Brevet FR2771591A1 — publié le 19990528

La présente invention concerne les modules de gestion pour les habitacles de véhicules automobiles. Plus particulièrement, elle concerne les modules de gestion qui associent d'une part une carte électronique pour la gestion de différentes fonctions sur le véhicule et d'autre part une carte de puissance destinée à assurer la protection des circuits commandés, ainsi que le relayage et la distribution de la puissance. La principale difficulté technologique rencontrée avec les modules de gestion de ce type réside dans le couplage mécanique et électronique entre la carte de puissance et la carte de gestion. La carte de puissance est en effet un circuit imprimé destiné à protéger des circuits commutant des courants allant jusqu'à 40 ampères ou supérieurs. Elle intègre des dispositifs de protection, tels que des fusibles et des relais, et doit présenter des épaisseurs de substrat et de couches de cuivre importantes. L'épaisseur globale de la couche de cuivre est généralement de l'ordre de 200 à 400 microns. La carte de gestion, qui intègre l'électronique de commande, ne nécessite quant à elle qu'un substrat de faible épaisseur. Elle consiste par exemple en un circuit imprimé simple ou double faces avec une ou deux couches de cuivre de l'ordre de 35 pm d'épaisseur. La carte de puissance et la carte de gestion correspondent donc à des technologies de réalisation et de connexion différentes. De ce fait, le raccordement entre les deux cartes, carte de puissance et carte de gestion, est difficile. Cette difficulté est en outre accrue par le fait que la carte de puissance nécessite des pistes de largeur importante et qu'il n'est pas possible de regrouper les points de connexion en un seul lieu, car le routage de la carte de puissance s'avérerait impossible à réaliser. Le but du présent brevet est de répondre au problème posé par la connexion entre les deux parties par une solution simple, peu coûteuse et adaptée. L'invention propose à cet effet un module de gestion pour habitacle de véhicule automobile, comportant un boîtier, ainsi qu'au moins une carte de puissance et au moins une carte de gestion disposées dans ledit boîtier, caractérisé en ce que la carte de gestion s'étend sensiblement perpendiculairement par rapport à la carte de puissance et en ce que ledit boîtier est constitué de deux demi-boîtiers refermés l'un sur l'autre et articulés autour d'une charnière avec laquelle ils sont d'une pièce, l'un des demi-boîtiers comportant des moyens formant logement qui reçoivent des languettes et/ou des broches femelles qui définissent des connecteurs avec lesdits moyens formant logement, ainsi qu'une enveloppe qui assure la protection mécanique de la carte de gestion. Ledit module est avantageusement complété par les différentes caractéristiques suivantes prises seules ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - la carte de gestion présente une pluralité de pistes qui se prolongent au-delà de ladite carte, lesdites pistes étant portées sur ladite carte par des zones séparées par des encoches et la carte de puissance porte une pluralité de fentes dans lesquelles lesdites zones qui portent lesdites pistes sont destinées à s'étendre, ladite carte de puissance portant elle-même au niveau desdites fentes des pistes avec lesquelles les pistes de la carte de gestion sont raccordées; - la carte de puissance comporte plusieurs circuits imprimés simple face superposés; - la carte de puissance comporte un ou plusieurs circuits imprimés flexibles; - le demi-boîtier qui comporte des moyens formant logement qui reçoivent des languettes et/ou des broches femelles, ainsi qu'une enveloppe qui assure la protection mécanique de la carte de gestion, porte également au moins un logement pour un composant directement soudé sur la carte de puissance. L'invention concerne également un procédé pour la réalisation d'un tel module, caractérisé par les différentes étapes suivantes: - on introduit la carte de gestion, les languettes et broches femelles dans les logements qui leur correspondent sur l'un des demi- boîtiers; - on met ensuite en place la carte de puissance sur les extrémités desdites languettes et broches, ainsi que sur la carte de gestion; - on positionne sur ledit demi-boîtier et la carte de puissance le ou les éventuel(s) composants de puissance; - on réalise ensuite, sur la face de la plaque o débouchent les extrémités des languettes, des broches et du ou des éventuel(s) composants de puissance du type du relais, une soudure à la vague; - on referme les deux demi- boîtiers l'un sur l'autre. L'invention concerne en outre un boîtier de module de gestion du type précité, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi-boîtiers refermés l'un sur l'autre et articulés autour d'une charnière avec laquelle ils sont d'une pièce, l'un des demi-boîtiers comportant des moyens formant logement destinés à recevoir des languettes et/ou des broches femelles qui définissent des connecteurs avec lesdits moyens formant moyens formant logement, ainsi qu'une enveloppe destinée à assurer la protection mécanique de la carte de gestion. La description qui suit est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une représentation en vue en coupe d'un module conforme à un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une représentation en vue en coupe du boîtier du module de la figure 1; - les figures 3 à 7 illustrent différentes étapes de montage du module de la figure 1; - la figure 8 une vue en coupe illustrant une variante de réalisation possible pour la carte de puissance du module de la figure 1; - la figure 9 est une représentation schématique illustrant un mode de réalisation de la liaison entre la carte de gestion et la carte de puissance. Le module de gestion représenté sur la figure 1 peut être un module de calculateur d'habitacle et comporte une carte de puissance 1, une carte de gestion 2. La carte de puissance 1 comporte un circuit imprimé 3 sur lequel sont montés des éléments traversants tels que: - des broches femelles 4 sur lesquelles sont destinés à être embrochés des fusibles 5 et des relais 6, - des languettes de connexion 7, qui définissent, avec des jupes de guidage 18 à l'intérieur desquelles elles sont disposées, des connecteurs 8 permettant notamment le raccordement à des bornes d'alimentation à la tension de la batterie ou aux différents organes commandés, - un ou plusieurs composants de puissance (relais 10) soudés sur ledit circuit imprimé 3. Le circuit imprimé 3 est par exemple un circuit imprimé simple face, seule la face o débouchent les extrémités desdits éléments traversants 4, 7 et 10 étant cuivrée. Ledit circuit 3 est par exemple un circuit découpé surmoulé ou un circuit imprimé d'épaisseur de cuivre de forte épaisseur (par exemple 105 à 400 microns) ou encore un circuit flexible de cuivre de forte épaisseur. Il peut présenter une ou plusieurs couches. D'autres types de composants que ceux indiqués ci-dessus peuvent bien entendu être envisagés (diodes ou autres composants de puissance, par exemple). La carte électronique 2 est constituée par un circuit imprimé à substrat epoxy qui porte une pluralité de composants électroniques 11. Sur l'exemple illustré sur la figure 1, ledit circuit imprimé est de type double face, mais il peut bien entendu être de type simple face. Les couches de cuivre utilisées sont d'une épaisseur de microns. La carte électronique 2 s'étend perpendiculairement au plan de la carte de puissance 1 et est reliée au circuit imprimé 3 de ladite carte 1 par un connecteur à souder 12, qui est par exemple constitué par des fils rigides ou encore, ainsi qu'on l'a illustré sur la figure 1, par des barrettes coudées. D'autres variantes de moyens de connexion particulièrement avantageux sont décrits plus loin en référence à la figure 9. La carte de puissance 1 est reçue avec la carte électronique 2 dans un boîtier monobloc 13 en matière plastique qui est conformé de façon d'une part à envelopper lesdites cartes 1 et 2 pour les protéger contre les chocs ou contraintes mécaniques et d'autre part à définir des logements 18 qui définissent avec les broches 4 et les languettes 7, les connecteurs du module. Ce boîtier 13 est plus particulièrement représenté sur la figure 2. Il est constitué d'un premier demi-boîtier 14 (demi-boîtier inférieur sur la figure 1) et d'un deuxième demi-boîtier 15 (demi- boîtier supérieur sur la figure 1), qui sont articulés l'un sur l'autre par une charnière 16 venue de moulage avec lesdits demi- boîtiers 14 et 15. Le demi-boîtier inférieur 14 présente un fond plat 14a, bordé par des parois 14b et se prolongeant par des pattes de fixation élastiques 14c portant des protubérances formant crochet. Le demi-boîtier supérieur 15 comporte un renfoncement borgne 17 qui définit l'enveloppe de protection de la carte électronique 2 de gestion. Il comporte également des logements (jupes 18) bordés par des parois qui sont destinées à coopérer avec les languettes 7 et les broches 4 pour définir les connecteurs du module. Il comporte en outre des évidements 19 destinés à recevoir des composants directement soudés sur le circuit imprimé 3. Ce demi-boîtier 15 est par ailleurs bordé par une paroi 15a dont la tranche est destinée à venir en contact avec la tranche de la paroi 14b. Cette paroi 15a présente en outre des alvéoles 20 qui sont destinées à coopérer avec les crochets des pattes de fixation 14c, pour maintenir lesdits demi-boîtiers 14 et 15 l'un par rapport à l'autre. Le boîtier 13 peut également avantageusement des protubérances extérieures (non représentées) conformées pour permettre sa fixation sur un véhicule, par exemple des pattes ou oreilles de fixation. Les figures 3 à 7 illustrent les différentes étapes du montage du module de la figure 1. Le boîtier 13 étant initialement ouvert, on introduit les languettes 7 et broches 4 dans leurs logements 18 respectifs (figure 3). Puis, on introduit la carte électronique 2 dans son logement 17 (figure 4). On met ensuite en place la carte 1 du circuit de puissance sur les extrémités desdites languettes 7 et broches 4 (figure 5). Une fois la plaque 1 positionnée sur les languettes 7 et broches 4, on retourne le demi-boîtier a, puis on positionne sur celui-ci les composants de puissance, qui, comme le relais 10, sont destinés à être directement soudés sur ladite plaque (figure 6). On réalise ensuite, sur la face de la plaque 1 o débouchent les extrémités des languettes 7, des broches 4 et des composants de puissance du type du relais 10, une soudure à la vague qui permet de réunir toutes les équipotentielles nécessaires à l'obtention du schéma désiré (soudure selon le sens de la flèche de la figure 7). Les demi-boîtiers 15a et 14b sont ensuite refermés l'un sur l'autre. Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit en référence aux figures 3 à 7, on a supposé que le circuit imprimé 3 de la carte de puissance 1 était de type rigide. En variante, il est bien entendu possible d'utiliser un circuit 3 de type flexible que l'on applique le long d'une surface plane intérieure du boîtier 13, telle que par exemple la surface intérieure du demi-boîtier 14. La fixation du circuit flexible sur cette surface peut être assurée par collage ou par sertissage à chaud de pions venant du boîtier lui-même et passant au travers des trous du circuit flexible. La soudure illustrée sur la figure 7 permet d'assurer la liaison entre deux composants. Une soudure avec une seule couche de cuivre peut toutefois s'avérer insuffisante pour réaliser l'ensemble du schéma requis. Dans ce cas, on pourra avoir recours à un circuit de puissance double face, ou un empilage de circuits simple face. Un montage dans laquelle carte 1 est constituée par deux circuits simple face 21a, 21b empilés est illustré sur la figure 8. Dans ce montage, une première languette 7a est connectée au premier circuit 21a et reliée à une broche 4 par une couche cuivre 22 dudit premier circuit 21a. Cette broche 4 est reliée à une languette 7b par une couche cuivre 23 déposée sur le second circuit 2lb. Avec un tel montage utilisant plusieurs circuits empilés, il est possible de souder un même élément sur deux voir plusieurs circuits superposés, ce qui permet de disposer de liaisons croisées et d'augmenter la complexité des circuits réalisés. Les queues des languettes ou broches sont à cet effet préférentiellement étagées sur plusieurs niveaux, correspondant aux différentes couches de circuits. La figure 9 illustre un mode de réalisation de la liaison entre la carte électronique 2 et la carte de puissance 1 dans laquelle on utilise, pour assurer la liaison entre lesdites cartes, une pluralité de pistes 24 situées sur la carte électronique et se prolongeant au- delà de ladite carte 2 pour constituer des pistes traversantes la carte de puissance 1. A cet effet, des encoches 25 sont découpées sur la carte 2 entre les zones o s'étendent les pistes 24 et la carte 1 présente une pluralité de fentes 26 destinées à recevoir les parties entre lesdites encoches 25 qui portent lesdites pistes 24 et dépassent de la carte 2. La carte 1 porte elle-même, de part et d'autre desdites fentes 26, des pistes 27 qui se trouvent dans le prolongement desdites pistes 24 lorsque la carte 2 est en place sur la carte 1, et avec lesquelles lesdites pistes 24 sont raccordées. Ainsi, une telle disposition permet de raccorder la carte électronique au substrat de puissance en ménageant des possibilités de routage de la carte de puissance, sans utiliser de connecteur ou de bout de raccordement. REVENDICATIONS 1. Module de gestion pour habitacle de véhicule automobile, comportant un boîtier, ainsi qu'au moins une carte de puissance (1) et au moins une carte de gestion (2) disposées dans ledit boîtier, caractérisé en ce que la carte de gestion s'étend sensiblement perpendiculairement par rapport à la carte de puissance (1) et en ce que ledit boîtier (13) est constitué de deux demi-boîtiers (14, 15) refermés l'un sur l'autre et articulés autour d'une charnière (16) avec laquelle ils sont d'une pièce, l'un (15) des demi- boîtiers comportant des moyens (18) formant logement qui reçoivent des languettes et/ou des broches femelles qui définissent des connecteurs avec lesdits moyens formant logement, ainsi qu'une enveloppe (17)qui assure la protection mécanique de la carte de gestion (2). 2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte de gestion (2) présente une pluralité de pistes (24) qui se prolongent au-delà de ladite carte, lesdites pistes (24) étant portées sur ladite carte (2) par des zones séparées par des encoches (25) et en ce que la carte de puissance (1) porte une pluralité de fentes (26) dans lesquelles lesdites zones qui portent lesdites pistes (24) sont destinées à s'étendre, ladite carte de puissance (1) portant elle- même au niveau desdites fentes des pistes (27) avec lesquelles les pistes (24) de la carte de gestion (2) sont raccordées. 3. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carte de puissance (1) comporte plusieurs circuits imprimés simple face superposés (21a, 21b). 4. Module selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la carte de puissance (1) comporte un circuit imprimé flexible. 5. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le demi-boîtier (15) qui comporte des moyens (18) formant logement qui reçoivent des languettes et/ou des broches femelles, ainsi qu'une enveloppe (17) qui assure la protection mécanique de la carte de gestion, porte également au moins un logement (19) pour un composant directement soudé sur la carte de puissance (1). 6. Procédé pour la réalisation d'un module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par les différentes étapes suivantes: - on introduit la carte de gestion, les languettes et broches femelles (4, 7) dans les logements (18) qui leur correspondent sur l'un des demi-boîtiers (15); - on met ensuite en place la carte de puissance (1) sur les extrémités desdites languettes et broches (4, 7), ainsi que sur la carte de gestion (2); - on positionne sur ledit demi-boîtier et la carte de puissance (1) le ou les éventuel(s) composants de puissance (10); - on réalise ensuite, sur la face de la plaque o débouchent les extrémités des languettes, des broches (4, 7) et du ou des éventuel(s) composants de puissance (10) du type du relais, une soudure à la vague; - on referme les deux demi-boîtiers (14, 15) l'un sur l'autre. 7. Boîtier de module de gestion selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi-boîtiers (14, 15) refermés l'un sur l'autre et articulés autour d'une charnière (16) avec laquelle ils sont d'une pièce, l'un (15) des demi- boîtiers comportant des moyens formant logement destinés à recevoir des languettes et/ou des broches femelles (4, 7) qui définissent des connecteurs avec lesdits moyens formant logement, ainsi qu'une enveloppe (17) destinée à assurer la protection mécanique de la carte de gestion.