FR3131175A1 - Dispositif électronique, boîtier associé et procédé d’assemblage d’un dispositif électronique - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif électronique (200) comprenant : - un circuit imprimé principal (10) comprenant au moins un premier emplacement (11) ; - un circuit imprimé flexible (30) comprenant au moins un deuxième emplacement (31) ; - au moins un organe de connexion (20) positionné sur l’au moins un premier emplacement (11) et comprenant des moyens d’appui conçus pour solliciter au moins un élément de connexion (21) de l’au moins un organe de connexion (20) en appui sur au moins un élément conducteur du circuit imprimé flexible (30) ; - au moins un commutateur (40) positionné sur l’au moins un deuxième emplacement (31) et agencé pour fermer sélectivement un circuit électrique ; et - un élément raidisseur (50) solidaire du circuit imprimé flexible (30) et agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible (30) au niveau de l’au moins un élément conducteur sur lequel l’élément de connexion (21) est en appui. Un boîtier et un procédé d’assemblage sont également décrits. Figure 2
Description
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne de manière générale le domaine des dispositifs électroniques comprenant une connexion entre deux circuits imprimés. Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif électronique, un boîtier associé et un procédé d’assemblage d’un dispositif électronique.
Arrière-plan technologique
Un circuit imprimé, parfois appelé PCB (acronyme anglais de « Printed Circuit Board ») est un support agencé pour positionner des composants électroniques au niveau d’éléments conducteurs, souvent des pistes électroniques, qui connectent électriquement des composants électroniques et des éléments électroniques extérieurs audit circuit imprimé.
Il est connu des solutions permettant la connexion entre deux circuits imprimés via des connecteurs électriques. Toutefois ces solutions soulèvent divers problèmes, notamment de difficulté de mise en œuvre et de coût car l’assemblage industriel des deux circuits imprimés est complexe à mettre en œuvre et les connecteurs utilisés pour connecter les deux circuits imprimés sont souvent onéreux.
En outre, l’utilisation de composants électroniques dits « de catalogues » occasionne souvent un surcoût supplémentaire lié à des opérations de soudure pour positionner les composants électroniques sur les circuits imprimés
Objet de l’invention
Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif électronique comprenant :
- un circuit imprimé, appelé circuit imprimé principal, comprenant au moins un premier emplacement ;
- un circuit imprimé flexible comprenant au moins un deuxième emplacement ;
- au moins un organe de connexion positionné sur l’au moins un premier emplacement et comprenant des moyens d’appui conçus pour solliciter au moins un élément de connexion de l’au moins un organe de connexion en appui sur au moins un élément conducteur du circuit imprimé flexible ;
- au moins un commutateur positionné sur l’au moins un deuxième emplacement et agencé pour fermer sélectivement un circuit électrique dudit circuit imprimé flexible ; et
- un élément raidisseur solidaire du circuit imprimé flexible et agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible au niveau de l’au moins un élément conducteur sur lequel l’élément de connexion est en appui.
Selon un mode de réalisation, le dispositif électronique comprend un deuxième élément raidisseur agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible à l’au moins un deuxième emplacement.
Selon un aspect particulier et avantageux du dispositif, l’au moins un commutateur comprend une membrane et un élément de contact électrique agencé pour fermer le circuit électrique lorsqu’une force est exercée sur ladite membrane.
Selon un autre aspect particulier et avantageux du dispositif, l’au moins un commutateur est maintenu relativement au circuit imprimé flexible sans soudure.
Selon un mode de réalisation, l’élément raidisseur comprend un matériau composite FR4 ou CEM3.
Selon un autre mode de réalisation, l’élément raidisseur comprend du métal ou, en variante, du plastique.
Selon un aspect particulier et avantageux du dispositif, l’élément raidisseur comprend une épaisseur comprise entre 0,5 millimètre et 1,6 millimètres.
Selon un mode de réalisation, l’au moins un organe de connexion comprend au moins un connecteur à ressort.
Selon un aspect particulier et avantageux du dispositif, les moyens d’appui sont agencés pour déplacer l’élément de connexion sur une plage comprise entre 0 et 2 millimètres.
Selon un mode de réalisation, l’au moins un élément conducteur comprend des pistes de cuivre recouvertes d’une couche superficielle, par exemple obtenue par traitement électrolytique ou chimique.
Selon un aspect particulier et avantageux du dispositif, la couche superficielle comprend un traitement Ni-Au avec une épaisseur comprise entre 0,05 micromètre et 15 micromètres. Par exemple, la couche superficielle comprend une couche de nickel d’épaisseur comprise entre 4 micromètres et 10 micromètres et une couche d’or d’épaisseur comprise entre 0,5 micromètres et 2 micromètres.
Selon un mode de réalisation, le circuit imprimé flexible comprend un film support comprenant du polyimide ou du polyéthylène téréphtalate.
Selon un autre mode de réalisation, le circuit imprimé flexible comprend une partie dépourvue d’élément raidisseur agencée pour séparer l’au moins un commutateur desdits éléments conducteurs, ladite partie s’étendant sur au moins 10 millimètres.
L’invention propose également un boitier comprenant un dispositif électronique tel que défini ci-dessus, et :
- un premier ensemble comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé principal au premier ensemble ;
- un deuxième ensemble comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé flexible au deuxième ensemble et un bouton agencé pour exercer une force sur l’au moins un commutateur provoquant une fermeture de l’au moins un commutateur,
ledit deuxième ensemble et ledit premier ensemble étant agencés pour être fixés l’un à l’autre de manière à provoquer une sollicitation de l’au moins un élément de connexion en appui sur l’au moins un élément conducteur du circuit imprimé flexible.
L’invention propose également un procédé d’assemblage d’un dispositif électronique comprenant :
- un circuit imprimé principal comprenant au moins un premier emplacement ;
- un circuit imprimé flexible comprenant au moins un élément conducteur et au moins un deuxième emplacement ;
- au moins un organe de connexion positionné sur l’au moins un premier emplacement et comprenant au moins un élément de connexion ;
- au moins un commutateur positionné sur l’au moins un deuxième emplacement et agencé pour fermer sélectivement un circuit électrique du circuit imprimé flexible ;
- un élément raidisseur solidaire du circuit imprimé flexible et agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible au niveau de l’au moins un élément conducteur ;
ledit procédé comprenant une étape de rapprochement dudit circuit imprimé flexible et dudit circuit imprimé principal de manière à obtenir une connexion par appui de l’au moins un élément de connexion sur l’au moins un élément conducteur.
Selon un mode de réalisation du procédé, le dispositif électronique comprend en outre un boitier comprenant :
- un premier ensemble comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé principal au premier ensemble ;
- un deuxième ensemble comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé flexible au deuxième ensemble et un bouton agencé pour exercer une force sur l’au moins un commutateur.
Le procédé tel que décrit ci-dessus peut alors comprendre en outre une étape d’assemblage du deuxième ensemble au premier ensemble, ladite étape d’assemblage permettant l’étape de rapprochement.
Selon un mode de réalisation du procédé, ledit procédé comprend en outre une étape de fermeture de l’au moins un commutateur lorsqu’une force d’actionnement est exercée sur ledit bouton, ledit commutateur étant configuré pour fermer ledit circuit électrique dudit circuit imprimé flexible.
Description détaillée d’un exemple de réalisation
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation illustrés sur les dessins. Par conséquent, il faut comprendre que, lorsque les caractéristiques mentionnées dans les revendications sont suivies de signes de référence, ces signes sont inclus uniquement dans le but d'améliorer l'intelligibilité des revendications et ne limitent aucunement la portée des revendications.
Sur les dessins annexés :
La , la , la et la illustrent chacune un exemple de représentation schématique d’un dispositif suivant la présente divulgation.
Notamment, la illustre un dispositif électronique 100. Le dispositif électronique 100 comprend un circuit imprimé 10, appelé circuit imprimé principal 10. Le circuit imprimé principal 10 comprend un premier emplacement 11 agencé pour recevoir un organe de connexion 20.
Dans cet exemple, par circuit imprimé principal 10, on entend un circuit imprimé de type « Printed Circuit Board » (PCB). Le circuit imprimé principal peut ainsi correspondre à une carte mère.
Le dispositif 100 comprend en outre l’organe de connexion 20 déjà mentionné. L’organe de connexion 20 est positionné sur le premier emplacement 11 du circuit imprimé principal 10.
Le dispositif 100 comprend en outre un circuit imprimé flexible 30. Le circuit imprimé flexible 30 comprend un deuxième emplacement 31 agencé pour recevoir un commutateur 40.
Par circuit imprimé flexible, on entend un circuit imprimé connu sous le nom anglais « Flexible Printed Circuit » (FPC). Un circuit imprimé flexible est un circuit imprimé comprenant au moins une couche présentant un certain niveau de souplesse, c’est-à-dire une couche qui peut se déformer, à l’inverse des circuits imprimés connus sous le nom anglais « Printed Circuit Board » (PCB) qui sont connus pour être rigides, c’est-à-dire non déformables, dans leur utilisation courante.
Dans le présent exemple, le circuit imprimé flexible 30 comprend une épaisseur largement inférieure au circuit imprimé principal 10. A titre d’exemple, un facteur dix sépare l’épaisseur du circuit imprimé flexible 30 de l’épaisseur du circuit imprimé principal 10, ce qui lui confère sa souplesse par rapport au circuit imprimé principal 10. A titre d’exemple, le circuit imprimé flexible comprend un film support réalisé en polyimide ou en polyéthylène téréphtalate et/ou ayant une épaisseur comprise entre 20 microns et 50 microns.
Le dispositif 100 comprend ensuite le commutateur 40 déjà mentionné, positionné sur le deuxième emplacement 31. Le commutateur 40 illustré en comprend un premier état de fonctionnement, dit ouvert, et un deuxième état de fonctionnement, dit fermé. Le commutateur 40 est ainsi agencé pour fermer sélectivement un circuit électrique du circuit imprimé flexible 30. Le circuit électrique est ainsi fermé lorsque le commutateur 40 est dans son deuxième état de fonctionnement.
Par circuit électrique, on entend un circuit électrique du dispositif 100, par exemple un circuit électrique qui peut parcourir notamment le circuit imprimé principal 10, l’organe de connexion 20, le circuit imprimé flexible 30, le commutateur 40.
Le commutateur 40 illustré en est maintenu au circuit imprimé flexible par des moyens de liaison 44. Les moyens de liaison 44 du commutateur 40 peuvent être des accroches mécaniques 44 venant s’insérer, par exemple, dans le circuit imprimé flexible 30, ou des points de colle. Dans un mode de réalisation préféré, le commutateur 40 est maintenu dans le circuit imprimé flexible 30 par un agencement particulier du circuit imprimé flexible 30, éventuellement relativement à d’autres pièces du circuit imprimé flexible 30 ou d’autres pièces positionnées sur ledit circuit imprimé flexible 30. Ainsi, le commutateur 40 est maintenu relativement au circuit imprimé flexible 30 sans soudure, ce qui permet au dispositif électronique 100 d’être moins onéreux que des dispositifs de l’état de l’art nécessitant des soudures électriques pour chaque composant électronique. En outre, cela permet d’améliorer la facilité de mise en œuvre du dispositif 100.
Dans le cas illustré en , l’organe de connexion 20 comprend des moyens d’appui conçus pour solliciter un élément de connexion 21 de l’organe de connexion 20 en appui sur un élément conducteur du circuit imprimé flexible 30. L’organe de connexion 20 est maintenu au circuit imprimé principal 10 par des moyens de liaison 12. Les moyens de liaison 12 de l’organe de connexion 20 peuvent être, de préférence, des soudures 12 ou des accroches mécaniques 12.
Le dispositif 100 comprend en outre un élément raidisseur 50 solidaire du circuit imprimé flexible 30. L’élément raidisseur 50 est agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible 30 au niveau de l’élément conducteur sur lequel l’élément de connexion 21 est en appui.
Dans le cas de la , l’élément raidisseur 50 est positionné en dessous du circuit imprimé flexible 30. L’élément raidisseur 50 porte ou soutient le circuit imprimé flexible 30. Ainsi une portion 39 du circuit imprimé flexible 30 située au-dessus de l’élément raidisseur 50 est rigidifiée localement, soit sur toute la portion 39 du circuit imprimé flexible 30 supportée par ledit élément raidisseur 50. La portion 39 du circuit imprimé flexible 30 est donc moins souple, voire rigide, comparée aux autres parties du circuit imprimé flexible 30 dépourvues d’élément raidisseur 50. Un tel agencement confère une rigidité locale au circuit imprimé flexible 30. Cette rigidité locale peut être similaire à celle obtenue par un PCB. En outre, il permet d’améliorer l’appui du moyen de connexion 21 de l’organe de connexion 20 sur le circuit imprimé flexible 30. L’appui est plus efficace.
A titre d’exemple, l’élément raidisseur 50 comprend un matériau composite FR4 ou CEM. Dans un autre mode de réalisation, l’élément raidisseur comprend du métal ou du plastique. L’élément raidisseur 50 comprend aussi une épaisseur notée e1.
Dans le cas de la et par souci de clarté, seul un premier emplacement 11, un deuxième emplacement 31, un organe de connexion 20 et un commutateur 40 sont illustrés. Bien entendu, dans d’autres modes de réalisation, le dispositif 100 peut comprendre au moins deux de l’un ou l’autre de ces éléments.
Ainsi, l’utilisation du circuit flexible 30 permet de limiter les coûts du dispositif 100 comparé à des dispositifs de l’état de l’art comprenant seulement des circuits imprimés de type PCB. L’élément raidisseur 50 permet de conférer une rigidité locale au circuit imprimé flexible 30, ce qui lui permet d’utiliser et de connecter de manière efficace des composants électroniques. En outre, cela permet d’améliorer localement la robustesse du circuit imprimé flexible 30. La solution proposée par le dispositif 100 est donc facile à mettre en œuvre, peu couteuse et efficace. Il en est de même de la connexion électrique réalisée entre le circuit imprimé flexible 30 et le circuit imprimé principal 10.
La illustre un deuxième exemple d’un dispositif 200 selon la présente divulgation. Le dispositif 200 comprend tous les éléments du dispositif 100. Ainsi seules les différences avec la seront décrites.
Le dispositif 200 comprend en outre un deuxième élément raidisseur 60. Le deuxième élément raidisseur 60 est agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible 30 au deuxième emplacement 31. Dans le cas illustré en , le deuxième élément raidisseur 60 est positionné en dessous du circuit imprimé flexible 30 et recouvre totalement le deuxième emplacement 31. Le deuxième élément raidisseur 60 porte ou soutient le circuit imprimé flexible 30 sur lequel le commutateur 40 est positionné. Le deuxième élément raidisseur 60 comprend une épaisseur notée e2. Ainsi une autre portion 392 du circuit imprimé flexible 30 située au-dessus du deuxième raidisseur 60 est rigidifiée localement, soit sur toute la portion 392 du circuit imprimé flexible 30 supportée par le deuxième élément raidisseur 60. De la même manière que pour la , un tel agencement confère une rigidité locale au circuit imprimé flexible 30. Cette rigidité locale peut être similaire à celle obtenue par un PCB. En outre, il permet d’améliorer le contact électrique provoqué par la fermeture du commutateur 40.
Dans cet exemple, le deuxième élément raidisseur 60 est identique ou similaire à l’élément raidisseur numéroté 50. Par exemple, l’élément raidisseur 50 et le deuxième élément raidisseur 60 peuvent comprendre une épaisseur identique e1 ou e2 comprise entre 0,5 millimètre et 1,6 millimètres. En outre, l’élément raidisseur 50 et le deuxième élément raidisseur 60 peuvent être de même composition, par exemple ils peuvent être en aluminium.
Dans un autre mode de réalisation, l’élément raidisseur 50 et le deuxième élément raidisseur 60 peuvent être différents du point de vue de l’épaisseur et/ou de la composition. Par exemple, le deuxième élément raidisseur 60 peut être en FR4 alors que l’élément raidisseur 50 est en métal.
Dans un autre mode de réalisation, l’épaisseur e2 du deuxième élément raidisseur 60 est différente de l’épaisseur e1 de l’élément raidisseur 50. A titre d’exemple, l’épaisseur e1 de l’élément raidisseur 50 peut être de 0,5 millimètre alors que l’épaisseur e2 du deuxième élément raidisseur est de 1,5 millimètres.
Ainsi suivant la présente divulgation, la composition et l’épaisseur de l’élément raidisseur 50 et du deuxième élément raidisseur 60 sont adaptées ou choisies en fonction du type de commutateur 40 et du type d’organe de connexion 20 afin que le circuit imprimé flexible 30 atteigne un niveau de rigidité suffisant à l’emplacement ou au contact de ces composants électriques sur le circuit imprimé flexible 30.
Le circuit imprimé flexible 30 du dispositif 300 illustré en comprend une partie 38 qui n’est pas rigidifiée par un quelconque élément raidisseur 50, 60. La partie 38 dépourvue d’élément raidisseur 50, 60 est agencée pour séparer le commutateur 40 de l’élément conducteur sur lequel l’organe de connexion 20 est en appui. La partie 38 du circuit imprimé flexible 30 dépourvue d’élément raidisseur 50, 60 est agencée pour s’étendre suivant une distance notée X d’au moins 10 millimètres. Ainsi la partie 38 est souple comparée aux portions 39 et 392 du circuit imprimé flexible 30 soutenues par l’élément raidisseur 50 ou le deuxième élément raidisseur 60 puisque la partie 38 du circuit imprimé flexible 30 ne possède aucun élément raidisseur 50,60 agencé pour la rigidifier localement.
La illustre un troisième exemple d’un dispositif 300 selon la présente divulgation. Le dispositif 300 comprend tous les éléments du dispositif 200. Ainsi seules les différences avec la seront décrites.
Le circuit imprimé flexible 30 du dispositif 300 de la comprend deux couches adhésives 32. Une des couches adhésives 32 est positionnée entre le circuit imprimé flexible 30 et l’élément raidisseur 50 alors que la deuxième couche adhésive 32 est positionnée entre le circuit imprimé flexible 30 et le deuxième élément raidisseur 60. Les couches adhésives sont agencées pour fixer le circuit imprimé flexible 30, notamment coller le circuit imprimé flexible 30, à l’élément raidisseur 50 ou au deuxième élément raidisseur 60.
En outre, le commutateur 40 de la comprend une membrane 41 et un élément de contact électrique 42. L’élément de contact électrique 42 est agencé pour fermer le circuit imprimé flexible lorsqu’une force, notée F, est exercée sur la membrane 41. L’élément de contact électrique 42 illustré en est sous la forme d’une pastille conductrice, c’est-à-dire une petite plaque de faible épaisseur fixée à la membrane 41. Pour fermer le circuit électrique, l’élément de contact électrique 42 vient toucher des éléments conducteurs du circuit imprimé flexible 30. Dans ce cas, le commutateur 40 passe dans l’état de fonctionnement fermé.
La membrane 41 est, à titre d’exemple, en silicone. Bien entendu, dans d’autres modes de réalisation, la membrane 41 peut comprendre d’autres matériaux tels que du plastique, du polymère, etc. De préférence, le commutateur 40 comprend un seul élément de contact électrique 42 par membrane 41. Dans d’autres modes de réalisation, la membrane 41 peut être associée à plusieurs éléments de contacts électriques 42, chaque élément de contact électrique 42 pouvant être positionné sur un élément conducteur du circuit imprimé flexible 30.
L’élément de contact électrique 42 peut comprendre un mélange de silicone et de poudre de carbone, ou d’un autre composé permettant offrir une bonne conductivité électrique. Dans un autre mode de réalisation, l’élément de contact électrique 42 comprend un tissu métallique, ou encore une plaque métallique, et avec un revêtement adapté à la durabilité dudit élément de contact électrique 42. La membrane 41 en silicone peut être conçue pour réaliser une fonction tactile.
La illustre un quatrième exemple d’un dispositif 400 selon la présente divulgation. Le dispositif 400 comprend tous les éléments du dispositif 300. Ainsi seules les différences avec la seront décrites.
Le circuit illustré en comprend un autre type de commutateur 40. Le commutateur 40 de la comprend une membrane 41 et un élément de contact électrique 42. L’élément de contact électrique 42 de la est en métal. A titre d’exemple, l’élément de contact électrique 42 du commutateur 40 comprend une forme hémisphérique, par exemple sous la forme d’un dôme convexe suivant une direction allant de la membrane 41 vers le circuit imprimé flexible 30. L’élément de contact électrique 42 métallique illustré en est aussi connu sous le nom de « cloquant métallique ». L’élément de contact électrique 42 de la comprend des bords, numérotés 43, agencés pour venir en contact avec les éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30. En pratique, les bords 43 de l’élément de contact électrique 42 de la sont au contact d’un premier conducteur du circuit imprimé flexible 30, tandis que le centre de l’élément de contact électrique 42 est situé en face d’un second conducteur du circuit imprimé flexible 30. Ainsi, lorsqu’une force F est exercée sur la membrane 41 de manière à déformer l’élément de contact électrique 42, le centre de l’élément de contact électrique 42 vient au contact du second conducteur, ce qui permet de fermer le circuit électrique entre le premier conducteur et le second conducteur.
En revanche, dès que la force d’appui sur la membrane 41 n’est plus suffisante, l’élément de contact électrique 42 reprend sa forme initiale et le circuit est à nouveau ouvert.
Dans cet exemple, la fonction tactile est directement assurée par l’élément de contact électrique 42 (i.e. le cloquant métallique 42), et par une commutation électrique du commutateur 40, par exemple par la fermeture du commutateur 40. La membrane 41 est de préférence en silicone. Elle peut être associée à une pluralité d’éléments de contacts électriques 42 (i.e. les cloquants métalliques).
La illustre un agencement possible du circuit imprimé flexible 30 utilisé dans un dispositif 100, 200, 300 ou 400 selon la présente divulgation.
Le circuit imprimé flexible 30 illustré en comprend un film support 37. Le film support 37 comprend du polyimide noté PI ou du polyéthylène téréphtalate noté PET. Notamment, comme aucune soudure n’est réalisée sur le circuit imprimé flexible 30, le PET est souvent privilégié pour diminuer les coûts du circuit imprimé flexible 30. Le circuit imprimé flexible 30 comprend aussi des éléments conducteurs 34 positionnés sur le film support 37. Dans l’exemple illustré en , les éléments conducteurs 34 comprennent des pistes de cuivre 34 fixées au circuit imprimé flexible 30 via une couche adhésive 33. A titre d’exemple, les éléments conducteurs 34 comprennent une épaisseur de 35 micromètres. En outre, les éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30 sont recouverts d’un film protecteur 36 (en dehors des pistes conductrices 34). Le film protecteur 36 est fixé au-dessus des éléments conducteurs 34 via une couche adhésive numérotée 35.
On peut prévoir par ailleurs de recouvrir les éléments conducteurs (pistes conductrices) 34 d’une couche superficielle comprenant, de préférence, un traitement Nickel, Or, noté Ni-Au. A titre d’exemple, la couche superficielle comprend une épaisseur de nickel comprise entre 3 et 10 micromètres et une épaisseur d’or comprise entre 0,5 micromètre et 2 micromètres. La couche superficielle permet d’empêcher l’oxydation des composants conducteurs 34, par exemple des pistes de cuivre 34, ce qui permet de conserver les éléments conducteurs 34. En outre, les épaisseurs choisies pour le traitement en Ni-Au améliorent encore plus la résistance électrique des éléments conducteurs 34 dans le temps et réduisent aussi les risques de corrosion par friction.
Dans l’exemple la , le deuxième élément raidisseur 60 comprend un matériau composite de type FR4 ou CEM. Dans ce cas, l’épaisseur du deuxième élément raidisseur 60 est de préférence comprise entre 1 et 1,6 millimètres. Un tel agencement permet d’obtenir localement (i.e. la portion 39, 392 du circuit imprimé flexible 30 portée par l’élément raidisseur 50 ou le deuxième élément raidisseur 60) des propriétés mécaniques similaires à celles d’un circuit imprimé courant de type PCB. Toutefois, l’agencement de tous les éléments (i.e. couches) du circuit imprimé flexible 30 avec le deuxième élément raidisseur 60 nécessite une étape de conception et une étape de découpe du circuit imprimé flexible 30. Ces deux étapes sont réalisées séparément, ce qui peut induire un temps important de conception.
Dans un deuxième exemple, le deuxième élément raidisseur 60 est en aluminium et comprend une épaisseur e2 entre 0,5 et 1 millimètre. De la même manière, la rigidité locale du circuit imprimé flexible 30 est atteinte pour une épaisseur minimale de 0,5 millimètre. En outre, un tel agencement permet de découper le circuit imprimé flexible 30 et d’agencer le circuit imprimer flexible en une seule étape. L’agencement du circuit imprimé flexible 30 est donc plus facile à mettre en œuvre et est plus rapide.
Bien que le circuit imprimé flexible 30 illustré en comprend une seule couche de film support 37, le circuit imprimé flexible 30 peut comprendre d’autres couches de film support 37 afin de porter d’autres couches d’éléments conducteurs 34, tant que l’épaisseur du circuit imprimé flexible 30 ne dépasse une épaisseur limite qui dépend du matériau considéré, qui est dans cet exemple de 130 micromètres, afin qu’un certain niveau de souplesse du circuit imprimé flexible 30 dans la partie 38 soit conservé.
En outre, l’agencement de la portion 39 du circuit imprimé flexible 30 soutenue par l’élément raidisseur 50 est identique à celle qui vient d’être décrite.
La est une représentation schématique d’un premier exemple d’organe de connexion 20 utilisé dans un dispositif 100, 200, 300 ou 400 selon la présente divulgation.
L’organe de connexion 20 illustré en comprend, de préférence, un connecteur à ressort 20. Le connecteur à ressort 20 comprend un ressort 22 couplé à un piston 23. Ainsi, dans l’organe de connexion 20 illustré en , l’élément de connexion 21 correspond au piston 23 qui vient en contact sur l’un des éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30. Les moyens d’appui correspondent au ressort 22 qui est agencé pour subir une déformation élastique fonction de l’intensité de l’appui entre le piston 23 et le circuit imprimé flexible 30. La déformation élastique réduit ou comprime le ressort 22 par rapport à une position initiale du ressort 22. La déformation élastique subie par le ressort 22 déplace le piston 23 suivant une plage de connexion notée C. La plage de connexion C est comprise entre 0 millimètre lorsque le ressort 22 est dans une position initiale (i.e. lorsqu’il n’est soumis à aucune déformation élastique) et une valeur prédéterminée, comprise par exemple entre 1 millimètre et 2 millimètres, lorsque le ressort 22 est comprimé (i.e. lorsque le ressort 22 est soumis à une déformation élastique). Dans l’exemple illustré en , la déformation élastique du ressort 22 sous forme de compression est donnée suivant une direction 24 partant du circuit imprimé flexible 30 vers le circuit imprimé principal 10. L’agencement de l’organe de connexion 20 permet, par exemple, de monter plus facilement le dispositif 100, 200, 300 ou 400 dans un boitier, notamment lorsque ce montage est réalisé « à l’aveugle ». Par « montage à l’aveugle », on entend que la connexion électrique réalisée entre le circuit imprimé flexible 30 et le circuit imprimé principal 10 est réalisée sans action spécifique, par exemple, via un assemblage d’un boîtier comme expliqué à la . La largeur de la plage de connexion C permet notamment de prendre en compte les différentes dispersions dimensionnelles de l’ensemble des éléments du dispositif, ce qui facilite et améliore l’opération de montage.
L’organe de connexion 20 illustré en est soudé au circuit imprimé principal 10 via des soudures 12.
La est une représentation schématique d’un second exemple d’organe de connexion 20 utilisé dans un dispositif 100, 200, 300 ou 400 selon la présente divulgation.
L’organe de connexion 20 illustré en comprend une lame ressort 25. La lame ressort 25 correspond au moyen de connexion 21 en contact avec l’un des éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30. La lame ressort 25 est aussi agencée pour subir une déformation élastique fonction de l’intensité de l’appui entre un bout de la lame ressort 25 en contact avec un des éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30. Cela signifie que la lame ressort 25 de la correspond aussi au moyen d’appui. Ainsi, la lame ressort 25 combine deux fonctions en un seul élément, ce qui permet de limiter le nombre de composants à utiliser dans l’organe de connexion 20. La lame ressort 25, dans l’exemple de la , est de la forme d’un dôme de forme convexe définie suivant une direction allant du circuit imprimé flexible 30 vers le circuit imprimé principal 10. La lame ressort 25 comprend en outre une partie rigide 26, c’est-à-dire une partie qui n’est pas agencée pour subir de déformation élastique. Comme pour le cas illustré en , la lame ressort 25 est agencée pour se déplacer sur une plage de connexion C comprise entre 0 millimètre lorsque la lame ressort est dans une position initiale (i.e. lorsqu’elle n’est soumise à aucune déformation élastique) et une valeur prédéterminée comprise par exemple entre 1 millimètre et 2 millimètres lorsque la lame ressort 25 est comprimée (i.e. lorsque la lame ressort 25 est soumise à une déformation élastique). L’organe de connexion 20 illustré en est aussi soudé au circuit imprimé principal 10.
La illustre un boitier 800. Le boitier 800 comprend un dispositif 100, 200, 300, ou 400 selon la présente divulgation.
Le boitier 800 illustré en comprend un premier ensemble 810 comprenant des moyens de fixation 811 pour fixer le circuit imprimé principal 10 au premier ensemble 810.
Le boitier 800 illustré en comprend aussi un deuxième ensemble 820 comprenant des moyens de fixation 821 pour fixer le circuit imprimé flexible 30 au deuxième ensemble 820. Le deuxième ensemble 820 comprend aussi un bouton 822 agencé pour exercer la force F sur l’au moins un commutateur 40 provoquant une fermeture de l’au moins un commutateur 40. La force F est produite par un actionnement du bouton 822 par un utilisateur, par exemple, par un utilisateur appuyant sur le bouton 822 qui en s’enclenchant va provoquer la fermeture du commutateur 40. L’actionnement du bouton 822 est traduit par une force d’actionnement notée A sur la .
Dans l’exemple illustré en , le premier ensemble 810 et le deuxième ensemble 820 sont fixés l’un à l’autre, par exemple, par emboitement. Dans ce cas, l’élément de connexion 21 de l’organe de connexion 20 est en appui sur l’un des éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30.
A titre d’exemple, la décrit l’exemple d’un écran tactile comportant des boutons, déportés d’une zone technique dans laquelle le circuit imprimé principal 10 est implanté.
Suivant cet exemple, l’écran tactile constitue le premier ensemble 810, sur lequel le circuit imprimé principal 10 est assemblé en partie basse, afin d’assurer toutes les connexions électriques avec l’écran tactile. Sur le circuit imprimé principal 10, l’organe de connexion 20 comportant des contacts à ressort est soudé.
Le deuxième ensemble 820 correspond à un capot arrière de l’écran tactile portant, par exemple, une interface de fixation dans un véhicule, mais également des boutons 822 positionnés en haut du boitier 800, dans une paroi supérieure du deuxième ensemble 820. Chaque bouton 822 est associé à un commutateur 40. Pour assurer la commutation électrique, un actionnement A est exercé sur un des boutons 822. Le commutateur 40 comprend la membrane 41 avec un élément de contact électrique 42 de type cloquant métallique (voir ). Le commutateur 40 va se fermer suite à l’actionnement A du bouton 822.
Le boitier 800 est réalisé avec un circuit imprimé flexible 30 comportant la portion 392 de circuit imprimé flexible 30 rigidifiée par le deuxième élément raidisseur 60 en aluminium et d’épaisseur e2 de 0.5 millimètre, correspondant à la zone d’action du commutateur 40. Sur le circuit imprimé flexible 30, des éléments conducteurs 34 sont positionnés en vis-à-vis de chaque cloquant métallique du commutateur 40. Les éléments conducteurs 34 sont par exemple recouverts d’une couche superficielle de type Ni-Au.
Le circuit imprimé flexible 30 s’étend le long d’une paroi interne du deuxième ensemble 820 jusqu’à l’autre portion 39 rigidifiée par l’élément raidisseur 50. L’élément raidisseur 50 est similaire au deuxième élément raidisseur 60. La portion 39 recouvrant l’élément raidisseur 50 comprend une partie positionnée en vis-à-vis de l’organe de connexion 20. L’organe de connexion 20 est de type contact à ressort (voir ) et est situé sur le circuit imprimé principal 10. Cette portion 39 du circuit imprimé flexible 30 comporte également des plages de connexion définies par les positions de l’élément de connexion 21 de l’organe de connexion 20 sur les éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30. Les éléments conducteurs 34 sont revêtus d’une couche superficielle de type Ni-Au similaire à celle utilisée dans la portion 392 sur laquelle le commutateur 40 est positionné.
La est une représentation schématique d’un procédé 1000 selon la présente divulgation.
Le procédé 1000 est un procédé d’assemblage d’un dispositif électronique selon la présente divulgation, par exemple un procédé d’assemblage d’un dispositif 100, 200, 300 ou 400.
Dans le procédé 1000 illustré en , le circuit imprimé flexible 30 est fixé au deuxième ensemble 820 et le circuit imprimé principal 10 est fixé au premier ensemble 810 du boitier 800.
Le procédé 1000 illustré en comprend une étape d’assemblage 1002 du deuxième ensemble 820 au premier ensemble 810 ou inversement. L’étape d’assemblage 1002 est réalisée en rapprochant le deuxième ensemble 820 au premier ensemble 810 (ou inversement) suivant une direction notée M et ensuite en fixant le deuxième ensemble 820 au premier ensemble 810 (ou inversement).
Le procédé 1000 comprend, du fait de l’étape d’assemblage 1002, une étape de rapprochement 1004 dudit circuit imprimé flexible 30 au circuit imprimé principal 10 de manière à obtenir une connexion par appui de l’élément de connexion 21 sur l’un des éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30 soutenu par l’élément raidisseur 50. Dans cet exemple, l’étape d’assemblage 1002 a permis la connexion de l’organe de connexion 20 au circuit imprimé flexible 30 par l’appui de l’élément de connexion 21 de l’organe de connexion 20 sur un des éléments conducteurs 34 du circuit imprimé flexible 30. Il y a donc eu un rapprochement entre le circuit imprimé flexible 30 et le circuit imprimé principal 10.
Optionnellement, le procédé 1000 comprend en outre une étape de fermeture 1006 du commutateur 40 lorsque la force d’actionnement, notée A, est exercée sur le bouton 822 du deuxième ensemble 820. L’actionnement du bouton induit la force F sur le commutateur 40. Dans ce cas, le commutateur 40 passe dans son deuxième état de fonctionnement, il se ferme, ce qui provoque la fermeture du circuit électrique.
Suivant le procédé 1000, le circuit électrique défini selon la présente divulgation est à nouveau ouvert lorsqu’aucune force d’actionnement A n’est exercée sur le bouton 822, c’est-à-dire quand un utilisateur enlève, par exemple, son doigt du bouton 822. Le commutateur 40 passe alors dans son deuxième état de fonctionnement, il est ouvert, par une force interne de rappel qui s’active lorsqu’aucune force d’actionnement A n’est exercée sur le bouton 822. La force de rappel interne est typiquement de sens opposé à la force F mentionnée plus haut.
Le procédé 1000 peut donc être réalisé à l’aveugle, c’est-à-dire que la connexion entre le circuit imprimé flexible 30 et le circuit imprimé principal 10 est seulement réalisée par l’assemblage du boitier 800 via les étapes d’assemblage 1002 et de rapprochement 1004. Aucune autre action spécifique n’est nécessaire pour réaliser la connexion électrique entre le circuit imprimé flexible 30 et le circuit imprimé principal 10. L’assemblage est donc plus facile à mettre en œuvre et par conséquent moins onéreux.
A cet égard, bien que les étapes 1002 et 1004 aient été décrites séparément pour la compréhension, elles peuvent en pratique être réalisées de manière concomitante.
Claims (17)
- Dispositif électronique (100 ; 200 ; 300 ; 400) comprenant :
- un circuit imprimé (10), appelé circuit imprimé principal, comprenant au moins un premier emplacement (11) ;
- un circuit imprimé flexible comprenant au moins un deuxième emplacement (31) ;
- au moins un organe de connexion (20) positionné sur l’au moins un premier emplacement (11) et comprenant des moyens d’appui (22 ; 25) conçus pour solliciter au moins un élément de connexion (21 ; 25) de l’au moins un organe de connexion (20) en appui sur au moins un élément conducteur (34) du circuit imprimé flexible (30) ;
- au moins un commutateur (40) positionné sur l’au moins un deuxième emplacement (31) et agencé pour fermer sélectivement un circuit électrique dudit circuit imprimé flexible (30) ; et
- un élément raidisseur (50) solidaire du circuit imprimé flexible (30) et agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible (30) au niveau de l’au moins un élément conducteur (34) sur lequel l’élément de connexion (21 ; 25) est en appui. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un deuxième élément raidisseur (60) agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible (30) à l’au moins un deuxième emplacement.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l’au moins un commutateur (40) comprend une membrane (41) et un élément de contact électrique (42) agencé pour fermer le circuit électrique lorsqu’une force est exercée sur ladite membrane (41).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’au moins un commutateur (40) est maintenu relativement au circuit imprimé flexible (30) sans soudure.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’élément raidisseur (50) comprend un matériau composite FR4 ou CEM3.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’élément raidisseur (50) comprend du métal.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’élément raidisseur (50) comprend une épaisseur comprise entre 0,5 millimètre et 1,6 millimètres.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’au moins un organe de connexion (20) comprend au moins un connecteur à ressort.
- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d’appui (22 ; 25) sont agencés pour déplacer l’élément de connexion sur une plage comprise entre 0 et 2 millimètres.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l’au moins un élément conducteur comprend des pistes de cuivre recouvertes d’une couche superficielle obtenue par traitement électrolytique ou chimique.
- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la couche superficielle comprend un traitement Ni-Au avec une épaisseur comprise entre 0,05 micromètre et 15 micromètres.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ledit circuit imprimé flexible (30) comprend un film support (37) comprenant du polyimide ou du polyéthylène téréphtalate.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le circuit imprimé flexible (30) comprend une partie (38) dépourvue d’élément raidisseur agencée pour séparer l’au moins un commutateur desdits éléments conducteurs, ladite partie s’étendant sur au moins 10 millimètres.
- Boitier (800) comprenant un dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 et :
- un premier ensemble (810) comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé principal (10) au premier ensemble (810) ;
- un deuxième ensemble (820) comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé flexible (30) au deuxième ensemble (820) et un bouton (822) agencé pour exercer une force sur l’au moins un commutateur (40) provoquant une fermeture de l’au moins un commutateur (40),
ledit deuxième ensemble (820) et ledit premier ensemble (810) étant agencés pour être fixés l’un à l’autre de manière à provoquer une sollicitation de l’au moins un élément de connexion (21 ; 25) en appui sur l’au moins un élément conducteur (34) du circuit imprimé flexible (30). - Procédé d’assemblage d’un dispositif électronique (100 ; 200 ; 300 ; 400) comprenant :
- un circuit imprimé principal (10) comprenant au moins un premier emplacement (11) ;
- un circuit imprimé flexible (30) comprenant au moins un élément conducteur (34) et au moins un deuxième emplacement (31) ;
- au moins un organe de connexion (20) positionné sur l’au moins un premier emplacement (11) et comprenant au moins un élément de connexion (21 ; 25) ;
- au moins un commutateur (40) positionné sur l’au moins un deuxième emplacement (31) et agencé pour fermer sélectivement un circuit électrique du circuit imprimé flexible (30) ;
- un élément raidisseur (50) solidaire du circuit imprimé flexible (30) et agencé pour rigidifier le circuit imprimé flexible (30) au niveau de l’au moins un élément conducteur (34) ;
ledit procédé comprenant une étape de rapprochement (1004) dudit circuit imprimé flexible (30) et dudit circuit imprimé principal (10) de manière à obtenir une connexion par appui de l’au moins un élément de connexion (21 ; 25) sur l’au moins un élément conducteur (34). - Procédé d’assemblage selon la revendication 15, caractérisé en ce que le dispositif électronique (100) comprend en outre un boitier (800) comprenant :
- un premier ensemble (810) comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé principal (10) au premier ensemble (810) ;
- un deuxième ensemble (820) comprenant des moyens de fixation pour fixer le circuit imprimé flexible (30) au deuxième ensemble (820) et un bouton (822) agencé pour exercer une force sur l’au moins un commutateur (40),
ledit procédé comprenant en outre une étape d’assemblage (1002) du deuxième ensemble (820) au premier ensemble (810), ladite étape d’assemblage permettant l’étape de rapprochement. - Procédé d’assemblage selon l’une quelconque des revendications 15 à 16, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de fermeture (1006) de l’au moins un commutateur (40) lorsque qu’une force d’actionnement est exercée sur ledit bouton (822), ledit commutateur (40) étant configuré pour fermer ledit circuit électrique dudit circuit imprimé flexible (30).
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