Brevet FR3135863A1 — publié le 20231124

Un raccordement électrique selon l’invention comprend la superposition d’un circuit imprimé flexible (200) sur un circuit imprimé rigide (100) en alignant un trou (231) réalisé au niveau d’une zone de contact (230) du circuit flexible en regard d’un trou métallisé (131) du circuit rigide, puis l’engagement d’une broche de connexion (300) en matériau conducteur par le trou du circuit flexible de sorte qu’une première extrémité press-fit (310) de la broche de connexion s’emmanche dans le trou métallisé, et qu’une extrémité opposée (320) de la broche de connexion maintient, par appui contre la zone de contact, le circuit flexible contre le circuit rigide. En étant en contact avec la zone de contact et avec la métallisation du trou métallisé, la broche de connexion réalise une connexion électrique entre les deux circuits imprimés, sans avoir recours à un composant additionnel de connexion sur le circuit flexible. Figure pour l’abrégé : Fig.3 RACCORDEMENT ELECTRIQUE AMELIORE ENTRE UN CIRCUIT FLEX ET UN CIRCUIT RIGIDE, BROCHE DE CONNEXION ASSOCIEE La présente invention concerne le raccordement électrique de circuits imprimés ou PCB (pour « printed circuit board » en terminologie anglo-saxonne). Un circuit imprimé est constitué en général de couches isolantes et de pistes électriques auxquelles des composants électroniques peuvent être connectés dans le but de réaliser un circuit électronique complexe. Selon la rigidité du support isolant, le circuit imprimé peut être dit « rigide » ou « flexible ». Un circuit imprimé rigide est typiquement constitué d’un substrat en résine époxyde et présente une épaisseur variable, par exemple souvent entre 0,8 et 2,4 mm. Un circuit imprimé flexible ou « souple » (« soft PCB » or « flex PCB ») est fabriqué à partir de matière isolante fine. Il présente typiquement une épaisseur moindre (inférieure au millimètre), de l’ordre de 100 µm à 500 µm. Les circuits imprimés flexibles se développent largement car leur faculté à se plier ou se courber trouve de nombreuses applications, aussi bien dans l’électronique grand public (téléphone, appareil photo, ordinateur, etc.) que dans les moyens de transport (véhicule, aviation, etc.). Les circuits imprimés peuvent être simple face, double face et multicouche. Il est une tendance à assembler des circuits imprimés rigides et flexibles, pour obtenir des circuits dits « flex-rigides ». Pour ce faire, il est nécessaire d’interconnecter deux circuits imprimés de nature différente, notamment de raccorder électriquement un circuit imprimé flexible à un circuit imprimé rigide. Généralement des connecteurs particuliers pour flex PCB (ou nappe souple formant partie de contact du flex PCB) sont nécessaires qui permettent de connecter le circuit imprimé flexible par sertissage (« crimping » en terminologie anglo-saxonne). Ces connecteurs particuliers sont intégrés au circuit imprimé rigide par des techniques classiques, par exemple à l’aide de broches à emmanchement ou « press-fit » selon la terminologie anglo-saxonne. On connaît la publication US 2019/0296464 qui décrit une méthode pour raccorder électriquement un circuit imprimé flexible à une plaque. Selon les modes de réalisation proposés, il est requis le couplage mécanique d’un composant additionnel en forme de manchon avec le circuit imprimé flexible, avant d’utiliser une broche press-fit pour connecter le circuit à la plaque. L’ajout de ce composant additionnel est préjudiciable à plusieurs égards. D’une part, il induit des coûts supplémentaires. D’autre part, il requiert des étapes supplémentaires de brasage (« soft solder ») non compatibles avec tous les types d’isolant pour flex PCB (à raison des températures) et consommatrices de temps. Enfin, il crée, au niveau de la brasure, une zone de fragilité, susceptible de rompre selon les contraintes mécaniques endurées. Il existe donc un besoin d’améliorer les techniques existantes de raccordement électrique d’un circuit imprimé flexible à un circuit imprimé rigide. Dans ce contexte, il est proposé un procédé de raccordement électrique d’un circuit imprimé flexible à un circuit imprimé rigide, comprenant les étapes suivantes : - présenter une zone de contact du circuit imprimé flexible, en regard d’un trou, généralement traversant, métallisé du circuit imprimé rigide, - engager une broche de connexion en matériau conducteur au travers de la zone de contact du circuit imprimé flexible de sorte qu’une première extrémité de type à emmanchement ou « press-fit » de la broche de connexion s’emmanche (« press-fit »), i.e. s’engage en force pour rendre solidaires les pièces mécaniques par un ajustement bloqué, dans le trou métallisé du circuit imprimé rigide, et qu’une extrémité opposée de la broche de connexion maintient, par appui contre la zone de contact, le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide de sorte à réaliser une connexion électrique entre les deux circuits imprimés. Le circuit imprimé flexible est donc pris en sandwich entre le circuit imprimé rigide et la portion d’appui de la broche de connexion. Cette dernière établit, en soi, la connexion électrique entre les deux circuits, depuis la piste conductrice au niveau de la zone de contact jusqu’à la métallisation du trou métallisé du circuit imprimé rigide. La zone de contact du circuit imprimé flexible est entendue comme une zone, généralement terminale, d’une piste conductrice ou électrique, prévue pour une interconnexion électrique avec un élément externe. Selon l’invention, aucun composant additionnel n’est nécessaire sur le circuit imprimé flexible pour réaliser le raccordement électrique. En outre, ce dernier peut être effectué en une seule étape consistant à introduire ou engager la broche de connexion au travers de la zone de contact et du trou métallisé, tous deux alignés. Des gains en coûts et temps sont donc avantageusement obtenus. Corrélativement, l’invention concerne également un assemblage électrique comportant : - un circuit imprimé rigide présentant un trou métallisé, - un circuit imprimé flexible présentant un trou traversant réalisé au niveau d’une zone de contact et disposé en regard du trou métallisé, et - une broche de connexion en matériau conducteur dont une première extrémité de type à emmanchement ou « press-fit » de la broche est emmanchée dans le trou métallisé du circuit imprimé rigide, et une extrémité opposée maintient, par appui contre la zone de contact, le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide de sorte à réaliser une connexion électrique entre les deux circuits imprimés. En pratique, un assemblage entre un circuit imprimé flexible et un circuit imprimé rigide comporte un tel raccordement électrique en une pluralité de zones de contacts distinctes (et donc pluralité de trous métallisés correspondants du circuit imprimé rigide), typiquement associées à une pluralité de pistes conductrices. Le trou traversant réalisé au niveau de la zone de contact peut être préexistant à l’assemblage ou résulter de cet assemblage par transpercement du circuit imprimé flexible par le broche de connexion. Des caractéristiques facultatives des modes de réalisation de l’invention sont définies dans les revendications annexées. Certaines de ces caractéristiques sont expliquées ci-dessous en référence à un procédé, tandis qu’elles peuvent être transposées en caractéristiques de dispositif (assemblage et broche de connexion). Dans un mode de réalisation, le circuit imprimé flexible comporte un trou traversant réalisé au niveau de la zone de contact, lequel trou traversant est aligné avec le trou métallisé avant d’engager la broche de connexion. Un tel trou traversant est donc réalisé au préalable sur le circuit imprimé flexible. Une simple superposition verticale des deux trous est réalisée, puis la broche de connexion est introduite dans le trou ainsi formé. Un trou au niveau de la zone de contact est préférentiellement réalisé au milieu d’une telle piste conductrice afin de favoriser les contacts électriques. En variante à la présence d’un tel trou traversant, la zone de contact est dépourvue de percement préalable. Dans ce cas, la broche de connexion peut être pourvue d’une extrémité effilée, pointue et ou tranchante apte à transpercer le circuit imprimé flexible au niveau de la zone de contact lors de l’engagement de la broche de connexion. Un trou traversant est ainsi créé par l’engagement de la broche de connexion. Dans un mode de réalisation, une portion d’appui réalisant l’appui de l’extrémité opposée de la broche de connexion sur la zone de contact comporte au moins une dent orientée vers la première extrémité, donc dans le sens de l’appui vers le circuit rigide, lors du raccordement. Cette disposition avec une protubérance pointue contribue au maintien d’une connexion électrique avec la zone de contact, malgré des contraintes et conditions extérieures difficiles (températures, pression mécanique) susceptibles d’altérer le contact par appui ou la tenue de la couche isolante du circuit imprimé flexible. Selon une réalisation possible, ladite au moins une dent est configurée pour transpercer une couche isolante et/ou une piste conductrice du circuit imprimé flexible au niveau de la zone de contact, lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé du circuit imprimé rigide. Un maintien amélioré est alors obtenu. Selon une caractéristique particulière, ladite au moins une dent est configurée pour transpercer le circuit imprimé flexible (donc dans son épaisseur entière) au niveau de la zone de contact, lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé, de sorte à réaliser un contact électrique avec une surface conductrice (par exemple un débordement de la métallisation du trou) du circuit imprimé rigide aux abords du trou métallisé. Cette disposition vise à améliorer le contact électrique de la broche avec le circuit imprimé rigide, tout en améliorant le maintien réciproque des deux circuits dans l’assemblage. Selon une autre réalisation possible (et combinable), ladite au moins une dent comporte deux dents disposées de part et d’autre d’un axe longitudinal de la broche de connexion formé par lesdites deux extrémités. Grâce à cette symétrie, deux appuis sont réalisés, assurant un meilleur maintien des deux circuits en présence de contraintes mécaniques extérieures plus variées. En outre, l’engagement de la broche de connexion est facilité puisque cette dernière peut être insérées dans deux sens pour un résultat identique. Selon une autre réalisation possible (et combinable), ladite au moins une dent comporte deux réseaux de dents disposés de part et d’autre d’un axe longitudinal de la broche de connexion formé par lesdites deux extrémités. Cette symétrie procure les mêmes avantages avec deux appuis, avec contact électrique multipoints qui améliore la connexion électrique. En outre, la présence de plusieurs (deux ou plus) dents de chaque côté assure un appui, et donc un maintien, amélioré. Tout ou partie de ces dents peuvent être transperçantes de la couche isolante, de la piste conductrice ou du circuit imprimé flexible. Dans un mode de réalisation qui peut être combiné, l’extrémité opposée de la broche de connexion comporte une portion d’appui élastiquement déformable agissant comme ressort pour exercer un effort d’appui pour ledit appui contre la zone de contact, lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé. Avantageusement, l’appui est amélioré, notamment lorsque l’assemblage subit des contraintes extérieures. Il en résulte un meilleur maintien mécanique des deux circuits et un meilleur contact électrique au niveau de la zone de contact (et donc une meilleure connexion électrique entre les deux circuits). Selon une réalisation possible, la portion d’appui élastiquement déformable est symétrique par rapport à un axe longitudinal de la broche de connexion formé par lesdites deux extrémités. Cette symétrie procure les mêmes avantages avec deux appuis, que ceux exposés ci-dessus. De façon incidente, l’invention concerne également une broche de connexion d’un circuit imprimé flexible à un circuit imprimé rigide, adaptée au raccordement électrique et à l’assemblage ci-dessus. La broche de connexion est réalisée en matériau conducteur et comprend : - une première extrémité de type à emmanchement ou « press-fit » apte à être emmanchée dans un trou métallisé du circuit imprimé rigide, et - une deuxième extrémité de connexion comprenant une portion d’appui configurée pour, lorsque la première extrémité traverse un trou réalisé au niveau d’une zone de contact du circuit imprimé flexible puis est emmanchée dans le trou métallisé du circuit imprimé rigide, maintenir, par appui contre la zone de contact du circuit imprimé flexible, le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide de sorte à réaliser une connexion électrique entre les deux circuits imprimés, broche de connexion dans laquelle la portion d’appui : - comporte au moins une dent pour transpercer une couche isolante et/ou une piste conductrice du circuit imprimé flexible au niveau de la zone de contact, lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé, et/ou - est élastiquement déformable agissant comme ressort pour exercer un effort d’appui pour ledit appui contre la zone de contact, lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé. Dans un mode de réalisation, la broche de connexion est configurée en forme générale d’un T, le pied du T formant la première extrémité de type à emmanchement et la tête du T formant l’extrémité opposée maintenant, par appui contre la zone de contact, le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après, illustrée par les figures ci-jointes qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. La illustre deux circuits imprimés rigide et flexible à raccorder électriquement selon des modes de réalisation de l’invention. La illustre une superposition des deux circuits imprimés rigide et flexible pour les raccorder électriquement à l’aide d’une broche de connexion, selon des modes de réalisation de l’invention. La illustre un assemblage électrique résultant du raccordement électrique des deux circuits imprimés rigide et flexible selon des modes de réalisation de l’invention. La illustre des variantes d’une extrémité press-fit adaptable de broches de connexion selon des modes de réalisation de l’invention. La illustre une extrémité press-fit de type massive. La illustre des variantes d’une extrémité formant portion d’appui de broches de connexion selon des modes de réalisation de l’invention. Procédé de raccordement électrique d’un circuit imprimé flexible (200) à un circuit imprimé rigide (100), comprenant les étapes suivantes : - présenter une zone de contact (230) du circuit imprimé flexible, en regard d’un trou métallisé (131) du circuit imprimé rigide, - engager une broche de connexion (300) en matériau conducteur au travers de la zone de contact (230) du circuit imprimé flexible de sorte qu’une première extrémité (310) de type à emmanchement ou « press-fit » de la broche de connexion s’emmanche dans le trou métallisé du circuit imprimé rigide, et qu’une extrémité opposée (320) de la broche de connexion maintient, par appui contre la zone de contact, le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide de sorte à réaliser une connexion électrique entre les deux circuits imprimés. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le circuit imprimé flexible (200) comporte un trou traversant (231) réalisé au niveau de la zone de contact, lequel trou traversant est aligné avec le trou métallisé (131) avant d’engager la broche de connexion (300). Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une portion d’appui (320) réalisant l’appui de l’extrémité opposée de la broche de connexion sur la zone de contact (230) comporte au moins une dent (522a, 523a, 522b, 523b, 522c, 523c) orientée vers la première extrémité (310). Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite au moins une dent est configurée pour transpercer une couche isolante (210, 211) et/ou une piste conductrice (220) du circuit imprimé flexible (200) au niveau de la zone de contact (230), lorsque la première extrémité (300) est emmanchée dans le trou métallisé (131) du circuit imprimé rigide (100). Procédé selon la revendication 3, dans lequel ladite au moins une dent est configurée pour transpercer le circuit imprimé flexible (200) au niveau de la zone de contact (230), lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé, de sorte à réaliser un contact électrique avec une surface conductrice (134) du circuit imprimé rigide aux abords du trou métallisé (131). Procédé selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel ladite au moins une dent comporte deux dents disposées de part et d’autre d’un axe longitudinal (Δ) de la broche de connexion (300) formé par lesdites deux extrémités. Procédé selon l’une des revendications 3 à 5, dans lequel ladite au moins une dent comporte deux réseaux de dents (522c, 523c) disposés de part et d’autre d’un axe longitudinal (Δ) de la broche de connexion (300) formé par lesdites deux extrémités. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’extrémité opposée (320) de la broche de connexion (300) comporte une portion d’appui (520a-i) élastiquement déformable agissant comme ressort pour exercer un effort d’appui pour ledit appui contre la zone de contact (230), lorsque la première extrémité (310) est emmanchée dans le trou métallisé (131). Procédé selon la revendication 8, dans lequel la portion d’appui élastiquement déformable est symétrique par rapport à un axe longitudinal (Δ) de la broche de connexion (300) formé par lesdites deux extrémités. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la broche de connexion (300) est configurée en forme générale d’un T, le pied du T formant la première extrémité (310) de type à emmanchement et la tête du T formant l’extrémité opposée (320) maintenant, par appui contre la zone de contact (230), le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide. Assemblage électrique comportant : - un circuit imprimé rigide (100) présentant un trou métallisé (131), - un circuit imprimé flexible (200) présentant un trou traversant (231) réalisé au niveau d’une zone de contact (230) et disposé en regard du trou métallisé, et - une broche de connexion (300) en matériau conducteur dont une première extrémité (310) de type à emmanchement ou « press-fit » de la broche est emmanchée dans le trou métallisé du circuit imprimé rigide, et une extrémité opposée (320) maintient, par appui contre la zone de contact, le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide de sorte à réaliser une connexion électrique entre les deux circuits imprimés. Broche de connexion (300) d’un circuit imprimé flexible (200) à un circuit imprimé rigide (100), la broche de connexion étant réalisée en matériau conducteur et comprenant : - une première extrémité (310) de type à emmanchement ou « press-fit » apte à être emmanchée dans un trou métallisé (131) du circuit imprimé rigide, et - une deuxième extrémité de connexion (320) comprenant une portion d’appui (520a-i) configurée pour, lorsque la première extrémité traverse un trou réalisé au niveau d’une zone de contact (230) du circuit imprimé flexible puis est emmanchée dans le trou métallisé du circuit imprimé rigide, maintenir, par appui contre la zone de contact (230) du circuit imprimé flexible, le circuit imprimé flexible contre le circuit imprimé rigide de sorte à réaliser une connexion électrique entre les deux circuits imprimés, broche de connexion (300) dans laquelle la portion d’appui : - comporte au moins une dent (522a, 523a, 522b, 523b, 522c, 523c) pour transpercer une couche isolante (210, 211) et/ou une piste conductrice (220) du circuit imprimé flexible au niveau de la zone de contact, lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé, et/ou - est élastiquement déformable agissant comme ressort pour exercer un effort d’appui pour ledit appui contre la zone de contact, lorsque la première extrémité est emmanchée dans le trou métallisé.