Brevet FR2780559A3 — publié le 19991231

FR 2780559 A3 19991231 FR 9908005 A 19990623 La présente invention concerne une barrette d'alignement pour positionner des broches de contact d'un boîtier à électronique intégrée pour réaliser une liaison électrique conductrice entre les broches de contact et les conducteurs associés. Dans le domaine automobile, par exemple dans les boîtes de vitesses de véhicules automobiles avec un automate de changement de vitesses, on utilise des circuits électroni- ques très intégrés au niveau de la boîte de vitesses. L'électronique de commande est ainsi par exemple intégrée dans un boîtier métallique hermétiquement étanche. Les liaisons électriques avec les capteurs, la source de cou- rant et autres appareils de commande, se font par des conduc- teurs électriques reliés en conduction électrique avec les broches de contact. Souvent les boîtiers sont réalisés comme un boîtier de microprocesseur et la face inférieure comporte des broches de contact réparties en plusieurs rangées. Pour réaliser les liaisons électriques conduc- trices de préférence solidaires, on a l'inconvénient que du fait des déviations et des tolérances surtout des broches de contact, on ne peut que difficilement utiliser un procédé au- tomatique de liaison. En particulier pour le soudage au laser, la qualité des soudures en souffre à cause des tolé- rances de pas et de longueur des broches de contact et des positions en hauteur, différentes ainsi engendrées pour les points de soudage vis-à-vis de la face inférieure du boîtier. La présente invention a ainsi pour but de déve- lopper une barrette d'alignement remédiant aux inconvénients des tolérances de pas et de longueur des broches de contact et permettant l'utilisation en technique automatique de liai- son entre les broches de contact et les conducteurs associés A cet effet, l'invention concerne une barrette d'alignement du type défini ci-dessus caractérisée en ce que la barrette d'alignement comporte les passages positionnés suivant la disposition des broches de contact pour recevoir les broches, avec chaque fois un espace libre prévu d'un côté de chaque passage pour réaliser la liaison. La barrette d'alignement comporte ainsi en fonc- tion de la disposition des broches de contact, des passages positionnés pour recevoir les broches chaque fois d'un espace libre prévu d'un côté de chaque passage pour réaliser la liaison. La barrette d'alignement peut s'utiliser par exemple et se placer contre la face inférieure d'un boîtier dans le cas de broches de contact réparties en une ou plu- sieurs rangées. La barrette d'alignement qui est notamment en matière plastique isolante électrique est pressée avec ses passages positionnés suivant la disposition des broches de contact sur les rangées de broches de contact. Les diverses broches de contact traversent les passages et leur extrémité respective dépasse tout d'abord perpendiculairement d'un côté15 de la barrette d'alignement. Les passages alignent les bro- ches de contact d'une manière très précise suivant le pas des broches de contact. Cela permet de respecter sans difficulté des tolérances de +/- 0,05 à +/- 0,08 mm. Du fait des passa- ges dans la barrette de liaison, on peut avantageusement com- penser les tolérances de pas liées à la fabrication ou les imprécisions liées à des broches de contact déformées, ce qui permet d'utiliser une technique de liaison automatique. La barrette d'alignement selon l'invention peut comporter des éléments de repliage notamment sous la forme d'arêtes de pliage pour les broches de contact. Les arêtes de pliage permettent avantageusement de replier les broches de contact à l'équerre. Précisément dans le cas de dispositifs à broches de contact en plusieurs rangées, on a alors l'avan- tage que toutes les broches de contact se terminent dans un30 plan ou parallèlement au côté inférieur du boîtier et qu'ainsi les points de liaison entre les broches de contact et les conducteurs correspondants sont fixes indépendamment des tolérances des broches de contact, dans une rangée per- pendiculaire au côté inférieur du boîtier. Il est prévu un espace libre au niveau des points de liaison pour que l'énergie du laser, fortement concentrée lorsqu'on soude avec un laser ne soit pas transmise à la ma- tière plastique environnante. Ce moyen permet de réaliser une liaison optimale entre les broches de contact et les conduc- teurs associés. On a de préférence des éléments de repliage sur le côté extérieur des passages au voisinage des espaces li- bres pour réaliser les liaisons. Les broches de contact par- tant du côté inférieur du boîtier traversent les passages répartis en rangées et sur le côté extérieur des passages, à l'opposé du boîtier, on peut notamment replier à l'équerre et les extrémités recourbées pénètrent dans les espaces libres respectifs pour réaliser la liaison. On a dans ces conditions l'avantage que la hauteur de tous les points de soudage se situe dans une bande de tolérances étroite dans le boîtier, par rapport au côté de fixation des broches de contact. Etant donné la disposition exacte des passages, la tolérance de pas entre les broches de contact se trouve également dans des li- mites étroites. La barrette d'alignement selon l'invention permet des cadences rapides pour le soudage au laser, une grande précision d'alignement et de répétition et une grande résistance mécanique des points de soudage. Cela est notam- ment avantageux si l'opération de soudage doit être automati- sée. De manière préférentielle, les éléments de re- pliage sont constitués par une zone de sortie arrondie pour les passages des broches de contact. On peut toutefois égale- ment prévoir des arêtes de pliage pour replier les broches de contact. Le rayon de pliage correspond sensiblement au diamè- tre du fil formant les broches de contact. La zone de sortie arrondie ou les arêtes de pliage permettent de replier les broches de contact de préférence à l'équerre, dans la direc- tion souhaitée vers les conducteurs. La barrette d'alignement comporte de préférence des éléments de guidage pour les conducteurs ou les broches qu'il faut aligner notamment des rainures prévues en surface ou des nervures d'isolation. Pour le guidage latéral, les ex- trémités repliées des broches de contact peuvent être inté- grées jusqu'à environ le milieu du fil dans des rainures horizontales. Grâce aux rainures ou aux nervures d'isolation, on respecte la tolérance du pas des broches de contact juxta- posées; même après avoir replié les broches. Des surfaces d'appui longues à l'intérieur des rainures assurent qu'au soudage des broches de contact, la sollicitation mécanique de la fixation sur le boîtier reste faible. Cela est précisément avantageux si les broches de contact sont fixées au boîtier par des parties de verre fondu. De la même manière, on a des zones d'appui longues pour les conducteurs des broches de contact repliées. Il en résulte que la broche de contact res- pective au soudage ne pénètre pas dans le conducteur partiel- lement fondu notamment dans un chemin de grille estampée. Selon un développement particulièrement avanta- geux de l'invention, des éléments de guidage sont prévus pour recevoir les chemins conducteurs de la grille estampée. Les éléments de guidage des broches de contact sont disposés par rapport aux éléments de guidage des chemins conducteurs de la grille estampée pour que les broches de contact soient recou- vertes dans la zone de liaison par les chemins conducteurs de la grille estampée pour permettre notamment de souder sans difficulté des broches de contact dorées en utilisant le sou- dage au laser. Les broches de contact dorées ne conviennent pas dans les conditions normales pour le soudage au laser, car la couche d'or fonctionne comme un miroir et réfléchit le faisceau du laser. Pour l'étape de procédé correspondant à la fusion du verre et la fixation des broches de contact sur le côté intérieur du boîtier, il est néanmoins nécessaire que la surface de la broche de contact soit notamment dorée. Dans un but de simplification, généralement toute la surface exté- rieure de la broche de contact est dorée. La façon selon l'invention de disposer les che- mins conducteurs notamment les chemins conducteurs de la grille estampée entre le dispositif de soudage au laser et les broches de contact dorées permet avantageusement d'appli- quer un procédé de soudage automatique au laser. Comme les chemins conducteurs de la grille estampée sont placés par dessus la couche d'or des broches, cette couche n'est plus visible au faisceau laser. Ainsi le laser rencontre tout d'abord le chemin de la grille estampée et fait fondre celle- ci en partie. L'énergie nécessaire à la fusion est transmise au-delà vers les broches de contact, ce qui les fait fondre et réalise la soudure. Le point de soudage est réalisé de préférence selon un soudage ponctuel, de sorte que la zone d'appui restante sert à l'appui réciproque. Une compensation supplémentaire des tolérances permet deux points de soudure qui sont écartés dans la direction longitudinale d'environ 1 mm et dans la direction transversale par rapport au plan de division, d'environ +/- 0,1 mm. De manière préférentielle, la section des passa- ges va en diminuant. Comme passages, on peut prévoir des per- çages ayant une ouverture en forme d'entonnoir qui facilite l'alignement de la barrette sur le grand nombre de broches de contact. En plaçant les perçages allant en diminuant, on ali- gne les broches de contact par rapport aux tolérances de pas, de manière très exacte par exemple à +/- 0,08 mm. La barrette d'alignement est appliquée de préfé- rence avec son côté des passages en forme d'entonnoir notam- ment en la reliant au boîtier, sur les broches de contact réparties en rangées et du côté opposé du boîtier, les bro- ches de contact peuvent être repliées sur les passages au ni- veau des éléments de repliage. Les broches de contact repliées peuvent se monter dans une rainure de guidage adja- cente à l'élément de repliage respectif, de sorte que le con- ducteur associé et de preference un chemin conducteur de grille estampée, peut être voisin. Comme disposition voisine, on entend toute broche de contact et conducteur prévus pour une liaison solidaire. L'avantage pour des broches de contact dorées, est toutefois uniquement le recouvrement de la broche de contact par le chemin conducteur lors de l'opération de liaison. Les espaces libres pour réaliser les liaisons sont des cavités ou des gradins dans la surface de la bar- rette d'alignement. Les extrémités environnantes des broches de contact pénètrent dans l'espace libre respectif et vien- nent par exemple en saillie d'environ 4 mm dans la zone d'un gradin. Sur les extrémités repliées, on applique sensiblement au milieu de la répartition des broches, les chemins conduc- teurs de la grille matricée et au niveau de l'espace libre respectif, on soude avec les extrémités des broches de con- tact. Pour le niveau en hauteur, les rainures de guidage ont une tolérance de fabrication d'environ +/- 0,05 mm, de sorte que le repliage des broches de contact permet de compenser totalement leur tolérance de longueur. Dans le cas du soudage automatique, on peut régler la hauteur des points de soudage dans une bande de tolérances très étroite. En particulier dans le cas d'une barrette d'ali- gnement pour des broches de contact réparties en plusieurs rangées et de manière décalée, les éléments de repliage de toutes les broches de contact se trouvent à la même distance du plan de fixation des broches de contact dans un boîtier. Les conducteurs reliés aux broches de contact se trouvent dans un plan. Cela est précisément avantageux en liaison avec des chemins conducteurs d'une grille matricée prévus dans un plan. La barrette d'alignement pour des broches de con- tact en plusieurs rangées notamment décalées, peut être réa- lisée en une ou plusieurs pièces. La barrette d'alignement peut également faire partie d'une injection de la grille ma- tricée avec de la matière plastique ou une partie d'un boî- tier de montage traitée par exemple avec de l'huile de refroidissement pour refroidir le circuit électronique. La barrette d'alignement selon l'invention présente en outre l'avantage que pour des boîtiers de circuits électroniques avec des inserts à broches comportant des broches de contact réparties sur plusieurs rangées, on peut utiliser toujours la même barrette d'alignement. Si les broches de contact sont par exemple réparties en deux rangées, on peut engager les barrettes d'alignement également en inversant les côtés. Si les broches de contact sont symétriques par rapport à l'axe, on peut tourner la barrette d'alignement de 1800. Du fait de la disposition particulière des bro- ches de contact, on peut par exemple prévoir les chemins de grille estampée pour la barrette de contact selon l'invention, en la décalant également vers le milieu du cir- cuit électronique si la barrette d'alignement comporte des rainures de guidage correspondantes pour les broches de con- tact et les matrices estampées. De manière préférentielle, la barrette d'ali- gnement comporte des repères pour le positionnement automati- que d'un dispositif réalisant la liaison. Pour par exemple déplacer le laser sur la position de départ précise de la première broche de contact, la barrette d'alignement possède deux repères de référence possibles, éloignés; ces repères sont en relation précise avec les passages des broches de contact pour les tolérances. Les repères de référence peuvent être des perçages des broches, des repères en creux ou en saillie comme par exemple un réticule. Pour la direction du laser, on arrive à une tolérance d'alignement de +/- 0,02 mm. La barrette d'alignement peut également comporter les éléments de guidage pour que les extrémités des broches de contact se trouvent devant le chemin de la grille estampée par rapport au dispositif de soudage au laser. Les extrémités des broches de contact doivent alors avoir une surface qui permet leur soudage direct au laser; elles doivent par exem- ple être étamées. Du fait de la disposition en chevauchement des broches de contact et des chemins conducteurs de la grille estampée, correspondants, la tolérance de longueur des broches de contact et des chemins conducteurs ne joue qu'un rôle négligeable. Cela permet également de réaliser un sou- dage automatique remarquable au laser même avec des toléran- ces élevées. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réali- sation de l'invention représentés schématiquement dans les dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de dessus d'un premier mode de réa- lisation d'une barrette d'alignement selon l'invention, - la figure 2 est une vue de côté du mode de réalisation de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe de la barrette d'alignement de la figure 1, coupée sur la ligne A-B, - la figure 4 est une vue de dessus d'un boîtier de circuit électronique avec une barrette d'alignement rapportée sur les broches de contact, cette barrette correspondant à un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 est une vue de côté du second mode de réalisa- tion de la barrette appliquée au boîtier d'un circuit élec- tronique, - la figure 6 est une vue en coupe d'une barrette d'alignement selon l'invention pour une disposition de bro- ches de contact dans une ligne, - la figure 7 est une vue en coupe d'une barrette d'alignement selon l'invention pour une disposition de bro- ches de contact en plusieurs lignes, - la figure 8 est une vue en coupe d'une barrette d'alignement selon l'invention pour une disposition de bro- ches en une ligne avec un élément d'appui. Selon la figure 1, un premier mode de réalisation d'une barrette d'alignement 1 pour une disposition de broches de contact en deux rangées avec décalage au milieu, comprend un corps de base 2 en forme de bloc, des perçages 3 répartis suivant la disposition des broches de contact et des rainures de guidage 4 pour les broches de contact repliées 5. A une extrémité, chaque rainure de guidage 4 communique avec le perçage 3 et à l'autre extrémité, elle communique avec une cavité 6 qui forme un espace libre pour réaliser la liaison. L'espace libre est nécessaire pour permettre de réaliser une liaison optimale notamment solidaire entre la broche de con- tact 5 et les chemins conducteurs 22. D'autre part, on peut également introduire un outil accessoire dans la cavité pour réaliser la liaison ou par exemple un agent complémentaire pour améliorer la liaison par soudage ou brasage. La barrette d'alignement 1 comporte des deux cô- tés des perçages 3, une rainure de guidage 4 et une cavité 6, ce qui permet également de placer la barrette 1 sur les bro- ches de contact 5 dans une position tournée à 180 . Chaque perçage 3 comporte sur son côté opposé à celui du boîtier 7 portant les broches de contact 5, une zone de sortie 8, arrondie permettant de replier les broches de contact 5 avec un rayon de courbure correspondant sensible- ment au diamètre du fil formant la broche de contact, ce qui permet aux broches de contact 5 de s'appuyer dans la rainure de guidage 4. La disposition des perçages 3 et des rainures de guidage 4 ainsi que des cavités 6 dépend de la disposition des broches de contact 5 sur le boîtier 7. Par exemple, la barrette d'alignement 1 est adaptée à un boîtier 7 à circuit électronique intégré. Dans ce cas, on a chaque fois 10 bro- ches de contact 3 par rangée. La première rangée de broches de contact 9 est décalée dans l'intervalle des autres rangées de broches de contact 10. Deux repères de référence 11 et 12 réalisés sous la forme de perçages sont prévus sur le côté du corps de base 2 de la barrette d'alignement 1, opposé au boîtier 7 pour permettre une reconnaissance automatique de la position par un automate de soudage au laser. La vue en coupe de la figure 3 montre que les perçages 3 du côté tourné vers le boîtier 7 ont une forme en entonnoir pour faciliter la mise en place de la barrette d'alignement 1 sur les broches de contact 5. Le côté du per- çage 3 opposé au segment en entonnoir 13 comporte une zone de sortie arrondie 8. La barrette d'alignement 1 comporte sur son côté tourné vers le boîtier 7, une cavité 14 pour s'adapter par exemple à des inserts ou à des passages de verre, qui seraient en saillie du côté inférieur du boîtier 7. La figure 4 montre un boîtier d'une électronique de commande ou d'une boîte de vitesses d'automobile équipée d'un automatisme de changement de vitesses. Le boîtier 7 fa- briqué en métal est fermé hermétiquement. Le côté inférieur du boîtier 7 comporte deux inserts 15 et 16 avec chacun vingt branches de contact réparties sur deux rangées. Les dix pre- mières broches de contact 5 se trouvent dans une première rangée de broches de contact 17 et dix autres broches de con- tact 5 sont dans une seconde rangée de broches de contact 18 décalées au milieu. Les broches de contact sont intégrées dans les inserts 15, 16 dans des passages en verre 19, ronds qui en assurent la fermeture hermétique. Contrairement au premier exemple de réalisation, la barrette d'alignement 21 comporte des nervures d'isolation pour isoler entre elles les différents chemins conducteurs 22 d'une grille estampée ou les broches de contact 5 et pour les guider au moment de la réunion. Selon les figures 4 et 5, la barrette d'ali- gnement 21 mise en place, comporte des broches de contact ayant traversé et qui ont été repliées; les chemins conduc- teurs 22 de la grille matricée sont reliés de façon solidaire aux broches de contact respectives 5 par une soudure aux points par laser 23. Les rainures de guidage 4 recevant les broches de contact 5 sont disposées pour que les chemins con- ducteurs de la grille estampée 23, associée s'appuient sur chaque broche de contact. Un dispositif de soudage au laser permet de réaliser le point de soudage laser 23 sans que la broche de contact 5 éventuellement dorée n'apparaisse au dis- positif de soudage au laser. Du fait de la disposition essentiellement symé- trique par rapport à l'axe selon les repères de référence 11 et 12, on a chaque fois une cavité 6 et une rainure de gui- dage 4 des deux côtés du perçage 3. Pour cette raison, on peut également recourber les chemins conducteurs 22 de la grille estampée dans la direction du milieu du côté inférieur du boîtier et les aligner à cet endroit dans un plan paral- lèle au côté inférieur du boîtier 7. La figure 6 montre une barrette d'alignement 24 pour une rangée unique de broches de contact 17. La barrette d'alignement 24 est rapportée sur les broches de contact 5 par le segment 25 en forme d'entonnoir et les broches sont repliées à l'équerre au niveau de la zone de sortie 8, arron- die pour être guidées dans les rainures de guidage 31. Le chemin conducteur 22 de la grille estampée est soudé solidai- rement à l'extrémité de la broche de contact 5 par un point de soudage réalisé par laser 23. La cavité 14 permet d'adapter avantageusement la barrette d'alignement 24 sur l'insert 16. Les espaces libres qui réalisent la liaison sont en forme de gradins continus 26 et 27 de chaque côté du per- çage 3. La figure 7 montre une coupe transversale d'une barrette d'alignement 28 pour des broches de contact 5 en plusieurs rangées décalées. L'espace libre est réalisé sous la forme de cavités rectangulaires 6 dans le corps de base 2.5 La figure 8 montre une barrette d'alignement 29 pour une disposition de broches de contact en une seule li- gne. Contrairement au mode de réalisation de la figure 6, il y a des éléments d'appui supplémentaires 30 avec des rainures de guidage 32 pour associer les broches de contact 5 et les10 chemins conducteurs 22 de la grille estampée de manière opti- male lors de l'opération de liaison. Les points de soudage 33, 34 décalés réalisent une liaison soudée optimale même dans des conditions de tolérance difficiles pour les broches de contact 5 et les chemins conducteurs 22 à relier. R E V E N D I C A T IONS 1 ) Barrette d'alignement pour positionner des broches de contact (5) d'un boîtier (7) à électronique intégrée pour réaliser une liaison électrique conductrice entre les broches de contact (5) et les conducteurs (22) associés, caractérisée en ce que la barrette d'alignement (1, 21, 24, 28, 29) comporte les passages (3) positionnés suivant la disposition des broches de contact (5) pour recevoir les broches, avec chaque fois un espace libre (6, 26, 27) prévu d'un côté de chaque passage (3) pour réaliser la liaison. ) Barrette d'alignement selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de repliage (8) sont prévus sur le côté de sor- tie des passages (3), voisins des espaces libres (6, 26, 27) pour réaliser la liaison. ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2, caractérisée en ce que les éléments de repliage (8) sont constitués par une zone de sortie arrondie des passages (3) servant aux broches de con- tact (5). 4 ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisée en ce qu' elle (1, 21, 24, 28, 29) comporte des éléments de guidage (4) pour aligner les conducteurs (22) ou les broches de contact (5) notamment des rainures (4, 31, 32) ou des nervures d'isolation (20) prévues à la surface. ) Barrette d'alignement selon la revendication 4, caractérisée en ce que les éléments de guidage (4, 20, 31, 32) sont prévus pour re- cevoir des chemins conducteurs (22) d'une grille estampée, et notamment les chemins conducteurs (22) recouvrent les broches de contact (5) dans la zone de liaison. 6 ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisée en ce que les passages (3) sont des perçages dont la section va en di- minuant notamment sur une forme d'entonnoir. 7 ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisée en ce que les barrettes d'alignement (1, 21, 24, 28, 29) se placent avec le côté en forme d'entonnoir des passages (3) sur les broches de contact (5) prévues en ligne, notamment reliées à un boîtier (7) et les broches de contact (5) peuvent être re- pliées contre les éléments de repliage (8) du côté des passa- ges (3) éloignés du côté du boîtier (7). 8 ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisée en ce que les broches de contact repliées (5) viennent dans une rainure de guidage (4, 31, 32) adjacente à l'élément de repliage (8) respectif pour que les conducteurs associés soient voisins, pour réaliser la liaison solidaire entre la broche de contact (5) et le conducteur associé (22). 9 ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8, caractérisée en ce que les espaces libres (6, 26, 27) pour réaliser les liaisons sont des cavités notamment des gradins en surface dans la barrette d'alignement (1, 21, 24, 28, 29) dans lesquels pénè- trent les broches de contact (5) avec les conducteurs asso- ciés (22) lorsqu'on réalise la liaison. ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisée en ce que le ou les éléments de repliage (8) d'une barrette d'aligne- ment (1, 21, 28) pour des broches de contact (5), décalées, sont prévus à la même distance d'une surface de fixation des broches de contact (5) sur le boîtier (7) pour que les con- ducteurs repliés (22) ou les broches de contact (5) se si- tuent dans un même plan. 11 ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 10, caractérisée en ce que la barrette d'alignement (1, 21, 28) est en une seule pièce pour des broches de contact en plusieurs rangées notamment décalées. 12 ) Barrette d'alignement selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 11, caractérisée en ce que la barrette d'alignement (1, 21, 24, 28, 29) comporte des re- pères de référence (11, 12) pour le positionnement automati- que d'un dispositif réalisant la liaison.