FR3037471A1

FR3037471A1 - CONFIGURE PRINTED CIRCUIT FOR RECEIVING AN ELECTRONIC COMPONENT SENSITIVE TO DEFORMATION

Info

Publication number: FR3037471A1
Application number: FR1555238A
Authority: FR
Inventors: Vincent Ducros
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2016-12-16
Anticipated expiration: 2035-06-09
Also published as: FR3037471B1

Abstract

La présente invention a pour objet un circuit imprimé (1) caractérisé en ce qu'il comporte une rainure (4) configurée pour coopérer avec un capteur (3) sensible à la déformation dudit circuit imprimé.The present invention relates to a printed circuit (1) characterized in that it comprises a groove (4) configured to cooperate with a sensor (3) responsive to the deformation of said printed circuit.

Description

1 La présente invention concerne un circuit imprimé configuré pour recevoir un composant électronique sensible à la déformation. Un circuit imprimé (ou PCB de l'anglais « Printed circuit board ») est un support permettant de maintenir et de relier électriquement un ensemble de composants 5 électroniques entre eux, dans le but de réaliser un circuit électronique complexe. Généralement, les circuits imprimés sont constitués de couches conductrices et isolantes renforcées par une trame de fibres de verre, leur conférant ainsi une grande solidité. En plus d'une fonction de connexion électrique des composants électroniques, il assure ainsi une fonction mécanique de maintien des composants. 10 L'inconvénient de ces circuits imprimés rigides est qu'ils ne sont pas adaptés à tous les composants électroniques, et notamment aux composants sensibles à la déformation, destinés à mesurer une déformation appliquée au circuit imprimé et dont la sensibilité et la précision des mesures sont proportionnelles à la flexibilité des circuits imprimés. 15 Il existe encore un autre type de circuit imprimé dit souple ou flexible, fabriqué à partir de matière isolante fine. Tel un câble électrique utilisé entre deux composants électroniques, le circuit imprimé flexible a uniquement une fonction de liaison électrique. L'inconvénient de ces circuits imprimés souples est qu'ils ne sont pas adaptés à la fonction mécanique de maintien des composants électroniques. En effet, la majorité 20 des composants contenus sur un circuit imprimé n'ont pas vocation à subir une déformation dudit circuit imprimé et risquent même de se fissurer ou de se casser lorsqu'ils sont soumis à des efforts de déformation. Il existe encore des circuits imprimés appelés « flex-rigide », constituant un compromis entre les deux types de circuits imprimés susmentionnés, comportant à la fois 25 des parties rigides sur lesquelles sont fixés des composants électroniques, reliées entre-elles par des parties souples. L'inconvénient de ces circuits imprimés est qu'ils sont complexes à fabriquer et, par conséquent, très coûteux. Il est encore connu des circuits imprimés rigides comportant une ou plusieurs 30 rainures, ces rainures étant généralement utilisées pour ménager des zones de pliages dans les circuits imprimés de sorte à déformer ces derniers de manière définitive. Mais, en aucun cas, un composant électronique ne doit être positionné à proximité de ces rainures, limitant ainsi considérablement la surface utile de tels circuits imprimés. Le but de la présente invention est de proposer un circuit imprimé exempt des 35 inconvénients susmentionnés et présentant la rigidité nécessaire au bon maintien des 3037471 2 composants électroniques et une souplesse localisée permettant l'amélioration de la transmission de l'information de la déformation mécanique dudit circuit imprimé vers un composant électronique sensible à une telle déformation. Selon l'invention ce but est atteint grâce à un circuit imprimé remarquable en 5 ce qu'il comporte une rainure configurée pour coopérer avec un capteur sensible à la déformation dudit circuit imprimé. Le circuit imprimé selon l'invention procure plusieurs avantages intéressants. Notamment : - il procure une souplesse localisée permettant d'améliorer la performance d'un 10 capteur de déformation dont il est équipé en améliorant la transmission de l'information mécanique de déformation vers le composant électronique, tout en assurant un bon maintien sans risque de cassure des autres composants électroniques ; - il possède un faible impact économique du fait de sa fabrication simple qui ne 15 nécessite pas d'ajout de matière particulière. Selon un exemple de réalisation préféré, la rainure est réalisée dans la face opposée à la face sur laquelle le capteur sensible à la déformation est destiné à être fixé. Ainsi, le capteur de déformation est maintenu en contact avec la surface du circuit imprimé pour une meilleure lecture de l'information. 20 Selon un exemple de réalisation avantageux, l'axe longitudinal de la rainure ménagée dans le circuit imprimé est perpendiculaire à l'axe de sensibilité du capteur de déformation destiné à équiper ledit circuit imprimé. De la sorte, cette caractéristique procure l'avantage intéressant de favoriser la souplesse du circuit imprimé selon l'invention selon un axe précis correspondant à un axe 25 de sensibilité déterminé du capteur de déformation dont il est équipé et améliorant les mesures de ce dernier. Selon un exemple de réalisation préféré, la rainure ménagée dans ledit circuit imprimé est traversante. Selon un exemple d'exécution avantageux, la largeur de la rainure est 30 inférieure à la distance séparant les plots de soudure du capteur sensible à la déformation destiné à équiper le circuit imprimé. Ainsi, le capteur de déformation est fixé sur les portions rigides du circuit imprimé. Selon un exemple de réalisation avantageux, la rainure présente une profondeur comprise entre 10 (3/0 et 70 (3/0 de l'épaisseur du circuit imprimé. 35 Selon un exemple de réalisation avantageux, la rainure présente une profondeur de l'ordre de 70 (3/0 de l'épaisseur du circuit imprimé. 3037471 3 Selon un exemple de réalisation avantageux, la rainure est ménagée dans une portion extrême latérale du circuit imprimé. Ainsi, la zone de souplesse est localisée à une portion de la surface du circuit imprimé de sorte que seul le capteur de déformation est soumis aux déformations dudit 5 circuit imprimé, ces déformations étant sans effet pour la partie restante rigide du circuit imprimé regroupant les autres composants électroniques. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention, ressortiront de la description qui suit à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : 10 - La figure 1 est une vue une vue en perspective et à caractère schématique illustrant un exemple de réalisation du circuit imprimé selon l'invention. - La figure 2 est une vue de coté à caractère schématique du circuit imprimé selon la figure 1, en position de repos. - La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, dans laquelle le circuit 15 imprimé est soumis à une déformation. Dans le présent exposé, le circuit imprimé selon l'invention est décrit dans une application intéressante bien que nullement limitative du domaine automobile, et notamment dans l'application aux systèmes de surveillance de la pression des pneus, comportant une unité roue montée dans chaque roue d'un véhicule. 20 De telles unités roue comportent un circuit imprimé 1 sur lequel sont fixés, par soudage, une pluralité de composants électroniques 2 tels qu'un capteur de pression, un capteur de température, un micro processeur, une antenne de réception de signaux basse fréquence, une antenne d'émission de signaux radio fréquence, une batterie alimentant l'ensemble de ces éléments. 25 De manière connue en soi, les unités roues surveillent la pression régnant à l'intérieur des pneumatiques ainsi que la température. Ces unités de roues, fixées sur la face interne d'un pneu de la bande de roulement, comportent encore d'autres capteurs permettant de réaliser des fonctions additionnelles. Ainsi, ces unités de roues comportent au moins un capteur 3 sensible à la 30 déformation, encore appelé capteur de déformation dans le présent exposé, par exemple de type piézoélectrique. Ces capteurs permettent de mesurer la déformation du circuit imprimé sur lequel ils sont fixés, la mesure de cette déformation étant liée à la déformation du pneumatique et pouvant être interprétée pour assurer des fonctions telles que la surveillance de l'usure des pneumatiques ou encore la mesure de la charge d'un 35 véhicule. Le circuit imprimé 1 selon l'invention comporte une rainure 4 réalisée par toute méthode connue en soi, par exemple par une simple opération de fraisage lors de la 3037471 4 fabrication dudit circuit imprimé. Ainsi, la fabrication du circuit imprimé 1 selon l'invention est simple et l'opération additionnelle d'usinage permettant de ménager la rainure 4 ne modifie pas significativement sont coût par rapport à un circuit imprimé rigide conventionnel.The present invention relates to a printed circuit configured to receive an electronic component responsive to deformation. A printed circuit board (or PCB) is a support for maintaining and electrically connecting a set of electronic components together for the purpose of producing a complex electronic circuit. Generally, printed circuits consist of conductive and insulating layers reinforced by a frame of glass fibers, thus giving them great strength. In addition to a function of electrical connection of the electronic components, it thus ensures a mechanical function of maintaining the components. The disadvantage of these rigid printed circuits is that they are not suitable for all electronic components, and particularly for deformation-sensitive components, intended to measure deformation applied to the printed circuit and whose sensitivity and accuracy of measurements are proportional to the flexibility of printed circuits. There is another type of flexible or flexible printed circuit made from thin insulating material. Like an electric cable used between two electronic components, the flexible printed circuit only has an electrical connection function. The disadvantage of these flexible printed circuits is that they are not adapted to the mechanical function of holding the electronic components. Indeed, the majority of components contained on a printed circuit are not intended to undergo deformation of said printed circuit and may even crack or break when subjected to deformation forces. There still exist printed circuits called "flex-rigid", constituting a compromise between the two types of printed circuits mentioned above, comprising both rigid parts on which are fixed electronic components, interconnected by flexible parts. The disadvantage of these printed circuits is that they are complex to manufacture and, consequently, very expensive. Rigid printed circuits comprising one or more grooves are still known, these grooves being generally used to provide folding zones in the printed circuit boards so as to permanently deform them. But, in no case, an electronic component must be positioned near these grooves, thus considerably limiting the useful area of such printed circuits. The object of the present invention is to provide a printed circuit free from the aforementioned drawbacks and having the rigidity necessary for the good maintenance of the electronic components and a localized flexibility allowing the improvement of the transmission of the information of the mechanical deformation of said electronic components. printed circuit to an electronic component sensitive to such deformation. According to the invention this object is achieved thanks to a remarkable printed circuit in that it comprises a groove configured to cooperate with a sensor responsive to the deformation of said printed circuit. The printed circuit according to the invention provides several interesting advantages. In particular: - it provides a localized flexibility to improve the performance of a deformation sensor which it is equipped by improving the transmission of mechanical deformation information to the electronic component, while ensuring a good maintenance without risk of breakage of other electronic components; - It has a low economic impact due to its simple manufacture which does not require the addition of particular material. According to a preferred embodiment, the groove is made in the opposite face to the face on which the deformation-sensitive sensor is intended to be fixed. Thus, the deformation sensor is kept in contact with the surface of the printed circuit for a better reading of the information. According to an advantageous exemplary embodiment, the longitudinal axis of the groove formed in the printed circuit is perpendicular to the sensitivity axis of the deformation sensor intended to equip said printed circuit. In this way, this feature provides the advantageous advantage of promoting the flexibility of the printed circuit according to the invention along a precise axis corresponding to an axis 25 of determined sensitivity of the deformation sensor which it is equipped and improving the measurements of the latter. According to a preferred embodiment, the groove in said printed circuit is through. According to an advantageous exemplary embodiment, the width of the groove is less than the distance separating the solder pads from the deformation-sensitive sensor intended to equip the printed circuit. Thus, the deformation sensor is fixed on the rigid portions of the printed circuit. According to an advantageous exemplary embodiment, the groove has a depth of between 10 (3/0 and 70%) of the thickness of the printed circuit According to an advantageous embodiment, the groove has a depth of the order 70 (3/0 of the thickness of the printed circuit 3037471 3 According to an advantageous embodiment example, the groove is formed in a lateral extreme portion of the printed circuit.Thus, the zone of flexibility is localized to a portion of the surface. of the printed circuit so that only the deformation sensor is subjected to the deformations of said printed circuit, these deformations being ineffective for the remaining rigid portion of the printed circuit comprising the other electronic components Other objects, characteristics and advantages of the present invention The invention will become apparent from the following description by way of nonlimiting example with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a view a view in perspective and schematic illustrating an exemplary embodiment of the printed circuit according to the invention. - Figure 2 is a schematic side view of the printed circuit according to Figure 1, in the rest position. FIG. 3 is a view similar to FIG. 2, in which the printed circuit 15 is subjected to a deformation. In the present description, the printed circuit according to the invention is described in an interesting application that is in no way limiting to the automotive field, and in particular in the application to tire pressure monitoring systems, comprising a wheel unit mounted in each wheel. of a vehicle. Such wheel units comprise a printed circuit 1 on which are fixed, by welding, a plurality of electronic components 2 such as a pressure sensor, a temperature sensor, a microprocessor, a low frequency signal receiving antenna, an antenna transmitting radio frequency signals, a battery supplying all of these elements. In a manner known per se, the wheel units monitor the pressure prevailing inside the tires as well as the temperature. These wheel units, fixed on the inner face of a tire of the tread, still include other sensors for performing additional functions. Thus, these wheel units comprise at least one deformation-sensitive sensor 3, also called deformation sensor in the present disclosure, for example of the piezoelectric type. These sensors make it possible to measure the deformation of the printed circuit on which they are fixed, the measurement of this deformation being linked to the deformation of the tire and which can be interpreted to ensure functions such as the monitoring of the wear of the tires or the measurement of the load of a vehicle. The printed circuit 1 according to the invention comprises a groove 4 made by any method known per se, for example by a simple milling operation during the manufacture of said printed circuit. Thus, the manufacture of the printed circuit 1 according to the invention is simple and the additional machining operation to provide the groove 4 does not significantly change its cost compared to a conventional rigid printed circuit.

Cette rainure 4 est configurée pour coopérer avec le capteur 3 sensible à la déformation dudit circuit imprimé. En effet, cette rainure procure au circuit imprimé une souplesse localisée de sorte que lorsqu'elle est associée à un capteur 3 sensible à la déformation, la transmission de l'information mécanique de déformation dudit circuit imprimé est directement mesurée par le capteur 3 de déformation, améliorant ainsi la performance de ce dernier. La rainure 4 est réalisée dans la face lb du circuit imprimé opposée à la face la sur laquelle le capteur 3 sensible à la déformation est destiné à être fixé. Ainsi, le capteur 3 de déformation est maintenu en contact avec la surface du circuit imprimé pour une meilleure lecture de l'information.This groove 4 is configured to cooperate with the sensor 3 sensitive to the deformation of said printed circuit. Indeed, this groove provides the printed circuit localized flexibility so that when associated with a sensor 3 sensitive to deformation, the transmission of mechanical deformation information of said printed circuit is directly measured by the deformation sensor 3 , thus improving the performance of the latter. The groove 4 is made in the face lb of the printed circuit opposite to the face on which the sensor 3 sensitive to the deformation is intended to be fixed. Thus, the deformation sensor 3 is kept in contact with the surface of the printed circuit for better reading of the information.

La rainure 4 présente une profondeur p comprise entre 10 (3/0 et 70 (3/0 de l'épaisseur e du circuit imprimé, selon la sensibilité et la fiabilité de mesure désirées du capteur 3 sensible à la déformation. De préférence et avantageusement, la rainure présente une profondeur de l'ordre de 70 (3/0 de l'épaisseur du circuit imprimé. La largeur I de la rainure 4 est inférieure à la distance d séparant les plots de soudure 3a, 3b du capteur 3 sensible à la déformation destiné à équiper le circuit imprimé. Ainsi, le capteur 3 de déformation est fixé, via ses plots de soudure, sur les portions rigides du circuit imprimé. Autrement dit, les plots de soudure 3a, 3b, du capteur 3 de déformation sont fixés dans une portion du circuit imprimé qui n'est pas en regard de la rainure 4, c'est-à-dire une portion du circuit imprimé dont l'épaisseur e n'est pas diminuée.The groove 4 has a depth p between 10 (3/0 and 70 (3/0) of the thickness e of the printed circuit, according to the desired sensitivity and measurement reliability of the deformation-sensitive sensor 3. Preferably and advantageously , the groove has a depth of the order of 70 (3/0 of the thickness of the printed circuit The width I of the groove 4 is less than the distance d between the solder pads 3a, 3b of the sensor 3 sensitive to the deformation intended to equip the printed circuit Thus, the deformation sensor 3 is fixed, via its solder pads, on the rigid portions of the printed circuit, ie, the solder pads 3a, 3b, of the deformation sensor 3 are fixed in a portion of the printed circuit which is not facing the groove 4, that is to say a portion of the printed circuit whose thickness e is not decreased.

Afin d'améliorer le contact du capteur 3 sensible à la déformation avec la surface du circuit imprimé 1 et par conséquent afin d'améliorer la précision de mesure dudit capteur 3 de déformation, un troisième point de soudure 3c peut être ajouté au niveau de la partie centrale dudit capteur 3 de déformation, à l'aplomb de la rainure 4. Les capteurs sensibles à la déformation sont souvent configurés pour ne mesurer des déformations que dans une seule direction. Cette conception volontaire de ces capteurs permet de filtrer les informations à mesurer. Par exemple, dans le cas d'un capteur intégré dans le pneumatique d'un véhicule automobile, pour mesurer les déformations subies par ledit pneumatique lorsque ce dernier entre en contact avec la chaussée, et ainsi déterminer son usure par exemple, il est nécessaire de filtrer les déformations qui pourraient être engendrées par d'autres phénomènes, tel que par exemple par l'accélération du véhicule. Dans ces cas, l'axe longitudinal A-A de la rainure 4 ménagée dans le circuit imprimé est perpendiculaire à l'axe A'-A' de sensibilité du 3037471 5 capteur 3 de déformation destiné à équiper ledit circuit imprimé 1. Dans l'exemple d'application des unités de roue équipant le pneumatique d'un véhicule, l'axe longitudinal A-A de la rainure 4 ménagée dans le circuit imprimé est parallèle à l'axe de rotation dudit pneumatique, l'axe A'-A' de sensibilité du capteur 3 de déformation étant perpendiculaire 5 audit axe de rotation dudit pneumatique. Ainsi, la souplesse du circuit imprimé 1 est favorisée dans une direction de sensibilité déterminée du capteur de déformation dont il est équipé, améliorant les mesures de ce dernier. Selon l'exemple de réalisation illustré, la rainure 4 ménagée dans le circuit imprimé 1 est traversante. Selon l'exemple de réalisation illustré, le circuit imprimé 1 10 présentant une forme polygonale, la rainure 4 traverse ledit circuit imprimé d'un bord à l'autre dudit circuit imprimé. Avantageusement, la rainure 4 est ménagée dans une portion extrême latérale du circuit imprimé 1. Ainsi, la zone de souplesse étant localisée dans une zone destinée à recevoir uniquement le capteur 3 sensible à la déformation et la rigidité de la 15 partie restante du circuit imprimé n'est pas altérée, assurant ainsi un bon maintien des autres composants électroniques qui ne sont donc pas soumis aux efforts de déformation du circuit imprimé et sont, par conséquent, protégés contre tout risque de fissure ou cassure. Dans l'exposé qui précède, le circuit imprimé 1 selon l'invention est décrit en 20 référence à une application particulière du domaine automobile. Toutefois cette application n'est nullement limitative. En effet, un tel circuit imprimé peut être utilisé dans toutes applications mettant en oeuvre la mesure de la déformation dudit circuit imprimé.In order to improve the contact of the deformation-sensitive sensor 3 with the surface of the printed circuit 1 and consequently to improve the measurement accuracy of said deformation sensor 3, a third welding point 3c can be added at the level of the deformation sensor 3. central portion of said deformation sensor 3, in line with the groove 4. Sensors sensitive to deformation are often configured to measure deformations in only one direction. This voluntary design of these sensors makes it possible to filter the information to be measured. For example, in the case of a sensor integrated in the tire of a motor vehicle, to measure the deformations experienced by said tire when it comes into contact with the road, and thus determine its wear for example, it is necessary to filter the deformations that could be generated by other phenomena, such as for example by the acceleration of the vehicle. In these cases, the longitudinal axis AA of the groove 4 formed in the printed circuit is perpendicular to the axis A'-A 'of the sensitivity of the deformation sensor 3 to equip said printed circuit board 1. In the example for applying the wheel units equipping the tire of a vehicle, the longitudinal axis AA of the groove 4 formed in the printed circuit is parallel to the axis of rotation of said tire, the axis A'-A 'of sensitivity deformation sensor 3 being perpendicular to said axis of rotation of said tire. Thus, the flexibility of the printed circuit 1 is favored in a direction of determined sensitivity of the deformation sensor which it is equipped, improving the measurements of the latter. According to the exemplary embodiment illustrated, the groove 4 formed in the printed circuit 1 is through. According to the exemplary embodiment illustrated, the printed circuit 1 10 having a polygonal shape, the groove 4 passes through said printed circuit from one edge to the other of said printed circuit. Advantageously, the groove 4 is formed in a lateral end portion of the printed circuit 1. Thus, the zone of flexibility being located in a zone intended to receive only the sensor 3 sensitive to the deformation and rigidity of the remaining portion of the printed circuit. is not impaired, thus ensuring a good maintenance of other electronic components that are not subject to the strain of the printed circuit and are, therefore, protected against any risk of crack or breakage. In the foregoing, the printed circuit 1 according to the invention is described with reference to a particular application of the automotive field. However this application is not limiting. Indeed, such a printed circuit can be used in all applications using the measurement of the deformation of said printed circuit.

Claims

REVENDICATIONS1. Printed circuit (1) characterized in that it comprises a groove (4) configured to cooperate with a sensor (3) responsive to the deformation of said printed circuit.

2. printed circuit (1) according to claim 1, characterized in that the groove 5 (4) is formed in the face opposite to the face on which the sensor (3) sensitive to deformation is intended to be fixed.

3. printed circuit (1) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the longitudinal axis (AA) of the groove (4) is perpendicular to the axis (A'-A ') of the sensitivity of sensor (3) responsive to deformation for equipping said printed circuit. 10

4. printed circuit (1) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the groove (4) formed in said printed circuit is through.

5. Circuit board (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the width (I) of the groove (4) is smaller than the distance (d) between the pads (3a, 3b) of soldering of the deformation-sensitive sensor (3) for equipping said printed circuit.

6. printed circuit (1) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the groove (4) has a depth (p) between 10 (3/0 and 70 (3/0 of the thickness (e) said printed circuit.

7. Printed circuit (1) according to claim 6, characterized in that the groove 20 has a depth (p) of the order of 70 (3/0 of the thickness (e) of said printed circuit.

8. Printed circuit (1) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the groove (4) is formed in a lateral end portion of said printed circuit.