FR2640824A1

FR2640824A1 - Method for assembling and interconnecting electronic boards

Info

Publication number: FR2640824A1
Application number: FR8816619A
Authority: FR
Inventors: Daniel Djordjian
Original assignee: Thomson Brandt Armements SA
Current assignee: Thomson Brandt Armements SA
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1990-06-22
Anticipated expiration: 2008-12-16
Also published as: FR2640824B1

Abstract

The method of the invention essentially consists in providing, on boards 6 intended to be stacked, means 7 for locating the positions for holes 8 for receiving terminals 1, including a female portion 2 and a male portion 4, in ordering (arranging) the positions to be occupied by terminals on the various boards of an assembly and in fixing the said terminals in the boards in order to ensure mechanical connection and electrical interconnection of these boards by the plugging-in of corresponding terminals of adjacent boards. The method of the invention allows the manufacture of assemblies with high reliability for a low cost price, as well as the feasibility of complex assemblies of small overall size which are unrealisable using known connection techniques, especially in the field of armaments.

Description

PROCEDE POUR ASSEMBLER ET INTERCONNECTER
DES CARTES ELECTRONIQUES
La présente invention concerne un procédé pour assembler et interconnecter des cartes électroniques réalisées au moyen de la technologie des circuits imprimés.METHOD FOR ASSEMBLING AND INTERCONNECTING
ELECTRONIC CARDS
The present invention relates to a method for assembling and interconnecting electronic cards produced by means of printed circuit technology.

Des blocs de circuit électronique se présentent fréquemment sous la forme d'ensembles de cartes superposées. Dans un tel ensemble, les cartes ont toutes une forme identique qui peut être fonction de l'emplacement d'utilisation. Le plus souvent, elles sont rectangulaires, carrées ou circulaires. Electronic circuit blocks are frequently in the form of sets of overlapping cards. In such an assembly, the cards all have an identical shape which can be a function of the place of use. Most often, they are rectangular, square or circular.

Généralement, les cartes d'un même bloc sont assemblées au moyen d'entretoises et plusieurs procédés peuvent être utilisés pour les-relier électriquement. Generally, the cards of the same block are assembled by means of spacers and several methods can be used to connect them electrically.

Dans un de ces procédés, les entrées et sorties de chaque carte sont reliées par des fils à un connecteur qui se trouve sur une carte mère. Ce procédé a comme avantage de permettre le test individuel des cartes avant assemblage, ce test pouvant être effectué au moyen d'un banc industriel auquel la carte est reliée par l'intermédiaire de son connecteur. D'autre part, un démontage non destructif lors de la mise au point de l'ensemble fonctionnel que représentent les cartes lorsqu'elles sont interconnectées est possible si, par exemple, un défaut nécessite une intervention sur une carte individuelle. In one of these methods, the inputs and outputs of each card are connected by wires to a connector which is located on a motherboard. This method has the advantage of allowing the individual test of the cards before assembly, this test being able to be carried out by means of an industrial bench to which the card is connected by means of its connector. On the other hand, a non-destructive disassembly during the development of the functional unit represented by the cards when they are interconnected is possible if, for example, a fault requires intervention on an individual card.

Toutefois, le raccordement par connecteur présente un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels on peut citer : leur prix élevé; leur tenue moyenne à des environnement mécaniques sévères (chocs et vibrations en particulier): la baisse de fiabilité de l'ensemble due à l'augmentation nécessaire du nombre de soudures (ou iertissage) dans les liaison: qu'ils assurer: la place qu'ils occupent sur la carte mère, ce problème devenant particulièrement aigu lorsque les cartes à interconnecter ont une surface réduite. However, connection by connector has a certain number of drawbacks, among which we can cite: their high price; their average resistance to severe mechanical environments (shocks and vibrations in particular): the decrease in reliability of the assembly due to the necessary increase in the number of welds (or issage) in the connections: that they ensure: the place that 'they occupy on the motherboard, this problem becoming particularly acute when the cards to be interconnected have a reduced surface.

Lorsqu'un raccordement par connecteurs n'est pas souhaité, ou n'est pas possible, une autre technique couramment utilisée consiste à établir des liaisons filaires souples entre les cartes. Outre le fait que la fiabilité d'un ensemble ainsi obtenu est faible, se pose un problème évident de démontabilité au cours du test de l'ensemble, et de remplacement d'une carte défectueuse. When a connection by connectors is not desired, or is not possible, another commonly used technique consists in establishing flexible wired connections between the cards. In addition to the fact that the reliability of an assembly thus obtained is low, there is an obvious problem of dismantling during the test of the assembly, and replacement of a defective card.

Dans un autre procédé de raccordement, chaque liaison électrique entre cartes est assurée par une colonnette rigide dont les extrémités sont soudées dans des trous aménagés dans les cartes. Le problème de démontabilité énoncé précédement se pose ici de la même façon et, de plus, la mise en oeuvre de ce procédé est difficilement réalisable industriellement. In another connection method, each electrical connection between cards is provided by a rigid column, the ends of which are welded into holes in the cards. The problem of dismantling stated above arises here in the same way and, moreover, the implementation of this process is difficult to achieve industrially.

Un objet de la présente invention consiste à prévoir un procédé d'interconnexion entre cartes d'un ensemble qui ne présente pas les inconvénients précités et dont la mise en oeuvre soit simple et peu coûteuse. An object of the present invention is to provide a method of interconnection between cards of an assembly which does not have the aforementioned drawbacks and whose implementation is simple and inexpensive.

Le procédé selon l'invention consiste essentiellement à prévoir sur des cartes identiques destinées à former un ensemble de cartes superposées des moyens identiques de repérage d'emplacements pour le perçage de trous de reception de plots de raccordement présentant une partie femelle opposée à une partie mâle; à ordonner les emplacements devant être occupés par des plots sur les différentes cartes constitutives d'un ensemble; à fixer des plots auxdits emplacements; et à enficher les parties mâles de plots de chaque carte dans les parties femelles de plots correspondants d'une carte adjacente, pour, d'une part, établir l'interconnexion électrique des cartes de l'ensemble et, d'autre part, assurer l'assemblage et la tenue mécanique de l'ensemble. The method according to the invention essentially consists of providing on identical cards intended to form a set of superimposed cards identical means of locating locations for drilling holes for receiving connection pads having a female part opposite to a male part. ; to order the locations to be occupied by studs on the various cards constituting a set; fixing studs at said locations; and inserting the male parts of pads of each card into the female parts of corresponding pads of an adjacent card, in order, on the one hand, to establish the electrical interconnection of the cards of the assembly and, on the other hand, to ensure assembly and mechanical strength of the assembly.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des dessins joints, parmi lesquels
la Fig. 1 est une vue en plan d'un plot utilisé dans la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,
la Fig. 2 est une vue en plan d'une forme de réalisation de cartes dont l'interconnexion est réalisée selon le procédé de l'invention,
la Fig. 3 est une vue illustrant schématiquement le montage d'un plot dans une carte et la connexion entre deux plots de deux cartes superposées,
la Fig. 4 est une vue illustrant schématiquement l'interconnexion entre plusieurs cartes superposées, selon le procédé de l'invention.The invention will be better understood with the aid of the explanations which follow and of the accompanying drawings, among which
Fig. 1 is a plan view of a pad used in the implementation of the method according to the invention,
Fig. 2 is a plan view of an embodiment of cards the interconnection of which is produced according to the method of the invention,
Fig. 3 is a view schematically illustrating the mounting of a pad in a card and the connection between two pads of two superimposed cards,
Fig. 4 is a view schematically illustrating the interconnection between several superimposed cards, according to the method of the invention.

Le plot 1 montré à la Fig. 1 comporte une partie femelle 2, une partie médiane 3 et, à l'opposé de la partie femelle 2, une partie mâle 4. La partie femelle 2 est une colonnette cylindrique creuse. La partie mâle 4 est également cylindrique. Son extrémité est arrondie et son diamètre correspond au diamètre interne de la partie femelle 2. Celle-ci présente des fentes 5 à partir de son ouverture qui est évasée. Les fentes 5 ont une double fonction : d'une part, elles autorisent un pincement de la partie femelle 2 sur la partie mâle 4 d'un plot en regard, ce qui garantit un bon contact électrique lors d'un simple enfichage; d'autre part, elles permettent la soudure entre partie mâle et partie femelle si nécessaire, la tenue nécanique et le contact électrique étant ainsi renforcés pour des environnements mécaniques sévères. The pad 1 shown in FIG. 1 comprises a female part 2, a middle part 3 and, opposite to the female part 2, a male part 4. The female part 2 is a hollow cylindrical baluster. The male part 4 is also cylindrical. Its end is rounded and its diameter corresponds to the internal diameter of the female part 2. The latter has slots 5 from its opening which is flared. The slots 5 have a double function: on the one hand, they allow the female part 2 to be pinched on the male part 4 of a facing stud, which guarantees good electrical contact during a simple plugging; on the other hand, they allow the welding between male part and female part if necessary, the mechanical resistance and the electrical contact being thus reinforced for severe mechanical environments.

La partie centrale 3 du plot 1 est moletée, afin de procurer un bon ancrage du plot lors de son insertion dans un trou de réception d'une carte telle que la carte 6 montrée à la Fig. 2. A noter que des plots tels que le plot 1 sont connus en soi pour des applications différentes de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, et sont disponibles dans le commerce, notamment sous la marque "COMATEL". The central part 3 of the stud 1 is knurled, in order to provide good anchoring of the stud when it is inserted into a hole for receiving a card such as the card 6 shown in FIG. 2. Note that studs such as stud 1 are known per se for applications different from the implementation of the method of the invention, and are commercially available, in particular under the brand "COMATEL".

La carte 6 est circulaire. Elle présente à sa périphérie des points 7 régulièrement répartis sur une circonférence, en trois ensembles compris dans des secteurs de 120 . Les points 7 ont pour but de définir de façon précise des emplacements pour des trous destinés à recevoir des plots 1, afin que des parties mâles et femelles correspondantes de plots de cartes à réunir soient toutes simultanément en coincidence pour permettre un enfichage aisé. Les points 7 peuvent être identifiés par une adresse sur la carte, consistant par exemple dans le cas présent en un signe identifiant leur secteur et un numéro associé de leur emplacement dans le secteur. Map 6 is circular. It has at its periphery points 7 regularly distributed over a circumference, in three sets included in sectors of 120. The aim of the points 7 is to precisely define locations for holes intended to receive the pads 1, so that the corresponding male and female parts of the card pads to be joined are all simultaneously in coincidence to allow easy plugging. Points 7 can be identified by an address on the map, consisting for example in this case of a sign identifying their sector and an associated number of their location in the sector.

Dans d'autres formes de réalisation, les cartes peuvent avoir une autre configuration, de même que les points 7 peuvent être répartis différemment. On peut envisager, par exemple, qu'ils se trouvent en quinconce sur deux circonférences concentriques. In other embodiments, the cards can have another configuration, just as the points 7 can be distributed differently. We can consider, for example, that they are staggered on two concentric circumferences.

Les plots 1 sont ancrés dans des cartes 6 comme le montre la Fig. 3 où l'on voit également comment deux plots correspondants de cartes 6 voisines dans un ensemble sont réunis. Pour ancrer un plot 1 dans une carte 6, un trou 8 est percé à l'emplacement d'un point 7 et il est, de préférence, pourvu d'un revêtement métallisé 9 sur son pourtour. Dans le trou 8, est introduit un plot 1 par sa partie mâle 4. Lorsque le plot est en place, sa partie moletée 3 s'inscrit dans le trou 8 et la base de la partie femelle 2 repose sur la partie du revêtement métallisé 9 bordant le trou à la surface dP la carte contribuant à un ancrage et une orientation corrects du plot 1 dans la carte. Ensuite, une soudure 10 est établie entre la partie mâle 4 du plot 1 et le revêtement métallisé 9 du trou 8. The pads 1 are anchored in cards 6 as shown in FIG. 3 where we also see how two corresponding pads of neighboring cards 6 in a set are brought together. To anchor a stud 1 in a card 6, a hole 8 is drilled at the location of a point 7 and it is preferably provided with a metallized coating 9 around its periphery. In the hole 8, a stud 1 is introduced through its male part 4. When the stud is in place, its knurled part 3 fits into the hole 8 and the base of the female part 2 rests on the part of the metallized coating 9 bordering the hole on the surface dP the card contributing to correct anchoring and orientation of the stud 1 in the card. Then, a weld 10 is established between the male part 4 of the stud 1 and the metallized coating 9 of the hole 8.

La Fig. 4 montre une portion de la périphérie d'un ensemble de cartes reliées selon le procédé de l'invention, trois cartes 6, 6' et 6" étant représentées. Fig. 4 shows a portion of the periphery of a set of cards connected according to the method of the invention, three cards 6, 6 'and 6 "being shown.

Les points 7 de même adresse sur les cartes 6, 6' et 6" sont identifiés par les colonnes a à h. Dans la colonne a, les trois cartes 6, 6', 6" comportent respectivement un plot, de sorte que les trois plots 1, 1', 1" sont réunis entre eux. Ils peuvent établir une connexion entre les cartes 6 et 6" à travers la carte 6', ou bien établir une connexion entre les trois cartes 6, 6' et 6", ou encore former uniquement une liaison mécanique entre les cartes 6, 6' et 6". A la colonne b, les plots 1 et 1" forment respectivement une liaison mécanique, avec ou sans connexion électrique, entre la carte 6 et une ou des cartes inférieures, et entre la carte 6" et une ou des cartes supérieures.Aux colonnes c, d et e, des plots 1' et 1" forment un groupe de trois liaisons mécaniques voisines avec ou sans connexion électrique entre les cartes 6' et 6", de même qu'aux colonnes f et g, deux liaisons voisines sont assurées entre les cartes 6 et 6' par des plots 1 et 1'. Enfin, à la colonne h, non seulement les cartes représentées 6, 6', 6" comportent des plots, mais également les cartes inférieure(s) et supérieure(s). Ce type de liaison peut être utilisé, par exemple, pour distribuer un courant d'alimentation.Points 7 of the same address on cards 6, 6 'and 6 "are identified by columns a to h. In column a, the three cards 6, 6', 6" each have a pad, so that the three pads 1, 1 ', 1 "are joined together. They can establish a connection between the cards 6 and 6" through the card 6', or establish a connection between the three cards 6, 6 'and 6 ", or still only form a mechanical connection between the cards 6, 6 'and 6 ". In column b, the pads 1 and 1 "respectively form a mechanical connection, with or without electrical connection, between the card 6 and one or more lower cards, and between the card 6" and one or more upper cards. , d and e, pads 1 'and 1 "form a group of three neighboring mechanical connections with or without electrical connection between the cards 6' and 6", as in columns f and g, two neighboring connections are provided between cards 6 and 6 'with studs 1 and 1'. Finally, in column h, not only the cards shown 6, 6 ', 6 "have studs, but also the lower (s) and upper (s) cards. This type of connection can be used, for example, to distribute a supply current.

Bien entendu, les plots 1 ayant deux fonctions, à savoir assurer la liaison mécanique des cartes ainsi que leur interconnexion électrique, leur répartition sur les différentes cartes d'un ensemble sera étudiée de façon à conférer audit ensemble une rigidité et une tenue mécanique optimales. A noter que les plots répartis à la périphérie procurent, en outre, une protection vis-à-vis de l'extérieur des composants et des circuits qui se trouvent sur les cartes. Of course, the pads 1 having two functions, namely ensuring the mechanical connection of the cards as well as their electrical interconnection, their distribution on the various cards of an assembly will be studied so as to confer on said assembly optimum rigidity and mechanical strength. Note that the studs distributed at the periphery also provide protection from the outside of the components and circuits found on the cards.

Le procédé de l'invention permet de réaliser des ensembles compacts de grande fiabilité, et dont le prix de revient est intéressant du fait que le coût par liaison est très bas, les plots utilisés étant disponibles dans le commerce. D'autre part, la démontabilité et les tests sont possibles jusqu'à l'assemblage définitif de l'ensemble, et même ultérieurement si l'enfichage des plots ne nécessite pas d'être consolidé par une soudure entre partie mâle et partie femelle au niveau des fentes 5. En outre, le procédé est parfaitement adapté pour une mise en oeuvre industrielle informatisée. The method of the invention makes it possible to produce compact assemblies of high reliability, the cost price of which is advantageous because the cost per link is very low, the pads used being commercially available. On the other hand, the dismantling and the tests are possible until the final assembly of the assembly, and even later if the plugging of the studs does not need to be consolidated by a weld between male and female part to level of the slots 5. In addition, the method is perfectly suited for computerized industrial implementation.

Le procédé de l'invention aura des applications particulièrement intéressantes dans des domaines où des emplacements pour des circuits électroniques complexes sont soumis à des exigences de forme et d'encombrement, et ou les conditions d'utilisation sont sévères (accélérations, vibrations, chocs, etc.). Par exemple, dans le domaine de l'armement, le procédé de l'invention rend possible la fabrication de blocs de circuits complexes destinés à prendre place dans des tronçons étroits de fusée ou de projectile, qui n'étaient pas réalisables avec les techniques de raccordement de cartes connues. The method of the invention will have particularly advantageous applications in fields where locations for complex electronic circuits are subject to requirements of form and size, and where the conditions of use are severe (accelerations, vibrations, shocks, etc.). For example, in the armaments field, the method of the invention makes it possible to manufacture blocks of complex circuits intended to take place in narrow sections of rocket or projectile, which were not feasible with the techniques of connection of known cards.

Claims

1) Method for assembling and interconnecting electronic cards produced by means of printed circuit technology, in order to obtain a functional set of superimposed cards (6), characterized in that it consists in providing on said cards (6) identical means for locating locations (7) for drilling holes (8) for receiving connection pads (1) having a female part (2) opposite a male part (4); to order the locations to be occupied by studs (1, 1 ', 1 ") on the different cards (6, 6', 6") constituting a set; fixing said studs (1, 1 ′, 1 ") at said locations; and plugging the male portions of studs of each card into the female portions of corresponding studs of an adjacent card in order, firstly, to establish the electrical interconnection of the cards of the assembly and, on the other hand, ensuring the assembly and the mechanical strength of the assembly.

2) Method according to claim 1, characterized in that the means for locating said locations (7) on the cards (6) are identified by addresses.

3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the anchoring of the pads (1) in the cards (6) and their orientation are optimized by using pads (1) whose middle part (3) is knurled.

4) Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises a final phase consisting in welding the female part (2) and the male part (4) of the studs (1) joined to form said set.

5) Method according to claim 4, characterized in that the pads (1) used have their female part (2) which has longitudinal slots (5) and in that the weld between female part (2) and male part (4 ) of studs (1) joined together is produced at the level of the slots (5).

6) Method according to one of claims 1 to 5, further characterized by providing on the holes (8) for receiving the pads (1) a metallized coating (9), and fixing the pads (1) in the cards (6) by means of a weld (10) between the male part (4) of the studs (1) and the metallic coating (9) of the holes (8).