Brevet FR2717340A1 — publié le 19950915

L'invention concerne un dispositif de fixation et de connexion électrique de composants électriques ou électroniques qui, connectés ensemble selon un schéma prédéterminé, constituent au moins un circuit électrique, notamment pour réaliser la platine de service d'un moteur électrique à courant continu. Elle concerne aussi un procédé de fixation et de connexion électrique de composants sur un support. Dans l'art antérieur, la fixation des composants d'un circuit électrique d'alimentation, ou platine de servitude pour un moteur électrique sur un support isolant est réalisée par simple passage des pattes du composant à travers le support isolant et un circuit conducteur, solidaire du support isolant. Le circuit conducteur est réalisé sous forme de pistes conductrices en cuivre notamment qui reproduisent le schéma de connexion du circuit d'alimentation. Puis, une soudure à l'étain est exécutée sur des pattes du composant au circuit conducteur afin d'assurer la fixation mécanique et la connexion électrique entre ces deux éléments. La fixation des composants par soudure présente cependant des inconvénients. Dans un environnement où la température est élevée, ce qui est en particulier le cas dans un moteur, l'étain risque de "se ramollir" et de provoquer la chute ou le déplacement des composants. Ceci entraîne une rupture de la continuité électrique du circuit et la destruction de la fixation mécanique du composant sur le support. D'autre part, si de fortes intensités traversent les composants, la partie résistive de leur impédance électrique entraîne des pertes thermiques importantes par effet Joule qui contribuent aussi à ramollir la soudure à l'étain. On a déjà proposé de "durcir" le matériau de soudure aux problèmes de tenue à la chaleur en utilisant des alliages spéciaux. Mais ceux ci sont coûteux et leur emploi n'est pas toujours compatible avec les matériaux du support du circuit, surtout à cause du dégagement de chaleur. Pour résoudre ces problèmes, la présente invention a pour objet un dispositif de fixation et de connexion électrique des composants d'un circuit électrique, notamment d'un circuit d'alimentation d'un moteur électrique, sur un support isolant, comportant au moins un circuit conducteur comportant au moins une zone d'implantation de borne de composant, ladite zone d'implantation sur le circuit électrique conducteur présentant au moins un alésage permettant l'introduction de la borne du composant à travers la zone d'implantation, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'autoverrouillage disposés en relation avec l'alésage de la zone d'implantation sur le circuit électrique conducteur et qui coopèrent avec la borne du dit composant. Il présente une forme déformable autour de son alésage de telle sorte qu'une partie de la périphérie de l'alésage porte des moyens d'auto-verrouillage de la borne du composant électrique. Selon un aspect de la présente invention, les moyens d'auto-verrouillage comportent au moins une partie déformable lors de l'insertion de la borne du composant. Selon un autre aspect de l'invention, la partie déformable comporte au moins une patte élastique de verrouillage. Selon un autre aspect de l'invention, la patte élastique présente des becs destinés à pénétrer dans la matière de la borne du composant de façon à réaliser un coincement de celle-ci. Grâce à ce verrouillage mécanique, la fixation des composants du circuit n'est pas détériorée par un échauffement du milieu dans lequel ils sont montés. Selon un autre aspect de l'invention, la borne de connexion dudit circuit conducteur comporte une échancrure. Dans un mode de réalisation, le dispositif de fixation est complété par un plot de soudure, à l'étain notamment. La déformation de la zone d'implantation est de forme conique et est ouverte sur une zone d'étendue déterminée de façon à permettre de protéger le plot de soudure. L'échancrure créée dans la borne de connexion dudit circuit conducteur permet un meilleur remplissage par l'étain dans le cas d'une soudure à la vague. L'invention concerne aussi un procédé de fixation et de connexion électrique d'un composant électrique sur un support équipé de circuits électriques conducteurs. Selon le procédé de l'invention, une zone d'implantation est configurée sur une partie d'un circuit électrique conducteur. Puis, un alésage est percé pour permettre de recevoir la borne d'un composant électrique à fixer et à relier électriquement au circuit électrique conducteur. La borne du composant est insérée à force dans l'alésage de façon à entraîner l'activation de moyens d'auto- verrouillage. Dans un aspect de l'invention, une soudure avec apport de métal, étain notamment, est ensuite exécutée. Selon un aspect de l'invention, on dispose sur la zone d'implantation plusieurs moyens d'auto-verrouillage destinés à recevoir chacun au moins une borne d'un composant. Selon un autre aspect de l'invention, on réalise préalablement une découpe de la zone d'implantation par frai sage ou opération du même genre de façon à constituer plusieurs zones électriques à des potentiels indépendants. Selon un autre aspect de l'invention, les bornes respectives du ou des composants relatives à la zone d'implantation sont chacune disposées à force dans les moyens d'auto- verrouillage séparés. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un circuit conducteur selon l'art antérieur, - la figure 2 représente une vue en coupe d'un dispositif de fixation selon l'art antérieur, - la figure 3 représente le dispositif de la Figure 2, lors d'une étape ultérieure du procédé de l'invention, - la figure 4 représente un dispositif de fixation selon l'invention, - les figures 5 et 6 représentent des vues en coupe d'une zone d'implantation respectivement avant et après l'insertion de la borne du composant, - la figure 7 représente une vue en coupe d'une platine doté d'un dispositif de fixation et connexion électrique selon un autre mode de réalisation de l'invention, - les figures 8a à 8c représentent trois opérations exécutées lors du procédé de l'invention pour exécuter un autre dispositif de fixation et de connexion selon l'invention. La figure 1 représente un circuit électrique conducteur 10 comportant une partie 10a de forme rectangulaire se terminant par une partie annulaire 10b qui est une borne de connexion ayant un alésage 14. Un tel circuit électrique conducteur est habituellement réalisé sous la forme d'une piste ou d'une plaque épaisse en cuivre liée à un support isolant en matériau plastique. En référence à la figure 2, le circuit conducteur 10 en matériau conducteur, par exemple laiton, est fixé sur une surface d'un support isolant 11 comportant également un alésage 12 sur lequel est superposé l'alésage 14 de la borne de connexion 10b. La borne 15 d'un composant (non représenté) est introduite dans les alésages 12 puis 14, traversant complètement le support 11 et la zone d'implantation lOb du circuit électrique conducteur 10. Sur la surface du support isolant 11 où se trouve fixé le circuit électrique conducteur 10, la zone d'implantation présente une forme conique et vient maintenant en saillie par rapport à la surface du support isolant. Selon une caractéristique de l'invention, les bords de l'alésage 31 viennent s'ancrer dans la matière de la borne de connexion 15 du composant. Cet auto- verrouillage permet d'assurer à la fois une fixation mécanique du composant sur la platine de servitude, mais aussi sa connexion électrique sur le circuit électrique conducteur 10a, même en cas d'échauffements importants. Dans un mode de réalisation, une soudure 16, par exemple à l'étain, faite sur la zone d'implantation 10b et recouvrant l'extrémité de la borne de connexion 15 du composant, améliore la liaison électrique entre ces deux éléments. Ainsi qu'on l'a indiqué précédemment, la soudure 16 risque de "se ramollir" lors d'un échauffement de l'environnement dans lequel elle se trouve, et de provoquer une rupture de contact électrique et donc une perte de fonctionnement du circuit électrique. Les figures 3 et 4 représentent un dispositif de fixation selon l'invention permettant de pallier le problème. Des éléments similaires des figures 1, 2 et 3, 4 sont désignés par les mêmes références. La figure 3 montre un circuit conducteur 30 comportant également une partie rectangulaire 10a et une partie annulaire qui est une partie des moyens d'autoverrouillage portés par la zone d'implantation et elle est désignée par la référence 30b. La zone d'implantation comporte une échancrure 32, un alésage 31. La partie circulaire 33 bordant l'alésage 31 est découpée en trois secteurs angulaires 33a, 33b, 33c. Un pliage circulaire 34 permet de rabattre les secteurs 33a, 33b, 33c dans une direction inclinée par rapport à la surface plan du circuit conducteur 30. La borne de connexion étant en laiton doté d'une certaine élasticité, les secteurs 33a, 33b, 33c désignés ci-après pattes de verrouillage solidaires à la borne de connexion 13, donc au circuit conducteur 10, une fois pliées, auront tendance à revenir à leur position initiale. Cette nouvelle forme de la borne de connexion 30b du circuit conducteur 30 permet une fixation de la patte 15 du composant au support isolant 11 sans soudure, lorsque, en exerçant un effort d'insertion compatible avec la rigidité de la borne de connexion du composant, on aura inséré cette dernière dans les moyens d'auto- verrouillage. Ainsi qu'on peut le voir à la figure 4, la patte 15 du composant est insérée à travers des alésages de diamètres convenables pratiqués sur le support isolant 11 et la zone d'implantation 30b, en passant dans l'alésage 12, puis dans l'alésage 31. Les pattes de verrouillage 30a, 33b, 33c s'accrochant aux parois externes de la patte 15. Les pattes de verrouillage sont soulevées par la poussée de la borne de connexion 15, dans une direction inclinée créant ainsi un angle b avec la surface de la zone d'implantation 30b. Lorsque on cesse la poussée sur la borne de connexion 15 du composant, les pattes de verrouillage 33a, 33b, 33c se trouvant dans une position inclinée tendent à revenir, à cause de leur élasticité, à leur position initiale en exerçant une force sur la borne de connexion 15. Les becs 41 des pattes de verrouillage 33a, 33b, 33c entrent dans la matière de la patte 15. Mais la force exercée par les becs 41 n'est pas suffisante pour creuser profondément la matière de la borne 15. Par conséquent, les pattes 33a, 33b, 33c ne peuvent être ramenées à leur position initiale avec l'angle b voisin de zéro. Pour assurer la fixation du composant sur le support 11, une opération mécanique supplémentaire peut s'avérer nécessaire. Ainsi, dans un deuxième temps, on effectue un sertissage consistant à appuyer sur les pattes de verrouillage 33a, 33b, 33c dans une direction opposée à celle de l'introduction de la patte 15 dans les alésages 12,31, pour les ramener en contact avec le support 11. De cette manière, les becs 41 des pattes 33a, 33b, 33c entrent plus profondément dans la patte 15 assurant ainsi, d'une part, une retenue mécanique sûre, résistante à des chocs, et, d'autre part, une bonne connexion électrique entre la patte 15 du composant et le circuit conducteur 13. Autrement dit, les pattes de verrouillage 33a, 33b, 33c constituent des moyens d'auto-verrouillage permettant à assembler la patte 15 à la borne 13 sans aucune soudure. Par ailleurs, comme il peut être constaté sur la figure 3, la borne de connexion 13 comporte une échancrure 32. Cette forme particulière de la borne 13 permet, même lorsqu'il n'y a pas d'auto-verrouillage, d'effectuer un meilleur remplissage par l'étain dans le cas d'une soudure à la vague. A la Figure 5, on a représenté la seule zone d'implantation Z et son échancrure E. L'ouverture de l'échancrure E est dirigée contre le sens F de défilement lors du passage à la vague, quand on incorpore le procédé de l'invention à un procédé de soudage. Ceci peut être nécessaire ou bien parce que on souhaite compléter la fixation et la connexion électrique des bornes des composants par un soudage avec un métal d'apport, ou bien parce que l'on a aussi des composants qui ne dispose pas de bornes de formes allongées susceptibles d'être introduites dans un alésage, comme par exemple un composant standard de montage de surface (CMS). A la figure 6, on a représenté dans une vue de coté en coupe la seule zone d'implantation Z dotée de pattes élastiques P et à travers l'alésage de laquelle on introduit la borne B du composant à fixer et à connecter selon la flèche I. L'introduction à force de la borne B écarte les pattes élastiques P dont des becs Be pénètrent sur les flancs de la borne B quand on tire sur celle- ci en sens inverse de I pour affirmer l'auto- verrouillage de la borne du composant. A la figure 7, on a représenté un mode de réalisation dans lequel le support 50 est constitué par un substrat enrobant le ou les circuits électriques conducteurs comme 51. Le matériau isolant du support peut être une céramique thermique. Un alésage 52 est pratiqué lors du moulage du support autour du circuit électrique conducteur 51. La zone d'implantation sur le circuit conducteur comporte ainsi qu'on l'a décrit plus haut les moyens d'auto- verrouillage 53 et l'alésage 54 de passage de la borne de connexion du composant. A la Figure 8, on a représenté un mode de réalisation dans lequel une même zone d'implantation 61 est destinée à recevoir plusieurs moyens d'auto-verrouillage, à raison de un par borne de connexion de composant. Ce peut être des bornes d'un même composant ou de plusieurs composants. Dans l'exemple de réalisation de la Figure, ainsi qu'il est visible à la figure 8a, deux zones d'implantation sont prévues grâce à trois découpes respectivement 62 dans une première direction et 63 et 64 selon une seconde direction distincte de la première. Les deux découpes 63 et 64 sont d'axes respectivement 66 et 65. Leur écartement tient compte de l'écartement entre les bornes de connexion à loger selon le procédé de l'invention. A la Figure 8b, on a représenté la zone de découpe, par exemple par fraisage, de la piste conductrice 60, partie du circuit électrique conducteur, qui permet de rendre les deux zones d'implantation indépendantes au point de vue des potentiels électriques. La zone de découpe par fraisage est limitée par les deux lignes en tirets 67 et 68. A la Figure 8c, on a représenté l'apparence du circuit électrique conducteur après la séparation des deux zones d'implantation, respectivement 69 et 71. La découpe 70 permet de dégager une première zone d'implantation 69 composée de la découpe initiale 64 et de la partie gauche 62b de la découpe 62 initial. De même, la seconde zone d'implantation est constituée par la découpe 62a, partie de la découpe initiale 62, et par la découpe 63. Enfin, la découpe 70 permet de produire deux parties dites déshuntées respectivement 60a et 60b, parties du circuit électrique conducteur initial 60. Après déformation des zones d'implantation à l'intersection des deux découpes 62b, 64 ou 62a, 63, on obtient une forme de la zone d'implantation en saillie au dessus de la surface du substrat. Ensuite, on insère à force les queues des bornes de connexion du ou des composants à implanter sur la platine électrique dans la zone d'intersection complète par l'alésage correspondant dans le support isolant (non représenté à la Figure 8). De ce fait, la suite du procédé de fixation et de connexion électrique de l'invention est inchangée. RgVrWDICATIOS 1- Dispositif de fixation et de connexion électrique des composants d'un circuit électrique, notamment d'un circuit d'alimentation d'un moteur électrique, sur un support isolant, comportant au moins un circuit conducteur comportant au moins une zone d'implantation de borne de composant, ladite zone d'implantation sur le circuit électrique conducteur présentant au moins un alésage permettant l'introduction de la borne du composant à travers la zone d'implantation, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'autoverrouillage disposés en relation avec l'alésage de la zone d'implantation sur le circuit électrique conducteur et qui coopèrent avec la borne du dit composant. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'auto-verrouillage comportent au moins une partie déformable lors de l'insertion de la borne du composant. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie déformable comporte au moins une patte élastique de verrouillage. 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la patte élastique présente des becs destinés à pénétrer dans la matière de la borne du composant de façon à réaliser un coincement de celle-ci. 5- Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la borne de connexion dudit circuit conducteur comporte une échancrure. 6- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation est complété par un plot de soudure, à l'étain notamment. 7- Dispositif selon la revendication 1 ou 6, caractérisé en ce que la zone d'implantation est de forme conique et est ouverte sur une zone d'étendue déterminée, notamment de façon à permettre de protéger le plot de soudure. 8- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit conducteur (51) est enrobé dans le support isolant (50), la zone d'implantation (53) étant disposée dans un alésage (52) pratiqué dans la matière du support (50). 9- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs zones d'implantations sont exécutées sur une même découpe (6264) qui sont ensuite déshuntées (70) de façon à produire des zones d'implantation distinctes (69, 71). 10- Procédé de fixation et de connexion électrique d'un composant électrique sur un support équipé de circuits électriques conducteurs, caractérisé en ce que on produit une zone d'implantation sur une partie d'un circuit électrique conducteur puis, un alésage est percé pour permettre de recevoir la borne d'un composant électrique à fixer et à relier électriquement au circuit électrique conducteur puis, la borne du composant est insérée à force dans l'alésage de façon à entraîner l'activation de moyens d'auto- verrouillage disposés sur l'alésage. 11- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que une soudure avec apport de métal, étain notamment, est ensuite exécutée. 12- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on dispose sur la zone d'implantation plusieurs moyens d'auto-verrouillage destinés à recevoir chacun au moins une borne d'un composant. 13- Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'on réalise préalablement une découpe de la zone d'implantation par fraisage ou opération du même genre de façon à constituer plusieurs zones électriques à des potentiels indépendants. 14- Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les bornes respectives du ou des composants relatives à la zone d'implantation sont chacune disposées à force dans les moyens d'auto- verrouillage séparés.