Brevet FR3028674A1 — publié le 20160520

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif pour fixer et brancher un composant électrique, notamment un capteur ayant au moins deux surfaces de contact qui se branchent à des rails électriques associés. L'invention se rapporte également à un procédé de réalisation d'un tel dispositif. Etat de la technique Il est connu d'utiliser une plaque de circuit pour les cap- teurs. Cette plaque est par exemple garnie du capteur et de condensa- teurs. Les condensateurs augmentent la sécurité contre les décharges électrostatiques (sécurité ESD). La plaque de circuit ainsi équipée constitue un composant électrique ou le capteur habituellement mis en contact électromécanique dans un boîtier de matériau de capteur par une tech- nique d'enfoncement pressé. Ensuite, on ferme de manière étanche le boîtier en matière plastique du capteur avec un couvercle en matière plastique en soudant par laser (soudage LDS). Comme variante de procédé de liaison, on peut toujours utiliser le soudage compliqué comme liaison électromécanique et cela se traduit en plus par une forte charge mécanique exercée sur la plaque de circuit ou le composant électrique. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un dispositif du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un élément de liaison relie une surface de contact du composant au rail électrique correspondant, cet élé- ment ayant à sa première extrémité libre, une fixation pour le composant, la fixation réalisant la liaison électrique avec les points de contact du composant et sa seconde extrémité étant tenue au rail électrique en étant reliée électriquement à celui-ci. L'invention a également pour objet un procédé de fabrica- tion d'un tel dispositif, caractérisé en ce que tout d'abord on relie les éléments de liaison par leur seconde extrémité aux rails électriques et ensuite on introduit le composant dans la fixation commune formée par au moins deux éléments de liaison. Le dispositif et le procédé selon l'invention ont l'avantage vis-à-vis de l'état de la technique de développer un dispositif simple et 3028674 2 peu onéreux de fixation et de branchement de composants électriques, nécessitant moins de pièces séparées et moins d'étapes de fabrication. En outre, à côté de la réduction des coûts de fabrication par une fabrication en masse, les chaînes de tolérances sont réduites. Il est particuliè- 5 rement avantageux d'utiliser des composants plus petits, plus minces et ainsi plus sensibles sous la forme d'éléments LGA (circuits intégrés) enrobés par injection. Le procédé selon l'invention garantit que même avec une fabrication en série, le dispositif respecte toujours les tolérances strictes du composant dans sa fixation. 10 La fixation à la première extrémité de l'élément de liaison sous la forme d'une pince et/ou d'une fourchette et/ou d'étrier, garantit le positionnement et la fixation de l'élément LGA. L'élément de liaison a un contact électrique garanti du composant par le branchement par le contact de serrage dans la fixation. 15 Selon une autre caractéristique, le composant est entouré d'une cage métallique ouverte côté frontal et constituée par les fixations d'au moins deux éléments de liaison, ce qui réalise un blindage fiable. Selon une autre caractéristique, l'élément de liaison est en plusieurs parties formées de plusieurs éléments, ce qui permet des excel- 20 lents positionnement et fixation de l'élément LGA. La liaison électrique fiable et le blindage de l'élément LGA ainsi que la fixation fiable résultent de ce que l'élément de liaison est en acier à ressort. La liaison électrique et la fixation fiables de l'élément LGA 25 sont assurées si la liaison de la seconde extrémité de l'élément de liaison sur le rail électrique se fait par un clinchage et/ou par soudage par friction et/ou par contact par serrage. La liaison électrique fiable de l'élément LGA s'obtient avec des rails électriques ayant des bossages pour la mise en contact des 30 points de contact du composant. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de dispositif de fixation et de branchement d'un composant électrique représenté dans les dessins annexés 35 dans lesquels : 3028674 3 la figure 1 est une vue en perspective de face d'un dispositif selon l'invention pour un composant bipolaire correspondant à un premier exemple de réalisation, la figure 2 est une vue en perspective arrière du premier exemple de 5 réalisation, la figure 3 est une vue en perspective de dessous du premier exemple de réalisation, la figure 4 est une vue de face en perspective du dispositif selon l'invention pour un composant bipolaire correspondant à un second 10 mode de réalisation, la figure 5 est une vue en perspective arrière du second mode de réalisation, la figure 6 est une vue en perspective de dessous du second mode de réalisation, 15 la figure 7 est une vue en perspective de devant du dispositif selon l'invention pour un composant bipolaire correspondant à un troisième mode de réalisation, et la figure 8 est une vue de dessus du troisième exemple de réalisation. Description de modes de réalisation 20 La figure 1 est une vue de face en perspective d'un disposi- tif 1 servant à fixer et à brancher un composant électrique 2. Le composant 2 est un capteur ou un module électronique tel que par exemple un capteur d'accélération utilisé dans le domaine automobile. Le capteur comporte habituellement une puce d'accélération, une puce ASIC et des 25 composants passifs tous enrobés par injection pour former un élément LGA ou circuit intégré LGA (réseau de pastilles). Le composant 2 (ou le circuit LGA 2) est en forme de plaquette avec dans sa réalisation bipolaire, au moins deux points de contact 10, 11 entourés d'un trait interrompu sur sa face supérieure 4 et sur sa face inférieure 5. Ces points de 30 contact sont reliés électriquement par des rails électriques 15, 16. La face inférieure 5 de l'élément LGA 2 est tournée vers les rails électriques 15, 16 ; la face supérieure 4 n'est pas tournée vers les rails électriques 15, 16. Dans l'exemple de réalisation, les points de contact 10, 11 sont la face supérieure 4. Les rails électriques 15, 16, parallèles, sont intégrés 35 dans un enrobage 20, par exemple en matière plastique ; le segment libre 3028674 4 21 des rails électriques 15, 16 dépasse de la face frontale 22. Les rails électriques 15, 16 font partie d'un connecteur non détaillé, par exemple d'un connecteur servant au branchement du composant 2 ou capteur d'accélération. 5 Selon l'invention, la fixation et le branchement électrique de l'élément LGA 2 se fait avec des éléments de liaison, un premier élément de liaison 30 et un second élément de liaison 40 reliant respectivement un point de contact 10, 11 de l'élément LGA 2 à son rail électrique 15, 16. 10 Comme le montre de manière plus détaillée la vue en perspective de dos du dispositif 1 selon la figure 2, chaque élément de liaison 30, 40 est formé de plusieurs segments et comporte un segment de contact 31, 41, un segment de liaison 32, 42 et un segment de fixation 33, 43. Les segments de contact 31, 41 sont orientés dans la région 15 des rails électriques 15, 16 à proximité de l'enrobage 20 et viennent contre des élargissements 23, 24 des rails électriques 15, 16. Les segments de contact 31, 41 ont une section en forme de U entourant à la manière de pinces, le côté supérieur 17, 18 des rails électriques 15, 16. Les segments de contact 31, 41 rejoignent chacun par le segment de liai- 20 son 32, 42, sur le côté supérieur 17, 18 des rails électriques 15, 16, les segments de fixation 33, 43 en forme de pince ou d'étrier. Les segments de fixation 33, 43 forment globalement le moyen de maintien de l'élément LGA 2 à la première extrémité libre 12 des éléments de liaison 30, 40. Le segment de fixation 33 du premier élément de liaison 30 dépasse vers le 25 haut, le côté supérieur 17 du rail électrique 15 et entoure ainsi à la ma- nière d'une pince, un côté 8 de l'élément LGA 2 de sorte que la face supérieure 4 et la face inférieure 5 de l'élément LGA 2 sont partiellement logées dans le segment de fixation 33. De manière correspondante, le côté 9 est entouré par le segment de fixation 43 du second élément de liai- 30 son 40. Les deux segments de fixation 33, 43 sont ainsi proches et couvrent complètement les côtés 8, 9 et pratiquement la face supérieure 4 et la face inférieure 5 de l'élément LGA 2. Globalement, les segments de fixation 33, 43 constituent un moyen de fixation de l'élément LGA 2 laissant ouvert le côté avant 6 et le côté arrière 7 ; globalement, pour 35 l'essentiel, on a ainsi une cage métallique entourant l'élément LGA 2. On 3028674 5 peut également imaginer de réaliser des segments de fixation 33, 43 pour couvrir également le côté arrière 7 de l'élément LGA 2. Comme le montre la vue en perspective de dessous de la figure 3, les extrémités 19 des rails électriques 15, 16 arrivent au niveau du côté avant 6 de l'élément 5 LGA 2 et des segments de fixation 33, 43 des éléments de liaison 30, 40. Des éléments en entonnoir 25, 26 prolongent les segments de fixation 33, 43 sur les deux côtés 8, 9 et sur la face supérieure 4 de l'élément LGA 2 pour ainsi simplifier l'introduction de l'élément LGA 2 dans sa fixation au moment du montage. La tenue de l'élément LGA 2 10 mis en place se fait par des pinces ; les segments de fixation 33, 43 sur la face supérieure 4 assurent également le branchement des points de contact 10, 11. Pour éviter des couples qui seraient appliqués à l'élément LGA 2, on réalise le branchement par serrage pour que les surfaces 15 d'appui, ici les côtés supérieurs 17, 18 des rails électriques 15, 16 se trouvent toujours directement en-dessous des points de contact de serrage. Ainsi, en respectant cette condition, on réalise une cage métallique en plusieurs parties. De façon préférentielle, les éléments de liaison 30, 40 sont en un matériau élastique tel que de l'acier à ressort. L'élément 20 LGA 2 a deux points de contact 10, 11, ce qui correspond à une réalisa- tion bipolaire. On peut également envisager une réalisation multipolaire comme cela est représenté de manière plus détaillée aux figures 4, 5 et 6. L'élément LGA 2 est réalisé comme système dans un emballage SIP avec des contacts électriques et mécaniques. Cela se fait également dans le 25 cas d'une réalisation multipolaire. L'avantage est de pouvoir entourer aussi complètement que possible l'élément LGA 2 dans une cage d'acier à ressort 33, 43 pour en assurer autant que possible la protection par un blindage électromagnétique. Le branchement électrique se fait sans soudure, uniquement par un contact par serrage dans les segments de fixa- 30 tion 33, 43 aux points de contact 10, 11. La cage d'acier à ressort ou les éléments de liaison 30, 40 sont reliés par leur seconde extrémité 14 aux rails électriques 15, 16 par une liaison électromécanique. Les rails électriques 15, 16 sont par exemple en bronze. Les rails électriques 15, 16 constituent une partie intégrante d'un connecteur pour le branchement 35 de l'élément LGA 2. 3028674 6 La liaison entre les éléments 30, 40 en acier à ressort aux rails électriques 15, 16 en un alliage de bronze constitue une liaison de métaux de même type mettant en valeur leurs propriétés mécaniques, électriques, chimiques, ou anticorrosion. Les propriétés électriques et 5 chimiques sont définies principalement par la surface des tôles utilisées. Celles-ci peuvent comporter des revêtements ou un système de couches comme cela est connu dans le cas des connections. La stabilité mécanique réalise une liaison durable résistant aux autres opérations et aux contraintes dans une application avec une sécurité suffisante. 10 La liaison des éléments d'acier à ressort 30, 40 aux rails électriques 15, 16 habituellement en un alliage de bronze se fait sur les segments de contact 31, 41 de préférence par clinchage. Les segments de contact peuvent avoir par exemple des ouvertures circulaires 34, 44 pour les rails électriques 15, 16. En variante, on peut également utiliser un 15 soudage par frottement ou une mise en contact par serrage. Du fait de la tendance croissante à la miniaturisation des composants électroniques, la liaison entre les métaux de même nature doit se faire dans un espace aussi réduit que possible et c'est pourquoi on ne peut utiliser les procédés d'assemblage traditionnels tels que le sertissage par griffes ou le 20 vissage. Les figures 4 à 6 montrent un second exemple de réalisation dans lequel les composants identiques ou de même fonction portent les mêmes références que dans le premier exemple de réalisation. L'élément LGA 2 représenté en vue de dessus en perspec- 25 tive à la figure 4 est un élément quadripolaire avec quatre surfaces de contact 10, 11, 100, 111 par exemple dans les coins de l'élément LGA 2 et qui viennent en contact avec un élément de liaison 30, 40, 50, 60. On a ainsi quatre rails électriques 15, 16, 55, 65 ; par paires on a deux rails extérieurs appelés ci-après « premier rail 15 » et « second rail 16 » et une 30 paire de deux rails intérieurs. Les rails électriques intérieurs 55, 65 se- ront appelés dans la suite de la description « troisième rail électrique 55 » et « quatrième rail électrique 65 ». Le troisième rail électrique 55 et le quatrième rail électrique 65 sont dans la cavité de forme rectangulaire 222 du côté frontal 22 de l'enrobage 20 entourant les rails électriques 55, 35 65. A l'extérieur de la cavité 222, les premier et second rails électriques 3028674 7 15, 16 dépassent de la face frontale plane 22 de l'enrobage 20. On a ainsi un décalage latéral des extrémités libres 19 des paires de rails électriques 15, 16 et 55, 65 de façon à avoir un espace libre 250 dans l'intervalle. Cet espace libre reçoit l'élément LGA 2 fixé en commun par les quatre 5 éléments de liaison 30, 40, 50, 60 aux première extrémités libres 12, 122. Comme le montre de façon plus détaillée, la figure 6 dans une vue en perspective de dessous, la face avant 6 de l'élément LGA 2 dépasse des extrémités 19 des rails électriques 15, 16 et se termine par son côté arrière 7 sensiblement au niveau des extrémités 19. 10 La réalisation des quatre éléments de liaison correspond pour l'essentiel à celle du premier mode de réalisation. Les premier et second éléments de liaison 30, 40 relient les premier et second rails électriques 15, 16 par les segments de contact 31, 41 aux points de contact 10, 11 à l'élément LGA 2. A la différence du premier exemple de réalisa- 15 tion, les points de contact 10, 11 sont plus près de la face supérieure 4 que de la face avant 6. De plus, les segments de liaison 32, 42 adjacents aux segments de contact 31, 41 ne sont pas rectilignes mais coudés et couvrent les côtés 8, 9 pour rejoindre dans une première zone, la face avant 6 ou les points de contact 10, 11 des segments de fixation 33, 43 20 qui couvrent ainsi seulement la partie avant de la face supérieure 4 de l'élément LGA 2. Les segments de fixation 33, 43, enserrent et réalisent les points de contact 10, 11 par pincement comme dans le premier mode de réalisation, par une forme de pince ou d'étrier. Comme le montre de manière plus détaillée la figure 6, les 25 segments de fixation 33, 43 de la face inférieure 5 sont plus larges et couvrent alors environ deux tiers de la face inférieure 5. De plus, le second segment de fixation 43 du second élément de liaison 40 est plus large que le premier segment de fixation 33 du premier élément de liaison 30 sur la face inférieure 5. Comme dans le premier exemple de réalisa- 30 tion, les segments de fixation 33, 43 ont des éléments en entonnoir 25, 26 pour améliorer le montage à l'introduction de l'élément LGA 2 dans les moyens de fixation. Un troisième élément de liaison 50 et un quatrième élé- ment de liaison 60 relient le troisième rail électrique 55 et le quatrième 35 rail électrique 65 par des segments de contact 51, 61 aux points de con- 3028674 8 tact 100, 111 de l'élément LGA 2. Les points de contact 100, 111 se trou- vent sur la face supérieure 4 plus près du dos 7. Les segments de liaison 52, 62 sont rectilignes et leur extrémité libre 122 comporte des segments de fixation 53, 63. Les segments de fixation 53, 63 sont repliés et ont 5 pratiquement une forme de pince ou de fourche. Les segments de fixation 53, 63 servent de butée à l'élément LGA 2 lorsqu'on l'introduit dans les segments de fixation 33, 43. Dans le premier exemple de réalisation, tous les segments de contact 31, 41, 51, 61 ont des ouvertures 34, 44, 54, 64 et sont reliées par exemple par un assemblage traversant aux rails élec- 10 triques 15, 16, 55, 65 et par une liaison électrique et mécanique. Pour garantir des tolérances de positionnement importantes pour les capteurs d'accélération, pour réaliser le dispositif il est avantageux de faire d'abord la liaison entre les éléments de liaison 30, 40, 50, 60 aux secondes extrémités 14, 144 avec les rails électriques 15, 15 16, 55, 65 et ensuite d'introduire le composant 2 dans la fixation com- mune réalisée par au moins deux éléments de liaison 30, 40, 50, 60. Pour cela, il faut que la cage d'acier à ressort présente un côté ouvert permettant d'introduire ensuite l'élément LGA 2. Les figures 7 et 8 montrent un troisième exemple de réali- 20 sation dans lequel les composants identiques ou de même fonction por- tent les mêmes références que dans les deux exemples de réalisation précédents. Comme le montre la figure 7 dans une vue en perspective du dispositif 1, les rails électriques 15, 16 contrairement aux deux exemples de réalisation précédents ne sont pas en saillie, mais écartés par un dé- 25 crochement ou une partie en saillie 70 de la face frontale 22 de l'enrobage 20 des rails électriques 15, 16 ; le côté inférieur 27, 28 des rails électriques 15, 16 s'appuie contre la partie en saillie 70. L'élément LGA 2 est un élément bipolaire de sorte que l'on a deux rails électriques 15, 16 dans l'évidement 70 de l'enrobage 20. 30 Comme le montre la vue de la figure 8, le branchement de l'élément LGA 2 sur sa face inférieure 5 avec les points de contact 10, 11 se fait sur les bossages 151, 161 du côté supérieur 17, 18 libre des rails électriques 15, 16. Les bossages 151, 161 des rails électriques 15, 16 sont par exemple sous la forme de bossages hémisphériques. L'élément 35 LGA 2 est pressé par une pince 80 avec ses points de contact 10, 11 3028674 9 contre les reliefs 151, 161 pour que le contact par pincement réalise la liaison électrique de l'élément LGA 2 avec les rails électriques 15, 16. La pince 80 entoure pour l'essentiel la face supérieure 4 de l'élément LGA 2 et descend du côté supérieur sur les côtés 8, 9 à distance de ceux-ci en 5 s'appuyant par des éléments de crochet 81 contre la face inférieure 71 de la partie en saillie 70. La pince 80 forme une cage métallique ouverte côté frontal. Comme dans les exemples de réalisation précédents, la pince 80 est de préférence en acier à ressort et à la différence d'un contact électrique et mécanique selon les exemples de réalisation précédents, ici la 10 pince n'assure que le contact mécanique de l'élément LGA 2. Le dispositif selon l'invention convient pour des capteurs, notamment des capteurs d'accélération dans le domaine automobile. 15 3028674 10 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Dispositif de fixation et de branchement 2 Composant électrique / Elément LGA 5 4 Face supérieure de l'élément LGA 5 Face inférieure de l'élément LGA 6 Face avant 7 Dos 8, 9 Côté de l'élément LGA 10 10, 11 Point de contact 12 Extrémité libre 14 Seconde extrémité 15, 16 Rail électrique 17, 18 Côté supérieur du rail 15 19 Extrémité libre des paires de rails électriques 20 Enrobage 21 Segment du rail électrique 22 Face frontale de l'enrobage 23, 24 Elargissement 20 25, 26 Elément en entonnoir 27, 28 Côté inférieur du rail électrique 30 Premier élément de liaison 31, 41 Segment de contact 32, 42 Segment de liaison 25 33, 43 Segment de fixation 34, 44 Ouverture circulaire Second élément de liaison 50, 60 Elément de liaison 53, 63 Segment de fixation 30 55, 65 Rail électrique 70 Partie en saillie 71 Côté inférieur de la partie en saillie 80 Pince 81 Elément en forme de crochet côté inférieur 35 100, 111 Point de contact 3028674 122 Cavité rectangulaire 151, 161 Bossage 250 Espace libre 11 5 REVENDICATIONS1°) Dispositif pour fixer et brancher un composant électrique, notamment un capteur ayant au moins deux surfaces de contact qui se branchent à des rails électriques associés, dispositif caractérisé en ce que un élément de liaison (30, 40 ; 50, 60) relie une surface de contact (10, 11) respective du composant (2) au rail électrique (15, 16, 55, 65) correspondant, cet élément ayant à sa première extrémité libre (12, 122) une fixation (33, 43, 53, 63) pour le composant (2), la fixation (33, 43, 53, 63) réalisant la liaison électrique avec les points de contact (10, 11) du com- posant (2) et sa seconde extrémité (14, 144) étant tenue au rail électrique (15, 16, 55, 65) en étant reliée électriquement à celui-ci. 2°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation (33, 43, 53, 63) à la première extrémité libre (12, 122) de l'élément de liaison (30, 40, 50, 60) est en forme de pince et/ou de fourche et/ou d'étrier. 3°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en contact par la pince de la fixation (33, 43, 53, 63) réalise la liaison électrique du composant (2) à l'élément de liaison (30, 40, 50, 60). 4°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant (2) est entouré par une cage métallique à côté avant ouvert, formée par les fixations (33, 43, 53, 63) d'au moins deux éléments de liaison (30, 40, 50, 60). 5°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de liaison (30, 40, 50, 60) est formé de plusieurs parties en plusieurs éléments (31, 32, 33, 41, 42, 43, 51, 52, 53, 60, 61, 62). 3028674 13 6°) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison de la seconde extrémité (14, 144) de l'élément de liaison (30, 40, 50, 60) se fait par les rails électriques (15 ; 16 ; 55 ; 65) par clinchage 5 et/ou par soudage par frottement et/ou par un contact de serrage. 7°) Dispositif de fixation et de branchement d'un composant électrique, notamment d'un capteur ayant au moins deux surfaces de contact branchées par des rails électriques associés, 10 dispositif caractérisé par un élément de liaison sous la forme d'une pince (80) entourant le composant (2) à la manière d'une pince et s'appuyant contre l'enrobage (20) des rails électriques (15, 16) le composant (2) est pressé avec ses points de contact (10, 11) contre les rails électriques (15, 16) pour réaliser la liai- 15 son électrique. 8°) Dispositif selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que l'élément de liaison (30, 40, 50, 60, 80) est en acier à ressort. 20 9°) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les rails électriques (15, 16) comportent des bossages (151, 161) pour réaliser le contact avec les points de contact (10, 11) du composant (2). 25 10°) Procédé de réalisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que tout d'abord on relie les éléments de liaison (30, 40, 50, 60) par leur se- 30 conde extrémité (14, 144) aux rails électriques (15, 16, 55, 65) et ensuite on introduit le composant (2) dans la fixation commune (33, 43, 53, 63) formée par au moins deux éléments de liaison (30, 40, 50, 60). 11°) Procédé selon la revendication 10, 35 caractérisé en ce que 3028674 14 la liaison des secondes extrémités (14, 144) d'au moins deux éléments de liaison (33, 43, 53, 63) aux rails électriques (15, 16, 55, 65) se fait par clinchage et/ou soudage par frottement et/ou une mise en contact par serrage. 5