Brevet FR2707046A1 — publié le 19941230

Unité de connexion de plaquette à circuits imprimés. L' invention concerne des connecteurs électriques pour'plaquettes à circuits imprimés et plus particulièrement des connecteurs dans lesquels les broches à signaux sont blindées. Il est connu de blinder les broches d'un connecteur électrique de plaquette: par exemple Glover et AI, brevet US N 4 846 727 et Fedder et Ai, brevet US N 4 975 084. On a découvert qu'un connecteur électrique amélioré pour plaquettes peut être obtenu en montant, sur une base sur laquelle sont montées des broches à signaux, une unité de blindage comprenant plusieurs éléments de blindage et des moyens pour interconnecter au moins une plaquette et un autre dispositif à l'extérieur du connecteur. Plus précifiquement, l'invention propose une unité de connexion de plaquette à circuits caractérisée en ce qu'elle comprend: un premier raidisseur, un second raidisseur, et un coupleur, le coupleur étant fixé à chacun desdits raidisseurs. Avantageusement, chaque raidisseur comprend au moins un trou d'alignement qui le traverse, et le coupleur comprend au moins deux protubérances dimensionnées et espacées de façon à se disposer dans lesdits trous d'aligne- ment. Dans ce cas il peut être prévu que le raidisseur comprend une première portion longitudinale et une seconde portion longitudinale, lesdites portions comportant des surfaces situées dans des plans écartés de 90 , les trous étant dans les premières portions longitudinales de butée. On peut également faire en sorte que lesdites secondes portions longitudinales de butée supportent des surfaces de butée pour accepter les extrémités desdits raidisseurs. Une description de modes de réalisation préférés est donnée dans ce qui suit en ce qui concerne leur structure et leur fonctionnement. Sur les dessins: La figure 1 est une vue isométrique éclatée avec arrachement partiel d'une unité de blindage selon l'inven- tion; La figure 2 est une vue isométrique avec arrachement partiel de l'élément connecteur de la plaquette soeur d'un mode de réalisation préféré de l'invention; La figure 3 est une vue en élévation d'extrémité avec arrachement partiel du mode de réalisation de la figure 2; La figure 4 est une vue en plan partielle d'un flanc non replié apte & être formé en un élément du mode de réalisation des figures 2 et 3; La figure 5 est une vue éclatée en partie en coupe d'un sous-ensemble des figures 2 et 3; La figure 6(a) est une vue en bout d'un élément du sous-ensemble de la figure 5; La figure 6(b) est une vue de dessous de l'élément de la figure 6(a); La figure 7 est une vue schématique latérale partielle d'une portion de l'élément de plaquette soeur montré à la figure 3; la figure 8 est une vue isométrique fragmentaire d'une portion d'extrémité d'un sous-ensemble du mode de réalisation des figures 2 et 3; la figure 9 est une vue isométrique fragmentaire d'un élément connecteur de plan arrière utile dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 10 est une vue isométrique éclatée d'un élément récepteur de connecteur de plaquette soeur avec une broche à signaux intégrée et une broche d'un élément connecteur de plan arrière coopérant avec elle dans un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 11 est une vue isométrique d'un mode de réalisation modifié de l'unité de blindage de l'invention; la figure 12 est une vue schématique en coupe partielle d'une tranche horizontale du mode de réalisation de la figure 1, le long d'un plan situé environ à mi-chemin entre les portions de blindage repliées perpendiculairement aux ouvertures du blindage; la figure 13 est une vue isométrique d'un coupleur de raidisseurs de l'invention; et la figure 14 est une vue en plan du coupleur de la figure 13, montrant des portions de deux raidisseurs adjacents. En se référant à la figure 1, celle-cl montre une unité de blindage selon l'invention, désignée dans son ensemble par la référence 10. L'unité de blindage 10 comprend une portion de blindage désignée dans son ensemble par la référence 12 et une portion de contact indiquée de façon générale par la référence 14. La portion de blindage 12 comprend des éléments de blindage 16 et 18 configurés de façon correspondante par leurs parties extérieures (le second étant montré avec sa portion inférieure arrachée). Des supports de réceptacles 20 (non montrés sur le blindage 18 du fait que celui-ci est arraché) sont formés d'un seul tenant avec les blindages 16 et 18 par découpage de fentes et formage, qui sont disposés à l'opposé l'un de l'autre pour maintenir sur son élément de blindage une portion de contact I4 formée à partir d'une unique feuille de métal conducteur pour obtenir une portion de retenue supérieure 22 (formant en section une sorte de carré creux 24 dont les bords métalliques viennent buter l'un contre l'autre le long d'une ligne 26), maintenue sur les côtés opposés de la portion 22 par deux supports de réceptacle 20 d'une unité 10, et un réceptacle inférieur désigné de façon générale par 28 et comprenant une paire de bras de contact élastiques en porte-à-faux 30 destinés à être écartés élastiquement l'un de l'autre par une broche de contact coopérante, ainsi que cela sera indiqué plus loin. Entre les éléments de blindage o10 16, 18 s'étend un pont 34 d'un seul tenant avec eux, à partir duquel s'étend d'un seul tenant une branche de contact de mise à la masse 36. Le pont 34 définit avec les éléments de blindage 16 et 18 une portion indiquée de façon générale par 38 et qui est en section en forme de U inversé. A la figure 2 est désigné dans son ensemble par 50 un élément connecteur de plaquette soeur selon l'invention. Cet élément 50 comprend une base 52 en matière plastique moulée par Injection, dans laquelle est moulée d'un seul tenant une multiplicité de nervures en alignement 54 sur chaque côté, et une multiplicité de récepteurs de pattes 56 sur un côté. Une nervure plus courte 58 est également moulée sur cet élément. Sur l'élément 50 sont montés un raidisseur 60 et un bloc de montage 62. Le raidisseur 60 est formé à partir d'une feuille d'acier Inoxydable et comprend une multiplicité de pattes 64 (figures 4 et 5, la première montrant la bande ébauche conformée pour constituer le raidisseur des figures 2 et 5). Le raidisseur 60 comprend une multiplicité de trous en forme de trous de serrure 66, de trous carrés 68 et de trous ronds 70. Une oreille de montage 62 (Indiquée de façon générale par 62 et montrée plus en détail à la figure 5) comprend un corps 72 à l'intérieur duquel s'étend une portion filetée 74 destinée à venir en prise avec un élément de fixation 76 et comprenant une fraisure 78 et une queue désignée dans son ensemble par 80 aux figures 5, 6(a) et 6(b). Un gradin 82 s'étend transversalement par rapport au corps 72. La queue 80 est en forme de T (figure 6(a)), avec des chanfreins sur ses côtés et les bords supérieurs de sa portion 84 qui est espacée du corps 72. A la figure 3 est montrée un plaquette soeur 90 maintenue contre le bloc de montage 62 par des éléments de fixation 76. A travers la plaquette soeur 90 s'étendent des broches de mise à la masse 36 et des broches à signaux 92. La base 52 est munie d'une encoche longitudinale 93 pour recevoir la plaquette soeur 90. Les broches s'étendent également à travers un guide 94. Une unité de blindage de configuration différente et plus courte que l'unité de blindage 10 est montrée en 96 (et désignée de façon générale par 96 à la figure 8). L'unité 96 comprend une paire d'éléments de blindage 98, 110 supportant chacun un réceptacle inférieur 28 (non montré), de la même manière que l'unité 10O. Les broches de mise à la masse 104 qui s'étendent à travers la plaquette soeur à partir des unités de blindage 96 s'étendent en rangées verticales alternées, et dans ce mode de réalisation touJours dans la seconde rangée horizontale à partir du bas, comme montré schématiquement à la figure 7 o sont montrées les broches de mise à la masse de l'unité 96, les broches de mise à la masse 36 de l'unité (noircies schématiquement pour faciliter la compréhension), et les broches à signaux 92 (non noircies) (montrées à la figure 3 sous forme d'une rangée verticale ne comprenant pas la broche de mise à la masse 104); car dans ce cas les broches de mise à la masse 36 sont également disposées en rangées verticales alternées, qui ne comprennent pas de broches de mise à la masse 104. Des parois 106 qui séparent les divers réceptacles sont d'un seul tenant avec le reste de la base 52; à la figure 3 sont montrés des réceptacles de broches à signaux 108 et un réceptacle de broche de mise à la masse 110 (qui est monté sur les éléments de blindage 98, des unités de blindage 96) (dont le montage n'est pas montré mais qui est le même que celui de la figure 1). Ces parois s'étendent sous forme de grilles à la fois dans la direction transversale (comme montré à la figure 3) et dans la direction longitudinale (comme montré à la figure 2). A la figure g est montré un mode de réalisation préféré d'un élément connecteur de plan arrière 120. Une portion de base 126 est moulée d'un seul tenant par injection de matière plastique avec les portions latérales 122 et 124. Dans des trous du fond 126 sont montées des broches dynamiques 130 (figure 10), qui comprennent une extrémité dynamique 132 destinée à venir en engagement avec un plan arrière (non montré) et une portion de contact 134 pour venir en engagement avec le réceptacle 108. Chaque paroi latérale 122, 124 comprend des encoches 140, 142 disposées longitudinalement et dimenslonnées de façon à recevoir des logements de pattes 56. Entre les encoches 140, 142 s'étendent vers le haut des protubérances 144, 142 plus courtes, comprenant des surfaces inclinées vers le bas et vers l'intérieur 148, 150. Des gorges d'alignement 152 s'étendent vers le bas à partir des encoches 140, qui sont de dimensions correspondantes et prévues à l'intérieur des côtés 122, 124, pour recevoir les nervures d'alignement 54 et la nervure 58. Des surfaces inclinées 56 s'étendent à partir du fond des protubérances 145, 146 jusqu'aux gorges 152. L'encoche 140 constitue un dégagement pour la nervure 58 (figure 2). Des ouvertures rectangulaires 200 sont prévues dans les éléments de blindage 16 et 18 et (non montrés) 98, 100 pour le réglage de la capacitance. Chacun des quatre éléments de blindage présente une dimension transversale de 5 m dans sa portion qui comprend les trous rectangulaires 200. La dimension de chacun des trous 200 est de 1 m en largeur et de 2 mm en direction verticale; l'espacement entre parots est de 2 m en largeur. Les trous 200 ne sont pas montrés aux figures 3 et 8. Des encoches 220, 222 permettent aux portions respectives 224, 226 de s'étendre plus loin vers le haut pour constituer une zone de blindage plus importante pour les broches à signaux (figures 1 et 3). Les unités de blindage 10, 96 sont reçues dans des fentes en forme de H 240 (figure 8). Un éléments de blindage d'une unité de blindage se dispose dans chacune des minces branches du H. La portion de contact 14 qui s'étend entre une paire d'éléments de blindage de l'unité de blindage s'étend à travers la portion constituée par la 7- branche transversale de plus grande largeur du H qui n'est pas occupée par une mince portion de blindage. La figure 11 montre une modification de l'unité de blindage 12a de l'invention dans laquelle le métal des éléments de blindage 16a, 18a est découpé sur les trois côtés d'ouvertures 200a, le métal étant ensuite replié perpendiculairement vers l'extérieur pour constituer des pattes de blindage 250 constituant un blindage entre certaines broches 92 (figure 12), sur des portions de leurs hauteurs qui correspondent à l'étendue verticale des pattes 250. La figure 13 montre un coupleur moulé d'un seul tenant par injection de matière plastique et utile pour monter deux raidisseurs, non seulement par rapport aux autres portions de leurs modules respectifs mais également l'un par rapport a l'autre. Le corps 306 du coupleur 300 comprend une surface supérieure 310 de laquelle font saillie deux protubérances généralement cubiques 312 et une protubérance rectangulaire plus élevée 314. Les protubérances 312 sont dimensionnées et espacées de manière & pouvoir se disposer dans des trous carrés 68 du raidisseur et/ou des portions carrées à trois côtés des trous de serrure 66 (figure 2). Partant de la surface avant 316 s'étend un gradin 318 à partir duquel s'étend vers le haut et centralement un logement 320 définissant avec le corps 306 une paire de fentes 322 dimensionnées pour recevoir respectivement les extrémités d'une paire de raidisseurs 60. Entre les fentes 322 est prévue une nervure 324 qui comprend une paire de surfaces de butée 326. Le gradin 318 comprend une paire de trous de réception de pattes 328. Des encoches 330, 332 et 334 sont prévues pour permettre un engagement mutuel, come on le verra plus loin. Comme montré à la figure 14, les raidisseurs 60a et 60b comprennent des extrémités disposées dans les fentes 322, leurs bords d'extrémité venant buter contre des surfaces de butée 326, leurs surfaces Inférieures venant buter contre le gradin 318 et leurs surfaces latérales venant buter contre la protubérance 314. Fonctionnement -Le rafdisseur 60 sert d'élément de positionnement pour des modules, qui ne mettent pas tous l'invention en oeuvre, et qui sont multiplexés. Quand le montage se fait par l'oreille 62, la bride 80 est insérée dans la portion la plus grande et généralement rectangulaire du trou de serrure 66 (figures 5 à 6(b)), et ensuite déplacée de manière que les bords de la portion la plus petite du trou 66 soient disposés dans la fente définie entre 84 et 62 de l'oreille. (Une autre configuration d'un trou de serrure qui n'est pas actuellement préférée est montrée à la figure 2). Les trous carrés 68 permettent, si on le désire en coopération avec les petites parties généralement carrées des trous de serrure 66, le montage de modules de dimensions appropriées, par exemple pour l'alimentation en puissance, au- dessous plutôt qu'au-dessus du raidisseur 66, pour économiser de l'espace. Les trous ronds 70 facilitent le nettoyage pendant la fabrication; ainsi, après le soudage, on peut utiliser des solution ou de l'air soufflé pour nettoyer l'ensemble à l'intérieur du raidisseur. Le raidisseur fonctionne avec des éléments connecteurs pour faciliter la précision et rendre plus facile un positionnement correct de ces éléments, et d'autres si on le désire. La configuration du raidisseur augmente la zone utilisable et améliore le contrôle de la planéité des cartes. Les éléments de blindage réduisent les couplages parasites inductifs et capacitifs, et agissent en tant que parcours de retour de faible inductance vers la masse pour avoir un effet sur l'impédance du parcours suivi par les signaux et réduire les bruits de commutation. Ils améliorent l'intégrité des signaux. Les trous 200 permettent d'accorder la capacitance et l'inductance entre les éléments de blindage (16 et 18) et entre les broches à signaux adjacentes. Les éléments de blindage des unités de blindage peuvent être prolongés vers le bas pour blinder des broches dans le plan arrière. Le fait de prévoir un élément de blindage 18 à l'extérieur d'une base 52 détermine un blindage entre modules (figures 2 et 3). Un élément de blindage (non montré) est positionné de façon similaire sur l'extrémité longitudinale opposée et sur le c6té opposé du module. Le'fait de constituer des pattes de blindage comme montré aux figures 11 et 12 permet valablement de constituer un blindage dans une autre direction. En utilisant le coupleur montré aux figures 13 et 14, on peut aligner facilement le module et le raidisseur et améliorer l'intégrité de la structure. Autres modes de réalisation D'autres modes de réalisation de l'invention viendront à l'esprit de l'homme de l'art. Des modes de réalisation à module unique, comme montré sur les figures et décrit, peuvent être multiplexées avec un unique raidisseur le long duquel peuvent être montés non seulement des modes de réalisation du blindage de l'invention, mais également d'autres modules tels que des modules d'alimentation de puissance et des modules de guidage pour faciliter l'orientation d'autres modules. Les oreilles de montage peuvent être en métal, et remplir la fonction additionnelle de conduites de mise à la masse. Le logement en matière plastique qui entoure l'élément connecteur de la plaquette soeur peut entourer complètement les éléments de blindage les plus à l'extérieur. Le métal qui est repoussé des éléments de blindage pour constituer des ouvertures peut être replié à l'extérieur des corps principaux des éléments de blindage pour constituer un blindage supplémentaire. Les bras de contact élastiques d'un élément de blindage peuvent être d'un seul tenant avec le corps principal de l'élément de blindage - en étant estampés à partir de ce dernier et formés. 3o On peut modifier le niveau d'un blindage capacitif et inductif de même que l'impédance des parcours des signaux en modifiant le nombre, la dimension et la position des ouvertures des éléments de blindage de même que le matériau et l'espacement des éléments de blindage. Une unité de blindage peut être utilisée pour transmettre la puissance d'entrée plutôt que pour constituer une mise à la masse. On peut utiliser des contacts identiques pour le plan arrière et la plaquette soeur, et des contacts d'éléments connecteurs pour les deux, pour venir en engagement à la fois avec les broches à signaux et avec les broches de mise à la masse. Une empreinte ou un motif cohérent de connexions de mise à la masse et de signaux est ainsi rendu possible pour faciliter sa compréhension par l'utilisateur et son utilisation. Une densité élevée des broches à signaux est possible et permet d'obtenir une Intégrité améliorée des signaux avec moins de connexions de positions de référence. Les réceptacles des contacts des éléments de blindage peuvent être formés d'un seul tenant avec leurs éléments de blindage. Ils peuvent être également formés pour coopérer avec des lames, comme décrit dans la demande de brevet américain conjointe, intitulée "Power Connector', déposée le 31 Mars 1993 au nom de Provencher et al. REVENDICATIONS 1. Unité de connexion de plaquette à circuits caractérisée en ce qu'elle comprend un premier raidisseur (60), un second raidisseur (60) et un coupleur (300), le coupleur étant fixé à chacun desdits raidisseurs. 2. Unité selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque raidisseur (60) comprend au moins un trou d'alignement (68) qui le traverse, et le coupleur (300) comprend au moins deux protubérances (312) dimensionnées et espacées de façon à se disposer dans lesdits trous d'aligne- ment (68). 3. Unité selon la revendication 2, caractérisée en ce que le raidisseur comprend une première portion longitu- dinale et une seconde portion longitudinale, lesdites portions comportant des surfaces situées dans des plans écartés de 90g, les trous (68) étant dans les premières portions longitudinales de butée. 4. Unité selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites secondes portions longitudinales de butée supportent des surfaces de butée (326) pour accepter les extrémités desdits raidisseurs.