Brevet FR2832257A1 — publié le 20030516

ARRIÈRE-PLAN DE L'INVENTION La présente invention concerne une borne qui est utilisée dans divers connecteurs. De façon générale, une borne qui est utilisée dans divers connecteurs comprend un matériau de base qui est réalisé en un alliage de cuivre (tel que du laiton) et une couche de plaquage en étain qui est formée sur une surface du matériau de base pour un contact avec un matériau de conjugaison (c'est-à-dire une surface d'une pièce de contact élastique d'une borne femelle ou une surface d'une borne femelle). Cependant, lorsqu'une telle borne plaquée à l'étain est utilisée à des températures élevées pendant une longue période temporelle, on rencontre un problème consistant en ce que du cuivre (qui est une substance aisément oxydée) qui forme le matériau de base se diffuse à l'intérieur de la couche de plaquage en étain pour former un film en oxyde sur la surface de la couche de plaquage en étain, ce qui augmente une valeur de résistance de contact. Par conséquent, la publication de brevet du Japon n 8-7960A par exemple décrit qu'une couche de plaquage en nickel est interposée entre un matériau de base et une couche de plaquage en étain afin d'atténuer, voire de supprimer, la diffusion de cuivre. Cependant, lorsqu'une telle borne qui comporte la couche de plaquage en nickel interposée est soumise à des températures élevées pendant une longue période temporelle, un composé intermétallique est formé en tant que résultat d'une diffusion mutuelle de la couche de plaquage en nickel et de la couche de plaquage en étain et par conséquent, on rencontre un problème similaire consistant en ce qu'un oxyde de ce composé intermétallique augmente la valeur de résistance de contact. Au vu de cet arrière-plan, la publication de brevet du Japon n 10-134869A décrit une borne à plaquage à trois couches ou tricouche dans laquelle une couche de plaquage en nickel, une couche de plaquage en cuivre et une couche de plaquage en étain sont formées de façon séquentielle sur un matériau de base. Dans cette construction, puisque la couche de plaquage en nickel et la couche de plaquage en étain ne sont pas disposées de manière à être adjacentes l'une à l'autre, un composé intermétallique des deux ne sera pas formé de telle sorte que la valeur de résistance de contact peut être maintenue à un niveau bas pendant une longue période temporelle. Par ailleurs, il a été requis de façon croissante qu'un connecteur présente une conception compacte et une conception de connexion haute densité. Afin de réaliser cela, il est important que la borne offre une force d'insertion réduite lorsqu'elle connectée à une borne de conjugaison. Par conséquent, si la borne à plaquage tricouche qui a été mentionnée ci-avant est conçue de manière à offrir une force d'insertion réduite, elle devrait constituer une borne très utile qui réalise à la fois une valeur de résistance de contact faible et une force d'insertion faible. RÉSUMÉ DE L'INVENTION Par conséquent, un objet de la présente invention consiste à proposer une borne améliorée qui est obtenue en imprimant une force d'insertion faible à la borne à plaquage tricouche qui a été mentionnée ci-avant. Afin d'atteindre l'objet mentionné ci-avant, selon la présente invention, on propose une borne comprenant : un élément de base qui est constitué par un alliage de cuivre, l'élément de base incluant au moins une partie de contact sur laquelle un élément de conjugaison est amené en contact ; une couche en nickel qui est plaquée sur au moins la partie de contact de l'élément de base ; une couche en cuivre qui est plaquée sur la couche en nickel ; et une couche en étain qui est plaquée sur la couche en cuivre et qui présente une épaisseur de 1,1 micromètres ou moins. Il est considéré qu'une force d'insertion est la somme d'une force (force de cisaillement), qui est exercée pour cisailler une liaison d'agglutination entre des parties d'agglutination de deux bornes qui sont pressées l'une contre l'autre lors d'un contact des deux bornes l'une avec l'autre sous une charge, et d'une résistance mécanique qui est produite lorsque les deux bornes qui sont pressées l'une contre l'autre déforment plastiquement les matériaux de conjugaison suivant leurs directions de glissement respectives suite à un déplacement glissant de l'une par rapport à l'autre. Dans une borne qui comporte une couche la plus supérieure qui est formée au moyen d'une couche de plaquage en étain, la déformation plastique peut aisément se produire suite à l'insertion de la borne puisque l'étain est un métal mou, et par conséquent, la valeur de résistance mécanique dépend de cette couche de plaquage en étain. Plus l'épaisseur de la couche de plaquage en étain est importante, plus la valeur de déformation plastique est grande et la résistance mécanique augmente également. Par conséquent, selon la borne de la présente invention, l'épaisseur de la couche de plaquage en étain est réduite selon une valeur faible non supérieure à 1,1 micromètres de manière à réduire la résistance mécanique due à la déformation plastique, ce qui réduit la force d'insertion. La couche de plaquage en cuivre et la couche de plaquage en nickel qui forment le sous-revêtement sont constituées respectivement par des métaux durs et par conséquent, ces couches supportent la charge de contact qui opère sur la couche de plaquage complète et réduisent la force de cisaillement qui est due à la charge. En tant que résultat, la charge de contact qui opère sur la couche de plaquage en étain est également libérée de telle sorte que la quantité de déformation plastique diminue. Par conséquent, la force de cisaillement et la résistance mécanique comme dû à la déformation plastique sont réduites de telle sorte que la force d'insertion est fortement réduite. Par conséquent, on peut obtenir la borne qui présente à la fois la conception à résistance de contact faible et la conception à force d'insertion faible et cette borne permet de satisfaire de façon adéquate les exigences de la conception plus petite et de la conception de densité plus élevée des connecteurs. Il a été trouvé que la borne mentionnée ci-avant est utilisée de façon particulièrement appropriée en tant que type de borne où une charge de contact qui opère entre cette borne et la borne de conjugaison à l'instant de l'insertion de la borne est de 25 N ou moins. Par conséquent, cette borne peut être utilisée de façon appropriée par exemple dans un connecteur multipôle pour une automobile. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Les objets et avantages qui ont été mentionnés ci-avant de la présente invention apparaîtront davantage aisément suite à la description détaillée de modes de réalisation afférents préférés présentés à titre d'exemple, par report aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue en coupe qui représente de manière schématique une construction de couches d'une borne de la présente invention ; la figure 2 est une vue en coupe d'une borne femelle selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 est une vue en coupe d'une borne femelle selon un second mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe d'une borne femelle selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe d'une borne femelle selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; la figure 6 est une vue en coupe d'une borne femelle selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 est un graphique qui représente la relation entre une charge de contact et une force d'insertion ; et la figure 8 est un graphique qui représente la relation entre l'épaisseur d'une couche de plaquage en étain et une force d'insertion. DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Des modes de réalisation préférés de la présente invention seront maintenant décrits en détail par report aux dessins annexés. La figure 1 est une vue en coupe qui représente de manière schématique une partie de la borne de l'invention pour un contact avec un matériau de conjugaison. L'expression "partie de contact pour la borne de conjugaison" signifie une surface d'une partie de contact élastique d'une borne femelle ou une surface d'une borne mâle. Comme représenté sur les dessins, la borne comprend un matériau de base 101, et une couche de plaquage en nickel 102, une couche de plaquage en cuivre 103 ainsi qu'une couche de plaquage en étain 104 sont formées de façon séquentielle sur ce matériau de base 101. Le matériau de base 101 est constitué par un alliage de cuivre tel que du laiton. La couche de plaquage en nickel 102 sert à atténuer, voire à supprimer, la diffusion de cuivre depuis le matériau de base 101 dans la couche de plaquage en étain 104. La couche de plaquage en cuivre 103 sert à atténuer, voire à supprimer, la formation d'un composé intermétallique de nickel et d'étain. Selon l'invention concernant ces sous-revêtements, un oxyde ne sera pas formé sur la surface de la couche de plaquage en étain 104 de telle sorte que l'augmentation d'une résistance de contact peut être atténuée, voire supprimée. Une telle borne à plaquage tricouche est similaire à celle décrite dans la publication de brevet du Japon n 10-134869A. Selon la borne à plaquage tricouche de la présente invention, l'épaisseur de la couche de plaquage en étain 104 est rendue faible au point de ne pas être supérieure à 1,1 micromètres. Moyennant cette construction, une résistance mécanique qui est due à une déformation plastique se produisant à l'instant de l'insertion de la borne peut être réduite. De façon davantage spécifique, comme il sera décrit de manière davantage complète ultérieurement, la force d'insertion peut être réduite de 20% ou plus par comparaison avec une borne qui comporte une couche de plaquage en étain présentant une épaisseur de 1,5 micromètres. En ce qui concerne la limite inférieure de l'épaisseur de la couche de plaquage en étain 104, si cette épaisseur est inférieure à 0,4 micromètre, la couche homogène est moins susceptible d'être obtenue du fait de la difficulté au niveau de la fabrication de telle sorte que les caractéristiques mécaniques deviennent inférieures. Par conséquent, selon la présente invention, l'épaisseur de la couche de plaquage en étain 104 est dans la plage qui s'inscrit entre 0,4 micromètre et 1,1micromètres. L'épaisseur de la couche de plaquage en nickel 102 de même que l'épaisseur de la couche de plaquage en cuivre 103 ne sont pas limitées à une quelconque valeur spécifiée pour autant que ces couches peuvent empêcher la diffusion. Cependant, la couche de plaquage en nickel 102 et la couche de plaquage en cuivre 103 sont plus dures que la couche de plaquage en étain 104 et elles servent à supporter la charge de contact qui est appliquée à l'instant de l'insertion de la borne. Par conséquent, chacune des deux couches doit présenter un certain degré d'épaisseur. Et en outre, la couche de plaquage en nickel 102 et la couche de plaquage en cuivre 103, bien que ce soit selon une valeur plus faible par comparaison avec la couche de plaquage en étain 104, subissent une déformation plastique à l'instant de l'insertion de la borne et par conséquent, si la couche de plaquage en nickel 102 et la couche de plaquage en cuivre 103 en viennent à présenter une épaisseur trop importante, ceci affectera de façon défavorable la flexion ou le pliage au cours de la fabrication de la borne. Par conséquent, selon la présente invention, de préférence, l'épaisseur de la couche de plaquage en nickel 102 est dans la plage qui est comprise entre 0,1 micromètre et 0,8 micromètre et l'épaisseur de la couche de plaquage en cuivre 103 est dans la plage qui est comprise entre 0,1 micromètre et 0,8 micromètre. Lorsque chaque épaisseur de couche est à l'intérieur de cette plage, l'augmentation de la force d'insertion due à la déformation plastique peut être atténuée, voire supprimée, tout en maintenant l'effet d'empêchement de diffusion. Chacune des couches de plaquages qui ont été mentionnées ci-avant peut être formée au moyen d'un procédé de plaquage connu. Par exemple, un procédé de plaquage électrolytique est classiquement utilisé et la construction de son appareil est simple et l'épaisseur de chaque couche peut être contrôlée de façon relativement aisée et par conséquent, ce procédé a la préférence. En outre, selon la présente invention, de préférence, un traitement de refluage est appliqué à la couche de plaquage en nickel 102, à la couche de plaquage en cuivre 103 et à la couche de plaquage en étain 104 de manière à former une couche en alliage de cuivre-étain. Cette couche en alliage de cuivre-étain est plus dure que la couche de plaquage en nickel 102 et que la couche de plaquage en cuivre 103 et elle augmente la dureté du sous-revêtement pris dans sa globalité de telle sorte que la déformation plastique qui est due à la charge qui est appliquée à l'instant de l'insertion de la borne peut être réduite tandis que la force d'insertion peut être davantage réduite. Et en outre, une partie de la couche de plaquage en étain 104 est convertie selon la couche en alliage de cuivre-étain et par conséquent, l'épaisseur de couche devient en apparence inférieure à avant que le traitement de refluage ne soit appliqué et ceci contribue à une réduction supplémentaire de la force d'insertion. Le traitement de refluage peut être mis en oeuvre au moyen d'un procédé connu. Par exemple, la couche de plaquage en nickel 102, la couche de plaquage en cuivre 103 et la couche de plaquage en étain 104 sont formées de façon séquentielle sur le matériau de base 101 et ensuite, la borne est introduite dans un four électrique. En ce qui concerne des conditions de traitement, de façon générale, une chaleur de 232 C ou plus est appliquée pendant une courte période temporelle. La construction tricouche qui a été mentionnée ci-avant, construction selon laquelle la couche de plaquage en étain 104 présente l'épaisseur de la valeur spécifiée, et la construction qui a été mentionnée ci-avant, construction selon laquelle la couche en alliage de cuivre-étain est additionnée, peuvent être appliquées à des pièces de contact élastique de diverses bornes femelles comme représenté sur les figures 2 à 6. Sur chacun de ces dessins, une borne mâle (qui n'est pas représentée) est insérée horizontalement depuis le côté gauche (sur les dessins) en direction du côté droit et chacun de ces dessins est une vue en coupe qui est prise selon la direction d'insertion de la borne mâle. La figure 2 représente une borne femelle selon un premier mode de réalisation. La borne femelle 1 inclut la pièce de contact élastique 10 qui est prévue à l'intérieur d'une partie de réception 21 qui comporte un orifice d'insertion 20 pour l'insertion de la borne mâle au travers. La partie de réception 21 est formée par exemple en fléchissant ou en pliant une feuille métallique plane selon une forme tubulaire carrée. La pièce de contact élastique 10 comprend une feuille de laiton plane rectangulaire qui est repliée au niveau de sa partie généralement intermédiaire et une partie repliée 11 est légèrement fléchie au niveau d'une partie appropriée afférente et une extrémité de cette partie fléchie est incurvée de manière à former une partie de contact 12 pour un contact avec la borne mâle (élément de conjugaison). Selon ce mode de réalisation, la couche de plaquage tricouche qui a été mentionnée ci-avant (la couche en alliage de cuivre-étain peut être incluse) est formée au moins sur la surface de cette partie de contact 12. La pièce de contact élastique 10 est fixée fermement au niveau de son extrémité proximale 13 à une surface interne d'une paroi supérieure 21 a de la partie de réception 21. Selon une borne femelle 1 selon un second mode de réalisation comme représenté sur la figure 3, la pièce de contact élastique 10 est formée d'un seul tenant avec une paroi inférieure 21 b d'une partie de réception 21 et elle s'étend depuis cette même paroi inférieure. De façon davantage spécifique, la pièce de contact élastique 10 est repliée vers le haut en direction du côté interne de la partie de réception 21 au niveau d'un orifice d'insertion 20 et en outre, une partie repliée 11est fléchie au niveau d'une partie afférente appropriée en direction de la paroi inférieure 21 b. Une extrémité de la partie fléchie est incurvée de manière à former une partie de contact 12 pour un contact avec une borne mâle. Selon ce mode de réalisation, la couche de plaquage tricouche qui a été mentionnée ci-avant (la couche en alliage de cuivre-étain peut être incluse) est formée au moins sur la surface de cette partie de contact 12. Selon une borne femelle 1 conformément à un troisième mode de réalisation comme représenté sur la figure 4, une pièce de contact élastique 10 est repliée de manière à s'étendre depuis une paroi inférieure 21 b d'une partie de réception 21 en direction du côté interne de la partie de réception 21. Une partie d'extrémité 11 a d'une partie repliée 11est formée selon une forme généralement ovale selon une relation de face à face par rapport à la paroi inférieure 21 b. Une protubérance incurvée est formée au niveau d'une partie appropriée de la partie repliée 11 de manière à définir une partie de contact 12 pour un contact avec une borne mâle. Selon ce mode de réalisation, la couche de plaquage tricouche qui a été mentionnée ci-avant (la couche en alliage de cuivre-étain peut être incluse) est formée au moins sur la surface de cette partie de contact 12. Selon une borne femelle 1 selon un quatrième mode de réalisation comme représenté sur la figure 5, une pièce de contact élastique 10 est repliée de manière à s'étendre depuis une paroi inférieure 21 b d'une partie de réception 21 en direction du côté interne de la partie de réception 21. Une partie repliée 11est fléchie au niveau d'une partie afférente appropriée en direction de la paroi inférieure 21 b et une partie d'extrémité 11 a est découpée au niveau d'une région immédiatement après cette partie fléchie. Une extrémité de la partie fléchie est incurvée de manière à former une partie de contact 12 pour un contact avec une borne mâle. Selon ce mode de réalisation, la couche de plaquage tricouche qui a été mentionnée ci-avant (la couche en alliage de cuivre-étain peut être incluse) est formée au moins sur la surface de cette partie de contact 12. Selon une borne femelle 1 selon un cinquième mode de réalisation comme représenté sur la figure 6, une pièce de contact élastique 10 est repliée de manière à s'étendre depuis une paroi inférieure 21 b d'une partie de réception 21 en direction du côté interne de la partie de réception 21. Une partie repliée 11 est fléchie vers le haut au niveau d'une partie afférente appropriée et une partie d'extrémité 11 a est découpée au niveau d'une partie appropriée de cette partie fléchie. La partie fléchie joue le rôle de partie de contact 12 pour un contact avec une borne mâle. Selon ce mode de réalisation, la couche de plaquage tricouche qui a été mentionnée ci-avant (la couche en alliage de cuivre-étain peut être incluse) est formée sur la surface de cette partie de contact 12. Dans chacune des bornes femelles qui ont été mentionnées ciavant 1, la charge de contact entre la borne femelle et la borne mâle est prédéterminée au moyen de l'angle de repliage de la pièce de contact élastique 10, de la largeur de la pièce de contact élastique etc.... Selon les modes de réalisation qui ont été mentionnés ci-avant, la charge de contact est réglée de manière à ne pas être supérieure à 25 N. Bien que ceci ne soit pas représenté sur les dessins, chacune des bornes femelles peut comporter une pluralité de parties de contact 12 afin de réduire davantage la force d'insertion. Des effets avantageux de la présente invention ont été examinés à l'aide de divers exemples numériques. Il doit être noté que la présente invention ne sera pas limitée par les exemples numériques. On a utilisé des bornes femelles qui sont représentées de façon respective sur les figures 2 à 6. Tout d'abord, une couche de plaquage en nickel présentant une épaisseur de 0,5 micromètre a été formée sur la partie de contact de la pièce de contact élastique de chacune des bornes femelles au moyen du procédé de plaquage électrolytique. Puis une couche de plaquage en cuivre présentant une épaisseur de 0,5 micromètre a été formée sur la couche de plaquage en nickel au moyen du procédé de plaquage électrolytique. En outre, une couche de plaquage en étain présentant une épaisseur de 0,5 micromètre a été formée sur la couche de plaquage en cuivre au moyen du procédé de plaquage électrolytique. Puis un traitement de refluage a été mis en oeuvre en appliquant de la chaleur à 232 C ou plus pendant une courte période temporelle. Comme représenté au niveau du tableau 1, une charge de contact a été réglée et une force d'insertion a été mesurée conformément à la norme JASO D616-94 en utilisant une borne mâle qui comporte une couche de plaquage en étain d'une épaisseur de 1,2 micromètres formée sur son matériau de base réalisé en laiton. A des fins de comparaison, une force d'insertion a été mesurée de façon similaire en utilisant des bornes femelles dont chacune présentait une couche de plaquage en étain d'une épaisseur de 1,5 micromètres. TABLEAU 1 Charge de 5 N 10 N 20 N 25N contact Borne femelle Fi ures 2 et 3 Fi ure 4 Fi ure 5 Fi ure 6 Les résultats sont présentés sur la figure 7 et il sera apprécié que selon les bornes de la présente invention (comme représenté par des croix), la force d'insertion est plus faible lorsque la charge de contact est inférieure à 25 N par comparaison avec les exemples qui comportent la couche de plaquage en étain d'une épaisseur de 1,5 micromètres (comme représenté par des cercles). Par ailleurs, trois pièces de contact élastique de bornes femelles ont été formées à partir d'une feuille plane réalisée en laiton. Une couche de plaquage en nickel présentant une épaisseur de 0,5 micromètre a été formée sur cette surface de chaque pièce de contact élastique pour un contact avec une borne mâle au moyen d'un procédé de plaquage électrolytique. Puis une couche de plaquage en cuivre présentant une épaisseur de 0,5 micromètre a été formée sur chaque couche de plaquage en nickel au moyen d'un procédé de plaquage électrolytique. En outre, une couche de plaquage en étain présentant des épaisseurs de 0,4 micromètre, 1,1 micromètres et 1,5 micromètres a été formée sur les couches de plaquage en cuivre associées respectives au moyen d'un procédé de plaquage électrolytique. Puis un traitement de refluage a été mis en oeuvre en appliquant de la chaleur à 232 C ou plus pendant une courte période temporelle. Une force d'insertion a été mesurée conformément à la norme JASO D616-94 en utilisant les pièces de contact élastique ainsi obtenues et une borne mâle comportant une couche de plaquage en étain d'une épaisseur de 1,2 micromètres formée sur son matériau de base réalisé en laiton. C'est-à-dire que les forces d'insertion ont été mesurées en utilisant les bornes femelles mentionnées ci-avant et les bornes mâles mentionnées ci-avant, et la valeur moyenne et les déviations ont été trouvées. Les résultats sont représentés sur la figure 8 et il sera apprécié que lorsque l'épaisseur de la couche de plaquage en étain n'est pas supérieure à 1,1 micromètres, la force d'insertion peut être réduite de 20% ou plus par comparaison avec l'exemple qui présente une épaisseur de couche de plaquage en étain de 1,5 micromètres (une épaisseur typique dans une borne classique). Bien que la présente invention ait été présentée et décrite par référence à des modes de réalisation préférés spécifiques, diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art au vu des enseignements présentés ici. Des variantes et modifications sont bien évidemment considérées comme s'inscrivant dans l'esprit, le cadre et le contexte de l'invention telle que définie dans les revendications annexées. Par exemple, la construction tricouche qui a été mentionnée ciavant peut être appliquée à soit une borne mâle, soit une borne femelle et dans l'un et l'autre cas, la force d'insertion faible peut être réalisée. Cependant, lorsque cette construction est appliquée à la fois aux bornes mâle et femelle, ceci est le plus efficace. REVENDICATIONS 1. Borne (1) caractérisée en ce qu'elle comprend : un élément de base (101) qui est constitué par un alliage de cuivre, l'élément de base incluant au moins une partie de contact (12) sur laquelle un élément de conjugaison est amené en contact ; une couche en nickel (102) qui est plaquée sur au moins la partie de contact de l'élément de base (101) ; une couche en cuivre (103) qui est plaquée sur la couche en nickel (102) ; et une couche en étain (104) qui est plaquée sur la couche en cuivre et qui présente une épaisseur de 1,1 micromètres ou moins. 2. Borne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche en étain (104) présente une épaisseur qui s'inscrit dans la plage qui va de 0,4 micromètre à 1,1 micromètres. 3. Borne selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque couche prise parmi la couche en nickel (102) et la couche en cuivre (103) présente une épaisseur qui s'inscrit dans la plage qui va de 0,1micromètre à 0,8 micromètre. 4. Borne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une couche en alliage de cuivre - étain qui est interposée entre la couche en cuivre (103) et la couche en étain (104). 5. Borne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une charge de contact qui est établie entre la partie de contact (12) et l'élément de conjugaison est réglée de manière à valoir 25 N ou moins. 6. Borne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une pièce élastique, où la partie de contact (12) est formée sur la pièce élastique.