EP3188319A1 - Procede de fixation d'un element a un substrat via un support et support de fixation pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Procede de fixation d'un element a un substrat via un support et support de fixation pour la mise en oeuvre du procede Download PDF

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EP3188319A1
EP3188319A1 EP16206981.9A EP16206981A EP3188319A1 EP 3188319 A1 EP3188319 A1 EP 3188319A1 EP 16206981 A EP16206981 A EP 16206981A EP 3188319 A1 EP3188319 A1 EP 3188319A1
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EP
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support
substrate
branches
attachment
fixing
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Didier Gloaguen
Matthieu LE BIHAN
Philippe Abgrall
Chantal LE GRAET
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Axon'Mechatronics
Original Assignee
Axon'Mechatronics
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    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
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    • 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 invention relates mainly, but not exclusively, to the fields of electrical, electronic, mechanical and mechatronic assembly and connection.
  • the 'substrate' is any part; however, it is often in the form of a plate, such as a PCB (English 'Printed Circuit Board'). It can also be a plastic housing, a metal plate, or any other room.
  • the substrate is therefore any part, on which must be mounted or to which must be connected at least one element.
  • An element may in particular be an electrical, electronic, mechanical or mechatronic component.
  • the element can also be an electrical cable, including a cable (or a conductor) power supply and / or data transmission.
  • each element a fixing operation of the element on the substrate, for example by welding or brazing.
  • fixation in this document refers broadly to any process, and by extension any device used to achieve a connection, at least mechanically, between two elements.
  • the purpose of the fixing may be to achieve a mechanical connection between the two elements; alternatively, it may be to connect them electrically.
  • the fixing of the elements between them is simply their connection or their mutual electrical connection.
  • the attachment of an element in a product is carried out at a certain stage of the process.
  • the fixation made during this step is generally defined so as to ensure the connection provided between the element and the substrate (this connection may be the mechanical support of the element, and / or the electrical connection of the element, etc.). .) throughout the life of the product. This sometimes induces very strong requirements for the fixing operation.
  • the Traditional manufacturing or assembly processes, because of this constraint, have in certain cases a relatively high complexity and cost.
  • connection element to a printed circuit such as that disclosed by the document EP2770584 .
  • connection element makes it necessary to position the element with respect to the printed circuit in an extremely precise manner.
  • the object of the invention is to provide a method of attaching one or more elements to a substrate, which has increased flexibility over known methods for attaching elements to a substrate.
  • each of the branches is asymmetrical, to optimize its insertion into the insertion hole.
  • the advantage of the method according to the invention resides in particular in the fixing operation performed in step b).
  • This operation makes it possible to fix the support on the substrate by a very simple insertion operation.
  • the fixing device ensures the positioning and orientation of the support vis-a-vis of the substrate, possibly for all subsequent steps of the manufacturing process and possibly also for a subsequent period.
  • the insertion operation is performed with a relatively low insertion force, because the attachment branches are specially configured to deform during the introduction of the support.
  • the insertion hole has a sufficient diameter - and / or that the insertion holes are well positioned, if there are several insertion holes. If such an arrangement is adopted, the operation of fixing the support on the substrate may optionally be carried out manually.
  • a force of less than 25N, or even 15N is applied to fix the support to the substrate.
  • the method according to the invention may be implemented possibly for the attachment not of one, but of several elements on the substrate, through the support.
  • the absence of retaining stop advantageously allows the insertion of the attachment branches to be reversible, which gives great flexibility to the fixing process.
  • retaining stop is meant here an outer surface of the branch which is configured to prevent extraction of the attachment branch out of the insertion hole.
  • a retaining stop may in particular form (or have an outer surface forming) an angle greater than 20 °, or even 40 °, with respect to the direction of insertion of the branch so as to oppose extraction of the branch out of the insertion hole.
  • reversible fixation in the case of a fixation on a substrate, is meant a fastening mode which allows to separate by traction the assembled elements without damaging the substrate.
  • irreversible attachment is a fastener that does not separate the assembled elements without damaging the substrate.
  • a support is provided to which the element is already bonded, or, during a step i) the element is bonded to the support.
  • This connection can be rigid or not.
  • Step i) of connecting the element to the support can then be performed before or after step b) of fixing the support on the substrate.
  • the operation which fixes the support on the substrate also has the effect of binding an element to the support, especially if the element is itself already bound or fixed on the substrate.
  • step i) these different elements are bonded to the support.
  • the method further comprises a step c) during which a second operation of fixing the support on the substrate is carried out.
  • This second operation makes it possible in particular to obtain a fixation between the support and the substrate having characteristics different from those obtained by the first fixing operation performed during step b).
  • the characteristics concerned may be mechanical properties of the support of the substrate on the substrate: tensile strength, vibration, etc., and / or non-mechanical properties (temperature resistance, salt spray resistance, etc.).
  • the force required to detach the support from the substrate following step c) is greater (and preferably at least 30%) than the force required to detach the support from the substrate following step b) (but before step c).
  • the first fixing step may for example simply aim at ensuring the support of the substrate on the substrate up to step c): this step is then simply a temporary fixing step .
  • the requirements as to the quality of the fixing made in step b) can then be lower than those chosen for the second fixing step (step c), which facilitates the design of the manufacturing or assembly process .
  • the fixing made during the second fixing step (step c) generally corresponds to the substrate holding requirements on the substrate for the product life. It is therefore usually a solid fixation, often irreversible.
  • the method according to the invention requires a specific support provided to be fixed on the substrate in step b).
  • This support therefore comprises at least a first fixing device, configured to allow attachment ('the first fixation') of the support on the substrate.
  • This first fixation may be a temporary fixation, and / or a reversible fixation.
  • the support may optionally include a second fixing device, configured to allow a second operation of fixing the support on the substrate.
  • This second fixing device may comprise a portion of the support that can be welded or brazed to the substrate, and / or a mechanical fixing portion, for example a portion of the support that can be clipped or bonded to the substrate, etc.
  • the first fixing device may itself constitute, or at least be part of, the second fixing device: this is the case for example if step c) consists precisely in fixing the first fastening device itself. on the substrate.
  • the second fixing operation is then performed so as to achieve a fixation having characteristics other than those provided in step b) by the first fixing operation.
  • the second fixing operation may be an irreversible fixing operation of the support on the substrate, made for example by gluing, welding or brazing the first fixing device on the substrate.
  • the second fixing device is directly constituted by the first fixing device.
  • fixing device unspecified means the first fixing device, unless it is specified that it is the second fixing device.
  • This support is a support for an element, the support comprising at least one fixing device comprising at least two substantially parallel attachment branches oriented in an insertion direction, electrically connected to each other; each branch being asymmetrical and devoid of retaining stop; wherein the attachment legs have insertion surfaces inclined with respect to the direction of insertion and oriented in opposite directions to facilitate insertion of the insertion legs into at least one insertion hole in a substrate; in which the ends of said at least two attachment legs are not in contact with each other; and whose attachment legs are configured to deform elastically when inserted into said at least one insertion hole.
  • the branches are therefore configured to allow rigid attachment to the substrate.
  • rigid fixation of the support on the substrate, is meant here a fastening mode that allows the support is maintained in a fixed position and orientation relative to the substrate.
  • the fixing device comprises means, in addition to the attachment branches, to maintain the support on the substrate.
  • this maintenance can be supported by support stops that may include the support in some embodiments.
  • this support allows the support is maintained in a fixed position relative to the substrate.
  • the support has an 'upper part', which is the part of the support located axially above the attachment branches when they are directed downwards (the insertion direction being the vertical direction).
  • This upper part is generally the main part of the support: the part that allows the fixing of the element or elements to be fixed to the substrate.
  • the upper part can be arranged and oriented very freely.
  • the fastening branches provide the fixing of the support rigidly on the substrate, the center of gravity of the upper part may not be above the attachment branches.
  • the center of gravity of the upper part of the support is not, in the direction of insertion, in an extension of the attachment legs or a volume located therebetween.
  • the center of gravity of the upper part of the support is located on one side of a median plane (plane of inertia) of the attachment branches.
  • At least 60%, or even at least 75% by weight of the upper part of the support is located on the same side of a median plane of the attachment branches.
  • each attachment branch has a distal end remote from the rest of the support by a minimum distance of 0.2 mm (before insertion into an insertion hole): this allows it to deform during insertion.
  • This arrangement allows that the ends of the attachment branches are not in contact with each other.
  • the fact that the branches are designed to deform elastically does not exclude some plastic deformation thereof when inserted into the insertion hole or holes.
  • the fastening legs of the or each fastener have insertion surfaces inclined with respect to the direction of insertion and oriented in opposite directions (seen in a plane). perpendicular to the direction of insertion). These surfaces come into first contact with the inner walls of the insertion hole or holes; due to this contact, and the inclination of the insertion surfaces, the attachment branches are forced to deform to allow their insertion into the insertion hole or holes.
  • the branches Due to the deformation imposed upon them during their insertion, the branches generate opposing mutual forces in the plane perpendicular to the direction of insertion; for each fixing device, the resultant of these forces is zero.
  • the fact that the insertion surfaces are oriented in opposite directions means that in projection in a plane perpendicular to the direction of insertion, the directions perpendicular to these surfaces are directed in radial directions with respect to a central point.
  • the fastening device or devices provide the mechanical fixing on the substrate of the fastening support and the component (s) which are fixed there.
  • the fastening branches When the fastening branches bear elastically against the walls of the insertion hole or holes, they ensure the rigid support of the support on the substrate - in combination, if necessary, with the attachment branches of the other fastening devices, and / or with additional holding means.
  • the number of securing arms and the number of fastening devices are dimensioned according to the importance of the holding forces necessary to hold the support in position on the substrate.
  • the attachment legs of a fastening device are arranged in the same plane.
  • the fixing support is integrally formed from a single sheet, in particular by folding and cutting.
  • the one or more bearing surfaces can be configured relatively freely with respect to the attachment legs.
  • the bearing surface (s) is (are) not, in the direction of insertion, in an extension of the attachment legs or a volume located therebetween.
  • the support further has at least one electrical contact formed integrally with the attachment branches, and having a portion perpendicular to the direction of insertion.
  • the electrical contacts indicated above may possibly constitute or be part of the second device for fixing the support.
  • the second attachment then consists of soldering or brazing this or these contacts on the substrate.
  • the support may furthermore have at least one support abutment, configured to limit the insertion of the branches into the at least one insertion hole.
  • the abutment (s) preferably has (s) one or more surfaces (s) substantially perpendicular (s) to the direction of insertion.
  • abutments allow the support to rest on the upper surface of the substrate and thus retain the desired orientation with respect thereto.
  • the invention also includes an assembly comprising a substrate, and at least one support as defined above.
  • the attachment legs of at least one attachment device are inserted into one and the same insertion hole.
  • the first attachment device constitutes an electrical contact for at least one component attached to the mounting bracket.
  • the support 10 is made integrally in a portion of sheet metal, by folding and cutting.
  • the support 10 comprises two parts, namely respectively a support portion 12 configured to apply with ease a manual insertion force, and / or receive or be attached to an electrical or electronic component, and a fastening device 20.
  • the device 20 constitutes a fixing device (first fixing device) within the meaning of the invention, which is a reversible fixing device; but which can also allow the irreversible attachment of the support 10 on a substrate, as will be explained later.
  • first fixing device a fixing device within the meaning of the invention, which is a reversible fixing device; but which can also allow the irreversible attachment of the support 10 on a substrate, as will be explained later.
  • the fixing device 20 is constituted by a central portion 22, by two attachment legs 24A, 24B, and by two bearing abutments 32A, 32B.
  • the two attachment legs 24A, 24B and the two bearing abutments 32A, 32B extend from the central portion 22 in a direction Z said direction of insertion.
  • These two branches have substantially the shape of parallel rods, without contact with each other, each of these rods being asymmetrical.
  • the branches 24A and 24B can be elastically deformed so as to cause a rimpedement of the two branches, possibly up to the contacting. ends of the two branches.
  • the bearing portion 12 extends in a lateral direction X perpendicular to the insertion direction Z.
  • Y the direction perpendicular to the X and Z directions
  • the bearing portion 12 extends in the XY plane and is thus perpendicular to the direction of insertion.
  • the insertion of the branches 24A and 24B is done by moving the latter down their axis Z.
  • the direction of insertion will be called the up / down direction for the support, the branches 24 being directed down.
  • the XY plane of the attachment part will be considered as a horizontal plane.
  • the attachment branches 24A and 24B, collectively called the branches 24, are bulged outwards. They have insertion surfaces 26A, 26B. These insertion surfaces are surfaces inclined with respect to the insertion direction Z; they are oriented in opposite directions to facilitate insertion of the insertion limbs into at least one insertion hole 52.
  • the bulges formed on the branches 24 are not pronounced and do not constitute stops that would likely block the branches 24 and prevent their extraction out of the insertion hole.
  • the branches 24 therefore do not include a stop restraint; they can be inserted but also extracted from an insertion hole. They are thus configured to be reversibly inserted into an insertion hole.
  • the branches 24 have distal ends 28A and 28B. These ends are spaced from each other by a distance d greater than 0.2 mm and vis-à-vis the rest of the support.
  • the branches 24 are configured to be inserted into a single insertion hole.
  • the branches 24A and 24B elastically deform in the opposite directions respectively B and A, that is to say to say that they are getting closer. Due to this deformation, which is at least partially elastic (a partial plasticization can take place), the branches 24A and 24B apply reaction forces on the substrate, when the support is in the insertion position. As a result, the fixing support 10 is fixed on the substrate and thus, the element (bound or fixed to the support) is also fixed and held on the substrate.
  • the part of the support which is above the branches 24 constitutes the upper part of the support. It comprises in this case the central portion 22 of the fixing device 20 and the bearing portion 12.
  • the upper part of the support 10 is held in a fixed position above the substrate, whereas it is arranged as a cantilever, namely in the offset position relative to the fixing branches 24A and 24B: the upper part is arranged neither in the extension of the branches 24 in the Z direction, nor even in the extension of the volume defined between the branches 24A and 24B.
  • the center of gravity of the upper part of the support is offset on the side relative to the median plane of the attachment branches.
  • the upper part of the support is placed entirely on one side of the median plane of the branches 24, namely the YZ plane. Although it is entirely cantilevered on one side of this plane, the fastening provided by the branches 24 is sufficient to hold the support 10 in a fixed position.
  • the upper part of the support extends on both sides of the median plane of the attachment branches.
  • the upper part of the support may optionally be arranged asymmetrically with respect to this plane. For example, 60% or even 75% of the upper part of the support can be on one side of this plane, the remaining 40% to 25% on the other side of it.
  • the fixing support 10 is designed for a second fixing operation (step c): after being inserted into the insertion hole, the branches 24 are brazed or welded therein. This brazing or welding makes it possible to irreversibly fix the support 10 on the substrate 50.
  • the branches 24 constitute both the first and the second fixing device.
  • a fixing support 10 in a second embodiment of the invention is illustrated by the Figures 3 and 4 .
  • FIG. 1 represents a component 100 (as an example of element), fixed on a substrate 50 by means of a support 10.
  • the component 100 may be a mechanical, electrical, mechatronic or electromechanical component.
  • the substrate 50 may be, in a non-limiting manner, of the leadframe type, a printed circuit board or PCB (of the EnglishPrinted Circuit Board), a substrate with direct copper connections or DBC (English 'Direct Bonded Copper'), or whatever.
  • PCB printed circuit board
  • DBC Direct Bonded Copper'
  • the support 10 comprises a support portion 12 and a first attachment device 20.
  • the latter comprises a central portion 22 and two attachment legs 24A and 24B which extend downwards to from the central part 22.
  • the support 10 represented by the Figures 3 and 4 comprises, in addition to the two branches 24, an electrical contact 30.
  • This contact 30 has the shape of an angled arm, which extends from the central portion 22.
  • the first part of the arm extends downwards in the direction Z (as the branches 24); the second part 31 of the arm, after a bend at 90 °, extends horizontally in the direction X - but on the opposite side to the support part 12.
  • the contact 30 serves to provide electrical contact between the fixing support 10 and a conductive track 54 formed on the upper surface of the substrate 50.
  • the contact 30 thus uses the surface mounted technology (SMT) contact technology. literally 'Surface Mounted Technology'): it is a contact intended to ensure electrical contact with the surface superior of the substrate. The contact thus extends at least partly in a plane (XY) perpendicular to the direction of insertion (Z).
  • SMT surface mounted technology
  • the electrical contact between the element 100 and the conductive track 54 is provided by the horizontal portion 31 of the arm 30.
  • the contact 30 is brazed on the track 54, on the surface of the substrate 50. Because of the solder, the support 10 is irreversibly fixed on the substrate 50: in this embodiment, the contact 30 constitutes the second device for fixing the support 10 .
  • the support 10 is shown with the branches 24 inserted in an insertion hole 52 formed in the substrate 50.
  • the interior of the insertion hole 52 is lined with a socket, which can allow the realization of a weld with the branches 24 and also provide a function of electrical contact.
  • the support 10 has two bearing abutments 32A and 32B arranged on either side of the branches 24.
  • each of the stops 32A and 32B has a contact surface perpendicular to the direction of insertion Z.
  • a mounting bracket in a third embodiment of the invention is illustrated by the Figures 5 and 6 .
  • This embodiment differs from the embodiment illustrated by the Figures 3 and 4 by the type of electrical contact that comprises the support 10 in addition to the reversible fixing device 20: in the embodiment of the Figures 3 and 4 the electrical contact 30 of the support 10 is a contact using the SMT technology. Conversely, in the embodiment of the figure 6 , the support 10 comprises two electrical contacts 30A and 30B technology type "through-hole" (in English 'THT', 'through-hole technology').
  • Each of these two contacts 30A and 30B has the shape of a rod extending from the central portion 22 in the direction of insertion Z. It is therefore configured to be inserted into an insertion hole formed in the substrate. 50 and thus pass through the substrate 50.
  • the contacts 30A and 30B must be inserted into insertion holes equipped with metal sockets.
  • the insertion hole (s) intended to accommodate the branches 24 be metallized, except in the case where these branches must ensure not only a temporary fixation. during the manufacture of the electronic card, but also an electrical contact between the component and the electronic card.
  • the electrical contacts 30A and 30B are inserted with play in the insertion holes provided for accommodating them, arranged in the substrate 50.
  • the branches 24 bear on the inner wall of the insertion hole 52.
  • This difference underlines the essential function of the fixing device 20: it makes it possible to rigidly support, to maintain in a fixed position, the fixing support 10 on the substrate 50.
  • the branches 24 bear without play on the substrate 50, they allow to maintain the fixed position in the support 10 on the substrate 50; such holding in position could not be provided by the contacts 30.
  • a mounting bracket in a fourth embodiment of the invention is illustrated by the figure 7 .
  • This embodiment is extremely close to the embodiment illustrated by the Figures 5 and 6 .
  • the only difference lies in the shape of the branches 24 and the arrangement of the insertion holes in the substrate 50.
  • branches 24 are provided to be inserted into a single insertion hole, with the insertion surfaces 26A and 26B bearing on the outside, on the wall of the hole 52, in the embodiment of the figure 7 the branches 24 are provided to be inserted into two different insertion holes 52.
  • the insertion surfaces 26A and 26B are provided to bear not on the outside but on the inside (with respect to a median axis between the respective axes of the attachment legs 24A and 24B).
  • the two attachment branches 24A and 24B move slightly apart from each other while bearing on the internal walls of the insertion holes. Thanks to these supports, as in the previous embodiments, the support 10 is rigidly fixed to the substrate; advantageously, this binding is reversible.
  • the method is presented in the setting of a component (electronic, electrical, etc.) on the substrate, the method can be implemented for an element of any type, as well as for the fixation of several elements. and not one.
  • the second fixing operation can be carried out in at least one of two ways: on the one hand, a branch 24 or two branches 24 can be brazed or soldered on the substrate 50.
  • the insertion hole (s) may be equipped with a cylindrical metal bushing of diameter adapted to the dimensions of the fixing branches of the support, and inside which the attachment branches are inserted and then brazed or welded.
  • the second attachment consists of (or may include) the attachment of one or more electrical contacts 30 to the substrate 100.
  • This embodiment corresponds to the case of the supports represented by the Figures 3 and 4 , or 5 and 6 .
  • the second attachment then consists of fixing the contact 30, or the contacts 30A and 30B, on the substrate 50. This fixing can be done in particular by brazing or welding.
  • the support may comprise a mechanical fastening element, for example by clipping, serving to ensure the second step of fixing the support on the substrate.
  • the implementation of the method must also be completed by a step i) of connecting the component to the fixing support.
  • the component is bonded to the mounting bracket.
  • the connection thus made is rigid and the component has no degree of freedom with respect to the support, but certain degrees of freedom of the component relative to the support can remain free for certain applications.
  • This link operation i) can be performed at different times, with respect to steps a), b) and c), depending on the constraints of the intended application.
  • step a initially the fixing support is provided (step a); we then fix the element on it; then proceed to the next step or steps of the process b) and possibly c).
  • the step b) of fixing the support on the substrate also constitutes the step of bonding the component to the support.
  • the assembly comprising a substrate 50 and a support 10 illustrated on the figure 4 .
  • the support is brought into contact with, and thus linked to, the conductive track 54, considered here as "the element" within the meaning of the invention.
  • the fixing of the support 10 on the substrate 50 also makes it possible to link the element 54 to the support 10.
  • the first and second fixing steps (steps b) and c)) are not necessarily consecutive: they can be separated by intermediate assembly steps.
  • This final step may for example be a wave soldering step (reflow), once all the components have been put in place.

Landscapes

  • Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)

Abstract

Procédé de fixation d'un élément (100) sur un substrat (50) comportant les étapes suivantes : a) on fournit un substrat, et un support (10) comportant au moins un dispositif de fixation. Ce dispositif de fixation présente au moins deux branches de fixation (24A, 24B), dont les extrémités ne sont pas en contact les unes avec les autres, et qui sont configurées pour être insérées dans un ou plusieurs trous d'insertion (52) du substrat et permettre la fixation du support sur le substrat ; b) l'élément étant lié au support, on fixe le support sur le substrat en introduisant les branches de fixation du support dans le ou les trous d'insertion du substrat. Support de fixation pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne principalement, mais pas exclusivement, les domaines de l'assemblage et de la connectique électriques, électroniques, mécaniques et mécatroniques.
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
  • Lors de la fabrication d'un produit, par exemple lors de la fabrication d'une carte électronique, il est souvent nécessaire d'assembler différents éléments sur un même substrat. Le 'substrat' est une pièce quelconque ; cependant, il se présente souvent sous forme de plaque, comme par exemple une carte PCB (de l'Anglais 'Printed Circuit Board'). Il peut être également un boîtier plastique, une plaque métallique, ou toute autre pièce. Le substrat est donc une pièce quelconque, sur laquelle doit être monté ou à laquelle doit être relié au moins un élément.
  • Par 'élément'; on désigne ici toute pièce qui est appelée à être intégrée dans un produit en cours de fabrication. Un élément peut notamment être un composant électrique, électronique, mécanique ou mécatronique. L'élément peut également être un câble électrique, notamment un câble (ou un conducteur) d'alimentation électrique et/ou de transmission de données.
  • Dans la plupart des procédés de fabrication ou d'assemblage de composants, on prévoit pour chaque élément une opération de fixation de l'élément sur le substrat, par exemple par soudage ou brasage.
  • Le terme 'fixation' dans ce document désigne de manière large tout procédé, et par extension tout dispositif, servant à réaliser une liaison, au moins mécanique, entre deux éléments.
  • Le but de la fixation peut être de réaliser une liaison mécanique entre les deux éléments ; de manière alternative, il peut être de les connecter électriquement. Dans ce cas, la fixation des éléments entre eux est simplement leur connexion ou leur raccordement électrique mutuel.
  • De manière habituelle, dans un procédé de fabrication, la fixation d'un élément dans un produit est réalisée à une certaine étape du procédé. La fixation réalisée lors de cette étape est généralement définie de manière à assurer la liaison prévue entre l'élément et le substrat (cette liaison peut être le support mécanique de l'élément, et/ou la connexion électrique de l'élément, etc..) pendant toute la durée de vie du produit. Cela induit parfois des exigences très fortes quant à l'opération de fixation. Les processus de fabrication ou d'assemblage traditionnels, du fait de cette contrainte, présentent dans certains cas une complexité et un coût relativement élevés.
  • La fixation d'un élément peut par exemple être réalisée en utilisant un élément de connexion à un circuit imprimé tel que celui divulgué par le document EP2770584 . Cependant l'utilisation d'un tel élément de connexion impose de positionner l'élément par rapport au circuit imprimé de manière extrêmement précise.
    • PRESENTATION DE L'INVENTION
  • Par suite, l'objectif de l'invention est de proposer un procédé de fixation d'un ou plusieurs éléments sur un substrat, qui présente une souplesse accrue par rapport aux procédés connus de fixation d'éléments sur un substrat.
  • Cet objectif est atteint au moyen d'un procédé de fixation d'un élément sur un substrat via un support, le procédé comportant les étapes suivantes :
    1. a) on fournit un substrat présentant au moins un trou d'insertion, et un support comportant au moins un dispositif de fixation présentant au moins deux branches de fixation configurées pour être insérées dans ledit au moins un trou d'insertion du substrat et pour permettre ainsi une fixation du support sur le substrat ; lesdites au moins deux branches de fixation étant sensiblement parallèles orientées suivant une direction d'insertion, et étant reliées électriquement les unes aux autres ; chaque branche étant dépourvue de butée de retenue ; les extrémités desdites au moins deux branches de fixation n'étant pas en contact les unes avec les autres ; les branches de fixation étant configurées pour se déformer élastiquement lorsqu'elles sont insérées dans ledit au moins un trou d'insertion ; et les branches de fixation présentant des surfaces d'insertion inclinées par rapport à la direction d'insertion et orientées dans des directions opposées afin de faciliter une insertion des branches d'insertion dans ledit au moins un trou du substrat ; et,
    2. b) l'élément étant lié au support, on fixe le support sur le substrat en introduisant les branches de fixation du support dans ledit au moins un trou d'insertion du substrat.
  • De préférence, chacune des branches est asymétrique, pour optimiser son insertion dans le trou d'insertion.
  • L'intérêt du procédé selon l'invention réside notamment dans l'opération de fixation réalisée à l'étape b). Cette opération permet de fixer le support sur le substrat par une opération d'insertion très simple. Dès que cette opération de fixation est réalisée, le dispositif de fixation assure le positionnement et l'orientation du support vis-à-vis du substrat, éventuellement pour toutes les étapes ultérieures du processus de fabrication et éventuellement également pendant une période ultérieure.
  • Avantageusement, l'opération d'insertion est réalisée avec une relativement faible force d'insertion, du fait que les branches de fixation sont spécialement configurées pour se déformer lors de la mise en place du support. Il convient néanmoins pour cela de prévoir que le trou d'insertion présente un diamètre suffisant - et/ou que les trous d'insertions soient bien positionnés, s'il y a plusieurs trous d'insertion. Si une telle disposition est adoptée, l'opération de fixation du support sur le substrat peut éventuellement être réalisée manuellement.
  • Par exemple, dans un mode de mise en oeuvre, lors de l'opération de fixation à l'étape b) une force inférieure à 25N, voire 15N, est appliquée pour fixer le support au substrat.
  • Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre éventuellement pour la fixation non pas d'un, mais de plusieurs éléments sur le substrat, par l'intermédiaire du support.
  • Sur chaque branche de fixation, l'absence de butée de retenue permet avantageusement que l'insertion des branches de fixation soit réversible, ce qui donne une grande flexibilité au procédé de fixation.
  • Par « butée de retenue », on entend ici une surface externe de la branche qui est configurée pour empêcher l'extraction de la branche de fixation hors du trou d'insertion. Pour remplir cette fonction, une butée de retenue peut notamment former (ou présenter une surface extérieure formant) un angle supérieur à 20°, voire à 40°, par rapport à la direction d'insertion de la branche de manière à s'opposer à l'extraction de la branche hors du trou d'insertion.
  • Par 'fixation réversible', dans le cas d'une fixation sur un substrat, on désigne un mode de fixation qui permet de séparer par traction les éléments assemblés sans endommager le substrat. Inversement, une fixation irréversible est une fixation qui ne permet pas de séparer les éléments assemblés sans endommager le substrat.
  • Pour permettre la mise en oeuvre du procédé, soit on fournit un support auquel l'élément est déjà lié, ou bien, au cours d'une étape i) on lie l'élément au support. Cette liaison peut être rigide ou non.
  • L'étape i) de liaison de l'élément au support peut alors être réalisée avant ou après l'étape b) de fixation du support sur le substrat. Dans un mode de mise en oeuvre, ces deux étapes peuvent même être confondues : l'opération qui fixe le support sur le substrat a aussi pour effet de lier un élément au support, notamment si l'élément est déjà lui-même lié ou fixé sur le substrat.
  • Dans le cas où le procédé est mis en oeuvre pour lier plusieurs éléments au substrat, à l'étape i) on lie ces différents éléments au support.
  • Dans un mode préférentiel de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, le procédé comporte en outre une étape c) durant laquelle on effectue une deuxième opération de fixation du support sur le substrat. Cette deuxième opération permet notamment d'obtenir une fixation entre le support et le substrat ayant des caractéristiques différentes de celles obtenues par la première opération de fixation réalisée lors de l'étape b). Les caractéristiques concernées peuvent être des propriétés mécaniques de tenue du support sur le substrat : résistance à la traction, aux vibrations, etc., et/ou des propriétés non mécaniques (tenue en température, résistance au brouillard salin, etc.). Par exemple, dans un mode de mise en oeuvre, la force nécessaire pour détacher le support du substrat à la suite de l'étape c) est supérieure (et de préférence, d'au moins 30%) par rapport à la force nécessaire pour détacher le support du substrat à la suite de l'étape b) (mais avant l'étape c).
  • Dans un mode de mise en oeuvre, la première étape de fixation (étape b) peut par exemple viser simplement à assurer la tenue du support sur le substrat jusqu'à l'étape c) : cette étape est alors simplement une étape de fixation temporaire.
  • Avantageusement, les exigences quant à la qualité de la fixation réalisée à l'étape b) peuvent alors être plus faibles que celles choisies pour la deuxième étape de fixation (étape c), ce qui facilite la conception du procédé de fabrication ou d'assemblage.
  • Inversement, la fixation réalisée lors de la deuxième étape de fixation (étape c) correspond généralement aux exigences de tenue du support sur le substrat pour la durée de vie du produit. Il s'agit donc généralement d'une fixation solide, souvent irréversible.
  • L'étape c) de fixation peut être réalisée de différentes manières. Elle peut être réalisée via le support et/ou via l'élément. Ainsi par exemple :
    • dans un mode de mise en oeuvre, l'étape c) comporte un soudage ou brasage d'au moins une branche de fixation dans ledit au moins un trou d'insertion.
    • dans un mode de mise en oeuvre, l'étape c) comporte une fixation au substrat de l'élément et/ou d'une portion du support autre que les branches de fixation. La fixation au substrat soit de l'élément, et/ou soit de ladite portion du support autre que les branches de fixation, peut être faite par soudage, brasage, collage et / ou tout autre procédé.
  • Le procédé selon l'invention nécessite un support spécifique prévu pour pouvoir être fixé sur le substrat à l'étape b). Ce support comprend donc au moins un premier dispositif de fixation, configuré pour permettre la fixation ('la première fixation') du support sur le substrat. Cette première fixation peut être une fixation temporaire, et/ou une fixation réversible.
  • Le support peut inclure éventuellement un deuxième dispositif de fixation, configuré pour permettre une deuxième opération de fixation du support sur le substrat. Ce deuxième dispositif de fixation peut comprendre une partie du support pouvant être soudée ou brasée sur le substrat, et/ou une partie de fixation mécanique, par exemple une partie du support pouvant être clipsée ou collée sur le substrat, etc.
  • Eventuellement, le premier dispositif de fixation peut lui-même constituer, ou du moins faire partie, du deuxième dispositif de fixation : c'est le cas par exemple si l'étape c) consiste précisément à fixer le premier dispositif de fixation lui-même sur le substrat. La deuxième opération de fixation est alors réalisée de manière à réaliser une fixation présentant des caractéristiques autres que celles procurées à l'étape b) par la première opération de fixation. En particulier, la deuxième opération de fixation peut être une opération de fixation irréversible du support sur le substrat, réalisée par exemple en collant, soudant ou brasant le premier dispositif de fixation sur le substrat. Dans ce cas, le deuxième dispositif de fixation est directement constitué par le premier dispositif de fixation.
  • Dans ce qui suit, pour simplifier l'expression 'dispositif de fixation', sans précision, désigne le premier dispositif de fixation, à moins qu'il ne soit précisé qu'il s'agit du deuxième dispositif de fixation.
  • L'invention concerne également le support de fixation. Ce support est un support pour un élément, le support comportant au moins un dispositif de fixation comprenant au moins deux branches de fixation sensiblement parallèles orientées suivant une direction d'insertion, reliées électriquement les unes aux autres ; chaque branche étant asymétrique et dépourvue de butée de retenue ; dont les branches de fixation présentent des surfaces d'insertion inclinées par rapport à la direction d'insertion et orientées dans des directions opposées afin de faciliter une insertion des branches d'insertion dans au moins un trou d'insertion aménagé dans un substrat ; dans lequel les extrémités desdites au moins deux branches de fixation ne sont pas en contact les unes avec les autres ; et dont les branches de fixation sont configurées pour se déformer élastiquement lorsqu'elles sont insérées dans ledit au moins un trou d'insertion.
  • Les branches sont donc configurées pour permettre une fixation rigide sur le substrat. Par 'fixation rigide' du support sur le substrat, on désigne ici un mode de fixation qui permet que le support soit maintenu dans une position et une orientation fixes par rapport au substrat.
  • Ceci n'exclut pas que le dispositif de fixation comporte des moyens, en plus des branches de fixation, pour assurer le maintien du support sur le substrat.
  • Par exemple, ce maintien peut être conforté par des butées d'appui que peut comporter le support dans certains modes de réalisation.
  • Avec le support défini précédemment, lorsque les branches de fixation sont insérées dans le ou les trous d'insertion, elles sont en appui élastique sur les parois de ce ou ces trous d'insertion : cet appui permet que le support soit maintenu en position fixe par rapport au substrat.
  • On comprend que si la configuration du support et des éléments qui doivent lui être liés le nécessite, il peut être nécessaire de prévoir non pas un, mais plusieurs dispositifs de fixation pour permettre la fixation du support sur le substrat.
  • Le support comporte une 'partie haute', qui est la partie du support située axialement au-dessus des branches de fixation lorsque celles-ci sont dirigées vers le bas (la direction d'insertion étant la direction verticale).
  • Cette partie haute est généralement la partie principale du support : la partie qui permet la fixation du ou des éléments devant être fixés au substrat. La partie haute peut être agencée et orientée de manière très libre.
  • En particulier, grâce au fait que les branches de fixation assurent la fixation du support de manière rigide sur le substrat, le centre de gravité de la partie haute peut ne pas se trouver au-dessus des branches de fixation.
  • Ainsi, dans un mode de réalisation le centre de gravité de la partie haute du support ne se trouve pas, suivant la direction d'insertion, dans un prolongement des branches de fixation ou d'un volume situé entre celles-ci.
  • Dans un mode de réalisation, le centre de gravité de la partie haute du support est situé sur un côté d'un plan médian (plan d'inertie) des branches de fixation.
  • Dans un mode de réalisation, au moins 60%, voire au moins 75% en masse de la partie haute du support est situé sur un même côté d'un plan médian des branches de fixation.
  • De préférence, dans le support selon l'invention, chaque branche de fixation présente une extrémité distale distante du reste du support d'une distance minimale de 0,2 mm (avant insertion dans un trou d'insertion) : cela lui permet de se déformer lors de l'insertion. Cet arrangement permet que les extrémités des branches de fixation ne soient pas en contact les unes avec les autres.
  • Par ailleurs, le fait que les branches sont conçues pour se déformer élastiquement n'exclut pas une certaine déformation plastique de celles-ci lors de leur insertion dans le ou les trous d'insertion.
  • Pour faciliter leur insertion dans le ou les trous d'insertion, les branches de fixation du ou de chaque dispositif de fixation présentent des surfaces d'insertion inclinées par rapport à la direction d'insertion et orientées dans des directions opposées (vues dans un plan perpendiculaire à la direction d'insertion). Ces surfaces entrent en contact en premier avec les parois intérieures du ou des trous d'insertion ; du fait de ce contact, et de l'inclinaison des surfaces d'insertion, les branches de fixation sont forcées de se déformer pour permettre leur insertion dans le ou les trous d'insertion.
  • Du fait de la déformation qui leur est imposée lors de leur insertion, les branches génèrent des efforts mutuels opposés dans le plan perpendiculaire à la direction d'insertion ; pour chaque dispositif de fixation, la résultante de ces efforts est nulle. Le fait que les surfaces d'insertion soient orientées dans des directions opposées signifie qu'en projection dans un plan perpendiculaire à la direction d'insertion, les directions perpendiculaires à ces surfaces sont dirigées dans des directions radiales par rapport à un point central.
  • Avantageusement, grâce à l'appui des branches de fixation sur les parois du ou des trous d'insertion, le ou les dispositifs de fixation assurent la fixation mécanique sur le substrat du support de fixation et du (ou des) composant(s) qui y sont fixé(s).
  • Les branches de fixation peuvent avoir deux configurations :
    • soit elles prennent appui sur le côté intérieur, par rapport à un axe médian placé à mi-distance entre les axes des branches de fixation. Chaque branche est alors déformée radialement vers l'extérieur, c'est-à-dire suivant une direction qui tend à l'écarter de l'axe médian. Dans ce cas, les branches de fixation sont insérées dans au moins deux trous d'insertion ;
    • soit elles prennent appui sur le côté extérieur par rapport à l'axe médian. Lors de la fixation du support, chaque branche est alors déformée radialement vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe médian. Dans ce cas, les branches de fixation peuvent être insérées dans un trou d'insertion unique (ou éventuellement dans plusieurs trous d'insertion).
  • Lorsque les branches de fixation sont en appui élastique contre les parois du ou des trous d'insertion, elles assurent le maintien rigide du support sur le substrat - en combinaison le cas échéant avec les branches de fixation des autres dispositifs de fixation, et/ou avec des moyens de maintien complémentaires. Le nombre de branches de fixation et le nombre de dispositifs de fixation sont dimensionnés en fonction de l'importance des forces de maintien nécessaires pour maintenir en position le support sur le substrat.
  • Les modes de réalisation suivants peuvent être réalisés et éventuellement combinés :
    • Dans un mode de réalisation, un dispositif de fixation comporte exactement deux branches de fixation.
  • Dans un mode de réalisation, les branches de fixation d'un dispositif de fixation sont disposées dans un même plan.
  • Dans un mode de réalisation, un entraxe entre deux branches de fixation est inférieur à 5 mm, et de préférence inférieur à 2 mm, et plus préférentiellement encore inférieur à 1 mm. En particulier, les branches peuvent être configurées pour être insérées dans un seul et même trou d'insertion. Enfin, selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, le support selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaisons techniquement possibles :
    • Dans un mode de réalisation, le support comporte en outre au moins un dispositif de clipsage, configuré pour permettre une fixation du support sur le substrat par clipsage. Un dispositif de clipsage est un dispositif incluant au moins un ergot de retenue configuré pour se déformer élastiquement lors de la mise en place d'une pièce sur un substrat et, une fois en place, empêcher l'extraction ou le retrait de la pièce.
  • Dans un mode de réalisation, le support de fixation est formé intégralement à partir d'une seule tôle, notamment par pliage et découpage.
  • Dans un mode de réalisation, le support de fixation présente au moins une surface d'appui sensiblement perpendiculaire à la direction d'insertion. Cette ou ces surfaces d'appui peuvent remplir les fonctions suivantes :
    • Elles peuvent être des surfaces d'appui servant à faciliter l'insertion manuelle et la préhension du support ; et/ou
    • Elles peuvent servir de surface support pour le ou les éléments fixés au support.
  • Dans le support de fixation, la ou les surfaces d'appui peuvent être configurée(s) de manière assez libre par rapport aux branches de fixation.
  • Ainsi dans un mode de réalisation, la ou les surface(s) d'appui ne se trouve(nt) pas, suivant la direction d'insertion, dans un prolongement des branches de fixation ou d'un volume situé entre celles-ci.
  • Dans un mode de réalisation, la ou les surface(s) d'appui est ou sont située(s) sur un côté d'un plan médian (un plan d'inertie) des branches de fixation.
    • Par ailleurs, dans un mode de réalisation, le support présente en outre au moins un contact électrique en forme de tige, formé intégralement avec les branches de fixation, orienté suivant la direction d'insertion. Ce(s) contact(s) est ou sont généralement de forme symétrique (par rapport à un plan de symétrie du contact).
  • Dans un mode de réalisation, le support présente en outre au moins un contact électrique, formé intégralement avec les branches de fixation, et présentant une portion perpendiculaire à la direction d'insertion.
  • Les contacts électriques indiqués ci-dessus peuvent éventuellement constituer ou faire partie du deuxième dispositif de fixation du support. La deuxième fixation consiste alors à souder ou braser ce ou ces contacts sur le substrat.
  • Par ailleurs, le support peut présenter en outre au moins une butée d'appui, configurée pour limiter l'insertion des branches dans ledit au moins un trou d'insertion. La ou les butée(s) d'appui présente(nt) de préférence une ou des surface(s) sensiblement perpendiculaire(s) à la direction d'insertion.
  • Ces butées permettent que le support soit en appui sur la surface supérieure du substrat et ainsi, conserve l'orientation souhaitée par rapport à celui-ci. De préférence, dans le cas où l'on a deux branches de fixation, on peut prévoir deux butées d'appui disposées de part et d'autre des deux branches de fixation.
  • L'invention inclut également un ensemble comportant un substrat, et au moins un support tel que défini précédemment.
  • Dans un mode de réalisation, les branches de fixation d'au moins un dispositif de fixation sont insérées dans un seul et même trou d'insertion.
  • Dans un mode de réalisation, le premier dispositif de fixation constitue un contact électrique pour au moins un composant fixé au support de fixation.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique de face d'un support de fixation, dans un premier mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 2 est une vue schématique en perspective du support de fixation de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un composant fixé sur un substrat au moyen d'un support de fixation dans un deuxième mode de réalisation de l'invention,
    • la figure 4 est une vue schématique en perspective du composant fixé sur un substrat représenté par la figure 3 ;
    • la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un support de fixation, dans un troisième mode de réalisation de l'invention ;
    • la figure 6 est une vue schématique en coupe du support de fixation représenté par la figure 5 ;
    • la figure 7 est une vue schématique en coupe d'un support de fixation, dans un quatrième mode de réalisation de l'invention ; et
    • la figure 8 est un diagramme schématique illustrant un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • Pour faciliter la compréhension, les éléments identiques ou correspondants portent la même référence dans les différents modes de réalisation présentés.
  • En faisant référence aux figures 1 et 2, un support ou support de fixation 10 représentant un premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être présenté.
  • Le support 10 est réalisé intégralement dans une portion de tôle métallique, par pliage et découpe.
  • Le support 10 comprend deux parties, à savoir respectivement une partie d'appui 12 configurée pour appliquer avec aisance un effort manuel d'insertion, et/ou recevoir ou être fixée à un composant électrique ou électronique, et un dispositif de fixation 20.
  • Le dispositif 20 constitue un dispositif de fixation (premier dispositif de fixation) au sens de l'invention, qui est un dispositif de fixation réversible ; mais qui peut permettre également la fixation irréversible du support 10 sur un substrat, comme cela va être expliqué plus loin.
  • Le dispositif de fixation 20 est constitué par une partie centrale 22, par deux branches de fixation 24A, 24B, et par deux butées d'appui 32A, 32B.
  • Les deux branches de fixation 24A, 24B ainsi que les deux butées d'appui 32A, 32B s'étendent à partir de la partie centrale 22 suivant une direction Z dite direction d'insertion.
  • Ces deux branches ont sensiblement la forme de tiges parallèles, sans contact l'une avec l'autre, chacune de ces tiges étant asymétrique.
  • Comme les extrémités de ces branches ne sont pas en contact l'une avec l'autre, les branches 24A et 24B peuvent être déformées de manière élastique de manière à provoquer un rapprochement des deux branches, pouvant aller éventuellement jusqu'à la mise en contact des extrémités des deux branches.
  • La partie d'appui 12 s'étend suivant une direction latérale X perpendiculaire à la direction d'insertion Z. En nommant Y la direction perpendiculaire aux directions X et Z, la partie d'appui 12 s'étend dans le plan XY et est ainsi perpendiculaire à la direction d'insertion.
  • Le plus souvent, l'insertion des branches 24A et 24B se fait en déplaçant celles-ci vers le bas suivant leur axe Z. Aussi conventionnellement, la direction d'insertion sera appelée la direction haut/bas pour le support, les branches 24 étant dirigées vers le bas. Le plan XY de la partie d'attache sera considéré comme étant un plan horizontal. Les branches de fixation 24A et 24B, appelées collectivement les branches 24, sont bombées vers l'extérieur. Elles présentent des surfaces d'insertion 26A,26B. Ces surfaces d'insertion sont des surfaces inclinées par rapport à la direction d'insertion Z ; elles sont orientées dans des directions opposées afin de faciliter l'insertion des branches d'insertion dans au moins un trou d'insertion 52.
  • Les bombements formés sur les branches 24 sont peu prononcés et ne constituent pas des butées qui seraient susceptibles de bloquer les branches 24 et d'empêcher leur extraction hors du trou d'insertion. Les branches 24 ne comportent donc pas de butée de retenue ; elles peuvent être insérées mais aussi extraites d'un trou d'insertion. Elles sont ainsi configurées pour être insérées de manière réversible dans un trou d'insertion.
  • Par ailleurs, du côté opposé à la partie centrale 22, les branches 24 présentent des extrémités distales 28A et 28B. Ces extrémités sont distantes l'une de l'autre d'une distance d supérieure à 0,2 mm ainsi que vis-à-vis du reste du support.
  • Les branches 24 sont configurées pour être insérées dans un trou d'insertion unique. Lors de cette insertion, du fait que les surfaces d'insertion inclinées 26A,26B appuient sur les bords du trou d'insertion, les branches 24A et 24B se déforment élastiquement dans les directions opposées respectivement B et A, c'est-à-dire qu'elles se rapprochent. Du fait de cette déformation, qui est au moins partiellement élastique (une plastification partielle peut avoir lieu), les branches 24A et 24B appliquent des forces de réaction sur le substrat, lorsque le support est en position d'insertion. Par suite, le support de fixation 10 est fixé sur le substrat et ainsi, l'élément (lié ou fixé au support) est lui aussi fixé et maintenu sur le substrat.
  • En position d'insertion, la partie du support qui se trouve au-dessus des branches 24 constitue la partie haute du support. Elle comprend dans le cas présent la partie centrale 22 du dispositif de fixation 20 et la partie d'appui 12.
  • Grâce à la fixation rigide du support 10 sur le substrat 50 assurée par les branches 24, la partie haute du support 10 est maintenue en position fixe au-dessus du substrat, alors qu'elle est agencée en porte-à-faux, à savoir en position déportée par rapport aux branches de fixation 24A et 24B : la partie haute n'est disposée ni dans le prolongement des branches 24 suivant la direction Z, ni même dans le prolongement du volume défini entre les branches 24A et 24B.
  • Ainsi, le centre de gravité de la partie haute du support se trouvé déporté sur le côté par rapport au plan médian des branches de fixation.
  • Dans ce mode de réalisation, la partie haute du support est placée entièrement sur un côté du plan médian des branches 24, à savoir le plan YZ. Bien qu'elle soit donc entièrement en porte-à-faux sur un côté de ce plan, la fixation assurée par les branches 24 s'avère suffisante pour maintenir le support 10 en position fixe.
  • Dans d'autres modes de réalisation, la partie haute du support s'étend des deux côtés du plan médian des branches de fixation. Dans ce cas également, la partie haute du support peut éventuellement être agencée de manière asymétrique par rapport à ce plan. Par exemple, 60% voire 75% de la partie haute du support peut se trouver d'un côté de ce plan, les 40% à 25% restants se trouvant de l'autre côté de celui-ci.
  • Par ailleurs, le support de fixation 10 est conçu pour une deuxième opération de fixation (étape c) : après avoir été insérées dans le trou d'insertion, les branches 24 sont brasées ou soudées dans celui-ci. Ce brasage ou soudage permet de fixer de manière irréversible le support 10 sur le substrat 50.
  • Par suite, pour le support 10, les branches 24 constituent à la fois le premier et le deuxième dispositif de fixation.
  • Un support de fixation 10 dans un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustré par les figures 3 et 4.
  • Plus précisément, ces figures représentent un composant 100 (comme exemple d'élément), fixé sur un substrat 50 au moyen d'un support 10. Le composant 100 peut être un composant mécanique, électrique, mécatronique ou électromécanique.
  • Le substrat 50 peut être, de manière non limitative, de type grille de connexion (en Anglais, 'leadframe'), un circuit imprimé ou PCB (de l'Anglais'Printed Circuit Board'), un substrat à liaisons directes en cuivre ou DBC (de l'Anglais'Direct Bonded Copper'), ou autre.
  • Comme dans le mode de réalisation précédent, le support 10 comporte une partie d'appui 12 et un premier dispositif de fixation 20. Celui-ci comporte une partie centrale 22 et deux branches de fixation 24A et 24B qui s'étendent vers le bas à partir de la partie centrale 22.
  • Les principales différences par rapport au premier mode de réalisation sont les suivantes.
  • Le support 10 représenté par les figures 3 et 4 comporte, en plus des deux branches 24, un contact électrique 30.
  • Ce contact 30 a la forme d'un bras coudé, qui s'étend à partir de la partie centrale 22. La première partie du bras s'étend vers le bas suivant la direction Z (comme les branches 24) ; la deuxième partie 31 du bras, après un coude à 90°, s'étend horizontalement suivant la direction X - mais du côté opposé à la partie d'appui 12.
  • Comme on peut le voir notamment sur la Fig.4, le contact 30 sert à assurer un contact électrique entre le support de fixation 10 et une piste conductrice 54 formée sur la surface supérieure du substrat 50. Le contact 30 utilise ainsi la technologie de contact SMT ('Surface Mounted technology' en Anglais, soit littéralement 'technologie Monté en Surface') : c'est un contact prévu pour assurer un contact électrique avec la surface supérieure du substrat. Le contact s'étend ainsi au moins en partie dans un plan (XY) perpendiculaire à la direction d'insertion (Z).
  • Dans l'exemple présenté, le contact électrique entre l'élément 100 et la piste conductrice 54 est assuré par la partie horizontale 31 du bras 30. Pour assurer un contact électrique permanent entre le contact 30 et la piste conductrice 54, le contact 30 est brasé sur la piste 54, à la surface du substrat 50. Du fait de la brasure, le support 10 est fixé de manière irréversible sur le substrat 50 : dans ce mode de réalisation, le contact 30 constitue le deuxième dispositif de fixation du support 10.
  • Le support 10 est représenté avec les branches 24 insérées dans un trou d'insertion 52 aménagé dans le substrat 50. L'intérieur du trou d'insertion 52 est garni d'une douille, qui peut permettre la réalisation d'une soudure avec les branches 24 et aussi assurer une fonction de contact électrique.
  • En outre, comme dans le mode de réalisation précédent, le support 10 comporte deux butées d'appui 32A et 32B, disposées de part et d'autre des branches 24.
  • Comme on le voit sur les figures 3 et 4, ces butées d'appui sont configurées pour limiter l'insertion des branches dans le trou d'insertion 52 et assurer une fonction de maintien mécanique de la position et de l'orientation du support 10 par rapport au substrat 50, en complément du maintien assuré par les branches de fixation 24. Pour assurer leur fonction, chacune des butées 32A et 32B présente une surface de contact perpendiculaire à la direction d'insertion Z.
  • Un support de fixation dans un troisième mode de réalisation de l'invention est illustré par les figures 5 et 6.
  • Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation illustré par les figures 3 et 4 par le type de contact électrique que comporte le support 10 en plus du dispositif de fixation réversible 20 : dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, le contact électrique 30 du support 10 est un contact utilisant la technologie SMT. Inversement, dans le mode de réalisation de la figure 6, le support 10 comporte deux contacts électriques 30A et 30B de technologie de type « à trou traversant » (en Anglais 'THT', 'through-hole technology').
  • Chacun de ces deux contacts 30A et 30B a la forme d'une tige s'étendant à partir de la partie centrale 22 suivant la direction d'insertion Z. Il est donc configuré pour être inséré dans un trou d'insertion aménagé dans le substrat 50 et pour passer ainsi à travers le substrat 50.
  • De préférence, les contacts 30A et 30B doivent être insérés dans des trous d'insertion équipés de douilles métalliques. Inversement, il n'est pas nécessaire que le(s) trou(s) d'insertion prévu pour accueillir les branches 24 soi(en)t métallisé(s), hormis dans le cas où ces branches doivent assurer non seulement une fixation temporaire en cours de fabrication de la carte électronique, mais également un contact électrique entre le composant et la carte électronique.
  • Comme le montre la figure 6 sur laquelle la caractéristique suivante a été volontairement exagérée, les contacts électriques 30A et 30B sont introduits avec jeu dans des trous d'insertion prévus pour les accueillir, aménagés dans le substrat 50. Inversement, dans la position insérée représentée sur la figure 6, les branches 24 sont en appui sur la paroi intérieure du trou d'insertion 52. Cette différence souligne la fonction essentielle du dispositif de fixation 20 : il permet de supporter rigidement, de maintenir en position fixe, le support de fixation 10 sur le substrat 50. Comme les branches 24 sont en appui sans jeu sur le substrat 50, elles permettent de maintenir en position fixe le support 10 sur le substrat 50 ; un tel maintien en position ne pourrait être assuré par les contacts 30.
  • Un support de fixation dans un quatrième mode de réalisation de l'invention est illustré par la figure 7.
  • Ce mode de réalisation est extrêmement proche du mode de réalisation illustré par les figures 5 et 6. La seule différence réside dans la forme des branches 24 et l'agencement des trous d'insertion dans le substrat 50.
  • En effet, au lieu que les branches 24 soient prévues pour être insérées dans un trou d'insertion unique, avec les surfaces d'insertion 26A et 26B prenant appui sur l'extérieur, sur la paroi du trou 52, dans le mode de réalisation de la figure 7 les branches 24 sont prévues pour être insérées dans deux trous d'insertion 52 différents.
  • De plus, les surfaces d'insertion 26A et 26B sont prévues pour prendre appui non pas sur l'extérieur mais sur l'intérieur (par rapport à un axe médian entre les axes respectifs des branches de fixation 24A et 24B). Ainsi, lors de l'insertion des branches 24 dans les trous d'insertion, les deux branches de fixation 24A et 24B s'écartent légèrement l'une de l'autre en prenant appui sur les parois internes des trous d'insertion. Grâce à ces appuis, comme dans les modes de réalisation précédents, le support 10 est fixé rigidement sur le substrat ; avantageusement, cette fixation est réversible.
  • En faisant référence à la figure 8, un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention va maintenant être présenté. Bien que le procédé soit présenté dans le cadre de la fixation d'un composant (électronique, électrique, etc.) sur le substrat, le procédé peut être mis en oeuvre pour un élément de tout type, ainsi que pour la fixation de plusieurs éléments et non d'un seul.
  • Dans le cadre de la fabrication d'une carte électronique réalisée sur un substrat 50, ce procédé permet de fixer un composant 100 sur le substrat 50, en réalisant les étapes suivantes :
    1. a) Fourniture du support de fixation
      On fournit un support présentant au moins deux branches de fixation configurées pour être insérées dans au moins un trou d'insertion du substrat et pour permettre ainsi une première fixation du support sur le substrat. Ce support peut être notamment un support de fixation tel que défini précédemment.
    2. b) Première fixation du support de fixation sur le substrat
      On fixe alors le support sur le substrat. Cette première opération de fixation permet de répondre à un premier critère de fixation, comme par exemple, assurer un maintien mécanique du support pendant la fabrication du produit, jusqu'à une deuxième opération de fixation qui, elle, assure le maintien mécanique du support sur le substrat pendant toute la durée de vie du produit réalisé.
      La première opération de fixation peut éventuellement être réalisée à la main, lorsque le dispositif de fixation permet l'insertion avec une force d'insertion suffisamment faible. Par exemple, si l'on utilise un support de fixation tel que présenté par les exemples précédents, l'insertion à la main est rendue possible par le fait que le support présente une surface d'appui 12 orientée horizontalement, perpendiculairement à la direction d'insertion. Comme la partie d'appui 12 est aménagée dans le plan (XY) perpendiculaire à la direction d'insertion (Z), la partie d'appui 12 présente une surface d'appui sur laquelle on peut appuyer pour insérer le support 10 dans le trou 52 du substrat 50.
      De plus, dans le mode de mise en oeuvre présenté, la forme des branches et du trou d'insertion est étudiée pour permettre une insertion manuelle des branches 34 dans le trou d'insertion 52. Grâce à cela, la force d'insertion du support reste à une valeur acceptable pour une insertion manuelle, à savoir une valeur de préférence inférieure à 25N voire si possible 12N.
    3. c) Deuxième fixation du support de fixation sur le substrat
      Bien que le procédé de fixation d'un élément à un substrat selon l'invention ne nécessite pas nécessairement une deuxième opération de fixation sur le substrat, le mode de mise en oeuvre présenté comporte une telle deuxième opération, qui constitue l'étape c).
  • Au cours de cette étape, on réalise alors une deuxième opération de fixation du support sur le substrat. Cette deuxième opération de fixation est définitive.
  • La deuxième opération de fixation peut être réalisée au moins des deux manières suivantes : d'une part, on peut braser ou souder une branche 24 ou les deux branches 24 sur le substrat 50. Dans ce cas, pour permettre un maintien durable du contact électrique via les branches de fixation 24 du support 10, le(s) trou(s) d'insertion peu(ven)t être équipé(s) d'une douille métallique cylindrique, de diamètre(s) adapté(s) aux dimensions des branches de fixation du support, et à l'intérieur desquelles les branches de fixation sont insérées puis brasées ou soudées.
  • De manière alternative, ou en complément, la deuxième fixation consiste en (ou peut comprendre) la fixation d'un ou plusieurs contacts électriques 30 sur le substrat 100. Ce mode de mise en oeuvre correspond au cas des supports représentés par les figures 3 et 4, ou 5 et 6. La deuxième fixation consiste alors à fixer le contact 30, ou les contacts 30A et 30B, sur le substrat 50. Cette fixation peut se faire notamment par brasage ou soudage.
  • De manière alternative, le support peut comporter un élément de fixation mécanique, par exemple par clipsage, servant à assurer la deuxième étape de fixation du support sur le substrat.
  • La mise en oeuvre du procédé doit par ailleurs être complétée par une étape i) de liaison du composant au support de fixation.
  • Durant cette étape, le composant est lié au support de fixation. Le plus souvent, la liaison ainsi réalisée est rigide et le composant n'a aucun degré de liberté par rapport au support, mais certains degrés de liberté du composant par rapport au support peuvent rester libres, pour certaines applications.
  • Cette opération de liaison i) peut être réalisée à différents moments, par rapport aux étapes a), b) et c), en fonction des contraintes de l'application prévue.
  • Ces différentes possibilités sont illustrées par les flèches i1) à i6) sur la figure 8 :
    • Suivant une première possibilité i1, l'élément est lié au support de fixation avant même l'étape a) : on se procure un support auquel l'élément est déjà lié.
  • Dans une deuxième possibilité i2, dans un premier temps le support de fixation est fourni (étape a) ; on fixe alors l'élément sur celui-ci ; on procède alors à l'étape suivante ou aux étapes suivantes du procédé b) et éventuellement c).
  • Dans une troisième possibilité i3, l'étape b) de fixation du support sur le substrat constitue également l'étape de liaison du composant sur le support. Considérons par exemple l'ensemble comportant un substrat 50 et un support 10 illustré sur la figure 4. Lors de la fixation du support 10 sur le substrat 50, on met en contact, et donc on lie, le support avec la piste conductrice 54, considérée ici comme « l'élément » au sens de l'invention.
  • Par suite, dans cet exemple la fixation du support 10 sur le substrat 50 permet aussi de lier l'élément 54 au support 10.
  • Dans une quatrième, cinquième et sixième possibilité i4, i5 et i6, l'élément est fixé au support respectivement :
    • après l'étape b) de fixation réversible du support sur le substrat, mais avant l'étape c) de fixation définitive du support sur le substrat ;
    • pendant l'étape c) de fixation définitive du support sur le substrat ; et
    après l'étape b) de fixation définitive du support sur le substrat.
  • Au cours du processus de fabrication de la carte électronique à partir du substrat 50, les étapes de première et deuxième fixation (étapes b) et c)) ne sont pas nécessairement consécutives : elles peuvent être séparées par des étapes d'assemblage intermédiaires. Par exemple, on peut prévoir la fixation temporaire (étape b)) d'un certain nombre de composants sur le substrat, sur différents supports de fixation, puis une étape unique de deuxième fixation par exemple irréversible (étape c) des différents composants sur le substrat. Cette étape finale peut par exemple être une étape de soudage à la vague (au reflow), une fois que tous les composants ont été mis en place.
  • Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif.

Claims (15)

  1. Support (10) pour un élément (100), le support se caractérisant en ce que :
    il comporte au moins un dispositif de fixation (20) comprenant au moins deux branches de fixation (24A,24B) sensiblement parallèles orientées suivant une direction d'insertion (Z), reliées électriquement les unes aux autres, chaque branche étant asymétrique et dépourvue de butée de retenue ;
    les branches de fixation (24A,24B) présentent des surfaces d'insertion (26A,26B) inclinées par rapport à la direction d'insertion et orientées dans des directions opposées afin de faciliter une insertion des branches d'insertion dans au moins un trou d'insertion (52) aménagé dans un substrat ;
    les extrémités des branches de fixation ne sont pas en contact les unes avec les autres ; et
    les branches de fixation sont configurées pour se déformer élastiquement lorsqu'elles sont insérées dans ledit au moins un trou d'insertion.
  2. Support selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de fixation comporte exactement deux branches de fixation (24A,24B).
  3. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comportant en outre au moins un dispositif de clipsage configuré pour permettre une fixation du support sur le substrat par clipsage.
  4. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, présentant une surface d'appui (12) sensiblement perpendiculaire à la direction d'insertion.
  5. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel un centre de gravité d'une partie haute du support, située axialement au-dessus des branches de fixation lorsque celles-ci sont dirigées vers le bas, ne se trouve pas, suivant la direction d'insertion, dans un prolongement des branches de fixation (24) ou d'un volume situé entre celles-ci.
  6. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins 60%, voire au moins 75% en masse d'une partie haute du support, située axialement au-dessus des branches de fixation lorsque celles-ci sont dirigées vers le bas, est situé sur un même côté d'un plan médian (YZ) des branches de fixation (24).
  7. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, présentant en outre au moins un contact électrique (30A,30B) en forme de tige, formé intégralement avec les branches de fixation (24A,24B), orienté suivant la direction d'insertion.
  8. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, présentant en outre au moins un contact électrique (30), formé intégralement avec les branches de fixation, et présentant une portion perpendiculaire à la direction d'insertion.
  9. Support selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, présentant en outre au moins deux butées d'appui (32A,32B), les butées présentent des surfaces de contact perpendiculaires à la direction d'insertion (Z).
  10. Ensemble comportant un substrat (50), et un support (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
  11. Procédé de fixation d'un élément (100) à un substrat (50) via un support (10), le procédé comportant les étapes suivantes :
    a) on fournit un substrat (50) présentant au moins un trou d'insertion (52), et un support (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ;
    b) l'élément étant lié au support, on fixe le support (10) sur le substrat (50) en introduisant les branches de fixation (24A,24B) du support dans ledit au moins un trou d'insertion (52) du substrat de telle sorte que le support est rigidement maintenu sur le substrat.
  12. Procédé de fixation selon la revendication 11, comportant en outre une étape c) durant laquelle on effectue une deuxième opération de fixation du support (10) sur le substrat (50).
  13. Procédé de fixation selon la revendication 12, dans lequel l'étape c) de fixation comporte un soudage ou brasage d'au moins une branche de fixation (24A,24B) dans ledit au moins un trou d'insertion (52).
  14. Procédé de fixation selon la revendication 12 ou 13, dans lequel l'étape c) de fixation comporte une fixation au substrat de l'élément et/ou d'une portion du support autre que les branches de fixation.
  15. Procédé de fixation selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, dans lequel une force inférieure à 25N est appliquée pour fixer le support (10) au substrat (50) à l'étape b).
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