FR3086495A1

FR3086495A1 - Connexion electrique pour un module d'eclairage a fonction dynamique d'un vehicule automobile

Info

Publication number: FR3086495A1
Application number: FR1858630A
Authority: FR
Inventors: Olivier BADIA; Mehdi Djebrouni
Original assignee: Valeo Vision SAS
Current assignee: Valeo Vision SAS
Priority date: 2018-09-24
Filing date: 2018-09-24
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2038-09-24
Also published as: FR3086495B1

Abstract

Une interconnexion électrique entre un premier circuit imprimé d'un module d'éclairage d'un véhicule automobile, le premier circuit imprimé ayant un substrat flexible et dynamique, et un deuxième circuit imprimé est proposée. La solution proposée permet de s'affranchir d'un connecteur dédié et augmente ainsi la flexibilité de conception du module d'éclairage, tout en en réduisant les coûts et le temps de production.

Description

CONNEXION ELECTRIQUE POUR UN MODULE D’ECLAIRAGE A FONCTION DYNAMIQUE D’UN VEHICULE AUTOMOBILE

L’invention se rapporte aux modules lumineux pour véhicules automobiles. L’invention concerne en particulier un module comprenant au moins deux circuits imprimés électriquement interconnectés, dont au moins un comprend un substrat flexible et dynamique.

Une diode électroluminescente, LED, est un composant électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Dans le domaine automobile, on a de plus en plus recours à la technologie LED pour diverses solutions de signalisation lumineuse. Les LEDs sont utilisées afin d’assurer des fonctions lumineuses telles que les feux diurnes, les feux de signalisation, ou bien afin d’illuminer l’intérieur de l’habitacle d’un véhicule automobile. L’intensité lumineuse émise par une LED est en général dépendante de l’intensité du courant électrique qui la traverse. Entre autres, une LED est caractérisée par une valeur seuil d’intensité de courant électrique.

Il est connu dans l’art d’utiliser un circuit de pilotage pour piloter l’alimentation électrique d’une ou d’un ensemble de LEDs. Le circuit définit le courant électrique appliqué à une branche montée en charge et comprenant le groupe de LEDs branchées en série, ou sous forme matricielle. Afin de fournir une alimentation constante, des circuits de pilotage connus utilisent différents types de convertisseurs, DC/DC, linéaire, résistif, etc.... pour convertir le courant électrique continu fourni par exemple par une batterie de voiture en un courant continu de charge, apte à alimenter les LEDs en question. Il existe des conceptions de feux de véhicules automobiles impliquant au moins une première partie configurée à pouvoir bouger de manière contrôlée par rapport à une deuxième partie. Cette fonction permet par exemple de diriger les rayons lumineux émis par des sources LEDs vers différentes directions de manière dynamique. Comme l’espace de conception d’un feu de véhicule automobile est restreint, il devient dans tels cas nécessaire de réaliser un module lumineux en au moins deux parties : une première partie fixe, qui abrite par exemple les sources lumineuses, et une deuxième partie dynamique abritant par exemple le circuit de pilotage de l’alimentation des sources lumineuses. La deuxième partie est apte à suivre le mouvement mécanique qui vient d’être décrit. De manière connue, on a recours à des circuits imprimés flexibles dynamiques « dynamic flexible printed circuit board - dynamic FPCB » pour réaliser un circuit électronique dont au moins une partie nécessite de suivre le mouvement. Les circuits imprimés flexibles dynamiques peuvent être pliés en cours de fonctionnement. Une interconnexion électrique entre un FPCB dynamique et un circuit imprimé rigide est de manière connue réalisée par un connecteur rigide comprenant une pluralité de conducteurs électriques. Cependant, cette solution implique un encombrement important au niveau de l’interconnexion, puisque les connecteurs connus ont une taille relativement conséquente. En plus, la certification de connecteurs dédiés pour leur utilisation dans un véhicule automobile est un procédé onéreux et long, ce qui rend leur développement difficile.

L’invention a pour objectif de pallier à au moins un des problèmes posés par l’art antérieur. Plus précisément, l’invention a pour objectif de proposer un module qui permet une connexion électrique alternative entre une carte de circuit imprimé et un circuit imprimé à substrat flexible et dynamique.

Selon un aspect de l’invention, un module d’éclairage pour un véhicule automobile est proposé. Le module comprend un premier et un deuxième circuit imprimé ayant des circuits électroniques respectifs. Le premier circuit imprimé comprend un substrat flexible et dynamique. L’agencement est tel que la position d’au moins une partie du premier circuit imprimé est dynamique par rapport à la position du deuxième circuit imprimé. Le module est remarquable en ce qu’il comprend au moins une connexion électrique par pontage entre le premier et le deuxième circuit électronique, le pontage étant réalisé au moyen de fils métalliques soudés en surface.

Le deuxième circuit imprimé peut préférentiellement comprendre un substrat rigide et généralement plan.

Les fils métalliques peuvent de préférence être constitués par un unique fil métallique de section cylindrique, une languette métallique, ou une tresse de fils métalliques. Les fils métalliques peuvent comprendre ou être réalisés en aluminium, en or ou en cuivre. Le diamètre des fils peut être compris entre 75 pm et 250pm.

De manière préférée, le module peut comprendre une pluralité de connexions électriques par pontage entre le premier et le deuxième circuit imprimé.

La pluralité de connexions électriques peut de manière préférée comprendre des plots de connexion longeant un bord du premier circuit et/ou du deuxième circuit imprimé.

De préférence, la pluralité de connexions électriques peut comprendre au moins deux lignes de plots de connexion disposées en quinconce et longeant un bord du premier et/ou du deuxième circuit imprimé. Les deux lignes peuvent de préférence être parallèles l’une par rapport à l’autre et les positions des plots d’une ligne peuvent être décalés par rapport aux positions des plots de l’autre ligne.

Les plots de connexion peuvent de préférence comprendre une couche métallique sur leur surface, le métal pouvant de préférence être identique au métal qui constitue les fds métalliques.

Les liaisons par pontage peuvent de préférence être réalisées par soudage, par exemple par soudage ultra-sons ou par friction.

Au moins un des circuits imprimés peut de préférence comprendre au moins une connexion par pontage supplémentaire, pour relier le circuit électronique de la carte à au moins un composant électronique ne faisant pas partie du premier ni du deuxième circuit électronique.

De préférence, ledit composant électronique peut comprendre une source lumineuse à élément électroluminescent. Il peut par exemple s’agir d’une diode électroluminescente, LED.

Un des deux circuits imprimés peut de préférence comprendre un circuit de pilotage de l’alimentation électrique d’au moins une source lumineuse à élément électroluminescent du module. De préférence, l’autre circuit imprimé peut comprendre l’au moins une source lumineuse du module.

En utilisant les mesures proposées par la présente invention, il devient possible d’interconnecter deux circuits imprimés d’un module lumineux, dont un comprend un substrat flexible et dynamique, tout en s’affranchissant d’un connecteur dédié. Il en résulte une réduction de l’encombrement dans l’espace limité disponible pour réaliser un feu de véhicule automobile. Selon des modes de réalisation préférés de l’invention, la technique du pontage (« wire bonding » ou « ribbon bonding ») est utilisée afin de réaliser cette interconnexion électrique. Ceci engendre une meilleure utilisation des ressources, puisque le nombre de connexions réalisées est choisi de manière exacte par rapport aux connexions requises - ceci n’est souvent pas le cas pour des connecteurs, qui présentent un nombre de connecteurs prédéterminés. La dissipation thermique de la connexion s’en voit également améliorée par rapport à des solutions connues impliquants des connecteurs ayant un châssis en matière plastique. La production d’un module lumineux est rendue plus simple et plus rapide moyennant les mesures de l’invention. Pour des connecteurs connus, un opérateur doit intervenir pour interconnecter manuellement les deux circuits imprimés. En accord avec des aspects de l’invention, l’interconnexion peut est réalisée moyennant un robot de soudage en formant des points de soudage ultrasons. Comme bon nombre de modules lumineux font déjà intervenir des étapes de soudage et de pontage pour connecter d’autres composants montés en surface, l’interconnexion peut être réalisé lors de cette même étape qui existe déjà dans le procédé de production, engendrant ainsi un gain de temps et de complexité de production important. En plus, l’étape onéreuse et lente de certification d’un connecteur dédié est éliminée.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l’aide de la description des exemples et des dessins parmi lesquels :

la figure 1 montre de manière schématisée une coupe à travers un module selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;

la figure 2 montre une vue en perspective d’un détail d’un module selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;

la figure 3 montre une vue en perspective d’un détail d’un module selon un mode de réalisation préféré de l’invention.

Sauf indication spécifique du contraire, des caractéristiques techniques décrites en détail pour un mode de réalisation donné peuvent être combinées aux caractéristiques techniques décrites dans le contexte d’autres modes de réalisation décrits à titre d’exemples et de manière non limitative. Des numéros de référence similaires seront utilisés pour décrire des concepts semblables à travers différents modes de réalisation de l’invention. Par exemple, les références 100, 200 et 300 désignent trois modes de réalisation d’un module selon l’invention.

La description se concentre sur les éléments et composants d’un véhicule automobile qui sont directement en relation avec les aspects de l’invention. D’autres éléments bien connus ne seront pas décrits en détails ou mentionnés, bien qu’ils fassent évidemment partie d’un module lumineux. Il s’agit par exemple et de manière non limitative d’éléments optiques tels que des lentilles optiques ou des réflecteurs, ou de supports divers pour maintenir des composants à leurs emplacements prévus.

L’illustration de la figure 1 montre une coupe à travers un module 100 selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention. Un module d’éclairage 100 comprend un premier circuit imprimé 110 qui comprend un substrat flexible et dynamique. Ce substrat est apte à pourvoir être fléchi lors du fonctionnement du module lumineux au sein d’un projecteur par exemple, la flexion est illustrée par la flèche à deux pointes opposées. Le module comprend également un deuxième circuit imprimé 120. Ce substrat peut également comprendre un substrat flexible éventuellement dynamique, mais il s’agit dans l’exemple montré d’une carte rigide de circuit imprimé. Les deux circuits imprimés comprennent des circuits électroniques respectifs 112, 122. La réalisation de circuits électroniques sur des substrats isolants rigides et/ou flexibles est connue dans l’art et ne sera pas détaillée dans le cadre de la présente description. Les pistes du circuit électronique peuvent notamment être noyées dans la matière isolante du substrat, ou être réalisées par dépôt de cuivre en surface du substrat. Les pistes peuvent alternativement ou de manière complémentaire être réalisées par une technique d’impression par jet d’encre comportant des particules électriquement conductrices. Dans l’exemple montré, le premier circuit imprimé 110 comprend un circuit de pilotage de l’alimentation électrique d’au moins une source lumineuse de type diode électroluminescente, LED, 20. De tels circuits de pilotage sont connus dans l’art, ils impliquent de manière générale un circuit convertisseur apte à transformer une tension continue fournie par une batterie interne au véhicule automobile, en une tension de charge de valeur adéquate à l’alimentation des LEDs. Le deuxième circuit imprimé 120 est fixé par des moyens non-illustrés sur un support 10. Il peut s’agir d’un élément de dissipation thermique en aluminium, mais d’autres configurations sont envisageables sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Sur la figure 1, le circuit imprimé sert d’interface entre le circuit de pilotage 112 et la source lumineuse 20, qui est collée directement sur l’élément de support 10 à capacité de dissipation thermique.

L’interconnexion électrique entre le circuit électronique 112 du premier substrat flexible et dynamique et le circuit électronique 122 du deuxième substrat rigide et généralement plan est réalisée par au moins une connexion par pontage 130 selon la technique connue sous le nom de « wire bonding » en anglais. La connexion comprend un plot de connexion 132 sur chacun des circuits imprimés et un fil électriquement conducteur 134 qui relie les deux plots de connexion. Chaque plot de connexion est électriquement relié au circuit électronique du circuit imprimé respectif. Le fil électriquement conducteur 134 est soudé entre les deux plots de connexion, par exemple par soudage ultrason. Le matériau du fil est de l’aluminium, de l’or ou du cuivre, tandis que son diamètre est compris entre 75pm et 250pm. Selon un mode de réalisation préféré, les plots de connexions 132 comprennent au moins sur leur surface une couche du même matériau duquel le fil 134 est constitué, afin de faciliter l’étape de soudage. Dans l’exemple illustré, la source lumineuse 20 est un composant monté en surface, qui est également relié par pontage de fil au circuit électronique 122 du circuit imprimé 120. L’interconnexion entre les circuits imprimés 110 et 120 est donc réalisable lors de la même étape de soudage ultrason, lors de laquelle la source lumineuse 20 est de toute façon connectée au circuit électronique 122.

La figure 2 montre une vue en perspective d’un deuxième mode de réalisation de l’invention. Un module d’éclairage 200 comprend un premier circuit imprimé 210 qui comprend un substrat flexible et dynamique. Le module comprend également un deuxième circuit imprimé 220. Les deux circuits imprimés comprennent des circuits électroniques respectifs 212, 222. Le deuxième circuit imprimé 220 est fixé par des moyens non-illustrés sur un support 10.

L’interconnexion électrique entre le circuit électronique 212 du premier substrat flexible et dynamique et le circuit électronique 222 du deuxième substrat rigide et généralement plan est réalisée par une pluralité de connexions par pontage 230 selon la technique connue sous le nom de « ribbon bonding » en anglais. Chaque connexion comprend un plot de connexion 232 sur chacun des circuits imprimés et un ruban ou une languette électriquement conductrice 234 qui relie les deux plots de connexion. Chaque plot de connexion est électriquement relié au circuit électronique du circuit imprimé respectif. Le ruban électriquement conducteur 234 est soudé entre les deux plots de connexion, par exemple par soudage ultrason. Par rapport à l’utilisation de fils, les rubans ou languettes présentent l’avantage d’être caractérisés par une capacité de dissipation thermique plus élevée et une impédance moins élevée. Dans l’exemple illustré, six plots de connexions 232 sont arrangés le long d’un bord de chacun des circuits imprimées 210, 220.

La figure 3 montre une vue en perspective d’un troisième mode de réalisation de l’invention. Un module d’éclairage 300 comprend un premier circuit imprimé 310 qui comprend un substrat flexible et dynamique. Le module comprend également un deuxième circuit imprimé 320. Les deux circuits imprimés comprennent des circuits électroniques respectifs 312, 322.

L’interconnexion électrique entre le circuit électronique 312 du premier substrat flexible et dynamique et le circuit électronique 322 du deuxième substrat rigide et généralement plan est réalisée par une pluralité de connexions par pontage 330 selon la technique connue sous le nom de « ribbon bonding » en anglais. Chaque connexion comprend un plot de connexion 332 sur chacun des circuits imprimés et un ruban ou une languette électriquement conductrice 334 qui relie les deux plots de connexion. Chaque plot de connexion est électriquement relié au circuit électronique du circuit imprimé respectif. Le ruban électriquement conducteur 334 est soudé entre les deux plots de connexion, par exemple par soudage ultrason. Dans l’exemple illustré, onze plots de connexions 332 sont arrangés le long d’un bord de chacun des circuits imprimées 310, 320. La disposition des plots de connexions sur deux lignes parallèles décalées en quinconce l’une par rapport à l’autre, permet réduire l’espace utilisée par l’interconnexion électrique des deux circuit électroniques 312 et 322, lorsque le nombre de connexions électriques requises est important. D’autres dispositions des plots de connexions sont envisageables, par exemple sur plusieurs lignes parallèles décalées, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.

La technique du pontage par fils ou par rubans présente ainsi une grande flexibilité de conception au niveau de l’interconnexion d’un circuit imprimé dynamique et flexible avec un deuxième circuit imprimé, par rapport aux techniques connues impliquant des connecteurs dédiés et volumineux.

L’étendue de la protection est déterminée par les revendications.

Claims

Revendications

1. Module d’éclairage pour un véhicule automobile (100, 200, 300), comprenant un premier (110, 210, 310) et un deuxième circuit imprimé (120, 220, 320) ayant des circuits électroniques respectifs (112, 212, 312 ; 122, 222, 322), le premier circuit imprimé comprenant un substrat flexible et dynamique, l’agencement étant tel que la position d’au moins une partie du premier circuit imprimé est dynamique par rapport à la position du deuxième circuit imprimé, et caractérisé en ce que le module comprend au moins une connexion électrique (130, 230, 330) par pontage entre le premier et le deuxième circuit électronique, le pontage étant au moyen de fils métalliques (134, 234, 334) soudés en surface.
2. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième circuit imprimé (120, 220, 320) comprend un substrat rigide et généralement plan.
3. Module selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les fils métalliques (134, 234, 334) sont constitués par un unique fil métallique de section cylindrique, une languette métallique ou une tresse de fils métalliques.
4. Module (200, 300) selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le module comprend une pluralité de connexions électriques par pontage entre le premier et le deuxième circuit électronique.
5. Module (200, 300) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pluralité de connexions électriques comprend des plots de connexion longeant un bord du premier circuit et/ou du deuxième circuit imprimé.
6. Module (300) selon une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la pluralité de connexions électriques comprend au moins deux lignes de plots de connexion disposées en quinconce et longeant un bord du premier et/ou du deuxième circuit imprimé.
7. Module selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que au moins un des circuits imprimés comprend au moins une connexion par pontage supplémentaire, pour relier le circuit électronique de la carte à au moins un composant électronique (20) ne faisant pas partie du premier ni du deuxième circuit imprimé.
8. Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit composant électronique comprend une source lumineuse à élément électroluminescent.
9. Module selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’un des deux circuits

5 imprimés comprend un circuit de pilotage de l’alimentation électrique d’au moins une source lumineuse à élément électroluminescent du module.
10. Module selon une des revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que la source lumineuse comprend une diode électroluminescente, LED.