Brevet FR3086110A1 — publié le 20200320

La présente invention concerne le domaine du raccordement électrique et plus particulièrement les connecteurs de raccordement électriques. ARICERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Il est connu de raccorder un composant ou dispositif électronique à une plaque de circuit imprimé(communément appelée PCB) en utilisant un connecteur pourvu de broches destinées à être engagées dans des trous qui ont été ménagés dans la plaque de circuit imprimé et qui 10 possèdent une surface interne recouverte d'un revêtement électriquement conducteur relié à des pistes conductrices du circuit imprimé. On parle de trous ou vies métallisés. Une broche est généralement réalisée en métal conducteur et comprend un tronçon d'extrémité 15 élastiquement deformable dans un sens transversal à une direction longitudinale de la broche de telle manière que le tronçon d'extrémité ait deux portions de surface extérieures, diamétralement opposées l'une à l'autre, qui sont susceptibles d'être élastiquement rapprochées l'une 20 de l'autre. Le tronçon d'extrémité peut ainsi être engagé à force dans le trou métallisé et l'élasticité permet d'assurer un contact permanent entre le revêtement conducteur du trou métallisé et les portions de surfaces extérieures du tronçon d'extrémité de la broche. 25 Plusieurs formes de broches sont connues. Les plus courantes pour les applications usuelles sont par exemple les broches fendues de section rondo ou les broches dites « banane ». Ces broches ne sont pas utilisables pour des 10 applications dans lesquelles les broches sont plus sollicitées (contraintes mécaniques, vibratoires, thermiques_) et notamment dans l'aéronautique où la résistance à ces contraintes fait l'objet de normes telles que la norme ARINC 600. Pour ces applications, il est connu des connecteurs de type « PRESS-F1T » comportant des broches dont le tronçon d'extrémité a une forme dite en « chat d'aiguille », c'est-à-dire que le tronçon d'extrémité comprend, entre une partie massive proximale et une partie massive distale, une partie intermédiaire comportant deux lames arquées vers l'extérieur pour avoir des portions de surface extérieure écartées l'une de l'autre d'une distance supérieure à la plus grande dimension transversale du reste du tronçon d'extrémité. les lames ont des premières extrémités convergentes reliées à la portion massive proximale et des deuxièmes extrémités convergentes reliées à la partie massive disialc, les portions de surface extérieure assurant le contact avec le trou métallisé se trouvant sur une partie intermédiaire des lames qui est incurvée. Un inconvénient est que ce type de broche peut se révéler relativement coûteux à fabriquer pour assurer une connexion fiable dans certaines conditions d'utilisation. Un autre inconvénient de ce type de broche est que le trou métallisé doit avoir une longueur suffisante pour accueillir la partie distale et la partie intermédiaire du tronçon d'extrémité de la broche en assurant que les portions de surface extérieure en contact avec le 2.3 revêtement électriquement conducteur du trou métallisé sont suffisamment engagées dans le trou métallisé pour ne pas. risquer d'en etre extraites sous reflet des ContrainteS. appliqués au Mennecfeut et/ou à la plaque de. circuit imprimé_ Ainsi, on considère que le point de. 3.0. contact des portions dé surface extérieure de la broche avec le revêtement éleettlepernent cenditeteur du trou Métallisé doit sc trouver à une profondeur minimale de 0,3 mm par rapport à l'entrée du trou métallisé. Ceci conditionne donc l'épaisseur mihiMale. de la 35 plaque de circuit imprimé. OBJET DE L'INVENTION Lin bu de l'invention est de fournir une broche de connecteur électrique assurant une connexion fiable. BREF EXPOSE DE L'INVENTLON 5 A cet effet, on prévoit, selon l'invention une broche de connecteur électrique, comprenant un tronçon de liaison au connecteur et un tronçon d'extrémité libre, le tronçon d'extrémité ayant une section transversale présentant au moins une portion courbée autour d'un axe 10 parallèle à une direction longitudinale du tronçon d'extrémité et le Lronçon d'extrémité ayant des bords latéraux: qui sont pourvus de portions de. contact - et qui peuvent âtre rapprochés l'un de l'autre picvot t une déformation élastique de la portion 15 courbée. Ainsd, la structure de la broche est relativement simple et a pression qu/exercent les portions de contact sur la surface du logement destiné à recevoir la broche peut être ajustée en jouant sur la courbure de la portion 20 courbée, l'épaisseur du onçon d/ extrémité et/ou le choix du matériau. Cette structure permet en outre d'avoir un tronçon d'extrémité relativement court et donc susceptible d'être utilisé avec d.es trous de relativement faible longueur (en 25 actuelles de type « L'invention e particulier pa apport aux solutions PRESS-FIT »). également pour objets un dispositif éle troniquo et un connecteur mettant en oeuvre telles bro hes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier et non limitatif de 1' 1 n ntdc BREVE DESCRIPTION DES INS Ll sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels -la figure 1 est une vue en élévation d'une broche selon l'invention ; -la figure 2 est une vue en coupe d'un connecteur selon l'invention 5 -la figure 3 est une vue partielle, er coupe transversale, d'une plaque de circuit imprimé ayant des trous métallisés recevant des broches d'un connecteur selon l'invention -la figure 4 est une vue en sale, 10 selon la ligne Iv-iv de la figure 1, de la broche de l'invention, la figure 5 ne vue partielle analogue à la figure 1 d'une broche selon une variante de réalisation. 1PTIOI\ DETAILLEL DE L'INVENTION En référence aux figures 1 à 4, l'invention est ici décrite en application à un dispositif électronique comprenant une plaque de circuit imprimé (ou PCD), généralement désignée en comprenant un substrat électriquement isolant 2 qui porte des pistes électriquement conductrices 3 et qui est pourvu de trous 4.1, 4.2 recouverts chacun par un revêtement interne 5 relié à l'une des pistes électriquementconductrices 3. Parmi les tro+as, doux séries de trous 4.1 sont 25 borgnes et s'étendent coaxialemel l'un à l'autre depuis faces 2.1, 2.2 du substrat 2 opposées l'une à l'autre. Parmi les trous, les autres trou 4.2 sont traversants pour déboucher sur les deux faces 2.1, 2.2. Le substrat a ici une épaisseur de 3,2 nur et les trous 4.1 une profondeur de 1,4 mm environ. Le dispositif comprend des connecteurs 10 comportant une embase 11 à laquelle . sont fixées des broches généralement désignées en 12. 35 Chaque broche 12 possède -un tronçon de liaison 12.1 fixé à l'embase 11 et connecté à un câble électrique 13 -um tronçon d'extrémité 12.2 s'étendant dans le prolongement du tronçon de. liaison 12.1 et ayant une partie terminale libre 12.3. La fixation des tronçons de liaison 12.1 à l'embase 11 est réalisée de manière connue en elle-même par exemple pax surmoulage:. Le électrique de chaque tronçon de liaison 12.1 aux câbles électriques 13 10 est réalisé de manière connue en elle-même par exemple par brasage. Le tronçon de liaison 12.1 et le t oncon d'extrémité 12.2 sont ici réalisés d'une seule pin e en métal. Le métal utilisé esL. ici l'un des alliages suivants : CuSn4, 5 CuSn6, CuNiSi, CuCrAgFeTiSi. Chaque broche 12 est fabriquée par découpage d'une tôle du métal indiqué. il est prévu un traitement de surface par dépôt d'une couche de Nickel d'une épaisseur d'environ 1,5 um avec une finition dite par « flash Nickel » sur une épaisseur de 20 0,3 à 1,0 pm environ. D'autres matériaux électriquement conducteurs, en particulier des métaux et alliages, sont bien évidemment envisageables. La broche 12 a une forme allongée plate. Par « plato », on entend que broche 12 a une épaisseur 25 plus faible que sa largeur nusurée perpendiculaire sa direction longitudinale Le tronçon d'extrémité 12.2 de la kroche 12 est réalisé à partir d'une lame d section transversale initialement_ rectangulaire qui a été déformée pour présenLer finalement ici une forme ondulée. La section transversale présente deux portions courbées 14, 15 autour d'un axe parallèle à une direction longitudinale du tronçon d'extrémité 12.2. Les deux portions courbées. 14, 15 sont inversées l'une par rapport à l'autre et la section transversale est sensiblement en forme de S aplati. Le tronçon d'extrémité 12.2 a ainsi des bords latéraux formant des portions de contact électrique qui 5 peuvent être rapprochés l'un de. l'autre en provoquant une déformation élastique des portions courbées 14, 15. Le tronçon d'extrémité comprend une partie terminale 12.3 qui est ici biseautée. En variante, la Partie terminale 12.3 est arrondie. 10 Les connecteurs sont montés sur la carte électronique 1 en engageant les tronçons d'extrémi 12.2 dans les trous 4.1, 4.2. Ce faisant, on provoque la déformation transversale des tronçons d'extrémité 12.2, ce qui provoque le rapprochement des bords latéraux 16. Cette 15 déformation se traduit par une accentuation do la courbure des portions courbées 14, 15. Cette déformation est réalisée progressivement du fait de la forme de la partie terminale 15.3, les biseaux facilitant également le centrage de la broche dans le trou. On notera que 20 l'effort nécessaire à la déformation des portions courbées 14, 15 dépend notamment de l'épaisseur de la lame formant le tronçon d'extrémité 12.2 et de -/a courbure initiale des portions courbées 14, 15. Ainsi, on inora ladite épaisseur et la courbure initiale en fonction de l'effort d'insertion souhaité el de la pression recherchée d'application latéraux 16 contre le revêtement interne 5. Une fois les connecteurs o. u la Le électron que 1, les tronçons d'extrémité 12.2 des b oches 12 sont reçus chacun dans un trou 4.1, 4.2 et restent déformés élastiquement transversalement de Lelle manière que les bords latéraux 16 sont élastiquement appliqués sur toute leur longueur contre le revêtement électriquement conducteur 5. Le fait que les bords latéraux 16 du tronçon d'extrémité soient: contact sur toute leur longueur avec le revêtement interne du trou limite le risque d'une concentration de contrainte trop localisée qui pourrait aboutir à une détérioration du revêtement. 5 On notera que la forme ondulée de la section transversale du tronçon d'extrémité apporte à celui-ci de la rigidité et une relativement bonne résistance au flambage, facilitant l'opération d'insertion du tronçon d'extrémité dans le trou. 10 On notera également que la mise en oeuvre de trous borgnes 4.1 et de broches 12 relativement courtes permet de maximiser les passantes hautes fréquences par minimisation de de « stub » des trous métallises sur les lignes adaptées aux hautes fréquences. 15 En référence à la figure 5, les bords latéraux 16 sont pourvus chacun d'une portion de contact 17 en saillie du reste du bord latéral concerné. Les portions de contact 17 sont ici de forme triangulaire et sont situées dans l'a partie terminale 12.3, les biseaux 20 s'étendant dans le prolongement d'une surface frontale des portions de contact.. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le charrie de l'invention telle que définie par les 25 revendications. En particulier, ledispositif électronique peut avoir une structure quelconque et notamment : avec un nombre de trous différents de celui représenté, avec des trous uniquement borgnes ou traversants, sans trous en regard 30 uniquement, avec un POB multicouche ou simple couche. Le substrat peut avoir une épaisseur différente et les trous peuvent avoir une profondeur différente. La technologie de montage des composants sur la plaque de circuit imprimé est quelconque. Le connecteur peut avoir une sL ucture différente de celle décrite. Le connecteur peut être conforme à la norme AR1NG 600 ou pas, être un connecteur série ou un connecteur parallèle, ou d'une manière générale tout 5 connecteur à broches_ Les broches peuvent avoir une structure différente de celle décrite, notamment : -le tronçon de liaison peut avoir n section quelconque (par exemple non plate) à partir du 10 moment où celle-ci lui confère une rigidité suffi sa-- (résistance au flambage) pour permettre l'engagement du tronçon d'extrémité dans le trou métallisé ut par exemple tubulaire, circulaire, carrée 15 -le tronçon d'extrémité peut avoir des bords arrondis (autour d'un axe parallèle à la direction longitudinale du tronçon d'extrémité) ou plans e tronçon d'extrémité peut avoir une extrémité pointue pour faciliter son introduction dans le 20 trou. De préférence toutefois, on préférera une extrémité biseautée (forme en pointe tronquée) comme sur les figures car la fonction de centrage n'entraîne alors pas d'augmentation significative de la longueur du tronçon d'extrémité ; 25 - les bords latérauxpeuvent comprendre des portions. de contact' en saillie, ces portions contact pouvant avoir une forme triangulaire ou arrondie (circulaire ou en ellipse) ou autre -il est possible de jouer sur l'inclinaison de 30 la surface arrière des portions de contact 17 pour autoriser un retrait do la broche par un opérateur ; -les portions de contact peuvent avoir une forme arrondie (circulaire ou en ellipse} ou autre ; -les portions de contact peuvent s'étendre sur toute ou partie de la longueur du tronçon d'extrémité ; -les portions de contact peuvent être agencées 5 ou pas pour pénétrer localement dans le revêtement électriquement conducteur du trou dans lequel la broche est reçue ; -le tronçon d'extrémité peut être rapporté sur le tronçon de liaison, en particulier par soudage ou 10 brasage ; -la section transversale du tronçon d'extrémité peut présenter une ou plusieurs portions courbées... REVENDICATIONSI. Broche (1') de connecteur électrique, comprenant un tronçon (12.1) d liaison au connecteur et un tronçon d'extrémité (12.2) libre, le tronçon d'extrémité (12.2) ayant une section transversale présentant an moins une portion courbée autour d'un axe parallèle à une direction longitudinale du tronçon d'extrémité (12.2) et le tronçon trémitè (12.2) ayant des bords latéraux (16) qui sont 10 pourvus de portions de contact électrique et qui peuvent être rapprochés l'un de l'autre en provoquant une déformation élastique de la portion courbée. 2. Broche selon la revendication 1, dans laquelle section transversale comprend deux portions courbées (14, 15) autour d'un axe parallèle A LITE? direction longitudinale du tronçon d'extrémité (12.2) les Vieux portions étant inversées l'une par rapport à l'autre. 3. (amoche selon la revendication 2, dans laquelle la section tranqversae est sensiblement en forme Ce S 20 aplati. 4. Broche seion l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le tronçon d'extrémité (12.2) comprend unepartie terminale (12.:fl biseaute e 'J'ou arrondie. 25 5. Dispositif électronique comdrenant - une plaque de circuit Imprimé (1) ayant des pistes conductrices (3) et des trous (4.1, 4.2) pourvus chacun d'un revéLement électriquement conducteur (3) sauce dé à l'une des pistes JU uonductricos, - au moins un connecteur (10) pou tu dc rocües (12) selon l'une cluelconque dos revendications précédentes, Les tronçons d'extrémité -2) des broches étant reçus chacun dans un trou .1, 1.2) et la portion ccurbée étant ,i_an c éformée élastiquement. de telle manière que les portions contact sont élastiquement appliquées contre le revêtement électriquement conducteur. 6. Dispositif selon la revendication «dans lequel deux deq trous (4.1) sont borgnes et s'étendent coaxialement l'un à l'aUtre depuis des' faces (2.1, 2.2) d'un substrat .(2) de la plaque (1) oppcséesd çe à l'autre. 7. Connecteurayant ume embase (11) portant des broches (12) conformes à 1 u2le quelconque des revendications 1à 4.