FR2966320A1 - Systeme electronique de protection electromagnetique d'un circuit imprime - Google Patents

Abstract

Système électronique comprenant au moins un circuit imprimé (1) et un boîtier (2) comportant au moins deux demi-coques (3, 4) rigides, électriquement conductrices, dont les contours (5) respectifs sont de formes complémentaires afin que les demi-coques (3, 4) puissent être assemblées ensemble, les demi-coques (3, 4) délimitant entre elles un volume creux apte à accueillir ledit circuit imprimé (1), lequel circuit imprimé (1) est pincé entre les demi-coques (3, 4) et comporte au moins une piste de masse superficielle se superposant avec un contour (5) en regard, afin de réaliser un contact électrique. En outre, au moins une des surfaces de contact parmi la piste de masse (7, 8) et le contour (5, 6) en regard, est munie d'au moins une protubérance (9) en saillie dirigée vers l'autre surface de contact.

Description

La présente invention concerne un système électronique comprenant au moins un circuit imprimé et un boîtier comportant au moins deux demi-coques assemblées ensemble et délimitant entre elles un volume creux apte à accueillir ledit circuit imprimé. L'assemblage du boîtier et du circuit imprimé selon l'invention permet au boîtier de réaliser simultanément la protection mécanique et la protection électromagnétique du circuit imprimé. Dans le domaine de la protection électromagnétique d'un circuit imprimé, il est connu d'utiliser un blindage métallique, le plus souvent souple, disposé autour du circuit imprimé. Il est encore connu de disposer un circuit imprimé dans un boîtier rigide lorsqu'une protection mécanique du circuit imprimé est nécessaire. L'objet de l'invention est, sous réserve de quelques adaptations du boîtier et/ou du circuit imprimé, de réaliser un blindage électromagnétique en utilisant le boîtier de protection mécanique. L'invention a pour objet un système électronique comprenant au moins un circuit imprimé et un boîtier comportant au moins deux demi-coques rigides, électriquement conductrices, dont les contours respectifs sont de formes complémentaires afin que les demi-coques puissent être assemblées ensemble, les demi-coques délimitant entre elles un volume creux apte à accueillir le circuit imprimé, ce dernier étant pincé entre les demi-coques et comportant au moins une piste de masse superficielle se superposant avec un contour en regard, afin de réaliser un contact électrique. En outre, l'une au moins des surfaces de contact parmi la piste de masse et le contour en regard, est munie d'au moins une protubérance en saillie dirigée vers l'autre surface de contact. Selon une autre caractéristique de l'invention, une protubérance présente une 25 extension sensiblement égale à 0,1 mm, selon une direction perpendiculaire à la surface de contact. Selon une autre caractéristique de l'invention, une protubérance est une portion de sphère, de diamètre au moins égal à cinq fois l'extension. Selon une autre caractéristique de l'invention, deux protubérances 30 successives le long d'une piste de masse ou d'un contour sont espacées d'une distance inférieure ou égale au quart de la longueur d'onde maximale à supprimer. Selon une autre caractéristique de l'invention, les protubérances disposées sur une demi-coque et les protubérances disposées sur une autre demi-coque en regard, sont en regard. 35 Selon une autre caractéristique de l'invention, les protubérances disposées sur une piste de masse et les protubérances disposées sur une demi-coque en regard, sont en quinconce.

Selon une autre caractéristique de l'invention, une piste de masse est disposée sur chacune des deux faces du circuit imprimé, chacune en regard d'un contour d'une demi-coque. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites pistes de masse sont 5 sensiblement continues et fermées. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites pistes de masse sont disposées sensiblement à la périphérie extérieure du circuit imprimé D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention, ressortiront plus clairement de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec des 10 dessins sur lesquels : - la figure 1 illustre en vue éclatée de dessus les trois composants associés d'un système selon l'invention, - la figure 2 illustre en vue éclatée de dessous les mêmes trois composants associés, 15 - la figure 3 illustre le circuit imprimé en vue de dessus, la figure 4 illustre le circuit imprimé en vue de dessous, - la figure 5 illustre en vue coupée un détail d'un assemblage d'un boîtier autour d'un circuit imprimé, la figure 6 présente une vue coupée d'un détail d'un contour au droit 20 d'une protubérance. Les figures 1 et 2 illustrent un mode de réalisation. Il apparait un châssis 3, un circuit imprimé 1 et un couvercle 4. Le châssis 3 et le couvercle 4 sont deux demi-coques 3, 4 appariées. Ils peuvent être assemblés l'un avec l'autre pour former un boîtier 2. Chacune des demi-coques 3, 4 comporte un contour 5, 6. Le contour 5 du 25 châssis 3 et le contour 6 du couvercle 4 présentent des formes complémentaires, se superposant, afin de pouvoir s'assembler en formant un boîtier 2 sensiblement fermé. Lors de l'assemblage, le couvercle 4 est posé en regard du châssis 3, afin que leurs contours respectifs 5, 6 soient en regard et en correspondance. Chacun des contours 5, 6 forme une ligne sensiblement fermée. Le boîtier 2 peut ensuite être maintenu fermé par 30 des vis 10 d'assemblage, réparties sur la longueur du contour 5, 6. Les vis 10 sont préférentiellement, mais pas exclusivement, disposées majoritairement sur ledit contour 5, 6 pour un assemblage efficace. Les vis 10 permettent d'une part un maintien des demi-coques assemblées et d'autre part d'exercer une pression au niveau de chaque vis 10. Cette pression est avantageusement appliquée au niveau de la ligne de 35 contour 5, 6. L'une au moins des demi-coques 3, 4 est creuse, ici principalement le châssis 3, afin que les demi-coques 3, 4 assemblées délimitent un volume intérieur creux. Ce volume intérieur creux est apte à accueillir un circuit imprimé 1, tel que celui illustré.

Le boîtier 2, formé des demi-coques 3, 4, a pour première fonction une protection mécanique du circuit imprimé 1. Pour cela il est préférable que les demi-coques 3, 4 soient suffisamment rigides. Le circuit imprimé 1 disposé dans le boîtier 2 produit de la chaleur. Une 5 seconde fonction du boîtier 2 est de diffuser cette chaleur vers l'extérieur. Pour cela il convient que les demi-coques 3, 4 soient réalisées dans un matériau bon conducteur thermique. Une troisième fonction du boîtier 2 rendue possible par l'invention est de servir de blindage électromagnétique. Pour cela il convient que les demi-coques 3, 4 soient 10 réalisées dans un matériau bon conducteur électrique. En fonction des niveaux de criticité des trois fonctions précédentes (mécanique, thermique, électromagnétique), auxquels s'ajoutent selon l'application des contraintes de poids ou de coût, il peut être envisagé de réaliser le boîtier 2 selon divers modes et dans différents matériaux. 15 Il est possible de réaliser les demi-coques en résine ou tout matériau composite. Dans ce cas un dépôt ou une inclusion métallique est nécessaire pour réaliser la fonction de conductivité électrique. Il est encore possible d'utiliser directement un métal afin de réaliser la fonction de conductivité électrique. 20 Un alliage léger tel le zamack, le magnésium ou l'aluminium est avantageux en ce qu'il présente de bonnes caractéristiques de conduction tant électrique que thermique. Tous les modes de réalisation sont envisageables : usinage, formage, frittage, moulage ou autres. 25 Selon un mode de réalisation préféré, adapté aux grandes séries, les demi-coques 3, 4 sont réalisées par moulage en fonte d'aluminium. Selon l'art antérieur, un circuit imprimé est disposé dans un boîtier. Les contours respectifs des demi-coques sont en contact afin de réaliser la fermeture du boîtier. Le circuit imprimé est placé à l'intérieur de ces contours et est fixé à l'une des 30 demi-coques. Au contraire, selon une caractéristique de l'invention le circuit imprimé 1 est pincé entre les contours 5, 6 respectifs des demi-coques 3, 4, comme illustré à la figure 5, présentant un détail en coupe d'un assemblage d'un contour 5 et d'un contour 6, autour d'un circuit imprimé 1. 35 Comme illustré à la figure 3, présentant le circuit imprimé 1 en vue de dessus, ou à la figure 4, présentant le même circuit imprimé 1 en vue de dessous, le circuit imprimé 1 comporte de plus, selon l'invention, au moins une piste de masse 7, 8 superficielle. Ladite piste de masse 7, 8 se superpose avec celui des contours 5, 6 auquel elle fait face, de manière à assurer avec ledit contour 5, 6, un contact électrique. Selon l'art antérieur les profils transverses des contours peuvent présenter des formes complexes, telles que des rainures complémentaires. Au contraire, selon l'invention, comme illustré à la figure 5, les profils transverses des contours 5, 6 présentent des formes sensiblement planes, coplanaires entre elles et coplanaires avec la surface du circuit imprimé 1 dans la zone où il est en regard dudit contour 5, 6, soit au droit de la piste de masse 7, 8 superficielle. Les surfaces de contact forment ainsi une ligne de section sensiblement plane sur la longueur d'un contour 5, 6 fermé, lui-même sensiblement plan, du côté d'une demi coque 3, 4 et une ligne de section sensiblement plane sur la longueur d'une ligne fermée, elle-même sensiblement plane, recouverte le cas échéant, d'une piste conductrice 7, 8 reliée électriquement au potentiel 0 V du circuit imprimé 1. Ceci permet de réaliser un assemblage de type « sandwich » où les demi-coques 3, 4 viennent serrer de part et d'autre les faces opposées du circuit imprimé 1 et réaliser un contact électrique entre les demi-coques 3, 4, via leur contours 5, 6 et le potentiel 0 V du circuit imprimé 1. Ainsi le boîtier 2 assure une fonction de blindage électromagnétique pour le circuit imprimé 1. Selon une caractéristique importante de l'invention, l'une au moins des surfaces de contact parmi la piste de masse 7, 8 et le contour 5, 6 en regard, est munie d'au moins une protubérance 9 en saillie dirigée vers l'autre surface de contact.

Une telle protubérance 9 peut être disposée sur la piste de masse 7, 8. Dans ce cas elle peut avantageusement être réalisée au moyen de brasure du type de celle utilisée pour le soudage des composants. Une telle protubérance 9 est alors moins dure que la demi-coque 3, 4 en regard. La protubérance 9 est alors déformée lors de la fermeture du boîtier 2 et du pressage des demi-coques 3, 4 contre les faces du circuit imprimé 1. Une telle protubérance 9 peut encore être disposée sur le contour 5, 6 d'une demi-coque 3, 4. Dans ce cas elle peut avantageusement être réalisée en rapportant une pièce par tout moyen d'assemblage connu. Elle peut encore être réalisée de matière avec ladite demi-coque 3, 4. Une telle protubérance 9 est alors plus dure que le circuit imprimé 1 et l'éventuelle piste de masse 7, 8 en regard. La protubérance 9 vient alors déformer ladite piste de masse 7, 8 en regard et/ou le circuit imprimé 1 sous-jacent à ladite piste de masse 7, 8, lors de la fermeture du boîtier 2 et du pressage des demi-coques 3, 4 contre les faces opposées du circuit imprimé 1. Il est possible de disposer de telles protubérances 9 uniquement sur le 35 contour 5, 6 d'au moins une demi-coque 3, 4, uniquement sur une piste de masse 7, 8 du circuit imprimé 1, ou sur les deux. La fonction d'une telle protubérance est de réaliser une déformation de la protubérance 9 elle-même ou de la piste de masse 7, 8, afin d'assurer un contact électrique entre une demi-coque 3, 4 et une piste de masse 7, 8 en regard. Avantageusement encore, la présence de protubérances 9, associées à une latitude de déformation offerte soit par la déformation de la protubérance 9 elle-même, soit par la déformation du circuit imprimé 1, permet d'accommoder des défauts de fabrication, tels que des défauts de planéité des demi-coques 3, 4 tout en garantissant une bonne fermeture du boîtier 2. Comme illustré à la figure 6, présentant une vue de détail en coupe d'un contour 5, 6, au droit d'une protubérance 9, une protubérance 9 présente une extension 11, selon une direction perpendiculaire à la surface de contact de laquelle elle dépasse. Cette extension est relativement limitée. Si la protubérance 9 est réalisée en matériau mou, par exemple en brasure lorsqu'elle est associée à une piste de masse 7, 8 sur le circuit imprimé 1, il convient que l'extension 11 reste limitée afin que la quantité de matériau puisse lors de sa déformation s'étaler entre le contour 5, 6 et le circuit imprimé 1 sans créer de surépaisseur trop importante. Si la protubérance est réalisée en matériau dur, par exemple de matière avec le contour 5, 6 d'une demi-coque 3, 4, il convient que l'extension 11 reste limitée afin que la déformation qu'elle occasionne à une piste de masse 7, 8 en regard reste suffisante pour assurer un contact électrique, mais insuffisante pour risquer de détériorer le circuit imprimé 1 ou encore de le percer, avec un risque de venir en contact avec une piste non superficielle. Une dimension d'extension 11 selon une direction perpendiculaire à la surface de contact, comprise entre 0,05 mm et 0,2 mm s'avère dans la pratique satisfaisante pour les deux cas précédents.

Dans le cas d'une protubérance 9 en matériau mou, la dimension d'extension 11 et la forme de la protubérance 9, destinée à être déformée importent peu. Ce qui est important est le volume de la protubérance 9. Un volume compris entre 4.10-4 mm3 et 0,15 mm3 est satisfaisant. La figure 6 présente une protubérance 9 en matériau dur, réalisée de matière 30 avec le contour 5, 6. Une valeur préférentielle d'extension égale à 0,1 mm peut ici être retenue. Dans le cas d'une protubérance 9 en matériau dur, n'étant pas destinée à se déformer, une tolérance de fabrication de -0.02 / +0.04 s'avère compatible avec un rattrapage des dispersions de planéité obtenues par moulage, dans le cas de demi-coques 3, 4 en 35 alliage léger. Dans le cas d'une protubérance 9 en matériau dur, la forme de la protubérance importe. Elle peut être variée, mais il est préféré une forme « douce » afin de réduire les risques d'endommagement du circuit imprimé 1.

Une forme pyramidale ou conique est envisageable. Une forme en portion de sphère est préférée. Une telle forme est simple à réaliser en fonderie. Pour une forme sphérique, un diamètre 12 supérieur ou égal à cinq fois la dimension d'extension 11 est préféré. Ceci conduit à un diamètre 12 au moins égal à 0,5 5 mm pour une extension 11 de 0,1 mm: Selon les modes de réalisation, les protubérances peuvent être disposées sur une demi-coque 3, 4, et/ou sur l'autre demi-coque 3, 4 et/ou sur le circuit imprimé 1, sur l'une ou les deux de ses faces. Le but étant de créer un contact électrique à des fins de protection 10 électromagnétique, il convient que la distance maximale 13 entre deux protubérances 9 successives le long de la ligne de contact entre demi-coques 3, 4 et circuit imprimé 1 soit liée à la longueur d'onde maximale que l'on souhaite supprimer. Avantageusement cette distance maximale 13 est choisie inférieure ou égale au quart de la longueur d'onde maximale.

15 Sur l'exemple illustré, la distance moyenne entre deux protubérances successives est de 4 mm. Ceci permet de filtrer des signaux de longueur d'onde au plus égale à 16 mm. Selon un mode de réalisation, des protubérances 9 sont disposées sur une demi-coque 3, 4 et des protubérances 9 sont disposées sur une autre demi-coque 3, 4 en 20 regard. Avantageusement dans ce cas lesdites protubérances 9 sont placées de manière à être en regard. Ainsi au droit d'une protubérance 9, on trouve une autre protubérance 9. Le circuit imprimé 1 se trouve ainsi pincé entre deux protubérances 9, ce qui renforce l'effet de pincement et de contact électrique. De plus une telle disposition évite une déformation du circuit imprimé 1 que ne manquerait pas de causer une disposition des 25 protubérances 9 en quinconce. Selon un mode de réalisation, des protubérances 9 sont disposées sur une demi-coque 3, 4 et des protubérances 9 sur une piste de masse 7, 8 en regard. Avantageusement, dans ce cas, où les protubérances 9 ne sont pas du même type (matériau dur et matériau mou) lesdites protubérances 9 sont placées de manière à 30 être en quinconce. Les deux modes de réalisation précédents peuvent être combinés. Une piste de masse 7, 8 peut être disposée sur une ou sur les deux faces du circuit imprimé 1. Chaque piste de masse 7, 8 est en regard d'un contour 5, 6 d'une demi-coque 3, 4. Les deux pistes de masse 7, 8 se superposent alors avec la ligne de contact 35 définie par les contours 5, 6 eux-mêmes superposés. Les différents modes de réalisation peuvent se combiner à loisir. Il est ainsi possible de réaliser un système comprenant entre une série de protubérances 9 disposée sur une des demi-coques 3, 4 ou sur une des faces du circuit imprimé 1 et quatre séries de protubérances 9 disposées sur chacune des demi-coques 3, 4 et sur chacune des faces du circuit imprimé 1. Afin de répondre au besoin de protection électromagnétique, le boîtier 2 est employé comme blindage du circuit imprimé 1. Pour cela il convient que le contact électrique entre les demi-coques 3, 4 du boîtier 2 et le potentiel 0 V soit régulièrement assuré (selon la maille de longueur d'onde décrite précédemment). A cette fin, la ou les piste(s) de masse 7, 8 sont de préférence continues et fermées. C'est le cas de la réalisation illustrée aux figures 3 et 4. Une exception peut, par exemple, être acceptée au niveau des vis de fixation 10. Cependant chaque segment de ladite piste 7, 8 est relié au potentiel 0 V. Il convient de réaliser une protection électromagnétique des composants sensibles présent sur le circuit imprimé 1. A cet effet une majorité de la surface du circuit imprimé 1 est placée dans le boîtier 2. Aussi la ou les piste(s) de masse 7, 8 sont disposées préférentiellement à la périphérie extérieure du circuit imprimé 1. Ceci n'est cependant pas une obligation absolue et certains composants peuvent se trouver à l'extérieur du boîtier 2. Ceci est le cas dans l'exemple illustré à la figure 3 pour les connecteurs 14 qui sont disposés à l'extérieur du boîtier 2 et donc à l'extérieur de la piste de masse 7.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Système électronique comprenant au moins un circuit imprimé (1) et un boîtier (2) comportant au moins deux demi-coques (3, 4) rigides, électriquement conductrices, dont les contours (5, 6) respectifs sont de formes complémentaires afin que les demi-coques (3, 4) puissent être assemblées ensemble, les demi-coques (3, 4) délimitant entre elles un volume creux apte à accueillir ledit circuit imprimé (1), caractérisé en ce que : - le circuit imprimé (1) est pincé entre les demi-coques (3, 4) et comporte au moins 10 une piste de masse superficielle (7, 8) se superposant avec un contour (5, 6) en regard, afin de réaliser un contact électrique, - au moins une des surfaces de contact parmi la piste de masse (7, 8) et le contour (5, 6) en regard, est munie d'au moins une protubérance (9) en saillie dirigée vers l'autre surface de contact. 15
2. 2. Système selon la revendication 1, où une protubérance (9) présente une extension (11) sensiblement égale à 0,1 mm, selon une direction perpendiculaire à la surface de contact.
3. 3. Système selon la revendication 1, où une protubérance (9) présente une extension (11) selon une direction perpendiculaire à la surface de contact, ladite 20 protubérance (9) étant une portion de sphère, de diamètre (12) au moins égal à cinq fois l'extension (11).
4. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, où deux protubérances (9) successives le long d'une piste de masse (7, 8) ou d'un contour (5, 6) sont espacées d'une distance inférieure ou égale au quart de la longueur d'onde 25 maximale à supprimer.
5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où les protubérances (9) disposées sur une demi-coque (3, 4) et les protubérances (9) disposées sur une autre demi-coque (3, 4) en regard, sont en regard.
6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où les 30 protubérances (9) disposées sur une piste de masse (7, 8) et les protubérances (9) disposées sur une demi-coque (3, 4) en regard, sont en quinconce.
7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, où une piste de masse (7,
8. 8) est disposée sur chacune des deux faces du circuit imprimé (1), chacune en regard d'un contour (5, 6) d'une demi-coque (3, 4). 35 8. Système selon la revendication 7, où lesdites pistes de masse (7, 8) sont sensiblement continues et fermées.
9. 9. Système selon la revendication 7 ou 8, où lesdites pistes de masse (7, 8) sont disposées sensiblement à la périphérie extérieure du circuit imprimé (1).