| JP05029050 | SOCKET |
| WO/1996/010281 | LOCKING SYSTEM FOR INTERCONNECTION OF DAUGHTER BOARD AND MOTHER BOARD ASSEMBLIES |
| WO/2006/095338 | APPARATUS, METHOD AND SYSTEM OF THIN CLIENT BLADE MODULARITY |
PUZENAT, Bertrand (69 avenue Joseph Kessel, Montigny-le-Bretonneux, Montigny-le-Bretonneux, F-78180, FR)
| REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assemblage de composants électriques ou analogues sur une carte ou plaque de circuit imprimé, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un module intermédiaire (2) disposé entre ladite carte (C) et lesdits composants (CC, B,...) destinés à être montés sur celui-ci, et en ce que ledit module intermédiaire (2) comprend : - une pluralité d'éléments de liaison métalliques (3) apte à être rapportés, d'un côté, sur ladite carte (C) par refusion et aptes à recevoir, de l'autre côté, distant de la carte, lesdits composants ; et - un support isolant (4) associant, de manière séparée les uns des autres, lesdits éléments de liaison métalliques (3). 2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel lesdits éléments de liaison métalliques (3) présentent chacun une forme de patte pliée (3A) ayant une première partie d'extrémité (3B) à surface d'appui (3E) pour le contact avec ladite carte et une seconde partie d'extrémité (3C) pour la fixation audit support isolant (4). 3. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel lesdites première et seconde parties d'extrémité (3B, 3C) des éléments de liaison métalliques (3) sont décalées parallèlement l'une de l'autre par une partie centrale inclinée (3D). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes 1 à 3, dans lequel ledit support isolant (4) forme un cadre à la périphérie (4A) duquel sont issus lesdits éléments de liaison métalliques (3). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel lesdits éléments de liaison (3) font saillie extérieurement au cadre. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits éléments de liaison métalliques (3) se prolongent, au niveau des secondes parties d'extrémité (3C), par des bornes (3F) avec lesquelles sont destinés à coopérer les composants électriques à monter sur le module intermédiaire (2). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits éléments de liaison métalliques (3) sont réalisés en cuivre ou alliage de cuivre. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit support isolant (4) est réalisé en matière plastique ou analogue résistante thermiquement. 9. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit support isolant (4) est surmoulé sur lesdits éléments de liaison métalliques (3), les premières parties d'extrémité (3B) de ceux-ci faisant saillie extérieurement du support (4) et les secondes parties d'extrémité (3C) étant noyées dans ledit support isolant (4), définissant des fentes latérales de réception (4D). 10. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel lesdites bornes (3F) ont une section transversale rectangulaire, chaque élément de liaison métallique (3) comprenant une borne pour la connexion d'un contact correspondant d'un composant à monter sur ledit module intermédiaire (2) et/ou deux bornes espacées parallèlement l'une de l'autre pour le montage à force d'un contact correspondant de connexion issu d'un composant à monter. 1 1. Contrôleur d'un groupe moto-ventilateur à moteur et roue de pulseur d'un système de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un véhicule automobile, comprenant une carte ou plaque de circuit imprimé, ladite carte étant enduite d'une couche métallique de soudure (CM), caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif d'assemblage (1) tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes. |
La présente invention concerne un dispositif d'assemblage de composants électriques ou analogues sur une carte ou plaque de circuit imprimé telle que celle, dans une application particulière quoique non exclusive, destinée à un contrôleur d'un moteur de système de ventilation, chauffage et climatisation d'un véhicule automobile, ainsi que ledit système équipé d'un tel dispositif d'assemblage.
Pour pouvoir volontairement régler le débit du flux d'air amené dans l'habitacle d'un véhicule automobile, les systèmes de ventilation, chauffage et climatisation usuels (désignés HVAC en anglais) comprennent, en plus des échangeurs thermiques pour obtenir les résultats attendus en termes de chauffage, refroidissement, etc. , un moteur électrique avec une roue de pulseur montée sur son arbre et désigné par le terme « groupe moto- ventilateur », dont la vitesse de rotation sélectionnée par le conducteur depuis un bouton spécifique sur le tableau de bord, est commandée à partir d'un « contrôleur » sous forme d'une carte électronique de circuit imprimé à laquelle sont assemblés différents composants.
Actuellement, l'assemblage des contacts (pattes, broches, ...) des composants électriques montés ainsi en surface sur la carte s'effectue soit :
- par un processus de soudage par refusion qui consiste à faire passer la carte, préalablement enduite en surface d'une couche métallique de soudure (pâte à braser) avec les contacts des composants positionnés en surface aux emplacements choisis, dans un four de soudage par refusion, de manière à faire fondre la couche métallique sur les contacts puis, après refroidissement, obtenir l'assemblage des composants sur la carte, ou
- par un processus de soudage à la vague, notamment lorsque les composants à assembler sont dimensionnellement plus importants, comme par exemple, les condensateurs chimiques, les bobines ou selfs de filtre d'entrée, et les connexions de la source d'alimentation et du moteur du groupe moto-ventilateur. Il consiste à faire passer, le long de la surface concernée de la carte avec les contacts des composants préalablement collés sur celle-ci, une vague de pâte métallique de soudure qui solidarise par capillarité les contacts des composants à la carte.
Bien qu'il soit techniquement maîtrisé, le processus de soudage à la vague devient cependant beaucoup plus délicat à mettre en œuvre quand le choix se porte sur l'utilisation d'un alliage métallique (souvent à base d'étain) sans plomb, ce qui est, par ailleurs, de plus en plus le cas pour des raisons de santé et d'environnement.
En effet, l'absence de plomb dans l'alliage métallique entraîne en contrepartie plusieurs inconvénients dont celui de diminuer notamment la mouillabilité de l'alliage de sorte que la soudure tend à ne pas se « déposer » sur toute la surface disponible entre les contacts et la carte. On obtient alors une soudure imparfaite des composants sur la carte pouvant contribuer par la suite à une mise au rebut de la carte électronique et de ses composants ou à des dysfonctionnements du moteur du système et au final à des opérations de maintenance voire de remplacement de l'ensemble carte-composants particulièrement coûteuses.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne, à cet effet, un dispositif d'assemblage de composants sur une carte ou plaque de circuit imprimé, telle que celle d'un contrôleur de moteur électrique d'un système de ventilation, chauffage et climatisation d'un véhicule, ladite carte étant enduite d'une couche métallique de soudure.
Selon l'invention, le dispositif se présente sous la forme d'un module intermédiaire disposé entre ladite carte et lesdits composants destinés à être montés sur celui-ci, et ledit module intermédiaire comprend :
- une pluralité d'éléments de liaison métalliques rapportés, d'un côté, sur ladite carte par refusion de la couche métallique de soudure et aptes à recevoir, de l'autre côté, distant de la carte, lesdits composants ; et
- un support isolant associant, de manière séparée les uns des autres, lesdits éléments de liaison métalliques. Ainsi, grâce au module intermédiaire monté en surface, par refusion, sur la carte de circuit imprimé et regroupant les « gros » composants, le dispositif s'affranchit des inconvénients liés notamment à la faible mouillabilité de l'alliage sans plomb utilisé lors du processus de soudage à la vague, ce qui ne se produit pas avec le processus de soudage par refusion. De plus, le module intermédiaire servant d'interface entre la carte et les composants concernés est alors rapporté sur celle-ci simultanément au montage des autres composants usuellement assemblés par refusion lors du même passage dans le four de refusion, ce qui n'implique pas une augmentation des coûts de fabrication de la carte. Après assemblage du module sur la carte, les gros composants (tels que, dans l'application préférentielle, les alimentations de la carte et du moteur, la bobine et le condensateur du filtre d'entrée) sont rapportés sur les éléments de liaison métalliques concernés du dispositif.
Selon une première caractéristique de l'invention, lesdits éléments de liaison métalliques présentent chacun une forme de patte pliée ayant une première partie d'extrémité à surface d'appui pour le contact avec ladite carte et une seconde partie d'extrémité pour la fixation audit support isolant.
Lesdites première et seconde parties d'extrémité des éléments de liaison métalliques sont décalées parallèlement l'une de l'autre par une partie centrale inclinée. Le support isolant est alors parallèle à la carte et proche de celle-ci, de sorte à minimiser son encombrement. De manière avantageuse, cette conformation des éléments de liaison dégage l'espace sur la carte et sous le module de sorte à y installer des composants ou autres.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit support isolant forme un cadre à la périphérie duquel sont issus lesdits éléments de liaison métalliques. De manière complémentaire, lesdits éléments de liaison font saillie extérieurement au cadre. Autrement dit, ces éléments de liaison s'étendent au-delà de la périphérie selon une direction sensiblement parallèle au plan général du support isolant.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, lesdits éléments de liaison métalliques se prolongent, au niveau des secondes parties d'extrémité, par des bornes de contact avec lesquelles sont destinés à coopérer les composants électriques à monter sur le module intermédiaire.
Lesdits éléments de liaison métalliques sont réalisés en cuivre ou alliage de cuivre et ledit support isolant est réalisé en matière plastique non conductrice d'électricité ou analogue résistante thermiquement.
Avantageusement, ledit support isolant est surmoulé sur lesdits éléments de liaison métalliques, les premières parties d'extrémité de ceux-ci faisant saillie extérieurement du support et les secondes parties d'extrémité étant noyées dans ledit support isolant, définissant des fentes latérales de réception.
Avantageusement encore, lesdites bornes de contact ont une section transversale rectangulaire, chaque élément de liaison métallique comprenant une borne pour la connexion d'un contact correspondant d'un composant à monter sur ledit module intermédiaire et/ou deux bornes espacées parallèlement l'une de l'autre pour le montage à force d'un contact correspondant de connexion issu d'un composant à monter.
L'invention vise également un contrôleur ou module de commande d'un groupe moto-ventilateur à moteur et roue de pulseur d'un système de ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un véhicule automobile, comprenant une carte ou plaque de circuit imprimé, ladite carte étant enduite d'une couche métallique de soudure CM, dans lequel un dispositif d'assemblage de composants à ou sur la carte, tel que défini ci-dessus, est installé.
Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée et pourront servir à mieux définir l'invention, le cas échéant. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 montre, en perspective, un exemple de réalisation du dispositif d'assemblage à module intermédiaire conformément à l'invention, avant son montage sur la carte de circuit imprimé d'un système de ventilation, chauffage et climatisation d'un véhicule. La figure 2 est une vue de dessus des éléments de liaison métalliques du module.
La figure 3 montre, en perspective, le dispositif d'assemblage à module, fixé à la carte de circuit imprimé et portant des composants électriques.
La figure 4 est une vue de détail, en perspective agrandie et écorchée, de la liaison des pattes de contact d'un condensateur avec les bornes des éléments de liaison métalliques concernés du module.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la figure 1 , le dispositif d'assemblage 1 de l'invention est défini par un module indépendant intermédiaire 2 assurant le rôle d'interface, comme on le verra ultérieurement en regard de la figure 3, entre une carte ou plaque de circuit imprimé C et des composants électriques CC, B à raccorder au moyen du dispositif 1 en des emplacements spécifiques de la carte. On comprend donc que ce module est distinct de la carte ou circuit imprimé, le module étant rapporté par brasage selon un procédé de refusion sur ladite carte.
Pour cela, le module intermédiaire 2 comprend des éléments de liaison métalliques 3 assurant le passage du courant entre les emplacements spécifiques et les composants électriques à monter, et un support isolant 4 maintenant entre eux et de manière séparée les uns des autres, les éléments de liaison métalliques 3. Dans ce mode de réalisation, le module 2 a une forme sensiblement parallélépipédique plate donnée par le support isolant 4 qui définit un cadre rectangulaire. A la périphérie 4A de celui-ci sont prévus les éléments de liaison 3 qui sont au nombre de six dans cet exemple, deux issus centralement des grands côtés 4B du cadre et quatre issus deux à deux des petits côtés 4C du cadre. Bien évidemment, un nombre différent d'éléments de liaison 3 et une autre forme du support 4 pourraient être envisagés en fonction des spécificités requises.
Plus particulièrement, les éléments de liaison métalliques 3 sont réalisés en un métal conducteur comme le cuivre ou alliage de cuivre et de préférence étamé. Structurellement, chaque élément de liaison 3 se présente sous une forme de patte aplatie pliée 3A, de section transversale rectangulaire, ayant des première 3B et seconde 3C parties d'extrémité reliées de manière décalée parallèlement l'une de l'autre par une partie centrale inclinée 3D. La première partie d'extrémité plate 3B constitue une surface d'appui plane 3E pour le contact avec la carte de circuit imprimé et l'ensemble de ces surfaces d'appui 3E des éléments est contenu dans un même plan pour s'appliquer parfaitement sur la couche métallique de soudure CM de la carte, afin d'y être soudé, selon l'invention, par refusion. La seconde partie d'extrémité plate 3C assure le maintien de chaque élément de liaison 3 avec le cadre du support 4 et, comme on le verra ci-après, la connexion électrique avec les composants.
A ce propos, le support 4 est isolant d'un point de vu électrique et est réalisé en une matière plastique apte à supporter le profil thermique du four de refusion dans lequel le dispositif 1 monté en surface de la carte doit passer. Aussi la matière plastique est-elle résistante thermiquement, c'est-à- dire mécaniquement stable tant que la température est inférieure à 260°C (température maximum d'un four de refusion avec couche de soudure CM sans plomp). L'obtention du module 2 s'effectue, par exemple, par un surmoulage du support isolant 4 avec les secondes parties d'extrémité 3C des éléments de liaison métalliques 3 de sorte que ceux-ci, comme le montrent les figures 1 et 2, font saillie perpendiculairement des côtés 4B, 4C du cadre formant le support isolant.
On voit notamment, sur les figures 1 , 3 et 4 que les secondes parties d'extrémité 3C des éléments sont, après surmoulage, logées dans des fentes 4D obtenues dans le support lors de sa réalisation, lesquelles fentes 4D peuvent être borgnes, pour ce qui concerne les quatre éléments de liaison issus des petits côtés 4C, ou traversantes, pour ce qui concerne les deux éléments de liaison issus des grands côtés 4B du cadre. L'ensemble de ces secondes parties d'extrémité plates ou aplaties 3C se trouve dans un même plan décalé parallèlement de celui des premières parties d'extrémité aplaties 3B, un décalage étant opéré par les parties centrales inclinées 3D des éléments. De la sorte, le support isolant 4 est surélevé par rapport aux premières parties 3B et, donc, est éloigné parallèlement de la carte C. Celle-ci peut recevoir ainsi, sous le module, d'autres composants usuels.
Par ailleurs, les secondes parties d'extrémité 3C des éléments de liaison 3 se prolongent toutes par des bornes de contact 3F avec lesquelles sont amenés à coopérer les composants électriques à monter. Comme le montrent les figures 1 et 2, ces bornes 3F sont, dans cet exemple, de type plat à section transversale rectangulaire mais pourraient être différentes en totalité ou d'un élément à l'autre. Dans notre exemple, les éléments de liaison 3 situés sur les petits côtés 4C du support isolant 4 en cadre sont munis chacun d'une borne 3F pliée perpendiculairement par rapport à la seconde partie d'extrémité 3C dont elle est issue, c'est-à-dire au cadre rectangulaire du support isolant, en étant tournée à l'opposé de la première partie d'extrémité 3B. Les bornes 3F débutent sur la partie latérale de la seconde partie d'extrémité 3C qui est tournée vers l'intérieur du support isolant.
Les bornes 3F des deux éléments de liaison 3 situés sur le petit côté 4C à gauche sur la figure 2, constituent les bornes d'alimentation électrique, par exemple 12 volts, et de masse sur lesquelles se raccordent les bornes (contacts) complémentaires non représentées de la source d'alimentation électrique, et les bornes 3F des deux éléments de liaison 3 situés à droite sur la figure 2, concernent les bornes d'alimentation électrique et de masse sur lesquelles se raccordent celles, non représentées, issues du groupe moto- ventilateur du système. Pour recevoir les bornes de connexion complémentaires issues de la source d'alimentation et du groupe moto- ventilateur, le support isolant 4 présente deux embases rectangulaires 4E surmontant ce dernier et entourant les bornes concernées 3F des éléments de liaison. On constate donc que support isolant 4 présente une partie centrale vouer à recevoir les composants électriques à rapporter et des bornes d'alimentation 3F disposées de part et d'autre de cette partie centrale, au niveau des petit côté 4C du support isolant 4. L'élément de liaison 3 située au centre et en haut de la figure 2 comporte quatre bornes de liaisons 3F disposées perpendiculairement deux à deux, deux d'entrés elles étant parallèles à la direction générale de l'élément de liaison 3 de sorte que ces deux bornes 3F soient en face des deux bornes 3F de l'élément de liaison 3 située au centre et en bas de la figure 2.
De même, les deux autres bornes 3F de l'élément de liaison 3 située au centre et en haut de la figure 2 sont placées dans le prolongement et en regard des bornes 3F de l'élément de liaison 3 située en haut et à gauche de la figure 2. Cette disposition des bornes 3F permet d'installer :
un premier composant entre l'élément de liaison 3 située en haut et à gauche de la figure 2 et l'élément de liaison 3 située au centre et en haut de cette même figure, et un second composant entre l'élément de liaison 3 située en haut et au centre de la figure 2 et l'élément de liaison 3 située en bas et au centre cette même figure.
Comme le montre la figure 4, la fixation des pattes P formant les contacts du condensateur ou capacité chimique CC s'effectue par pincement obtenu à partir de deux bornes plates 3F espacées parallèlement l'une de l'autre et issues des secondes parties d'extrémité 3C des éléments de liaison métalliques situés sur les grands côtés 4B du support isolant en cadre 4. Ces bornes 3F se trouvent dans le prolongement des secondes parties d'extrémité 3C, parallèlement au plan du support, de sorte que les pattes P de forme cylindrique s'insèrent à force entre les deux bornes parallèles respectives des éléments de liaison 3.
Il en va de même pour fixer les pattes de contact non visibles de la bobine B partiellement illustrée sur la figure 3, et qui s'insèrent à force entre des paires de bornes parallèles 3F en vis-à-vis issues de deux éléments de liaison adjacents 3, l'un sur le petit côté 4C et l'autre sur le grand côté 4B, comme on le voit mieux sur la figure 2.
Le support isolant 4 présente dans sa partie centrale des barreaux comportant des trous (deux par barreau) d'axe perpendiculaire aux bornes 3F des éléments de liaison centraux 3. La fonction de ces trous est d'offrir un accès pour passer les griffes d'une pince dont le but est de serrer les deux bornes 3F adjacentes contre des pattes P formant les contacts des composants à rapporter sur le modules 2.
Comme le montre la figure 3, avant le montage des composants sur le module intermédiaire 2 du dispositif d'assemblage 1 , les surfaces d'appui 3E des premières parties d'extrémité 3B des éléments de liaison métalliques 4 sont positionnées en des emplacements prédéterminés de la carte C, là où se trouve la couche métallique de soudure CM. Cette dernière sert bien évidemment à solidariser des composants usuels, non représentés, autres que ceux, plus volumineux, destinés au dispositif d'assemblage 1.
Par le passage de la carte de circuit imprimé C et du dispositif d'assemblage 1 monté en surface sur celle-ci dans le four de refusion non illustré, dont la chaleur fait fondre la couche CM (pâte à b raser) assurant la soudure, on obtient, après refroidissement, la solidarisation des premières parties d'extrémité 3B, via les surfaces d'appui, des éléments de liaison métalliques du module 2 sur la carte C, ainsi que celle des composants usuels prévus directement sur la carte C. Comme le soudage (brasage) par refusion n'implique pas les problèmes de mouillabilité engendrés par le soudage à la vague, le dispositif d'assemblage 1 est parfaitement fixé à la carte en assurant, par les éléments de liaison métalliques 3, la conduction électrique entre la carte et les composants à monter sur le module, d'autant plus que ces éléments en cuivre ou alliage de cuivre sont étamés de manière à être compatibles avec le processus de refusion sans plomb (par exemple, étain avec sous-couche en nickel).
Après sortie du four de refusion et refroidissement, les connectiques non représentées, comme celles de la source d'alimentation et du groupe moto-ventilateur, sont enfichées dans les embases respectives 4E du module intermédiaire 2 et raccordées aux bornes de contact parallèles concernées 3F. Puis, les pattes P du condensateur chimique CC et de la bobine B des gros composants sont introduites à force et pincées par les bornes parallèles correspondantes 3F. Cette opération peut être faite à l'aide d'un outil spécifique non représenté et est facilitée par les trous pratiqués dans les barreaux du support isolant 4 pour accéder à ces bornes. D'autres moyens de fixation des pattes sur les bornes pourraient être envisagés, tels qu'une solidarisation par laser notamment.