Brevet FR2908240A1 — publié le 20080509

Connecteur électrique filtré équipé de contacts protégés 5 individuellement contre les transitoires. La présente invention concerne les connecteurs électriques filtrés et plus particulièrement des connecteurs comportant des filtres ou 10 composants de protection contre les transitoires tels que les surtensions ou surintensités générées par des interférences électromagnétiques ou de radio fréquence, par des impulsions électromagnétiques, par des décharges électrostatiques. 15 La protection contre ces phénomènes transitoires a fait l'objet de nombreuses études mettant en oeuvre l'utilisation de composants de protection intégrés dans les connecteurs équipant tant les sites industriels que les appareils embarqués sur les avions ou les engins spatiaux afin d'éviter toute distorsion des signaux transmis par ces 20 connecteurs. Ces composants de protection sont typiquement des condensateurs ou capacités pour le filtrage et des diodes, bipolaires ou non, ou des puces qui constituent ces dispositifs de suppression de tensions transitoires. 25 Parmi les réalisations existantes, l'utilisation de composants de protection individuelle pour une partie ou pour chacun des contacts équipant un connecteur est décrite dans de nombreux brevets. Le brevet US 4 582 385 décrit un connecteur électrique comportant 30 des composants de protection équipant les contacts électriques 2908240 2 individuels logés dans l'isolant du connecteur. Ces contacts comportent en leur partie médiane des évidements dans lesquels sont positionnés les composants. Dans le cas d'un évidement unique une diode bipolaire ou un condensateur est disposé et soudé dans l'évidement du contact, dans le cas d'un double évidement chacun de ceux-ci est équipé respectivement d'une diode pour le premier évidement et d'un condensateur pour le second ou vice et versa, diode et condensateur sont soudés dans leurs évidements respectifs. Dans les deux cas, une plaque de masse en forme de disque comportant des ressorts découpés en forme de doigt assure le contact avec la borne de la diode ou du condensateur opposée à celle assurant le contact électrique avec le contact. Cette plaque assure la continuité électrique de terre entre les composants de filtrage et le boîtier du connecteur. Le brevet US 4 726 638 décrit un connecteur électrique destiné à être connecté aux pistes d'une carte de circuit imprimé. La protection des contacts s'effectue à l'aide de diodes de filtrage bidirectionnelles implantées sur la surface du circuit imprimé. Les électrodes de ces diodes sont soit soudées selon la technique de montage en surface sur des cosses prolongeant les trous débouchant métallisés aptes à recevoir les contacts du connecteur soit disposées sur des contacts en forme de cavalier effectuant un pont entre deux trous débouchant métallisés. Selon cette disposition les électrodes sont reliées respectivement aux contacts transmettant le signal et aux contacts de terre. Le brevet US 4 600 256 décrit également des filtres contre les interférences électromagnétiques qui sont implantés à la surface d'un circuit imprimé apte à recevoir un connecteur électrique. Les 2908240 3 filtres se présentent sous la forme de puces capacitives connectées d'une part à un contact et d'autre part à une surface commune à l'ensemble des contacts implantés. Selon l'art antérieur de ce brevet, les puces peuvent être implantées verticalement à la surface de la 5 carte du circuit imprimé mais ne sont pas en contact direct avec les contacts du connecteur de carte. Leur implantation nécessite donc une surface importante pour positionner l'ensemble des composants. 10 Le brevet GB 2 271 676 décrit un connecteur filtré dans lequel un filtre ou un composant de suppression de transitoires est maintenu contre la surface d'un contact à l'aide d'un bras élastique porteur du composant. Les bras permettent la tenue mécanique du composant contre la surface du contact par appui de ses branches opposées sur 15 la surface d'une cavité pratiquée dans l'isolant du connecteur. Le dispositif décrit nécessite l'usinage des cavités de forme dans un isolant de forte épaisseur. Les solutions décrites dans ces brevets ne sont toutefois pas 20 satisfaisantes car elles nécessitent des surfaces ou des encombrements relativement importants qui sont incompatibles avec l'exigence de miniaturisation recherchée dans de nombreuses applications. 25 En effet lorsque les composants de protection encerclent chacun des contacts d'un connecteur une ;surface importante de l'isolant ou de la carte de circuit imprimé portant les contacts n'est plus disponible pour l'insertion de contacts ou de composants de protection supplémentaires. Il en est de même lorsque le connecteur est équipé 2908240 4 de composants disposés horizontalement ce qui réduit la surface disponible de l'isolant ou de la carte de circuit imprimé. Dans ces solutions les dispositions de composants et de contacts 5 sont relativement compactes et ne facilitent pas l'évacuation de la chaleur produite dans le connecteur en cas de surtension. Il existe donc un besoin de proposer des connecteurs électriques comportant des filtres ou des composants de protection contre les 10 surtensions dans lesquels la protection individuelle des contacts équipant les dits connecteurs autorise une augmentation de la densité des contacts permettant ainsi l'optimisation de la surface d'une carte de circuit imprimé, tout en autorisant le réglage de la puissance disponible. 15 Dans ce but la présente invention propose un connecteur électrique filtré comportant des filtres ou composants de protection des équipements électroniques contre les transitoires, comprenant un boîtier, un support fixé dans l'espace interne défini par le boîtier et 20 disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal du boîtier, des contacts disposés perpendiculairement à l'axe horizontal défini par la surface du support sur lequel ils sont fixés, dans lequel les filtres ou composants de protection sont disposés verticalement selon une direction perpendiculaire à l'axe horizontal défini par la surface du 25 support, lesdits filtres ou composants de protection étant situés au-dessus de la surface du support et à proximité immédiate de la surface de chacun desdits contacts afin d'en assurer leur protection individuelle. 2908240 5 Selon un mode de réalisation de l'invention le support se présente sous la forme d'un bloc constitué d'un isolant. De manière préférentielle le support est une carte de circuit imprimé. 5 Selon l'une des caractéristiques principales de l'invention, les filtres ou composants de protection verticaux sont maintenus entre deux languettes disposées parallèlement à l'axe longitudinal des contacts, les dites languettes étant raccordées respectivement à la surface d'un contact pour l'une et à la surface du support pour l'autre. 10 Selon l'un des modes de réalisation principaux de l'invention les languettes sont verticales et comportent une partie constituée d'une surface plane d'accouplement prolongée d'une partie terminale de connexion. 15 Selon l'un des modes de réalisation principaux de l'invention la partie terminale de connexion de la première languette verticale équipant le contact est percée d'un orifice dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre extérieur du contact. Selon ce 20 mode de réalisation la languette est soudée à la surface du contact. Selon un autre mode de réalisation de l'invention la partie terminale de la première languette verticale est percée d'un orifice comportant des doigts élastiques en forme de ressort assurant la connexion avec 25 la surface du contact. Selon l'un des modes de réalisation principaux de l'invention la partie terminale de la seconde languette verticale est connectée au support à l'aide d'une liaison par emmanchement en force ou par 30 soudure. 2908240 6 Selon l'un des modes de réalisation principaux de l'invention, les filtres ou composants de protection verticaux sont soudés sur les surfaces planes respectives des deux languettes. Selon l'une des variantes de l'invention, les filtres ou composants de protection verticaux sont maintenus par pression entre les surfaces planes respectives des deux languettes. 10 L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante et des dessins annexés dans lesquels, La figure 1 représente une coupe schématique d'un connecteur filtré conforme à l'invention. 15 La figure 2 représente un module filtré de l'art antérieur. La figure 3 représente un module conforme à la présente invention. 20 Les figures 4a et 4b représentent respectivement une vue de dessus et une vue de coté d'un filtre maintenu par les languettes conformément à la. présente invention La figure 5 représente une vue de dessus d'un filtre maintenu par 25 les languettes selon une variante de la présente invention. Les figures 6a à 6c représentent une variante de réalisation des languettes de la présente invention. 5 2908240 7 La figure 1 représente un connecteur filtré 1 comprenant un boîtier extérieur 2 muni d'un fond 3 comportant des passages 4 au travers desquels passent les contacts 5. Le boîtier comporte sur sa face avant une bride 6 sur laquelle repose la bride 7 d'une jupe 8 de 5 protection de la partie saillante des contacts 5. La bride 7 est assemblée à la bride 6 à l'aide d'un dispositif de fixation 9. Un support isolant 10 est fixé dans l'espace interne 11 défini par le boîtier 2 et est disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal A-A' du boîtier. Ce support isolant se présente sous la forme d'une carte 10 de circuit imprimé multicouches qui comporte des trous traversant aptes à recevoir les contacts 5 et des languettes de contact comme il sera décrit ci-après. Comme il est visible sur la figure 1, les contacts 5 sont disposés 15 perpendiculairement à l'axe horizontal B-B' défini par la surface du support 10 sur lequel ils sont fixés. Des filtres ou composants de protection 12 sont disposés verticalement selon une direction perpendiculaire à l'axe horizontal B-B' c'est à dire parallèlement à l'axe longitudinal C-C' des contacts 5 qui sont eux-mêmes dans cette 20 réalisation parallèle à l'axe longitudinal A-A' du boîtier. Les filtres ou composants de protection 12 sont situés à proximité immédiate de la surface des contacts 5 afin d'en assurer leur protection individuelle. Ces composants 12 sont maintenus 25 verticalement au-dessus de la surface 15 du support 10 entre deux languettes verticales 13 et 14 disposées parallèlement à l'axe longitudinal des contacts 5. C'est à dire que les contacts 5 ne reposent pas sur la surface 15 du support. Comme il sera décrit plus en détail ci-dessous, la languette 13 est connectée à la surface 2908240 8 d'un contact 5 et la languette 14 est connectée à la surface 15 du support 10. La figure 2 représente un bloc support isolant 10 équipé de contacts 5 5 comportant des composants 12 qui reposent sur la surface 15 du support conformément à l'art antérieur. Dans cette réalisation les filtres ou composants de protection 12 sont disposés sur la surface 15 du support et sont soudés aux pistes desservant les contacts pour les signaux ou pour la terre. 10 Cette disposition ne permet pas d'augmenter la densité de crayons implantés sur le support car l'encombrement représenté par les composants eux-mêmes impose un pas entre les crayons qui est incompatible avec les dimensions requises pour les connecteurs 15 filtrés à haute densité. En effet la technologie actuelle est dirigée sur des connecteurs filtrés miniatures dont le nombre de contacts fixés sur un support isolant ou une carte de circuit imprimé doit permettre un pas inter crayons 20 de l'ordre de 1,5rnm et doit supporter des puissances comprises entre 4 et 20 kW. La présente invention permet de répondre à ces critères car elle autorise le choix en termes de puissance et d'encombrement en mettant en oeuvre des diodes, des capacités, des puces, des filtres " pi " en tant que composants adaptés permettant 25 de protéger des contacts individuellement contre les transitoires. La figure 3 représente une vue partielle d'un support isolant 10 qui est dans le cas présent une carte de circuit imprimé multicouches. Le circuit imprimé comporte des trous débouchant 16 et des trous 30 débouchant métallisés 17, ces derniers étant reliés aux pistes du 2908240 9 circuit imprimé constituant le circuit de mise à la terre des surtensions ou survoltages apparaissant en cas de transitoires. On notera toutefois que ces trous métallisés 17 peuvent être remplacés par des cosses prévues à la surface 15 de la carte pouvant être 5 soudées et reliées de même aux pistes de mise à la terre. Les trous débouchant 16 assurent le passage et le maintien mécanique des crayons 5 au travers de la carte du circuit imprimé. Il est évident que les trous 16 peuvent être eux aussi métallisés afin 10 de permettre leur connexion avec des pistes du circuit imprimé dans le cas où un montage en parallèle des crayons devrait être réalisé. Comme on peut le voir sur la figure 3, les deux languettes verticales 13 et 14 métalliques conformes à l'invention sont disposées sur le 15 contact 5 pour la languette 13 et dans un trou débouchant métallisé 17 pour la languette 14. Ces languettes comportent une partie d'accouplement constituée d'une surface plane 18, 19 prolongée d'une partie terminale de connexion 20, 21. 20 La partie terminale de connexion 20 de la languette verticale 13 équipant le contact 5 est percée d'un orifice 22 dont le diamètre intérieur est légèrement supérieur au diamètre extérieur du contact 5. Une fois que la languette est mise en place sur le crayon il est alors effectué une opération de soudage entre la surface du crayon 25 et la partie terminale de connexion 20 afin d'assurer le positionnement et le maintien de la languette 13. La partie terminale de connexion 21 de la languette verticale 14 est connectée à la carte du circuit imprimé 10 à l'aide d'une liaison par 30 emmanchement en force de la partie 21 dans un trou débouchant 2908240 10 métallisé 17. En variante la partie terminale 21 peut être soudée dans le trou métallisé 17, qui dans ce cas n'a pas besoin d'être débouchant, ou encore par soudure directe sur une cosse prévue à la surface 15 de la carte de circuit imprimé. 5 Les figures 4a et 4b montrent comment les filtres ou composants de protection verticaux 12 sont maintenus selon une disposition en sandwich entre les surfaces planes d'accouplement 18 et 19 des languettes 13, 14 disposées parallèlement à l'axe longitudinal des 10 contacts 5. Lors du montage, une fois que les languettes 13 et 14 sont fixées par leur partie de connexion 20 et 21 à leur emplacement respectif, un composant 12 comportant des surfaces de contact 25, 26 de potentiel différent est introduit dans l'espace défini entre les faces intérieures des surfaces planes d'accouplement 18 et 19 qui 15 recouvrent ainsi la quasi-totalité des surfaces de contact 25, 26 du composant 12. Selon la destination finale du connecteur le composant 12 sera alors soit soudé aux surfaces d'accouplement soit, selon une variante maintenu par une pression de contact établie entre les surfaces planes d'accouplement 18 et 19 grâce à 20 l'élasticité des languettes. La figure 5 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans laquelle la partie terminale de connexion 20 de la languette verticale 13 est percée d'un orifice 23 comportant des doigts élastiques 24 25 sous forme de ressort assurant la connexion avec la surface du contact 5. Grâce à ce mode de réalisation il devient possible d'effectuer le démontage des composants 12, de la languette 13 et de la languette 30 14 lorsque la partie terminale de connexion 21 est assemblée par 2908240 11 emmanchement à force, afin de permettre la mise à niveau en terme de puissance par exemple d'un connecteur ou de procéder à une opération de maintenance. 5 Les figures 6a et 6b représentent une variante selon laquelle les languettes verticales 13 et 14 sont adaptées à la géométrie des surfaces de contact du composant 12. C'est ainsi que la figure 6a montre un filtre ou composant de protection 12 de forme cylindrique équipé de surfaces de contact 25', 26' de potentiel différent à ses 10 seules extrémités. Les languettes 13 et 14 présentent des dimensions inférieures à celles des languettes de l'exemple précédent et définissent des surfaces d'accouplement 18 et 19 plus restreintes correspondant à la géométrie des surfaces de contact 25', 26' qu'elles recouvrent sur leur quasi-totalité. 15 La figure 6b se rapporte à un composant 12 dont les surfaces de contact 25', 26' sont situées sur la même face du composant 12. Selon cet exemple les languettes 13 et 14 définissent des surfaces d'accouplement 18 et 19 correspondant à la géométrie des surfaces 20 de contact 25', 26'. La figure 6c est une variante de la figure 6b dans laquelle la partie terminale de connexion 21 de la languette 14 est rectiligne ce qui permet puisque les surfaces de contact 25', 26' sont situées sur une 25 seule des faces du composant 12 de diminuer le pas entre les trous débouchant 16 et 17, visibles sur la figure 3, permettant d'ajuster et d'améliorer la densité et le positionnement des contacts 5. 2908240 12 L'invention ne se limite pas à ce qui précède et nullement aux modes de réalisations qui ont été décrites ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 . Connecteur électrique filtré (1) comportant des filtres ou composants de protection (12) des équipements électroniques contre les transitoires, comprenant un boîtier (2), un support (10) fixé dans l'espace interne (11) défini par le boîtier et disposé perpendiculairement à l'axe longitudinal (A-A') du boîtier, des contacts (5) disposés perpendiculairement à l'axe horizontal (B-B') défini par la surface (15) du support (10) sur lequel ils sont fixés, caractérisé en ce que les filtres ou composants de protection (12) sont disposés verticalement selon une direction perpendiculaire à l'axe horizontal (B-B'), lesdits filtres ou composants de protection étant situés au-dessus de la surface (15) du support (10) et à proximité immédiate de la surface de chacun desdits contacts (5) afin d'en assurer leur protection individuelle. 2. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que 1,e support (10) est un bloc constitué d'un isolant. 3. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le support (10) est une carte de circuit imprimé. 2908240 14 4. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que les filtres ou composants de protection verticaux (12) sont maintenus entre deux languettes (13, 14) verticales disposées parallèlement à l'axe longitudinal (C-C') 5 des contacts (5), lesdites languettes étant raccordées respectivement à la surface d'un contact (5) pour la languette (13) et à la surface (15) du support (10) pour la languette (14). 10 5. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que les languettes verticales (13, 14) comportent une partie constituée d'une surface plane d'accouplement (18, 19) prolongée d'une partie terminale de connexion (20, 21). 15 6. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que les surfaces planes d'accouplement (18, 19) recouvrent la quasi-totalité des surfaces des contacts (25, 26, 25', 26') des composants de protection (12). 20 7. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que les languettes verticales (13, 14) définissent des surfaces d'accouplement (18, 19) adaptées à la géométrie des surfaces de contact (25', 26') des 25 composants de protection (12). 8. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que la partie terminale de connexion (20) de la languette verticale (13) équipant le contact (5) est 2908240 15 percée d'un orifice (22) dont le diamètre interne est légèrement supérieur au diamètre extérieur du contact (5). 9. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 8 5 caractérisé en ce que la languette verticale (13) est soudée à la surface du contact (5). 10. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que la partie terminale de connexion (20) 10 de la languette verticale (13) équipant le contact (5) est percée d'un orifice (23) comportant des doigts élastiques (24) en forme de ressort assurant la connexion avec la surface du contact (5).. 15 11. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que la partie terminale de connexion (21) de la languette verticale (14) est raccordée au support (10) à l'aide d'une liaison par emmanchement en force. 20 12. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que la partie terminale de connexion (21) de la languette verticale (14) est raccordée au support (10) par soudure. 25 13. Connecteur électrique filtré (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que la partie terminale de connexion (21) est rectiligne et permet d'ajuster la densité des contacts (5). 14. Connecteur électrique filtré (1) conformément à l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce 2908240 16 que les filtres ou composants de protection verticaux (12) sont soudés sur les surfaces planes d'accouplement respectives (18, 19) des languettes (13, 14). 5 15. Connecteur électrique filtré (1) conformément à l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les filtres ou composants de protection verticaux (12) sont maintenus par l'élasticité des languettes assurant la pression de contact entre les surfaces planes respectives (18, 10 19) des deux languettes (13, 14).