EP2702639B1

EP2702639B1 - Connecteur haute densité

Info

Publication number: EP2702639B1
Application number: EP12731160.3A
Authority: EP
Inventors: Nicolas Convert; Jean-Marie Buchilly; Stéphane ROHRBACH
Original assignee: Fischer Connectors Holding SA
Current assignee: Fischer Connectors Holding SA
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: IL229116A0; EP2702639A1; IL229116B; CH704882A2; US9531099B2; US20140073164A1; WO2012147023A1

Description

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne la connectique électrique. Plus précisément, la présente invention concerne les connecteurs à haute densité de contacts, par exemple de contacts électriques.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les produits dénommés Tyco Nanonics, Omnetics Nano métal shell, Glenair, Souriau Micro concernent des connecteurs circulaires comportant jusqu'à 44 contacts et sont connus dans l'état de la technique.
Un autre exemple de connecteur haute densité est connu du brevet US 7,632,126 de Tyco Electronics Corporation. Ce connecteur comprend notamment une plaque de support qui porte une pluralité de contacts électrique qui sont alignés. La partie mâle du connecteur peut contenir plusieurs de telles plaques, par exemple quatre qui sont alignées parallèlement et, de façon correspondante, la partie femelle comprend des réceptacles eux aussi alignés parallèlement, lesdits réceptacles contenant des contacts.
Le document " US 2007/275586 A1 " décrit une pièce de base hermaphrodite pour un connecteur électrique réalisée en un matériau conducteur comportant des doigts de contact qui permettent le transport électrique.

SOMMAIRE DE L'INVENTION

Le but de l'invention est d'améliorer les systèmes connus.
Plus précisément, un but de l'invention est de proposer un connecteur formé, par exemple, par un assemblage de pièces (par exemple en plastique) partiellement métallisées pour permettre une densification extrême de contact. Par densité de contact, on entend le nombre de contact rapporté à l'encombrement hors-toute du connecteur.
Aujourd'hui les méthodes traditionnelles de fabrication et d'assemblage de contact arrivent aux limites de physique pour garantir une qualité perçue comme moyenne. Nos propres études de concurrence et expérience ont montré que, pour garder un haut niveau de qualité selon nos standards, il fallait une alternative aux méthodes classiques.
Ainsi on se heurte à une première barrière : maintenir un niveau de qualité élevé industriellement
Il existe sur le marché de la connectique une foule de connecteur à haute densité tel que le connecteur rectangulaire qui supporte le protocole « HDMI » par exemple. Cependant, tous ces connecteurs, principalement rectangulaires, sont construits pour des applications « in door ». Ils sont donc peu robustes à l'exposition environnementale externe, avec une fonction d'étanchéité IP68 par exemple. Il est possible de les encapsuler afin de les rendre plus robustes. Un emballage augmente notablement l'encombrement et l'étanchéité est une fonction plus difficile à garantir sur un design rectangulaire qu'un design circulaire, perdant ainsi l'avantage d'une densité de contact élevée et d'un concept fonctionnel simple.
Donc, à nouveau, on se heurte à une seconde barrière : Préserver un faible encombrement et une densité de contact élevée.
Une option serait de fabriquer avec des méthodes nécessitant des investissements conséquents, comme l'étampage par exemple largement répandu dans la connectique appliquée à des produits grand public. Ces méthodes demandent donc des applications permettant un écoulement de grands volumes plus difficiles à objectiver dans le marché industriel.
On se heurte donc à une troisième barrière : Rationnaliser la fabrication pour rester compétitif.
En résumé il y a trois défis à relever

1) La miniaturisation
2) La fonctionnalité
3) La rationalisation

Pour répondre à ces défis, l'idée est d'appliquer dans la première étape du processus de fabrication du connecteur selon l'invention un procédé nouveau de métallisation de la surface par activation laser du plastique, dans le cadre de la technologie MID pour Dispositif d'Interconnexion Moulé.
Ce procédé consiste dans l'activation d'un plastique par laser, technologie connue sous la terminologie LPKF-LDS (une technologie de la société LPKF). Cette technologie est décrite par exemple dans la publication EP 1 191 127 dont le contenu est incorporé par référence dans la présente demande. L'étape suivante est la métallisation des parties activées par le procédé LPKF-LDS par des procédés de bain galvanique classique. L'étape finale est l'assemblage des composants.
Le procédé LPKF-LDS fournit les avantages suivants

1) Métallisation simple et peu coûteuse de surface non plane, impossible à obtenir dans des procédés de déposition ou gravage classique
2) Diminution du nombre de pièces à fabriquer
3) Réduction notable de la taille des pièces tout en gardant des fonctionnalités de grande qualité

L'une des idées de la présente invention est de concevoir des pièces permettant un assemblage astucieux et un design particulier des parties interpénétrée pour former une connectique de haute densité simple à fabriquer, permettant une rationalisation des coûts et d'obtenir des fonctions de grande qualité qui sont aujourd'hui difficile à obtenir par des méthodes classiques.
Le connecteur ainsi formé est destiné à être câblé et à assurer un transport électrique.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

L'invention sera mieux comprise par la description de modes d'exécution et des figures dans lesquelles

La figure 1 montre une vue en perspective de la pièce de base;
La figure 2 montre une vue en perspective du revêtement métallique;
La figure 3 montre une vue en perspective de l'assemblage formé à partir de 2 pièces de base identiques;
La figure 4 montre une vue en perspective du connecteur électrique assemblé;
La figure 5 montre une vue en coupe d'un connecteur électrique encapsulé dans un boîtier métallique;
La figure 6 montre une vue en perspective du bloc de contact;
La figure 7 montre une vue en perspective d'un autre mode d'exécution de l'invention et
La figure 8 montre une vue en perspective d'un autre mode d'exécution de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

Dans la description qui suit, les éléments identiques ou similaires seront identifiés au moyen des mêmes références numériques par souci de simplification.
Selon la présente invention, dans un mode d'exécution, on forme à l'aide de préférence de deux pièces de base identiques (par exemple en plastique) un support permettant une connectique électrique de haute densité.
Dans la figure 1, on a représenté une vue générale et de dessus d'une pièce de base 1. Cette pièce de base 1 comprend, par exemple, deux pattes 2, 3 ayant chacune au moins un plot 4, 4' et une cavité 5, 5' d'alignement dont l'utilité sera expliquée ultérieurement. A l'extrémité des pattes 2, 3, on trouve des doigts de contact 6. Dans son état "brut"; la pièce 1 est par exemple en plastique et elle subit ensuite une étape d'activation par laser en vue de former les pistes de contact électrique selon le procédé de la société LPKF-LDS mentionné ci-dessus. Bien entendu, toute matière appropriée pour la mise en oeuvre de ce procédé et l'application de la présente invention peut être envisagée.
Dans la figure 2 on a représenté une vue générale et de dessous. Selon ce mode d'exécution de l'invention, on a déposé un revêtement métallique d'un bout à l'autre de la pièce de base 1. Ce revêtement forme plusieurs pistes 7 conductrices et indépendantes sur la pièce de base grâce au procédé d'activation laser de la société LPKF-LDS.
Comme on le comprend des figures 1 et 2, compte tenu de la disposition asymétrique des doigts 6 (une patte 2 avec deux doigts 6, et l'autre patte 3 avec trois doigts 6), en retournant la pièce 1, il est possible d'assembler deux pièces 1 en semble pour obtenir la configuration illustrée dans la figure 3 dans laquelle les doigts 6 sont "emboîtés" de la façon illustrée, l'un à côté de l'autre pour former un élément à dix contacts 6 voisins.
De plus, comme les pistes métallisées sont présentes sur les faces non-jointes des pièces 1, il n'y a pas de contact électrique entre elles et l'isolation est garantie. Finalement par l'emboîtement des plots 4/4' et des cavités 5/5', on obtient un montage stable et aligné des deux pièces 1.
A la limite, on peut également n'utiliser qu'une seule pièce 1 comme illustrée à la figure 2, mais dans ce cas on perdra en densité de contacts.
Comme indiqué ci-dessus, dans la figure 3 on a représenté une vue générale d'une pièce 10 assemblée à partir de deux pièces de base 1. Par construction, les deux pièces de base 1 sont identiques et assemblées pour former une pièce qui contient des pistes conductrices sur ses deux faces.
La connexion électrique à un câble ou autre fiche (droite ou coudée) peut alors se faire du côté arrière des pièces 1, c'est-à-dire du côté éloigné des contacts 6.
Cette pièce assemblée peut se monter dans un support (rectangulaire ou cylindrique) pour former un connecteur et comme on le comprend elle forme un élément hermaphrodite qui peut se placer à la fois dans la partie mâle et la partie femelle du connecteur.
Dans un autre mode d'exécution, on peut augmenter la densité des contacts électriques (par exemple la doubler) en montant deux pièces dans un emboîtement en croix 11 qui est illustré à la figure 4. Cet emboîtement peut s'effectuer en utilisant la fente 9 des pièces 1 (voir figures 1 et 2). Alternativement, on pourrait réaliser une telle configuration géométrique directement, sans assemblage, par un procédé approprié, par exemple le moulage.
L'avantage de cette configuration est particulièrement évident pour un connecteur cylindrique car le volume à disposition permet facilement une telle configuration.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution des figures 1 à 4 et d'autres configurations sont tout à fait possibles. On peut notamment augmenter le nombre de pièces emboitées et ne pas se limiter à une configuration de croix (comme sur la figure 4) mais arriver à des configurations en étoile (avec 3 pièces emboîtées ou plus), triangulaires (style "Toblerone"), rectangulaire etc. Dans une autre variante, on peut également prévoir un empilement de plus de deux pièces 1, par exemple en empilant plusieurs fois la structure 10 de la figure 3 (voir la figure 7).
On peut également varier le nombre de doigts 6 utilisés pour les contacts. Comme on le comprend, de nombreuses variantes sont envisageables dans le cadre de la présente invention.
Alternativement, il est possible de partir d'une structure plus complexe que celle de la figure 1, par exemple d'une structure en croix (figure 4) ou autre, et d'effectuer la métallisation sur cette structure plus complexe. Une telle structure pourrait être produite par tout procédé idoine (par exemple le moulage, prototypage etc.) et l'activation laser et la métallisation seraient appliquées directement sur celle-ci. Si cette alternative apporte un gain sur l'assemblage, elle présente néanmoins certaines difficultés pour le moulage. Un exemple de cette variante produite en "un bloc" plutôt que par assemblage est illustré dans la figure 8. On y retrouve une structure 23 qui est équivalente à celle de la figure 4 avec un support en forme de croix qui porte les pistes 7 et les doigts de contact 6. Comme on le constate par comparaison, le mode de la figure 8 se différencie de celui de la figure 4 aussi dans l'alignement frontal des doigts de contact 6: dans la figure 4, les doigts de contact 6 dans le plan horizontal sont en retrait relativement à ceux dans le plan vertical tandis que dans la figure 8, ils sont tous alignés. Dans le mode de la figure 4, cette différence (qui n'est pas un défaut et peut être recherchée) est due à l'emboîtement des pièces, notamment à la forme de la fente 9. Bien entendu, il est tout à fait possible, dans le cadre de la présente invention, de modifier l'emboîtement (par exemple la fente 9) de telle façon que ce décalage de doigts de contact 6 n'apparaissent plus et qu'une version assemblée en partant des pièces de la figure 3 soient identique ou similaire au mode d'exécution illustré à la figure 8.
Dans la figure 5 on a représenté une vue générale en coupe et en perspective d'un connecteur électrique 20. Selon un mode d'exécution de l'invention, on forme à partir de deux pièces le connecteur électrique 20 hermaphrodite. La connectique électrique est assurée par la flexibilité des doigts de contact 6. Le design des doigts de contact 6 est particulièrement pensé pour assurer une flexion élastique sans fluage à long terme. Ce connecteur est par exemple un connecteur qui se ferme par vissage.
Dans la figure 6, on a illustré une vue en perspective d'une partie du connecteur de la figure 5, à savoir le bloc de contact 21. Comme illustré, ce bloc contient une structure 10 en croix (comme exemple non-limitatif celle de la figure 4) et il comprend en outre quatre contacts de puissance 22. Cela forme un connecteur à connexion hybride. Compte tenu de la présence de ces quatre contacts de puissance 22, une structure en croix est particulièrement bien adaptée mais d'autres configurations sont possibles, comme indiqué plus haut.
Un des avantages de la présente invention, outre sa simplicité est aussi le fait que les pièces 1 assemblées sont hermaphrodites c'est à dire qu'elle peuvent être utilisées à la fois dans la partie mâle que la partie femelle du connecteur, d'où un gain important.
Comme indiqué ci-dessus, les configurations ne sont pas limitées à celles illustrées dans les figures à titre d'exemples: on peut augmenter ou diminuer le nombre de doigts pour les contacts. Toute matière, de préférence non conductrice, peut être choisie pour les pièces 1 dans la mesure où elle est utilisable dans le procédé LPKF-LDS.
On n'est pas non plus limité au procédé de LPKF-LDS pour réaliser les pistes conductrices 7 et d'autres procédés équivalents sont tout à fait envisageables. Ce procédé particulier présente néanmoins l'avantage de la simplicité pour réaliser des pistes complexes sur des surfaces qui ne sont pas forcément planes.
Comme déjà mentionné, l'emboîtement n'est pas uniquement limité à la forme de croix (à 90°) mais d'autres angles et nombre de pièces emboitées sont possibles de même qu'un empilement de plus de deux pièces 1, on encore en triangle ou rectangle ou toute autre forme désirée.
La figure 7 illustre un mode d'exécution dans lequel les pièces 1 sont empilées les unes sur les autres. Le nombre total de pièces est indifférent et peut être choisi en fonction des circonstances. De préférence, leur nombre est pair. Alternativement, cet empilement peut être réalisé en bloc (par exemple par moulage, prototypage etc.) plutôt que par assemblage de pièces 1 individuelles.
La figure 8 illustre un autre mode d'exécution qui a été discuté en détail plus haut.
Bien entendu, les modes d'exécution décrits ne sont pas exclusifs c'est-à-dire que des caractéristiques techniques de l'un peuvent s'appliquer à l'autre.
De plus, les modes d'exécution sont des exemples illustratifs qui ne doivent pas être considérés comme limitatifs et des variations sont possibles dans le cadre de la protection revendiquée, par exemple en faisant appel à des moyens équivalents.
De plus, comme décrit ci-dessus, les structures (croix, empilage etc) décritent ci-dessus peuvent réalisées par assemblage de pièces individuelles (formées par moulage ou autre procédé équivalent) ou alors par fabrication en une seule pièce (en "bloc") par tout procédé approprié, mais on peut également envisager une construction hybride qui serait une combinaison des deux méthodes: par exemple on formerait la structure 10 de la figure 3 en une pièce puis on assemblerait deux telles structures pour arriver à celle de la figure 4 ou 8.
Le traitement pour la métallisation (par exemple selon le procédé décrit plus haut) peut s'effectuer sur des pièces individuelles, des structures individuelles ou alors après assemblage des pièces.

Claims

Pièce de base (1) pour connecteur électrique comprenant au moins une ou plusieurs pièces de base (1), ladite pièce (1) réalisée en un matériau non conducteur comporte des doigts de contact (6) et un revêtement métallique appliqué sur au moins une partie de ladite pièce(1) et des doigts de contact (6) pour former des pistes (7) permettant le transport électrique, caractérisé en ce qu'au moins une partie des pistes au niveau des doigts est un contact électrique.
Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pièces de base (1) du connecteur électrique sont identiques, planes et asymétriques.
Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que le volume généré par ladite pièce (1) ou l'assemblage desdites pièces (10) est un polyèdre (11).
Pièce selon la revendication 1, caractérisée en ce que les contacts de ladite pièce (11) ou générés par l'assemblage desdites pièces (1) sont hermaphrodites.
Connecteur comprenant une ou une pluralité de pièces selon l'une des revendications précédentes.
Connecteur selon la revendication précédente, dans lequel l'assemblage des pièces de base (1) forme une croix (11), une étoile ou un empilement.
Connecteur selon la revendication 5, dans lequel la pièce de base a une forme d'étoile, de croix (11) ou d'empilement.
Procédé de formation d'une pièce de base (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle on fournit ladite pièce de base dans une matière non conductrice, on active les zones correspondant aux pistes électriques et on métallise lesdites zones activées.
Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'activation se fait par laser et la métallisation par bain.