Brevet FR2822598A1 — publié le 20020927

La présente invention concerne un connecteur de puissance utilisable en particulier dans une carte à circuit imprimé destinée par exemple à la commande d'actionneurs électriques et notamment électromagnétiques. Dans le domaine automobile, de plus en plus d'actionneurs électriques de forte puissance sont utilisés. L'alimentation de puissance actuellement envisagée pour ces actionneurs est assurée par des modules de puissance associés à une carte comportant des pistes conductrices de la puissance à destination des actionneurs. Un problème lié à ce type d'alimentation est de connecter ces pistes de puissance à des conducteurs d'alimentation des actionneurs, cette connexion devant pouvoir être démontable afin de permettre le remplacement de la carte d'alimentation en cas de défaillance de celle-ci. En outre, des contraintes d'encombrement très fortes conduisent à imposer un départ des conducteurs de l'alimentation parallèlement au circuit imprimé, au plus près de celui-ci. Il existe actuellement de nombreuses structures de connecteurs. Toutefois, aucune ne constitue une adéquation optimale pour répondre aux contraintes cidessus énoncées. Selon l'invention, on propose, un connecteur de puissance pour circuit imprimé, comprenant : - une embase isolante pourvue d'une face d'appui sur le circuit imprimé et d'un logement associé à une ouverture disposée latéralement, - au moins une broche traversant la face d'appui perpendiculairement à celle-ci et ayant une portion de raccordement qui s'étend en saillie dans le logement et présente deux faces parallèles à un plan perpendiculaire à l'ouverture, - un support isolant agencé pour être introduit au moins partiellement dans le logement par l'ouverture, - et au moins une fiche solidaire du support et pourvue de deux pattes flexibles pour être appliquée sur les faces de la portion de raccordement de la broche. Ainsi, le connecteur a une structure relativement compacte qui permet une bonne transmission des courants électriques de relativement forte puissance et une introduction aisée du support dans l'embase parallèlement à la surface d'appui. Cette connexion n'oblige donc pas à courber les conducteurs pour les faire partir parallèlement au circuit imprimé. Ceci concourt à une connexion d'encombrement minimal. De préférence, la broche comprend une patte qui est découpée dans une plaque conductrice formant le circuit imprimé et est pliée pour s'étendre perpendiculairement à la plaque conductrice. La broche est alors réalisée de manière particulièrement simple en une seule pièce avec la plaque conductrice formant le circuit imprimé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en perspective, avec écorché, d'une carte à circuits imprimés associée à un connecteur, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, - la figure 2 est une vue partielle en coupe de cette carte et du connecteur, - la figure 3 est une vue partielle avec éclaté du connecteur, - la figure 4 est une vue partielle de dessus, avec écorché, de ce connecteur, - les figures 5. a et 5. b sont des vues en coupe de la carte montrant le raccordement des circuits les uns aux autres, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de réalisation de l'invention. L'invention est ici décrite en relation avec une carte à circuits imprimés destinée à recevoir un module de puissance (non représenté) de type connu et associée à un connecteur de puissance pour fournir l'alimentation de puissance d'un actionneur électrique (non représenté) relié au module de puissance via le connecteur. En référence aux figures 1 à 5. a, la carte, généralement désignée en 1, comprend une plaque isolante 2 ayant deux faces opposées 3 et 4 portant un circuit de commande 5 et deux circuits de puissance généralement désignés en 6 et 7. Le circuit de commande 5 est réalisé sous la forme de pistes conductrices imprimées sur la face 3 de la plaque isolante 2. Le circuit de commande 5 est raccordé au module de puissance pour assurer la transmission des signaux de commande de faible puissance en provenance et à destination du module de puissance et pour relier les circuits de puissance 6 et 7 au module de puissance via des tronçons de faible longueur pouvant transmettre des signaux de plus forte puissance sans subir un échauffement risquant de les détériorer. Les circuits de puissance 6 et 7 sont de type lead frame et comprennent respectivement une plaque conductrice 8 fixée sur la face 4 de la plaque isolante 2 et une plaque conductrice 9 fixée sur la plaque conductrice 6. Les plaques conductrices 8,9 sont réalisées en cuivre d'épaisseur suffisante pour la conduction de la puissance et délimitent des pistes conductrices. Les plaques conductrices 8,9 comprennent en outre des perçages 40,41 pour le passage des broches de connexion du module de puissance et des autres composants éventuellement montés sur la carte, comme des bobines 12 dont l'une est visible sur la figure 2. Les perçages 40,41 ont une section supérieure à celle des broches de connexion de telle manière que les broches de connexion ne sont pas en contact avec les plaques 8,9. Les plaques conductrices 8,9 sont enveloppées chacune dans une couche isolante 10,11 (non représentées sur la figure 1 mais visibles sur la figure 2). Les couches isolantes 10 et 11 sont ici formées par des feuilles flexibles de matériau isolant ayant une face adhésive pour leur fixation sur les plaques conductrices 8,9. Grâce aux couches isolantes 10, 11 interposées entre les plaques conductrices 8 et 9, les circuits de puissance 6 et 7 peuvent être disposés l'un sur l'autre, ce qui permet de limiter l'encombrement. Les couches isolantes 10,11 possèdent des ouvertures en regard des perçages 40,41. Des pistes de la plaque conductrice 8 comprennent des portions d'extrémité 38 s'étendant de façon sensiblement perpendiculaire à la plaque conductrice 8 en saillie de la couche isolante 10. De la même manière, des pistes de la plaque conductrice 9 comprennent des portions d'extrémité 39 s'étendant de façon sensiblement perpendiculaire à la plaque conductrice 9 en saillie de la couche isolante 11. On remarquera que les circuits de puissance peuvent ainsi former des sous-ensembles prêts à être montés sur des circuits imprimés. Les portions d'extrémité 38 sont reçues dans des perçages 42 ménagés dans la plaque isolante 2 et ont chacun une extrémité libre en saillie du circuit de commande 5 et fixée à un tronçon de celui-ci. De manière analogue, les portions d'extrémité 39 sont reçues dans des perçages 43 ménagés dans le circuit de puissance 6 et dans des perçages correspondants 42 de la plaque isolante 2 et ont chacun une extrémité libre en saillie du circuit de commande 5 et fixée à un tronçon de celui-ci. Les extrémités libres des portions d'extrémité 38,39 sont fixées au circuit de commande 5 par une soudure. Comme indiqué plus haut, les tronçons en question du circuit de commande 5 ont une longueur très faible pour leur permettre de conduire des courants relativement forts (de l'ordre de 20 ampères) sans subir un échauffement trop important qui risquerait de les détériorer. Les portions d'extrémité 38,39 assurent d'une part la liaison des plaques conductrices 8,9 avec le circuit de commande 5 pour transmettre les signaux de puissance entre le module de puissance et l'actionneur et d'autre part la fixation des circuits de puissance 6,7 sur la plaque isolante 2. Pour améliorer la fixation, il est prévu des portions d'extrémité 38', 39'additionnelles qui sont soudées à des tronçons du circuit de commande 5 non raccordés au module de puissance et ne servent qu'à la fixation du circuit de puissance en question. On notera, en particulier à la figure 5. b, que la flexibilité des couches isolantes 10, 11 permet à cellesci d'épouser la forme de la partie coudée d'une portion d'extrémité 38, cette partie coudée s'étendant en saillie de la plaque 8 dans une ouverture de la plaque conductrice 9. Ceci permet encore de limiter l'encombrement des circuits de puissance superposés. La liaison des circuits de puissance 6,7 de la carte 1 à l'actionneur électrique auquel ils sont destinés à être reliés est assurée par l'intermédiaire d'un connecteur généralement désigné en 13. Le connecteur 13 comprend une embase généralement désignée en 14 qui est réalisée en un matériau isolant et est pourvue d'une face d'appui 15 sur le circuit de puissance 7 et d'un logement 16 associé à une ouverture 17 disposée latéralement. Des broches, généralement désignées en 18 et 19, traversent la face d'appui 15 perpendiculairement à celle-ci et s'étendent dans des trous 20 de l'embase 14. Les broches 18 s'étendent dans des ouvertures du circuit de puissance 7 et ont une extrémité 21 reliée à la plaque conductrice 8 et une extrémité opposée formant une portion de raccordement 22 qui s'étend en saillie dans le logement 16. L'extrémité 21 est prolongée à l'opposé de la portion de raccordement 22 par une des portions d'extrémité 38'additionnelles soudées à des tronçons du circuit de commande 5 non raccordés au module de puissance. La portion de raccordement 22 comprend deux faces 23 parallèles à un plan perpendiculaire à l'ouverture 17 (le plan de la feuille à la figure 2) et un chant biseauté 24 orienté vers l'ouverture 17. Les broches 18 possèdent des redans 25 d'ancrage dans l'embase isolante 14. Les broches 19 sont disposées au-delà des broches 18 et ont une extrémité 26 reliée à la plaque conductrice 9 et une extrémité opposée formant une portion de raccordement 27 qui s'étend en saillie dans le logement 16. L'extrémité 26 est prolongée à l'opposé de la portion de raccordement 27 par une des portions d'extrémité 39' additionnelles reçues dans des perçages 42 et soudées à des tronçons du circuit de commande 5 non raccordés au module de puissance. La portion de raccordement 27 comprend deux faces 28 parallèles à un plan perpendiculaire à l'ouverture 17 (le plan de la feuille à la figure 2) et un chant biseauté 29 orienté vers l'ouverture 17. Les broche 19 possèdent des redans 30 d'ancrage dans l'embase isolante 14. Les broches 18 et 19 sont ici formées d'une patte qui est découpée dans la plaque conductrice 8,9 et est pliée pour s'étendre perpendiculairement à celle-ci au travers de la couche isolante 10, 11 correspondante. Les broches 18 et 19 sont disposées selon deux rangs décalés l'un par rapport à l'autre. Les broches 19 sont adjacentes à l'ouverture 17 et ont une hauteur dans le logement 16 qui est inférieure à celle des broches 18. Cet agencement permet de limiter l'encombrement du connecteur 13. L'embase 14 sert également de support de montage pour les bobines 12 dont les broches de connexion s'étendent dans des perçages ménagés en correspondance dans l'embase 14, dans les circuits de puissance 6,7 et dans la plaque isolante 2, et possèdent une extrémité libre en saillie du circuit de commande 5 et soudée à celui-ci. Le connecteur comprend en outre un support, généralement désigné en 31, qui est réalisé en matériau isolant et est agencé pour être introduit au moins partiellement dans le logement 16 par l'ouverture 17. Le support 31 comporte des logements 32 qui présentent chacun une fente 33 longitudinale pour recevoir une broche 18,19 et qui reçoivent chacun une fiche 34 fixée dans un logement 32. Chaque fiche 34 possède une extrémité reliée à un conducteur 40 de raccordement à l'actionneur électrique (seuls deux conducteurs sont représentés à la figure 1) et une extrémité opposée comprenant en regard de la fente 33 deux pattes flexibles 35 qui sont élastiquement déformables entre un premier état dans lequel les deux pattes flexibles 35 présentent des surfaces 36 appliquées l'une contre l'autre et un deuxième état dans lequel les surfaces 36 sont écartées l'une de l'autre (voir en particulier la figure 4). Les pattes flexibles 35 ont des extrémités libres 37 divergentes. Les fiches 34 destinées à être raccordées aux broches 18 s'étendent en saillie et au-dessus des fiches 34 destinées à être raccordées aux broches 19 (voir figure 1). Pour réaliser la carte, l'embase 14 est emmanchée à force sur les broches 18 et 19. Les redans 25 et 30 s'ancrent alors dans les parois des trous 20 et maintiennent l'embase 14 en appui sur le circuit de puissance 7 par sa face d'appui 15. Le circuit de commande 5 est réalisé sur la face 3 de la plaque support 2 et les circuits de puissance 6 et 7 puis le module de puissance et les bobines 12 sont montés sur la plaque isolante 2 par la face 4 de celle-ci. Les extrémités libres des portions d'extrémité 38,39, 38', 39'et des broches de connexion du module de puissance et des bobines 12 sont ensuite soudées sur le circuit de commande 5. La soudure est ici de préférence réalisée à la vague. On notera qu'ainsi tous les composants de la carte, y compris les circuits de puissance 6,7, sont fixés à la plaque isolante 2 et raccordés au circuit de commande 5 de manière particulièrement aisée, en une seule opération. La connexion est réalisée en engageant le support 31 dans le logement 16 par l'ouverture 17 selon une direction parallèle à la face d'appui 15 et à la plaque isolante 2. Une telle introduction n'oblige pas à courber les conducteurs 44 pour les faire partir parallèlement à la carte, ce qui permet d'avoir une connexion d'encombrement minimal. Les portions de raccordement 22,27 des broches 18,19 sont engagées dans les fentes 33 et les extrémités libres 37 des fiches 34 arrivent en contact du bord biseauté 24,29 des broches 18,19 et sont écartées par celui-ci pour amener les surfaces 36 en contact des faces 23 et 28. L'élasticité du matériau de chaque fiche 34 maintient les surfaces 36 de celle-ci en contact avec les faces 23, 28 de la broche 18, 19 correspondante. La profondeur de la fente 33 détermine la profondeur d'introduction de la broche 18,19 dans la fiche 34 de telle manière que, pour un enfoncement maximal, les surfaces 36 et les faces 23,28 s'étendent en regard. On notera que le connecteur 13 a ainsi une structure relativement compacte qui permet une bonne transmission des courants électriques de relativement forte puissance et une introduction aisée du support 31 dans l'embase 14 parallèlement à la surface d'appui 15. En variante, telle que représentée à la figure 6, les couches isolantes 10, 11 sont formées d'un matériau isolant rigide moulé autour des plaques 8 et 9 et l'embase 14 est réalisée dans le même matériau pour former avec les couches isolantes 10 et 11 une seule pièce généralement désignée en 45. Les plaques conductrices 8 et 9 sont alors utilisées comme inserts dans le moule dans lequel est injecté le matériau destiné à former la pièce 45. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que les broches 18,19 aient été décrites comme étant découpées dans les plaques conductrices 8,9 et pliées pour s'étendre perpendiculairement aux plaques, ce qui simplifie la structure des circuits de puissance 6,7, les broches 18, 19 peuvent être rapportées sur les circuits de puissance 6,7. En outre, la plaque support 2 peut être réalisée en un matériau conducteur de chaleur comme l'aluminium (une couche isolante rapportée étant alors interposée entre la plaque et les circuits) afin de contribuer au refroidissement des circuits. La couche isolante 10,11 peut ne recouvrir qu'une face de la plaque conductrice 8,9. Par ailleurs, la carte peut ne comprendre qu'un circuit de puissance ou plus de deux circuits de puissance. Les broches 18,19 peuvent être agencées différemment, leurs positions pouvant par exemple être inversées. REVENDICATIONS 1. Connecteur de puissance (13) pour circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il comprend : - une embase isolante (14) pourvue d'une face d'appui (15) sur le circuit imprimé et d'un logement (16) associé à une ouverture (17) disposée latéralement, - au moins une broche (18,19) traversant la face d'appui perpendiculairement à celle-ci et ayant une portion de raccordement (22,27) qui s'étend en saillie dans le logement et présente deux faces (23,28) parallèles à un plan perpendiculaire à l'ouverture, - un support isolant (31) agencé pour être introduit au moins partiellement dans le logement par l'ouverture, - et au moins une fiche (34) solidaire du support isolant et pourvue de deux pattes flexibles (35) pour être appliquées sur les faces de la portion de raccordement de la broche. 2. Connecteur de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que la broche (18,19) comprend une patte qui est découpée dans une plaque conductrice (8,9) formant le circuit imprimé et est pliée pour s'étendre perpendiculairement à la plaque. 3. Connecteur de puissance selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la broche (18,19) comprend au moins un redan d'ancrage (25,30) dans l'embase isolante (14). 4. Connecteur de puissance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs broches (18,19) disposées dans l'embase isolante (14) selon au moins un premier et un deuxième rangs décalés l'un par rapport à l'autre, et plusieurs fiches (34) disposées de façon correspondante dans le support isolant (31). 5. Connecteur de puissance selon la revendication 4, caractérisé en ce que, le premier rang étant adjacent à l'ouverture (17), les broches (19) de ce rang ont une hauteur inférieure à une hauteur des broches (18) du deuxième rang.