Brevet FR2704696A1 — publié le 19941104

Connecteur à fiches pour plaques de circuits imprimés La présente invention concerne un connecteur à Fiches pour plaques de circuits imprimés et interfaces d'appareils comportant un corps en matière plastique, qui présente des contacts placés dans des chambres de contact ainsi que des éléments de blindage. Les connecteurs à fiches en deux parties, connus, selon le principe broche/ressort, sont constitués d'un connecteur dit fixe et d'un connecteur libre. L'affectation de la barrette de broches ou de ressorts est quelconque. Pour les connecteurs à fiches des plaques de circuits imprimés, le connecteur fixe possède le plus souvent un branchement rectiligne et le connecteur libre un branchement coudé. Pour les connecteurs de câbles, les branchements sont adaptés aux exigences du câble. Les fréquences de travail de l'électronique sont actuellement si importantes que les propriétés électriques des connecteurs à fiches actuellement courants constituent de plus en plus un goulot d'étranglement. Il ne faut pas oublier à ce propos que certains connecteurs à fiches, en tant qu'interfaces électromécaniques entre des composants électroniques et des systèmes de bus, doivent satisfaire aussi à des exigences mécaniques très importantes. C'est ainsi que le document EP-A 0 475 179 propose d'insérer des tôles de blindage dans les chambres des contacts à ressort, ce qui entraîne cependant une perte de contact et protège les contacts sur deux côtés seulement. Le brevet DE 39 04 461 propose un corps de connecteur à fiches réalisé dans un matériau conducteur, dans lequel les contacts sont ensuite noyés de manière isolée. Ce procédé abandonne le type de fabrication actuellement courant et ne devrait guère convenir à des applications générales. Pour les connecteurs à fiches du type précité, on exige de plus en plus de contacts par unité. Cette exigence découle en grande partie du fait que la qualité électrique des contacts conduisant les signaux doit être atteinte avec un nombre aussi grand que possible de contacts de masse voisins. Mais ceci fait que l'on utilise un très grand nombre de contacts de haute qualité, relativement coOteux pour des tâches statiques. L'invention a donc pour but de réaliser un connecteur à fiches du type précité dans lequel les différents passages des contacts soient largement adaptés sur le plan des hautes fréquences à la résistance à l'impédance caractéristique voulue, les contacts soient totalement désaccouplés les uns par rapport aux autres de manière capacitive et inductive et en même temps le connecteur à fiches dans son ensemble soit protégé contre les contacts. Ce but est atteint avec un connecteur à fiches suivant l'invention en ce que les corps en matière plastique sont pourvus de fentes, qui entourent les chambres de contact ou les contacts à broche et sont placés dans les éléments de blindage électriquement conducteurs, qui sont reliés entre eux de manière conductrice pour former une cage de potentiel. Il est ainsi réalisé longitudinalement et transversalement, entre les chambres de contact, dans le corps en matière plastique du connecteur à fiches, des fentes étroites dans lesquelles sont placés des éléments de blindage bons conducteurs. Ces éléments de blindage sont réalisés de manière qu'à l'état définitif ils soient reliés entre eux de façon conductrice et forment ainsi une cage fermée autour de chaque contact, dans la direction axiale. Du fait de cette cage, on a pour chaque contact individuel du connecteur à fiches, une disposition coaxiale qui peut être optimisée dans certaines limites pour chaque impédance caractéristique. Si l'impédance caractéristique de l'agencement coaxial de la cage de potentiel au passage à travers la barrette de broches et la barrette de ressorts est exigée de manière particulièrement précise, pour la barrette de broches il est possible d'adapter la distance entre les éléments de blindage et les contacts à broche de manière que soit respecté le rapport demandé pour les grandeurs entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur. Dans le cas d'une barrette de broches avec une distance entre les contacts de 2,5 mm, on pourrait réaliser par exemple une impédance caractéristique de 50 n en plaçant entre les contacts à broche, deux éléments de blindage à la bonne distance par rapport aux contacts à broche. Du fait qu'il est possible de choisir librement le matériau des éléments de blindage, on peut réaliser des effets supplémentaires. En utilisant des matériaux magnétiques, on peut par exemple réduire aussi l'influence des champs magnétiques et obtenir certains effets de filtrage. Suivant la réalisation et la forme des contacts des connecteurs à fiches, on peut imaginer non seulement des cages de potentiel angulaires, mais également rondes, par exemple des cages de potentiel réalisées avec de petits tubes. Par ailleurs les composants électroniques avec circuits fragiles ont fréquemment des problèmes de décharges électrostatiques dues à des tensions de contact élevées. A l'état non monté en particulier, il peut être dangereux aussi que la décharge s'effectue par un élément de blindage. C'est pourquoi il est avantageux que les éléments de blindage soient isolés de manière à protéger contre les contacts. Une réalisation avec cage de potentiel entièrement noyée dans le corps en matière plastique sur le connecteur libre satisfait à cette exigence d'être protégée contre les contacts tout autour, à l'état non enfiché. Les décharges électrostatiques ne peuvent pas non plus être introduites dans le composant, par le blindage. Les pattes de branchement des connecteurs à fiches libres pour les plaques de circuits imprimés sont le plus souvent coudées à 90 par rapport à la direction d'enfichage. Pour ces pattes de branchement coudées, il est particulièrement difficile de réaliser une cage de potentiel fermée tout autour dans la direction axiale. Pour résoudre ce problème, il est proposé une pièce angulaire en matière plastique, qui sert d'outil de cintrage et qui guide et maintient les éléments de blindage et les pattes de branchement des contacts, de la manière souhaitée. De ce fait il est possible aussi de relier un connecteur à fiches avec une plaque de circuits imprimés, par technique de pressage à l'intérieur, avec un outil simple, à appliquer sur le corps en matière plastique. Ceci s'applique aussi lorsqu'un blindage n'est pas nécessaire et que les éléments de blindage sont supprimés. Pour la réalisation pratique de cette pièce angulaire plusieurs variantes sont possibles, par exemple des pliages de 90 une fois ou de 45 deux fois. Dans la direction longitudinale et/ou transversale du connecteur à fiches, des éléments d'encliquetage connus entre le corps en matière plastique et la pièce angulaire, assurent la position exacte des pattes de branchement. La cage de potentiel peut être reliée de différentes manières avec les pistes conductrices de la plaque de circuits imprimés. Dans une autre forme de réalisation, les cages de potentiel sont reliées entre elles par des contacts placés sur les côtés. Il est ainsi possible de guider le blindage aussi fermé que possible sur la connexion à fiches. C'est ainsi que pour un connecteur de câble, le blindage du câble est aussi fermé que possible et en contact régulier avec le blindage du connecteur à fiches et est guidé exactement ainsi sur le point de sectionnement, vers le contre- connecteur. Le miode de contact suivant l'invention est particulièrement avantageux lorsque les connecteurs à fiches sont actionnés fréquemment. Les solutions proposées ont cet avantage particulier qu'elles peuvent être appliquées pour les formes de construction existantes et déjà normalisées, sans réduire l'interchangeabilité. Il est dans ce cas possible d'avoir une fabrication rentable avec les équipements usuels. Diverses autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'invention sont représentées à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une barrette de ressorts représentée en perspective, la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un deuxième exemple de réalisation d'une barrette de ressorts, la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un troisième exemple de réalisation d'une barrette de ressorts, la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une barrette de broches, la figure 5 est une vue partielle d'une connexion à fiches, vue de côté et la figure 6 est une vue en coupe le long de la ligne VI-VI de la figure 5. La figure 1 est une vue en perspective d'une barrette de ressorts 1 avec un corps en matière plastique 2 d'une seule pièce. La coupe montre les contacts à ressort 4 placés isolés dans les chambres de contact 3. La partie ouverte montre de très petites fentes 5 qui sont situées longitudinalement et transversalement dans le corps en matière plastique 2, entre les contacts à ressort 4 et autour de ceux-ci. Dans ces fentes 5 sont insérés longitudinalement et transversalement des éléments de blindage 6, qui se touchent de manière conductrice et forment ainsi une cage de potentiel 7 unique pour tous les contacts à ressort 4. Dans le cas o 1 'on équipe ultérieurement des connecteurs à fiches blindés il n'est souvent pas possible de loger des branchements supplémentaires pour le blindage. Dans ce cas, il est possible lors de la fabrication du connecteur à fiches ou ultérieurement de relier de manière conductrice des contacts à ressort 4 individuels avec la cage de potentiel 7, par l'intermédiaire des languettes de contact 8. La figure 2 est une vue en coupe transversale d'une réalisation avantageuse d'une barrette de ressorts 10, montée sur une plaque de circuits imprimés 9, avec une pièce angulaire 11. La pièce angulaire 11 est constituée de trois segments 12, 13, 14 en forme de coins. Ceci permet un coudage avantageux des pattes de branchement 15 des contacts de ressort 16 de deux fois 45. Le pliage des pattes de branchement de deux fois 45 raccourcit la différence de longueur entre la rangée de contacts intérieurs et la rangée de contacts extérieurs et est plus avantageux pour la haute fréquence qu'un pliage à 90 . Les segments 12, 13, 14 possèdent, comme le corps en matière plastique 17, des fentes 18 étroites dans lesquelles sont placés de la même manière des éléments de blindage 19 qui sont reliés entre eux de manière conductrice. Le blindage des contacts à ressort 16 est guidé sans interruption depuis l'ouverture d'insertion 20 jusqu'à la plaque de circuits imprimés 9. Les segments 12, 13, 14 de la pièce angulaire 11 sont fixés entre eux et avec le corps en matière plastique 17 par des dentures et/ou des éléments d'encliquetage non représentés. La tolérance de position des branchements 21 peut ainsi être respectée après le pliage. Le branchement 22 relie la cage de potentiel 23 avec la plaque de circuits imprimés 9. Etant donné que toutes les pattes de branchement 15 sont immobilisées dans la pièce angulaire 11, il est possible de presser les branchements 21, 22 de la barrette de ressorts 10, par le corps en matière plastique 17 et la pièce angulaire 11, à l'intérieur de la plaque de circuits imprimés 9. La figure 3 est une vue en coupe transversale d'une autre réalisation d'une barrette de ressorts 25, montée sur une plaque de circuits imprimés 24, avec une pièce angulaire 26. La pièce angulaire 26 se compose de segments 27, 28, 29, orientés longitudinalement, qui logent chacun une rangée de contacts. Les segments 27, 28, 29 ont été poussés sur les pattes de branchement 30 encore rectilignes et les éléments de blindage 31 puis repliés et clipsés de manière connue avec le corps en matière plastique 32. Il est encore représenté une réalisation avantageuse d'une zone de branchement 33 plate d'un élément de blindage 31'. Cette réalisation n'a pas besoin de trous supplémentaires dans la plaque de circuits imprimés 24 pour le branchement de blindage et utilise une place morte sur la plaque de circuits imprimés. Grâce à de nombreux points de contact 34 et à une forme légèrement élastique, la zone de branchement 33 est en contact sûr et durable avec une piste conductrice 35 correspondante de la plaque de circuits imprimés 24, sur toute la longueur du connecteur à fiches. Ceci est particulièrement avantageux pour un blindage efficace des signaux à haute fréquence. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une barrette de broches 36 blindée. Dans le corps en matière plastique 37, les éléments de blindage 38 sont insérés dans les fentes 39. Sur les deux grands côtés de la barrette de broches 36, des plaques métalliques 40, qui sont reliées de manière conductrice avec les éléments de blindage 38 transversaux, sont moulées par injection, de manière fixe. Les plaques métalliques 40 assurent en plus du blindage un renfort mécanique voulu de la barrette de broches 36. Les connecteurs à fiches modernes en particulier, allongés et comportant un très grand nombre de pôles ont des forces d'enfichage si importantes que les connecteurs ne peuvent absorber ces forces sans renforts supplémentaires. Les plaques métalliques 40 sont dotées de branchements 41 qui correspondent aux branchements 45 des contacts à broche 44, pour guider d'une part le potentiel de blindage à une distance optimale sur la plaque de circuits imprimés 42 et pour d'autre part raidir la plaque de circuits imprimés 42. Grâce aux languettes de contact 43, le potentiel de blindage peut être guidé en variante aussi par des contacts à broche 44 individuels, sur la plaque de circuits imprimés 42. Les figures 5 et 6 représentent une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle les deux éléments du connecteur à fiches, la barrette de ressorts 46 et la barrette de broches 47, sont représentés au début de l'enfichage. Dans le corps en matière plastique 48 de la barrette de ressorts 46, les contacts à ressort 4 sont blindés à nouveau par des éléments de blindage 6, qui forment ensemble une cage de potentiel 7. Dans ce cas, les éléments de blindage 6 dépassent les contacts à ressort 4 dans le sens de l'enfichage. De la même manière, pour la barrette de broches 47, les contacts à broche 44 sont placés dans un corps en matière plastique 49 et sont blindés par une cage de potentiel 56. Avec la cage de potentiel 56 sont reliées de manière conductrice des baguettes de tôle 51 qui sont noyées sur les côtés extérieurs du corps en matière plastique 49 et qui s'étendent sur les côtés de la barrette de broches 47. La baguette de tôle 51 présente à sa partie supérieure une rangée d'éléments de contact 52, qui sont disposés dans des fentes 53 du corps en matière plastique 49 et qui dépassent de celui-ci vers l'intérieur. Sur les baguettes de tôle 51 se trouve à la partie inférieure une rangée de branchements 57, qui correspondent aux branchements 45 des contacts 44. Pour la barrette de ressorts 46 il est prévu, dans le corps en matière plastique 48, des fentes 54 qui coincident avec la position des éléments de contact 52 et qui dégagent un élément de blindage 55 d'extrémité. Cet élément de blindage 55 peut aussi être réalisé dans une bande de tôle placée à l'intérieur et s'étendre sur tout le côté de la barrette de ressorts 46. Si les deux éléments 46 et 47 du connecteur à fiches sont enfichés l'un dans l'autre, les éléments de contact 52 touchent d'abord l'élément de blindage 55. Ce n'est que lorsque l'on continue de les enficher l'un dans l'autre que le contact entre les contacts à broche 44 et les contacts à ressort 4 s'établit. Dans une autre forme de réalisation il est possible aussi de placer les éléments de contact 52 sur la barrette de ressorts 46 et les éléments de blindage 55 sur la barrette de broches 47. Les éléments de blindage 6, 19, 31, 31', 38 sont avantageusement réalisés dans des épaisseurs de tôle du commerce comprises entre 0,05 et 0,25 mm. Ceci permet une fabrication simple par découpe et formage. Les changements de forme, par exemple pour s'adapter à des chambres de contact rondes ou à des formes appropriées des zones de branchement, ainsi qu'à des ondulations et des plis, sont facilement réalisables avec les méthodes et les équipements usuels. Si les éléments de blindage 6, 50 sont réalisés dans un matériau magnétique doux, il se forme autour de chaque contact 4, 44 un noyau annulaire magnétique qui constitue avec le contact 4, 44 une inductivité, en cas de flux de courant. En même temps il résulte une capacité !0 entre le contact 4, 44 et l'élément de blindage 6, 50. Toutes deux peuvent varier dans les limites indiquées par le choix des paramètres des matériaux et des dimensions. A partir de l'inductivité et de la capacité il est possible de représenter un élément de filtrage qui supprimer les pointes de perturbation indésirables sur la ligne. Cet élément de filtrage s'obtient sans moyens de conception ni de construction supplémentaire; le connecteur à fiches 46, 47 ne change pas dans ses dimensions initiales et le blindage d'ensemble reste maintenu. Il en résulte ainsi également pour un grand nombre de connecteurs d'interface déjà normalisés (appareil/câble) une sécurité accrue contre les perturbations. Une augmentation de l'effet de filtrage peut s'obtenir en ce que chaque ligne critique est bouclée par plusieurs contacts du connecteur à fiches. En d'autre termes, les branchements des contacts voisins sont reliés entre eux de manière qu'un signal arrivant traverse plusieurs fois la connecteur à fiches. Avec une disposition correcte des contacts et un même sens d'écoulement du courant, il se forme un noyau annulaire magnétique autour du groupe de contacts, ce qui équivaut à une bobine de self avec plusieurs spires. Mais étant donné que chaque contact est entouré par un potentiel de masse, la capacité s'accroît aussi linéairement. Ceci est important pour des signaux utiles relativement longs en cas de niveau de perturbation élevé, comme c'est le cas par exemple pour les véhicules automobiles. Le blindage proposé peut évidemment n'être réalisé que dans des zones partielles d'un connecteur à fiches, si les exigences techniques l'autorisent. Ceci permet de réduire les coûts à un minimum. !1 REVENDICATIONS 1. Connecteur à fiches pour plaques de circuits imprimés et interfaces d'appareil comportant un corps en matière plastique, qui présente des contacts placés dans des chambres de contact ainsi que des éléments de blindage, caractérisé en ce que les corps en matière plastique (2, 17, 32, 37, 48, 49) sont pourvus de fentes (5, 18, 39), qui entourent les chambres de contact (3) ou les contacts à broche (44) et sont placés dans les éléments de blindage (6, 19, 31, 31', 38, 50) électriquement conducteurs, qui sont reliés entre eux de manière conductrice pour former une cage de potentiel (7, 23, 56). 2. Connecteur à fiches selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage de potentiel (26, 56) est pourvue de branchements (22, 41, 57), qui correspondent aux branchements (21, 45) des contacts (16, 44). 3. Connecteur à fiches selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de blindage (6, 38) présentent des languettes de contact (8, 43), qui sont reliées de manière conductrice avec des contacts à ressort (4) ou des contacts à broche (44). 4. Connecteur à fiches selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (46, 47) du connecteur à fiches présentent sur leurs côtés des éléments de contact (52, 55), qui relient entre elles de manière conductrice les cages de potentiel (7, 56), lorsque la connexion est enfichée. 5. Connecteur à fiches selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un élément (47) du connecteur à fiches présente des éléments de contact (52), qui s'engagent dans des fentes (54) de l'autre élément (46) et touchent ainsi l'élément de blindage (55) libre de la cage de potentiel (7). 6. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'élément de contact (52) présente une barrette en tôle (51) avec des branchements (57), qui s'étend sur un côté de l'élément (47) blindé du connecteur à fiches. 7. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les éléments de contact (52, 55) des caches de potentiel (7, 56) dépassent des contacts conducteurs (4, 44), dans le sens de l'enfichage, de manière que lorsque la connexion (46, 47) est enfichée, le contact des contacts conducteurs (4, 44) ne s'effectue qu'après contact des éléments de contact (52, 55). 8. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une pièce angulaire (11, 26) en matière plastique loge les pattes de branchement (15, 30) et est coudée avec celles-ci de 90 9. Connecteur à fiches selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pièce angulaire (11, 26) est coudée deux fois à 45 . 10. Connecteur à fiches selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pièce angulaire (11) est constituée d'au moins deux segments (12, 13, 14) en forme de coin, dans lesquels se trouvent d'étroites fentes (18) avec éléments de blindage (19) placés à l'intérieur, qui sont reliés entre eux de manière conductrice pour former une cage de potentiel (23). 11. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la pièce angulaire (26) est constituée de plusieurs segments (27, 28, 29), qui logement chacun les pattes de branchement (30) d'une rangée de contacts et les éléments de blindage (31). 12. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la pièce angulaire (11, 26) est reliée, dans sa bonne position, avec le corps en matière plastique (17, 32), par des éléments d'encliquetage connus en soi. 13. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'un élément de blindage (31') présente une zone de branchement (33), qui repose sur une piste conductrice (35) de la plaque de circuits imprimés (24) et est reliée avec celle-ci de manière conductrice. 14. Connecteur à fiches selon la revendication 13, caractérisé en ce que la zone de branchement (33) présente plusieurs points de contact (34) et/ou fait essort. 15. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la barrette de broches (36) présente des plaques métalliques (40) disposées sur les grands côtés du corps en matière plastique (37), lesquelles plaques sont reliées de manière conductrice avec les éléments de blindage (38). 16. Connecteur à fiches selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les éléments de blindage (6, 19, 31, 31', 38) sont réalisés dans une épaisseur de paroi comprise entre 0,05 et 0,25 mm. 17. Connecteur à fiches selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de blindage (6, 19, 31, 31', 38) sont réalisés au moins en partie dans un matériau ferromagnétique. 18. Connecteur à fiches selon la revendication 17, caractérisé en ce que les contacts (4, 44) forment un élément filtrant avec les éléments de blindage (6, 50) les entourant. 19. Connecteur à fiches selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'une ligne à filtrer est bouclée par plusieurs contacts (4, 44).