Brevet FR2899375A1 — publié le 20071005

EMBASE MULTIVOIE POUR LA PROTECTION D'UNE LIGNE ELECTRIQUE ET DE SA LIAISON EN DEPART DE LIGNE. La présente invention concerne une embase multivoie pour la 5 protection d'une ligne électrique et également la protection de sa liaison en départ de ligne. Toute ligne électrique possède au départ de l'organe de distribution un dispositif de protection ou fusible destiné à couper le courant en cas de court circuit, ou de dépassement de la valeur 10 maximale de courant. Afin de limiter le nombre de fusibles amovibles sur des boîtiers de distribution centralisés, il est bien connu de regrouper sur un même fusible plusieurs lignes de départ d'une même ou de plusieurs embases. Une telle disposition impose de prévoir des 15 lignes de section relativement importante en sortie d'embase si les lignes sont longues, de manière à ce que l'impédance de la ligne soit suffisamment basse pour que l'intensité provoquée par un court-circuit en bout de ligne soit suffisante pour faire sauter le fusible et non pas échauffer trop fortement la ligne elle-même. Il 20 est possible de prévoir des fusibles unitaires, non amovibles pour les clients, disposés à l'intérieur des boîtiers, donc en interne sur les circuits électroniques. Cela présente l'inconvénient de devoir ajouter des composants en plus sur les cartes électroniques. Il est connu également que les embases n'offrent pas les mêmes résistances aux défaillances locales que les interconnexions simples, du fait d'une différence dans la conduction thermique ; en effet, une carte électronique n'a pas les capacités de drain thermique d'un fil conducteur avec sa faible densité de courant. Ainsi, la distribution centralisée de lignes électriques nécessite autant de fusibles qu'il y a de sorties, et cette disposition ne protège pas des défaillances locales de cette connectique de sortie. Une première solution consiste à utiliser des matériaux auto extinguibles en cas de risque d'échauffement excessif. Mais cette solution présente l'inconvénient qu'il faut traiter tous les composants, à savoir l'embase, le porte clip, l'isolant des fils, etc. On connaît déjà divers systèmes de protection pour protéger un équipement interne contre tout endommagement pouvant résulter de conditions de surtension et de surintensité sur les lignes extérieures. Ainsi, on connaît, par exemple, selon le brevet d'invention français n 2 418 561, un dispositif de protection de ligne qui comprend une embase isolante, des bornes de ligne et une borne de terre sur cette embase, un circuit de ligne entre les bornes de ligne, des moyens d'établissement d'un trajet métallique direct de courant entre le circuit de ligne et la borne de terre en cas de surintensité sur la ligne. Ces moyens d'établissement d'un trajet métallique comprennent un élément métallique, une bobine thermique autour de l'élément métallique, un élément fusible sous l'action de la chaleur engendrée par la bobine thermique quand il y a surintensité et un ressort auquel cet élément fusible, sauf s'il vient à fondre, s'oppose pour assurer la formation dudit trajet métallique direct, la bobine thermique faisant partie du circuit de ligne précité. Un contact est connecté à l'une des bornes de ligne et à l'une des extrémités de la bobine thermique et un contact supplémentaire est connecté à l'autre borne de ligne et à l'autre extrémité de la bobine thermique ainsi qu'à l'élément métallique. Ces contacts sont assemblés de façon rigide avec les extrémités respectives de la bobine thermique et sont également assemblés de façon rigide avec les bornes respectives, de manière à éliminer des connexions électriques de butée non assujetties dans le circuit de ligne entre les bornes de ligne. Avec une telle structure de protection de ligne, le circuit de la bobine thermique est sensiblement exempt de bruit pendant toute la durée de vie de la protection. On connaît également, selon le brevet français n 2 507 384, un fusible haute tension limiteur de courant, qui comprend sur sa longueur, en des emplacements espacés, plusieurs ensembles de zones de section droite réduite avec des caractéristiques de fusion temps-courant prédéterminées. Le fusible présente ainsi des segments conducteurs de matériaux fusibles différents, dont l'un à une température de fusion plus élevée que celle des autres segments, de sorte que ce segment conducteur fond après dans d'autres conditions de courant anormal que lesdits autres segments. Un premier but de la présente invention est de concevoir une nouvelle embase multivoies qui puisse remplir la fonction de protection de la ligne, c'est-à-dire remplir la fonction de fusible fonctionnant à la fois comme fusible classique à effet Joule et comme fusible thermique. Un autre but de la présente invention est de concevoir une telle nouvelle embase multivoies qui puisse également remplir la fonction de protection de sa liaison en départ de ligne, c'est-à-dire de remplir une fonction d'étanchéité de toute la zone délicate que constitue la liaison de l'embase avec le circuit ou carte électronique. Un autre but de la présente invention est de réaliser une telle embase qui soit de construction simple, qui soit fiable dans son fonctionnement, et peu coûteuse. Pour atteindre ces buts et d'autres qui ressortent explicitement ou implicitement de la suite du présent texte, la présente invention réalise une nouvelle embase multivoie qui assure la protection d'une ligne électrique et de sa liaison en départ de ligne. Cette nouvelle embase, destinée à être positionnée sur un boîtier enfermant une carte électronique, comporte des languettes dont une extrémité est reliée à ladite carte électronique et l'autre extrémité forme une borne de ligne, et dans cette nouvelle embase une partie d'au moins une languette est configurée pour faire fonction de fusible. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un matériau d'étanchéité adhérent est incorporé dans la zone de liaison des languettes avec le circuit imprimé de ladite carte électronique, de manière à rendre étanche ladite zone de liaison en départ de ligne. De préférence, la languette configurée pour faire fonction de fusible est une languette bi matière, une partie de ladite languette étant réalisée en une matière métallique à relativement bas point de fusion. De préférence également, ladite partie configurée pour faire fonction de fusible est une partie sensiblement centrale selon la longueur de la languette. En variante, ladite partie configurée pour faire fonction de fusible est une partie sensiblement adjacente à la carte électronique. Selon un mode de réalisation préféré, ladite partie configurée pour faire fonction de fusible est réalisée en matière métallique à bas point de fusion, de type alliage d'étain. Selon également un mode de réalisation préféré de l'invention, l'embase comporte une partie arrière engagée dans l'intérieur du boîtier, qui est configurée pour permettre le positionnement précis des extrémités des languettes sur la carte électronique. Et, de préférence, la liaison entre les extrémités des languettes et le circuit imprimé de la carte électronique est réalisée par soudure à la vague. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la carte électronique comporte sur ses deux faces une couche de vernis de protection, sauf dans les zones de fixation de l'embase pour recevoir les languettes conductrices. Et également selon ce mode de réalisation préféré, ladite partie arrière de l'embase comporte un logement dans lequel est disposé un matériau d'étanchéité adhérent, ledit logement étant traversé par les extrémités des languettes, de manière à ce que ledit matériau d'étanchéité rende étanche la zone de liaison de l'embase avec la carte électronique, particulièrement dans la zone la plus proche de la carte électronique. De manière préférentielle, ledit matériau d'étanchéité adhérent est un matériau sous forme de gel, et ce matériau présente une propriété auto cicatrisante . D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation de l'invention, non limitatif de la portée de la présente invention, et accompagnée de dessins dans lesquels : - La figure 1 est une vue schématique en coupe partielle d'une 20 embase multivoie de protection selon l'invention, en position sur un boîtier de carte électronique. - La figure 2 est une vue agrandie de la partie de l'embase dans la zone de liaison entre les languettes conductrices et la carte électronique. En référence au dessin de la figure 1, la référence numérique 1 désigne un boîtier électronique, qui peut être un boîtier de type standard, pour la protection d'un ou plusieurs composants. Dans le présent exemple, non limitatif de l'objet de l'invention, le boîtier 1 est destiné à la protection d'une carte électronique 2, ou support plat de circuit imprimé nu équipé de composants électroniques. Le raccordement du boîtier 1 à l'extérieur est réalisé par une embase, référencée 3, qui ferme l'enveloppe constitutive du boîtier 1 et comporte les traversées pour ledit raccordement à l'extérieur. La carte électronique 2 est mise en place et bloquée en position dans l'enveloppe fermée constituée par le boîtier 1 et l'embase 3 au moyen de la rainure la dans le fond du boîtier 1 et de la rainure 3a dans l'embase 3. L'embase 3 comporte une partie frontale en collerette avec une surface périphérique 3b de liaison et d'ajustement sur le pourtour d'entrée du boîtier 1. L'embase 3 comporte également une partie arrière engagée dans l'intérieur du boîtier 1, de référence 4, qui a pour fonction principale de permettre le positionnement précis des extrémités 6 des languettes 5 sur la carte électronique 2. Les extrémités 6 des languettes 5 sont liées à la carte électronique 2 par une opération de soudure, par exemple de soudure à la vague, dont les points de soudure sont désignés par la référence générale 8, le débordement sur la face supérieure étant désigné par la référence 8a et mieux représentés sur la vue agrandie de la figure 2. Pour cela, on dépose un flux pour permettre la soudure ; la carte électronique 2 et les languettes 5 à souder, sur les deux faces de la carte 2, sont entraînées et pré chauffées avant d'être passées au raz d'une vague de soudure à l'étain, de manière connue en soi, la quantité de soudure dépendant de la hauteur du circuit par rapport à la vague. La soudure sur la face supérieure de la carte électronique 2 est réalisée par débordement par capillarité depuis la face intérieure. Les composants de la carte (traditionnels ou SMD Surface Mounted Devices) peuvent être collés et soudés à la vague également en même temps. De manière alternative, les languettes 5 peuvent être liées à la carte électronique 2 par une technique de raccordement dite technique de raccordement press fit , connue en soi, parfois utilisée dans la connectique, qui est une technique d'insertion à force rendant le processus de soudure superflu et permettant de réaliser des connexions de grande fiabilité sans restriction quant au raccordement sur le circuit imprimé. La carte électronique comporte une couche de vernis 14 qui la protège des agressions de l'humidité, mais cette couche n'est toutefois pas présente dans les zones de fixation de l'embase 3 sur la carte 2 pour recevoir les liaisons électriques entre l'embase 3 et la carte 2, à savoir la zone de surface inférieure et la zone de surface supérieure de la carte 2 qui contient les points soudure 8 et la zone de surface supérieure de carte 2 en regard de la partie médiane 3c de l'embase 3. Les languettes 5 comportent pour certaines (pour une sur le dessin de la figure 1) une partie centrale 7 en métal fusible à bas point de fusion insérée entre les deux parties principales de la languette 5. à savoir côté extérieur boîtier la partie de liaison de la languette avec le clip 11 (serti en 12 sur le conducteur 13) représenté sur une seule languette de la figure 1, et côté carte électronique la liaison qui vient d'être décrite et représentée par les soudures 8 plus en détails sur la figure 2. Par conséquent, les languettes 5 à partie centrale de type référencé 7 sont des languettes bi-matière : la partie centrale 7 peut être, par exemple, en métal de type alliage d'étain, tandis que les parties principales de liaison côté extérieur boîtier et côté carte peuvent être réalisées, de manière conventionnelle, avec une âme en cuivre, bronze ou laiton et un revêtement extérieur en étain, argent ou or. La section de la partie centrale 7 à bas point de fusion est adaptée, de manière connue en soi, à l'intensité nominale de la ligne électrique correspondante. Il est important de noter que cette partie centrale est en couplage thermique parfait avec les zones susceptibles de défaillance, à savoir un clip déformé ou une présence d'eau qui oxyde la liaison extérieure ou encore la zone de fixation des languettes sur la carte électronique. Un échauffement important de ces zones susceptibles de défaillance provoque la fusion de la languette 5 et, par conséquent, l'arrêt du mécanisme susceptible de s'emballer. Du côté carte électronique, la partie arrière 4 de l'embase 3 comporte un logement 9 dans lequel on dispose un matériau d'étanchéité 10 en forme de gel, connu en soi, présentant des propriétés de substitution à un vernis et de forte adhérence sur la surface sur laquelle il est en contact, ainsi que des propriétés de forte adhérence interne, ce qui se traduit par la propriété dite auto cicatrisante , c'est-à-dire que le matériau d'étanchéité demeure étanche même s'il est pénétré par de petites bulles d'oxydation. La quantité de gel, et son procédé de mise en place, sont étudiés pour que le gel 10 adhère à la carte 2 sans provoquer de soulèvement de l'embase 3. Le fonctionnement de l'embase de protection décrite ci-dessus est le suivant : En cas d'agression indésirable sur la ligne électrique, le clip 11, relié au conducteur 13 par le sertissage 12, voit sa liaison dégradée au niveau du contact dudit clip 11 avec la languette correspondante 5, et cet ensemble se met à chauffer de manière excessive par rapport à l'échauffement attendu par effet Joule sur la liaison non dégradée. La partie centrale fusible 7 de la languette 5 est alors sollicitée thermiquement, et en plus de sa fonction connue en soi de protection de la ligne par suite de court-circuit sur la ligne du conducteur 13, fond et coupe le courant électrique par suite de la dégradation de la liaison du clip 11 avec la languette 5. Les mêmes effets résultent d'une dégradation de la liaison entre la languette 5 et la carte électronique 2, lorsque, par exemple, cette liaison de la languette 5 avec la carte 2 chauffe anormalement à la suite d'une présence et d'un cheminement d'eau le long des languettes 5 à travers les traversées des parois de l'embase 3. En ce qui concerne ce second type d'agression, on peut mettre en place sur les zones critiques de la carte 2 non recouvertes de vernis 14 un gel d'étanchéité 10, tel que mentionné précédemment. Un tel gel, disposé dans le logement 9 de la partie arrière 4 de l'embase 3 adhère parfaitement à la surface de la carte électronique 2, en particulier dans la zone des soudures 8 (voir figure 2) et empêche toute diminution de l'isolation entre les ménisques de soudure, que ce soit de type 8 ou par débordement, de type 8a. Cette zone des soudures 8 est critique en cas de présence d'humidité importante parce que le film humide peut y former des sels conducteurs en cas de tension permanente. Ainsi, comme le montre la description ci-dessus d'un exemple de réalisation de l'invention, donné à titre d'illustration du principe de l'invention, l'embase selon la présente invention assure trois protections distinctes : la protection contre les électrolyses en pied de fixation de languette 5 sur le circuit imprimé de la carte électronique 2, la protection contre les courts circuits francs et la protection contre les mauvais contacts électriques entre les deux extrémités de languette 5. La protection contre les courts circuits francs permet de supprimer certains fusibles. Parmi d'autres résultats et avantages de l'invention, il y a, par conséquent, la réduction du nombre de fusibles de protection d'une distribution de lignes et de leur liaison en départ de ligne. D'autres modes de réalisation que ceux décrits et représentés peuvent être conçus par l'homme de métier sans sortir du cadre et 25 de la portée de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Embase multivoie pour la protection d'une ligne électrique et de sa liaison en départ de ligne, destinée à être positionnée sur un boîtier (1) enfermant une carte électronique (2), comportant des languettes (5) dont une extrémité (6) est reliée à ladite carte électronique (2) et l'autre extrémité forme une borne de ligne, caractérisée en ce qu'une partie (7) d'au moins une languette (5) est configurée pour faire fonction de fusible. 2. Embase multivoie selon la revendication 1, caractérisée en ce que, de plus, un matériau d'étanchéité (10) adhérent est incorporé dans la zone de liaison des languettes (5) avec le circuit imprimé de ladite carte électronique (2), de manière à rendre étanche ladite zone de liaison en départ de ligne. 3. Embase multivoie selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite languette (5) est une languette bi matière, une partie (7) de ladite languette (5) étant réalisée en une matière métallique à relativement bas point de fusion. 4. Embase multivoie selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie (7) configurée pour faire fonction de fusible est une partie sensiblement centrale selon la longueur de la languette (5). 5. Embase multivoie selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie (7) configurée pour faire fonction de fusible est une partie sensiblement adjacente à la carte électronique (2). 6. Embase multivoie selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que ladite partie (7) configurée pour faire fonction de fusible est réalisée en matière métallique à bas point de fusion, de type alliage d'étain. 7. Embase multivoie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une partie arrière (4) engagée dans l'intérieur du boîtier (1), qui est configurée pour permettre le positionnement précis des extrémités (6) des languettes (5) sur la carte électronique (2). 8. Embase multivoie selon la revendication 1 ou la revendication 7, caractérisée en ce que la liaison entre les extrémités (6) des languettes (5) et le circuit imprimé de la carte électronique (2) est réalisée par soudure à la vague. 9. Embase multivoie selon la revendication 1 ou la revendication 8, 15 caractérisée en ce que ladite soudure est réalisée sur les deux faces du circuit imprimé de la carte électronique (2). 10. Embase multivoie selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la carte électronique (2) comporte sur ses deux faces une couche de vernis (14) de protection, sauf dans 20 les zones de fixation de l'embase pour recevoir les languettes (5) conductrices. 11. Embase multivoie selon la revendication 7, caractérisée en ce que ladite partie arrière (4) de l'embase (3) comporte un logement (9) dans lequel est disposé un matériau d'étanchéité adhérent (10), ledit logement (9) étant traversé par les extrémités (6) des languettes (5) de manière à ce que ledit matériau d'étanchéité (10) rende étanche la zone de liaison de l'embase (3) avec la carte électronique (2). 12. Embase multivoie selon la revendication 2 ou la revendication 11, caractérisée en ce que ledit matériau d'étanchéité (10) adhérent est un matériau sous forme de gel. 13. Embase multivoie selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisée en ce que ledit matériau d'étanchéité (10) adhérent est un matériau qui présente une propriété auto cicatrisante .