Brevet FR2906930A1 — publié le 20080411

La présente invention concerne un composant de contact destiné à établir une continuité électrique entre deux organes conducteurs lorsqu'il est soumis à une activation mécanique, par exemple par un doigt, et une carte comprenant 5 au moins un tel composant. Bien qu'on décrive l'invention en référence à des applications particulières, les composants de contact selon l'invention conviennent aux applications classiques des contacts à dôme, par exemple qui sont mis en place par des 10 machines de mise en place connues sous le nom de "pick and place". Pour diverses applications de sécurité, de monétique, etc., on souhaite incorporer des composants de contact à des supports de faible épaisseur, analogues aux cartes bancaires. On sait que les dômes métalliques constituent des organes particulièrement avantageux car ils donnent un effet tactile à la personne qui les manoeuvre, comme décrit dans la suite en référence à la figure 1. On a donc essayé d'incorporer de tels composants conducteurs à dôme à des 20 cartes de faible épaisseur. On a ainsi essayé d'utiliser des dômes métalliques destinés à établir un contact entre deux organes conducteurs statiques, formés par impression sur un support, le dôme étant ensuite recouvert d'un organe en forme de feuille. On 25 s'est rendu compte qu'un tel contact n'avait pas la fiabilité nécessaire. On a attribué cet inconvénient au déplacement des parties extérieures de dôme lors de la manoeuvre de celui-ci. En effet, ces parties extérieures mobiles, comme elles sont métalliques, provoquent une abrasion de la 30 matière plastique de la feuille de recouvrement. On a donc envisagé de couvrir de tels dômes d'un élément protecteur statique. Un tel élément protecteur a cependant l'inconvénient d'augmenter la dimension du composant et donc d'empêcher pratiquement l'utilisation des dômes dans le 35 cas de cartes minces. L'invention concerne la solution de ce problème. Plus précisément, elle concerne l'utilisation d'un dôme métallique de contact, mais d'une manière telle que le pourtour 2906930 2 du dôme ne présente aucun déplacement lors de l'activation mécanique du composant de contact, par exemple par un doigt. Cette caractéristique est obtenue parce que le dôme a sa partie la plus externe qui est fixée à un organe conducteur statique extérieur, et présente une élasticité entre la partie centrale et cette partie fixée. Plus précisément, l'invention concerne un composant de contact, destiné à établir une continuité électrique sous l'effet d'une activation mécanique et à supprimer élastique- ment cette continuité en l'absence de l'activation mécanique ; selon l'invention, le composant comprend un organe conducteur statique extérieur, un organe conducteur statique intérieur, et un dôme métallique élastique de contact destiné à connecter temporairement les organes conducteurs sta- tiques, le dôme étant en contact constant et statique avec l'organe conducteur statique extérieur. Dans un mode de réalisation, le dôme comporte une partie centrale de contact et une partie de liaison dont la périphérie est connectée électriquement et raccordée mécani- quement à l'organe conducteur statique extérieur. De préférence, la partie de liaison comporte au moins trois bras partant radialement d'une partie centrale bombée de contact, et chacun des trois bras comporte successive-ment, depuis la plage centrale de contact, un tronçon ayant des propriétés élastiques en direction radiale, et un plot de fixation à l'organe conducteur statique extérieur. Dans un autre mode de réalisation, le dôme est constitué en deux parties comprenant un dôme classique et une calotte formant la partie de liaison et ayant une ouverture centrale. De préférence, il comporte deux dômes disposés de part et d'autre d'une entretoise annulaire isolante qui isole les parties périphériques extérieures des dômes l'une de l'autre, les parties centrales des deux dômes étant dis- tantes dans la position de repos des dômes et en contact dans leur position activée mécaniquement. Dans un autre mode de réalisation, le dôme comporte une partie centrale bombée de contact, une partie périphérique 2906930 3 fixée en contact électrique avec l'organe conducteur statique extérieur et, entre la partie centrale et la partie périphérique, une partie intermédiaire solidarisée à la partie centrale et à la partie périphérique à des emplace- 5 ments décalés suivant le pourtour de la partie intermédiaire. De préférence, le dôme a une forme circulaire, la partie centrale a une forme de cercle, et les parties périphérique et intermédiaire ont une forme d'anneau, l'anneau 10 de la partie intermédiaire étant relié en alternance à la partie centrale et à la partie périphérique en direction circonférentielle. De préférence, le dôme est constitué d'une seule pièce découpée dans une feuille. 15 De préférence, le contact constant et statique du dôme avec l'organe conducteur statique extérieur est réalisé par soudure. De préférence, l'organe conducteur statique extérieur et l'organe conducteur statique intérieur sont formés tous 20 deux par impression sur un support isolant. L'invention concerne aussi une carte à composant de contact destiné à être activé mécaniquement par application d'une pression dans la direction de l'épaisseur, comprenant un support muni d'un organe conducteur statique extérieur et 25 d'un organe conducteur statique intérieur qui ne sont pas connectés électriquement, et un dôme métallique élastique de contact qui est en contact constant et statique avec l'organe conducteur statique extérieur, et un revêtement disposé sur le support autour du composant et sur le compo- 30 saut directement au contact du dôme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 35 la figure 1 est un graphique indiquant pourquoi les dômes sont avantageux comme contacts manoeuvrés par un doigt ; 2906930 4 la figure 2 est une vue en perspective d'un composant de contact selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 3 représente un composant de contact selon 5 un second mode de réalisation de l'invention ; et les figures 4, 5 et 6 représentent, respectivement en coupe, en perspective et en vue éclatée, un composant de contact selon un troisième mode de réalisation de l'invention. 10 La figure 1, qui représente en ordonnées la force F qui est appliquée au centre d'un dôme métallique de contact et en abscisses le déplacement de la partie centrale du dôme par rapport à sa position de repos, on note que la force appliquée augmente jusqu'à une valeur maximale, puis diminue 15 rapidement pour atteindre une force finale de contact inférieure à la valeur maximale. En conséquence, le doigt qui exerce cette force sous forme d'une pression sent une réduction de force, due au basculement du dôme, et a donc une sensation tactile qui lui indique que le contact est 20 réellement effectué. C'est la raison pour laquelle il est souhaitable d'utiliser des composants de contact ayant un dôme métallique même dans des cartes de très faible épaisseur, telles que des cartes au format des cartes bancaires et dont l'épaisseur peut être inférieure à 0,8 mm. 25 La figure 2 représente en perspective un composant de contact selon un premier mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 2, la référence 10 désigne un organe conducteur statique extérieur de forme circulaire sur environ 315', ayant une piste conductrice 14 permettant la 30 connexion à un circuit non représenté. Un organe conducteur statique intérieur 12 a une plage centrale 16 de contact. Les deux organes conducteurs statiques 10 et 12 sont formés par exemple par impression sur un support isolant, tel qu'une feuille de matière plastique. 35 Le composant comprend aussi un dôme métallique 18 selon l'invention. Ce dôme comporte une partie centrale bombée 20 placée au-dessus de la plage de contact 16, et quatre bras radiaux 22 (le nombre de bras est au moins égal à 3). 2906930 5 Selon l'invention, chaque bras radial 22 comporte, à son extrémité externe, un plot conducteur 24 auquel il est relié par une partie intermédiaire élastique 26. Selon l'invention, le plot 24 du bras 22 correspondant est fixé à 5 l'organe conducteur statique 10, par exemple par soudure. La partie intermédiaire 26 a des propriétés élastiques qui lui sont données, dans l'exemple représenté, par réduction de la largeur du bras par une ouverture centrale délimitant deux pontets pliés en V. Cette élasticité permet un déplacement 10 radial de chaque bras 22 lorsque la partie centrale 20 est poussée vers la plage conductrice 16. Ainsi, la partie de chaque bras 22 qui est la plus éloignée du centre, c'est-à-dire le plot 24, ne présente aucun déplacement radial ou autre lors de la manoeuvre du 15 composant de contact. Il reste donc en contact permanent avec la piste extérieure 10, quel que soit le fonctionnement du dôme. Par contre, grâce aux parties élastiques 26 des bras, le dôme 18 peut fonctionner normalement, c'est-à-dire que sa partie centrale bombée 20 peut venir au contact de la 20 plage conductrice 16 sous l'action d'une pression, et peut ensuite s'en écarter élastiquement. Les déplacements radiaux des bras sont les plus importants à la liaison de la partie élastique 26 et du corps de bras 22 relié à la partie centrale. Cependant, même si ces 25 déplacements provoquent une abrasion d'une feuille de matière plastique disposée au-dessus, cette abrasion n'a aucun effet sur le contact lui-même puisque celui-ci s'effectue plus loin, au niveau du plot 24. La figure 2 représente un exemple de dôme métallique 30 muni de bras. Il existe d'autres types de dômes, notamment des dômes de forme circulaire. Le mode de réalisation de la figure 3 correspond à un tel dôme. Sur la figure 3, un organe conducteur statique extérieur 28, ayant une piste conductrice 30 de liaison à un 35 circuit électrique, non représenté, est disposé sur la plus grande partie d'un cercle. Bien qu'il ne soit pas représenté, le composant comprend aussi un organe conducteur statique intérieur, comme dans le cas de la figure 2. 2906930 6 Le dôme circulaire 32 est formé en une seule pièce par découpe d'une feuille métallique, et il possède une partie centrale bombée 34, un anneau extérieur 36 et un anneau intermédiaire 38. Des découpes en arc de cercle, séparant 5 l'anneau extérieur de l'anneau intermédiaire et l'anneau intermédiaire de la partie centrale, couvrant un angle un peu inférieur à 120', laissent entre elles des pontets conducteurs. Ainsi, elles laissent des pontets conducteurs 40 reliant la partie centrale 34 à la partie intermédiaire 10 38 à trois emplacements décalés de 120'. De même, elles laissent des pontets conducteurs 42 entre l'anneau extérieur 36 et l'anneau intermédiaire 38, ces pontets 42 étant déca-lés angulairement de 60' pratiquement par rapport aux pontets 40. 15 Comme dans le mode de réalisation de la figure 2, l'anneau extérieur 36 est fixé, par exemple par soudure, à l'organe conducteur statique extérieur 28, soit sur la plus grande partie de la périphérie, soit uniquement au niveau de plages de contact représentées schématiquement par des pro- 20 tubérances de l'anneau extérieur 36. Grâce aux découpes en arc de cercle, la liaison entre la partie centrale 34 et l'anneau extérieur 36 est très souple, si bien que le dôme métallique 32 peut avoir un fonctionnement pratiquement identique à celui d'un dôme métallique circulaire libre. 25 Le mode de réalisation de la figure 3 présente les mêmes avantages que celui de la figure 2. Les modes de réalisation représentés sur les figures 2 et 3 permettent la formation d'un composant de contact qui ne comprend qu'un dessin conducteur imprimé, comportant deux 30 organes conducteurs statiques, l'un extérieur et l'autre intérieur, et un dôme 18, 32. Le nombre de composants est donc extrêmement réduit et le coût des composants est lui aussi très réduit. Les composants décrits en référence aux figures 2 et 35 3 conviennent notamment à des supports relativement rigides, dans lesquels la force d'actionnement est exercée d'un côté du composant. Dans le cas des cartes souples, il est souhaitable que le composant soit manoeuvré par serrage de 2906930 7 deux organes de pincement, par exemple le pouce et l'index d'un utilisateur. Le mode de réalisation des figures 4 à 6 convient particulièrement bien à cette application. Les figures 4 à 6 représentent un composant de contact 5 selon l'invention selon un troisième mode de réalisation, comprenant un plus grand nombre de composants. Plus précisément, si des contraintes de souplesse du support ou de course d'activation l'imposent, il peut être avantageux d'utiliser ce composant dans lequel chacun des deux dômes 10 constitue un support pour l'autre dôme. Le composant du mode de réalisation des figures 4 à 6 peut être réalisé à une très faible dimension et une grande fiabilité de fonctionnement. Ce composant comprend un organe conducteur statique 15 extérieur 10, ayant une piste conductrice 14 de connexion, et un organe conducteur statique intérieur 12, ayant une plage de contact 16, tous deux formés sur une feuille isolante, de matière plastique par exemple, comme dans le premier mode de réalisation. 20 Un organe conducteur souple 44, par exemple en forme de calotte, est fixé sur une partie étendue de l'organe conducteur statique extérieur 10, en contact électrique avec lui. Cet organe 44 a une ouverture centrale 46. Une entretoise isolante 48, sous forme d'une simple 25 bague, est disposée entre deux dômes métalliques 50, 52 représentés comme étant identiques, mais dont les bras sont décalés en rotation. L'organe conducteur 44 est en contact électrique avec le dôme 50. 11 constitue donc un organe de liaison entre le 30 dôme 50 et l'organe conducteur 10. Il peut être éventuel- lement fixé ponctuellement par collage ou soudure au bord de l'ouverture 46 de l'organe conducteur 44, pour assurer la continuité électrique. Cette soudure n'est cependant pas indispensable. Le dôme classique 50 et l'organe conducteur 35 44 forment ensemble un seul "dôme métallique selon l'inven- tion" ayant la fonction de formation d'un contact statique avec l'organe conducteur statique extérieur 10. En position activée mécaniquement, la partie centrale du dôme 50 est 2906930 8 reliée à l'organe conducteur statique intérieur 16, par l'intermédiaire du dôme 52. Comme l'indique la figure 4, dans la position de repos du composant de contact, le dôme métallique inférieur 52 est 5 en appui contre l'organe conducteur statique inférieur constitué de la plage de contact 16, et ses bras sont au contact de l'anneau isolant 48. Le dôme 50 est aussi au contact de l'anneau 48, de l'autre côté, si bien qu'il n'existe pas de continuité électrique entre les deux dômes 10 50, 52. Le dôme 50 est relié électriquement à l'organe conducteur statique extérieur 10 par l'organe conducteur 44. Lorsque le composant est manoeuvré par application d'une force, la course de l'organe qui exerce l'activation mécanique, un doigt en général, est égale à la somme des 15 courses des deux dômes. Bien qu'on ait décrit le mode de réalisation des figures 4 à 6 en référence à des dômes à bras radiaux, il est aussi possible d'utiliser des dômes circulaires. Bien qu'on ait indiqué que le dôme supérieur 50 était 20 relié à l'organe conducteur statique extérieur par l'organe conducteur 44, on conçoit qu'il est possible de munir le dôme 50 de bras radiaux ayant une fonction analogue à celle des bras du mode de réalisation de la figure 2, c'est-à-dire comprenant une partie élastique de liaison. REVENDICATIONS 1. Composant de contact, destiné à établir une continuité électrique sous l'effet d'une activation mécanique et à supprimer élastiquement cette continuité en l'absence de l'activation mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend : - un organe conducteur statique extérieur (10, 28), - un organe conducteur statique intérieur (12), et - un dôme métallique élastique (18, 32, 50) de contact destiné à connecter temporairement les organes conducteurs statiques (10, 28 ; 12), le dôme (18) étant en contact constant et statique avec l'organe conducteur statique extérieur (10, 28). 2. Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dôme (18, 32) comporte une partie centrale de contact et une partie de liaison dont la périphérie est connectée électriquement et raccordée mécaniquement à l'organe conducteur statique extérieur (10, 28). 3. Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de liaison comporte au moins trois bras (22) partant radialement d'une partie centrale bombée (20) de contact, et chacun des trois bras (22) comporte successivement, depuis la plage centrale de contact, un tronçon (26) ayant des propriétés élastiques en direction radiale, et un plot (24) de fixation à l'organe conducteur statique extérieur. 4. Composant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que il comporte deux dômes (50, 52) disposés de part et d'autre d'une entretoise annulaire isolante (48) qui isole les parties périphériques extérieures des dômes (50, 52) l'une de l'autre, les parties centrales des deux dômes (50, 52) étant distantes dans la position de repos des dômes (50, 52) et en contact dans leur position activée mécaniquement. 5. Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dôme (32) comporte une partie centrale bombée (34) de contact, une partie périphérique (36) fixée en contact électrique avec l'organe conducteur statique extérieur (28) et, entre la partie centrale et la partie périphérique, une 2906930 10 partie intermédiaire (38) solidarisée à la partie centrale (34) et à la partie périphérique (36) à des emplacements décalés suivant le pourtour de la partie intermédiaire (38). 6. Composant selon la revendication 5, caractérisé en 5 ce que le dôme (32) a une forme circulaire, la partie centrale (34) a une forme de cercle, et les parties périphérique (36) et intermédiaire (38) ont une forme d'anneau, l'anneau de la partie intermédiaire (38) étant relié en alternance à la partie centrale (34) et à la partie péri- 10 phérique (36) en direction circonférentielle. 7. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dôme (18, 32) est constitué d'une seule pièce découpée dans une feuille. 8. Composant selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, caractérisé en ce que le contact constant et statique du dôme (18, 32) avec l'organe conducteur statique extérieur (10, 28) est réalisé par soudure. 9. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe conducteur 20 statique extérieur (10, 28) et l'organe conducteur statique intérieur (12) sont formés tous deux par impression sur un support isolant. 10. Carte à composant de contact destiné à être activé mécaniquement par application d'une pression dans la direc- 25 tion de l'épaisseur, caractérisée en ce qu'elle comprend un support muni d'un organe conducteur statique extérieur (10, 28) et d'un organe conducteur statique intérieur (12) qui ne sont pas connectés électriquement, et un dôme métallique élastique (18, 32, 50) de contact qui est en contact 30 constant et statique avec l'organe conducteur statique extérieur (10, 28), et un revêtement disposé sur le support autour du composant et sur le composant directement au contact du dôme (18, 32, 50).