EP0172090B1 - Microconnecteur à haute densité de contacts - Google Patents

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EP0172090B1
EP0172090B1 EP85401522A EP85401522A EP0172090B1 EP 0172090 B1 EP0172090 B1 EP 0172090B1 EP 85401522 A EP85401522 A EP 85401522A EP 85401522 A EP85401522 A EP 85401522A EP 0172090 B1 EP0172090 B1 EP 0172090B1
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EP
European Patent Office
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face
support
microconnector
wires
electrodes
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Expired
Application number
EP85401522A
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German (de)
English (en)
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EP0172090A1 (fr
Inventor
Bruno Millon-Fremillon
Gérard Nicolas
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural 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
    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712—Coupling 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
    • H01R12/714—Coupling 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 present invention relates to a high contact density microconnector. It applies in particular to low temperature electrical connections as well as in the field of electronics or microelectronics, to connections of high density miniaturized circuits.
  • the object of the present invention is to remedy the above drawbacks.
  • microconnector which is the subject of the invention makes it possible to obtain a high density of contacts.
  • This microconnector has few parts and requires no moving parts. It is therefore very reliable, easy to use and inexpensive. In addition, it can be made so as to be very light and compact and is thus suitable for use in a cryogenic environment and in a confined area. Finally, given its reduced number of parts, this microconnector is easy to use in vacuum because it is only subject to low degassing.
  • the wires are made of an alloy of copper and beryllium.
  • Such wires are commercially available and can be used as is, with a possible curvature near one of their ends. This therefore eliminates any intermediate contact part, preformed and prefabricated, the wires themselves serving to make the contacts and improving them, due to their flexibility and elasticity.
  • the pinching means can be made in beryllium bronze.
  • the wires are made rigidly secured to one another by an electrically insulating part, fixed to the pinching means and thermally insulated from it.
  • the clamping means is provided with at least one bore intended for the passage of a fixing screw of the support by the clamping means.
  • the microconnector schematically shown in the drawing is intended to connect electrodes 2 present on one face of an electrically insulating support 4, to electrical conductors 6, the number of which is equal to the number of electrodes.
  • the electrodes 2 may be parallel to each other and regularly spaced from one another on the support 4 which is for example constituted by a glass plate.
  • the conductors 6 can be part of a flexible circuit of known type 8 comprising said conductors arranged parallel to each other between two sheets of plastic material.
  • the microconnector schematically represented in the drawing comprises a means 10 for elastic clamping of the support 4, and wires 12 made of an alloy of copper and beryllium and made rigidly integral with each other by an electrically insulating part 14, fixed on the pinch means 10 and thermally insulated therefrom.
  • This part 14 can be produced by molding a plastic material directly around the wires 12.
  • the part 14 can also be constituted by a plastic bar provided with transverse grooves not shown, in which the wires 12 are respectively immobilized, by gluing for example.
  • the wires 12 are immobilized by means of the part 14 so that each of them can come into contact with an electrode 2 and only one. When the electrodes are parallel, the wires can be placed parallel to each other.
  • the pinching means 10 is made of a material having a good coefficient of elasticity at low temperature, for example beryllium bronze. It is machined in the mass, using a digital wire cutting machine. The thickness of the pinching means 10 can be of the order of 0.3 mm.
  • the gap which exists between the first face 16 and the fifth face 24 is intended to receive the support 4.
  • the part 14 is fixed to the face 20 by means of a layer of thermally insulating glue 28, the glue being, for example, of the type that is sold under the brand CAF or ECOBON.
  • the attachment of the part 14 on the face 20 is such that the wires 12 extend in the direction of the face 16 so that they can be applied, by their ends, against the electrodes 2 when the face of the support 4 which is not carrying the electrodes 2 is in position against the face 16.
  • the dimensions of the clamping means 10 and of the part 14 are a function of the number of wires 12, the pitch of these and the thickness of the support 4.
  • the dihedral formed by the faces 18 and 20 determines the bearing force of the wires 12 on the electrodes 2 and therefore the gripping force of the gripping means 10.
  • the face 26 serves as a positioning stop for the assembly formed by the means pinch 10, part 14 and faces 12.
  • microconnector whose weight does not exceed 0.5 g and whose volume is of the order of 0.5 to 0.6 cm 3 , this microconnector being provided with 37 connection wires 12, the diameter is around 100 ⁇ m and the pitch is around 400 / lm.
  • the positioning of the support 4 in the microconnector is carried out as follows: the support 4 is first slid between the wires 12 and the face 16, the wires 12 being parallel to the support 4 in this first step; appropriate transverse translations of the gripping means 10 are carried out so as to suitably position the wires 12 opposite the electrodes 2, which is moreover possible without a binocular magnifier; the gripping means 10 are rotated about an axis perpendicular to the direction of the wires 12, the support 4, during this step, coming into contact with the first face 16, the elastic wires 12 then exerting their pressure on the electrodes 2; finally, the support 4 is moved in translation so as to abut against the face 26. The support 4 is thus pinched between the elastic wires 12 and the face 16.
  • the ends of the wires 12 which are in contact with these electrodes can be bent in a direction which moves them away from them so as not to damage said electrodes.
  • the other ends of the wires 12 protrude from the part 14 and are respectively connected to the conductors 6.
  • the electrical connection between the wires and the conductors can be carried out in the manner next one of the plastic sheets is removed over a certain length from the end of the circuit 8, which reveals the ends of the conductors 6, and the wires 12 are then respectively welded to the conductors 6 by a Sn weld / Pb for example.
  • the support 4 can be locked in the microconnector. This can be achieved by providing corresponding openings 29 and 30, respectively in the faces 18 and 26 of the clamping means 10, so as to be able to immobilize the support 4 relative to the microconnector, using a screw 32 which is screwed into the support 4 passing through the openings 29 and 30 and the head of which bears against the face 18 of the clamping means. If the tightening must be significant, so as not to crush the face 18 of the gripping means 10 when tightening the screw 32, a tubular spacer 34 is provided between the openings 29 and 30 and traversed by the screw.
  • the part 14 is omitted and the wires 12 are directly embedded in a layer of electrically and thermally insulating adhesive placed on the face 20 of the gripping means 10.

Landscapes

  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un microconnecteur à haute densité de contacts. Elle s'applique notamment aux connexions électriques à basse température ainsi que dans le domaine de l'électronique ou de la microélectronique, aux connexions de circuits miniaturisés à haute densité.
  • Les connecteurs connus dans l'état de la technique, permettant d'établir des contacts entre des conducteurs électriques et d'autres conducteurs électriques, présentent les inconvénients suivants ils ne permettent d'obtenir qu'une faible densité de contacts entre les conducteurs, au mieux quelques dizaines de contacts séparés les uns des autres d'une distance de l'ordre de 1 mm, occupent un volume important, ont une structure généralement compliquée avec des pièces mobiles et une masse assez importante, et sont ainsi inadaptés à une utilisation dans un environnement cryogénique et dans un espace réduit.
  • La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précédents.
  • Elle a pour objet un microconnecteur prévu pour connecter des électrodes disposées sur un support et électriquement isolées les unes des autres, aux des conducteurs électriques en nombre égal à celui des électrodes, caractérisé en ce qu'il comprend :
    • - un moyen de pincement élastique du support, et
    • - des fils électriquement conducteurs, souples et élastiques, en nombre égal à celui des électrodes, destinés à être respectivement reliés à ces dernières par une extrémité et aux conducteurs électriques par l'autre extrémité, électriquement isolés les uns des autres et du moyen de pincement, et rendus rigidement solidaires de ce dernier de telle façon que chacun d'eux puisse entrer en contact avec une électrode et une seule lorsque le support est pincé par le moyen de pincement.
  • La conception du microconnecteur objet de l'invention permet d'obtenir une grande densité de contacts. Ce microconnecteur comporte peu de pièces et ne nécessite aucune pièce mobile. Il est ainsi très fiable, facile à utiliser et peu coûteux. En outre, il peut être réalisé de façon à être très léger et peu encombrant et se trouve ainsi adapté à une utilisation dans un environnement cryogénique et dans un domaine exigu. Enfin, compte tenu de son nombre réduit de pièces, ce microconnecteur est facilement utilisable dans le vide car il n'est sujet qu'à un faible dégazage.
  • De préférence, les fils sont faits en un alliage de cuivre et de béryllium.
  • De tels fils sont commercialement disponibles et peuvent être utilisés tels quels, à une éventuelle courbure près pratiquée en l'une de leurs extrémités. On s'affranchit donc de toute pièce intermédiaire de contact, préformée et préfabriquée, les fils servant eux-même à réaliser les contacts et améliorant ceux-ci, du fait de leur souplesse et de leur élasticité.
  • Le moyen de pincement peut être fait en bronze au béryllium.
  • Dans un mode de réalisation particulier du microconnecteur objet de l'invention, les fils sont rendus rigidement solidaires les uns des autres par une pièce électriquement isolante, fixée sur le moyen de pincement et thermiquement isolée de celui-ci.
  • Enfin, dans un autre mode de réalisation particulier, le moyen de pincement est pourvu d'au moins un perçage destiné au passage d'une vis de fixation du support au moyen de pincement.
  • La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, d'un exemple de réalisation donné à titre purement indicatif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel cet exemple de réalisation est schématiquement représenté en coupe longitudinale.
  • Le microconnecteur schématiquement représenté sur le dessin est destiné à connecter des électrodes 2 présentes sur une face d'un support électriquement isolant 4, à des conducteurs électriques 6 dont le nombre est égal eu nombre des électrodes.
  • Les électrodes 2 peuvent être parallèles entre elles et régulièrement espacées les unes des autres sur le support 4 qui est par exemple constitué par une plaque de verre. Les conducteurs 6 peuvent faire partie d'un circuit souple de type connu 8 comprenant lesdits conducteurs disposés parallèlement les uns aux autres entre deux feuilles de matière plastique.
  • Le microconnecteur schématiquement représenté sur le dessin comprend un moyen 10 de pincement élastique du support 4, et des fils 12 faits d'un alliage de cuivre et de béryllium et rendus rigidement solidaires les uns des autres par une pièce 14 électriquement isolante, fixée sur le moyen de pincement 10 et thermiquement isolée de celui-ci. Cette pièce 14 peut être réalisée par moulage d'une matière plastique directement autour des fils 12. La pièce 14 peut être également constituée par une barrette en matière plastique pourvue de rainures transversales non représentées, dans lesquelles sont respectivement immobilisés les fils 12, par collage par exemple.
  • Les fils 12 sont immobilisés grâce à la pièce 14 de façon que chacun d'eux puisse entrer en contact avec une électrode 2 et une seule. Lorsque les électrodes sont parallèles, on peut disposer les fils parallèlement les uns aux autres.
  • Le moyen de pincement 10 est réalisé dans un matériau ayant un bon coefficient d'élasticité à basse température, par exemple le bronze au béryllium. Il est usiné dans la masse, à l'aide d'une machine numérique de découpe par fil. L'épaisseur du moyen de pincement 10 peut être de l'ordre de 0,3 mm.
  • La structure du moyen de pincement 10, telle qu'elle apparaît sur la figure unique, est constituée :
    • - d'une première face 16 sur laquelle peut se placer une des faces du support 4 ;
    • - d'une seconde face 18, formant avec la première face 16 un angle d'environ 90° ;
    • - d'une troisième face 20, faisant un angle aigu avec la seconde face 18 et dirigée vers la première face 16 ;
    • - d'une quatrième face 22, faisant un angle obtus avec la troisième face 20 et orientée vers la première face 16 ;
    • - d'une cinquième face 24, parallèle à la première face 16 et dirigée vers la seconde face 18; et
    • - d'une sixième face 26, sensiblement perpendiculaire à la première face 16 et se dirigeant vers elle.
  • L'intervalle qui existe entre la première face 16 et la cinquième face 24 est destiné à recevoir le support 4.
  • La pièce 14 est fixée sur la face 20 au moyen d'une couche de colle 28 thermiquement isolante, la colle étant par exemple du genre de celles qui sont commercialisées sous la marque CAF ou ECOBON. La fixation de la pièce 14 sur la face 20 est telle que les fils 12 s'étendent en direction de la face 16 de manière à pouvoir être appliqués, par leurs extrémités, contre les électrodes 2 lorsque la face du support 4 qui ne porte pas les électrodes 2 est en position contre la face 16.
  • Bien entendu, les dimensions du moyen de pincement 10 et de la pièce 14 sont fonction du nombre de fils 12, du pas de ceux-ci et de l'épaisseur du support 4.
  • Le dièdre formé par les faces 18 et 20 détermine la force d'appui des fils 12 sur les électrodes 2 et donc la force de pincement du moyen de pincement 10. La face 26 sert de butée de positionnement à l'ensemble formé par le moyen de pincement 10, la pièce 14 et les faces 12.
  • Il est ainsi possible de réaliser un microconnecteur dont le poids ne dépasse pas 0,5 g et dont le volume est de l'ordre de 0,5 à 0,6 cm3, ce microconnecteur étant muni de 37 fils de connexion 12 dont le diamètre est de l'ordre de 100 µm et dont le pas est de l'ordre de 400 /lm.
  • La mise en place du support 4 dans le microconnecteur est effectuée de la façon suivante: le support 4 est d'abord glissé entre les fils 12 et la face 16, les fils 12 étant parallèles au support 4 dans cette première étape; des translations transversales appropriées du moyen de pincement 10 sont effectuées de manière à positionner convenablement les fils 12 en regard des électrodes 2, ce qui est d'ailleurs possible sans loupe binoculaire; on effectue une rotation du moyen de pincement 10 autour d'un axe perpendiculaire à la direction des fils 12, le support 4, durant cette étape, venant en contact avec la première face 16, les fils élastiques 12 exerçant alors leur pression sur les électrodes 2; enfin, le support 4 est déplacé en translation de manière à venir buter contre la face 26. Le support 4 se trouve ainsi pincé entre les fils 12 élastiques et la face 16.
  • Les extrémités des fils 12 qui sont en contact avec ces électrodes peuvent être recourbées dans une direction qui les éloignent de celles-ci de manière à ne pas endommager lesdites électrodes.
  • Les autres extrémités des fils 12 dépassent de la pièce 14 et sont respectivement reliées aux conducteurs 6. Dans le cas où ceux-ci font partie du circuit 8 décrit plus haut, la liaison électrique entre les fils et les conducteurs peut être réalisée de la façon suivante l'une des feuilles en plastique est ôtée sur une certaine longueur à partir de l'extrémité du circuit 8, ce qui laisse apparaître les extrémités des conducteurs 6, et les fils 12 sont alors respectivement soudés sur les conducteurs 6 par une soudure Sn/Pb par exemple.
  • Notamment dans le cas où le support 4 est épais, par exemple lorsqu'il s'agit d'une carte d'ordinateur munie d'un certain nombre de cicuits électroniques et d'électrodes de connexion à ces circuits, le support 4 peut être verrouillé dans le microconnecteur. Ceci peut être réalisé en prévoyant des ouvertures 29 et 30 en correspondance, respectivement dans les faces 18 et 26 du moyen de pincement 10, de manière à pouvoir immobiliser le support 4 par rapport au microconnecteur, à l'aide d'une vis 32 qui est vissée dans le support 4 en traversant les ouvertures 29 et 30 et dont la tête s'appuie contre la face 18 du moyen de pincement. Si le serrage doit être important, pour ne pas écraser la face 18 du moyen de pincement 10 lors du serrage de la vis 32, une entretoise tubulaire 34 est prévue entre les ouvertures 29 et 30 et traversée par la vis.
  • Dans une variante de réalisation, la pièce 14 est supprimée et les fils 12 sont directement noyés dans une couche de colle électriquement et thermiquement isolante, disposée sur la face 20 du moyen de pincement 10.

Claims (5)

1. Microconnecteur prévu pour connecter des électrodes (2) disposées sur un support (4) et électriquement isolées les unes des autres, à des conducteurs électriques (6) en nombre égal à celui des électrodes, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un moyen de pincement élastique (10) du support, et
- des fils (12) électriquement conducteurs, souples et élastiques, en nombre égal à celui des électrodes (2), destinés à être respectivement reliés à ces dernières par une extrémité et aux conducteurs électriques (6) par l'autre extrémité, électriquement isolés les uns des autres et du moyen de pincement (10), et rendus rigidement solidaires de ce dernier de telle façon que chacun d'eux puisse entrer en contact avec une électrode (2) et une seule lorsque le support (4) est pincé par le moyen de pincement (10).
2. Microconnecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (12) sont faits en un alliage de cuivre et de béryllium.
3. Microconnecteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de pincement (10) est fait en bronze au béryllium.
4. Microconnecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fils (12) sont rendus rigidement solidaires les uns des autres par une pièce électriquement isolante (14), fixée sur le moyen de pincement (10) et thermiquement isolée de celui-ci.
5. Microconnecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de pincement (10) est pourvu d'au moins un perçage (29, 30) destiné au passage d'une vis (32) de fixation du support (4) au moyen de pincement (10).
EP85401522A 1984-07-27 1985-07-23 Microconnecteur à haute densité de contacts Expired EP0172090B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

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EP0172090A1 EP0172090A1 (fr) 1986-02-19
EP0172090B1 true EP0172090B1 (fr) 1989-01-04

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EP85401522A Expired EP0172090B1 (fr) 1984-07-27 1985-07-23 Microconnecteur à haute densité de contacts

Country Status (5)

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EP (1) EP0172090B1 (fr)
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