Brevet FR2789811A1 — publié le 20000818

La présente invention concerne un raccord coaxial pour relier deux cartes de circuit imprimé. Pour établir une liaison coaxiale entre deux cartes de circuit imprimé parallè- les et voisines, on connaît les connecteurs coaxiaux, qui sont des dispositifs du type constitué par deux éléments de connecteur, lesquels sont brasés chacun sur une carte de circuit imprimé et peuvent s'accoupler l'un à l'autre lorsqu'on rapproche les deux cartes de circuit imprimé l'une de l'autre. Ces connecteurs coaxiaux donnent satisfaction en ce qui concerne leurs pro- priétés électriques. En revanche, ils soulèvent quelques difficultés lorsqu'il s'agit d'en disposer une pluralité entre deux cartes de circuit imprimé car le mode d'accouplement de leurs éléments de connecteur requiert un positionnement très précis de chacun d'eux sur les cartes. En effet, chaque élément de connecteur doit se trouver exactement dans l'axe de l'élément de connecteur avec lequel il doit s'accoupler, ce qui n'est possible que si les positions relatives des éléments de connecteur entre eux sur une carte, sont rigoureuse- ment identiques aux positions relatives des éléments de connecteur correspondant sur l'autre carte. En outre, l'interface d'accouplement doit présenter exactement le même dé- battement axial d'un connecteur à l'autre, ce qui n'est pas facile à obtenir même si les connecteurs sont tous identiques car deux éléments de connecteurs d'une même carte ne se trouvent pas forcément rigoureusement dans le même plan, du fait notamment de leur brasage sur la carte. Par ailleurs, les connecteurs coaxiaux connus ont une hauteur relativement importante à l'état connecté, ce qui fixe une limite inférieure à la distance à laquelle il est possible de rapprocher les deux cartes de circuit imprimé ainsi connectées. Enfin, les éléments de connecteur d'un connecteur coaxial présentent chacun une certaine complexité de structure qui rend ces connecteurs relativement délicats et coûteux à fabriquer. La présente invention vise à fournir un raccord coaxial entre deux cartes de circuit imprimé qui ne présente pas les inconvénients rappelés ci-dessus et procure par ailleurs d'autres avantages qui apparaîtront dans la suite de la description. -2- La présente invention a pour objet un raccord coaxial pour relier deux cartes de circuit imprimé qui est caractérisé par le fait qu'il comporte: - un conducteur externe cylindrique, muni, à une première de ses deux ba- ses, d'au moins une patte de montage destinée à entrer en contact électrique avec une piste conductrice d'une première carte de circuit imprimé et, à sa seconde base, d'au moins une patte de contact destinée à entrer en contact électrique avec une piste conduc- trice d'une seconde carte de circuit imprimé, - un isolant tubulaire logé à l'intérieur dudit conducteur externe et dans le- quel est ménagé un passage traversant s'étendant d'une base à l'autre dudit conducteur externe et - un conducteur interne logé dans le passage traversant de l'isolant tubulaire et comportant, dépassant de l'isolant tubulaire du côté de la première base du conducteur externe, une patte de contact destinée à entrer en contact électrique avec une piste con- ductrice de la première carte de circuit imprimé et, dépassant de l'isolant tubulaire du côté de la seconde base du conducteur externe, une patte de contact destinée à entrer en con- tact électrique avec une piste conductrice de la seconde carte de circuit imprimé. Les pattes de montage et/ou les pattes de contact peuvent être assujetties aux pistes des cartes ou venir en pression contre celles-ci. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les pattes de contact sont conformées en languettes élastiquement déformables s'étendant depuis le conducteur dans une direction oblique par rapport au plan des deux cartes de circuit imprimé et ter- minées par une zone d'appui sensiblement parallèle au plan des deux cartes de circuit irm- primé, zone d'appui par laquelle lesdites pattes de contact viennent s'appliquer contre la seconde carte de circuit imprimé. Dans ce mode de réalisation, le contact électrique entre les pattes de contact et les pistes conductrices de la seconde carte de circuit imprimé s'établissent en mettant les pattes de contact en pression contre les pistes de la seconde carte au moment o cette dernière est rapprochée de la première carte de contact. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'absorber les écarts de position- nement entre les deux cartes de circuit imprimé, notamment dans le cas o les deux cartes de circuit imprimé sont reliées par plusieurs raccords coaxiaux selon l'invention. En outre, dans ce mode de réalisation, chaque zone d'appui vient au contact -3 - d'une piste conductrice de la seconde carte de circuit imprimé en effectuant un léger glis- sement contre cette piste du fait de la déformation de la languette, ce qui entraîne un auto- nettoyage des surfaces de contact et garantit une bonne liaison électrique entre les pattes de contact et les pistes conductrices. Dans ce mode de réalisation, les deux cartes de circuit imprimé peuvent être séparées l'une de l'autre sans que le raccord ne subisse aucune traction, ce qui préserve les pattes de montage de sollicitations mécaniques d'arrachement. Ces dernières pattes de montage peuvent, selon l'invention, être assujetties à la première carte de circuit imprimé par brasure ou soudage en surface de la carte de cir- cuit imprimé ou par brasure ou soudage dans des trous métallisés de cette dernière. L'assujettissement peut également être réalisé par insertion en force dans des trous métallisés à l'aide de broches de type "press-fit". Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le conducteur externe est réalisé d'un seul tenant par découpage et roulage d'une feuille métallique. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, compatible avec le précé- dent, le conducteur interne est formé par une bande métallique recourbée à chacune de ses extrémités, ces parties recourbées constituant la patte de contact et la patte de mon- tage du conducteur interne. Dans un tel cas, le passage traversant de l'isolant tubulaire peut être avanta- geusement désaxé par rapport au conducteur externe pour allonger les pattes de contact et de montage du conducteur interne sans accroître l'encombrement global du raccord sur la carte. Dans une variante particulière de ce mode de réalisation, la bande constituant le conducteur interne est roulée dans sa partie médiane comprise entre la patte de contact et la patte de montage, de manière à constituer un conducteur interne tubulaire plus ri- gide. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, les pattes de contact et/ou les pattes de montage sont recourbées vers l'intérieur du cylindre constituant le conduc- teur externe, afin de réduire l'encombrement du raccord sur la carte. Dans un premier mode de réalisation particulier de l'invention, l'isolant tubu- laire est réalisé par simple moulage et s'assemble avec les conducteurs interne et externe. A cet effet, l'isolant peut comporter une fente latérale reliant son passage tra- -4- versant à l'une de ses génératrices et permettant l'introduction par translation radiale du conducteur externe. Une telle fente est particulièrement utile lorsque les pattes de contact et de montage du conducteur interne ont déjà été recourbées et ne se trouvent plus dans l'axe de sa partie médiane. Lorsque les pattes de montage et de contact se trouvent dans le prolongement de la partie médiane du conducteur interne, le conducteur interne peut être introduit dans le passage traversant de l'isolant par translation axiale. Dans un deuxième mode de réalisation particulier de l'invention, l'isolant tu- bulaire est réalisé par surmoulage autour du conducteur interne. Dans les deux modes de réalisation précédents, I'isolant tubulaire, comportant ou non le conducteur interne, est introduit dans le conducteur externe o il est retenu par encliquetage. Dans un troisième mode de réalisation particulier de l'invention, l'isolant tu- bulaire est réalisé par surmoulage sur le conducteur interne et sur le conducteur externe, convenablement positionnés l'un par rapport à l'autre dans le moule, ce qui permet d'ob- tenir le raccord selon l'invention en une seule opération de moulage, sans qu'aucune opé- ration de montage ou d'assemblage entre les différentes parties constitutives du raccord ne soit requise. Dans ce mode de réalisation, le surmoulage des conducteurs interne et externe peut s'accompagner de la formation d'une enveloppe isolante recouvrant la paroi exté- rieure du conducteur externe. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'isolant tubulaire pré- sente, du côté de la seconde base de conducteur externe, une surface plane donnant prise à des buses d'aspiration d'un dispositif de préhension de type "pick and place", qui est couramment utilisé dans le domaine de l'invention. Le raccord coaxial selon l'invention présente une structure qui permet de lui donner de très petites dimensions et de l'utiliser dans des applications miniatures telles que la téléphonie. A titre d'exemple, le raccord selon l'invention peut présenter une hau- teur hors tout de l'ordre de 3mm. Sa grande simplicité structurelle permet en outre de le réaliser par des moyens simples et économiques tout en lui conférant une grande fiabilité. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire mainte- -5 - nant des modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs de la portée de l'in- vention, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un raccord selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en élévation latérale du raccord de la figure 1 utilisé pour relier électriquement deux cartes de circuit imprimé, - la figure 3 est une vue analogue à la figure I représentant un raccord selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 est une vue en élévation latérale selon la flèche IV du raccord delafigure3, - la figure 5 est une vue de dessus de la figure 4, - la figure 6 représente, en perspective, une partie d'un conducteur interne selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une vue en perspective d'un raccord selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 8 est une vue en élévation du raccord de la figure 7. Dans le mode de réalisation des figures I et 2, le raccord coaxial I comprend un conducteur externe 2 formé par découpage et roulage d'une bande métallique en un cylindre fendu selon une de ses génératrices 3. A la base inférieure 4 (par rapport au dessin) du cylindre, deux pattes de montage 5 s'étendent perpendiculairement à l'axe dudit cylindre, vers l'extérieur de celui- ci. A la base supérieure 6 du cylindre, deux pattes de contact 7 s'étendent dans une direction oblique par rapport à l'axe du cylindre, également vers l'extérieur de celui- ci. Chaque patte de contact 7 se termine par une zone d'appui plane 8 en forme de portion d'anneau coaxiale au cylindre, qui est sensiblement perpendiculaire à l'axe du cylindre. On remarque que chaque patte de montage 5 est la projection suivant l'axe du cylindre d'une des pattes de contact 7. Le raccord 1 comporte également un conducteur interne 9 qui est une bande de type "strip line" recourbée à chacune de ses extrémités pour former d'une part une -6- patte de montage 10 s'étendant perpendiculairement à l'axe du cylindre et d'autre part une patte de contact 11 inclinée et terminée par une zone d'appui 12 similaire à celles des pattes de contact du conducteur externe. La partie médiane du conducteur interne 9 est noyée dans un isolant tubulaire 13 réalisé autour de cette partie médiane par surmoulage puis inséré avec le conducteur interne 9 à l'intérieur du conducteur externe 2. L'introduction de l'isolant dans le conducteur externe peut s'opérer de deux manières différentes. On peut, d'une part, écarter les bords en regard de la fente latérale 3 du con- ducteur externe en déformant ce dernier élastiquement pour introduire l'isolant et le con- ducteur interne axialement, les pattes de contact 10 et de montage 11 du conducteur interne se trouvant à la verticale de la fente 3 ainsi agrandie. On peut, d'autre part, insérer axialement l'isolant dans le conducteur externe avant de recourber l'une au moins des pattes de contact et de montage du conducteur in- terne, puis recourber cette patte une fois l'isolant mis en place dans le conducteur externe. L'isolant est maintenu axialement dans le conducteur externe par enclique- tage, grâce à des découpes appropriées (non représentées sur les figures I et 2) réalisées dans la paroi du conducteur externe, comme cela sera décrit en référence aux figures 3 à5. Comme on le voit à la figure 2, les pattes de montage 5, 10 sont brasées sur des pistes conductrices d'une première carte de circuit imprimé 14, tandis que les pattes de contact 7, 11 se trouvent en regard d'une deuxième carte de circuit imprimé-l 5 paral- lèle à la première. Du fait que les pattes de montage 5 du conducteur externe 2 sont décalées par rapport à l'axe du cylindre en direction opposée à la patte de montage 10 du conducteur interne, elles forment, avec cette patte de montage du conducteur interne, un triangle de sustentation dont le barycentre correspond sensiblement à la projection selon l'axe du cy- lindre du centre de gravité du raccord. En d'autres termes, cet agencement des pattes de montage garantit que cha- cune d'elles repose convenablement contre la première carte de circuit imprimé. Le même agencement des pattes de contact 7, 11 assure également que cha- cune d'elles peut s'appliquer contre la deuxième carte de circuit imprimé. -7- La mise en contact électrique des pattes de contact 7, I I avec les pistes con- ductrices de la deuxième carte de circuit imprimé 15 s'effectue en rapprochant les deux cartes l'une de l'autre et en écrasant les pattes de contact 7, I l. Dans le mode de réalisation des figures 3, 4 et 5, sur lesquelles les éléments identiques à ceux précédemment décrits portent les mêmes numéros de référence, le con- ducteur externe 2' est sensiblement identique au conducteur externe précédemment décrit, à la différence près que sa fente latérale 3' est plus large, ce qui réduit la mesure dans laquelle il doit être déformé pour permettre l'introduction axiale de l'isolant tubulaire 13' entourant le conducteur interne. En outre, le conducteur externe 2' comporte, sur chaque bord de sa fente, des harpons 16 découpés dans l'épaisseur de sa paroi et dirigés vers l'intérieur du cylindre pour prendre appui sur un épaulement 17 de l'isolant tubulaire découpé à cet effet en re- gard desdits harpons. L'isolant tubulaire 13' est ici réalisé par simple moulage et comporte une fente latérale 18 qui s'étend depuis une de ses arrêtes jusqu'au-delà de son axe. La fente 18 débouche vers l'extérieur par un chanfrein 19 qui permet l'intro- duction en force du conducteur interne 9 avec ses extrémités recourbées formant la patte de montage 10 et la patte de contact 11. Le conducteur interne 9 comporte un ou plusieurs bossages 20 dans sa partie médiane en saillie de sa face opposée aux pattes de masse et de contact. La fente de l'isolant tubulaire a une largeur plus grande que l'épaisseur de la bande constituant le conducteur interne mais plus petite que l'épaisseur hors-tout de ce conducteur iriterne, bossages compris. Les bossages 20 immobilisent le conducteur in- terne dans l'isolant. Le fonctionnement du raccord des figures 3, 4 et 5, est identique à celui du raccord de la figure 2. Sur la figure 6, on a représenté un conducteur interne 9" selon un autre mode de réalisation de l'invention. Ce conducteur interne comporte une partie médiane roulée 22 qui lui confère une forme cylindrique. Cette forme cylindrique présente plusieurs avantages. Tout d'abord, elle est plus propice à la réalisation d'une ligne coaxiale. -8- D'autre part, elle rigidifie la partie médiane du conducteur interne, ce qui a pour effet d'empêcher cette partie médiane de se courber sous l'effet de la pression subie par la seconde carte de circuit imprimé. Il en résulte que les seuls efforts que ce conduc- teur interne peut transmettre à sa patte de montage sont normaux aux plans des cartes de circuit imprimé, ce qui préserve la brasure de cette patte de montage de contraintes trans- versales qui seraient préjudiciables à sa longévité. Dans les modes de réalisation précédents, le maintien de la partie médiane du conducteur interne parallèlement à l'axe du cylindre était assuré par l'isolant. Dans le mode de réalisation des figures 7 et 8, le raccord 2" comporte des pattes de contact 7" et 1 1" recourbées vers l'intérieur, ce qui permet de limiter l'encom- brement global du raccord, lequel est par ailleurs identique à celui des figures 3 à 5. Dans une variante non représentée, le raccord pourrait comporter des pattes de montage conformées comme les pattes de contact 7" et 1 1 " des figures 7 et 8. Dans ce cas, le maintien du raccord entre les deux cartes serait assuré par un moyen mécanique distinct des pattes, étant donné que toutes ses pattes ne seraient reliées aux pistes des cartes que par simple mise en pression. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications dési- rables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. -9- REVENDICATIONS 1. Raccord coaxial pour relier deux cartes de circuit imprimé (14, 15), ca- ractérisé par le fait qu'il comporte: - un conducteur externe cylindrique (2, 2'), muni, à une première (4) de ses deux bases, d'au moins une patte de montage (5) destinée à entrer en contact élec- trique avec une piste conductrice d'une première carte de circuit imprimé (14) et, à sa se- conde base (6), d'au moins une patte de contact (7) destinée à entrer en contact électrique avec une piste conductrice d'une seconde carte de circuit imprimé (15), - un isolant tubulaire (13, 13') logé à l'intérieur dudit conducteur ex- terne et dans lequel est ménagé un passage traversant s'étendant d'une base à l'autre dudit conducteur externe et - un conducteur interne (9, 9") logé dans le passage traversant de l'isolant tubulaire et comportant, dépassant de l'isolant tubulaire du côté de la première base du conducteur externe, une patte de contact (10) destinée à entrer en contact électri- que avec une piste conductrice de la première carte de circuit imprimé (14) et, dépassant de l'isolant tubulaire du côté de la seconde base du conducteur externe, une patte de con- tact (1 l) destinée à entrer en contact électrique avec une piste conductrice de la seconde carte de circuit imprimé (15). 2. Raccord selon la revendication I, caractérisé par le fait que ses pattes de montage et/ou ses pattes de contact sont assujetties aux pistes des cartes ou mises en pres- sion contre celles-ci. 3. Raccord selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé par le fait que les pattes de contact (7, 11) sont conformées en languettes élastiquement déformables s'étendant depuis le conducteur (2, 2', 9, 9") dans une direction oblique par rapport au plan des deux cartes de circuit imprimé (14, 15) et terminées par une zone d'appui (8, 12) sensiblement parallèle au plan des deux cartes de circuit imprimé, zone d'appui par laquelle lesdites pattes de contact viennent s'appliquer contre la seconde carte de circuit imprimé (15). - 10- 4. Raccord selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé par le fait que les pattes de montage (5, 10) sont assujetties à la première carte de circuit im- primé (14) par brasure ou soudage en surface de la carte de circuit imprimé ou par bra- sure ou soudage dans des trous métallisés de cette dernière ou par insertion en force dans des trous métallisés à l'aide de broches de type "press-fit". 5. Raccord selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le conducteur externe (2, 2') est réalisé d'un seul tenant par découpage et rou- lage d'une feuille métallique. 6. Raccord selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le conducteur interne (9, 9") est formé par une bande métallique recourbée à chacune de ses extrémités, ces parties recourbées constituant la patte de contact (1l) et la patte de montage (10) du conducteur interne. 7. Raccord selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le passage traversant de l'isolant tubulaire est désaxé par rapport au conducteur externe pour réaliser l'adaptation en impédance de la ligne coaxiale. 8. Raccord selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que la bande constituant le conducteur interne (9") est roulée dans sa partie médiane comprise entre la patte de contact ( 11) et la patte de montage (10), de manière à constituer un conducteur interne tubulaire. 9. Raccord selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé par le fait que l'isolant tubulaire (13, 13') est réalisé par simple moulage et s'assemble avec les conducteurs interne et externe. 10. Raccord selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'isolant (13') comporte une fente latérale (18) reliant son passage traversant à l'une de ses généra- trices et permettant l'introduction du conducteur externe (9) par translation radiale. I l. Raccord selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé par le fait que l'isolant tubulaire (13) est réalisé par surmoulage autour du conducteur interne (9). 12. Raccord selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé par le fait que l'isolant tubulaire, comportant ou non le conducteur interne, est introduit dans le conducteur externe o il est retenu par encliquetage. -11 13. Raccord selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé par le fait que l'isolant tubulaire est réalisé par surmoulage sur le conducteur interne et sur le conducteur externe, convenablement positionnés l'un par rapport à l'autre dans le moule. 14. Raccord selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le sur- moulage des conducteurs interne et externe s'accompagne de la formation d'une enve- loppe isolante recouvrant la paroi extérieure du conducteur externe. 15. Raccord selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que l'isolant tubulaire (13, 13') présente, du côté de la seconde base (6) de con- ducteur externe, une surface plane donnant prise à des buses d'aspiration d'un dispositif de préhension de type "pick and place".