EP1543589B1

EP1543589B1 - Raccordement électrique pour circuit souple et procédé de fabrication

Info

Publication number: EP1543589B1
Application number: EP03775494.2A
Authority: EP
Inventors: Flavio Fantini
Original assignee: Delphi International Operations Luxembourg SARL
Current assignee: Delphi International Operations Luxembourg SARL
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2023-08-26
Also published as: FR2844100B1; EP1543589A1; WO2004021517A1; FR2844100A1; AU2003283520A1

Description

Domaine de l'invention et état de la technique

L'invention concerne un contact de raccordement électrique pour circuit souple épais. Elle concerne aussi un procédé de fabrication d'une plaquette de connexion utilisée dans un tel contact. L'invention trouve des applications dans le domaine de la connectique et, en particulier, de la connectique automobile.
Les circuits souples, appelés aussi circuits flexibles, sont des circuits constitués généralement d'une première feuille d'un matériau isolant souple, sur laquelle sont disposées des pistes conductrices, par exemple en cuivre. Ces pistes conductrices sont elles-mêmes recouvertes, soit par une seconde feuille de matériau isolant soit par un vernis isolant. De tels circuits souples sont couramment utilisés dans l'industrie électrique et, en particulier, dans l'industrie électrique dédiée à l'automobile.
Il existe actuellement plusieurs techniques de connexion destinées à raccorder ces circuits souples à des contacts électriques ou à des composants électroniques.
Une de ces techniques consiste à utiliser des plaquettes de connexion munies de dents de percement formant une ou plusieurs couronne(s). Une telle technique est décrite dans le document US - A - 4 749 368 . D'après ce document, la connexion se fait au moyen d'agrafes perçant le circuit souple. Ces agrafes sont réparties sur une plaquette de connexion au-dessus de laquelle est placé le circuit souple à connecter. Chacune de ces agrafes comporte une couronne de dents de percement qui traversent le circuit souple et sont ensuite serties sur le circuit souple.
La demande de brevet FR-A-2 798 228 déposée au nom de la demanderesse concerne un dispositif de connexion pour circuit souple représenté sur la figure 1. Ce dispositif de connexion comporte un contact de raccordement 1 comprenant une plaquette de connexion 2 reliée à une borne 6 de raccordement à un contact complémentaire auquel le composant électrique ou électronique est lui-même connecté. Cette borne 6 de raccordement est placée à l'intérieur d'un boîtier 5 fermé par un capot 4. Le boîtier 5 comporte plusieurs alvéoles de réception de contacts destinées à recevoir chacune un contact de raccordement. Le capot 4 est destiné à recevoir les contacts complémentaires qui sont associés aux bornes 6 pour assurer ensemble les raccordements électriques. Le contact de raccordement de la figure 1 comporte une plaquette munie de deux couronnes de dents de percement 3 et 3'. Ces dents de percement sont destinées à transpercer le circuit souple puis à être serties sur ce circuit souple au moyen d'un poinçon de façon à ce que les dents se replient vers l'extérieur de la couronne. En transperçant le circuit souple, les dents traversent les pistes de conduction, ce qui permet d'assurer une conduction électrique entre les pistes du circuit souple et la plaquette de connexion.
Dans cette technique de connexion, les dents d'une couronne sont une partie intégrante de la plaquette de connexion. Autrement dit, la plaquette de connexion et les dents sont réalisées en une seule pièce, par une découpe spécifique qui permet, d'une part, de découper la plaquette à la largeur et à la longueur voulue et, d'autre part, de découper une croix. La découpe de la croix permet d'obtenir quatre triangles qui, lorsqu'ils sont pliés perpendiculairement à la plaquette, forment chacun une dent.
Les dents de percement ainsi obtenues doivent être suffisamment longues pour traverser le circuit souple de part en part et être serties sur le circuit souple. Or, avec une telle plaquette de connexion, la hauteur des dents est dépendante de la largeur de la plaquette. En effet, on comprend bien qu'une largeur de plaquette comprend deux hauteurs de dents et une bordure de chaque coté de ces deux dents. Dans un exemple, on considère une application d'une telle plaque pour un circuit souple dans la gamme des 200 micromètres. Ce circuit a une épaisseur de cuivre de 200 micromètres et une épaisseur totale, c'est-à-dire cuivre et isolants, de 400 micromètres. Pour percer et sertir un tel circuit, il faut des dents d'environ 800 micromètres. En outre, la largeur classique d'une plaquette est d'environ 2000 micromètres, comprenant deux bordures d'environ 300 micromètres chacune. Il reste donc une largeur d'environ 1400 micromètres pour les dents, alors que 1600 micromètres sont requis pour deux dents de 800 micromètres en vis-à-vis.
De telles plaquettes de connexion peuvent donc être utilisées pour des circuits souples classiques dont l'épaisseur est de l'ordre de 70 à 80 micromètres. Par contre, pour connecter des circuits souples épais de 200 micromètres, il est nécessaire d'utiliser des plaquettes avec des dents plus longues, d'une hauteur d'au moins 800 micromètres. Pour obtenir de telles dents, la largeur des plaquettes doit être augmentée. Or, dans le cas d'un dispositif à multiconnexion dans lequel le circuit souple comporte plusieurs pistes de conduction, il est nécessaire de placer plusieurs plaquettes côte à côte, une pour chaque piste de conduction. Il est donc indispensable que les plaquettes ne soient pas trop larges, sinon on se trouve dans le cas où il y a plus de pistes de conduction que de plaquettes de connexion.
Une autre technique de connexion de circuit souple propose de réaliser des plaquettes de connexion munies de dents alignées de chaque coté de la plaquette. Le document US - A - 4 082 402 décrit un connecteur pour circuit souple comportant une plaquette de connexion munie de deux rangées de dents. Ces dents traversent le circuit souple et sont serties sur ledit circuit souple. Avec un tel connecteur, les dents sont alignées et, par conséquent, elles percent le circuit souple selon des lignes de percement. Le circuit souple est ainsi fragilisé sur toute la (ou les) ligne(s) reliant les dents entre elles, c'est-à-dire sur les lignes de percement. Le circuit souple a alors de forts risques de se déchirer le long de ces lignes de percements.

Exposé de l'invention

L'invention a justement pour but de résoudre les problèmes des techniques exposées précédemment. A cette fin, elle propose de réaliser une plaquette de connexion d'un circuit souple en deux pièces, à savoir une bande de conduction électrique percée d'un orifice et une couronne de dents rapportée sous la bande de conduction.
Plus précisément, l'invention concerne un contact de raccordement électrique pour circuit souple comportant une borne de raccordement à un contact complémentaire et une plaquette de connexion par percement du circuit souple, munie d'une couronne de dents de percement faisant saillie sur une face de la plaquette pour percer le circuit souple et être sertie sur ledit circuit souple,
caractérisé en ce que la plaquette de connexion comporte une bande de conduction électrique percée d'un orifice, et en ce que la couronne de dents de percement traverse cet orifice.
L'invention concerne aussi le procédé de fabrication de la plaquette de connexion. Ce procédé se caractérise par le fait qu'il comporte les opérations suivantes :

on découpe, dans une première bande de matériau électriquement conducteur, un orifice ;
on découpe, dans une seconde bande de matériau électriquement conducteur, une forme d'étoile ayant une partie centrale et des branches ;
on plie les branches de l'étoile vers la partie centrale selon un angle d'environ 90 degrés, formant ainsi une couronne de dents ; et
on introduit la couronne de dents dans l'orifice de la première bande de matériau conducteur.

Brève description des figures

La figure 1, déjà décrite, représente un exemple de contact de raccordement d'un circuit souple avec un composant électronique ou électrique de l'art antérieur.
La figure 2 représente une vue éclatée d'une plaquette de connexion de l'invention, avant connexion d'un circuit souple.
La figure 3 représente une plaquette de connexion selon l'invention, lorsque le circuit souple est connecté sur la plaquette.
La figure 4A représente une bande de conduction électrique percée d'orifices.
La figure 4B représente un exemple de couronne de dents selon l'invention.
La figure 4C représente une plaquette de connexion réalisée avec la bande de conduction de la figure 4A et des couronnes de dents de la figure 4B.

Description détaillée de modes de réalisation de l'invention

L'invention concerne un contact de raccordement électrique entre un circuit souple et un composant électrique ou électronique. Ce contact de raccordement comporte une plaquette de connexion par percement, réalisée en deux parties.
Sur la figure 2, on a représenté une vue éclatée d'une plaquette de connexion d'un circuit souple conforme à l'invention. Cette plaquette de connexion 2 comporte une bande de conduction électrique 7 percée d'un orifice 8. La bande de conduction électrique 7 est réalisée dans un matériau électriquement conducteur, tel que du cuivre.
La plaquette de connexion 2 comporte aussi une couronne 9 de dents de percement, rapportée sous la bande de conduction 7. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, la couronne de dents de percement 9 comporte quatre dents, référencées 10a, 10b, 10c et 10d. Cette couronne de dents de percement est réalisée dans un matériau électriquement conducteur, qui peut être identique à celui de la bande de conduction. Les dents de percement 10a à 10d, rassemblées en une couronne 9, traversent l'orifice 8 de la bande de conduction 7 de façon à faire saillie sur une face 7b de la bande de conduction. Cette face 7b est, dans l'exemple de la figure 2, la face supérieure de la bande de conduction, la face inférieure étant référencée 7a. Il est bien entendu que les dents de percement 10a à 10d peuvent faire saillie sur la face inférieure de la bande de conduction 7.
Plus précisément, la couronne de dents 9 est introduite dans l'orifice 8 de façon à ce que la base 13 de la couronne soit juste sous la face inférieure 7a de la bande de conduction 7. Les dents de la couronne 9 font donc saillie sur la face supérieure 7b de la bande de conduction.
La conduction électrique entre les pistes de conduction du circuit souple et le contact complémentaire est ainsi assuré par les dents de percement et par la bande de conduction. Pour cela, la taille de l'orifice 8 est adaptée à la taille de la base 13 de la couronne. De cette façon, chaque dent 10a à 10d de la couronne 9 est en appui contre une des parois 8a à 8d de l'orifice 8. Comme chaque dent de percement est en appui direct sur une paroi de l'orifice 8, le contact électrique entre la couronne de dents 9 et la bande de conduction est assuré et, par voie de conséquence, le contact électrique entre les pistes de conduction du circuit souple et le contact complémentaire.
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur la figure 2, la couronne de dents 9 comporte des ergots 11 b à 11 d. Ces ergots sont placés chacun entre deux dents de la couronne 9. La couronne de dents 9 comporte donc autant d'ergots qu'il y a de dents de percement. Chacun de ces ergots 11 b à 11 d est situé dans le même plan que la base 13 de la couronne ou sur un plan parallèle inférieur à la base de la couronne 9. Chaque ergot est donc sensiblement perpendiculaire aux dents de percement entre lesquelles il est placé. De cette façon, lorsque la couronne de dents 9 est introduite dans l'orifice 8 de la bande de conduction 7, alors les ergots se trouvent en appui contre la face inférieure 7a de la bande de conduction. Ces ergots peuvent être réalisés dans le même matériau conducteur que les dents de percement ou bien dans un matériau non-conducteur électrique. Dans le cas où ils sont fabriqués dans un matériau électriquement conducteur, ils permettent d'augmenter encore la surface de contact entre la bande de conduction 7 et la couronne 9 de dents de percement.
Sur la figure 3, on a représenté la couronne 9 de dents de percement, lorsqu'elle est introduite dans l'orifice 8 de la bande de conduction 7 et qu'elle transperce un circuit souple 12. En effet, une fois la couronne de dents de percement en place dans l'orifice 8, un circuit souple 12 peut être placé sur la plaquette de conduction et transpercé par les dents de percement 10a à 10d. Une fois traversé le circuit souple, les dents de percement 10a à 10d sont serties sur le circuit souple. Sur cette figure 3, les dents 10a à 10d ont été représentées après sertissage sur le circuit souple 12. Le fait de sertir les dents de percement sur le circuit souple, c'est-à-dire de les retourner vers le circuit souple, permet de fixer le circuit souple sur la plaquette de connexion par l'intermédiaire de la couronne de dents qui comporte de ergots en appui sur la face inférieure de la bande de conduction.
Dans le mode de réalisation le plus simple de l'invention, les dents ont une forme triangulaire. Elles peuvent aussi avoir une forme triangulaire aplatie, c'est-à-dire dont la pointe du triangle destinée à percée le circuit souple est aplatie.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, les dents ont la forme d'un pentagone dont la pointe (opposée au coté formant la base 13 de la couronne) peut être aplatie (cas de la figure 5) ou non (cas de la figure 2).
Dans le mode de réalisation de la figure 3, les dents ont sensiblement la forme d'un pétale.
Les formes avec pointes aplaties présentent l'avantage de permettre l'utilisation, comme outil de sertissage, d'un poinçon carré, plus facile à manipuler qu'un poinçon conique, généralement utilisé.
Dans la description qui précède, la plaquette de connexion est décrite comme comportant une bande de conduction avec un seul orifice et une seule couronne de dents de percement. Il est bien entendu que la bande de conduction peut comporter plusieurs orifices, une couronne de dents étant introduite dans chaque orifice.
Comme montré sur les figures 2 et 3, l'orifice peut être carré. Dans ce cas, la couronne de dents comporte 4 dents. L'orifice peut aussi être triangulaire, hexagonal, octogonal, etc. La couronne de dents comporte alors autant de dents que l'orifice a de cotés.
Chaque couronne de dents de percement est réalisée en découpant, dans une bande de matériau électriquement conducteur, une forme ressemblant à une étoile. Cette étoile comporte une partie centrale destinée à former la base 13 de la couronne et des branches destinées à former les dents de percement 10a à 10d de la couronne. Après découpe de cette étoile, les branches de l'étoile sont pliées jusqu'à former un angle d'environ 90 degrés avec la partie centrale de l'étoile.
Les figures 4A, 4B et 4C représentent un exemple de réalisation d'une plaquette de connexion selon l'invention. Cette plaquette de connexion est multicontact, c'est-à-dire qu'elle comporte plusieurs couronnes de dents de percement. En particulier, la figure 4A montre une bande de conduction 7 comportant deux orifices 8 et 8', de forme carrée. La partie hachurée montre la bande de matériau électriquement conducteur. La flèche dirigée vers la référence 6 montre que cette bande de conduction est reliée à une borne de raccordement à un contact complémentaire. La borne de raccordement peut être la borne 6 de la figure 1 ou bien toute autre borne connue dans le domaine des connecteurs de circuits souples.
La figure 4B représente une couronne de dents pouvant être introduite dans un des orifices 8 et 8' de la bande de conduction 7 de la figure 4A. Dans l'exemple de la figure 4A, les orifices 8 et 8' sont des carrés. Par conséquent la couronne de dents 9, appelée aussi étoile 9, comporte quatre dents, appelées aussi branches, 10a, 10b, 10c et 10d. Ces dents peuvent aussi avoir une forme sensiblement triangulaire, la base de chaque triangle formant un côté de la base 13 de la couronne 9.
Dans le mode de réalisation de la figure 4B, les dents 10a, 10b, 10c et 10d sont de forme pentagonale. Une telle forme de dent a l'avantage d'être plus solide et donc de mieux percer le circuit souple, en particulier lorsque les dents sont longues par rapport à la base de la couronne de dents.
Si l'orifice est un carré de n micromètres de coté, alors chaque coté de la base la couronne doit avoir une taille de n micromètres moins deux fois l'épaisseur de la bande de matériau dans laquelle est découpée la couronne. Autrement dit, la longueur d'un coté de la base de la couronne doit être sensiblement inférieure à la longueur du coté de l'orifice de sorte que, lorsque les dents de percement sont repliées après sertissage, la longueur totale d'un coté de la couronne soit juste égale à la longueur d'un coté de l'orifice.
On voit aussi sur cette figure 4B, les quatre ergots 11a à 11 d placés entre deux dents et destinés à former une surface d'appui contre la face inférieure de la bande de conduction 7.
Une fois découpée, la couronne 9 de la figure 4B est pliée pour être introduite dans les orifices de la bande de conduction. Chaque dent de percement 10a - 10d est pliée selon un angle d'environ 90° par rapport à la base 13 de la couronne. Par contre, les ergots 11a - 11 d restent dans le même plan que la base 13 de la couronne.
La figure 4C montre une vue de dessus de la plaquette de connexion dans son ensemble, c'est-à-dire une fois les couronnes de dents montées avec la bande de conduction et avant placement et sertissage du circuit souple. Plus précisément, la figure 4C montre la bande conduction 7 de la figure 4A, traversée par deux couronnes de dents 9 et 9' du type de celle représentée sur la figure 4B. Ces deux couronnes 9 et 9' étant identiques, seule la couronne 9 est décrite. Cette couronne 9 est introduite dans l'orifice 8 de la bande de conduction 7 par la face inférieure de ladite bande de conduction. Les dents de percement 10a - 10d sortent donc de l'orifice 8 par la face supérieure de la bande de conduction. Sur la figure 4C, les traits pleins de la couronne représentent le dessus des dents de percement 10a - 10d, celles-ci étant perpendiculaires à la bande de conduction 7. Les traits en pointillés représentent la position des dents de percement, après sertissage.
Sur cette figure 4C, les ergots 11a - 11 d sont également représentés en pointillés car ils sont situés contre la face inférieure de la bande de conduction, c'est-à-dire contre la face non visible de ladite bande de conduction 7. Ces ergots assurent le maintien de la couronne 9 dans l'orifice 8. Autrement dit, ces ergots empêchent la couronne 9 de passer entièrement à travers l'orifice. Toutefois, l'ensemble bande de conduction, circuit souple et couronne de dents n'est totalement fixé qu'une fois le sertissage effectué. En effet, tant que les dents de la couronne ne sont pas serties sur le circuit souple, la couronne peut être retirée, depuis la face inférieure de la bande de conduction.
En réalisant la plaquette de connexion en deux parties, comme expliqué précédemment, cela permet d'obtenir une couronne de dents dont la hauteur des dents est indépendante de la largeur de la bande de conduction. On peut ainsi obtenir des dents d'une hauteur très grande par rapport à la largeur de la bande de conduction, ce qui permet de connecter des circuits souples relativement épais, tout en ayant une bande de conduction relativement étroite.
L'invention concerne aussi le procédé de fabrication de la plaquette de connexion décrite précédemment. Ce procédé comporte les opérations suivantes :

on découpe, dans une première bande de matériau conducteur, des orifices, par exemple de forme carrée dont les côtés ont une taille de n micromètres ;
on découpe, dans une seconde bande de matériau électriquement conducteur, des étoiles, par exemple à quatre branches, dont la partie centrale a des cotés de taille sensiblement inférieure à n micromètres et dont les branches ont la longueur souhaitée et la forme choisie ;
on plie les branches de l'étoile vers la partie centrale de façon à ce que chaque branche soit perpendiculaire à la partie centrale de l'étoile ;
on introduit la couronne de dents ainsi formée dans l'orifice de la première bande de conduction, jusqu'à ce que la base de la couronne soit au niveau de la face inférieure de la bande de conduction, c'est-à-dire jusqu'à ce que les ergots soient en contact avec la face inférieure de la bande de conduction ;
on positionne le circuit souple à connecter au-dessus de la plaquette de connexion ainsi réalisée et on le transperce de façon à ce que chaque dent de la couronne traverse le circuit souple ;
on rabat les dents de la couronne de dents au moyen d'un poinçon ou d'un dispositif de matrice et d'enclume de façon à ce que les dents soient serties sur le circuit souple.

Claims

Contact de raccordement électrique pour circuit souple (12) comportant une borne de raccordement (6) à un contact complémentaire et une plaquette de connexion (2) par percement du circuit souple (12), munie d'une couronne (9) de dents de percement (3, 3') faisant saillie sur une face supérieure de la plaquette pour percer le circuit souple et être sertie sur ledit circuit souple,
caractérisé en ce que la plaquette de connexion (2) comporte, d'une part, une bande de conduction électrique (7) faisant partie d'une même pièce que la borne de raccordement et percée d'au moins un orifice (8) et, d'autre part, au moins une couronne (9) de dents de percement formant une pièce séparée et s'emboîtant dans l'orifice Z (8) de la bande de conduction, par une face inférieure de la plaquette (2).
Contact selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couronne de dents de percement a la forme d'une étoile ayant une partie centrale et des branches, la partie centrale formant la base de la couronne et les branches, sensiblement perpendiculaires à la partie centrale, formant les dents de percement.
Contact selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie centrale est située sous la bande de conduction.
Contact selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque dent a une forme triangulaire.
Contact selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque dent a la forme d'un pentagone.
Contact selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la partie centrale de l'étoile comporte, entre deux dents, un ergot en appui contre une face de la bande de conduction.
Contact selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les dents de contact sont en appui contre les parois de l'orifice.
Contact selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la couronne de dents de percement comporte quatre dents et en ce que l'orifice dans la bande de conduction est de forme carrée.
Procédé de fabrication d'une plaquette de connexion (2) pour contact de raccordement électrique d'un circuit souple (12), caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes :
- on découpe, dans une première bande de matériau électriquement conducteur, un orifice (8) ;

- on découpe, dans une seconde bande de matériau électriquement conducteur, une forme d'étoile (9, 9') ayant une partie centrale et des branches ;

- on plie les branches de l'étoile vers la partie centrale selon un angle d'environ 90 degrés, formant ainsi une couronne (9) de dents ; et

- on introduit la couronne de dents dans l'orifice de la première bande de matériau conducteur.