cartes électroniques qui pallie ces inconvénients, et qui notamment est étanche aux perturbations magnétiques, à l'eau et aux poussières, qui permet la constitution de modules multicartes pouvant Stre directement montés dans un panier à cartes, qui est peu coûteux, qui assure une liaison mécanique entre les cartes, qui autorise un assemblage ou un démontage très aisé et très rapide des cartes, qui permet également le montage de sous-modules multiples à un seul drain dans les paniers a cartes normalisés et qui ne demande aucune modification des paniers à cartes existants, qui peut etre adapté aux cartes électroniques actuelles comme aux cartes électroniques à venir. A cet effet, la carte électronique selon l'invention pour panier à cartes comprend au moins une plaque constituant un drain thermique dont les deux bords latéraux coopèrent avec des guide cartes thermiques prévus dans les parois du panier à cartes, des composants électroniques montés sur ledit drain thermique ou sur une plaque rapportée sur ce drain thermique et se caractérise en ce qu'elle comprend un cadre solidaire du drain thermique et des moyens de liaison et d'étanchéité prévus pour coopérer avec une plaque d'obturation munie de moyens de réception es moyens de liaison. Selon une caractéristique particulière de l'invention la plaque d'obturation est elle-m?me un drain thermique. Les moyens d'étanchéité comprennent un joint étanche aux perturbations magnétiques, à l'eau et aux poussières. Ce joint est un joint torique creux en matériau polymère comprenant des charges pour le rendre conducteur. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de liaison comprennent deux pions de centrage disposés en deux angles diagonalement opposés du cadre ainsi que deux ergots de montage disposés aux deux autres angles du cadre. Ces pions de centrage comprennent chacun un corps avec un épaulement en butée sur la face supérieure du cadre, ce corps étant prolongé sous l'épaulement par une partie munie d'un filetage destiné à sa fixation sur le cadre. D'autre part, ce corps est également surmonté d'un conne de prépositionnement. Les ergots de montage des moyens de liaison comprennent, selon un caractéristiques de l'invention, un corps dont la partie inférieure est vissée dans un taraudage ménagé dans le cadre en appui sur la face supérieure du cadre par un épaulement et ce corps est surmonté d'une gorge destinée à recevoir un anneau fendu élastique de blocage ou jonc. Les moyens de réception de la plaque d'obturation comprennent quatre alésages ménagés dans les angles de cette plaque sur une hauteur h au droit des ergots de montage et des pions de centrage. Selon une autre caractéristique de l'invention,, les moyens de liaison ayant une hauteur H correspondant à la distance comprise entre le haut de la gorge et l'épaulement moins l'épaisseur de l'anneau fendu et E étant le jeu des moyens de liaison, on a la relation H = h + e Selon une autre caractéristique, le cadre comprend une gorge périphérique a sa partie supérieure destinée à recevoir le joint d'étanchéité torique. De plus le cadre comprend également une gorge périphérique à sa partie inférieure en vis à vis du drain dans laquelle est disposé un joint et des moyens de fixation dudit cadre sur le drain. D'autre part, le joint interposé entre la partie inférieure du cadre et le drain est un joint torique étanche aux perturbations magnétiques, à l'eau et aux poussières. Selon un mode de réalisation particulier, le cadre et le drain sont venus de moulage en une pièce unique monolithique. L'invention a également pour but le module comprenant au moins deux cartes électroniques identi ques ayant les caractéristiques des cartes selon l'invention et caractérisé en ce que la plaque d'obturation de la première carte est remplacée par le drain et une partie du cadre de la deuxième carte, qui sont munis de moyens de réception identiques à ceux de la carte d'obturation de façon à recevoir les moyens de liaison de la première carte. Selon une caractéristique particulière de ce module les angles du cadre de chaque carte comprennent un lamage débouchant latéralement de façon à permettre l'accès aux moyens de liaison de la première carte après mise en place de la seconde carte. L'invention est décrite ci-après selon un mode de réalisation particulier de l'invention en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue d'un montage de cartes électroniques dans un panier à cartes tel qu'il est connu de l'art antérieur, - la figure 2 est une vue de dessus d'une carte électronique selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2, - la figure 4 est une vue partielle de dessous d'un angle de la figure 2, - la figure 5 est une vue d'un ergot de montage selon l'invention, - la figure 6 est une vue d'un pion de centrage selon l'invention, - la figure 7 est une vue d'un module réalisé à l'aide du dispositif d'assemblage selon l'invention, et - la figure 8 est une vue en coupe selon une diagonale de deux cartes superposées. Sur la figure 1 on a représenté une partie d'un panier à cartes 10, comportant des guides cartes thermiques 12 et des moyens de serrage 14 ainsi que des cartes électroniques 16. Chaque carte comporte une plaque thermo-conductrice 18 formant drain thermique et une carte électronique 20 proprement dite sur laquelle sont montés des composants électroniques symbolisés par l'enveloppe 22. Les moyens de serrage 14 comprennent un excentrique 24 tournant dans un support 26 et muni d'une lame de ressort 28 destinée à venir plaquer les extrémités latérales de la plaque 18 thermoconductrice contre la paroi de référence 30 en vis à vis du guide carte thermique 12. On comprend que dans l'exemple représenté à la figure 1, le plaquage de l'une des extrémités latérales de la plaque thermo-conductrice contre la paroi de référence interdit le plaquage de l'extrémité latérale de la carte électronique suivante contre la paroi de référence du guide carte thermique suivant dans lequel elle est insérée si les deux cartes électroniques sont solidarisées de façon rigide l'une à l'autre. Sur la figure 2 on a représenté une carte électronique 30 munie du dispositif d'assemblage selon l'invention. Ce dispositif d'assemblage comprend un cadre 32 dont la périphérie extérieure correspond exactement aux dimensions de la plaque formant un drain thermique 34 sur lequel sont fixés la plaque du circuit électronique 36 et certains composants 37. Le drain thermique 34 est réalisé en matériau thermo-conducteur et se prolonge latéralement pour former des ailettes 38 destinées a coopérer avec des guides cartes thermiques 12 tels qu'ils sont prévus dans le panier à cartes 10 représenté à la figure 1. Le cadre 32 comprend une gorge 40 ménagée a sa partie supérieure et destinée à recevoir un joint 42 qui est un joint torique creux. Ce joint est en matériau polymère chargé de façon à le rendre conducteur pour qu'il constitue une barrière aux perturbations magnétiques. La gorge ainsi que le joint sont conformés de manière à éviter les angles en passant par l'intérieur libérant par là mme une surface triangulaire dont l'utilisation est explicitée ultérieurement dans la description. Le joint quant à lui est prhformé au profil de la gorge 40 et il est réalisé en une seule pièce continue. La profondeur de la gorge est sensiblement égale au rayon du joint torique de façon que le joint fasse saillie au-dessus de la surface supérieure du cadre d'un rayon.Cette profondeur est variable et elle est établie en fonction des capacités d'écrasement du joint. Sur la figure 2, on a également représenté,, dans deux angles du cadre diagonalement opposés, des pions de centrage 44 ainsi que des ergots de montage 46 disposés dans les deux autres angles du cadre. Ces pions de centrage 44 et ces ergots de montage 46 sont disposés a l'extérieur de la gorge 40 au centre de la surface triangulaire. La plaque du circuit électronique 36, proprement dite, est fixée sur le drain thermique 34 à l'aide de vis 48. Sur la figure 3, on a représenté une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 2 les éléments identiques portant les mêmes références. On constate également la présence d'un joint torique d'étanchéité 50 interposé entre la face inférieure du cadre 32 et le drain thermique 34. Ce joint d'étanchéité 50 est monté de façon connue dans une gorge ménagée dans la face inférieure du cadre. Le joint est plein et réalisé dans le meme matériau que le joint torique creux 42 pour assurer une étanchéité aux perturbations magnétiques3 à l'eau et aux poussières. Sur la figure 4 on a représenté en détail une vue de dessous d'un angle de la carte électronique 30. Sur cette figure on voit le drain thermique 34 muni de son prolongement latéral sous forme d'ailette 38 ainsi que les vis 52 permettant de solidariser le drain 34 et le cadre 32, le joint d'étanchéité 50 étant représenté en trait discontinu. On a également indiqué les écrous des vis 48 permettant la fixation de la plaque du circuit électronique 36 sur le drain thermique 34. Les figures 5 et 6 représentent en détail respectivement un ergot de montage et un pion de centrage constituant les moyens de liaisons 45. L'ergot de montage comprend un corps 54 dont la partie inférieure 56 est filetée pour coopérer avec un taraudage 58 ménagé dans le cadre 32 jusqu'à ce qu une épaulement 60 prévu sur l'ergot de montage vienne au contact de la face supérieure du cadre 32. Sur le corps 54 de l'ergot de montage 463 il est également prévu une gorge 62 destinée à recevoir un anneau élastique fendu de blocage représenté en trait discontinu sur cette figure. De façon connue, l'ergot de montage porte a sa partie supérieure une fente tournevis 64 permettant son serrage sur le cadre 32. Le pion de centrage 44 comprend un corps 66 muni à sa partie inférieure d'une partie filetée 68 qui passe à travers un alésage 70 ménagé dans le cadre 32. Ce pion de centrage est fixé sur le cadre 32 à l'aide d'un écrou 72 qui vient visser sur la partie filetée 68 jusqu à ce que l'épaulement 74 prévu dans le corps 66 vienne en appui sur la partie supérieure du cadre 32. Le pion de centrage 44 comporte, à la partie supérieure du corps cylin drique, un cne 76 de prépositionnement. L'ergot de montage 46 et le pion de centrage 44 constituent les moyens de liaison 45. Le drain thermique 34 comprend également des moyens de réception 80 représentés sur la figure 4. Ces moyens de réception comportent un alésage disposé au droit des ergots de montage 46 et des pions de centrage 44 dans chacun des angles. Ces alésages 80 se prolongent sur une partie du cadre sur une hauteur h telle que e étant l'épais- seur de le drain thermique 34, h + e est inférieur à H,, la distance comprise entre le haut de la gorge 62 et l'épaulement 60 moins l'épaissseur de l'anneau fendu 63. De plus, le cadre comporte des lamages latéraux 61 débouchants ménagés dans chaque angle du cadre ainsi que cela est représenté à la figure 8 de façon à accéder aux ergots de montage pour la mise en place des anneaux fendus. La mise en oeuvre du dispositif d'assemblage selon l'invention est décrit ci-après. Chaque carte électronique 30 comprend un drain thermique 34 sur lequel sont fixés la plaque de circuit électronique 36, certains composants gros générateurs de calories ainsi que le cadre 32 avec interposition préalable du joint d'étanchéité 50. Par ailleurs, les pions de centrage 44 sont fixés sur le cadre à l'aide des écrous 72 et les ergots de montage 46 sont vissés dans le cadre 32. Le montage de deux cartes juxtaposées s'effectue de la façon suivante : le joint torique creux 42 est disposé dans la gorge 40 ménagée sur la face supérieure du cadre 42 et drain le thermique 34 de la deuxième carte électronique 30 est engagé en faisant coopérer les moyens de liaison 45 avec les moyens de réception 80. Le positionnement est facilité par les pions de centrage 44 et notamment par les cones 76. La deuxième carte électronique est pressée contre la première de façon à provoquer l'écrasement du joint torique creux 42, les anneaux élastiques fendus 63 sont introduits dans les gorges 62 par les lamages latéraux 61. La pression est ensuite relâchée. Les anneaux élastiques fendus interdisent toute désolidarisation et le joint torique creux exerce un effort de réaction du à son élasticité qui compense le jeu des moyens de liaison.Ainsi, H = e + h + & E étant le jeu des moyens de liaison. Les deux cartes sont donc solidaires l'une de l'autre grâce aux ergots de montage 46 et aux pions de centrage 44 qui suppriment tout mouvement de cisaillement d'une carte par rapport à l'autre, les anneaux fendus élastiques interdisant tout mouvement qui tendrait à écarter les deux cartes l'une de l'autre. Par contre, le joint torique creux assure une étanchéité pour tout mouvement d'écartement de l'une des cartes par rapport à l'autre puisque cet écartement est au maximum #. Il est nécessaire que le joint utilisé et la profondeur de la gorge soient adaptés pour que la hauteur en saillie du joint soit au moins égale à . Ce jeu permet d'absorber très largement les tolérances d'usinage et les cumuls, résolvant ainsi le problème d'hyperstatisme. En effet, sur la figure 7 qui représente un module électronique étanche 82 multicartes, les drains thermiques 34 sont reliés les uns aux autres et l'écart entre deux ailettes 38 successives peut varier sur une plage égale à t. Le module 82 peut néanmoins être déplacé comme un bloc monolithique puisque les liaisons à l'aide des ergots de montage et des anneaux élastiques fendus sont mécaniquement très résistantes. Dans le cas d'un module monocarte, il est possible de disposer une plaque d obturation en lieu et place de la seconde carte tout en laissant le joint torique creux 42 de la carte. De toutes façons chaque module sera fermé hermétiquement par une telle plaque d obturation à l'une des extrémités, cette plaque supportant des broches 81 de connexion. Selon une variante le module comprend une seule carte électronique 30 mais avec un drain thermique en partie inférieure et un drain thermique en partie supérieure du cadre. La plaque d'obturation est remplacée par ce second drain. Afin de conserver les mêmes ergots de montage il faut prévoir une épaisseur de ce drain égale à et h ou bien il faut disposer un drain d'épaisseur e et des entretoises de hauteur h. Dans ce mode de réalisation, la carte électronique comprend deux drains ce qui peut être utile dans certaines applications où il est prévu des composants à forte dissipation thermique. D'autre part, si les composants ont de grandes dimensions et notamment une forte épaisseur, il est possible de les disposer sur une carte unique qui utilise plusieurs pas avec un drain unique. REVENDIORTIONS 1. Carte électronique pour panier à cartes comprenant au moins une plaque constituant un drain thermique (34) dont les deux bords latéraux coopèrent avec des guides cartes thermiques prévus dans les parois du panier à cartes, des composants électroniques (37) montés sur ledit drain thermique ou sur une plaque (36) rapportée sur ce drain thermique# caractérisé en ce qu'elle comprend un cadre (32) solidaire du drain thermique et des moyens de liaison (45) et d'étanchéité (42) prévus pour coopérer avec une plaque d'obturation munie de moyens de réception (80) des moyens de liaison. 2. Carte électronique selon la revendication II caractérisée en ce que la plaque d'obturation est un drain thermique (34). 3. Carte électronique selon la revendication 1 ou 2 7 caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un joint étanche (42) aux perturbations magnétiques, à l'eau et aux poussières. 4. Carte électronique selon la revendication 3caractérisée en ce que le joint (42) est un joint torique creux en matériau polymère comprenant des charges pour le rendre conducteur. 5. Carte électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de liaison (45) comprennent deux pions (44) de centrage disposés en deux angles diagonalement opposés du cadre (32) ainsi que deux ergots (46) de montage disposés aux deux autres angles du cadre. 6. Carte électronique selon la revendication 5 7 caractérisée en ce que les pions de centrage (44) comprennent chacun un corps (66) avec un épaulement (74) en butée sur la face supérieure du cadre (32), ce corps étant prolongé sous l'épaule- ment par une partie (68)- munie d'un filetage, destiné à sa fixation sur le cadre et étant surmonté d'un cane (76) de prépositionnement. 7. Carte électronique selon la revendication 5 n caractérisée en ce que les ergots (46) de montage comprennent chacun un corps t54) dont la partie (56) inférieure est vissée dans un taraudage (58) ménagé dans le cadre (32), en appui sur la face supérieure du cadre par un épaulement, ce corps étant surmonté d'une gorge (62) destinée à recevoir un anneau fendu élastique de blocage (63). 8. Carte électronique melon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de réception de la plaque d'obturation comprennent quatre alésages (80) ménagés dans les angles de cette plaque sur une hauteur h au droit des ergots de montage et des pions de centrage. 9. Carte électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes3 caractérisée en ce que les ergots de montage (46) des moyens de liaison ayant une hauteur H correspondant à la distance comprise entre le haut de la gorge (62) et l'épau- lement (60) moins l'épaisseur de l'anneau fendu (63),, et f étant le jeu des moyens de liaison, on a la relation H=h+e+# 10. Carte électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cadre (32) comprend une gorge périphérique (40) à sa partie supérieure destinée à recevoir le joint d'étanchéité (42). 11. Carte électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cadre (32) est muni d'une gorge périphérique à sa partie inférieure en vis à vis du drain dans laquelle est disposé un joint (50) et des moyens de fixation (521 dudit cadre sur le drain. 12. Carte électronique selon la revendication Il 9 caractérisée en ce que le joint (50) interposé entre la partie inférieure du cadre (32) et le drain (34) est un joint torique plein étanche aux perturbations magnétiques, à l'eau et aux poussières. 13. Carte électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à lOncaractérisée en ce que le cadre (32) et le drain (34) sont venus de moulage en une pièce unique monolithique. 14. Module comprenant au moins deux cartes électroniques identiques selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que la plaque d'obturation de la première carte est remplacée par le drain (34) et une partie du cadre (32) de la deuxième carte qui sont munis de moyens de réception (80) identiques à ceux de la plaque d'obturation de façon à recevoir les moyens de liaison (45) de la première carte. 15. Module selon la revendication î47carac- térisé en ce que les angles du cadre (32) de chaque carte comprennent un lamage (61) débouchant latéralement de façon à pouvoir accéder aux moyens de liaison (45) de la première carte après mise en place de la seconde carte.