FR2762134A1 - Sous-ensemble et procede de fabrication de dispositifs tels que des claviers - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne la fabrication de dispositifs électriques.Elle se rapporte à un procédé de fabrication de dispositifs qui comportent une carte (10) de circuit et un panneau (20) entre lesquels sont disposés des composants (16) et une entretoise (12) assurant le maintien à distance de la carte (10) et du panneau (20) et ayant des ouvertures (14) aux emplacements des composants. Le procédé comprend la fabrication d'un sous-ensemble comprenant l'entretoise (12) et une partie au moins des composants (16) , par des étapes de fabrication d'une entretoise (12) et de fixation des composants (16) dans une ouverture (14) chacun, puis la pose du sous-ensemble sur la carte (10) , avec positionnement relatif de l'entretoise et de la carte.Application à la fabrication des claviers.
Description
La présente invention concerne la fabrication de dispositifs électriques comprenant un certain nombre d'éléments empilés, et notamment des claviers de divers types.
On décrit dans la suite l'invention en référence à un clavier du type dans lequel des ressorts métalliques plats mais légèrement bombés, parfois appelés "dômes", sont destinés à réaliser des contacts électriques avec une carte de circuit imprimé. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ces seuls dispositifs électriques, et elle peut s'appliquer à la fabrication d'autres dispositifs électriques dans lesquels des composants d'un seul ou de plusieurs types sont positionnés par rapport à une carte de circuit imprimé.
Les claviers à dômes comportent, comme éléments principaux, une carte de circuit imprimé sur laquelle est disposée une entretoise qui délimite des ouvertures destinées au logement des dômes constituant les contacts du clavier. Ces dômes sont métalliques alors que l'entretoise est isolante.
Un panneau recouvre l'entretoise, du côté opposé à la carte, et comporte soit des organes séparés de manoeuvre, tels que des touches mobiles en translation dans le panneau et destinés à exercer une pression sur les dômes, soit sous forme d'une feuille souple à travers laquelle un doigt peut exercer une force sur un dôme placé au-dessous. Une partie conductrice spécifique de la carte de circuit imprimé, le dôme placé au-dessus dans une ouverture de l'entretoise et la partie de manoeuvre du panneau sont alignés en direction perpendiculaire à l'ensemble de l'empilement formé.
Lors de la fabrication de ces claviers, on commence par positionner, sur la carte de circuit imprimé, l'entretoise qui assure ainsi un positionnement convenable des ouvertures par rapport aux trajets conducteurs de la carte de circuit imprimé. On place ensuite, manuellement ou par des machines spéciales, les composants sous forme de dômes dans les ouvertures nécessaires, puis on applique le panneau extérieur afin de maintenir les dômes dans les ouvertures.
Le panneau extérieur est lui aussi positionné par rapport à l'empilement afin que les signes qu'il porte (par exemple des touches ou des signes imprimés sur un panneau souple portant des caractères alphanumériques) soient alignés sur les dômes.
Le procédé précité présente un inconvénient dans la mesure où, lorsque les dômes ont été placés dans les ouvertures de l'entretoise, ils ne sont pas maintenus et le moindre choc peut provoquer leur sortie, partielle ou totale, des ouvertures.
Pour remédier à l'inconvénient précité et réduire la main d'oeuvre nécessaire, on a déjà placé les dômes sur une feuille adhésive de manière que tous les dômes d'un clavier, préalablement positionnés sur un film adhésif, soient simultanément logés dans les ouvertures de l'entretoise déjà placée sur la carte de circuit imprimé. Le film adhésif est alors utilisé pratiquement sur toute sa surface, d'une part localement pour la retenue des composants et d'autre part, entre les composants, pour la fixation du film à l'entretoise. En conséquence, les dômes doivent être placés sur le film adhésif lorsque celui-ci est totalement découvert. La manutention de ces films adhésifs est alors délicate. En effet, la face adhésive peut facilement coller n'importe où.
En outre, compte tenu de la souplesse du film, le positionnement du film adhésif portant les dômes juste au-dessus des ouvertures de l'entretoise n'est pas commode. Il arrive qu'un déplacement en direction parallèle au plan de l'entretoise pour le positionnement du film adhésif portant les dômes provoque l'arrachement d'un dôme du film adhésif, si bien que l'ensemble devient inutilisable. Cette opération délicate nécessite donc deux positionnements précis, d'une part le positionnement des dômes sur le film adhésif aux emplacements prévus pour les ouvertures de l'entretoise, et d'autre part, le positionnement global du film adhésif portant les dômes sur l'entretoise.
Dans le cas du premier procédé précité, l'industriel qui assemble les claviers, s'il veut éliminer la main d'oeuvre de positionnement des dômes, doit s'équiper de machines spéciales de positionnement des dômes dans les ouvertures des entretoises. La variante précitée de procédé dans laquelle les dômes sont collés à un film adhésif lui permet de s'affranchir de cette contrainte et donc de ne pas utiliser ces machines de pose. Cependant, il doit alors utiliser un matériel spécial pour la pose du film adhésif souple portant les dômes en position bien définie par rapport à l'entretoise.
L'invention a pour objet de remédier aux inconvénients des procédés précités et de permettre une augmentation des cadences de fabrication et une réduction du coût des dispositifs électriques considérés, par exemple de claviers, par perfectionnement du procédé de fabrication. Ce perfectionnement comprend la réalisation d'un sous-ensemble qui ne comporte pas uniquement un film adhésif souple et des dômes, mais qui comporte en outre l'entretoise elle-même, les composants étant positionnés dans les trous de l'entretoise.
Dans un mode de réalisation, le sous-ensemble comprend aussi un film adhésif qui maintient les composants dans les trous des ouvertures. Dans un autre mode de réalisation, les composants sont retenus mécaniquement dans les ouvertures.
Dans la variante dans laquelle les composants sont retenus dans les ouvertures de l'entretoise par un film adhésif, les problèmes de positionnement d'un film adhésif portant des dômes par rapport à une entretoise sont résolus car les dômes ne sont placés sur le film adhésif qu'après collage du film adhésif sur l'entretoise. Le positionnement précis du film adhésif par rapport à l'entretoise est donc tout à fait superflu, et il n'est pas possible que des dômes soient déplacés des ouvertures puisqu'ils sont posés directement un à un dans les ouvertures de l'entretoise et sont alors retenus directement.
Plus précisément, l'invention concerne un procédé de fabrication de dispositifs électriques du type qui comporte une carte de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité et un panneau muni d'organes de manoeuvre, entre lesquels sont disposés des composants qui coopèrent avec des trajets conducteurs de la carte et qui peuvent être commandés par des organes de manoeuvre du panneau, et une entretoise assurant le maintien à distance de la carte et du panneau et ayant des ouvertures aux emplacements des composants ; le procédé comprend les étapes suivantes : la fabrication d'un sous-ensemble comprenant l'entretoise et une partie au moins des composants, puis la pose du sousensemble sur la carte, avec positionnement relatif de l'entretoise et de la carte.
De préférence, la fabrication du sous-ensemble comprend les étapes suivantes : la fabrication d'une entretoise ayant des ouvertures pour tous les composants, et la fixation d'une partie au moins des composants dans une ouverture chacun.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'étape de fixation comprend la sélection d'une entretoise ayant une épaisseur qui correspond à l'épaisseur des composants, la découpe des ouvertures dans l'entretoise, le collage d'un film adhésif à une face de l'entretoise, et l'introduction de composants dans certaines ouvertures au moins qui débouchent à l'autre face afin que les composants introduits soient maintenus par collage au film adhésif.
Dans un autre mode de réalisation, la fixation comprend la sélection d'une entretoise ayant une épaisseur au moins égale à l'épaisseur du plus épais des composants à introduire, la découpe des ouvertures dans l'entretoise, l'introduction d'une partie des composants au moins dans l'entretoise de manière que certains composants au moins soient retenus par coincement dans les ouvertures, et l'introduction des composants de sorte que leur face de coopération avec la carte se trouve au niveau de la surface de l'entretoise.
L'invention concerne aussi un sous-ensemble de dispositif électrique destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des paragraphes précédents, et qui comprend une entretoise ayant des ouvertures, et des composants logés dans une partie au moins des ouvertures et ne dépassant pratiquement pas de l'une ou l'autre face de l'entretoise.
Dans un mode de réalisation avantageux, l'épaisseur de l'entretoise est sensiblement égale à la hauteur des composants, et le sous-ensemble comporte en outre un film adhésif collé à une face de l'entretoise et retenant un composant par collage au film dans les ouvertures.
De préférence, le film a une perforation au centre de la partie qui est en face d'une ouverture. I1 est aussi avantageux que le film ait au moins une découpe linéaire dans la partie qui se trouve en face d'une ouverture.
Dans un mode de réalisation très avantageux, certains composants au moins sont des dômes élastiques de clavier.
I1 est avantageux que les ouvertures aient une forme cylindrique de section correspondant à la configuration du composant. Dans une variante, les ouvertures de l'entretoise ont une forme de section variable sur leur longueur de manière qu'elles coincent les composants dans une partie seulement.
Il est aussi avantageux que l'entretoise comporte des canaux reliant les ouvertures.
De préférence, l'entretoise comporte un dispositif de positionnement destiné à coopérer avec un dispositif complémentaire de positionnement d'une carte de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 représente une coupe d'un dispositif électrique tel qu'un clavier à dômes
la figure 2 représente une coupe d'un sous-ensemble selon l'invention ; et
la figure 3 est une vue en plan d'un exemple d'entretoise utile pour la mise en oeuvre de l'invention.
la figure 1 représente une coupe d'un dispositif électrique tel qu'un clavier à dômes
la figure 2 représente une coupe d'un sous-ensemble selon l'invention ; et
la figure 3 est une vue en plan d'un exemple d'entretoise utile pour la mise en oeuvre de l'invention.
La figure 1 représente une coupe schématique d'un clavier comprenant des dômes de contact. Sur la figure 1, la référence 10 désigne une carte de circuit imprimé ayant, à sa face supérieure sur la figure 1, un dessin de trajets conducteurs destiné à être relié par exemple à un connecteur placé au bord de la carte 10. Cette carte 10 est formée de tout matériau classique, par exemple d'un substrat de résine époxyde chargée de fibres de verre, bien que toute autre carte de circuit imprimé, de type simple face ou double face par exemple, puisse être utilisée.
Une entretoise 12 est disposée à plat sur la face supérieure de la carte 10. Cette entretoise 12 a des ouvertures 14 correspondant aux composants à placer, c'està-dire des dômes dans l'exemple considéré. Cette entretoise 12 doit simplement déterminer une épaisseur qui correspond à l'épaisseur des dômes 16, et elle est avantageusement formée d'un carton. De préférence, il s'agit d'un carton imperméabilisé et traité de manière qu'il soit imputrescible, mais de nombreuses autres matières peuvent être aussi utilisées.
La figure 3 représente un exemple avantageux d'entretoise 12, décrit dans la suite.
Des dômes 16 sont placés dans les ouvertures 14. I1 s'agit avantageusement des dômes du type décrit dans la demande de brevet international nO WO-96/20799. Ces dômes sont particulièrement avantageux dans la mesure où ils ne peuvent pas se coller. I1 peut s'agir de dômes circulaires, à plusieurs branches, etc., ayant un trou ou une saillie en position centrale, ou de toute autre réalisation.
On a représenté un film 18 collé à l'entretoise 12 et au sommet des dômes 16 sur la figure 1, bien que ce film ne soit pas indispensable. On l'a indiqué car il est représentatif du procédé connu dans lequel les dômes 16 sont collés au film adhésif 18 avant introduction des dômes dans l'entretoise 12, selon le procédé connu précité qui pose le problème indiqué dans l'introduction.
L'ensemble comporte ensuite un panneau 20, souvent appelé "face avant", qui est souple et porte des inscriptions, par exemple des chiffres correspondant à la fonction du dôme 16 placé au-dessous. Des parties souples placées audessus des dômes forment ainsi des "organes de manoeuvre".
Le film 18 est avantageusement un film adhésif connu, par exemple à support de polyester ou de téréphtalate de polyéthylène, et le panneau 20 est par exemple formé d'un élastomère. Bien entendu, ce panneau 20 peut être composite car, en général, la couche d'impression portant les indications, telles que des caractères alphanumériques, est placée soit à la face intérieure d'un simple panneau 20 soit entre deux couches souples du panneau 20.
Les caractéristiques qu'on vient de décrire sont connues pour l'essentiel, et il en existe de nombreuses variantes. Dans le procédé classique de fabrication, l'entretoise 12 est placée sur la carte 10, et les dômes 16 sont introduits à la main ou par une machine de pose. Le panneau 20 est ensuite mis en place.
Dans une variante de procédé, l'entretoise 12 est positionnée sur la carte 10, et un sous-ensemble formé du film adhésif 18 et des dômes 16, préalablement réalisés, est appliqué sur l'entretoise 12, avant positionnement du panneau avant.
On a indiqué dans l'introduction les inconvénients de chacun des procédés précités.
Selon l'invention, les problèmes posés par ces procédés connus sont résolus par réalisation d'un sous-ensemble tel que représenté sur la figure 2. On note que ce sous-ensemble comporte l'entretoise 12, le film adhésif 18 et les dômes 16 logés dans les ouvertures 14 de l'entretoise 12. Le procédé de fabrication de ce sous-ensemble ne correspond pas aux étapes utilisées pour la fabrication de l'ensemble représenté sur la figure 1. En effet, lors de la fabrication du sous-ensemble de la figure 2, l'entretoise, éventuellement préalablement découpée afin qu'elle possède les ouvertures 14, est munie du film adhésif 18. Dans un mode de réalisation avantageux, le film 18 et l'entretoise 12 sont déjà associés avant la formation des ouvertures 14 qui sont simplement découpées par des poinçons à lames, selon une technique bien connue. Ensuite, le procédé comprend le positionnement, manuel ou par les machines de pose, des dômes 16 dans les ouvertures 14, le sous-ensemble ayant évidemment à ce moment là une position inverse de celle qui est représentée sur la figure 2. De cette manière, les dômes sont collés par leur sommet au film adhésif 18 et sont maintenus en position.
I1 est avantageux que le film adhésif comporte, au centre de chaque ouverture, un trou qui permet un collage du film sur les dômes sur toute la périphérie du trou, si bien que la surface totale de collage des dômes est accrue. En outre, des fentes peuvent être formées dans le film, dans la partie exposée par les ouvertures, afin que le film permette des mouvements plus amples des dômes collés au film.
La figure 3 représente une caractéristique avantageuse de l'entretoise 12 utilisée dans le sous-ensemble de la figure 2. On note, sur cette entretoise 12, que les ouvertures 14 destinées à contenir les dômes sont reliées mutuellement par des canaux 22. De cette manière, lorsqu'un dôme est enfoncé, l'air contenu dans l'ouverture correspondante 14, au lieu de résister à l'enfoncement du dôme, s'échappe vers les espaces des ouvertures adjacentes 14 si bien que la surpression est extrêmement réduite. Elle peut même être annulée lorsque, selon une autre variante, un canal 24 relie l'espace intérieur des ouvertures 14 à l'extérieur de l'entretoise.
On a décrit, en référence à la figure 2, un sousensemble dans lequel les dômes 16 ont une hauteur correspondant à l'épaisseur de l'entretoise 12 et sont maintenus par un film adhésif 18. Dans un autre mode de réalisation, les moyens de fixation des dômes 16 ne sont pas constitués par un film adhésif tel que le film 18, mais sont au contraire constitués par coincement des dômes ou composants 16 dans les ouvertures 12 de forme cylindrique de section quelconque. Ce coincement peut être assuré aux bords normaux des composants 16 ou au contraire sur des parties spécialement prévues sur ces composants.
Dans une autre variante, les composants ont une hauteur inférieure à l'épaisseur de l'entretoise 12, et ils sont aussi coincés dans les ouvertures 14, qui ne sont pas cylindriques, parce qu'ils possèdent des appendices (bras ou griffes) formés spécialement pour la retenue des composants sur l'entretoise 12. La seule condition est que les composants soient solidarisés de l'entretoise 12 et aient leur face de travail au niveau de la face de l'entretoise 12 destinée à venir au contact de la carte 10 de circuit imprimé.
Ainsi, l'invention concerne un nouveau procédé de fabrication de dispositifs électriques, notamment de claviers, et un sous-ensemble destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. Ce sous-ensemble présente l'avantage de pouvoir être facilement conditionné et d'éviter des étapes de positionnement délicates lors de la fabrication des dispositifs électriques.
I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.
Claims (10)
1. Procédé de fabrication de dispositifs électriques du type qui comporte une carte (10) de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité et un panneau (20) muni d'organes de manoeuvre, entre lesquels sont disposés des composants (16) qui coopèrent avec des trajets conducteurs de la carte et qui peuvent être commandés par des organes de manoeuvre du panneau, et une entretoise (12) assurant le maintien à distance de la carte (10) et du panneau (20) et ayant des ouvertures (14) aux emplacements des composants, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes
- la fabrication d'un sous-ensemble comprenant l'entretoise (12) et une partie au moins des composants (16), puis
- la pose du sous-ensemble sur la carte (10), avec positionnement relatif de l'entretoise et de la carte.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de fabrication du sous-ensemble comprend les étapes suivantes
- la fabrication d'une entretoise (12) ayant des ouvertures (14) pour tous les composants (16), et
- la fixation d'une partie au moins des composants (16) dans une ouverture (14) chacun.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de fixation comprend la sélection d'une entretoise (12) ayant une épaisseur qui correspond à l'épaisseur des composants (16), la découpe des ouvertures (14) dans l'entretoise (12) et le collage d'un film adhésif (18) à une face de l'entretoise (12), puis l'introduction de composants (16) dans certaines ouvertures (14) au moins qui débouchent à l'autre face afin que les composants introduits (16) soient maintenus par collage au film adhésif (18).
4. Sous-ensemble de dispositif électrique destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend
- une entretoise (12) ayant des ouvertures (14), et
- des composants (16) logés dans une partie au moins des ouvertures (14) et ne dépassant pratiquement pas de l'une ou l'autre face de l'entretoise (12).
5. Sous-ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de l'entretoise (12) est sensiblement égale à la hauteur des composants (16), et le sous-ensemble comporte en outre un film adhésif (18) collé à une face de l'entretoise (12) et retenant un composant (16) par collage au film (18) dans les ouvertures (12).
6. Sous-ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que les ouvertures (14) ont une forme de section correspondant à la configuration du composant.
7. Sous-ensemble selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que le film (18) a au moins une découpe linéaire dans la partie qui se trouve en face d'une ouverture.
8. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que certains composants (16) au moins sont des dômes élastiques de clavier.
9. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'entretoise (12) comporte des canaux (22, 24) reliant les ouvertures (14).
10. Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que l'entretoise (12) comporte un dispositif de positionnement destiné à coopérer avec un dispositif complémentaire de positionnement d'une carte (10) de circuit portant des trajets conducteurs de l'électricité.
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1998
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