WO2012147023A1 - Connecteur haute densite - Google Patents

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WO2012147023A1
WO2012147023A1 PCT/IB2012/052031 IB2012052031W WO2012147023A1 WO 2012147023 A1 WO2012147023 A1 WO 2012147023A1 IB 2012052031 W IB2012052031 W IB 2012052031W WO 2012147023 A1 WO2012147023 A1 WO 2012147023A1
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parts
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contacts
assembly
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Nicolas Convert
Jean-Marie Buchilly
Stéphane ROHRBACH
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Fischer Connectors Holding SA
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    • Y10T29/49211—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts with bonding of fused material
    • Y10T29/49213—Metal

Definitions

  • the present invention relates to electrical connection. More specifically, the present invention relates to connectors having a high density of contacts, for example electrical contacts.
  • Tyco Nanonics Omnetics Nano metal shell, Glenair, Souriau Micro are circular connectors with up to 44 contacts and are known in the state of the art.
  • Another example of a high density connector is known from US Pat. No. 7,632,126 to Tyco Electronics Corporation.
  • This connector comprises in particular a support plate which carries a plurality of electrical contacts which are aligned.
  • the male portion of the connector may contain a plurality of such plates, for example four which are aligned in parallel and correspondingly, the female portion includes receptacles also aligned in parallel, said receptacles containing contacts.
  • the object of the invention is to improve the known systems.
  • an object of the invention is to provide a connector formed, for example, by an assembly of parts (for example plastic) partially metallized to allow extreme contact densification.
  • Contact density means the number of contacts compared to the overall dimensions of the connector.
  • Today traditional methods of manufacture and assembly of contact reach the limits of physics to guarantee a quality perceived as average.
  • Our own studies of competition and experience have shown that, to maintain a high level of quality according to our standards, an alternative to conventional methods was needed.
  • the idea is to apply in the first step of the manufacturing process of the connector according to the invention a new method of metallization of the surface by laser activation of plastic, as part of the MID technology for Device Interconnection Molded.
  • This method consists in the activation of a plastic by laser, a technology known in the terminology LPKF-LDS (a technology of LPKF). This technology is described for example in the publication EP 1 191 127, the content of which is incorporated by reference in the present application.
  • LPKF-LDS a technology of LPKF. This technology is described for example in the publication EP 1 191 127, the content of which is incorporated by reference in the present application.
  • the next step is the metallization of the parts activated by the LPKF-LDS process by conventional galvanic bath processes.
  • the final step is the assembly of components.
  • One of the ideas of the present invention is to design parts allowing a clever assembly and a particular design interpenetrated parts to form a high density connection simple to manufacture, allowing cost rationalization and to obtain high quality functions which are today difficult to obtain by conventional methods.
  • the connector thus formed is intended to be wired and to provide electrical transport.
  • Figure 1 shows a perspective view of the base piece
  • Figure 2 shows a perspective view of the metal coating
  • Figure 3 shows a perspective view of the assembly formed from 2 identical base pieces
  • Figure 4 shows a perspective view of the assembled electrical connector
  • Figure 5 shows a sectional view of an electrical connector encapsulated in a metal case
  • Figure 6 shows a perspective view of the contact block
  • FIG. 7 shows a perspective view of another embodiment of the invention.
  • Figure 8 shows a perspective view of another embodiment of the invention.
  • the identical or similar elements will be identified by means of the same numerical references for the sake of simplification.
  • it is preferably using two identical base pieces (for example plastic) a support allowing a high density electrical connection.
  • FIG. 1 there is shown a general view and from above of a base part 1.
  • This base part 1 comprises, for example, two lugs 2, 3 each having at least one pad 4, 4 'and a cavity 5, 5' of alignment whose utility will be explained later.
  • contact fingers 6 At the end of the tabs 2, 3 there are contact fingers 6.
  • the piece 1 In its "raw” state; the piece 1 is for example plastic and then undergoes a laser activation step to form the electric contact tracks according to the method of LPKF-LDS mentioned above.
  • any suitable material for carrying out this method and the application of the present invention may be envisaged.
  • FIGS. 1 and 2 there is shown a general view and from above.
  • a metal coating has been deposited from one end to the other of the base part 1.
  • This coating forms several conductive and independent tracks 7 on the base part thanks to the laser activation method of LPKF-LDS.
  • FIGS. 1 and 2 in view of the asymmetrical arrangement of the fingers 6 (one leg 2 with two fingers 6, and the other leg 3 with three fingers 6), by turning over the piece 1, it is possible to to assemble two pieces 1 seems to get the configuration shown in Figure 3 wherein the fingers 6 are "nested" as illustrated, one next to the other to form a member with ten contacts 6 neighbors.
  • FIG. 3 there is shown a general view of a part 10 assembled from two base pieces 1.
  • the two base parts 1 are identical and assembled to form a part that contains conductive tracks on both sides.
  • This assembled piece can be mounted in a support (rectangular or cylindrical) to form a connector and as it is understood it forms a hermaphrodite element which can be placed both in the male part and the female part of the connector.
  • the number of fingers 6 used for the contacts can also be varied.
  • FIG. 8 An example of this variant produced in "a block" rather than by assembly is illustrated in FIG. 8.
  • FIG. 8 There is found a structure 23 which is equivalent to that of FIG. 4 with a support in the form of a cross bearing the tracks 7 and As can be seen by comparison, the mode of FIG. 8 differs from that of FIG.
  • FIG. 5 shows a general sectional and perspective view of an electrical connector 20.
  • the hermaphroditic electrical connector 20 is formed from two parts.
  • the electrical connection is ensured by the flexibility of the contact fingers 6.
  • the design of the contact fingers 6 is particularly designed to ensure elastic flexion without creep in the long term.
  • This connector is for example a connector which closes by screwing.
  • FIG. 6 there is illustrated a perspective view of a part of the connector of FIG. 5, namely the contact block 21.
  • this block contains a cross structure 10 (as a non-limiting example that of Figure 4) and it further comprises four power contacts 22.
  • a cross structure is particularly well suited but other configurations are possible, as indicated above.
  • One of the advantages of the present invention is also the fact that the assembled parts 1 are hermaphroditic, that is to say that they can be used both in the male part and the female part of the connector, hence a big gain.
  • the configurations are not limited to those illustrated in the figures by way of example: the number of fingers for the contacts can be increased or decreased. Any material, preferably not conductive, can be chosen for parts 1 insofar as it can be used in the LPKF-LDS process.
  • the interlocking is not only limited to the cross shape (at 90 °) but other angles and number of nested pieces are possible as well as a stack of more than two pieces 1, still in triangle or rectangle or any other desired shape.
  • Figure 7 illustrates an embodiment in which the parts 1 are stacked on each other. The total number of pieces is indifferent and can be chosen according to the circumstances. Preferably, their number is even. Alternatively, this stack can be made in a block (for example by molding, prototyping, etc.) rather than by assembling individual pieces.
  • FIG 8 illustrates another embodiment which has been discussed in detail above.
  • the embodiments are illustrative examples which should not be considered as limiting and variations are possible within the scope of the claimed protection, for example by using equivalent means.
  • the structures (cross, stack, etc.) described above can be made by assembling individual pieces (formed by molding or other equivalent process) or by manufacturing in one piece (in "block” ) by any suitable method, but it is also possible to envisage a hybrid construction which would be a combination of the two methods: for example, the structure 10 of FIG. 3 would be formed in one piece and then two such structures would be assembled to arrive at that of FIG. or 8.
  • the treatment for the metallization (for example according to the process described above) can be carried out on individual parts, individual structures or after assembly of the parts.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Le connecteur comprend des pièces de base (1 ) qui peuvent être assemblées et emboîtées, formant une connectique à haute densité de contacts hermaphrodites.

Description

CONNECTEUR HAUTE DENSITÉ
DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne la connectique électrique. Plus précisément, la présente invention concerne les connecteurs à haute densité de contacts, par exemple de contacts électriques.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les produits dénommés Tyco Nanonics, Omnetics Nano métal shell, Glenair, Souriau Micro concernent des connecteurs circulaires comportant jusqu'à 44 contacts et sont connus dans l'état de la technique. Un autre exemple de connecteur haute densité est connu du brevet US 7,632,126 de Tyco Electronics Corporation. Ce connecteur comprend notamment une plaque de support qui porte une pluralité de contacts électrique qui sont alignés. La partie mâle du connecteur peut contenir plusieurs de telles plaques, par exemple quatre qui sont alignées parallèlement et, de façon correspondante, la partie femelle comprend des réceptacles eux aussi alignés parallèlement, lesdits réceptacles contenant des contacts.
SOMMAIRE DE L'INVENTION Le but de l'invention est d'améliorer les systèmes connus.
Plus précisément, un but de l'invention est de proposer un connecteur formé, par exemple, par un assemblage de pièces (par exemple en plastique) partiellement métallisées pour permettre une densification extrême de contact. Par densité de contact, on entend le nombre de contact rapporté à l'encombrement hors-toute du connecteur. Aujourd'hui les méthodes traditionnelles de fabrication et d'assemblage de contact arrivent aux limites de physique pour garantir une qualité perçue comme moyenne. Nos propres études de concurrence et expérience ont montré que, pour garder un haut niveau de qualité selon nos standards, il fallait une alternative aux méthodes classiques.
Ainsi on se heurte à une première barrière : maintenir un niveau de qualité élevé industriellement II existe sur le marché de la connectique une foule de connecteur à haute densité tel que le connecteur rectangulaire qui supporte le protocole « HDMI » par exemple. Cependant, tous ces connecteurs, principalement rectangulaires, sont construits pour des applications « in door ». Ils sont donc peu robustes à l'exposition environnementale externe, avec une fonction d'étanchéité IP68 par exemple. Il est possible de les encapsuler afin de les rendre plus robustes. Un emballage augmente notablement l'encombrement et l'étanchéité est une fonction plus difficile à garantir sur un design rectangulaire qu'un design circulaire, perdant ainsi l'avantage d'une densité de contact élevée et d'un concept fonctionnel simple.
Donc, à nouveau, on se heurte à une seconde barrière : Préserver un faible encombrement et une densité de contact élevée.
Une option serait de fabriquer avec des méthodes nécessitant des investissements conséquents, comme l'étampage par exemple largement répandu dans la connectique appliquée à des produits grand public. Ces méthodes demandent donc des applications permettant un écoulement de grands volumes plus difficiles à objectiver dans le marché industriel. On se heurte donc à une troisième barrière : Rationnaliser la fabrication pour rester compétitif. En résumé il y a trois défis à relever
1 ) La miniaturisation
2) La fonctionnalité
3) La rationalisation
Pour répondre à ces défis, l'idée est d'appliquer dans la première étape du processus de fabrication du connecteur selon l'invention un procédé nouveau de métallisation de la surface par activation laser du plastique, dans le cadre de la technologie MID pour Dispositif d'Interconnexion Moulé.
Ce procédé consiste dans l'activation d'un plastique par laser, technologie connue sous la terminologie LPKF-LDS (une technologie de la société LPKF). Cette technologie est décrite par exemple dans la publication EP 1 191 127 dont le contenu est incorporé par référence dans la présente demande. L'étape suivante est la métallisation des parties activées par le procédé LPKF-LDS par des procédés de bain galvanique classique. L'étape finale est l'assemblage des composants.
Le procédé LPKF-LDS fournit les avantages suivants
1 ) Métallisation simple et peu coûteuse de surface non plane, impossible à obtenir dans des procédés de déposition ou gravage classique
2) Diminution du nombre de pièces à fabriquer
3) Réduction notable de la taille des pièces tout en gardant des fonctionnalités de grande qualité
L'une des idées de la présente invention est de concevoir des pièces permettant un assemblage astucieux et un design particulier des parties interpénétrée pour former une connectique de haute densité simple à fabriquer, permettant une rationalisation des coûts et d'obtenir des fonctions de grande qualité qui sont aujourd'hui difficile à obtenir par des méthodes classiques. Le connecteur ainsi formé est destiné à être câblé et à assurer un transport électrique.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise par la description de modes d'exécution et des figures dans lesquelles
La figure 1 montre une vue en perspective de la pièce de base;
La figure 2 montre une vue en perspective du revêtement métallique;
La figure 3 montre une vue en perspective de l'assemblage formé à partir de 2 pièces de base identiques;
La figure 4 montre une vue en perspective du connecteur électrique assemblé;
La figure 5 montre une vue en coupe d'un connecteur électrique encapsulé dans un boîtier métallique;
La figure 6 montre une vue en perspective du bloc de contact;
La figure 7 montre une vue en perspective d'un autre mode d'exécution de l'invention et
La figure 8 montre une vue en perspective d'un autre mode d'exécution de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE W
Dans la description qui suit, les éléments identiques ou similaires seront identifiés au moyen des mêmes références numériques par souci de simplification. Selon la présente invention, dans un mode d'exécution, on forme à l'aide de préférence de deux pièces de base identiques (par exemple en plastique) un support permettant une connectique électrique de haute densité.
Dans la figure 1 , on a représenté une vue générale et de dessus d'une pièce de base 1 . Cette pièce de base 1 comprend, par exemple, deux pattes 2, 3 ayant chacune au moins un plot 4, 4' et une cavité 5, 5' d'alignement dont l'utilité sera expliquée ultérieurement. A l'extrémité des pattes 2, 3, on trouve des doigts de contact 6. Dans son état "brut"; la pièce 1 est par exemple en plastique et elle subit ensuite une étape d'activation par laser en vue de former les pistes de contact électrique selon le procédé de la société LPKF-LDS mentionné ci- dessus. Bien entendu, toute matière appropriée pour la mise en oeuvre de ce procédé et l'application de la présente invention peut être envisagée.
Dans la figure 2 on a représenté une vue générale et de dessus. Selon ce mode d'exécution de l'invention, on a déposé un revêtement métallique d'un bout à l'autre de la pièce de base 1 . Ce revêtement forme plusieurs pistes 7 conductrices et indépendantes sur la pièce de base grâce au procédé d'activation laser de la société LPKF-LDS. Comme on le comprend des figures 1 et 2, compte tenu de la disposition asymétrique des doigts 6 (une patte 2 avec deux doigts 6, et l'autre patte 3 avec trois doigts 6), en retournant la pièce 1 , il est possible d'assembler deux pièces 1 en semble pour obtenir la configuration illustrée dans la figure 3 dans laquelle les doigts 6 sont "emboîtés" de la façon illustrée, l'un à côté de l'autre pour former un élément à dix contacts 6 voisins. De plus, comme les pistes métallisées sont présentes sur les faces non-jointes des pièces 1 , il n'y a pas de contact électrique entre elles et l'isolation est garantie. Finalement par l'emboîtement des plots 4/4' et des cavités 5/5', on obtient un montage stable et aligné des deux pièces 1 .
A la limite, on peut également n'utiliser qu'une seule pièce 1 comme illustrée à la figure 2, mais dans ce cas on perdra en densité de contacts.
Comme indiqué ci-dessus, dans la figure 3 on a représenté une vue générale d'une pièce 10 assemblée à partir de deux pièces de base 1 . Par construction, les deux pièces de base 1 sont identiques et assemblées pour former une pièce qui contient des pistes conductrices sur ses deux faces.
La connexion électrique à un câble ou autre fiche (droite ou coudée) peut alors se faire du côté arrière des pièces 1 , c'est-à-dire du côté éloigné des contacts 6.
Cette pièce assemblée peut se monter dans un support (rectangulaire ou cylindrique) pour former un connecteur et comme on le comprend elle forme un élément hermaphrodite qui peut se placer à la fois dans la partie mâle et la partie femelle du connecteur.
Dans un autre mode d'exécution, on peut augmenter la densité des contacts électriques (par exemple la doubler) en montant deux pièces dans un emboîtement en croix 1 1 qui est illustré à la figure 4. Cet emboîtement peut s'effectuer en utilisant la fente 9 des pièces 1 (voir figures 1 et 2). Alternativement, on pourrait réaliser une telle configuration géométrique directement, sans assemblage, par un procédé approprié, par exemple le moulage. L'avantage de cette configuration est particulièrement évident pour un connecteur cylindrique car le volume à disposition permet facilement une telle configuration. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes d'exécution des figures 1 à 4 et d'autres configurations sont tout à fait possibles. On peut notamment augmenter le nombre de pièces emboîtées et ne pas se limiter à une configuration de croix (comme sur la figure 4) mais arriver à des configurations en étoile (avec 3 pièces emboîtées ou plus), triangulaires (style "Toblerone"), rectangulaire etc. Dans une autre variante, on peut également prévoir un empilement de plus de deux pièces 1 , par exemple en empilant plusieurs fois la structure 10 de la figure 3 (voir la figure 7).
On peut également varier le nombre de doigts 6 utilisés pour les contacts.
Comme on le comprend, de nombreuses variantes sont envisageables dans le cadre de la présente invention.
Alternativement, il est possible de partir d'une structure plus complexe que celle de la figure 1 , par exemple d'une structure en croix (figure 4) ou autre, et d'effectuer la métallisation sur cette structure plus complexe. Une telle structure pourrait être produite par tout procédé idoine (par exemple le moulage, prototypage etc.) et l'activation laser et la métallisation seraient appliquées directement sur celle-ci. Si cette alternative apporte un gain sur l'assemblage, elle présente néanmoins certaines difficultés pour le moulage. Un exemple de cette variante produite en "un bloc" plutôt que par assemblage est illustré dans la figure 8. On y retrouve une structure 23 qui est équivalente à celle de la figure 4 avec un support en forme de croix qui porte les pistes 7 et les doigts de contact 6. Comme on le constate par comparaison, le mode de la figure 8 se différencie de celui de la figure 4 aussi dans l'alignement frontal des doigts de contact 6: dans la figure 4, les doigts de contact 6 dans le plan horizontal sont en retrait relativement à ceux dans le plan vertical tandis que dans la figure 8, ils sont tous alignés. Dans le mode de la figure 4, cette différence (qui n'est pas un défaut et peut être recherchée) est due à l'emboîtement des pièces, notamment à la forme de la fente 9. Bien entendu, il est tout à fait possible, dans le cadre de la présente invention, de modifier l'emboîtement (par exemple la fente 9) de telle façon que ce décalage de doigts de contact 6 n'apparaissent plus et qu'une version assemblée en partant des pièces de la figure 3 soient identique ou similaire au mode d'exécution illustré à la figure 8.
Dans la figure 5 on a représenté une vue générale en coupe et en perspective d'un connecteur électrique 20. Selon un mode d'exécution de l'invention, on forme à partir de deux pièces le connecteur électrique 20 hermaphrodite. La connectique électrique est assurée par la flexibilité des doigts de contact 6. Le design des doigts de contact 6 est particulièrement pensé pour assurer une flexion élastique sans fluage à long terme. Ce connecteur est par exemple un connecteur qui se ferme par vissage.
Dans la figure 6, on a illustré une vue en perspective d'une partie du connecteur de la figure 5, à savoir le bloc de contact 21 . Comme illustré, ce bloc contient une structure 10 en croix (comme exemple non-limitatif celle de la figure 4) et il comprend en outre quatre contacts de puissance 22. Cela forme un connecteur à connexion hybride. Compte tenu de la présence de ces quatre contacts de puissance 22, une structure en croix est particulièrement bien adaptée mais d'autres configurations sont possibles, comme indiqué plus haut.
Un des avantages de la présente invention, outre sa simplicité est aussi le fait que les pièces 1 assemblées sont hermaphrodites c'est à dire qu'elle peuvent être utilisées à la fois dans la partie mâle que la partie femelle du connecteur, d'où un gain important.
Comme indiqué ci-dessus, les configurations ne sont pas limitées à celles illustrées dans les figures à titre d'exemples: on peut augmenter ou diminuer le nombre de doigts pour les contacts. Toute matière, de préférence non conductrice, peut être choisie pour les pièces 1 dans la mesure où elle est utilisable dans le procédé LPKF-LDS.
On n'est pas non plus limité au procédé de LPKF-LDS pour réaliser les pistes conductrices 7 et d'autres procédés équivalents sont tout à fait envisageables. Ce procédé particulier présente néanmoins l'avantage de la simplicité pour réaliser des pistes complexes sur des surfaces qui ne sont pas forcément planes. Comme déjà mentionné, l'emboîtement n'est pas uniquement limité à la forme de croix (à 90°) mais d'autres angles et nombre de pièces emboîtées sont possibles de même qu'un empilement de plus de deux pièces 1 , on encore en triangle ou rectangle ou toute autre forme désirée. La figure 7 illustre un mode d'exécution dans lequel les pièces 1 sont empilées les unes sur les autres. Le nombre total de pièces est indifférent et peut être choisi en fonction des circonstances. De préférence, leur nombre est pair. Alternativement, cet empilement peut être réalisé en bloc (par exemple par moulage, prototypage etc.) plutôt que par assemblage de pièces 1 individuelles.
La figure 8 illustre un autre mode d'exécution qui a été discuté en détail plus haut.
Bien entendu, les modes d'exécution décrits ne sont pas exclusifs c'est-à-dire que des caractéristiques technique de l'un peuvent s'appliquer à l'autre.
De plus, les modes d'exécution sont des exemples illustratifs qui ne doivent pas être considérés comme limitatifs et des variations sont possibles dans le cadre de la protection revendiquée, par exemple en faisant appel à des moyens équivalents. De plus, comme décrit ci-dessus, les structures (croix, empilage etc) décritent ci-dessus peuvent réalisées par assemblage de pièces individuelles (formées par moulage ou autre procédé équivalent) ou alors par fabrication en une seule pièce (en "bloc") par tout procédé approprié, mais on peut également envisager une construction hybride qui serait une combinaison des deux méthodes: par exemple on formerait la structure 10 de la figure 3 en une pièce puis on assemblerait deux telles structures pour arriver à celle de la figure 4 ou 8.
Le traitement pour la métallisation (par exemple selon le procédé décrit plus haut) peut s'effectuer sur des pièces individuelles, des structures individuelles ou alors après assemblage des pièces.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Pièce de base (1 ) pour connecteur électrique comprenant au moins une ou plusieurs pièces de base (1 ), ladite pièce (1 ) étant non conductrice et comportant des doigts (6) et un revêtement métallique appliqué sur ladite pièce(1 ) et les doigts (6) pour former des pistes (7) et des contacts (6) permettant le transport électrique.
2. Pièce selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les pièces de base (1 ) du connecteur électrique sont identiques, planes et asymétriques.
3. Pièce selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le volume généré par ladite pièce (10) ou l'assemblage desdites pièces (1 ) est un polyèdre (1 1 ).
4. Pièce selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les contacts de ladite pièce (1 1 ) ou générés par l'assemblage desdites pièces (1 ) sont hermaphrodites.
5. Connecteur comprenant une ou une pluralité de pièces selon l'une des revendications précédentes.
6. Connecteur selon la revendication précédente, dans lequel l'assemblage des pièces de base (1 ) forme une croix (1 1 ), une étoile ou un empilement.
7 Connecteur selon la revendication 5, dans lequel la pièce de base a une forme d'étoile, de croix (1 1 ) ou d'empilement.
8. Procédé de formation d'une pièce de base (1 ) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle on fournit ladite pièce de base dans une matière non conductrice, on active les zones correspondant aux pistes électriques et on métallisé lesdites zones activées.
9. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'activation se fait par laser et la métallisation par bain.
PCT/IB2012/052031 2011-04-29 2012-04-23 Connecteur haute densite Ceased WO2012147023A1 (fr)

Priority Applications (3)

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