EP0053968B1 - Dispositif de connexion électrique à haute densité de contacts - Google Patents

Dispositif de connexion électrique à haute densité de contacts Download PDF

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EP0053968B1
EP0053968B1 EP81401870A EP81401870A EP0053968B1 EP 0053968 B1 EP0053968 B1 EP 0053968B1 EP 81401870 A EP81401870 A EP 81401870A EP 81401870 A EP81401870 A EP 81401870A EP 0053968 B1 EP0053968 B1 EP 0053968B1
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EP
European Patent Office
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substrate
pads
blades
contact surfaces
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EP81401870A
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German (de)
English (en)
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EP0053968A1 (fr
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Jean Bonnefoy
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Bull SA
Original Assignee
Bull SA
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Publication date
Application filed by Bull SA filed Critical Bull SA
Publication of EP0053968A1 publication Critical patent/EP0053968A1/fr
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Publication of EP0053968B1 publication Critical patent/EP0053968B1/fr
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70Coupling devices
    • H01R12/71Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit
    • H01R12/714Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit with contacts abutting directly the printed circuit; Button contacts therefore provided on the printed circuit

Definitions

  • the invention relates to an electrical connection device with a high density of contacts.
  • substrates A significant example of an electrical connection with high contact density will be given with reference to the plates forming supports for integrated circuit devices, generally called "substrates".
  • the face of the substrates which carries the integrated circuit devices includes a network of interconnection conductors of these devices, and peripheral contact pads constituting the input-output terminals of the substrates.
  • the substrates are themselves mounted on printed circuit boards intended for their electrical interconnection and consequently provided with studs intended to cooperate with the respective pads of the substrates, by means of electrical connection devices.
  • connection of the contact pads on one side of the substrate to the corresponding pads of a printed circuit board is made by means of a device set up from a comb made up of equidistant parallel pins, with the pitch of the pads and the studs.
  • the pins form a clamp enclosing the corresponding side of the substrate while making contact, by welding, with the pads arranged on this side; on the card, the other ends of the pins are welded to the studs, the pins being kept equidistant by means of an insulating bar or an insulating binder.
  • This connection device had the advantage of being flexible, reliable and removable, qualities which are particularly important for this kind of connection, as will appear later.
  • the conductors of the interconnection network and the contact pads that a substrate comprises must likewise be increasingly dense in order to fully benefit from the advantages of large-scale integration. and the resulting miniaturization of integrated circuit devices.
  • the substrates currently under study are square plates of approximately 80 mm on a side, comprising 150 contact pads on each side, with a pitch of 0.5 mm and approximately 0.3 mm in width.
  • connection device The removability of the connection device is an essential factor, given the high price of a substrate equipped with large-scale integrated circuit devices.
  • the replacement of a faulty substrate on a printed circuit board, with a view to its repair and subsequent reuse, must not alter the quality and reliability of the connection to the pads and the pads, both from an electrical point of view. than mechanical.
  • the fineness of the contacts and the pads, and their not particularly restricted steps in the case of current substrates, constitute a great difficulty for the desired removability.
  • connection device mainly in the context of maintenance, account is taken of the ease of setting up the connection device and of replacing it, if possible without the intervention of expensive or bulky equipment.
  • connection device is necessary for the following main reasons.
  • the substrates are not always planar; for example, the various firings they undergo for the solidification of the insulating and conductive layers of the interconnection network deposited by screen printing are likely to alter more or less, locally or globally, their initial flatness.
  • printed circuit boards of large surface area since they are designed to support up to approximately ten substrates, have a relative flexibility.
  • the areas of the substrates and the pads of the cards do not always have a regular thickness. Under these conditions, the connection device must be flexible enough to establish an effective connection despite the flatness defects of the substrates and of the cards entering a predetermined tolerance zone and the slight variations in levels between ranges and between pads.
  • connection elements extending along parallel planes in a support sheath, these elements being both conductive and shaped to be elastic so as to absorb all the stresses exerted on these elements during connection.
  • the invention relates to an electrical connection device suitable for high contact densities, while satisfying the conditions of removability, flexibility and ease of execution and installation which have just been described.
  • An electrical connection device is of the type comprising a plurality of conductive elements electrically isolated from each other, provided with elastic means and extending in parallel planes in a support means with respect to which they each present two contact surfaces, characterized in that said elements are rigid conductive strips extending in said planes and in that said elastic means are beads or strips which hold said strips in said support means by making them elastically movable in rotation in their plan independently of each other.
  • the strips can move independently of each other in a perpendicular plane to the direction of the sheath, thus giving the connection device the required flexibility and independence with respect to surface defects of the substrates and of the cards and of the level variations between pads and between ranges.
  • the blades being supported together over a large surface, they can be very thin while having sufficiently rigid contact surfaces and which can also be provided with gilding. The compactness of the elements which results therefrom, is added to the fact that the elastic means can be two simple rubber bands contained in a sheath of small bulk.
  • FIG 1 there is shown, by a schematic side view, two electrical connection devices with high contact density according to the invention (10) connecting the electrical circuits of a substrate (11) carrier of integrated circuit devices (12) to a printed circuit board (13).
  • the card (13) shown is only limited to the part supporting the substrate (11), it being understood that in reality a printed circuit board is capable of receiving up to about ten substrates in the same manner as that illustrated in Figure 1.
  • the substrate (11) is assumed to cooperate with the card (13) only by its two opposite sides to which are added in Figure 1 the two respective connection devices (10) , when in reality each of the four sides of a substrate is connected to the card by a connection device such as (10).
  • the face of the substrate (11) which carries the integrated circuit devices (12) is provided with a network of interconnection conductors (14) leading to generally aligned contact pads (15) near the edges of the substrate.
  • the other side of the substrate usually receives a finned radiator (16) for dissipating the heat produced by the devices (12).
  • the printed circuits (17) which it generally presents on one of its faces includes studs (18) arranged to be connected respectively to the pads (15) of a substrate (11).
  • the two devices (10) according to the invention are of a type similar to that illustrated for example in Figure 4, that is to say establishing only a simple electrical connection by contacts under the effect of pressure, so that these connection devices must be associated with a mechanical fixing system of the substrate to the card which, preferably, will simultaneously exert the pressure necessary for the electrical connection devices (10 ).
  • the two fixing systems (19) relating to the two electrical connection devices (10) are clamping systems consisting essentially of two flanges (20, 21) cooperating respectively with the card (13) and the substrate (11) and enclosing a connection device (10) by means of two fixing members (22) arranged at the two respective ends of the flanges (20, 21).
  • the fixing members (22) each consist of a threaded rod (23) passing through the ends of the flanges (20 and 21) through orifices (24) and comprising at each end clamping nuts (25). If the pressure exerted on the contacts of the connection device (10) must be relatively constant over the entire length of a side of the substrate (11), advantage will be taken of the system (19) by ensuring that at least one of the flanges (20, 21) takes, in the rest position, the shape illustrated by the blade 21 in the figure 3B.
  • the shape that the flange 21 takes at rest is substantially equivalent to the elastic deformation of an initially rectilinear beam, of uniform section and of the same length as the flange (21), placed on two simple supports spaced apart by this length, namely the length which separates the two threaded rods (23) in the example of FIG. 3A, and uniformly loaded over this length, the clamping force applied to each end of the flange (21) then having to correspond substantially to half of the load uniformly distributed on this beam.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of an electrical connection device (10) according to the invention, seen in a section in the Oxz plane.
  • the device (10) illustrated consists of a sheath (26) of rectangular parallelepiped shape extending along the axis Oy and having two openings (27, 28) formed in the direction Oy in the two walls opposite of the sheath (26) which are intended to come respectively vis-à-vis with the pads (15) of the substrate (11) and the pads (18) of the card (13) of Figure 1.
  • each element (29) comprises a conductive strip (30) provided with two tabs (31, 32) ending in two contact surfaces (31a, 32a) emerging at least partially from the sheath (26) through the respective openings (27, 28) in the plane of the corresponding blade (30).
  • the contact surfaces (31a, 32a) will include a gilding (33) or a similar coating facilitating electrical contact.
  • the blades (30) are separated from each other by electrically insulating elements (34).
  • These elements can be insulating sheets or, advantageously, layers respectively disposed on at least one face of the blades (30).
  • the elements (34) are insulating layers deposited on only one face of each conductive strip (30), at least with the exception of the surfaces of the strips provided with gilding (33).
  • the two faces of each strip comprise at least partially two respective layers of insulation (34a, 34b), so that each insulating element (34) separating two neighboring conducting strips (30) is then composed of two insulating layers (34a and 34b) integral with the two faces opposite the conductive strips (30).
  • each element 29 is composed of a strip (30) and the two insulating layers (34a and 34b).
  • elastic means are incorporated between the sheath (26) and the stack of elements (29) to urge the contact surfaces (31a, 32a) of the James (30) towards the outside of the sheath through the respective openings (27, 28).
  • these elastic means are formed of two strips or beads (35, 36) made of a flexible material such as rubber. These two beads extend parallel to the openings (27, 28) and are held in position, by means of grooves (37) formed in the sheath (26) and corresponding grooves (38) in the side walls of the blades (30 ) and possibly insulating elements (34), as illustrated.
  • FIG. 6 represents the connection device (10) illustrated in FIG. 4 when it is tightened, in a manner analogous to FIG. 1, between the pads (15) of a substrate (11) and the studs (18) of a card (13) by means of a clamping system (19) with two flanges (20, 21) similar to that shown in FIGS. 3A and 3B. It appears from FIG. 6 that the conductive blades (30) tilt more or less to establish themselves in fixed contact positions, as illustrated, by exerting reaction forces on the pads (15) and the pads (18) respectively. produced by the elastic beads (35, 36) in opposition to the clamping force exerted by the flanges (20 and 21).
  • each blade (30) will tilt more or less. Because the elements (29) are stacked, they tilt independently of each other, by simple friction between them (for example, between an insulating layer (34) of a blade (30) and the following blade (30) in the example of FIG. 5A and between the two adjacent insulating layers (34a, 34b) of two successive strips (30) in the example of FIG. 5B).
  • Another advantage of using a device according to the invention resides in the fact that the tilting of the blades has repercussions by a slight stroke of the contact surfaces (31a, 32a) against the pad (15) and the stud ( 18) corresponding, which produces a so-called self-cleaning effect, ensuring a frank connection between the elements in contact.
  • the latter can be subjected to a slight twist around the axis Oy to match the shapes of the surfaces of the substrate (11) and of the card (13), without altering the quality of the connection.
  • the device (10) can tolerate slight deformations in the Oz direction which, in practice, will not affect the quality of the connection. Furthermore, since the elements (29) stacked in the device (10) can support each other over practically the entire surface of the blades, with the exception of course of the contact surfaces (31 a and 32a) of the blades ( 30), these can be made very fine while giving the contact surfaces the required rigidity, which is moreover generally increased by the contact gilding (33). It follows that a device connection according to the invention can very well be adapted to an electrical connection with high contact density, such as the density given by way of example in the first part of this description (ranges and pads of 0.3 mm, at 0.5 mm pitch).
  • the clamping of the flanges (20 and 21) is adjusted to apply a given force, 100 grams for example, on each contact surface (31a and 32a) of a blade (30), in order to ensure a reliable contact of good quality between the blades and the corresponding pads and pads. Thanks to the clamping system illustrated in FIG. 3B, it has been seen that this pressure can be uniformly distributed over all the contacts of the device.
  • the pressure received by the contact surfaces (31a and 32a) of each blade (30) is transmitted by the beads (35 and 36) to the corresponding walls of the sheath (26) of the device (10).
  • FIG. 7 shows a device in accordance with the invention (10a), in every point similar to that of FIG. 4, except for the arrangement of the beads (35 and 36) on the side walls of the sheath (26).
  • the device (10a) can thus be more flattened than the device (10) shown in FIG. 4, but the side walls of the sheath must be thick enough to resist the pressures transmitted by the contact surfaces (31a and 32a) of the blades (30) of the device.
  • FIG. 8 illustrates, in a manner similar to FIGS. 4 and 7, an alternative embodiment of a connection device according to the invention.
  • the device (10b) has a structure similar to that of FIG. 4, so that its elements are referenced by the same numbers as those indicated in FIG. 4.
  • the lateral edges blades (30) are segments of a circle of center 39 and cooperate with the inner lateral faces of the sheath (26), also shaped into segments of concentric circles.
  • the blades are substantially rectangular and their contact surfaces (31 and 32) are two vertices of the blades instead of being the ends of the legs as in the device (10).
  • the device (10b) can be more compact and more robust than the device (10).
  • the blades pivot around the center (39) so that the deformations of the elastic elements (the beads 35 and 36) are practically only made along the axis Oz in the example of FIG. 8, while in the device (10) the deformations are the result of two components along Ox and Oz.
  • FIG. 9 illustrates, in a manner analogous to FIG. 6, an alternative embodiment (10d) of a device according to the invention connecting the pads (15) of a substrate (11) to the studs (18) d '' a card (13), the tracks (15) and the studs (18) being side by side and no longer opposite as in the cases corresponding to Figures 1 to 8.
  • the device (10d) has a lot of similarity with the device (10) and is mainly distinguished from the latter only by the fact that the contact tabs (31 and 32) are arranged on a same side of the sheath (26).
  • the elastic elements consist of three beads (35, 36 and 41).
  • the clamp (21) of a clamping system similar to that of FIG. 3B is then directly applied to the wall of the sheath (26) which is opposite to the wall having the contact surfaces (31a a and 32a) .

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)

Description

  • L'invention a pour objet un dispositif de connexion électrique à haute densité de contacts.
  • Un exemple significatif de connexion électrique à haute densité de contacts sera donné en référence aux plaques formant supports de dispositifs à circuits intégrés, généralement appelées « substrats •. La face des substrats qui porte les dispositifs de circuits intégrés inclut un réseau de conducteurs d'interconnexion de ces dispositifs, et des plages de contact périphériques constituant les bornes d'entrée-sortie des substrats. Les substrats sont eux-mêmes montés sur des cartes de circuits imprimés prévus pour leur interconnexion électrique et pourvus en conséquence de plots destinés à coopérer avec les plages respectives des substrats, par l'intermédiaire de dispositifs de connexion électrique.
  • Pour un substrat classique, de forme carrée, ayant par exemple 46 plages par côté, au pas de 1 mm et de largeur de 0,6 mm environ, la connexion des plages de contact d'un côté du substrat aux plots correspondants d'une carte de circuits imprimés est faite au moyen d'un dispositif mis en place à partir d'un peigne composé de broches parallèles équidistantes, au pas des plages et des plots. Du côté du substrat, les broches forment une pince enserrant le côté correspondant du substrat tout en faisant contact, par soudure, avec les plages disposées sur ce côté ; sur la carte, les autres extrémités des broches sont soudées aux plots, les broches étant maintenues équidistantes au moyen d'une barrette isolante ou d'un liant isolant. Ce dispositif de connexion avait l'avantage d'être souple, fiable et amovible, qualités particulièrement importantes pour ce genre de connexion, comme cela apparaîtra par la suite.
  • Les dispositifs à circuits intégrés devenant de plus en plus denses, les conducteurs du réseau d'interconnexion et les plages de contact que comporte un substrat doivent de même être de plus en plus denses pour bénéficier au mieux des avantages de l'intégration à grande échelle et de la miniaturisation résultante des dispositifs à circuits intégrés. A titre indicatif, les substrats actuellement en étude sont des plaques carrées d'environ 80 mm de côté, comportant 150 plages de contact sur chaque côté, au pas de 0,5 mm et de 0,3 mm de largeur environ.
  • Il s'avère que les nombreux dispositifs de connexion électrique disponibles actuellement n'assurent pas une connexion électriquement et mécaniquement fiable, facilement amovible, relativement souple et aisément reproductible en grande série, quand ils sont réduits pour convenir aux hautes densités de contacts actuellement désirées.
  • L'amovibilité du dispositif de connexion est un facteur essentiel, compte tenu du prix élevé d'un substrat équipé de dispositifs à circuits intégrés à grande échelle. Le remplacement d'un substrat défaillant sur une carte de circuits imprimés, en vue de sa réparation et d'une réutilisation ultérieure, ne doit pas altérer la qualité et la fiabilité de la connexion aux plages et aux plots, tant du point de vue électrique que mécanique. La finesse des contacts et des plots, et leurs pas particulièrement restreints dans le cas des substrats actuels constituent une grande difficulté pour l'amovibilité souhaitée.
  • D'autre part, dans le cadre de la maintenance principalement, on tient compte de la facilité de la mise en place du dispositif de connexion et de son remplacement, si possible sans l'intervention d'un matériel coûteux ou encombrant.
  • Enfin, la souplesse du dispositif de connexion s'avère nécessaire pour les raisons principales suivantes. D'une part, les substrats ne sont pas toujours plans ; par exemple, les diverses cuissons qu'ils subissent pour la solidification des couches isolantes et conductrices du réseau d'interconnexion déposées par sérigraphie sont susceptibles d'altérer plus ou moins, localement ou globalement, leur planéité initiale. D'autre part, les cartes de circuits imprimés, de grande surface puisqu'elles sont conçues pour supporter jusqu'à environ une dizaine de substrats, présentent une relative souplesse. En outre, les plages des substrats et les plots des cartes n'ont pas toujours une épaisseur régulière. Dans ces conditions, il faut que le dispositif de connexion soit suffisamment souple pour établir une connexion efficace malgré les défauts de planéité des substrats et des cartes entrant dans une zone de tolérance prédéterminée et les légères variations de niveaux entre plages et entre plots.
  • On a déjà proposé de nombreux connecteurs amovibles et souples. Un tel connecteur est par exemple illustré dans le brevet US-A-4,199,209. Ce connecteur comprend des éléments de connexion s'étendant suivant des plans parallèles dans une gaine de support, ces éléments étant à la fois conducteurs et conformés pour être élastiques de façon à absorber toutes les contraintes exercées sur ces éléments lors de la connexion.
  • L'invention a pour objet un dispositif de connexion électrique adapté aux hautes densités de contacts, tout en satisfaisant aux conditions d'amovibilité, de souplesse et de facilité d'exécution et de mise en place qui viennent d'être exposées.
  • Un dispositif de connexion électrique conforme à l'invention est du type comprenant une pluralité d'éléments conducteurs électriquement isolés les uns des autres, pourvus de moyens élastiques et s'étendant suivant des plans parallèles dans un moyen de support par rapport auquel ils présentent chacun deux surfaces de contact, caractérisé en ce que lesdits éléments sont des lames conductrices rigides s'étendant dans lesdits plans et en ce que lesdits moyens élastiques sont des bourrelets ou bandes qui maintiennent lesdites lames dans ledit moyen de support en les rendant élastiquement mobiles en rotation dans leur plan indépendemment les unes des autres.
  • Par conséquent, en recouvrant par exemple d'une couche isolante une face de chaque lame, à l'exclusion bien sûr des surfaces de contact, et en les empilant comme indiqué, les lames peuvent se déplacer indépendamment les unes des autres dans un plan perpendiculaire à la direction de la gaine, conférant ainsi au dispositif de connexion la souplesse exigée et l'indépendance vis-à-vis des défauts de surface des substrats et des cartes et des variations de niveaux entre plots et entre plages. D'autre part, les lames étant soutenues entre elles sur une large surface, elles peuvent être très fines tout en présentant des surfaces de contact suffisamment rigides et pouvant être de surcroît pourvues d'une dorure. La compacité des éléments qui en résulte, s'ajoute encore au fait que les moyens élastiques peuvent être deux simples bandes de caoutchouc contenues dans une gaine de faible encombrement.
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement dans la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés.
  • Dans les dessins :
    • la figure 1 est une vue schématique de côté d'une partie de carte de circuits imprimés coopérant avec un substrat formant support de dispositifs à circuits intégrés, par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion conforme à l'invention ;
    • la figure 2 illustre schématiquement, par une vue fragmentaire de dessous suivant la ligne II-II à la figure 1, un exemple de réalisation du substrat représenté sur la figure 1 ;
    • la figure 3A illustre schématiquement, par une vue de côté selon la flèche III indiquée à la figure 1, un exemple de fixation du dispositif de connexion conforme à l'invention ;
    • la figure 3B représente l'état du dispositif de fixation illustré à la figure 3A, avant montage ou après démontage de celui-ci ;
    • la figure 4 illustre, par une vue en coupe dans un plan Oxz défini à la figure 1, un exemple de réalisation d'un dispositif de connexion conforme à l'invention ;
    • la figure 5A illustre, par une vue de côté selon l'axe Ox défini à la figure 1, un mode de réalisation de l'empilage des éléments contenus dans le dispositif de connexion représenté sur la figure 4 ;
    • la figure 5B illustre, de manière analogue la figure 5A, une variante de réalisation de l'empilage des éléments contenus dans le dispositif de connexion représenté sur la figure 4 ;
    • la figure 6 illustre, par une vue en coupe dans un plan Oxz, le dispositif représenté sur la figure 4 quand celui-ci est fixé pour relier un substrat à une carte de circuits imprimés de la manière indiquée à la figure 1 ;
    • la figure 7 illustre, par une vue analogue à celle de la figure 4, une variante de réalisation d'un dispositif de connexion conforme à l'invention ;
    • la figure 8 illustre, par une vue analogue à celle de la figure 4, une autre variante de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention ; et
    • la figure 9 illustre, par une vue analogue à celle de la figure 6, une autre variante de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention, adapté à un mode de connexion autre que celui représenté sur la figure 1.
  • En se référant à la figure 1, il y est représenté, par une vue schématique de côté, deux dispositifs de connexion électrique à haute densité de contacts conformes à l'invention (10) reliant les circuits électriques d'un substrat (11) porteur de dispositifs à circuits intégrés (12) à une carte de circuits imprimés (13). La carte (13) représentée est seulement limitée à la partie supportant le substrat (11), étant entendu qu'en réalité une carte de circuits imprimés est susceptible de recevoir jusqu'à environ une dizaine de substrats de la même manière que celle illustrée à la figure 1. En outre, pour la clarté des dessins, le substrat (11) est supposé ne coopérer avec la carte (13) que par ses deux côtés opposés auxquels sont adjoints dans la figure 1 les deux dispositifs de connexion respectifs (10), alors qu'en réalité chacun des quatre côtés d'un substrat est connecté à la carte par un dispositif de connexion tel que (10).
  • Il ressort des figures 1 et 2 que la face du substrat (11) qui porte les dispositifs à circuits intégrés (12) est pourvue d'un réseau de conducteurs d'interconnexion (14) aboutissant à des plages de contact (15) généralement alignées à proximité des bords du substrat. L'autre face du substrat reçoit ordinairement un radiateur à ailettes (16) pour la dissipation de la chaleur produite par les dispositifs (12). Quant à la carte (13), les circuits imprimés (17) qu'elle présente généralement sur une de ses faces comporte des plots (18) disposés pour être reliés respectivement aux plages (15) d'un substrat (11).
  • Dans l'exemple de la figure 1, les deux dispositifs (10) conformes à l'invention sont d'un type analogue à celui illustré par exemple à la figure 4, c'est-à-dire établissant seulement une simple connexion électrique par contacts sous l'effet d'une pression, de sorte que ces dispositifs de connexion doivent être associés à un système de fixation mécanique du substrat à la carte qui, de préférence, exercera en même temps la pression nécessaire aux dispositifs de connexion électrique (10). Selon l'exemple illustré aux figures 1, 3A et 3B, les deux systèmes de fixation (19) relatifs aux deux dispositifs de connexion électrique (10) sont des systèmes de serrage constitués essentiellement de deux brides (20, 21) coopérant respectivement avec la carte (13) et le substrat (11) et enserrant un dispositif de connexion (10) au moyen de deux organes de fixation (22) disposés aux deux extrémités respectives des brides (20, 21). Selon l'exemple illustré à la figure 3A, les organes de fixation (22) sont composés chacun d'une tige filetée (23) traversant les extrémités des brides (20 et 21) par des orifices (24) et comportant en chaque bout des écrous de serrage (25). Au cas où la pression exercée sur les contacts du dispositif de connexion (10) doit être relativement constante sur toute la longueur d'un côté du substrat (11), on tirera profit du système (19) en faisant en sorte qu'au moins l'une des brides (20, 21) prenne, en position de repos, la forme illustrée par la lame 21 à la figure 3B. En bref, la forme que prend au repos la bride 21 est sensiblement équivalente à la déformation élastique d'une poutre initialement rectiligne, de section uniforme et de même longueur que la bride (21), posée sur deux appuis simples distants de cette longueur, à savoir la longueur qui sépare les deux tiges filetées (23) dans l'exemple de la figure 3A, et uniformément chargée sur cette longueur, la force de serrage appliquée à chaque extrémité de la bride (21) devant correspondre alors sensiblement à la moitié de la charge uniformément répartie sur cette poutre.
  • Par ailleurs, en référence aux figures 1 et 2, un système d'axes orthogonaux Oxyz a été défini pour faciliter la présentation des figures.
  • On trouvera à la figure 4 un premier exemple de réalisation d'un dispositif (10) de connexion électrique conforme à l'invention, vu selon une coupe dans le plan Oxz. A la figure 4, le dispositif (10) illustré se compose d'une gaine (26) de forme parallélépipédique rectangle s'étendant suivant l'axe Oy et présentant deux ouvertures (27, 28) ménagées suivant la direction Oy dans les deux parois opposées de la gaine (26) qui sont destinées à venir respectivement en vis-à-vis avec les plages (15) du substrat (11) et les plots (18) de la carte (13) de la figure 1.
  • Dans la gaine (26) sont empilés, dans l'axe Oy, une pluralité d'éléments conducteurs (29) électriquement isolés les uns des autres. En référence aux figures 4 et 5A, il apparaît que chaque élément (29) comprend une lame conductrice (30) pourvue de deux pattes (31, 32) se terminant par deux surfaces de contact (31a, 32a) émergeant au moins partiellement de la gaine (26) par les ouvertures respectives (27, 28) dans le plan de la lame (30) correspondante. De préférence, les surfaces de contact (31a, 32a) comporteront une dorure (33) ou un revêtement analogue facilitant le contact électrique.
  • Les lames (30) sont séparées entre elles par des éléments électriquement isolants (34). Ces éléments peuvent être des feuilles isolantes ou, avantageusement, des couches disposées respectivement sur au moins une face des lames (30). Dans l'exemple de la figure 5A, les éléments (34) sont des couches isolantes déposées sur une face seulement de chaque lame conductrice (30), au moins à l'exception des surfaces des lames pourvues de la dorure (33). Selon la variante représentée sur la figure 5B, les deux faces de chaque lame comprennent au moins partiellement deux couches respectives d'isolation (34a, 34b), de sorte que chaque élément isolant (34) séparant deux lames conductrices (30) voisines est alors composé des deux couches isolantes (34a et 34b) solidaires des deux faces en vis-à-vis des lames conductrices (30). Ainsi, chaque élément 29 est composé d'une lame (30) et des deux couches isolantes (34a et 34b).
  • Selon une autre caractéristique de l'invention, des moyens élastiques sont incorporés entre la gaine (26) et l'empilage des éléments (29) pour solliciter les surfaces de contact (31a, 32a) des James (30) vers l'extérieur de la gaine par les ouvertures respectives (27, 28). Selon l'exemple décrit à la figure 4, ces moyens élastiques sont formés de deux bandes ou bourrelets (35, 36) faits en un matériau souple tel que le caoutchouc. Ces deux bourrelets s'étendent parallèlement aux ouvertures (27, 28) et sont maintenus en position, grâce à des gorges (37) pratiquées dans la gaine (26) et à des gorges correspondantes (38) dans les parois latérales des lames (30) et éventuellement des éléments isolants (34), comme illustré.
  • La figure 6 représente le dispositif de connexion (10) illustré à la figure 4 quand celui-ci est serré, de manière analogue à la figure 1, entre les plages (15) d'un substrat (11) et les plots (18) d'une carte (13) au moyen d'un système de serrage (19) à deux brides (20, 21) similaire à celui représenté sur r les figures 3A et 3B. Il ressort de la figure 6 que les lames conductrices (30) basculent plus ou moins pour s'établir en des positions de contact fixes, comme illustré, en exerçant respectivement sur les plages (15) et les plots (18) des forces de réaction produites par les bourrelets élastiques (35, 36) en opposition à la force de serrage exercée par les brides (20 et 21). Selon la force de serrage et les épaisseurs variables entre les plages (15) et entre les plots (18), chaque lame (30) va basculer plus ou moins. Du fait que les éléments (29), sont empilés, ils basculent indépendamment les uns des autres, par simple frottement entre eux (par exemple, entre une couche isolante (34) d'une lame (30) et la lame suivvante (30) dans l'exemple de la figure 5A et entre les deux couches isolantes adjacentes (34a, 34b) de deux lames successives (30) dans l'exemple de la figure 5B). Un autre avantage de l'emploi d'un dispositif conforme à l'invention réside dans le fait que le basculement des lames se répercute par une légère course des surfaces de contact (31a, 32a) contre la plage (15) et le plot (18) correspondants, ce qui produit un effet, dit d'auto-nettoyage, assurant une connexion franche entre les éléments en contact. En outre, grâce à l'empilement des éléments (29) dans la gaine (26) et à la présence des bourrelets (35 et 36) et dans la mesure où la gaine est suffisamment souple, celle-ci peut être soumise à une légère torsion autour de l'axe Oy pour épouser les formes des surfaces du substrat (11) et de la carte (13), sans altérer la qualité de la connexion. De surcroît, le dispositif (10) peut tolérer de légères déformations dans le sens Oz qui, en pratique, n'affecteront pas la qualité de la connexion. Par ailleurs, étant donné que les éléments (29) empilés dans le dispositif (10) peuvent se supporter entre eux sur pratiquement toute la surface des lames, à l'exception bien sûr des surfaces de contact (31 a et 32a) des lames (30), celles-ci peuvent être rendues très fines tout en conférant aux surfaces de contact la rigidité requise, laquelle est du reste généralement accrue par la dorure de contact (33). Il s'ensuit qu'un dispositif de connexion conforme à l'invention peut très bien être adapté à une connexion électrique à haute densité de contacts, telle que la densité donnée à titre d'exemple dans la première partie de cette description (plages et plots de 0,3 mm, au pas de 0,5 mm).
  • Le serrage des brides (20 et 21) est ajusté pour appliquer un effort donné, 100 grammes par exemple, sur chaque surface de contact (31a et 32a) d'une lame (30), afin d'assurer un contact fiable de bonne qualité entre les lames et les plages et plots correspondants. Grâce au système de serrage illustré à la figure 3B, on a vu que cette pression peut être uniformément répartie sur tous les contacts du dispositif. La pression reçue par les surfaces de contact (31a et 32a) de chaque lame (30) est transmise par les bourrelets (35 et 36) aux parois correspondantes de la gaine (26) du dispositif (10). On notera cependant qu'à la densité de contacts par unité de longueur donnée précédemment à titre d'exemple, l'application d'une pression de 100 grammes par contact conduit à exercer une pression totale de 2 kilos par centimètre de gaine selon l'axe Oy. La transmission de cette pression aux parois de la gaine risque ainsi de modifier la forme de ces parois et d'affecter la qualité des contacts. La disposition des bourrelets (35 et 36) qui est illustrée aux figures 4 et 6 est avantageuse, en ce qu'une déformation des parois supérieures et inférieures de la gaine (26) sera limitée par les plages (15) et les plots (18) soumis à la pression contraire de serrage. Toutefois, la disposition des moyens élastiques dans la gaine d'un dispositif conforme à l'invention peut être différente de celle qui vient d'être décrite. On a représenté sur la figure 7 un dispositif conforme à l'invention (10a), en tout point similaire à celui de la figure 4, à l'exception de la disposition des bourrelets (35 et 36) sur les parois latérales de la gaine (26). Le dispositif (10a) peut ainsi être plus aplati que le dispositif (10) représenté sur la figure 4, mais les parois latérales de la gaine devront être suffisamment épaisses pour résister aux pressions transmises par les surfaces de contact (31a et 32a) des lames (30) du dispositif.
  • La figure 8 illustre d'une manière analogue aux figures 4 et 7, une variante de réalisation d'un dispositif de connexion conforme à l'invention. A la figure 8, le dispositif (10b) a une structure similaire à celle de la figure 4, de sorte que ses éléments sont référencés par les mêmes chiffres que ceux indiqués à la figure 4. Dans le dispositif (10b), les bords latéraux des lames (30) (selon l'axe Ox) sont des segments de cercle de centre 39 et coopèrent avec les faces latérales intérieures de la gaine (26), également conformées en segments de cercles concentriques. D'autre part, les lames sont sensiblement rectangulaires et leurs surfaces de contact (31 et 32) sont deux sommets des lames au lieu d'être des extrémités de pattes comme dans le dispositif (10). Il en résulte que le dispositif (10b) peut être plus compact et plus robuste que le dispositif (10). En outre, du fait de la forme en arcs de cercle concentriques des bords latéraux des lames (30) et de la gaine (26), les lames pivotent autour du centre (39) si bien que les déformations des éléments élastiques (les bourrelets 35 et 36) ne se font pratiquement que suivant l'axe Oz dans l'exemple de la figure 8, alors que dans le dispositif (10) les déformations sont la résultante de deux composantes suivant Ox et Oz.
  • La figure 9 illustre, d'une manière analogue à la figure 6, une variante de réalisation (10d) d'un dispositif conforme à l'invention reliant les plages (15) d'un substrat (11) aux plots (18) d'une carte (13), les plages (15) et les plots (18) se trouvant côte à côte et non plus en vis-à-vis comme dans les cas correspondant aux figures 1 à 8. Malgré le changement total de la disposition des plages et des plots, on notera que le dispositif (10d) présente beaucoup de similitude avec le dispositif (10) et ne se distingue principalement de ce dernier que par le fait que les pattes de contact (31 et 32) sont disposées sur un même côté de la gaine (26). Les éléments élastiques sont constitués par trois bourrelets (35, 36 et 41 ). La bride de serrage (21) d'un système de serrage analogue à celui de la figure 3B est alors directement appliquée sur la paroi de la gaine (26) qui est opposée à la paroi présentant les surfaces de contact (31a a et 32a).

Claims (5)

1. Dispositif de connexion électrique (10), du type comprenant une pluralité d'éléments conducteurs (29) électriquement isolés les uns des autres, pourvus de moyens élastiques (35, 36, 41) et s'étendant suivant des plans parallèles dans un moyen de support (26) par rapport auquel ils présentent chacun deux surfaces de contact (31a, 32a), caractérisé en ce que lesdits éléments sont des lames conductrices rigides (29) s'étendant dans lesdits plans et en ce que lesdits moyens élastiques sont des bourrelets ou bandes (35, 36, 41) qui maintiennent lesdites lames (29) dans ledit moyen de support (26) en les rendant élastiquement mobiles en rotation dans leur plan indépendamment les unes des autres.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lames (29) sont sensiblement rectangulaires.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux sommets (31a, 32a) de chaque lame (29) constituent lesdites surfaces de contact (figure 8).
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque lame (29) comporte deux pattes (31, 32) dont les extrémités constituent lesdites surfaces de contact.
5. Ensemble faisant application du dispositif de connexion défini par l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un substrat (11) pourvu d'un réseau d'interconnexion (14) de dispositifs à circuits intégrés (12) et de plages (15), et une carte de circuits imprimés (13) pourvue de plots (18), ledit dispositif de connexion reliant des plages (15) dudit substrat aux plots (18) correspondants de la carte (13), et en ce qu'il comporte un dispositif de serrage (19) pour exercer une pression de contact entre au moins une desdites surfaces de contact (31a, 32a) de chaque lame (30) et un plot ou plage correspondant.
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