Brevet FR2823379A1 — publié le 20021011

Connecteur entrée/sortie pour le montage en surface sur une carte à circuit imprimé et sa fabrication L'invention concerne un connecteur entrée/sortie, en particulier pour le montage en surface sur une carte à circuit imprimé, le connecteur comprenant une première partie isolant de l'électricité, qui présente au moins un élément de fixation et au moins un contact, et une deuxième partie servant de boîtier, qui recouvre partiellement la première partie. L'invention concerne en outre un procédé de fabrication de connecteurs à possibilité de montage en surface, selon la revendication 10 du brevet. De tels connecteurs sont, de préférence, utilisés dans des appareils de commutation portatifs, tels que des radiotéléphones ou analogues. Usuellement de tels appareils sont très petits et commodes à manier, si bien qu'il y a peu de place pour loger des connecteurs entrée/sortie (ou également ce que l'on appelle des connecteurs E/S), qui, de ce fait, sont montés sur la surface d'une carte à circuit imprimé, selon la technique SMD (surface mounted device). De tels connecteurs constituent des interfaces mécaniques, permettant de raccorder divers périphériques, tels que, par exemple, des modems de transmission de données. Les connecteurs, qui ont des dimensions très petites, doivent être positionnés de façon précise sur la carte à circuit imprimé lors du montage. En outre, ils doivent résister aux sollicitations mécaniques élevées se produisant sur la durée de vie du radiotéléphone et, en cas de besoin, malgré cela, ils doivent pouvoir établir une bonne liaison électrique entre le connecteur et le connecteur complémentaire. Il s'est ainsi avéré que les exigences indiquées cidessus pouvaient être bien remplies si la surface de pose du connecteur coïncidait pratiquement avec le plan de la carte à circuit imprimé. Il est en outre absolument indispensable que cette surface de pose du connecteur soit reproductible. Par le document US 6 000 953, on connaît un connecteur E/S qui, pour le positionnement précis du connecteur, utilise deux pinces de maintien en forme de L extractibles situées sur les côtés, pinces aux extrémités desquelles est respectivement découpée par estampage une saillie. Lors du montage ou du positionnement, seules ces deux saillies sont en contact avec la carte à circuit imprimé, si bien que le connecteur est monté en pouvant pivoter à cet endroit. La tige de contact la plus inférieure du connecteur, lors du pivotement arrive la première sur la surface de la platine et constitue avec les saillies un tripode qui définit la surface de pose du connecteur. Il est ici particulièrement désavantageux que, du fait de la flexibilité des tiges de contact, le connecteur soit incliné certaines fois un peu plus, certaines fois un peu moins par rapport à la platine. En outre, la reproductibilité de cette surface de pose demande des tiges de contact formées et dimensionnées en longueur de façon très précise. Il faut également respecter des plages de tolérance très étroites pour positionner en longueur les tiges dans le boîtier. Ceci augmente les coûts de production d'un tel connecteur de façon inéluctable. Il faut en outre mentionner que les hauteurs des saillies obtenues par estampage sont soumises à de fortes fluctuations. Dans l'état de la technique, cette imprécision ne se manifeste pas du fait que les hauteurs des saillies sont petites en comparaison de leur espacement. Cependant, si l'on a à faire à des connecteurs E/S étroits (par exemple des connecteurs ayant peu de raccordements), ces fluctuations se font remarquer, si bien qu'un basculement latéral, en plus de l'inclinaison longitudinale, peut se remarquer. Des pinces de maintien qui seraient également mal ou faussement montées latéralement renforcent cet effet, ceci peut être imputable par exemple à des souillures qui se seraient placées entre la pince et le boîtier. Du fait que le connecteur, en outre, est constitué de plusieurs pièces élémentaires, telles que les deux pinces de maintien extractibles, les tiges ou broches de contact noyées dans le boîtier, le boîtier lui-même et les crochets de verrouillage, il faut beaucoup d'étapes de fabrication, ce qui augmente également les coûts de production. Le but de l'invention est de proposer un connecteur entrée/sortie pour le montage en surface sur une carte à circuit imprimé, comprenant une première partie isolant de l'électricité, présentant au moins un élément de fixation avec une face plane et au moins une piste de contact avec une face plane de raccordement et une deuxième partie servant de boîtier, recouvrant partiellement la première partie, qui présente une surface de pose reproductible de façon très précise et qui soit positionnable de façon simple sur une carte à circuit imprimé. Ce problème est résolu par le fait que la face plane de raccordement de la piste de contact est située sensiblement dans le même plan que la face plane inférieure de l'élément de fixation, ce plan définissant le plan de pose du connecteur. Selon un mode de réalisation préféré la première partie est constituée d'une pièce moulée par injection unique et la deuxième partie est partiellement coulée au-dessus de la première partie. Le connecteur selon l'invention comprend une première partie isolant de l'électricité, qui présente au moins un élément de fixation et au moins un contact, et une deuxième partie servant de boîtier, qui recouvre partiellement la première partie. La face de raccordement plane, du deuxième contact est située sensiblement dans le même plan que la face inférieure plane de l'élément de fixation, ce plan définissant le plan de pose du connecteur. Le connecteur est constitué uniquement de deux parties. C'est uniquement la première partie, avec un élément de fixation non désolidarisable et un contact non désolidarisable présent sur la surface de pose, qui détermine le plan de pose du connecteur. Une particularité de l'invention réside dans le fait que le connecteur ne demande aucune pince ou crochet devant être monté en plus. Il faut surtout mettre en évidence le fait que, lorsque le connecteur présente plusieurs contacts, toutes les surfaces de pose sont situées dans un même plan. Un mode de réalisation avantageux de l'invention est celui selon lequel la première partie peut être constituée d'une pièce moulée par injection unique et la deuxième partie peut être partiellement réalisée par coulée au-dessus de la première. Il est alors particulièrement avantageux que la première partie, avec ses éléments, soit réalisée à partir d'une pièce unique. Entre les éléments de la première partie il n'y a, après moulage, aucune possibilité de déplacement ou de décalage. Les seules pièces à usiner précisément sont les modèles de la première partie et également de la deuxième partie, ici les moules d'injection. Ceci n'est plus un problème en faisant appel à des machines à commande numérique (CNC). La deuxième partie remplit les espaces vides de la première partie et la renforce de ce fait, constituant un ensemble mécaniquement robuste (connecteur). Un autre mode de réalisation avantageux de l'invention est celui selon lequel la première partie peut présenter sur les deux côtés du connecteur respectivement un élément de fixation dans chacun desquels peuvent être ménagées des ouvertures de centrage. Lors du moulage par injection de la première partie, on laisse libre des ouvertures de centrage dans les éléments de fixation. Ainsi, les surfaces de raccordement des contacts et les ouvertures de centrage ont un espacement défini et sont placées dans une situation de référence mutuelle fixe. Lorsqu'on procède à une impression lithographique de la carte à circuit imprimé, on génère lors de la même étape les points d'amorce de perçage et les pistes conductrices. On constitue ici une référence fixe entre les points d'amorce de perçage et la piste conductrice ou les raccordements de piste conductrice, cet espacement, c'est à dire cette référence, étant fixé dans le masque lithographique. La platine reçoit un trou traversant aux emplacements des points d'amorce de perçage marqués. Les ouvertures de centrage des éléments de fixation sont orientées à ces perçages et, le cas échéant, fixées en faisant appel à une douille et brasées. Par une simple orientation des ouvertures sur les perçages des platines, on dispose automatiquement avec de très faibles écarts les faces de raccordement du connecteur sur ses raccordements de piste conductrice correspondants. Un autre problème de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un connecteur à possibilité de montage en surface, dont les coûts de production sont très faibles. Le procédé de fabrication d'un connecteur à possibilité de montage en surface, permettant de résoudre ce problème, présente les étapes de procédé suivantes : Premièrement, on moule par injection la première partie, puis on procède à l'activation chimique de la surface de la première partie, puis au blocage par serrage de la première partie dans le moule par injection de la deuxième partie. La deuxième partie est à présent partiellement surmoulée au-dessus de la première partie. Enfin, on métallise le connecteur, le métal ne restant en adhésion que sur la surface laissée libre de la première partie. Ainsi, pour effectuer le moulage par injection de la deuxième partie, on peut utiliser la même substance thermoplastique que pour le moulage par injection de la première partie. Une particularité de l'invention réside dans l'activation de la surface de la première partie. Ceci permet surtout de loger et de mettre en adhérence le métal sur la matière plastique tel qu'un produit thermoplastique. La première partie est insérée dans le moule d'injection de la deuxième partie et est bloquée par serrage, afin que la première partie ne soit pas décalée lors de la deuxième passe de moulage. Après cela, le deuxième produit constitué remplit le rôle d'un boiter robuste isolant de l'électricité, du fait que les vides et que les espaces intermédiaires de la première partie sont remplis. Concernant la métallisation, la deuxième partie agit comme masque. Sur la deuxième partie ellemême, il n'y a aucune adhérence de métal, du fait que la matière plastique, en général, entre difficilement en liaison chimique avec du métal. Sur la surface activée libre de la première partie, par contre, de préférence, il y a déposition de métal. Simultanément, la deuxième partie assure la séparation mutuelle des différentes zones métallisées de la première partie, si bien que celles-ci ne sont pas reliées ensemble de façon électrique. Il se constitue ainsi des zones conductrices dédiées pouvant être utilisées comme contacts. Ces zones métallisées ont alors une partie sous-jacente raide et rigide, précisément la première partie, qui ne se déforme pas ou très peu sous l'effet de la pression. Il est alors en particulier avantageux que, pour de tels connecteurs fabriqués selon l'invention, il n'y ait aucune nécessité d'avoir des lames ou broches de contact. Les problèmes liés au positionnement de ces lames ou broches sont ainsi éliminés de façon élégante. On va décrire ci-après en détail un exemple de réalisation préféré du connecteur selon l'invention, en se référant aux dessins schématiques. On observe : Fig. 1 une vue de dessus en perspective d'un connecteur selon l'invention ; Fig. 2 une vue de dessous en perspective du connecteur selon l'invention, issue de la Fig. 1 ; Fig. 3 une coupe transversale suivant le plan B-B de la Fig. 1 ; Fig. 4 une coupe transversale suivant le plan A-A de la Fig 1 ; et Fig. 5 représente une petite zone de la première partie, sans la deuxième partie rajoutée par dessus par coulée. Fig. 1 et 2 représentent le connecteur entrée/sortie selon l'invention, en vue de dessus ou en vue de dessous, en perspective. Le connecteur est de préférence coulé en deux passes, dans la première passe, la première partie, telle qu'illustrée sur la Fig. 5, étant constituée et, lors de la deuxième passe, c'est la deuxième partie, qui couvre partiellement la première partie, qui est réalisée. Pour obtenir une meilleure compréhension, les éléments de la première partie sont marqués par les caractères de référence de 1 à 49 et les éléments de la deuxième partie, par des caractères de référence commençant à partir de 50. Sur la vue de dessus de la Fig. 1 est visible essentiellement la deuxième partie 50 de forme rectangulaire. La deuxième partie 50 présente un corps de forme rectangulaire prolongé sur ses deux côtés courts par deux oreilles 57 et 58. Au centre de celles-ci, chaque oreille 57,58 présente une ouverture 64,65. Sur l'arête inférieure 59 de la face supérieure du corps sont visibles trois fenêtres 61,62, 63 de forme rectangulaire. Les ouvertures 64,65, ainsi qu'également les fenêtres 61 à 63, sont produites au moyen de poinçons de maintien arrivant par le haut, qui pressent sur la première partie afin de la fixer dans le moule d'injection de la deuxième partie. Ensuite, lors de la deuxième passe, ce sont les poinçons de maintien qui se trouvent à cet endroit. A ces endroits, de ce fait, il ne peut arriver aucune substance thermoplastique. Les queues 23 des nervures 7 ressortent, en partie inférieure, de la face arrière 67 du corps (on décrira plus en détail ce sujet ci-après). La structure modulaire du connecteur selon l'invention est visible sur la Fig. 2. En observant la façade du connecteur, de la gauche vers la droite, la première partie 1 présente un premier module de contact 14 (voir à ce sujet Fig. 5) ayant deux nervures de contact 7. S'y raccorde le premier module de verrouillage 51. Il s'agit alors d'un logement 70 usiné dans la deuxième partie 50, destiné à des crochets de verrouillage du connecteur complémentaire non représenté. Il y a ensuite un deuxième module de contact 15 ayant neuf nervures de contact 7. Un deuxième module de verrouillage 52 supplémentaire, qui est formé à l'identique du premier module 51, vient ensuite. Enfin, un troisième module de contact 16, ayant une nervure de contact 7, achève l'ensemble. Les différentes nervures 7 du module de contact respectif sont séparées par des épaulements 55 de la deuxième partie, constitués par remplissage des espaces intermédiaires 28 (voir Fig. 5) entre les nervures 7. Les modules 14 à 16 sont enchâssés par le cadre 71 formé d'un seul tenant sur la façade de prise. Chaque module de contact 14,15, 16 a au moins une nervure de contact 7 conductrice de l'électricité, celles-ci étant disposées les unes à côté des autres perpendiculairement par rapport à la direction d'enfichage, à partir de deux nervures de contact 7. Extérieurement sur les petits côtés de la deuxième partie 50 s'étendent les éléments de fixation 2 et 4 de la première partie 1, les éléments de fixation présentant au centre, chacun, une ouverture de centrage 6,8. Cette ouverture de centrage peut être utilisée pour le positionnement du connecteur sur la carte à circuit imprimé. La Fig. 3 représente une coupe suivant le plan B-B du connecteur de la Fig. 1. Le plan de coupe B-B s'étend parallèlement à la direction d'enfichage et coupe une nervure de contact 7 en direction longitudinale. La zone hachurée, dont les hachures vont de la gauche en partie haute vers la droite en partie basse, indique la deuxième partie 50. Le cadre 71 est visible sur la façade extérieure du connecteur 10 en partie haute et en partie inférieure. La chambre de logement 32 du contact du connecteur complémentaire est située en position intermédiaire. La zone hachurée, dont les hachures vont de la gauche en partie basse vers la droite en partie haute, indique la nervure de contact 7, qui est un élément de la première partie 1. Les surfaces inférieure et avant (à gauche sur la Fig.) de la nervure 7 ne sont pas couvertes par la deuxième partie, si bien que des pistes de contact métalliques 3 peuvent ensuite être déposées dessus. Le dépôt métallique est déposé sur toute la longueur de la nervure 7 de manière à constituer une piste de contact- A droite sur la Fig. 4 on voit la queue 23 de la nervure 7 qui dépasse de la face arrière 67 de la partie 50. On a indiqué en hachures les pattes de liaison supérieure et inférieure 12,13. La Fig. 4 représente une coupe suivant le plan A-A du connecteur de la Fig. 1. Le plan de coupe A-A s'étend parallèlement à la direction d'enfichage, passe par une fenêtre 61 et coupe alors les deux pattes de liaison 12 et 13. Les hachures ont la même signification que sur la Fig. 3. La fenêtre 61 est visible à droite et à gauche sur la Fig.. La patte de liaison supérieure 13 qui se trouve au-dessous est fixée dans le moule d'injection, lors de la deuxième passe ou lors du moulage par injection de la deuxième partie, par un poinçon de maintien pressant du haut vers le bas. Le poinçon arrive alors sur l'arête supérieure 22 de la patte de liaison supérieure 13. La Fig. 5 représente la première partie directement après le premier moulage par injection et ne montre que le premier module de contact 14. Ce module présente deux nervures 7 s'étendant parallèlement. Ils sont reliés ensemble mécaniquement par les deux pattes de liaison 12, 13. L'espace intermédiaire 28 se trouvant entre elles est comblé lors de la deuxième passe de moulage par le matériau d'épaulement 55. D'une part, les nervures rigidifient la première partie complète et d'autre part, elles maintiennent parallèles entre elles les nervures 7. En plus, on a indiqué en pointillé, devant la nervure 7, le premier élément de fixation 2 avec l'ouverture de centrage 6. Cet élément est formé d'un seul tenant sur la nervure inférieure 12. Lors de la deuxième passe, deux poinçons de maintien pressent sur les éléments de fixation 2 et 4, et trois poinçons de maintien pressent sur la face inférieure 22 de la patte de liaison supérieure 13. Les faces inférieures 9 des éléments de fixation arrivent alors sur le plan plat du moule d'injection de la deuxième partie, ainsi que les faces de raccordement 5. Les faces inférieures et les faces de raccordement sont situées dans un plan unique. Cependant, un espacement maximal de 50 microns peut exister entre le plan de la face inférieure 9 et le plan des faces de raccordement 5. Revendications 1. Un connecteur entrée/sortie pour le montage en surface sur une carte à circuit imprimé, comprenant : une première partie (1) isolant de l'électricité, présentant au moins un élément de fixation (2,4) avec une face plane (9) et au moins une piste de contact (3) avec une face plane de raccordement (5), et une deuxième partie (50) servant de boîtier, recouvrant partiellement la première partie (1), caractérisé en ce que la face plane de raccordement (5) de la piste de contact (3) est située sensiblement dans le même plan que la face plane inférieure (9) de l'élément de fixation (2,4), ce plan définissant le plan de pose du connecteur. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (1) est constituée d'une pièce moulée par injection unique et en ce que la deuxième partie (50) est partiellement coulée au-dessus de la première partie (1). 3. Connecteur selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première partie (1) présente, sur les deux faces du connecteur, respectivement, un élément de fixation (2,4) dans lequel est chaque fois ménagée une ouverture de centrage (6,8). 4. Connecteur selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le contact est constitué d'une piste de contact (3) conductrice de l'électricité, qui est appliquée sur la surface non recouverte de la nervure de contact (7) appartenant à la première partie (1), la zone, opposée à la façade extérieure (10), de la piste de contact (3) constituant la surface de raccordement électrique (5) pour la carte à circuit imprimé et la zone, tournée vers la façade extérieure, de la piste de contact (3) constituant la surface de liaison électrique (11) pour le périphérique associé. 5. Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première partie (1) présente au moins un module de contact (14,15, 16) ayant au moins une nervure de contact (7) conductrice de l'électricité, celles-ci étant disposées les unes à côté des autres perpendiculairement par rapport à la direction d'enfichage, à partir de deux nervures de contact (7). 6. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les nervures de contact (7) d'un module de contact (14,15, 16) sont reliées ensemble mécaniquement au moyen de pattes de liaison (13) appartenant à la première partie (1). 7. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les différentes nervures de contact (7) d'un module de contact (14,15, 16) sont séparées par des épaulements (55) appartenant à la deuxième partie (50). 8. Connecteur selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième partie (50) comprend au moins un module de verrouillage (51,52) pour assurer une fixation mécanique du connecteur complémentaire. 9. Connecteur selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un premier élément de fixation (2), un premier module de contact (14) s'y raccordant, avec deux nervures de contact (7), un premier module de verrouillage (51), un deuxième module de contact (15) ayant huit nervures de contact (7), un deuxième module de verrouillage (52), un troisième module de contact (16) avec une nervure de contact (7) et, ensuite, un deuxième élément de fixation (4). 10. Procédé de fabrication d'un connecteur montable en surface, présentant les étapes de fabrication ci-après : - moulage par injection de la première partie (1) - activation chimique de la surface de la première partie (1) - blocage par serrage de la première partie (1) dans le moule d'injection de la deuxième partie (50) - moulage par injection de la deuxième partie (50), partiellement au-dessus de la première partie (1) - métallisation du connecteur, le métal ne restant en adhésion que sur la surface laissée libre de la première partie. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le connecteur fabriqué est un connecteur entrée/sortie selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 9. 12. Procédé selon la revendication Il, caractérisé en ce que le blocage par serrage de la première partie (1) s'effectue par le fait qu'on exerce une pression sur les faces supérieures (17, 19) des éléments de fixation (2, 4) et sur l'arête supérieure (22) d'au moins l'une des pattes de liaison supérieures (13), de manière que les faces inférieures (9) des éléments de fixation (2,4) et toutes les faces de raccordement (5) soient situées de façon plane dans le moule d'injection de la deuxième partie (50). 13. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que la face avant et la face inférieure des nervures (7) sont métallisées de sorte qu'est constituée à cet endroit une piste de contact (3) continue.