Brevet FR2693621A1 — publié le 19940114

STRUCTURE MODULAIRE PORTE-CARTE DE CIRCUIT IMPRIME, APTE A VENIR S'ENGAGER, A LA FACON D'UN TIROIR, DANS UNE BAIE D'UNE INSTALLATION ELECTRONIQUE. La présente invention concerne une structure modulaire porte-carte de circuit imprimé, apte à venir s'engager, à la façon d'un tiroir, dans une baie d'une installation électronique et à se connecter, grâce à des moyens de connexion intégrés sur des éléments d'interconnexion pré- vus dans le fond de la baie (interconnexions fond de pa- nier). Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, aux installations électroniques situées à bord d'un aérodyne. D'une manière générale, on sait que les structures de ce genre utilisées à l'heure actuelle, se présentent sous la forme de boîtiers, logeant les cartes de circuit imprimé et dont l'ensemble de la face arrière supporte des élé- ments de connexion mécanique et électrique appropriés à la fois à ceux de la baie et à ceux des cartes de circuit imprimé. Il s'avère que cette solution présente un certain nombre d'inconvénients. -2- Elle implique tout d'abord plusieurs niveaux de connexion entre la carte de circuit imprimé et les connecteurs fixés sur la face arrière de la baie: Ces connecteurs comprennent chacun un corps en général parallélépipédique muni de moyens de fixation et logeant une pluralité d'éléments de connexion montés dans un ou plusieurs blocs isolants; chacun de ces éléments comprend une partie ex- terne conformée de manière à venir coopérer avec des élé- ments de connexion correspondants prévus dans le fond de la baie, et une partie interne reliée au circuit électro- nique de la carte, habituellement par l'intermédiaire d'une barrette de connecteurs. Par ailleurs, cette solution est relativement lourde, coûteuse à réaliser et est thermiquement peu satisf ai- sante: Elle se prête mal aux échanges thermiques néces- saires notamment pour évacuer les calories dégagées par les composants électroniques portés par la carte de cir- cuit imprimé. C'est enfin une structure relativement figée et peu asso- ciative qui n'offre donc que des possibilités limitées notamment en matière d'implantation et de dimension des composants qu'elle est censée recevoir. L'invention a donc plus particulièrement pour but de sup- primer ces inconvénients. Elle propose une structure modulaire relativement simple, tant en ce qui concerne sa conception que sa mise en oeuvre et qui permet notamment: la réalisation de boîtiers ou tiroirs d'épaisseur va- riable, pouvant contenir une ou plusieurs cartes de circuit imprimé interconnectables directement; le maintien efficace et le raidissement des cartes de circuit imprimé; 3 - l'intégration des blocs d'éléments de connexion à la structure sans avoir à utiliser les autres éléments des connecteurs classiques (en particulier, leur partie mé- canique); la réduction, à un seul niveau, des connexions entre les cartes du circuit imprimé et le connecteur de sor- tie de la structure modulaire; l'établissement de ponts de conduction thermique di- recte entre les éléments de circuit imprimé sièges d'émission calorifiques et des parois externes thermi- quement conductrices jouant le rôle de dissipateurs thermiques; l'intégration de moyens de positionnement, de détrom- page et de verrouillage des boîtiers. Pour parvenir à ces résultats, la structure selon l'invention comprend au moins un cadre réalisé de préfé- rence en une matière moulée, qui délimite au moins un vo- lume plat de forme parallélépipédique et dont le bord du contour intérieur, au moins en partie mouluré, présente des éléments de feuillure sur lesquels peut être fixée une carte de circuit imprimé contenue dans ledit volume, ledit cadre comprenant un montant antérieur conformé de manière à présenter au moins une échancrure dans laquelle est engagé et fixé un ensemble d'éléments de connexion dont les parties internes sont directement reliées, par l'intermédiaire de liaisons conductrices, à des plages conductrices du circuit imprimé, ce cadre comprenant, par ailleurs, deux flancs latéraux munis de moyens de fixa- tion, sur chacun desquels peuvent venir se fixer soit une plaque de fermeture, de préférence en un matériau thermi- quement bon conducteur, soit un deuxième cadre identique au premier. Avantageusement, le susdit montant antérieur du cadre pourra comprendre sur sa face extérieure, des moyens de détrompage aptes à coopérer avec des moyens correspon- 4 2693621 dants prévus dans le fond de la baie, pour interdire toute possibilité d'erreur de connexion. Par ailleurs, le montant postérieur du cadre pourra être conformé de manière à recevoir un mécanisme de verrouil- lage permettant de verrouiller la structure en position engagée et connectée à la baie. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux des- sins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective montrant une baie à l'intérieur de laquelle sont dispo- sées des structures modulaires porte-carte se- lon l'invention; La figure 2 est une vue de côté d'un cadre uti- lisé dans chacune des structures modulaires; La figure 3 est une vue en élévation de la face antérieure du cadre, muni des blocs de connexion; La figure 4 est une vue en perspective d'une structure modulaire à l'état assemblé qui com- porte au moins deux des cadres illustrés fi- gures 1 à 3; Les figures 5, 6 et 7 sont des vues en perspec- tive éclatée illustrant trois variantes d'exécution d'une structure modulaire selon l'invention. Telles que représentées sur la figure 1, les structures modulaires Ml à M 6, dont l'une (Ml) se trouve partielle- ment engagée dans la baie d'un appareil électronique, présente une forme plate, sensiblement parallélépipédique - dont la face antérieure (visible sur les figures 2 et 3) est munie de trois groupes de connexion El, E 2, E 3, des- tinés à coopérer avec des connecteurs correspondants pla- cés dans le fond de la baie 1 (connecteurs fond de pa- nier) L'ensemble des trois groupes de connexion El, E 2, E 3 forme l'équivalent d'un connecteur usuel. La face postérieure 3 de chacune de ces structures modu- laires est munie d'un (ou de deux) dispositif(s) de ver- rouillage faisant intervenir un levier basculant 4, monté pivotant autour d'un axe 5 situé à proximité de la face inférieure et dont la partie supérieure porte une pièce de verrouillage oscillante 6 dont une partie en forme de pêne vient s'engager dans une conformation servant de gâche G, prévue sur la face postérieure 3. L'extrémité inférieure du levier 4, en forme de fourche 8, est elle-même destinée à venir s'engager dans un étrier 9 monté coulissant sur la face inférieure de la baie 1 et rappelé par un ressort (non représenté) vers l'intérieur de la baie, de manière à amener la structure modulaire en pression permanente sur le fond de la baie. Le fonctionnement de ce mécanisme de verrouillage est alors le suivant: Lors de l'engagement de la structure Ml dans la baie 1, la pièce de verrouillage 6 est à l'état déverrouillé et le levier 4 se trouve légèrement basculé vers l'arrière dans la position indiquée sur les figures 5 et 6. En fin de course d'engagement, la fourche 8 du levier 4 vient embrasser la barre transversale de l'étrier 9 tan- dis que les connecteurs des groupes El, E 2, E 3 de la structure modulaire Mi s'engagent dans les connecteurs de la baie 1. 6 - Le verrouillage Mi de la structure s'obtient ensuite en rabattant le levier 4 contre la face postérieure, jusqu'à ce que le pêne 7 de la pièce de verrouillage 6 vienne en prise sur la gâche G en assurant un blocage en position du levier 4. Au cours du basculement du levier 4, la fourche 8 exerce une traction sur l'étrier 9 contre l'action du ressort, de sorte qu'en position verrouillée, la structure Ml est soumise à une force orientée en direction du fond de la baie 1, ce qui garantit ainsi la qualité des contacts. Conformément à l'invention, chaque structure modulaire Mi à M 6 comprend au moins un cadre C de forme sensiblement rectangulaire de préférence en matière moulée, par exemple en matière composite ou en un métal léger tel que de l'aluminium. Le bord intérieur de ce cadre C est au moins partielle- ment mouluré de manière à obtenir des feuillures Fi, F 2 sur lesquelles vient se fixer une carte de circuit im- primé CI entièrement logée dans le volume intérieur déli- mité par le cadre C. Dans cet exemple, le cadre C comprend une traverse 11 qui s'étend dans sa partie médiane, parallèlement à ses mon- tants antérieur et postérieur 12, 13, cette traverse 11 étant destinée à assurer le maintien et le raidissement de la carte de circuit imprimé CI, et l'autre, d'un deuxième levier provisionnel. Le montant postérieur 13 du cadre C présente une feuil- lure extérieure FE en forme de L munie en sa partie mé- diane d'une conformation formant une demi gâche G' et comportant, à ses extrémités, deux perçages transversaux , 16 pratiqués dans l'aile de la feuillure FE qui pro- longe longitudinalement le cadre C et dont l'un est des- tiné à recevoir l'axe de pivotement du levier 4. 7 - Le montant antérieur 12 comprend, ici, trois échancrures identiques 17, 18, 19 de forme sensiblement parallélépi- pédique, qui s'ouvrent au niveau de son bord extérieur 20. Ces trois échancrures 17, 18, 19 sont destinées à rece- voir les trois groupes de connexion El, E 2, E 3 qui pré- sentent une forme correspondante et qui comprennent cha- cun une pluralité d'éléments de connexion axés parallèle- ment à l'axe longitudinal du cadre C et solidarisés les uns aux autres par leur partie centrale grâce à un enro- bage 21 en une matière plastique électriquement isolante. La conformation générale du cadre C est conçue de telle manière que deux cadres identiques puissent s'assembler l'un à l'autre de telle manière que les échancrures 17, 18, 19 des montants antérieurs 12 soient en coïncidence, que les feuillures en L des montants postérieurs délimi- tent une rainure dans laquelle vient partiellement se lo- ger le levier 4 et que les perçages 15, 16 soient deux à deux coaxiaux de manière à pouvoir recevoir l'axe dudit levier 4 La fixation des deux cadres, une fois assem- blés, peut s'effectuer par vissage Toutefois, dans le cas o les cadres sont munis de glissières permettant leur assemblage par coulissement total ou partiel, cette fixation par vissage peut être évitée. Par ailleurs, chacun des cadres C est muni de perçages 22 permettant la fixation par vissage de capots, pouvant consister en des plaques planes CP 1, CP 2 dont le contour épouse sensiblement celui des flancs latéraux du cadre C sur lequel il vient se fixer. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à ce mode de fixation. 8 - Ainsi, le cadre pourrait comprendre deux glissières lon- gitudinales dans lesquelles peut s'engager par coulisse- ment ledit capot Dans ce cas, le verrouillage peut être obtenu par vissage en un seul point. De même, les bordures longitudinales du cadre pourraient comprendre des languettes Li destinées à venir coopérer avec des languettes correspondantes L 2 prévues sur les bordures longitudinales du capot CP 2, le verrouillage du capot CP 2 étant alors obtenu au terme d'un coulissement relatif partiel permettant d'engager les languettes L 2 du capot CP 2 sous les languettes LI du cadre C 2. Ces capots CP'l, CP'2 peuvent éventuellement présenter une forme bombée de manière à augmenter le volume inté- rieur de la structure modulaire et à permettre ainsi l'emploi de composants électroniques plus volumineux ou l'ajout d'un circuit imprimé supplémentaire directement lié au premier (mécaniquement et/ou électriquement). Dans les exemples représentés sur les figures 5 et 6, les faces extérieures des montants supérieur et inférieur présentent chacune une gorge longitudinale, tandis que les bords intérieurs de ces montants sont munis d'encoches hémicylindriques qui, une fois l'assemblage de deux cadres réalisés, délimitent des orifices traversants 0 destinés à assurer la ventilation du volume intérieur de la structure modulaire. Avantageusement, les capots CP 1, CP 2 CP'l, CP'2 peuvent être réalisés en un matériau thermiquement bon conducteur de manière à pouvoir servir de dissipateurs thermiques. Dans ce cas, il est possible de faire en sorte que les composants sujets à de fortes dissipations thermiques soient en contact thermique avec les capots CP 1, CP 2 CP'l, CP'2, soit directement, soit par 9 l'intermédiaire d'éléments servant de ponts de conduction thermique. Ces dispositions permettent donc de résoudre, d'une façon particulièrement efficace, les problèmes de dissipation thermique à la fois par conduction sur des éléments pré- sentant des surfaces de dissipation thermique importantes et par ventilation interne de l'ensemble de la structure et des circuits électroniques qu'elle renferme. Les ensembles de connexion El, E 2, E 3 qui s'engagent dans les échancrures 17, 18, 19 présentent une forme générale sensiblement rectangulaire parallélépipédique, peuvent être réalisés en deux blocs Bl, B 2 B'l, B'2 s'assemblant l'un à l'autre au niveau d'un plan de jonc- tion parallèle au plan de la carte de circuit imprimé CI. Dans l'exemple de la figure 2, chaque bloc est associé à une face correspondante de la carte de circuit imprimé et comprend deux rangées de connecteurs dont les extrémités internes sont prolongées par des languettes élastiques 26 venant porter par leurs extrémités sur des plages conduc- trices 27 prévues sur le circuit imprimé. Avantageusement, le maintien des blocs de connexion Bl, B 2 B'1, B'2 à l'intérieur des échancrures 17, 18, 19 est assuré grâce à des conformations de forme complémen- taire desdites échancrures et desdits blocs qui assurent un blocage axial de ces derniers, et aux capots CP 1, CP 2 CP'l, CP'2 (ou à des pièces faisant office de ca- pot) qui viennent en recouvrement sur les échancrures 17, 18, 19. Un tel montage évite d'avoir à utiliser des structures complètes de connecteur telles qu'elles se trouvent dis- ponibles dans le commerce et qui équipaient jusqu'ici les tiroirs des baies. - De par sa conception, la structure modulaire précédemment décrite est à composition variable. Elle peut comprendre deux cadres Cl, C 2 assemblés l'un à l'autre et portant chacun une carte de circuit imprimé CII, CI 2 et deux capots plats CP 1, CP 2, comme représenté figure 5. Avantageusement, les circuits imprimés CI 1, C 12 portés par ces deux cadres Cl, C 2, pourront être directement in- terconnectés (par exemple à l'aide de connecteurs enfi- chables), de manière à réduire le nombre de connexions entre chacune des cartes CI 1, CI 2 et les connecteurs fond de panier de la baie 1. Cette structure pourrait comprendre deux cadres C'î, C'2 similaires à ceux des figures 1 à 5 mais munis de capots bombés CP'1, CP'2 reliés aux cadres C'l, C'2 par l'intermédiaire d'un joint périphérique jil, j 2 servant d'espaceur (dont l'épaisseur peut être déterminée en fonction des besoins). Un autre avantage des structures précédemment décrites consiste en ce que l'une des cartes de circuit imprimé peut comprendre des évidements permettant le passage de composants portés par l'autre carte de circuits imprimés. Cette caractéristique se trouve illustrée sur la figure 7 dans laquelle le circuit imprimé C Il comprend un évide- ment rectangulaire 30 au travers duquel passe le boîtier 31 d'un composant électronique volumineux porté par l'autre circuit imprimé CI 2. Bien entendu, le nombre maximum de cadres utilisés dans une même structure n'est pas limité à deux: Ce nombre est variable en fonction des besoins et de la conception de la baie 1. là - Revendications 1 Structure modulaire porte-carte de circuit imprimé, apte à venir s'engager, à la façon d'un tiroir, dans une baie d'une installation électronique et à se connecter, grâce à des moyens de connexion intégrés, sur des éléments d'interconnexion prévus dans le fond de la baie, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un cadre (C) réalisé de préférence en une matière moulée, qui délimite au moins un volume plat de forme parallélépipédique et dont le bord intérieur, au moins en partie mouluré, pré- sente des moyens de fixation (Fl, F 2) sur lesquels peut être fixée une carte de circuit imprimé (CI) contenue dans ledit volume, ledit cadre (C) comprenant un montant antérieur ( 12) conformé de manière à présenter au moins une échancrure ( 17, 18, 19) dans laquelle est engagé et fixé un groupe (El, E 2, E 3) d'éléments de connexion dont les parties internes ( 25) sont directement reliées, par l'intermédiaire de liaisons conductrices ( 26), à des plages conductrices ( 27) du circuit imprimé (CI), ce cadre (C) comprenant, par ailleurs, deux flancs latéraux munis de moyens de fixation, sur chacun desquels peuvent venir se fixer soit une plaque de fermeture (CP 1, CP 2), de préférence en un matériau thermiquement bon conduc- teur, soit un deuxième cadre (C) identique au premier. 2 Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le susdit montant antérieur ( 12) du cadre (C) pourra comprendre sur sa face extérieure, des moyens de détrompage aptes à coopérer avec des moyens correspondants prévus dans le fond de la baie ( 1), pour interdire toute possibilité d'erreur de connexion. 3 Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le montant postérieur ( 13) du cadre pourra est conformé de manière à recevoir au moins 12 - un mécanisme de verrouillage permettant de verrouiller la structure en position engagée et connectée à la baie ( 1). 4 Structure selon la revendication 3, caractérisée en ce que le mécanisme de verrouillage fait intervenir un levier basculant ( 4) monté pivotant autour d'un axe ( 5) situé à proximité de la face inférieure du cadre (C) et dont la partie supérieure porte une pièce de verrouillage oscillante ( 6) dont une partie faisant of- fice de pêne vient s'engager dans une conformation en forme de gâche (G) prévue sur la face postérieure ( 3) du- dit cadre, l'extrémité inférieure du levier ( 4) en forme de fourche ( 8) étant destinée à venir s'engager dans un étrier ( 9) monté coulissant sur la face inférieure de la baie ( 1) et rappelé par un ressort vers l'intérieur de la baie. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le susdit cadre (C) comprend une traverse ( 11) qui s'étend dans sa partie médiane, paral- lèlement à ses montants antérieur et postérieur ( 12, 13), cette traverse ( 11) étant destinée à assurer le maintien et le raidissement de la carte de circuit imprimé (CI). 6 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le montant postérieur ( 13) du cadre (C) présente une feuillure extérieure, en forme de L muni en sa partie médiane d'une conformation formant une demi gâche de manière à ce que lors de l'assemblage de deux cadres identiques, lesdites feuillures délimitent une rainure dans laquelle peut venir partiellement se lo- ger le levier ( 4). 7 Structure selon l'une des revendications précédentes, 13 2693621 caractérisée en ce que les montants supérieur et infé- rieur des cadres (Ci, C 2) comprennent des orifices ser- vant à la ventilation du volume intérieur de la structure modulaire. 8 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la susdite plaque de fermeture (CP 1, CP 2) est plane ou éventuellement bombée. 9 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la susdite plaque de fermeture est thermiquement reliée à des composants de la carte de cir- cuit imprimé, soit directement, soit par l'intermédiaire d'éléments servant de ponts de conduction thermique. Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ensembles de connexion (El, E 2, E 3) qui s'engagent dans les échancrures ( 17, 18, 19) présentent une forme sensiblement parallélépipédique et sont réalisés en deux blocs (BI, B 2 B'î, B'2) qui s'assemblent l'un à l'autre, au niveau d'un plan de jonc- tion parallèle au plan de la carte de circuit imprimé (CI). 11 Structure selon la revendication 10, caractérisée en ce que chaque bloc présente au moins une rangée de connecteurs dont les extrémités internes sont prolongées par des languettes élastiques ( 26) venant por- ter, par leurs extrémités, sur des plages conductrices ( 27) prévues sur le circuit imprimé. 12 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend deux cadres (Cl, C 2) assemblés l'un à l'autre et portant chacun une carte de 14 - circuit imprimé (C Il, CI 2), et en ce que les deux cir- cuits imprimés sont interconnectés. 13 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un joint périphérique (jil, i 2) servant d'espaceur, situé entre au moins l'une des plaques de fermeture et le cadre (Ci, C 2). 14 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux cadres (CI, C 2) et deux cartes de circuit imprimé (CI 1, CI 2), et en ce que l'une des deux cartes de circuit imprimé (C Il) comprend un évidement rectangulaire ( 30) au travers du- quel passe un composant électronique ( 31) porté par l'autre carte de circuit imprimé (CI 2). Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les cadres (CI, C 2) sont munis de glissières permettant leur assemblage par coulissement total ou partiel. 16 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les cadres (Cl, C 2) sont munis de glissières dans lesquelles peuvent venir s'engager, par coulissement total ou partiel, les plaques de fermeture (CP 1, CP 2). 17 Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les bordures longitudinales du cadre comprennent des languettes (Lî) destinées à venir coopérer avec des languettes correspondantes (L 2) prévues sur les plaques de fermeture (CP 2) pour assurer un ver- 2693621 rouillage par coulissement partiel desdites plaques sur lesdits cadres (C 2).