Brevet FR2712135A1 — publié le 19950512

La présente invention est relative à un dispositif d'assemblage et d'interconnexion de composants pour la réalisation de circuits électroniques et à un câblage de circuits électroniques mettant en oeuvre ce dispositif. Dans l'état actuel de la technique, la fabrication de circuits électroniques se fait essentiellement par la méthode des circuits imprimés. Cette méthode, bien adaptée aux fabrications industrielles, convient mal aux fabrications de circuits à l'unité, par exemple par l'amateur, car elle nécessite l'emploi de procédés chimiques pour la gravure des pistes conductrices, de procédés mécaniques pour la découpe du circuit et le perçage des trous, et de soudure pour la fixation et l'interconnexion des composants. Une autre technique courante est celle des circuits imprimés sans perçage avec report en surface des composants, mais elle est encore plus compliquée à mettre en oeuvre que la précédente et est pratiquement hors de portée de l'amateur. Une autre technique connue est celle des plaques d'interconnexion (Breadboard) prévues pour l'encastrement des queues des composants dans des pinces métalliques disposées sur un support et interconnectées entre elles selon un canevas prédéterminé. Cette technique convient bien pour des montages expérimentaux simples, mais le support est relativement coûteux, et la méthode se prête mal à la réalisation de circuits destinés à un usage durable. Une autre technique connue consiste à fixer les composants sur un support par l'intermédiaire de socles à queues longues sur lesquelles on fixe les fils d'interconnexion par la méthode dite des "connexions enroulées" (wrapping). Cette méthode est relativement coûteuse car elle nécessite la mise en oeuvre de nombreux types de socles et l'emploi d'outils spéciaux pour la pose des fils. L'invention a pour but de fournir des moyens pour réaliser des circuits électroniques avec la commodité d'emploi des plaques d'interconnexion, tout en permettant une compacité et une fiabilité qui se rapproche de celle des circuits imprimés. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'assemblage et d'interconnexion de composants pour la réalisation de circuits électroniques, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bloc en matériau isolant traversé selon l'une de ses dimensions par des trous parallèles formant un réseau et destinés chacun à recevoir au moins deux tronçons de conducteurs électriques nus appartenant à une interconnexion du circuit, et à assurer la connexion électrique entre ces tronçons par maintien en contact mécanique de ceux-ci sur une longueur prédéterminée. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le réseau de trous est un quadrillage. - le pas du quadrillage est de 2,54 mm et les trous ont une longueur au moins égale à 4 mm. - le bloc est un bloc en matière plastique isolante semi-rigide moulé d'une seule pièce. - le bloc est constitué de manchons d'égale longueur en matériau isolant et élastique, disposés en rangées et assemblés par collage. - chaque rangée de manchons est séparée d'une rangée voisine par une plaquette en matériau isolant, l'assemblage des manchons et des plaquettes étant réalisé par collage. - le dispositif d'interconnexion comporte en outre au moins un socle support à queues dont la longueur est adaptée à la connexion électrique des conducteurs dans les trous du bloc, ledit socle étant destiné à recevoir au moins un composant électronique ayant des queues de raccordement de longueur insuffisante pour assurer leur connexion directe au dispositif. L'invention a également pour objet un câblage de circuit électronique comprenant des composants électroniques et des conducteurs électriques de liaison de ces composants, caractérisé en ce qu'il comporte des conducteurs électriques nus et des composants électroniques à queues et en ce que chaque conducteur nu est passé au moins une fois dans les trous nécessaires à la mise en place des composants du circuit et à leur raccordement électrique et les queues des composants sont engagées à force par au moins une face du dispositif dans les trous correspondants contenant lesdits conducteurs de liaison. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le circuit comprend des cavaliers conducteurs nus positionnés dans les trous où ils sont en contact électrique soit avec les queues des composants insérés, soit avec d'autres tronçons de conducteurs. - le circuit comprend au moins un fil conducteur nu continu passant d'une face à l'autre du dispositif à travers des trous du bloc. - le circuit comporte au moins un fil conducteur nu continu passé sur une seule face du dispositif en formant une boucle dans chaque trou dans lequel il est introduit. - lorsque deux conducteurs nus de liaison entre composants électroniques se croisent sur l'une des faces du dispositif, un élément isolant est interposé entre ces deux conducteurs. - l'élément isolant est un manchon isolant engagé sur l'un des conducteurs à l'emplacement du croisement. - les conducteurs électriques nus sont constitués par des queues de composants électroniques. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.l est une vue en perspective d'un mode de réalisation préféré du dispositif d'interconnexion selon l'invention; - les Fig.2 et 3 sont des vues en perspective de deux variantes de réalisation du dispositif d'interconnexion selon l'invention; - la Fig.4 est une vue schématique en perspective montrant un premier mode de mise en place d'un conducteur de liaison en vue de réaliser un câblage suivant l'invention; - la Fig.5 est une vue perspective montrant la mise en place de composants dans le dispositif d'interconnexion pour réaliser un câblage suivant l'invention; et - les Fig.6 et 7 sont des vues en élévation de deux autres modes de mise en place de conducteurs de liaison. Le dispositif d'assemblage et d'interconnexion de composants représenté à la Fig.1 comprend un bloc parallélépipèdique 1 à base carrée ou rectangulaire constitué de manchons 2 d'égale longueur en matériau isolant et élastique. Ces manchons 2 sont disposés en rangées de manière à définir un quadrillage de trous débouchant sur deux faces opposées du bloc d'un pas déterminé, par exemple de 2,54 mm correspondant au module dimensionnel standard en électronique. Lesdits manchons 2 sont assemblés par collage selon les génératrices de leurs parois extérieures. Le bloc l ainsi obtenu a deux surfaces planes inférieure 4 et supérieure 3 définies par ce réseau de manchons 2. Le diamètre des trous 2a intérieurs des manchons 2 est adapté pour recevoir des queues de composants électroniques ainsi que des tronçons de conducteurs nus de liaison entre ces composants d'une manière qui sera décrite en détail en référence à la Fig.5. Ces trous 2a ont par exemple un diamètre de 1,1 mm. Lesdits trous 2a assurent un maintien en contact mécanique de deux tronçons de conducteurs insérés sur une longueur suffisante pour réaliser un bon contact électrique sur toute cette longueur. Ce maintien de deux tronçons de conducteurs en contact est assuré par serrage réalisé à l'aide de l'élasticité de la paroi plastique des manchons 2. A cet effet, la longueur des manchons 2 est choisie notablement supérieure au diamètre des trous 2a, de trois à vingt fois ce diamètre, avec une valeur préférentielle de quinze. La Fig.2 montre un autre mode de réalisation du dispositif d'interconnexion comprenant un bloc support 5 formé de rangées de manchons 2 séparées les unes des autres par des plaquettes 6 en matériau isolant. L'assemblage des manchons 2 et des plaquettes 6 est également réalisé par collage. Ces plaquettes 6 peuvent par exemple être constituées d'une feuille de matière plastique rigide ou semi-rigide, d'épaisseur d'environ 0,1 mm, découpée à une largeur égale à l'épaisseur du support 5 souhaité. Une autre variante de réalisation du dispositif d'interconnexion est montré par la Fig.3. Il comprend un bloc 7 moulé d'une seule pièce en matière plastique isolante semi-rigide comme par exemple du caoutchouc ou du polychlorure de vinyle souple utilisé couramment pour l'isolation des fils électriques. Le bloc 7 a avantageusement une largeur et une longueur multiples de 2,54 mm, une épaisseur uniforme au moins égale à 4 mm, par exemple d'environ 15 mm et comprend des trous traversants 8 disposés selon un quadrillage au pas de 2,54 mm et dont le diamètre est de 1,1 mm par exemple. Un mode préféré de mise en place des conducteurs en vue de réaliser un câblage électroniques suivant l'invention est illustré sur la Fig.4. Ce câblage est ici effectué avec trois fils conducteurs nus 9,10 et 11. Le conducteur 9 traverse successivement trois trous 8 en passant deux fois d'une face à l'autre du dispositif 7, une de ses extrémités faisant saillie sur l'une des faces du dispositif 7 pour servir de connexion vers l'extérieur, la seconde extrémité est destinée à être coupée au ras de l'autre face du dispositif 7. Le conducteur 10 est inséré dans simplement deux trous 8 du bloc 7, il entre et sort ainsi par la même face 4 du bloc 7 où ses extrémités sont destinées à être coupées au ras de cette surface 4. Le fil 11 est passé dans un trou 8 par la face 4 et ressort par la face 3 du bloc 7. Il sert ainsi de connexion vers l'extérieur. Le câblage est ainsi réalisé en passant le fil d'une face du dispositif à l'autre à travers le premier trou 8 concerné par le câblage considéré, puis de nouveau sur l'autre face à travers le second trou 8 et ainsi de suite jusqu'à ce que chacun des trous concernés par ce câblage soit parcouru une fois par le fil qui est alors tendu et coupé soit à l'une de ses extrémités, soit au deux. Cette opération est répétée successivement pour toutes les interconnexions nécessaires à la construction de circuit. Les conducteurs 9,10 et 11 sont des fils électriques nus monobrins ou multibrins, d'un quelconque des types vendus couramment dans le commerce, et ont un diamètre de préférence égal au tiers du diamètre des trous 8, par exemple 0,4 mm. La Fig.5 montre une partie de câblage de circuit suivant l'invention dans lequel on utilise des composants 14 et 16. Les conducteurs nus 9,10 et 11 sont en position comme à la Fig.4. Deux autres conducteurs nus supplémentaires 12 et 13 ont été insérés de la même manière que le conducteur 10 et se croisent sur la même face 3 du bloc 7. Pour éviter un court-circuit entre ces deux conducteurs, un manchon isolant 17 est interposé entre eux. Un transistor 14 est en cours d'insertion dans des trous 8 pour être en contact avec les conducteurs 9 et 10 dans les trous où ces conducteurs ont déjà été insérés. Les queues 18 du composant 14 sont suffisamment longues pour assurer un bon contact électrique dans les trous 8 avec les conducteurs 9 et 10. Un autre composant 16 doit être inséré dans les trous 8 pour être en contact avec les conducteurs nus 10 et 11. Les queues 19 de ce composant 16 étant trop courtes, du fait par exemple qu'il s'agit d'un circuit intégré, on utilise un socle 15 à queues 15a suffisamment longues pour assurer un bon contact électrique dans les trous 8 du bloc 7 avec les conducteurs auxquels ils sont destinés à être connectés. Le composant 16 est alors inséré par la face supérieure du socle 15 qui comporte à cet effet des trous 15b de réception des courtes queues de ce composant 16. I1 est par exemple possible d'utiliser des socles du type de ceux vendus couramment dans le commerce et dont les queues ont par exemple une longueur de 10 à 20 mm afin d'obtenir un bon contact électrique avec les fils d'interconnexion passés dans les trous. L'insertion des composants 14 et 16 peut se faire également par les deux faces opposées du bloc 7, bien que cela n'ait pas été représenté sur la Fig.5 dans un souci de clarté. Deux autres modes de mise en place de conducteurs de liaison sur le bloc du dispositif d'assemblage et d'interconnexion suivant l'invention sont montrés sur les figures 6 et 7. Un conducteur 20 entre dans un manchon 21 et en sort par la même face du bloc 1 en formant une boucle 21a à l'intérieur du trou 21b du manchon 21. Le câblage est réalisé en faisant courir le fil 20 dans les manchons 22 et 23 de la même manière que dans le manchon 21. Sur la Fig.7, deux fils conducteurs 24 et 25 en forme de cavaliers sont introduits respectivement dans les trous 26a, 27a et 28a des manchons 26,27 et 28 du bloc 1 pour être en contact dans le trou 27a du manchon 27. Le câblage est ainsi réalisé par une succession de cavaliers introduits dans tous les trous nécessaires pour réaliser le circuit, le contact électrique entre les tronçons de conducteurs de ces cavaliers introduits dans les trous 26a, 27a et 28a étant assuré de la manière décrite en référence à la Fig.l. L'invention s'applique avantageusement à la réalisation sans soudure de circuits électroniques par l'amateur, par exemple pour l'apprentissage pratique de l'électronique, pour la réalisation de jeux éducatifs, pour la recherche ou le loisir. Le dispositif et le câblage selon l'invention s'appliquent également à la réalisation entièrement automatique de circuits électroniques en usine. I1 apparaît également que l'on peut fabriquer des supports de grande taille en assemblant bord à bord des supports plus petits, par collage ou par des cavaliers rigides enfichés dans des trous 8. Dans le cadre de l'invention, il est possible de mettre des composants en série, tels que des résistances insérés dans certains des manchons 2 d'une rangée, sans utilisation de conducteurs nus de liaison. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assemblage et d'interconnexion de composants pour la réalisation de circuits électroniques, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un bloc (1;5;7) en matériau isolant traversé selon l'une de ses dimensions par des trous parallèles (2a;8) formant un réseau et destinés chacun à recevoir au moins deux tron çons de conducteurs électriques nus (9,10,18) appartenant à une interconnexion du circuit, et à assurer la connexion électrique entre ces tronçons (9,10,18; 20;24,25) par maintien en contact mécanique de ceux-ci sur une longueur prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de trous (2a;8) est un quadrillage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pas du quadrillage est de 2,54 mm etles trous (2a;8) ont une longueur au moins égale à 4 mm. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc est un bloc (7) en matière plastique isolante semi-rigide, possédant des propriétés élastiques, moulé d'une seule pièce. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bloc (1) est constitué de manchons (2) d'égale longueur en matériau isolant et élastique, disposés en rangées et assemblés par collage. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque rangée de manchons (2) est séparée d'une rangée voisine par une plaquette en matériau isolant (6), l'assemblage des manchons et des plaquettes étant réalisé par collage. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un socle support (15) à queues (15a) dont la longueur est adaptée à la connexion électrique des conducteurs dans les trous (8) du bloc (7), ledit socle (15) étant destiné à recevoir au moins un composant électronique (16) ayant des queues de raccordement (19) de longueur insuffisante pour assurer leur connexion directe au dispositif. 8. Câblage de circuit électronique comprenant des composants électroniques (14,16) et des conducteurs électriques de liaison (9,10,11) de ces composants, caractérisé en ce qu'il est réalisé à l'aide du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, en ce qu'il comporte des conducteurs électriques nus (9,10,11) et des composants électroniques à queues (14,16) et en ce que chaque conducteur nu est passé au moins une fois dans les trous (8) nécessaires à la mise en place des composants (14,16) du circuit et à leur raccordement électrique et les queues des composants (15a, 18) sont engagées à force par au moins une face du dispositif (7) dans les trous (8) correspondants contenant lesdits conducteurs de liaison. 9. Câblage de circuit électronique selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit comprend des cavaliers conducteurs nus (10;24,25) positionnés dans les trous (8; 26a, 27a, 28a) où ils sont en contact électrique soit avec les queues des composants insérés, soit avec d'autres tronçons de conducteurs. 10. Câblage de circuit électronique selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le circuit comprend au moins un fil conducteur nu continu (9) passant d'une face à l'autre du dispositif (7) à travers des trous (8) du bloc. 11. Câblage de circuit électronique selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le circuit comporte au moins un fil conducteur nu continu (20) passé sur une seule face du dispositif (1) en formant une boucle (21a,22a,23a) dans chaque trou (21b, 22b et 23b) dans lequel il est introduit. 12. Câblage de circuit électronique selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que lorsque deux conducteurs nus (12,13) de liaison entre composants électroniques se croisent sur l'une des faces du dispositif (7), un élément isolant (17) est interposé entre ces deux conducteurs (12,13). 13. Câblage de circuit électronique selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'élément isolant (17) est un manchon isolant engagé sur l'un des conducteurs (12 ou 13) à l'emplacement du croisement. 14. Câblage de circuit électronique selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que les conducteurs électriques nus sont constitués par des queues de composants électroniques.