Brevet FR2724067A1 — publié le 19960301

L'invention concerne un connecteur perfectionné à haute densité pour fond de panier, du type décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N 4 969 824 et N 5 171 154. L'art antérieur décrit de façon générale deux éléments de boîtier de connecteur d'une seule pièce, conçus pour un montage sur un premier dispositif électronique plan, tel qu'une plaquette-mère, ces éléments de boîtier étant espacés pour définir une fente destinée à recevoir un second dispositif électronique plan, tel qu'une plaquette-fille, à interconnecter électriquement avec la plaquette-mère. Dans une forme de réalisation commerciale de l'invention, les faces respectives des éléments de boîtier, adjacentes aux dispositifs électroniques plans, présentent des rainures destinées à recevoir un ressort hélicoïdal, et un film flexible, portant des circuits ou pistes électriques, est enroulé autour des éléments de boîtier et des ressorts hélicoïdaux. Ces derniers appliquent une force perpendicu- laire au film pour assurer un contact électrique avec les dispositifs électroniques plans respectifs. L'expérience a montré que des connecteurs de ce type peuvent présenter certaines difficultés en terme de longévité du nombre d'insertions de la plaquette-fille, ainsi que de fiabilité à réaliser de bonnes connexions électriques. L'une de ces difficultés est associée à la nature du film flexible et des circuits de cuivre qu'il porte. La demande de brevet des E.U.A. N 08/299 221, déposée le 31 août 1994, aborde ces difficultés. Pour une description détaillée des problèmes résolus dans la demande précitée, on peut se référer à celleci. En bref, il existe une tendance des circuits ou pistes de cuivre à l'écrouissage, ce qui aboutit à une fissuration et/ou un écaillage sous contrainte entraî- nant une continuité électrique mauvaise ou défaillante. Dans tous les cas, avec le type de connecteur de l'invention, lorsque la plaquette-fille est poussée en position à l'intérieur de la fente formée par les deux éléments de boîtier opposés, son bord avant déforme le film flexible vers le boîtier. Au fur et à mesure que la pla- quette-fille se rapproche d'une position adjacente à la plaquette-mère, elle rencontre la résistance mécanique associée à la compression du premier ressort hélicoïdal dans l'assemblage. Ceci engendre une déformation locale prononcée de la mince feuille, ce qui se répète autant de fois qu'il y a de ressorts hélicoïdaux dans l'assemblage. Simultanément, la distance comprise entre le centre d'un plot ou d'une piste quelconque et la plaquette-mère décroît quelque peu du fait de la prise progressive de la forme d'une ligne droite du circuit flexible. Ce mouvement d'onde de flambage allant de la première onde jusqu'à l'extrémité engendre une fatigue et une fissuration sous contrainte des conducteurs de cuivre qui sont nécessairement réalisés en cuivre relativement mou, mais qui sont soumis à un écrouissage. Bien que la demande précitée aborde le problème de la souplesse locale, c'est-à-dire la souplesse entre des conducteurs ou pistes adjacents à proximité étroite l'un de l'autre, le problème de base de l'onde de flambage n'est pas totalement éliminé. L'invention propose donc une construction de connecteur satisfaisant à l'exigence fondamentale de maintenir tendu le film flexible afin que la force de frottement due à l'insertion d'une carte, exercée sur le film flexible, soit inférieure à la force de tension. Par conse- quent, lorsque la plaquette-fille est insérée et qu'une compression du connecteur a lieu, la "longueur supplémentai- re" du film flexible est absorbée par un mouvement du film flexible dans le sens opposé à celui de l'insertion de la plaquette-fille. De cette manière, le film flexible ne forme pas d'onde de flambage et les conducteurs ne sont donc pas sujets à une fissuration de fatigue sous contrainte. La présente invention atteint ce but en réalisant les boîtiers respectifs du connecteur en deux pièces avec un ressort ou un moyen de séparation destiné à s'opposer à la force d'inser- tion. L'invention concerne un collecteur électrique à haute densité du type connu dans la technique sous le nom de connecteur pour fond de panier ou bord de carte, le connec- teur connectant de façon générale deux dispositifs électroni- ques plans, perpendiculairement l'un à l'autre. Le connecteur comporte deux éléments de boîtier opposés, habituellement symétriques l'un par rapport à l'autre et dont des surfaces opposées forment entre elles une fente destinée à recevoir un premier des dispositifs électroniques plans. Chaque élément de boîtier est constitué de premier et second éléments, le second élément étant monté de façon flottante sur le premier élément à l'aide d'un moyen à ressort tendant à écarter les premier et second éléments l'un de l'autre. Un moyen d'appli- cation de force, tel que des ressorts hélicoïdaux allongés, est associé à chacune des surfaces opposées. En outre, un élément à film à circuit flexible pour chacun des éléments de boîtier est prévu, le film comportant des rangées espacées de plots de contact sur l'une de ses surfaces, et l'élément à film étant enroulé autour de l'un, respectif, des premier et second éléments et du moyen d'application de force afin de mettre à découvert les plots de contact vers la fente. En s'assurant que la force de séparation du moyen à ressort est plus grande que la force d'insertion ou de frottement demandée pour mettre en place le premier dispositif électro- nique plan dans la fente, on évite une flexion localisée du film, cette flexion localisée, lorsqu'elle est répétée, pouvant endommager les plots de contact que le film porte. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective éclatée, avec coupe partielle, d'un connecteur à haute densité, du type pour fond de panier, comprenant un moyen de réglage de tension selon l'invention, des parties du boîtier du connec- teur ayant été enlevées pour illustrer certains détails internes de ce connecteur; - la figure 2 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie d'une première forme de réalisation d'un élément de boîtier de connecteur en deux pièces selon l'invention, deux de ces éléments de boîtier étant disposés à proximité l'un de l'autre pour définir entre eux une fente pour un dispositif électronique plan; - la figure 3 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie, similaire à la figure 2, montrant les pièces respectives soumises à une tension et retenues par un film flexible enroulé autour d'elles; - la figure 4 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie, similaire à la figure 2, montrant une deuxième forme de réalisation du moyen de réglage de ten- sion; - la figure 5 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie, similaire à la figure 2, montrant une autre forme de réalisation du moyen de réglage de tension; - la figure 6 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie, similaire à la figure 2, montrant une autre forme de réalisation du moyen de réglage de tension; et - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale partielle du boîtier de connecteur illustré sur la figure 6. L'invention a trait à un connecteur électrique à haute densité du type destiné au montage d'un premier dispositif électronique plan, tel qu'une plaquette-fille, sur un second dispositif électronique plan, tel qu'une plaquette- mère, les dispositifs respectifs étant interconnectés électriquement au moyen d'un connecteur habituellement fixé à l'un des dispositifs. L'agencement général de ce type de connecteur, également connu sous le nom de connecteur pour bord de carte ou pour fond de panier, est illustré dans les brevets N 4 969 824 et N 5 171 154 précités. La figure 1 illustre, sous la forme d'une perspective éclatée, un connecteur électrique 10 à haute densité utilisant les principes de l'invention. Le connecteur de la figure 1 comprend deux éléments 12 de boîtier de connecteur, habituellement allongés, qui sont de configurations essentiellement identiques. Les deux éléments 12 du boîtier peuvent être reliés par des blocs extrêmes 14 pour former un élément d'une seule pièce présentant une fente longitudinale 16 entre les éléments de boîtier respectifs. Bien que cela ne soit pas illustré, la fente 16 est destinée à recevoir le premier dispositif électronique plan, ou la plaquette-fille, conformément à l'art antérieur décrit ci- dessus. Le connecteur assemblé, c'est-à-dire avec les blocs extrêmes 14 placés sur les prolongements 18 du boîtier, peut être fixé à un second dispositif électronique plan, tel qu'une plaquette-mère (non représentée), par des organes filetés 20 de fixation. Ce mode de montage ou de fixation est bien connu dans la technique. On se réfère aux diverses formes de réalisation des figures 2 à 5 pour décrire en détail les éléments respectifs 12 du boîtier. Etant donné que les éléments respectifs 12 du boîtier sont de configurations essentielle- ment identiques, ou plutôt symétriques l'un par rapport à l'autre, la description qui suit sera limitée à un seul élément 12 du boîtier. Chaque élément 12 de boîtier comprend des premier et second éléments, 12a et 12b, respectivement, le second élément ou élément supérieur 12b étant monté de façon flottante sur le premier élément ou élément inférieur 12a. Les éléments du boîtier peuvent être réalisés en aluminium extrudé ou en matière plastique moulée, comme cela est connu dans la technique. Chaque premier élément présente une ou plusieurs gorges 24, qui s'étendent habituellement sur la longueur du connecteur 10, c'est-à-dire entre les blocs extrêmes 14, le long d'une face rainurée 21 et d'une face de base 22 de cet élément. Un ressort hélicoïdal 26 à spires inclinées est placé dans ces gorges. Les ressorts hélicoïdaux à spires inclinées sont avantageux et sont réalisés et vendus par la firme Bal Seal Engineering Company Inc., Santa Ana, Californie, E.U.A. Ces ressorts ont un degré de déformation élevé alors que la force reste pratiquement constante sur la plage de travail de déformation du fait de l'inclinaison. On peut se référer au brevet N 4 969 824 précité pour une meilleure compréhension de ceci. Le second élément ou élément supérieur 12b, comme illustré sur les figures 2 et 3, peut comprendre un élément en forme de T ayant une partie supérieure 30 et un prolonge- ment inférieur 32 qui fait saillie essentiellement perpendi- culairement de cette partie supérieure. La saillie est disposée centralement et est destinée à être reçue en glissant dans la fente 34 du second élément ou élément inférieur 12a. On notera que l'ouverture 36 de la fente est évasée pour permettre un certain degré d'oscillation ou de mouvement de glissement du second élément par rapport au premier élément, lors de l'assemblage. Le but de ceci ressortira mieux ci-après. Pour réaliser un engagement flottant ou un mouvement vertical relatif entre les premier et second éléments, un ressort 40, soumis à une tension mécanique, peut être placé à l'intérieur de la fente 34, la tension, d'un degré prédéterminé, tendant à écarter les éléments respectifs l'un de l'autre. Pour s'opposer à cette tension et pour tirer avantage de la construction de ce connecteur, un film flexible 42 de longueur fixe est enroulé autour du second élément ou élément supérieur et est fixé à celui-ci au moyen de plusieurs broches 44 dont une seule est illustrée sur la figure 2. Pour une description détaillée d'un film flexible approprié pour la mise en oeuvre de l'invention, on peut se référer à la demande N 08/299 221 précitée. Néanmoins et en bref, le film flexible préféré comprend une feuille flexible en matière plastique, par exemple en "KAPTON", une marque commerciale déposée de DuPont Company, Wilmington, DE, cette feuille étant formée d'un film de polyimide d'une épaisseur de l'ordre de 0,05 mm. Une particularité de cette matière est qu'elle peut être métallisée par placage et attaque chimique. Un film flexible, tel que décrit dans la demande précitée, est un composite formé de la feuille de matière plastique portant, sur une première surface, une couche de cuivre qui peut agir à la manière d'une piste de mise à la masse électrique et, sur la surface opposée, plusieurs plots ou pistes distincts de cuivre déposé pour une connexion électri- que avec les dispositifs électroniques plans respectifs. Un tel film flexible composite 42, avec les plots ou pistes distincts sur le côté extérieur, est enroulé autour des premier et second éléments assemblés et des ressorts hélicoïdaux à spires inclinées, de la manière illustrée sur la figure 2. Deux intégrateurs de force 46, constitués d'une bande ou cale métallique 48 et d'un élément élastomérique 50 de recouvrement, sont placés judicieusement entre le film flexible 42 et les jeux respectifs de ressorts hélicoïdaux 26 à spires inclinées. En utilisant l'intégrateur de force 46, on obtient une distribution plus uniforme de la force entre le film flexible et le dispositif électronique plan avec lequel il est interconnecté électriquement. Pour assurer un positionnement convenable du film flexible 42 autour des éléments assemblés, une ou plusieurs broches 52 peuvent être prévues à la jonction de la face rainurée 21 et de la face de base 22 pour être reçues dans un ou plusieurs trous 54, alignés avec précision, dans le film 42. En fait, le film flexible 42 est enroulé autour des éléments assemblés par rapport à la broche ou aux broches 52, puis il est assujetti fixement au second élément ou élément supérieur 12b. Grâce à cet agencement, l'ensemble, entouré du film flexible, est positionné pour permettre une connexion électrique le long de la face rainurée 21 et de la face de base 22. Alors que la figure 2 représente le connecteur dans un état préchargé, la figure 3 illustre le boîtier du connecteur en cours de fonctionnement, le ressort 40 exerçant une force de séparation entre les éléments de boîtier, cette force étant supérieure à la force d'insertion d'une carte pour engager la carte ou plaquette-fille dans la fente 16. On notera sur la figure 3 que les premier et second éléments 12a, 12b sont davantage écartés, et que le film flexible 42 est tendu autour d'eux, déformant les ressorts 26 à spires inclinées situés au-dessous de lui. Lors de l'utilisation, le boîtier 12 est monté sur un dispositif électronique plan, ou une plaquette-mère, le long de la face de base 22, de manière que des plots ou pistes situés sur le film flexible 42 puissent être intercon- nectés électriquement avec des plots ou des circuits corres- pondants situés sur la carte-mère. Dans cette position, les boîtiers respectifs 12 peuvent recevoir une plaquette-fille dans la fente formée par les boîtiers espacés. Habituel- lement, la plaquette-fille est insérée tangentiellement au film flexible 42 dans un emplacement o elle frotte contre le film au-dessus des intégrateurs de force 46. Avec les dispositifs de l'art antérieur, un léger flambage du film apparaîtrait, ce flambage étant très analogue à une onde précédant le bord avant de la plaquette-fille. Ce flambage était apparemment à l'origine d'un écrouissage des plots ou pistes de cuivre, aboutissant à une défaillance du circuit. La présente invention évite ce problème de flambage en procurant un boîtier flottant qui maintient le film sous tension mécanique, cette tension étant supérieure à la force demandée pour l'insertion et l'interconnexion de la pla- quette-fille. On rappellera que les premier et second éléments respectifs 12a, 12b sont assemblés pour permettre un certain degré d'oscillation ou de mouvement entre eux. Ceci est obtenu en partie par l'ouverture évasée 36. Etant donné que la position du film par rapport aux intégrateurs de force est fixe et qu'une détente du film pourrait être différente à proximité immédiate de ces intégrateurs de force pendant l'insertion d'une carte, en permettant le mouvement oscillant ou un certain mouvement latéral dans le second élément 12b, on peut compenser ou rattraper cette différence et éviter encore les problèmes de l'art antérieur. Les figures 4 et 5 représentent des variantes de réalisation destinées à faciliter le montage flottant entre les premier et second éléments de boîtier 12a, 12b. En particulier, dans la forme de réalisation de la figure 4, un ressort central 54 peut être prévu dans l'évidement central large 56 du premier élément 12a. La saillie 58 du second élément peut être réalisée de façon continue avec un ressort elliptique ou une série de colonnettes circulaires entourées d'un nombre égal de ressorts circulaires. Grâce à l'évidement large, o la saillie 58 est espacée de la paroi de l'évide- ment 56, l'action oscillante ou le mouvement relatif entre les premier et second éléments 12a, 12b est assurée. La figure 5 illustre l'utilisation de plusieurs ressorts 60, ces ressorts étant positionnés dans des évidements séparés 62 décalés de l'agencement à saillie et fente tel que décrit ci- dessus pour la forme de réalisation des figures 2 et 3. Les figures 6 et 7 illustrent une autre forme de réalisation encore du moyen de réglage de tension mécanique. Dans cette forme de réalisation, chaque boîtier 112 comporte des premier et second éléments 112a, 112b, le premier élément ou élément supérieur 112b comportant une nervure longitudi- nale 114 faisant saillie d'une base 116 et présentant une surface inférieure arrondie 118. Un élément à ressort 120, de configuration sinusoïdale (voir figure 7), qui présente des crêtes et creux réguliers sur sa longueur, est disposé entre les premier et second éléments de boîtier. Les crêtes respectives supportent le premier élément 112b de boîtier, le long de la surface inférieure arrondie 118. L'utilisation ou la conception de cette surface inférieure arrondie permet d'obtenir l'oscillation ou le mouvement relatif entre les premier et second éléments de boîtier, ce qui est souhaitable5 pour assurer une tension mécanique appropriée sur le film flexible. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au connecteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique (10) du type destiné à interconnecter électriquement deux dispositifs électroniques plans, le connecteur étant caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments opposés (12) de boîtier entre lesquels s'étend une fente (16) définie par des surfaces opposées et destinée à recevoir un premier des dispositifs électroniques plans, chaque élément de boîtier étant constitué de premier et second éléments (12a, 12b), le second élément étant monté de façon flottante sur le premier élément à l'aide de moyens à ressorts (40) tendant à écarter les premier et second éléments l'un de l'autre, un moyen (26) d'application de force étant associé à chacune des surfaces opposées, et un élément (42) à film à circuit flexible pour chacun des éléments de boîtier ayant des rangées espacées de plots de contact sur l'une de ses surfaces, l'élément à film étant enroulé autour de l'un, respectif, des premier et second éléments et dudit moyen d'application de force, les plots de contact étant à découvert dans ladite fente, la force de séparation exercée par les moyens à ressorts étant plus grande que la force d'insertion demandée pour mettre en place le premier dispositif électronique plan dans la fente. 2. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une seconde surface (21) le long du premier élément est pourvue d'un moyen (26) d'application de force. 3. Connecteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen d'application de force comprend au moins un ressort hélicoïdal allongé (86). 4. Connecteur électrique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un élément élastomérique (50) est prévu entre le moyen d'application de force et le film à circuit flexible. 5. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément présente une fente centrale (34) dans laquelle le second élément est reçu en glissant. 6. Connecteur électrique selon la revendication , caractérisé en ce que le moyen à ressort (40) est placé dans la fente pour produire une action de séparation entre les premier et second éléments. 7. Connecteur électrique selon la revendication , caractérisé en ce que les premier et second éléments présentent chacun une surface plane, les surfaces planes étant disposées à proximité étroite l'une de l'autre et le moyen à ressorts étant placé entre elles. 8. Connecteur électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et seconde surfaces sont disposées de façon à former un angle entre elles, et en ce que des moyens sont prévus à leur jonction pour aligner le film à circuit flexible par rapport au moyen d'application de force. 9. Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen à ressort comprend un ressort métallique (120) de configuration sinusoïdale, disposé longitudinalement, et en ce que le second élément comporte une nervure (114) orientée longitudinalement le long de sa base (116), en contact avec le ressort métallique. 10. Connecteur électrique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la nervure comporte un bord semi- circulaire et arrondi (118) en contact avec le ressort métallique.