Brevet FR2819945A1 — publié le 20020726

OUTIL ET DISPOSITIF DE SERTISSAGE POUR CIRCUIT SOUPLE ET STATION DE SERTISSAGE MUNIE D'UN TEL DISPOSITIF L'invention concerne un outil et un dispositif de sertissage de contacts sur circuits souples ainsi qu'une station de sertissage notamment adaptés à l'assemblage et la réalisation de faisceaux munis de connecteurs sur circuits souples. Les circuits souples sont des circuits électriques comportant une feuille isolante sur laquelle sont déposées des pistes conductrices, ces pistes étant elles mêmes éventuellement recouverte d'une seconde feuille isolante de protection. Le raccordement de tels circuits à des contacts électriques se fait notamment par une technique de percement d'isolant et de sertissage et il est connu d'utiliser pour ce faire des contacts munis d'une terminaison de sertissage comportant des pointes disposées en couronne et orientées perpendiculairement au circuit souple à raccorder. Le document US 4 749 368 décrit notamment la réalisation d'éléments de contact et de raccordement de composants munis de pointes de connexion disposées en couronne. Le sertissage des contacts sur le circuit souple s'effectue traditionnellement en disposant les contacts sous le circuit souple en regard des pistes conductrices du circuit souple puis en sertissant les contacts sur le circuit souple à l'aide de matrices de sertissages formées en bout de broches cylindriques montées dans un bâti, un dispositif de presse venant appliquer les broches cylindriques sur le circuit souple du côté opposé aux couronnes, ce, au centre des couronnes, une surface formant enclume étant disposée sous les contacts pour appliquer une contre pression. Le résultat de l'opération de sertissage est un percement de l'isolant par les pointes, les pointes étant ensuite rabattues en pétales. Le principe utilisant de telles broches est par exemple décrit dans le document "SAE technical paper series 870553 Flex foil crimp technology International Congress and Exposition Detroit Michigan 23 - 27 février 1987. Le diamètre des couronnes est de l'ordre du millimètre pour des circuits et des contacts destines à véhiculer des courants de l'ordre cte quelques Ampères. Pour des circuits souples à grand nombre de pistes avec par exemple un pas entre pistes de 1 à 5 mm il est nécessaire de réaliser un grand nombre de broches de précision montées dans un bâti lui même pourvu de trous de réception des broches usinées avec une grande précision, les broches devant par ailleurs au niveau de leurs terminaisons de sertissage présenter une coplanaréité très stricte. Une telle réalisation est coûteuse et, même si les broches ont une durée de vie importante de l'ordre de 800 000 sertissages, des risques de rupture existent et l'opération de remplacement d'une broche est complexe, les broches étant chacune maintenue dans le bâti par des tiges montées perpendiculairement aux broches dans le bâti. Par ailleurs, lors du sertissage, il se peut que les broches viennent frapper selon un axe différent de l'axe perpendiculaire passant par le centre de la couronne. Dans ce cas, l'empreinte de sertissage présentera des irrégularités dans la forme des pétales et dans un cas particulièrement défavorable une pointe pourra ne pas être repliée ou rester prisonnière dans l'isolant ce conduisant ainsi à une dégradation des caractéristiques électriques et mécaniques du sertissage. La présente invention propose notamment une structure de matrices de sertissage simplifiée et peu onéreuse qui permet de contrôleur très précisément le pas entre les matrices de sertissage, la coplanaréité des matrices et de minimiser les défauts obtenus lors du sertissage en réalisant une déformation contrôlée simultanée de toutes les pointes. Dans ce but et selon un premier aspect, l'invention est basée principalement sur la réalisation d'un outil de sertissage de palettes de contacts électriques sur des pistes conductrices d'un circuit souple, cet outil comportant un réseau multipoints de matrices de sertissage constitué à partir d'un bloc massif comportant au moins une surface plane sur laquelle un réseau de pavés de section polygonale et à base évasée est usiné, les pavés constituant les matrices. Les pavés peuvent notamment avoir un profil formant sur chacune de leurs faces latérales une courbe s'évasant de la section terminale du pavé vers la base du pavé zone de liaison du pavé et du bloc. De manière avantageuse le bloc constituant la matrice multipoints peut comporter un réseau de pavés sur chacune des deux surfaces. Enr mode de réalisation particulier adapté à des contacts munis de pointes de sertissage disposées en couronne, la section terminale polygonale des pavés est orientée de telle sorte que les faces latérales des pavés viennent en contact avec les pointes de sertissage lors de l'opération de sertissage de façon à repousser les pointes et de les conformer en pétales. L'invention concerne en outre un dispositif de sertissage simultané sur un circuit souple d'éléments de contact électriques alignés dans un plan. Ce dispositif est adapté pour le sertissage d'un connecteur muni d'une pluralité de contacts. Dans ce type de connecteur les contacts comportent d'une part une terminaison de raccordement à un circuit souple, cette terminaison comportant une palette munies de pointes disposées en couronne, les pointes étant constituées par un poinçonnage en croix de la palette puis un emboutissage de la palette repliant les pointes et dégageant un trou circulaire formant la couronne. Les contacts comportent d'autre part une terminaison de connexion avec un contact complémentaires, les contacts et le circuit souple étant reçus dans un boîtier isolant muni d'une zone ouverte dégageant la zone de sertissage des contacts sur le circuit souple au dessus et au dessous de la zone de sertissage. Pour sertir les contacts le dispositif comporte d'une part une enclume formant une surface d'appui inférieure pour les éléments de contact électriques, le dispositif de sertissage comportant d'autre part un dispositif mobile de presse muni d'un bloc dont la surface parallèle au plan d'alignement des contacts comporte une pluralité de matrices de sertissage constituées par des pavés à section terminale polygonale. L'enclume disposée sous les palettes peut comporter au moins un élément de positionnement et avantageusement deux éléments de positionnement disposés en regard de couronnes de deux contacts disposés à chaque extrémité du circuit souple, chaque élément de positionnement étant introduit dans l'un des trous circulaires des couronnes. Le circuit souple est alors positionné sur les palettes et le bloc appliqué par la presse sur le circuit souple, chacune des matrices appliquant fortement localement le circuit souple sur les pointes de façon à percer le circuit souple puis à cambrer les pointes qui viennent ainsi sertir les palettes sur le circuit souple et effectuer la liaison électrique entre les contacts et les pistes du circuit souple. L'ensemble enclume et presse munie du bloc de sertissage selon l'invention constitue ainsi un dispositif de sertissage optimisé permettant un sertissage de précision avec une grande reproductibilité des sertissages et réalisant une empreinte de sertissage apte à être contrôlée par un dispositif caméra avec un taux d'erreur minimisé. L'implantation des pavés constituant les matrices de sertissage sera réalisée en fonction du nombre de contacts par connecteur et du nombre et de la disposition des couronnes de sertissage. Un dispositif pour lequel les pavés auront une section polygonale différente en fonction du diamètre des couronnes est bien entendu possible. D'autres aspects et avantages de l'invention seront mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation non limitatif en référence aux dessins qui représentent: En figure 1 un exemple de module de connecteur pour circuit souple auquel l'invention est applicable; En figures 2A et 2B des exemples de contacts munis de couronnes de pointes à sertir sur circuit souple; En figure 3 une vue d'un dispositif de sertissage conforme à l'invention; En figure 4A une vue agrandie d'une couronne selon la figure 2 avant sertissage; En figure 4B une vue en coupe d'un élément de connexion par sertissage pendant le sertissage; En figure 5 une vue schématique d'une machine de sertissage et de câblage de connecteurs conforme à l'invention; En figures 6A et 6B une vue schématique agrandie du poste de sertissage selon la figure 5; En figure 7A une vue d'un circuit souple serti selon l'art antérieur; En figure 7B une vue d'un circuit souple serti par le dispositif selon l'invention. En référence à la figure 3 un outil de sertissage conforme à un premier aspect de l'invention est représenté. Cet outil est basé principalement sur la réalisation d'un réseau multipoints de matrices de sertissage constitué à partir d'un bloc massif 1. Ce réseau peut être réalisé par un procédé d'électro- érosion afin d'obtenir une grande précision et un état de surtace très lisse. Le réseau est réalisé sur une surface plane 2 du bloc et le réseau de matrices comporte un réseau de pavés 3 de section polygonale et à base évasée, les pavés constituant les matrices. Afin de courber les pointes de sertissages visibles en figure 4A les pavés ont un profil formant sur chacune de leurs faces latérales une courbe s'évasant de la section terminale du pavé vers l'emplanture du pavé. Les faces latérales sont appliquées contre les pointes et les forcent à se conformer en pétales. Le bloc constituant la matrice multipoints peut comporter un réseau de pavés sur deux surfaces 2, 4 parallèles opposées du bloc. Ceci permet lorsqu'un premier réseau de matrices est usé, de minimiser les temps d'immobilisation de la machine en retournant le bloc. Des contacts à sertir utilisables avec les pavés de matrices de sertissage de l'invention sont représentés en figures 2A et 2B. Ces contacts 10 sont munis de pointes 11 de sertissage disposées en couronnes 12. Les contacts représentés comportent d'une part une terminaison de raccordement à un circuit souple 40, cette terminaison comportant une palette 13 munie de pointes 11 disposées en couronne 12, ie pointes éLant constituées par un poinçonnage en croix de la palette puis un emboutissage de la palette repliant les pointes et dégageant un trou circulaire 14 formant la couronne 12. Les contacts représentés comportent d'autre part une terminaison 15 de connexion avec un contact complémentaire. Comme visible en figure 1 les contacts et le circuit souple sont reçus dans un boîtier isolant 21 d'un module de connecteur 20, le boîtier 21 étant muni d'une zone ouverte 22 dégageant la zone de sertissage des contacts sur le circuit souple au dessus et au dessous de la zone de sertissage. Afin de sertir l'ensemble des contacts en position dans le module de connecteur 20 la section terminale polygonale des pavés est orientée de telle sorte que les faces latérales des pavés viennent en contact avec les pointes de sertissage lors de l'opération de sertissage de façon à repousser les pointes et de les conformer en pétales 141, les empreintes des matrices 201, 202, 203, 204 visibles sur le circuit souple en figure 7B sont de section carrée à la différence des empreintes 211, 212, 213, 214 circulaires résultant de l'application des broches de l'art antérieur visibles en figure 7A. La comparaison des figures 7A et 7B montre le résultat de l'application des faces des pavés contre les pointes. Du fait que les pavés appuient par leurs faces contre les pointes, la pression est appliquée par un segment de droite du pavé contre les arêtes latérales des pointes et conduit à un aplatissement de la section des pointes et une déformation homogène de la pointe, la zone de contact Il s'élargissant au long de la descente du pavé. Dans l'art antérieur les broches étant de type conique, la pression générée par les broches s'applique au point de contact entre la broche et la pointe, ce point de contact se déplaçant sur l'axe central vertical de la pointe, il n'y a pas aplatissement du pétale mais gauchissement du pétale et déformation non correctement contrôlée du pétale. Il est visible en figure 7B que les pétales obtenus par l'application des pavés 3 ont été repliés plus régulièrement et ont une surface repliée plus importante que selon la technique antérieure. De plus la base 142 des pétales est droite ce qui facilite la mesure de la dimension et de la position des pétales par un dispositif de mesure par caméra assisté par ordinateur. Pour constituer le dispositif de sertissage et comme visible en figure 5 l'outil constitué du bloc formant la matrice usinée doit être solidarisé à une presse 9. Pour cela le bloc représenté comporte des trous 5, 6 parallèles aux deux surfaces opposées en regard portant les pavés, les trous étant disposés dans un plan médian à ces deux surfaces de façon à pouvoir utiliser les deux côtés du bloc. Ces trous reçoivent des tiges 7, 8 de maintien et de guidage du bloc pour solidariser le bloc avec un support lui même solidaire du piston de la presse de sertissage 9. Pour sa fixation le bloc peut comporter des pions ou des rails de maintien dans le support, l'essentiel étant que le bloc soit précisément guidé par la presse lors de l'opération de sertissage. En plus d'un dispositif mobile de presse 9 muni d'un bloc 1 dont la surface parallèle au plan d'alignement des contacts comporte une pluralité de matrices de sertissage constituées par des pavés 3 à section terminale polygonale, le dispositif ou poste de sertissage adapté pour le sertissage d'un connecteur 20 muni d'une pluralité de contacts 10, comporte une enclume 50 formant une surface d'appui inférieure pour les éléments de contact électriques 10. Cette enclume est plus particulièrement visible en figure 6B. L'enclume 50 est destinée à être disposée sous les palettes 13 des contacts 10 lorsque les modules de connecteur 20 sont amenés au niveau du poste de sertissage. Cette enclume Gele que décrite en figure 6B comparLe au moins un élément de positionnement 51 et avantageusement deux éléments de positionnement. Pour l'opération de sertissage, les modules de connecteurs ainsi que les circuits souples sont déplacés jusqu'à ce que l'enclume 50 soit sous les palettes 13 des contacts 10. Les éléments de positionnement sont alors disposés en regard de couronnes de deux contacts disposés à chaque extrémité du circuit souple 40, chaque élément de positionnement étant alors introduit dans un trou circulaire d'une couronne soit par déplacement vertical de l'enclume soit par déplacement vertical du module. Comme visible en figure 5, un dispositif de maintien 126 du module de connecteur pendant le sertissage est aussi prévu, ce dispositif étant monté en parallèle au bloc sur la presse 9 Selon la figure 6B les éléments de positionnement comportent un dispositif piston constitué d'un tube 52 encastré dans l'enclume, ce tube recevant une tige 53 montée dans le tube avec un ressort 54 permettant le coulissement de la tige dans le tube. Comme décrit en figure 6A le circuit souple 40 est alors positionné sur les palettes 13 et le bloc est appliqué par la presse sur le circuit souple, chacun des pavés 3 appliuant fortement localement le circuit souple 40 sur les pointes 11 de façon à percer le circuit souple et les pistes 41 puis à cambrer les pointes qui viennent ainsi sertir les palettes sur le circuit souple et effectuer la liaison électrique entre les contacts 10 et les pistes conductrices 41 du circuit souple. L'opération de sertissage est visible schématiquement en figure 4B. Lors de l'application des pavés formant matrices sur le circuit souple puis sur les pointes de la couronne, les tiges 53 du dispositif de positionnement s'effacent vers le bas sous l'action des matrices. Un exemple de station de sertissage automatique complète comportant un poste de sertissage conforme à l'invention est visible en figure 5. Cette station peut comporter un dispositif automatisé d'amenée 100 de ces connecteurs avec leurs contacts pré-montés. Les connecteurs peuvent être disposés et encliquetés sur une bande porteuse 60 et fournis en rouleaux, un dispositif d'alimentation de la station de sertissage comportant alors un poste de déroulage en continu 121 de type connu en soi. Dans le cas o les connecteurs sont disposés sur une bande porteuse 60 la station comportera, après le poste de déroulage, un dispositif 100 de dLsolidarisation des connecteurs de la bande porteuse et d'amenée des connecteurs unitaires vers le poste de sertissage. Visible en figure 1, les connecteurs peuvent être munis d'une fenêtre de dégagement de la zone de sertissage et munis en outre d'un volet 28 de rétention du circuit souple. Le volet peut comporter un cadre relié par une charnière 23 au boîtier de connecteur recevant les contacts. Le cadre permet d'effectuer l'opération de sertissage au travers du volet 28, le volet étant refermé après l'opération de sertissage, ce volet 28 comportant une branche arrière munie d'un ou plusieurs bossages 25 d'appui et de mise en pression du circuit souple pour isoler et protéger la zone de sertissage d'éventuelles contraintes appliquées sur le circuit souple en dehors du connecteur. L'implantation des pavés constituant les matrices de sertissage sera réalisée en fonction du nombre de contacts par connecteur, du pas entre les contacts et du nombre et de la disposition des couronnes de sertissage sur les contacts. Un dispositif pour lequel les pavés auront une section différente en fonction du diamètre des couronnes est bien entendu possible de même que la réalisation de blocs pour lesquels les faces portant les matrices de sertissage ont des configurations différentes pour permettre de changer de matrices selon les configurations de circuits souples et de connecteurs à sertir. REVENDICATIONS 1 - Outil de sertissage de palettes (13) de contacts électriques (10) sur des pistes conductrices (41) d'un circuit souple (40) caractérisé en ce qu'il comporte un réseau multipoints de matrices de sertissage constitué à partir d'un bloc massif (1) comportant au moins une surface plane (2) sur laquelle un réseau de pavés (3) de section polygonale et à base évasée est usiné, les pavés constituant les matrices. 2 - Outil selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pavés (3) ont un profil formant sur chacune de leurs faces latérales une courbe s'évasant de la section terminale du pavé vers la base du pavé. 3 - Outil selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le bloc constituant la matrice multipoints comporte un réseau de pavés sur deux surfaces (2, 4) parallèles opposées du bloc. 4 - Outil selon l'une des revendications précédentes adapté à des contacts (10) munis de polintes (11) de sertissage disposées en couronnes (12), caractérisé en ce que la section terminale polygonale des pavés est orientée de telle sorte que les faces latérales des pavés viennent en contact avec les pointes de sertissage lors de l'opération de sertissage de façon à repousser les pointes et de les conformer en pétales. - Outil selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le bloc constituant la matrice usinée comporte des trous (5, 6) parallèles aux deux surfaces en regard dans un plan médian à ces deux surfaces, ces trous recevant des tiges (7, 8) de maintien et de guidage du bloc ces tiges solidarisant le bloc avec un support lui même solidaire du piston d'une presse de sertissage (9). 6 - Outil selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le bloc comporte des pions ou rails de maintien dans un support lui même solidaire du piston d'une presse de sertissage (9). 7 - Dispositif de sertissage de contacts sur circuit souple caractérisé en ce qu'il comporte une enclume (50) formant une surface d'appui inférieure pour les éléments de contact électrique (10), un dispositif mobile de presse (9) étant disposé en regard de l'enclume et muni d'un bloc nL.sif (1) dont la surface parallèle au plan d'alignement des contacts comporte une pluralité de matrices de sertissage constituées par des pavés (3) à section terminale polygonale. 8 - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'enclume (50) disposée sous les palettes (13) comporte au moins un élément de positionnement (51) disposé en regard d'une couronne (12) de pointes de sertissage. 9 - Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'enclume comporte deux éléments de positionnement disposés en regard de couronnes de deux contacts disposés à chaque extrémité du circuit souple (40), chaque élément de positionnement étant introduit dans un trou circulaire d'une couronne. - Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que les éléments de positionnement comportent un dispositif piston constitué d'un tube (52) encastré dans l'enclume, ce tube recevant une tige (53) montée dans le tube avec un ressort (54) permettant le coulissement de la tige dans le tube. 11 - Poste de sertissage de contacts électriques sur circuit souple les contacts et le circuit souple étant reçus dans un module de connecteur électrique caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de sertissage selon l'une des revendications 7 à 10, et en ce que les modules de connecteurs (20) étant munis d'une fenêtre arrière (22) et d'un volet (28) de maintien du circuit souple constitué d'un cadre, le bloc de sertissage est reçu au travers du cadre (28) et l'enclume au travers de la fenêtre (22).