Brevet FR3034573A1 — publié le 20161007

B13986 - 14-T0-0410 1 CONNECTEUR ÉLECTRIQUE Domaine La présente demande concerne le domaine des connecteurs électriques utilisés dans des dispositifs électroniques, notamment dans des dispositifs électroniques mobiles tels que des ordinateurs portables, des tablettes, ou des téléphones portables. Exposé de l'art antérieur De nombreux dispositifs électroniques, notamment des dispositifs électroniques mobiles, comprennent une ou plusieurs cartes de circuit imprimé et des interfaces utilisateur telles que des claviers, des écrans, des microphones ou des caméras. Pour connecter électriquement les cartes et les interfaces utilisateur entre elles, on utilise des connecteurs électriques généralement associés à des rubans de connexion flexibles sur lesquels sont formées des pistes conductrices. Chaque connecteur comporte un premier élément monté sur une carte de circuit imprimé ou sur une interface utilisateur, et un élément complémentaire lié à un ruban de connexion. Des composants sont couramment montés sur la carte de circuit imprimé ou l'interface utilisateur, autour du premier élément de connecteur, pour associer certaines fonctions au connecteur. Par exemple, dans le cas d'un connecteur utilisé dans un téléphone portable, ces composants peuvent être des filtres de mode commun. 3034573 B13986 - 14-T0-0410 2 La figure LA est une vue de dessus d'un exemple d'un élément de connecteur électrique à lames. La figure 1B est une vue en perspective et en coupe selon le plan B-B de la figure LA. Dans ces figures, l'élément de connecteur est monté sur la face 5 supérieure d'une carte de circuit imprimé 1. L'élément de connecteur comprend un cadre rectangulaire électriquement isolant 3 fermé du côté de la carte de circuit imprimé 1 et délimitant une cavité allongée 5. Des lames métalliques 7 régulièrement espacées et parallèles entre elles 10 servent de contacts. Chaque lame 7 comprend successivement une portion 9 disposée sur la face interne d'un grand côté 11 du cadre 3, une portion 13 disposée sur la tranche supérieure de ce grand côté 11, et une portion 15 disposée sur la face externe de ce grand côté 11, la portion 15 se prolongeant en une portion 17 qui 15 repose sur la carte de circuit imprimé 1 et qui est soudée à un plot 19 de la carte 1. Au moins les portions 9 et 15 de chaque lame 7 forment des zones de contact de l'élément de connecteur. Les figures 2A et 2B représentent un exemple d'un élément de connecteur électrique à lames, complémentaire de celui 20 des figures LA et 1B. Les figures 2A et 2B sont respectivement une vue de dessous et une vue en coupe de l'élément de connecteur complémentaire, la figure 2B étant une vue en coupe selon le plan B-B de la figure 2A. Dans ces figures, l'élément de connecteur complémentaire est monté sur la face inférieure d'un ruban de connexion 21. En figure 2B, l'élément de connecteur complémentaire est représenté en regard de l'élément de connecteur des figures LA et 1B. L'élément de connecteur complémentaire comprend un bloc électriquement isolant 23 constitué d'un cadre rectangulaire 25 fermé du côté du ruban 21, et d'une portion saillante allongée 27, entourée par le cadre 25. Des lames métalliques 29 régulièrement espacées et parallèles entres elles servent de contacts. Chaque lame 29 comprend successivement une portion 31 disposée sur une face latérale longitudinale de la portion saillante 27, une portion 33 disposée sur le bloc 23, une portion 3034573 B13986 - 14-T0-0410 3 35 disposée sur la face interne d'un grand côté 37 du cadre 25, une portion 39 disposée sur la tranche de ce grand côté 31, et une portion 41 disposée sur la face externe de ce grand côté 31, la portion 41 se prolongeant en une portion 43 qui repose sur le 5 ruban de connexion 21 et qui est soudée à un plot 45 du ruban 21. Au moins les portions 31 et 35 de chaque lame 29 forment des zones de contact du connecteur complémentaire. Un premier élément d'un connecteur électrique à lames comprend le même nombre de lames métalliques que l'élément 10 complémentaire, les positions des lames étant telles qu'à chaque lame du premier élément du connecteur correspond une lame de l'élément complémentaire. Les dimensions de chacun des deux éléments du connecteur sont telles que la cavité du premier élément du connecteur puisse accueillir la portion saillante de 15 l'élément complémentaire, et que les zones de contact du premier élément du connecteur soient alors en contact avec celles de l'élément complémentaire. On a décrit ici un exemple de connecteur à lames dans lequel chaque lame du premier élément de connecteur est embrassée par chaque lame de l'élément de connecteur 20 complémentaire. Il existe aussi des connecteurs à lames dans lesquels l'élément de connecteur complémentaire comprend simplement une portion saillante venant s'insérer dans la cavité du premier élément de connecteur. En pratique, les éléments d'un connecteur à lames sont 25 fabriqués à partir d'un bloc ou d'un cadre électriquement isolant, par exemple en plastique thermoformé, sur lequel on reporte des lames métalliques. L'espace séparant deux lames adjacentes et la largeur des lames sont alors imposés par des considérations mécaniques. Couramment, les lames métalliques ont une largeur d'au 30 moins 100 pin, et deux lames adjacentes sont séparées d'au moins 150 pin. Ainsi, du fait qu'il est difficile de réduire les dimensions des lames et l'espace séparant deux lames adjacentes, il est difficile de réduire les dimensions d'un élément de connecteur à lames. En outre, chaque lame de contact est 3034573 B13986 - 14-T0-0410 4 nécessairement connectée à un plot déterminé du support sur lequel est monté l'élément de connecteur. Il serait souhaitable de disposer d'un élément de connecteur électrique ayant notamment pour avantage de pallier au 5 moins certains des inconvénients d'un élément de connecteur électrique à lames. Résumé Ainsi, un mode de réalisation prévoit un élément de connecteur électrique du type comprenant un cadre délimitant une 10 cavité ouverte allongée, ayant deux grands côtés parallèles munis de zones de contact aptes à coopérer avec des zones de contact d'un élément de connecteur électrique complémentaire, dans lequel chaque grand côté est constitué d'une carte de circuit imprimé multicouches. 15 Selon un mode de réalisation, au moins une puce de circuit intégré est disposée dans une carte d'au moins un desdits grands côtés. Selon un mode de réalisation, le cadre comprend deux entretoises séparant les grands côtés du cadre. 20 Selon un mode de réalisation, chaque entretoise est une portion de carte de circuit imprimé. Selon un mode de réalisation, l'élément de connecteur est destiné à être monté sur un support muni de plots conducteurs, et les cartes sont munies de zones de connexion aptes à coopérer 25 avec les plots. Selon un mode de réalisation, les zones de connexion de chaque carte ont un bord au niveau de la tranche de la carte destinée à être en contact avec le support. Selon un mode de réalisation, la face externe de chaque 30 carte comprend des premières zones de connexion, la face interne de chaque carte comprend des deuxièmes zones de connexion, chaque première zone de connexion étant en regard d'une deuxième zone de connexion et étant connectée à la deuxième zone de connexion en regard par un premier via traversant. 3034573 B13986 - 14-T0-0410 5 Selon un mode de réalisation, les premiers vias traversants de chaque carte sont ouverts au niveau de la tranche de la carte destinée à être en contact avec le support. Selon un mode de réalisation, la face interne de chaque 5 carte comprend des premières zones de contact, la face externe de la carte comprend des deuxièmes zones de contact, chaque première zone de contact étant en regard d'une deuxième zone de contact et étant connectée à la deuxième zone de contact en regard par un deuxième via traversant. 10 Selon un mode de réalisation, le cadre est rectan- gulaire. Selon un mode de réalisation, une plaque ferme le côté du cadre destiné à être en contact avec un support. Brève description des dessins 15 Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures LA et 1B, décrites précédemment, 20 représentent un exemple d'un élément de connecteur électrique à lames ; les figures 2A et 2B, décrites précédemment, représentent un exemple d'un élément de connecteur électrique à lames complémentaire de celui des figures LA et 1B ; 25 les figures aA et 3B sont des vues schématiques, respectivement de dessus et en perspective, d'un mode de réalisation d'un élément de connecteur électrique ; et la figure 4 est une vue en coupe et en perspective d'une variante de réalisation de l'élément de connecteur électrique des 30 figures aA et 3B. Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. 3034573 B13986 - 14-T0-0410 6 Dans la description qui suit, des termes tels que "supérieur", "inférieur" se réfèrent à l'orientation des éléments concernés dans les figures correspondantes. On propose ici de réaliser un élément de connecteur 5 électrique à partir de cartes de circuit imprimé multicouches. Les figures aA et 3B sont des vues schématiques, respectivement de dessus et en perspective, d'un mode de réalisation d'un élément de connecteur, la figure 3B étant une vue en coupe selon le plan B-B de la figure aA. L'élément de 10 connecteur des figures Met 3B est interchangeable avec l'élément de connecteur des figures LA et 1B, et est compatible avec l'élément de connecteur complémentaire des figures 2A et 2B. Le connecteur comprend un cadre rectangulaire 47 délimitant une cavité allongée 49. Chaque grand côté du cadre 47 15 est constitué d'une carte de circuit imprimé 51, 53 à au moins trois niveaux de couches métalliques. Chaque petit côté du cadre 47 est constitué d'une entretoise 55, par exemple une portion de plaque isolante ou de carte de circuit imprimé, entre les cartes 51 et 53. La tranche inférieure de chaque carte 51, 53, et de 20 chaque entretoise 55 du cadre 47 repose sur la face supérieure d'une carte de circuit imprimé 57 sur laquelle est monté l'élément de connecteur. La face interne 59 de chaque carte de circuit imprimé 51, 53 comprend des zones de contact supérieures 61A disposées du 25 côté de la partie supérieure de cette face 59. La face externe 63 de chaque carte 51, 53 comprend une zone de contact supérieure 61B en regard de chaque zone de contact supérieure 61A, deux zones 61A et 61B en regard étant connectées par un via traversant 65. Les zones de contact 61A et 61B sont destinées à être en contact 30 avec les zones de contact de l'élément de connecteur complémentaire. La face externe 63 de chaque carte de circuit imprimé 51, 53 comprend des zones de contact inférieures 67A disposées du côté de la partie inférieure de cette face 63, en contact avec la 35 carte de circuit imprimé 57. Dans cet exemple, les zones de contact 3034573 B13986 - 14-T0-0410 7 inférieures 67A ont un bord au même niveau que les tranches inférieures des cartes 51 et 53 et sont soudées à des plots 69 de la carte 57. La face interne 59 de chaque carte 51, 53 peut également comprendre une zone de contact inférieure 67B en regard 5 de chaque zone de contact inférieure 67.A, deux zones de contact inférieures 67A et 67B en regard étant connectées par un via traversant 71. De préférence, et contrairement à ce qui est représenté, les vias 71 sont ouverts sur toute leur longueur, au niveau des tranches inférieures des cartes 51 et 53, pour être 10 soudés à des plots 69 de la carte de circuit imprimé 57. Dans ce cas, la surface de la carte 57 peut être réduite. Les zones de contact inférieures 67A et 67B d'une carte 51, 53 sont connectées aux zones de contact supérieures 61A et 61B par des chemins conducteurs non représentés formés dans cette 15 carte 51, 53. Dans un mode de réalisation, les entretoises 55 sont des portions de carte de circuit imprimé comprenant des chemins conducteurs qui permettent de connecter des zones de contact 61A, 61B, 67A et 67B de la carte de circuit imprimé 51 à des zones de contact de la carte de circuit imprimé 53. 20 L'élément de connecteur des figures 3A et 3B peut avoir des dimensions similaires à celles de l'élément de connecteur à lames des figures lA et 1B, et être interchangeable avec celui-ci. L'élément de connecteur des figures 3A et 3B aura par exemple les dimensions suivantes : 25 - largeur des zones de contact supérieures 61A et 61B : 200 um ; - écart entre deux zones de contact 61A ou 61B : 150 um ; - épaisseur des cartes de circuit imprimé 51, 53 : 0,25±0,1 mm ; - épaisseur des entretoises 55 entre les cartes 51 et 53 : 0,5±0,1 mm ; et 30 - hauteur des cartes 51, 53, et des entretoises 55 : 1,3±0,1 mm. Les dimensions des zones de contact supérieures 61A et 61B, des cartes 51 et 53, et des entretoises 55 indiquées ci-dessus sont compatibles avec les procédés de fabrication existants de cartes de circuit imprimé. 3034573 B13986 - 14-T0-0410 8 On a décrit en relation avec les figures aA et 3B un élément de connecteur interchangeable avec l'élément de connecteur à lames des figures LA et 1B. On pourra aussi tirer profit de l'utilisation de cartes de circuit imprimé pour réaliser un 5 élément de connecteur miniaturisé. En effet, les techniques associées à l'utilisation de cartes de circuit imprimé permettent de réaliser des zones de contact plus petites et plus serrées que les techniques associées à l'utilisation de lames métalliques. A titre d'exemple, chaque zone de contact 61A, 61B, 67A et 67B peut 10 être un plot carré de 100 à 200 gm de côté, par exemple 150 pin, et l'espace séparant deux zones de contact 61A, 61B, 67A ou 67B adjacentes peut être compris entre 50 et 150 pin, par exemple 100 pin. Dans le cas où l'élément de connecteur des figures 3A 15 et 3B est miniaturisé, l'élément complémentaire peut alors également être réalisé à partir de cartes de circuit imprimé. Comme cela est représenté en figures aA et 3B, un avantage de l'élément de connecteur décrit en relation avec ces figures est que une ou plusieurs puces de circuit intégré 80 20 peuvent être disposées dans l'une et/ou l'autre des cartes 51 et 53, les bornes des puces 80 étant connectées à des zones de contact 61A, 61B, 67A et 67B par des chemins conducteurs des cartes 51, 53. Ces puces 80 permettent d'associer des fonctions telles que des filtres ou des protections contre les surtensions au 25 connecteur. Ainsi, il n'est plus utile de monter des composants sur la carte de circuit imprimé 57 autour de l'élément de connecteur pour lui associer ces fonctions. Il en résulte que les dimensions de la carte de circuit imprimé 57 peuvent être réduites ce qui est particulièrement intéressant dans le cas où cette carte 30 57 fait partie d'un dispositif électronique mobile. La figure 4 est une vue en coupe et en perspective schématique représentant une variante de réalisation de l'élément de connecteur électrique des figures 3A et 3B, la portion de l'élément de connecteur représentée en figure 4 correspondant à 35 celle représentée en figure 3B. Dans cette variante, le cadre 47 3034573 B13986 - 14-T0-0410 9 de l'élément de connecteur est fermé du côté de la carte de circuit imprimé 57 par une plaque 90 ce qui permet d'augmenter la résistance mécanique du cadre 47, et donc de l'élément de connecteur. 5 La plaque 90 est par exemple une portion d'une plaque d'un matériau isolant. La plaque 90 peut également être une portion d'une carte de circuit imprimé, et, dans le cas où les entretoises 55 sont également des portions de carte de circuit imprimé, les entretoises 55 et la plaque 90 peuvent être des 10 portions d'une même carte. Des modes de réalisation particuliers ont été décrits en relation avec les figures aA, 3B et 4. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les éléments de connecteur décrits précédemment pourront être 15 montés sur un ruban de connexion, une interface utilisateur, et plus généralement sur n'importe quel support comprenant des pistes métalliques. Les petits côtés du cadre des éléments de connecteur décrits précédemment définissent avec les grands côtés un cadre 20 rectangulaire. Ces petits côtés pourront être obliques ou arrondis. L'homme de métier pourra adapter la forme, les dimensions et la disposition des zones de contact des cartes de circuit imprimé. Les cartes 51 et 53 pourront par exemple être 25 dépourvues de zones de contact inférieures 67B. D'autres fonctions que celles indiquées précédemment pourront être associées au connecteur grâce aux puces de circuit intégré disposées dans les cartes de circuit imprimé d'un des éléments du connecteur, par exemple des amplificateurs et des 30 dispositifs de synchronisation. Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de l'art pourra combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. REVENDICATIONS1. Elément de connecteur électrique du type comprenant un cadre (47) délimitant une cavité ouverte allongée (49), ayant deux grands côtés parallèles munis de zones de contact (61A, 61B) aptes à coopérer avec des zones de contact d'un élément de connecteur électrique complémentaire, dans lequel chaque grand côté est constitué d'une carte de circuit imprimé multicouches (51, 53). 2. Elément de connecteur électrique selon la revendication 1, dans lequel au moins une puce de circuit intégré (80) est disposée dans une carte (51, 53) d'au moins un desdits grands côtés. 3. Elément de connecteur électrique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le cadre (47) comprend deux entretoises (55) séparant les grands côtés du cadre. 4. Elément de connecteur électrique selon la revendication 3, dans lequel chaque entretoise (55) est une portion de carte de circuit imprimé. 5. Elément de connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, destiné à être monté sur un support (57) muni de plots conducteurs (69), dans lequel les cartes (51, 53) sont munies de zones de connexion (67A, 67B) aptes à coopérer avec les plots. 6. Elément de connecteur électrique selon la revendication 5, dans lequel les zones de connexion (67A, 67B) de 25 chaque carte (51, 53) ont un bord au niveau de la tranche de la carte destinée à être en contact avec le support (57). 7. Elément de connecteur électrique selon la revendication 6, dans lequel la face externe (63) de chaque carte (51, 53) comprend des premières zones de connexion (67A), la face 30 interne (59) de chaque carte (51, 53) comprend des deuxièmes zones de connexion (67B), chaque première zone de connexion étant en regard d'une deuxième zone de connexion et étant connectée à la deuxième zone de connexion en regard par un premier via traversant (71). 3034573 B13986 - 14-T0-0410 11 8. Elément de connecteur électrique selon la revendication 7, dans lequel les premiers vias traversants (71) de chaque carte (51, 53) sont ouverts au niveau de la tranche de la carte destinée à être en contact avec le support (57). 5 9. Elément de connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la face interne (59) de chaque carte (51, 53) comprend des premières zones de contact (61A), la face externe (63) de la carte (51, 53) comprend des deuxièmes zones de contact (61B), chaque première zone de 10 contact étant en regard d'une deuxième zone de contact et étant connectée à la deuxième zone de contact en regard par un deuxième via traversant (65). 10. Elément de connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le cadre (47) 15 est rectangulaire. 11. Elément de connecteur électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel une plaque (90) ferme le côté du cadre (47) destiné à être en contact avec un support (57).