Montre-bracelet électronique
La présente invention concerne une montre-bracelet électronique comprenant un élément étalon de fréquence, au moins un circuit intégré pour établir en coopération avec ledit étalon de fréquence un signal ayant la fréquence déterminée par cet étalon et pour diviser la fréquence de ce signal, un moteur pas à pas agencé pour entrainer au rythme d'un pas par seconde ou par fraction de seconde des organes indicateurs de l'heure, ledit circuit intégré étant agencé pour diviser la fréquence de l'élément étalon jusqu'à la fréquence correspondant au rythme d'entrainement du moteur pas à pas, et un circuit imprimé sur lequel est monté ledit circuit intégré et auquel sont raccordés ledit élément étalon de fréquence et ledit moteur pas à pas.
Une telle montre dont tous les composants doivent être de dimensions très réduites, pose des problèmes de montage et de câblage. II est notamment souhaitable que la partie électronique et la partie mécanique puissent être démontées indépendamment l'une de l'autre, et il importe d'éviter dans toute ia mesure du possible l'obligation d'avoir à faire des soudures pour le raccordement des composants électroniques alors que ceuxci sont déjà montés dans la montre.
L'utilisation d'un circuit imprimé permet déjà, de manière classique, d'économiser une grande partie du travail de câblage.
Les éléments électroniques, par exemple le ou les circuits intégrés, qui sont montés sur le circuit imprimé, peuvent être soudés à ce luici alors qu'il n'est pas encore monté dans la montre. Le montage d'éléments sur un circuit imprimé implique toutefois le fait que ce circuit ait une certaine rigidité, condition pour obtenir une fixation de l'ensemble qui soit sûre et présente une bonne résistance aux chocs. Si, par exemple, le circuit intégré était fixe sur un circuit imprimé n'ayant pas une rigidité suffisante, I'apparition de chocs engendrerait des efforts inégalement répartis et créant donc un plus grand risque d'endommagement. Les circuits imprimés classiquement utilisés ont la rigidité voulue et donnent donc satisfaction sur ce point.
Pour la connexion au circuit imprimé des composants qui ne sont pas montés sur lui, on a recours, avec les circuits imprimés classiques rigides, à une liaison par fils souples, la plupart du temps soudés sur le circuit imprimé. Lorsque ces composants font partie de l'ensemble électronique, comme par exemple l'élément étalon de fréquence, cette soudure ne pose pas de probléme; on peut l'effectuer préalablement et, lors de la mise en place de l'ensemble électronique, le circuit imprimé, les éléments portés par celui-ci et les éléments non portés par celui-ci mais déjà raccordés à celui-ci, sont montés dans la montre en une même opération.
Pour les composants non pas électroniques mais mécaniques qui doivent toutefois avoir une liaison électrique avec l'ensemble électronique, c'est-à-dire en particulier pour le moteur pas à pas, I'utilisation de fils souples à souder s'avère peu commode et a le grand désavantage de nécessiter des soudures à effectuer dans la montre même, ces soudures étant par ailleurs à défaire et à refaire lors de chaque démontage soit de l'ensemble mécanique, soit de l'ensemble électronique. On peut, bien sûr, utiliser, au lieu de soudures, des raccordements par éléments de connexion fixés à demeure, d'une part, à l'extrémité de fils souples et, d'autre part, soit sur le circuit imprimé, soit sur l'élément à raccorder à celui. Une telle construction reste cependant compliquée et encombrante.
On pourrait envisager d'effectuer un raccordement par éléments de connexion sans passer par l'intermédiaire de fils souples, mais cette solution s'avère défavorable du fait de la rigidité du circuit imprimé qui, pour un raccordement exempt de fils souples avec un élément mécanique rigidement monté dans la montre, exclut la présence du jeu et de la souplesse nécessaires à un raccordement électrique convenable au moyen d'éléments de raccordement.
On connait d'autre part des circuits imprimés dits circuits imprimés souples qui ont approximativement 0,1 mm d'épaisseur et qui ont été utilisés jusqu'ici, à la connaissance du déposant, uniquement pour remplacer des torches de fils conducteurs pour le câblage d'appareils, mais qui, du fait qu'ils ne sont pas rigides, ne se prêtent pas, dans l'état où ils se présentent naturellement, au montage sur eux de composants électroniques comme par exemple un circuit intégré. Ces circuits imprimés souples, d'un usage intéressant en tant que simples raccordements, n'ont donc pas pu être utilisés en tant que circuits imprimés constituant à la fois le câblage et le support pour des composants comme cela est classique avec les circuits imprimés rigides.
Le but de la présente invention est de fournir une montre-bracelet électronique du type sus-indiqué dans laquelle le problème des raccordements, notamment entre l'ensemble électronique et l'ensemble mécanique, soit résolu d'une manière avantageuse, ne nécessitant pas l'emploi de fils souples à souder ou à raccorder en place, tout en permettant un démontage et un remontage facile aussi bien de l'ensemble électronique que de l'ensemble mécanique.
Dans ce but. la présente invention propose une montre-bracelet du type sus-indiqueé, qui est caractérisée en ce que ledit circuit imprimé est formé d'un circuit imprimé souple dont au moins la partie sur laquelle est monté ledit circuit intégré est renforcée par une semelle de rigidité et dont au moins la partie à laquelle est raccordé ledit moteur est laissée exempte de semelle de rigidité et porte des éléments de raccordement électriques pour ledit moteur pas à pas, de manière telle que le branchement et le débranchement dudit moteur audit circuit imprimé soient possibles par simple flexion de la partie du circuit imprimé ainsi laissée souple, lesdits éléments de raccordement se déplaçant alors avec la flexion de cette partie souple du circuit imprimé pour venir en engagement ou hors d'engagement avec des éléments de connexion correspondants solidaires du moteur.
Dans une forme d'exécution particulièrement avantageuse par laquelle on vise à obtenir un gain de place notable en situant les éléments de connexion solidaires du moteur en dehors du plan superficiel de la partie renforcée du circuit imprimé sur laquelle est monté le circuit intégré, la montre-bracelet en question est encore caractérisée en ce que ladite partie du circuit imprimé laissée souple se situe partiellement dans un plan différent de celui de la partie renforcée de ce circuit imprimé. ladite partie souple présentant au moins un pli permanent qui lui est imparti en un endroit où la section du cuivre restant plaqué sur le support isolant souple du circuit imprimé est, par rapport à la section de ce support isolant, d'importance telle que la malléabilité du cuivre assure la permanence du pli.
Avantageusement également, ledit élément étalon de fréquence comprend un cristal de quartz et est tenu dans la montre à proximité de la partie renforcée, par des conducteurs doués d'une certaine souplesse. Ainsi, la nécessaire liaison galvanique entre le circuit imprimé et l'élément étalon de fréquence n'introduit qu'un couplage mécanique limité du fait de la souplesse des fils et, de plus, du fait que les extrémités de ces fils sont soudées sur la partie renforcée du circuit imprimé, lettrés faible couplage mécanique résiduel qui ne peut jamais être totalement éliminé est par contre bien déterminé et stable, ne risquant pas de se modifier par une quelconque nexion ou torsion de la partie de circuit imprimé à laquelle les conducteurs souples venant de l'élément étalon de fréquence sont raccordés.
Avantageusement, l'élément étalon de fréquence à cristal de quartz est tenu dans la montre par une bride élastique l'appuyant dans un logement contre un coussin amortisseur; on obtient ainsi une amélioration de la tenue mécanique et électrique de cet élément étalon de fréquence dans le cas où la montre subit des chocs.
Avantageusement encore, pour faciliter le montage et le démontage des ensembles électrique et électronique tout en réalisant un gain de place, la montre-bracelet en question est en outre caractérisée en ce que ledit moteur est situé au moins partiellement sous la partie du circuit imprimé laissée souple, la position en plan du moteur par rapport aux parties laissées souples et renforcées du circuit imprimé étant, en relation avec la courbure élastique maximum susceptible d'être subie sans dommage par le circuit imprimé souple, telle qu'une nexion élastique de ladite partie laissée souple permette de libérer le passage nécessaire à l'enlèvement du moteur.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention; dans ce dessin:
La fig. I est une vue d'ensemble d'une montre-bracelet électro
nique depuis le côté du fond de la boîte de montre, ce fond étant
enlevé.
La fig. 2 est une vue en perspective du circuit imprimé dont est munie la montre représentée à la fig. 1, avec une semelle de rigidité disposée sous une partie de ce circuit imprimé, et
la fig. 3 est une vue en coupe, selon la ligne 111-111 de la fig. 1, montrant la manière dont est maintenu et raccordé l'élément étalon de fréquence à quartz de la montre-bracelel.
La fig. I représente une montre-bracelet désignée par le signe de référence général 1. Cette figure montre, d'une manière simplifiée, la disposition des divers composants électroniques et mécaniques dans la montre-bracelet; cette vue simplifiée représente les divers composants tels qu'on les verrait depuis le côté du fond de la boite de montre une fois que ce fond serait enlevé.
On voit tout d'abord sur la fig. I un élément étalon de fréquence 2 constitué par un cristal de quartz. On reviendra plus loin, en liaison avec la fig. 3, sur la manière particulière dont cet élément étalon à quartz est monté dans la montre. On voit également un circuit imprimé 3 qui comporte deux parties, 3a et 3b, ce circuit imprimé étant du type circuit imprimé souple d'une épaisseur totale (support en matière isolante et cuivre) de l'ordre de l/lOmm. La partie 3a du circuit imprimé est renforcée par une semelle de rigidité 4 collée sous le circuit imprimé. La fig. 2 montre d'une manière plus précise comment le circuit imprimé et la semelle de rigidité sont disposés l'un par rapport à l'autre; on comprendra mieux la disposition montrée en plan sur la fig. I en considérant simultanément la vue en perspective de la fig. 2.
Le circuit imprimé souple est formé de mylar cuivré ou éventuellement d'une matière polyimide cuivrée vendue par exemple sous le nom de kapton . Ce circuit imprimé, d'une épaisseur d'approximativement l/lOmm, est très souple et ne se prêterait pas comme tel à la fixation sur lui de composants électroniques.
La semelle de rigidité 4, comme on le voit sur la fig. I et mieux encore sur la fig. 2, confère à la partie 3a du circuit imprimé souple, une rigidité comparable à celle des circuits imprimés classiques.
Cette semelle de rigidité 4 est avantageusement collée sous la partie 3a du circuit imprimé souple; elle est faite de préférence de verre époxy ou éventuellement d'aluminium eloxé ou d'une autre métal; il est préférable pour cette semelle d'utiliser un matériau isolant ou un matériau non isolent mais isolé, cette condition n'est cependant pas obligatoire.
On voit que, sur la partie 3a, renforcée, du circuit imprimé 3, se trouve monté un circuit intégré 5. Ce circuit intégré comporte, à échelle miniature, tous les éléments électroniques nécessaires tout d'abord pour établir une oscillation à fréquence élevée en coopération avec l'étalon de fréquence à quartz 2, ensuite pour diviser cette fréquence, de préférence à l'aide d'éléments flip-flop comportant des transistors à effet de champ MOS complémentaires, jusqu'à une fréquence de l'ordre de I Hz, et enfin pour fournir, à la fréquence de l'ordre de 1 Hz, les impulsions nécessaires à l'avance d'un moteur pas à pas 6.
Dans la montre-bracelet électronique décrite, on utilise avantageusement comme moteur pas à pas un moteur qui avance d'un pas sous l'effet de chacune d'une suite d'impulsions alternées, c'est-à-dire un moteur qui nécessite une impulsion électrique une fois dans un sens et une fois dans l'autre, ce qui signifie qu'en fait la fréquence jusqu'à laquelle on doit diviser la fréquence étalon pour entrainer le moteur pas à pas est une fréquence de 0,5 Hz, donc une fréquence qui présente à un instant donné une alternance dans un sens et une seconde après, une alternance dans l'autre sens.
On peut considérer l'étage du circuit intégré 5 qui fournit cette fréquence d'un demi-Hertz soit comme étant le dernier étage du diviseur de fréquence, soit comme faisant partie des moyens de mise en forme de l'impulsion de sortie; cela ne tire aucunement à conséquence puisque tous les moyens électroniques nécessaires à l'obtention des impulsions convenablement mises en forme pour l'entraînement du moteur sont incorporés dans le circuit intégré 5. Le moteur pas à pas 6 est du type décrit dans le brevet suisse N 514181 et dans le mémoire exposé suisse N" 5353/70.
Dans la montre-bracelet électronique ci-décrite, les connexions électriques entre le circuit imprimé 3 et le moteur pas à pas 6 sont réalisées d'une manière exempte de fils conducteurs souples au moyen de deux éléments de raccordement 7 qui ont la forme de petites pinces et qui sont fixés sur la partie 3b du circuit imprimé 3. Les parties de pincement des pinces 7 débordent du circuit imprimé de manière telle que deux tétons électriquement conducteurs 8 qui forment les deux prises de connexion du moteur pas à pas 6 viennent s'y engager pour établir les connexions électriques entre ce moteur et le circuit imprimé. Une partie du moteur 6 est recouverte par la partie 3b du circuit imprimé, laquelle, n'ayant pas sous elle de semelle de rigidité, conserve la souplesse qui distingue les circuits imprimés de type souple.
Les tétons de raccordement 8 sortent du moteur pas à pas en des endroits de celuici qui ne sont pas situés sous la partie 3b du circuit imprimé et qui correspondent assez exactement, en plan, aux endroits ou se trouvent les parties de pincement des pincettes 7. Une des conditions pour établir une connexion électrique convenable est que l'un au moins des éléments qui viennent en contact ait une certaine souplesse de positionnement. Ceci est réalisé dans le cas présent par le fait que la partie 3b du circuit imprimé est souple. Pour décon
necter le moteur pas à pas 6 du circuit imprimé, il suffit donc de faire subir à cette partie 3b une flexion dirigée perpendiculairement au plan de la fig. I de telle manière que les parties de pincement des pinces 7 sortent d'engagement avec les tétons 8.
Le montage et le démontage séparés des composants électroniques (montés sur le circuit imprimé ou raccordés à celuici) et des composants mécaniques (dont fait partie le moteur pas à pas) peut donc s'effectuer d'une manière très simple, sans qu'il y ait besoin de procéder à des soudures une fois que les éléments sont montés dans la montre. Pour retirer le moteur pas à pas 6, dont une partie se trouve cachée derrière la partie souple 3b du circuit imprimé, on peut, après avoir fait subir à cette partie 3b une légère flexion pour déconnecter les pincettes 7 des tétons 8, faire fléchir encore davantage cette partie 3b, de manière à libérer le passage du moteur pas à pas dans le sens perpendiculaire au plan de la figure.
La disposition du moteur pas à pas par rapport au circuit imprimé doit cependant être telle que cette flexion de libération de passage pour le moteur puisse se faire sans aller au-delà de la limite de sollicitation que le circuit imprimé souple peut supporter sans dommages.
Dans la montre représentée à la fig. 1, on a, pour gagner de la place en vue de loger des rouages actionnés par le moteur pas à pas, surélevé le niveau auquel se trouve la partie souple 3b du circuit imprimé par rapport au niveau où se trouve la partie renforcée 3a de ce circuit imprimé. On a, pour cette raison, fait subir au circuit imprimé souple, avant le montage, un double pliage en 3c.
Ceci est visible d'une manière plus compréhensible sur la fig. 2.
Pour pouvoir effectuer ce pliage d'une manière permanente, on joue sur la malléabilité du cuivre recouvrant le circuit imprimé souple, et c'est la raison pour laquelle, à l'endroit de ce pli 3c, les conducteurs cuivrés subsistant sur le circuit imprimé ont une largeur maximum afin de maintenir une section de cuivre au moins
égale au quart de la section du support isolant en mylar ou en kapton du circuit imprimé souple (si la section de cuivre était trop faible par rapport à la section de support isolant, il serait très difficile, sinon impossible, de former le pli 3c pour qu'il subsiste de manière permanente).
Sur la fig. 1, on voit encore, à part les éléments déjà mentionnés, un élément de contact 11 qui amène, par l'intermédiaire d'un téton 10 et d'une pincette 9 semblables aux tétons 8 et aux pincettes 7, la tension d'alimentation sur le circuit imprimé. Cette tension est fournie par une pile 12 maintenue par une bride de serrage 13; un des pôles de la pile est la masse par l'intermédiaire de la bride de serrage 13 et l'autre s'appuie contre un contact de pile 14 qui vient lui-même en contact avec un endroit du circuit imprimé 3 dans la partie renforcée 3a de celui-ci.
Le contact de pile 14 est isolé de la masse et amène donc sur le circuit imprimé un potentiel différent de la masse, de sorte que, pour fournir les deux pôles d'alimentation au circuit imprimé, il suffit de relier un conducteur de ce circuit imprimé à la masse; c'est ce qui est réalisé avec l'élément de contact Il qui est relié à la masse et donc à l'autre pôle de la pile par l'intermédiaire de la bride de serrage 13.
On voit encore sur la fig. I un élément d'ajustage de la fréquence de l'oscillateur étalon, cet élément étant un condensateur variable miniature 16 monté sur la partie renforcée 3a du circuit imprimé.
Le circuit imprimé est fixé dans la montre à l'aide de deux vis de fixation 17 qui traversent la partie renforcée de ce circuit imprimé, de même que la semelle de rigidité située sous cette partie renforcée, et pour enlever le circuit imprimé, il faut donc dévisser ces deux vis 17 et il faut également dévisser un vis 18 qui, par l'intermédiaire d'une d'une bride de serrage 15, maintient en place l'élément étalon de fréquence 2 raccordé par conducteurs souples au circuit imprimé. On peut alors, aprés avoir préalablement enlevé la pile, enlever l'ensemble constitué par le circuit imprimé, les éléments portés par celuici (circuit intégré 5 et condensateur variable 16) et l'élément étalon de fréquence 2 raccordé à ce circuit im- primé.
Pour enlever la pile électrique 12, il y a lieu, de même, de dévisser une vis de fixation 19 qui maintient la bride 13 de serrage de la pile.
II faut noter encore, relativement à la fig. I, la présence de rouages 20, entraînés par le moteur pas à pas et agencés pour faire avancer les aiguilles indicatrices de l'heure (heures, minutes et secondes) de même que, le cas échéant, des éléments d'indication de la date. Avec le moteur pas à pas entraîné par les deux alternances d'une fréquence de 0,5 Hz, I'aiguille des secondes avancera d'une manière sautante à chaque seconde. On remarquera que, sur la fig. 1, les rouages 20 sont représentés d'une manière tout à fait schématique et qu'en fait leur encombrement pourra être différent de ce qui est montré sur cette figure.
La fig. 3 montre, par une vue en coupe selon la ligne 111-111 de la fig. 1, la manière dont est monté l'élément étalon de fréquence à quartz. Sur cette fig. 3, on voit la partie renforcée 3a du circuit imprimé et la semelle de rigidité 4 montée sur une platine ou une piéce similaire de la montre 23. Pour la clarté de l'illustration, on a encore représenté à l'arrière-plan le circuit intégré 5 et on a de même représenté le fond 21 de la boîte de montre qui était supposé enlevé dans l'illustration selon la fig. 1.
On voit que l'élément étalon de fréquence à quartz 2 est positionné juste à côté de la partie 3a renforcée du circuit imprimé, dans un logement longitudinal 24 ménagé dans la platine 23. Cet étalon de fréquence à quartz, qui comporte un cristal de quartz encapsulé dans un boîtier étanche, repose sur le fond du logement 24 par l'intermédiaire d'un coussinet d'amortissement 22.
On voit d'autre part que la bride 15 est doublement coudée de manière à définir trois parties: une partie 1 Sa par laquelle la bride est fixée sur la platine au moyen de la vis 18, une partie 15b perpendiculaire à la platine et s'élevant verticalement à côté du boitier d'encapsulement du quartz, et une partie 15c faisant un coude par rapport à la partie 15b et venant maintenir le boîtier d'encan sulement du quartz par le dessus de celuici.
Cette partie 1 5c n'est pas tout à fait horizontale mais légèrement oblique, de manière qu'elle n'appuie pas sur le haut du boîtier d'encapsulement du quartz à l'endroit où se trouve le coude reliant la partie 15c à la partie 15b. Ainsi donc, par une légère flexion de la bride à l'endroit de ce coude, la partie 15c qui appuie sur le dessus du boîtier
d'encapsulement du quartz peut effectuer un léger mouvement élastique vertical. La double élasticité du maintien de l'élément étalon de fréquence à quartz 2, d'une part, par le coussinet d'amortissement 22 et, d'autre part, par la partie flexible 15c de la bride 15, permet une suspension élastique de l'élément contenant
le quartz, ce qui protège efficacement ce dernier des chocs trop rudes que pourrait subir la montre-bracelet.
Deux fils conducteurs sortent du boîtier d'encapsulement du quartz et sont reliés par soudure sur la partie renforcée 3a du circuit imprimé 3. Ces fils conducteurs sont des fils souples de ma- nitre à éliminer dans toute la mesure du possible un couplage me- canique entre le boitier d'encapsulement du quartz et les autres éléments de la montre. Il est clair qu'on ne peut jamais supprimer totalement un léger couplage mécanique et il est de ce fait bon que les extrémités des conducteurs semi-souples qui connectent l'élément à quartz 2 soient soudées sur des parties du circuit imprimé relativement rigides; de cette manière, le couplage mécanique résiduel, s'il ne peut pas être éliminé, est au moins exactement défini et ne risque pas de subir des variations du fait d'une éventuelle flexion ou torsion du circuit imprimé.
C'est la raison pour laquelle, dans la montre-bracelet décrite, les extrémités des fils de connexion de l'élément à quartz sont soudées sur la partie renforcée du circuit imprimé.
La montre-bracelet électronique qui vient d'être décrite présente donc des avantages notables concernant son montage et sa simplicité de construction; elle permet un montage indépendant des composants mécaniques d'une part et des composants électro- niques d'autre part, et elle permet d'assurer une mise en place de l'élément étalon de fréquence à quartz d'une manière qui préserve celui des chocs dans toute la mesure du possible.
II est important de noter encore que les traces de conducteurs cuivre de circuit imprimé qui sont dessinés sur le circuit imprimé représenté à la fig. 1 ont eté portées sur cette figure uniquement pour en améliorer la compréhension en faisant bien voir que l'élé- ment 3 est un circuit imprimé. Ces traces ne sont par contre pas à considérer comme correspondant effectivement aux lignes de connexion appelées à relier les différents composants éloetroniques et/ou les différents éléments de raccordement.
Le tracé des connexions en plaquage cuivre du circuit imprimé de la montre électronique pourrait tout aussi bien être (et sera vraisemblablement dans la pratique) différent de ce qui est montré à la fig. 1, ceci aussi bien en ce qui concerne le dessin constitué par ce tracé qu'en ce qui concerne les différents points de connexion des composants qui se trouvent reliés par ce tracé.
Electronic wrist watch
The present invention relates to an electronic wristwatch comprising a standard frequency element, at least one integrated circuit for establishing in cooperation with said frequency standard a signal having the frequency determined by this standard and for dividing the frequency of this signal, a motor step by step arranged to train at the rate of one step per second or per fraction of a second time indicating organs, said integrated circuit being arranged to divide the frequency of the standard element up to the frequency corresponding to the rate of stepping motor drive, and a printed circuit on which said integrated circuit is mounted and to which said frequency standard element and said stepping motor are connected.
Such a watch, all the components of which must be of very small dimensions, poses mounting and wiring problems. It is in particular desirable that the electronic part and the mechanical part can be dismantled independently of one another, and it is important to avoid as far as possible the obligation of having to make welds for the connection of the cables. electronic components while these are already mounted in the watch.
The use of a printed circuit already makes it possible, in a conventional manner, to save a large part of the wiring work.
The electronic elements, for example the integrated circuit or circuits, which are mounted on the printed circuit, can be soldered to it while it is not yet mounted in the watch. The mounting of elements on a printed circuit however implies that this circuit has a certain rigidity, a condition for obtaining a fixing of the assembly which is secure and has good impact resistance. If, for example, the integrated circuit were fixed on a printed circuit not having sufficient rigidity, the appearance of shocks would generate unevenly distributed forces and therefore create a greater risk of damage. The conventionally used printed circuits have the desired rigidity and therefore give satisfaction on this point.
For the connection to the printed circuit of the components which are not mounted on it, recourse is had to, with conventional rigid printed circuits, to a connection by flexible wires, most of the time soldered to the printed circuit. When these components form part of the electronic assembly, such as for example the standard frequency element, this welding does not pose a problem; it can be done beforehand and, during the installation of the electronic assembly, the printed circuit, the elements carried by it and the elements not carried by it but already connected to it, are mounted in the watch in the same operation.
For components which are not electronic but mechanical which must however have an electrical connection with the electronic assembly, that is to say in particular for the stepping motor, the use of flexible wires to be soldered proves to be inconvenient. and has the great disadvantage of requiring welds to be carried out in the watch itself, these welds moreover having to be undone and redone during each dismantling either of the mechanical assembly or of the electronic assembly. It is of course possible to use, instead of soldering, connections by permanently fixed connection elements, on the one hand, at the end of flexible wires and, on the other hand, either on the printed circuit, or on the the element to be connected to that. Such a construction, however, remains complicated and bulky.
It would be possible to envisage making a connection by connection elements without passing through the intermediary of flexible wires, but this solution proves unfavorable because of the rigidity of the printed circuit which, for a connection free of flexible wires with a mechanical element rigidly mounted in the watch, excludes the presence of the play and flexibility necessary for a suitable electrical connection by means of connecting elements.
On the other hand, printed circuits known as flexible printed circuits are known which are approximately 0.1 mm thick and which have been used heretofore, to the knowledge of the applicant, only to replace torches of conductive wires for the wiring of cables. 'devices, but which, because they are not rigid, do not lend themselves, in the state in which they occur naturally, to the mounting on them of electronic components such as for example an integrated circuit. These flexible printed circuits, of an interesting use as simple connections, could not therefore be used as printed circuits constituting both the wiring and the support for components as is conventional with rigid printed circuits. .
The aim of the present invention is to provide an electronic wristwatch of the type indicated above in which the problem of connections, in particular between the electronic assembly and the mechanical assembly, is solved in an advantageous manner, not requiring the connection. use of flexible wires to be soldered or connected in place, while allowing easy disassembly and reassembly of both the electronic assembly and the mechanical assembly.
For this reason. the present invention provides a wristwatch of the above-mentioned type, which is characterized in that said printed circuit is formed of a flexible printed circuit of which at least the part on which said integrated circuit is mounted is reinforced by a sole of rigidity and of which at least the part to which said motor is connected is left free of a stiff sole and carries electrical connection elements for said stepping motor, so that the connection and disconnection of said motor to said printed circuit are possible by simple bending of the part of the printed circuit thus left flexible, said connecting elements then moving with the bending of this flexible part of the printed circuit to come into engagement or out of engagement with corresponding connection elements integral with the motor.
In a particularly advantageous embodiment by which the aim is to obtain a significant saving in space by locating the connection elements integral with the motor outside the surface plane of the reinforced part of the printed circuit on which the integrated circuit is mounted, the watch the bracelet in question is further characterized in that said part of the printed circuit left flexible is located partially in a plane different from that of the reinforced part of this printed circuit. said flexible part having at least one permanent fold which is allotted to it at a place where the section of the copper remaining plated on the flexible insulating support of the printed circuit is, with respect to the section of this insulating support, of such importance as the malleability copper ensures the permanence of the fold.
Also advantageously, said standard frequency element comprises a quartz crystal and is held in the watch near the reinforced part, by conductors endowed with a certain flexibility. Thus, the necessary galvanic connection between the printed circuit and the standard frequency element introduces only a limited mechanical coupling due to the flexibility of the wires and, moreover, the fact that the ends of these wires are welded to the reinforced part of the printed circuit, lettered low residual mechanical coupling which can never be totally eliminated is on the other hand well determined and stable, not risking to be modified by any nexion or twist of the printed circuit part to which the flexible conductors coming of the standard frequency element are connected.
Advantageously, the standard quartz crystal frequency element is held in the watch by an elastic flange pressing it into a housing against a damping pad; an improvement in the mechanical and electrical strength of this standard frequency element is thus obtained in the event that the watch is subjected to shocks.
Again advantageously, to facilitate the assembly and disassembly of the electrical and electronic assemblies while saving space, the wristwatch in question is further characterized in that said motor is located at least partially under the part of the printed circuit left flexible, the position in plan of the motor with respect to the parts left flexible and reinforced of the printed circuit being, in relation to the maximum elastic curvature likely to be undergone without damage by the flexible printed circuit, such as an elastic connection of said part left flexible allows to free the passage necessary for the removal of the engine.
The accompanying drawing illustrates, by way of example, one embodiment of the object of the invention; in this drawing:
Fig. I is an overview of an electro wristwatch
the bottom side of the watch case, this bottom being
removed.
Fig. 2 is a perspective view of the printed circuit with which the watch shown in FIG. 1, with a stiffness sole arranged under a part of this printed circuit, and
fig. 3 is a sectional view, taken along line 111-111 of FIG. 1, showing how the standard quartz frequency element of the wristwatch is held and connected.
Fig. I represents a wristwatch designated by the general reference sign 1. This figure shows, in a simplified manner, the arrangement of the various electronic and mechanical components in the wristwatch; this simplified view shows the various components as they would be seen from the side of the watch case back once the case back is removed.
We see first of all in FIG. I a standard element of frequency 2 consisting of a quartz crystal. We will come back later, in conjunction with FIG. 3, on the particular way in which this standard quartz element is mounted in the watch. We also see a printed circuit 3 which has two parts, 3a and 3b, this printed circuit being of the flexible printed circuit type with a total thickness (support of insulating material and copper) of the order of l / 10mm. Part 3a of the printed circuit is reinforced by a stiffness sole 4 glued under the printed circuit. Fig. 2 shows more precisely how the printed circuit and the stiffness sole are arranged with respect to each other; it will be easier to understand the arrangement shown in plan in FIG. I simultaneously considering the perspective view of FIG. 2.
The flexible printed circuit is formed of copper-colored mylar or optionally of a copper-colored polyimide material sold for example under the name of kapton. This printed circuit, with a thickness of approximately l / lOmm, is very flexible and would not lend itself as such to the attachment of electronic components to it.
The stiffness sole 4, as seen in FIG. I and better still in fig. 2, gives part 3a of the flexible printed circuit, a rigidity comparable to that of conventional printed circuits.
This stiffness sole 4 is advantageously glued under part 3a of the flexible printed circuit; it is preferably made of epoxy glass or optionally of anodized aluminum or another metal; it is preferable for this sole to use an insulating material or a non-insulating but insulated material, this condition is however not obligatory.
It can be seen that, on the reinforced part 3a of the printed circuit 3, there is mounted an integrated circuit 5. This integrated circuit comprises, on a miniature scale, all the electronic elements necessary first of all to establish an oscillation at high frequency in cooperation with the quartz frequency standard 2, then to divide this frequency, preferably using flip-flop elements comprising complementary MOS field effect transistors, up to a frequency of the order of I Hz, and finally to supply, at a frequency of the order of 1 Hz, the pulses necessary for the advance of a stepping motor 6.
In the electronic wristwatch described, a motor which advances by one step under the effect of each of a series of alternating pulses, that is to say a motor which requires an electric pulse once in one direction and once in the other, which means that in fact the frequency up to which we must divide the standard frequency to drive the stepper motor is a frequency of 0.5 Hz , therefore a frequency which at a given moment presents an alternation in one direction and a second later, an alternation in the other direction.
One can consider the stage of integrated circuit 5 which supplies this frequency of half a Hertz either as being the last stage of the frequency divider, or as forming part of the means for shaping the output pulse; this has no consequence since all the electronic means necessary for obtaining the pulses suitably shaped for driving the motor are incorporated in the integrated circuit 5. The stepping motor 6 is of the type described in the Swiss patent. N 514181 and in Swiss memorandum N "5353/70.
In the electronic wristwatch described above, the electrical connections between the printed circuit 3 and the stepping motor 6 are made in a manner free of flexible conductor wires by means of two connecting elements 7 which have the shape of small clamps and which are fixed to part 3b of the printed circuit 3. The gripping parts of the clamps 7 protrude from the printed circuit in such a way that two electrically conductive pins 8 which form the two connection sockets of the stepping motor 6 come s' engage it to establish the electrical connections between this motor and the printed circuit. Part of the motor 6 is covered by part 3b of the printed circuit, which, not having a stiff sole under it, retains the flexibility which distinguishes flexible type printed circuits.
The connection studs 8 come out of the stepping motor at places therein which are not located under part 3b of the printed circuit and which correspond fairly exactly, in plan, to the places where the gripping parts of the tweezers 7 are located. One of the conditions for establishing a suitable electrical connection is that at least one of the elements which come into contact has a certain flexibility of positioning. This is achieved in the present case by the fact that part 3b of the printed circuit is flexible. For decon
nect the stepping motor 6 of the printed circuit, it is therefore sufficient to subject this part 3b to bending directed perpendicularly to the plane of FIG. I in such a way that the gripping parts of the grippers 7 come out of engagement with the studs 8.
The separate assembly and disassembly of the electronic components (mounted on the printed circuit or connected to it) and of the mechanical components (of which the stepper motor is a part) can therefore be carried out in a very simple manner, without There is a need for welding once the elements are mounted in the watch. To remove the stepping motor 6, part of which is hidden behind the flexible part 3b of the printed circuit, it is possible, after having subjected this part 3b to a slight bending to disconnect the tweezers 7 from the nipples 8, bend further more this part 3b, so as to free the passage of the stepping motor in the direction perpendicular to the plane of the figure.
The arrangement of the stepping motor relative to the printed circuit must however be such that this bending of freeing passage for the motor can be done without going beyond the limit of stress that the flexible printed circuit can withstand without damage.
In the watch shown in FIG. 1, in order to save space in order to accommodate cogs actuated by the stepping motor, the level at which the flexible part 3b of the printed circuit is located relative to the level where the reinforced part 3a of this is located. printed circuit board. For this reason, the flexible printed circuit was subjected to a double 3c folding before assembly.
This is visible in a more understandable way in fig. 2.
To be able to perform this bending permanently, we play on the malleability of the copper covering the flexible printed circuit, and this is the reason why, at the location of this fold 3c, the copper conductors remaining on the printed circuit have a maximum width in order to maintain at least one copper section
equal to a quarter of the section of the mylar or kapton insulating support of the flexible printed circuit (if the copper section was too small compared to the insulating support section, it would be very difficult, if not impossible, to form the 3c fold to that it remains permanently).
In fig. 1, we also see, apart from the elements already mentioned, a contact element 11 which brings, by means of a stud 10 and a tweezer 9 similar to the pins 8 and to the tweezers 7, the supply voltage on the circuit board. This tension is provided by a battery 12 held by a clamp 13; one of the poles of the battery is ground via the clamp 13 and the other rests against a battery contact 14 which itself comes into contact with a place on the printed circuit 3 in the reinforced part 3a of it.
The battery contact 14 is isolated from the ground and therefore brings on the printed circuit a potential different from the ground, so that, to supply the two supply poles to the printed circuit, it suffices to connect a conductor of this printed circuit to the mass; this is done with the contact element II which is connected to ground and therefore to the other pole of the battery by means of the clamp 13.
We can still see in fig. I an element for adjusting the frequency of the standard oscillator, this element being a miniature variable capacitor 16 mounted on the reinforced part 3a of the printed circuit.
The printed circuit is fixed in the watch using two fixing screws 17 which pass through the reinforced part of this printed circuit, as well as the rigidity sole located under this reinforced part, and to remove the printed circuit, it is necessary therefore unscrew these two screws 17 and it is also necessary to unscrew a screw 18 which, by means of one of a clamping flange 15, holds in place the frequency standard element 2 connected by flexible conductors to the printed circuit. It is then possible, after having previously removed the battery, to remove the assembly constituted by the printed circuit, the elements carried by it (integrated circuit 5 and variable capacitor 16) and the standard frequency element 2 connected to this printed circuit. .
To remove the electric battery 12, it is also necessary to unscrew a fixing screw 19 which maintains the clamp 13 for clamping the battery.
It should also be noted, with respect to FIG. I, the presence of cogs 20, driven by the stepping motor and arranged to advance the hour indicator hands (hours, minutes and seconds) as well as, where appropriate, date indication elements . With the stepper motor driven by the two vibrations of a frequency of 0.5 Hz, the second hand will jump forward every second. It will be noted that, in FIG. 1, the cogs 20 are shown in a completely diagrammatic manner and in fact their size may be different from what is shown in this figure.
Fig. 3 shows, in a sectional view along the line 111-111 of FIG. 1, the way in which the standard quartz frequency element is mounted. In this fig. 3, we see the reinforced part 3a of the printed circuit and the stiffness sole 4 mounted on a plate or a similar part of the watch 23. For the clarity of the illustration, the circuit is also shown in the background. integrated 5 and the back 21 of the watch case which was supposed to be removed in the illustration according to FIG. 1.
It can be seen that the standard quartz frequency element 2 is positioned just next to the reinforced part 3a of the printed circuit, in a longitudinal housing 24 provided in the plate 23. This quartz frequency standard, which comprises a quartz crystal encapsulated in a sealed casing, rests on the bottom of the housing 24 by means of a damping pad 22.
We see on the other hand that the flange 15 is doubly bent so as to define three parts: a part 1 Sa by which the flange is fixed to the plate by means of the screw 18, a part 15b perpendicular to the plate and s' rising vertically next to the quartz encapsulation box, and a part 15c making an elbow with respect to part 15b and coming to maintain the quartz encapsulation box by the top thereof.
This part 1 5c is not completely horizontal but slightly oblique, so that it does not press on the top of the quartz encapsulation box where the elbow connecting part 15c to the bottom is located. part 15b. Thus, by a slight bending of the flange at the location of this elbow, the part 15c which presses on the top of the housing
Encapsulating quartz can perform a slight vertical elastic movement. The double elasticity of the maintenance of the standard quartz frequency element 2, on the one hand, by the damping pad 22 and, on the other hand, by the flexible part 15c of the flange 15, allows an elastic suspension of the containing element
quartz, which effectively protects the latter from too severe shocks that the wristwatch could undergo.
Two conducting wires come out of the quartz encapsulation box and are connected by soldering to the reinforced part 3a of the printed circuit 3. These conducting wires are flexible wires that must be eliminated as far as possible mechanical coupling. between the quartz encapsulation case and the other elements of the watch. It is clear that one can never completely eliminate a slight mechanical coupling and it is therefore good that the ends of the semi-flexible conductors which connect the quartz element 2 are soldered on relatively rigid parts of the printed circuit; in this way, the residual mechanical coupling, if it cannot be eliminated, is at least exactly defined and does not run the risk of undergoing variations due to possible bending or twisting of the printed circuit.
This is the reason why, in the wristwatch described, the ends of the connection wires of the quartz element are soldered to the reinforced part of the printed circuit.
The electronic wristwatch which has just been described therefore presents notable advantages concerning its assembly and its simplicity of construction; it allows independent mounting of the mechanical components on the one hand and of the electronic components on the other hand, and it ensures that the standard quartz frequency element is placed in a manner which preserves that of the shocks as much as possible.
It is also important to note that the traces of copper conductors of the printed circuit which are drawn on the printed circuit shown in FIG. 1 have been shown in this figure only to improve understanding by making it clear that element 3 is a printed circuit. On the other hand, these traces are not to be considered as actually corresponding to the connection lines called to connect the various eloetronic components and / or the various connection elements.
The layout of the copper-plated connections of the electronic watch circuit board could just as well be (and will likely be in practice) different from what is shown in fig. 1, this both with regard to the drawing constituted by this trace and with regard to the various connection points of the components which are connected by this trace.