Brevet FR2966692A1 — publié le 20120427

La présente invention concerne une carte électronique et un dispositif électronique utilisables notamment dans un aéronef. Une carte électronique comprend un empilement de couches de circuit imprimé comportant un support électriquement isolant sur lequel s'étend au moins une piste conductrice. Différents types de contraintes pèsent sur les équipements électroniques embarqués dans un aéronef. Parmi ces contraintes se trouvent la foudre et les rayonnements électromagnétiques. Concernant la foudre, lorsque les avions ont un fuselage métallique, le fuselage se comporte comme une cage de Faraday protégeant les équipements contenus à l'intérieur du fuselage. La masse des équipements aéronautiques est alors reliée à la masse de l'aéronef par un élément parafoudre. Les fuselages des aéronefs modernes incorporent cependant une quantité croissante de matériaux qui ne sont pas suffisamment conducteurs électriquement pour permettre au fuselage de constituer une cage de Faraday de sorte qu'il est nécessaire que les équipements électroniques embarqués puissent résister à des surtensions correspondant à un foudroiement. La solution classiquement utilisée pour protéger un équipement électronique embarqué dans un tel aéronef est d'isoler électriquement l'équipement du réseau de bord. La masse électrique de l'équipement est alors isolée de la masse électrique de l'aéronef. Concernant les rayonnements électromagnétiques, les équipements électroniques embarqués ne doivent émettre qu'une quantité de rayonnements limitée et leur fonctionnement ne doit pas être perturbé par de tels rayonnements. Les cartes électroniques sont généralement pour- vues de plans de masse électriquement conducteurs reliés à la masse mécanique du dispositif pour évacuer les charges produites dans les cartes par les rayonnements électromagnétiques auxquels elles sont soumises. Pour maintenir une protection contre le foudroie-ment de cartes équipées de tels plans de masse, il est toutefois nécessaire de recourir à des circuits de protection dédiés à base de composants du type diodes d'écrêtage suppresseuses de transitoires. Or, de tels circuits sont encombrants et coûteux. Un but de l'invention est de fournir un moyen de protection des équipements électroniques embarqués contre la foudre et les rayonnements électromagnétiques. Dans l'état de la technique, les plans de masse électriquement conducteurs reliés à la masse mécanique du dispositif vont constituer un condensateur plan parfait de sorte que, en cas de foudroiement, la liaison d'entrée/sortie de la carte est soumise à une tension extrêmement élevée nécessitant un circuit de protection constitué de composants performants. L'invention vise à créer dans la carte électronique un diviseur de tension tel que, en cas de foudroie-ment, la tension à laquelle est soumise la liaison d'entrée/sortie soit diminuée de manière importante sans altérer la fiabilité de la carte. A cette fin, il est prévu selon l'invention de diminuer la capacité du condensateur formé par les écrans électromagnétiques de protection de la carte contre le rayonnement électromagnétique externe et de créer au sein de la carte des capacités parasites. Ainsi, selon l'invention, la carte électronique comprend un empilement de couches de circuit imprimé comportant un support électriquement isolant sur lequel s'étend au moins une piste conductrice, et deux écrans électromagnétiques s'étendant respectivement sur une face supérieure et une face inférieure de l'empilement. Chaque écran comprend une grille et une plaque superposées qui sont électriquement conductrices et s'étendent chacune sur un support électriquement isolant et les pistes conductrices sont obtenues par une gravure de type plein cuivre. Les grilles sont destinées à être reliées à la masse mécanique du dispositif dans lequel la carte est montée pour former un écran contre le rayonnement élec- tromagnétique externe et les plaques sont destinées à être reliées à la masse électrique du dispositif pour former un écran contre le rayonnement électromagnétique interne. L'utilisation de grilles permet de diminuer la surface conductrice de l'écran électromagnétique formé par les grilles de manière à diminuer la capacité du condensateur qu'elles constituent. La réalisation des pistes conductrices par une gravure de plein cuivre ou « à l'anglaise » permet d'augmenter les capacités parasites internes à la carte. De la sorte, en cas de foudroiement, le diviseur de tension constitué par le condensateur plan formé par les grilles et les capacités parasites formées entre les couches de circuits imprimés va diminuer la tension au-quel seront soumis les circuits imprimés et la liaison d'entrée/sortie de la carte de sorte que des composants de moindre performance peuvent être utilisés pour constituer le circuit de protection. Cet agencement n'induit aucune altération de la fiabilité de la carte. De préférence, la grille s'étend entre le support de la plaque et l'empilement. Ainsi, le rayonnement électromagnétique externe renvoyé par les grilles se trouve éliminé par les plaques qui vont drainer les charges électriques créées par ce rayonnement. La carte n'émettra donc pas de rayonnement électromagnétique qui pourrait perturber les équipements qui l'entourent. L'invention a également pour objet un dispositif comportant une telle carte. L'invention concerne enfin un procédé de protec- tion d'une carte électronique d'un tel dispositif. L'invention a ainsi pour objet un procédé de protection d'une carte électronique d'un dispositif électronique contre un foudroiement et un rayonnement électroma- gnétique, la carte électronique comprenant un empilement de couches de circuit imprimé comportant un support isolant électriquement sur lequel s'étend au moins une piste conductrice, deux écrans électromagnétiques s'étendant respectivement sur une face supérieure et une face infé- rieure de l'empilement et au moins une partie de chaque écran étant reliée à une masse mécanique du dispositif, le procédé comprenant les étapes d'agencer lesdites parties d'écran pour former une capacité principale et les circuits imprimés des couches de circuit imprimé pour former des capacités parasites de telle manière que la capacité principale et les capacités parasites forment un diviseur de tension pour limiter la tension à laquelle les circuits imprimés sont soumis en cas de foudroiement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limita-tif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un circuit d'un dispositif électronique conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective avec éclaté d'une carte conforme à l'invention. L'invention est ici décrite en application à un dispositif électronique embarqué dans un aéronef et destiné par exemple à constituer un module auxiliaire d'assistance au pilotage de l'aéronef en cas de défaillance de l'unité principale de pilotage. Ce dispositif est connu en lui-même et ne sera pas détaillé ici. Le dispositif comprend un boîtier 1 contenant des cartes électroniques 2, 3, 4. La carte électronique 2 est une carte d'entrée/sortie pourvue d'une liaison 5 avec l'extérieur. Un composant anti-foudre 6, connu en lui- même, est monté sur la liaison 5. La carte électronique 2 est reliée aux autres cartes 3, 4. Le dispositif est isolé : la masse électrique du dispositif est isolée de la masse électrique de l'aéronef. La carte électronique 2 comprend un empilement 9 de couches, généralement désignées en 10, de circuit imprimé comportant un support 12 électriquement isolant sur lequel s'étend au moins une piste conductrice 11. Les pistes conductrices 11 sont obtenues par une gravure de type plein cuivre ou gravure dite à l'anglaise. On rap- pelle qu'avec ce type de gravure le support reste en majeure partie recouvert de cuivre, les pistes étant simplement délimitées par une gravure dans le cuivre recouvrant le support. La carte électronique 2 comprend également deux écrans électromagnétiques, généralement désignés en 13, s'étendant respectivement sur une face supérieure et une face inférieure de l'empilement 9. Chaque écran électromagnétique 13 comprend une grille 14 et une plaque 16 superposées qui sont électri- quement conductrices et s'étendent chacune sur un support 15, 17 électriquement isolant. La grille 14 et son support 16 s'étendent entre le support 17 de la plaque 15 et l'empilement 9. La grille 14 comprend ici des pistes larges de 1 mm environ et espacées les unes des autres de 5 mm environ. La grille 14 est électriquement raccordée à la masse mécanique 18 du dispositif et la plaque 15 est électriquement raccordée à la masse électrique 19 du dis-positif. Les supports isolants sont de constitution classique dans le domaine des cartes électroniques. Les composants de la carte ne sont pas représentés. L'entrée de chaque composant sensible aux surtensions, par exemple la grille de chaque transistor de type MOSFET, est équipée d'un composant anti-foudre supportant ici 200 V. Le dispositif et la carte électronique 2 mettent ainsi en oeuvre un procédé de protection contre un foudroiement et un rayonnement électromagnétique. Le procédé comprend les étapes d'agencer les grilles 14 des écrans 13 pour former une capacité principale et les circuits imprimés 11 des couches de circuit imprimé 10 pour former des capacités parasites de telle manière que la capacité principale et les capacités parasites forment un circuit diviseur de tension pour limiter la tension à laquelle les circuits imprimés et le composant anti-foudre 6 sont soumis en cas de foudroiement. Le dimensionnement des grilles et la géométrie des circuits imprimés permettent de définir la capacité principale et les capacités parasites, et donc de définir la valeur du diviseur du circuit diviseur de tension. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, les positions des grilles et des plaques peuvent être inversées. Les grilles peuvent avoir des dimensions autres que celles indiquées. REVENDICATIONS1. Carte électronique (2) comprenant un empile-ment (9) de couches de circuit imprimé (10) comportant un support électriquement isolant (12) sur lequel s'étend au moins une piste conductrice (11), et deux écrans électromagnétiques (13) s'étendant respectivement sur une face supérieure et une face inférieure de l'empilement, caractérisée en ce que chaque écran comprend une grille (14) et une plaque (16) superposées qui sont électriquement conductrices et s'étendent chacune sur un support (15, 17) électriquement isolant et les pistes conductrices sont obtenues par une gravure de type plein cuivre. 2. Carte selon la revendication 1, dans laquelle la grille (14) s'étend entre le support (17) de la plaque (16) et l'empilement (9). 3. Carte selon la revendication 1, dans laquelle la grille (14) comprend des pistes larges de 1 mm environ et espacées les unes des autres de 5 mm environ. 4. Dispositif électronique comportant un boîtier (1) contenant au moins une carte électronique (2) comprenant un empilement (9) de couches de circuit imprimé comportant un support isolant électriquement (12) sur lequel s'étend au moins une piste conductrice (11), et deux écrans électromagnétiques (13) s'étendant respectivement sur une face supérieure et une face inférieure de l'empilement, la carte étant pourvue d'une liaison électrique (5) avec l'extérieur du boîtier et d'au moins un composant anti-foudre (6), caractérisée en ce que chaque écran comprend une grille (14) et une plaque (16) super-posées qui sont électriquement conductrices, la grille et la plaque étant pourvues des moyens de leur raccordement électrique respectivement à une masse mécanique (19) et à une masse électrique (18) du dispositif, et les pistes conductrices sont obtenues par une gravure de type pleincuivre. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans la-quelle la grille (14) s'étend entre le support (17) de la plaque (16) et l'empilement (9). 6. Dispositif selon la revendication 4, dans la-quelle la grille (14) comprend des pistes larges de 1mm environ et espacées les unes des autres de 5 mm environ. 7. Procédé de protection d'une carte électronique (2) d'un dispositif électronique contre un foudroiement et un rayonnement électromagnétique, la carte électronique (2) comprenant un empilement (9) de couches de circuit imprimé (10) comportant un support isolant électriquement (12) sur lequel s'étend au moins une piste conductrice (11), deux écrans électromagnétiques (13) s'étendant respectivement sur une face supérieure et une face inférieure de l'empilement et au moins une partie de chaque écran étant reliée à une masse mécanique du dispositif, le procédé comprenant les étapes d'agencer lesdites parties d'écran pour former une capacité principale et les circuits imprimés des couches de circuit imprimé (10) pour former des capacités parasites de telle manière que la capacité principale et les capacités parasites forment un diviseur de tension pour limiter la tension à laquelle les circuits imprimés sont soumis en cas de fou- droiement. 8