Brevet FR3114937A1 — publié le 20220408

Carte électronique comprenant un circuit intercalaire Carte électronique (10) comprenant : - un circuit imprimé principal (12) comportant des pistes principales (18); - un circuit imprimé intercalaire (14), comprenant : - un substrat (24) ; et - des pistes intercalaires (26) s’étendant sur la face supérieure (30), - au moins un composant électronique (16) relié électriquement aux pistes intercalaires (26). Le circuit imprimé intercalaire (14) comprend également des éléments de contact (28) conducteurs comprenant chacun : - une partie supérieure (36) s’étendant sur la face supérieure (30) du substrat (24), reliée aux pistes intercalaires (26), - une partie latérale (38), et - une partie inférieure (40) s’étendant sur la face inférieure (32), et contact électrique avec une des pistes principales (18). La carte électronique (10) comprend également des deuxièmes soudures (42) s’étendant contre la partie latérale (38) et fixant les éléments de contact (28) au circuit principal (12). Figure pour l'abrégé : Figure 2 Carte électronique comprenant un circuit intercalaire La présente invention concerne une carte électronique comprenant : - un circuit imprimé principal comportant des pistes principales conductrices ; - un circuit imprimé intercalaire positionné sur le circuit imprimé principal, comprenant : - un substrat présentant une face supérieure, une face inférieure et une pluralité de bords latéraux ; et - des pistes intercalaires conductrices s’étendant sur la face supérieure ; et - au moins un composant électronique situé sur la face supérieure et relié électriquement aux pistes intercalaires, de préférence par des premières soudures. L’invention concerne également un véhicule comprenant une telle carte électronique. Une telle carte électronique résulte du remplacement d’un composant initial par un circuit imprimé intercalaire portant un composant de remplacement, lorsque le composant électronique initial présent dans un circuit imprimé devient obsolète, et qu’il n’existe pas de composant électronique de remplacement dont l’empreinte sur le circuit correspond parfaitement. La conception et la fabrication d’un nouveau circuit imprimé adapté au composant électronique à jour, est une méthode coûteuse, surtout si elle doit être renouvelée régulièrement. Ceci est particulièrement important dans les applications sur des véhicules, par exemple des véhicules ferroviaires ou routiers, où le remplacement d’un circuit imprimé nécessite des opérations de démontage complexes, et où le temps d’opération d’un dispositif électronique est long par rapport à la vitesse d’évolution des capacités des composants qui les composent. Il est connu dans ce cas d’utiliser un circuit imprimé intercalaire recevant le composant électronique de remplacement. Ce circuit imprimé intercalaire est connecté par soudage au circuit électronique principal. Une telle opération de remplacement est bien moins coûteuse et plus simple à mettre en œuvre qu’un retraçage complet. Les conditions d’opérations d’un circuit électronique dans des véhicules sont souvent plus dures qu’en électronique classique. Les cartes électroniques doivent donc répondre à des normes de robustesse aux contraintes environnementales, et à la corrosion plus strictes ainsi que garantir un taux de fiabilité élevé. Des exemples de cartes électroniques comprenant des circuits intercalaires, adaptées à des utilisations sur des véhicules ferroviaires, sont donnés dans les documents EP 3220726 A1 et EP 3220727 A1. Ces cartes électroniques peuvent encore être améliorées. En effet, les normes récentes concernant le soudage et la brasure de composants électroniques empêchent d’utiliser des matériaux d’apport comprenant du plomb. De plus, la tenue mécanique et la durabilité de ces cartes peuvent être augmentées plus avant, tout comme leur fiabilité et leur simplicité de fabrication. Un but de l’invention est de fournir une carte électronique effectuant le remplacement de composant électronique obsolète de manière simple et fiable, présentant des caractéristiques satisfaisantes de robustesse mécanique, thermique et contre la corrosion, et n’ayant pas recours à des matériaux de brasure comprenant du plomb. A cet effet, l’invention concerne une carte électronique du type précité, dans laquelle le circuit imprimé intercalaire comprend également une pluralité d’éléments de contact conducteurs comprenant chacun : - une partie supérieure s’étendant sur la face supérieure du substrat, reliée électriquement à au moins une des pistes intercalaires, - une partie latérale s’étendant autour d’un des bords latéraux, et - une partie inférieure s’étendant sur la face inférieure du substrat, positionnée en contact électrique avec une des pistes principales, la carte électronique comprenant également, pour chaque élément de contact, une deuxième soudure s’étendant contre la partie latérale et fixant cet élément de contact au circuit principal. Une telle carte électronique présente une robustesse intéressante contre les contraintes mécaniques, thermiques et de corrosion, et peut être réalisée simplement sans alliage comprenant du plomb. Selon des modes de réalisation spécifiques, la carte électronique selon l’invention comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toute combinaison techniquement possible : - le circuit intercalaire comprend entre 4 et 80 éléments de contact ; - les éléments de contact sont réalisés en cuivre, notamment par un procédé par électrodéposition ; - pour chaque élément de contact la partie latérale relie électriquement la partie supérieure et la partie inférieure ; - chaque deuxième soudure est réalisée avec un matériau d’apport comprenant une teneur massique en plomb inférieure à 1%, et notamment inférieure à 0,1% et plus particulièrement inférieure à 0,01% ou nulle ; - le matériau d’apport présente une température de fusion supérieure ou égale à 180°C ; - les deuxièmes soudures sont réalisées suivant un procédé de sérigraphie/refusion ; - sur un même bord latéral, les éléments de contact sont séparés d’un même pas compris entre 0,5 mm et 1,27 mm ; et - le substrat est réalisé à partir d’un matériau composite comprenant une résine époxy et des fibres de verre, ou bien à partir d’une céramique. L’invention concerne également un véhicule comprenant une carte électronique telle que décrit plus haut. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre ; donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : la figure 1 est une vue schématique de dessus d’une carte électronique selon l’invention, et la figure 2 est une vue en coupe schématique de la carte électronique de la figure 1. Une carte électronique 10 est représentée sur la figure 1. La carte électronique 10 fait par exemple partie d’un système électronique embarqué dans un véhicule, notamment dans un véhicule ferroviaire ou routier. La carte électronique 10 est une carte électronique à plusieurs niveaux, qui comprend un circuit imprimé principal 12, un circuit imprimé intercalaire 14 et un composant électronique 16. Le circuit imprimé principal 12 comprend des pistes principales 18 conductrices propres à connecter électriquement des composants électroniques (non représentés). Les pistes principales 18 sont réalisées en matériau conducteur, par exemple un métal comme le cuivre, selon un procédé de fabrication bien connu. Le circuit imprimé principal 12 est destiné initialement à recevoir un composant électronique obsolète, de sorte que les pistes principales 18 forment une empreinte 20 initiale de réception de ce composant obsolète. Le composant obsolète est remplacé sur le circuit principal 12 par le composant électronique 16, dont l’empreinte 22 est différente. Notamment, les composants plus récents sont généralement plus miniaturisés et présentent donc des empreintes plus réduites. Le circuit intercalaire 14 est ainsi destiné à adapter l’empreinte 20 initiale au composant électronique 16. Le circuit imprimé intercalaire 14 comprend un substrat 24, des pistes intercalaires 26, et une pluralité d’éléments de contact 28. Les éléments de contact 28 sont avantageusement de technologie aire de soudure. Notamment, le circuit intercalaire 14 comprend au moins autant d’élément de contact 28 que le nombre de pattes du composant électronique obsolète remplacé par le composant électronique 16. Le substrat 24 présente la forme d’une plaque sensiblement rectangulaire présentant une face supérieure 30 et une face inférieure 32, ainsi que des bords latéraux 34. Le substrat 24 a par exemple une longueur et une largeur comprises entre 2 mm et 40 mm selon les applications, pour une surface comprise entre 4 mm² et 1600 mm². De plus, le substrat 24 présente une épaisseur de 0,8 mm, ce qui lui confère une rigidité suffisante pour une bonne durabilité. La rigidité n’est cependant pas trop grande, pour limiter les contraintes mécaniques locales dues aux variations de température. Le substrat 24 est fabriqué à partir d’un matériau isolant électriquement, comme un composite de résine époxy et de fibres de verre tissées, ou bien une céramique. Avantageusement, le matériau isolant est ignifugé par l’ajout d’un composé bromé dans la résine époxy. Par exemple, le matériau composite formant le substrat 24 est de classe FR-4 tel que décrit dans le standard LI 1-1998 (R2011) de la NEMA, « National Electrical Manufacturers Association ». Les pistes intercalaires 26 s’étendent sur la face supérieure 30 du substrat 24 et connectent électriquement le composant électronique 16 aux éléments de contact 28. Les pistes intercalaires 26 sont réalisées en matériau conducteur, par exemple en métal comme le cuivre, selon un procédé de fabrication bien connu. Les éléments de contact 28 sont disposés de façon à correspondre à l’empreinte 20 du composant électronique obsolète formée par les pistes principales 18. Dans l’exemple représenté, le circuit intercalaire 14 comprend huit éléments de contact 28 répartis sur deux bords latéraux 34 opposés. En variante, le circuit intercalaire comprend des éléments de contact 28 sur tous ses bords latéraux 34. Sur un même bord latéral 34, les éléments de contact 28 sont par exemple séparés les uns des autres par un même pas, le pas étant notamment compris entre 0,5 mm et 1,27 mm. Les éléments de contact 28 sont réalisés en matériau conducteur, par exemple en métal, comme en cuivre, notamment selon un procédé par électrodéposition sur le substrat 24. Chaque élément de contact 28 présente une forme en U et s’étend à cheval sur un des bords latéraux 34 du substrat 24, comme représenté sur la figure 2. Chaque élément de contact 28 comprend une partie supérieure 36 s’étendant sur la face supérieure 30 du substrat 24, une partie latérale 38 s’étendant autour du bord latéral 34, et une partie inférieure 40 s’étendant sur la face inférieure 30 du substrat 24. Dans l’exemple représenté, les parties supérieure 36 et inférieure 40 sont sensiblement planes et s’étendent sensiblement perpendiculairement à la partie latérale 38. La partie supérieure 36 est reliée électriquement à au moins une des pistes intercalaires 26. La partie latérale 38 relie électriquement la partie supérieure 36 et la partie inférieure 40. La partie inférieure 40 est disposée en contact direct avec une des pistes principales 18. Par contact direct, on entend que la partie inférieure 40 est en contact mécanique avec la piste principale 18, sans intermédiaire tel qu’une soudure. La partie inférieure 40 est donc en contact électrique avec la piste principale 18 du circuit principal 12. La carte électronique 10 comprend également, pour chaque élément de contact 28, une deuxième soudure 42 s’étendant contre la partie latérale 38 et fixant l’élément de contact 28 au circuit principal 12. Chaque deuxième soudure 42 s’étend par exemple entre la partie latérale 38 et la piste principale 18, et présente une section sensiblement triangulaire, comme représenté sur la figure 2. Avantageusement, chaque deuxième soudure 42 est réalisée selon un procédé par sérigraphie/refusion, avec un matériau d’apport. Avantageusement, le matériau d’apport comprend une teneur massique en plomb inférieure à 1%, notamment inférieure à 0,1%, et plus particulièrement inférieure à 0,01% ou nulle. La faible teneur en plomb améliore la conformité de la carte électronique 10 au normes sanitaires du domaine, comme la Directive Européenne ROHS. Le matériau d’apport présente par exemple une température de fusion supérieure ou égale à 180°C, de par la faible teneur en plomb. Comme représenté sur les figures 1 et 2, le composant électronique 16 est reçu par le circuit imprimé intercalaire 14 sur sa face supérieure 30. Le composant électronique 16 est par exemple un circuit intégré comportant un boitier 44 et des pattes 46 métalliques. Le boitier 44 contient des équipements électroniques aptes à effectuer des fonctions de traitement et de calcul à partir des signaux électroniques d’entrée reçus par le biais de certaines des pattes 46 du composant électronique 16, et à émettre des signaux électriques de sortie par le biais d’autres pattes 46. Chaque patte 46 du composant électronique 16 est fixée sur une des pistes intercalaires par une première soudure 48 située entre la patte 46 et la piste intercalaire 26. Dans l’exemple représenté figures 1 et 2, les premières soudures 48 sont sensiblement coniques, et sont réalisées par un procédé de brasage simple, ou par refusion avec matériau d’apport. La carte électronique 10 permet donc de remplacer un composant électronique obsolète par le nouveau composant électronique 16 présentant une empreinte différente, de manière simple et durable. En effet, la réalisation du circuit intercalaire 14 met en œuvre des procédés simples et peu coûteux. De plus, la disposition des éléments de contact 28 en contact direct sur les pistes principales 18 améliore la fiabilité et la durabilité du contact électrique, notamment dans des conditions de température et d’attaques de corrosion pertinentes pour une application véhiculaire ou ferroviaire. Carte électronique (10) comprenant : - un circuit imprimé principal (12) comportant des pistes principales (18) conductrices ; - un circuit imprimé intercalaire (14) positionné sur le circuit imprimé principal (12), comprenant : - un substrat (24) présentant une face supérieure (30), une face inférieure (32) et une pluralité de bords latéraux (34) ; et - des pistes intercalaires (26) conductrices s’étendant sur la face supérieure (30), - au moins un composant électronique (16) situé sur la face supérieure (30) et relié électriquement aux pistes intercalaires (26), de préférence par des premières soudures (48) ; caractérisée en ce que le circuit imprimé intercalaire (14) comprend également une pluralité d’éléments de contact (28) conducteurs comprenant chacun : - une partie supérieure (36) s’étendant sur la face supérieure (30) du substrat (24), reliée électriquement à au moins une des pistes intercalaires (26), - une partie latérale (38) s’étendant autour d’un des bords latéraux (34), et - une partie inférieure (40) s’étendant sur la face inférieure (32) du substrat (24), positionnée en contact électrique avec une des pistes principales (18), la carte électronique (10) comprenant également, pour chaque élément de contact (28), une deuxième soudure (42) s’étendant contre la partie latérale (38) et fixant cet élément de contact (28) au circuit principal (12). Carte électronique (10) selon la revendication 1, dans laquelle le circuit intercalaire (12) comprend entre 4 et 80 éléments de contact (28). Carte électronique (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle les éléments de contact (28) sont réalisés en cuivre, notamment par un procédé par électrodéposition. Carte électronique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle pour chaque élément de contact la partie latérale relie électriquement la partie supérieure et la partie inférieure Carte électronique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle chaque deuxième soudure (42) est réalisée avec un matériau d’apport comprenant une teneur massique en plomb inférieure à 1%, et notamment inférieure à 0,1% et plus particulièrement inférieure à 0,01% ou nulle. Carte électronique (10) selon la revendication 5, dans laquelle le matériau d’apport présente une température de fusion supérieure ou égale à 180°C. Carte électronique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les deuxièmes soudures (42) sont réalisées suivant un procédé de sérigraphie/refusion. Carte électronique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle, sur un même bord latéral (34), les éléments de contact (28) sont séparés d’un même pas compris entre 0,5 mm et 1,27 mm. Carte électronique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le substrat (24) est réalisé à partir d’un matériau composite comprenant une résine époxy et des fibres de verre, ou bien à partir d’une céramique. Véhicule, notamment ferroviaire, comprenant au moins une carte électronique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.