FR3045829A1

FR3045829A1 - Procede de controle de l'assemblage par rivetage d'un circuit imprime

Info

Publication number: FR3045829A1
Application number: FR1562732A
Authority: FR
Inventors: Pierre Perales; Chantal Cron
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: FR3045829B1; CN108702839B; CN108702839A; US10555431B2; WO2017102075A1; US20190343014A1

Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de montage d'un circuit imprimé (2) pour véhicule automobile sur une structure de support (3) comportant au moins un rivet (32). Le circuit imprimé comprend au moins un orifice de montage (22) apte à recevoir ledit rivet et délimitant une zone de conduction électrique (23) et au moins une marque (24) comprenant une extrémité de contrôle (24-1) jusqu'à laquelle ladite marque s'étend sur ladite zone de conduction électrique. Le procédé comprend une étape de positionnement du circuit imprimé sur la structure de support de sorte que le rivet s'étende à travers l'orifice de montage, une étape de rivetage du rivet de sorte que sa tête soit aplatie au moins en partie sur la zone de conduction électrique, et une étape de détermination de la conformité du rivetage lorsque la tête du rivet recouvre l'extrémité de contrôle de la marque.

Description

La présente invention se rapporte au domaine des circuits imprimés de calculateurs de véhicule automobile et concerne plus particulièrement un procédé de contrôle de l’assemblage par rivetage d’un circuit imprimé d’un calculateur de véhicule automobile.

Un véhicule automobile comprend de manière connue une pluralité de calculateurs de bord permettant chacun de contrôler un ou plusieurs équipements du véhicule.

Il est ainsi connu d’utiliser par exemple un calculateur de bord pour contrôler des paramètres de fonctionnement du moteur (tel que l’injection), un calculateur de bord pour contrôler des paramètres électriques du véhicule, un calculateur de bord pour commander le système de direction assistée du véhicule, etc.

De manière classique, un calculateur de bord se présente sous la forme d’un boîtier dans lequel est monté un circuit imprimé. Il est connu de monter ce circuit imprimé sur le boîtier par vissage, cependant, un tel montage est chronophage et coûteux. De plus, l’utilisation de vis complexifie la logistique. Aussi, il a été proposé de résoudre ces inconvénients en montant le circuit imprimé par rivetage.

Pour ce faire, un rivet est introduit dans chaque orifice de montage du circuit imprimé avant d’être riveté. Un tel rivet a deux fonctions : une première fonction de fixation du circuit imprimé au boîtier et une deuxième fonction de conduction électrique afin de permettre la continuité électrique de la masse entre le circuit imprimé et le boîtier. Aussi, il est important de vérifier la conformité du rivetage.

En effet, un mauvais rivetage peut entraîner des défauts tels qu’une fragilité mécanique du montage et/ou une surface de contact insuffisante pour assurer une bonne continuité électrique à la masse. Un mauvais rivetage peut se traduire par un écrasement non conforme ou bien par un décentrage du rivet dans l’orifice du circuit imprimé pour lesquels la surface de contact entre le circuit imprimé et le rivet est insuffisante.

En outre, le contrôle du rivetage d’un circuit imprimé, qui permet de s’assurer du diamètre du rivet et de son centrage dans l’orifice, peut s’avérer chronophage et peu précis. L’invention vise donc à résoudre au moins en partie ces inconvénients en proposant une solution simple, efficace et fiable de contrôle du rivetage d’un circuit imprimé afin de détecter des défauts de rivetage. A cette fin, l’invention a pour objet un procédé de montage d’un circuit imprimé, de préférence un circuit imprimé de calculateur, pour véhicule automobile sur une structure de support dudit circuit imprimé, ladite structure de support comprenant au moins un rivet, ledit rivet comprenant une tête apte à être aplatie pour fixer le circuit imprimé sur la structure de support, le circuit imprimé comprenant au moins un orifice de montage apte à recevoir ledit rivet et délimitant une zone de conduction électrique et au moins une marque comprenant une extrémité de contrôle jusqu’à laquelle ladite marque s’étend sur ladite zone de conduction électrique, le procédé comprenant : • une étape de positionnement du circuit imprimé sur la structure de support de sorte que le rivet s’étende à travers l’orifice de montage, • une étape de rivetage du rivet de sorte que sa tête soit aplatie au moins en partie sur la zone de conduction électrique, et • une étape de détermination de la conformité du rivetage lorsque la tête du rivet recouvre l’extrémité de contrôle de la marque.

Grâce au procédé de montage selon l’invention, le contrôle du rivetage du circuit imprimé est simple et fiable grâce au recouvrement de l’extrémité de contrôle de la marque par la tête du rivet.

De préférence, l’étape de détermination est réalisée par un opérateur humain. Une telle détermination manuelle est ainsi aisée à mettre en place et ne nécessite pas d’éléments supplémentaires.

De manière préférée, un module de détermination de la conformité du rivetage est utilisé à l’étape de détermination de la conformité du rivetage, l’étape de détermination de la conformité du rivetage étant réalisée de façon automatisée par ledit module de détermination.

De préférence encore, le module de détermination comprend au moins une caméra et un sous-module d’analyse, l’étape de détermination de la conformité du rivetage comprenant une sous-étape d’acquisition par la caméra d’au moins une image de la tête du rivet et une sous-étape d’analyse de l’image par le sous-module d’analyse pour déterminer le recouvrement de l’extrémité de contrôle de la marque par la tête du rivet. Ainsi, la détermination automatique est aisée à mettre en œuvre. L’invention vise également un circuit imprimé, de préférence d’un calculateur, de véhicule automobile, le circuit comprenant un orifice de montage sur un support, une zone de conduction électrique à la périphérie dudit orifice de montage, le circuit intégré étant remarquable en ce qu’il comprend au moins une marque comprenant une extrémité de contrôle jusqu’à laquelle ladite marque s’étend sur la zone de conduction électrique afin de contrôler la conformité du rivetage du circuit imprimé selon le procédé détaillé plus haut.

De manière préférée, le circuit imprimé étant au moins en partie recouvert d’une couche de protection, de préférence réalisée en vernis, délimitant la zone de conduction électrique.

De préférence encore, la marque s’étend depuis ladite couche de protection.

Selon un aspect de l’invention, la marque s’étend depuis l’orifice de montage.

Selon un autre aspect de l’invention, la marque est réalisée en vernis afin de l’apposer aisément et de manière pérenne sur le circuit imprimé.

La couleur de la marque peut être différente de celle du corps du circuit imprimé afin de la rendre clairement visible pour un opérateur ou une caméra lors de la détermination de la conformité du rivetage.

Avantageusement, le circuit imprimé comprend une pluralité de marques équiréparties autour de l’orifice de montage afin de déterminer la conformité du centrage du rivetage du circuit imprimé.

De préférence, le circuit imprimé comprend trois ou quatre marques équiréparties autour de l’orifice de montage afin de déterminer de manière précise la conformité du centrage du rivetage du circuit imprimé tout en gardant aisée et peu onéreuse la fabrication du circuit imprimé. L’invention vise également un calculateur de véhicule automobile comprenant un circuit imprimé, tel que décrit précédemment, et au moins un rivet de fixation du circuit imprimé, ledit rivet recouvrant l’extrémité de contrôle afin de contrôler aisément la conformité du rivetage. L’invention concerne aussi, un véhicule automobile comprenant un calculateur tel que présenté précédemment. L’invention concerne enfin un système comprenant un circuit imprimé, tel que décrit précédemment, riveté sur un support et un module de détermination de la conformité du rivetage, ledit module de détermination étant configuré pour déterminer de manière automatisée la conformité du rivetage lorsque la tête du rivet recouvre l’extrémité de contrôle de la marque.

De préférence, le module de détermination comprend au moins une caméra configurée pour acquérir une pluralité d’images de la tête du rivet et un sous-module d’analyse configuré pour analyser une pluralité d’images acquise par la caméra et pour déterminer le recouvrement de l’extrémité de contrôle de la marque par la tête du rivet. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d’exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. - La figure 1 représente schématiquement un calculateur de véhicule automobile. - La figure 2 représente schématiquement une vue en coupe d’une première forme de réalisation d’un circuit imprimé du calculateur de la figure 1. - La figure 3 représente schématiquement le circuit imprimé de la figure 2 riveté. - La figure 4 représente schématiquement une vue de dessus de la figure 3. - La figure 5 représente schématiquement une vue en coupe d’une deuxième forme de réalisation d’un circuit imprimé riveté. - La figurée représente schématiquement une vue de dessus de la figure 5.

Dans ce qui va suivre, à titre d’exemple, il est présenté un calculateur d’injection d’un véhicule automobile. On notera qu’une telle application n’est pas limitative de la portée de la présente invention qui peut s’appliquer à tout type de calculateur, à tout type de véhicule et plus largement à toute application nécessitant le montage d’un circuit imprimé sur un support par un rivet dans le domaine automobile.

De manière connue, un calculateur d’injection est adapté pour contrôler l’injection de carburant dans le moteur du véhicule.

En référence à la figure 1, le calculateur d’injection 1 comprend un circuit imprimé 2 protégé par un boîtier de protection comprenant une structure de support 3 du circuit imprimé 2 et un capot 4 adapté pour recouvrir le circuit imprimé 2 afin de le protéger.

En référence à la figure 2, la structure de support 3 comprend un corps principal 31 sensiblement plan, sur lequel est monté le circuit imprimé 2, et une pluralité de rivets 32 de fixation du circuit imprimé 2.

Chaque rivet 32 s’étend orthogonalement du corps principal 31 jusqu’à une extrémité libre désignée tête 33 du rivet 32, afin de traverser un orifice de montage 22 du circuit imprimé 2 comme cela sera présenté par la suite. Un rivet 32 peut être issu de matière du corps principal 31 ou bien être un élément rapporté monté dans le corps principal 31.

Lors de l’opération de rivetage, la tête 33 du rivet 32 est déformée par écrasement afin d’être élargie pour empêcher le rivet 32 de sortir de l’orifice de montage 22 et de maintenir ainsi le circuit imprimé 2 sur la structure de support 3. De manière optionnelle, lors de l’assemblage du circuit imprimé 2 sur la structure de support 3, de la pâte thermique (non représentée) est appliquée entre le circuit imprimé 2 et la structure de support 3 afin de permettre la conduction de la chaleur générée par le circuit imprimé 2.

Le capot 4 est monté sur la structure de support 3 afin de former le boîtier de protection du circuit imprimé 2. Un joint (non représenté) peut être monté entre le capot 4 et la structure de support 3 afin d’assurer l’étanchéité du boîtier de protection.

Toujours en référence à la figure 2, le circuit imprimé 2 comprend un noyau 21, une pluralité d’orifices de montage 22, une zone de conduction électrique 23 s’étendant à la périphérie de chaque orifice de montage 22 et une pluralité de marques ou repères 24. Dans cet exemple, le circuit imprimé 2 comprend en outre une couche de protection 25 du noyau 21.

Le noyau 21 est constitué d’une ou de plusieurs couches de cuivre isolées les unes par rapport aux autres. Chaque couche de cuivre est gravée, de manière connue, afin de former les pistes du circuit imprimé 2 reliant différents composants électroniques. Le noyau 21 est recouvert d’une couche de protection 25 afin de protéger les pistes de l’oxydation et des courts-circuits. Dans cet exemple et de manière connue, la couche de protection 25 est constituée d’un vernis.

Les orifices de montage 22 permettent de fixer le circuit imprimé 2 au boîtier en coopérant avec les rivets 32. Chaque orifice de montage 22 est délimité par une zone de conduction électrique 23 s’étendant à sa périphérie afin d’assurer la continuité électrique de masse entre le circuit imprimé 2 et la structure de support 3 via le rivet 32 associé.

Chaque marque 24 du circuit imprimé 2 s’étend au moins en partie sur une zone de conduction électrique 23 jusqu’à une extrémité de contrôle 24-1 afin de permettre le contrôle du rivetage. Une telle marque 24 constitue ainsi un repère permettant de contrôler la position du rivet 32 dans l’orifice de montage 22.

Dans une première forme de réalisation, en référence aux figures 2 à 4, une marque 24 s’étend depuis le contour de l’orifice de montage 22 jusqu’à une extrémité de contrôle 24-1. L’extrémité de contrôle 24-1 de la marque 24 est alors l’extrémité distale de la marque 24 par rapport à l’orifice de montage 22.

Dans cet exemple, une marque 24 se présente sous la forme d’un secteur annulaire. La marque 24 s’étend radialement sur une longueur L1, de préférence de l’ordre de 0,1mm. Une marque 24 s’étend, selon sa largeur, de préférence, comprise entre 0,3mm et 0,6mm, sur un secteur de la zone de conduction 23, d’angle α. Il a été présenté une marque 24 en forme de secteur annulaire, cependant, il va de soi que toute autre forme s’étendant jusqu’à une extrémité de contrôle pourrait convenir, par exemple une forme triangulaire.

Dans l’exemple de la figure 4, quatre marques 24 s’étendent depuis le contour d’un orifice de montage 22. Les dimensions des marques 24 sont déterminées de manière à ce que la surface de contact entre la zone de conduction électrique 23 et la tête 33 du rivet 32 soit suffisante pour réaliser la liaison électrique. Ainsi, les marques 24 permettent de contrôler le bon rivetage lorsque l’extrémité de contrôle 24-1 des marques 24 est recouverte par la tête 33 du rivet 32. Autrement dit, lorsque les marques 24 sont recouvertes par le rivet 32, la surface de contact entre le rivet 32 et la zone de conduction électrique 23 est suffisante pour assurer la continuité de masse, ainsi que la conformité d’un rivetage correct.

Dans cet exemple préféré, chaque zone de conduction électrique 23 comprend quatre marques 24, permettant ainsi de contrôler le centrage du rivetage dans chacune des quatre directions angulaires principales (0°, 90°, 180° et 270°). En effet, dans ce cas, lorsque toutes les marques 24 sont recouvertes par le rivet 32, on en déduit que le rivet 32 est correctement centré, i.e. dans les quatre directions, par rapport à l’orifice de montage 22.

On notera qu’une zone de conduction électrique 23 pourrait contenir plus ou moins de quatre marques 24, par exemple une, deux, trois, cinq ou plus à condition que cette ou ces marques ne couvrent pas intégralement la surface du contour de l’orifice 22 afin d’autoriser la conduction électrique de masse entre la zone de conduction 23 et le rivet 32.

Dans cet exemple, les marques 24 sont réalisés avec du vernis afin de les fabriquer en même temps que la couche de protection 25 ce qui rend aisée leur fabrication.

Dans une deuxième forme de réalisation, en référence aux figures 5 à 6, une marque 24 s’étend depuis le contour de la zone de conduction 23 jusqu’à une extrémité de contrôle 24-1 située à une distance L2 du contour de l’orifice 22, de l’ordre de 0,1 mm. L’extrémité de contrôle 24-1 de la marque 24 est alors l’extrémité proximale de la marque 24 par rapport à l’orifice 22.

Autrement dit, la marque 24 recouvre une portion de la zone de conduction 23 qui ne sert pas à la liaison électrique avec le rivet 32. De préférence, une marque 24 s’étend sur une largeur L3, comprise entre 0,3 mm et 0,6 mm. Dans cette forme de réalisation, le rivet 32 est en contact avec la zone de conduction électrique 23 sur tout le contour de l’orifice 22 ce qui permet d’optimiser leur surface de contact et donc leur liaison électrique. De plus, une telle marque 24 est issue de matière de la couche de protection 25 du circuit imprimé 2, ce qui rend la marque 24 résistante et sa fabrication aisée.

La marque 24 permet de contrôler le bon rivetage lorsque l’extrémité de contrôle 24-1 de ladite marque 24 est recouverte par la tête 33 du rivet 32. Autrement dit, lorsque l’extrémité de la marque 24 est recouverte par le rivet 32, la surface de contact entre le rivet 32 et la zone de conduction électrique 23 est suffisante pour assurer la continuité de masse. De manière similaire à la première forme de réalisation, chaque zone de conduction électrique 23 comprend quatre marques 24, permettant ainsi de contrôler le centrage du rivetage dans chacune des quatre directions angulaires principales (0°, 90°, 180° et 270°).

On notera qu’une zone de conduction électrique 23 pourrait contenir plus ou moins de quatre marques 24, par exemple une, deux, trois, cinq ou plus.

Selon un aspect avantageux de l’invention, le contrôle du rivetage peut être automatisé à l’aide d’un module de détermination (non représenté) du recouvrement de l’extrémité de contrôle 24-1 d’une marque 24.

Dans une forme de réalisation préférée, le module de détermination comprend une caméra d’acquisition d’au moins une image de la tête 33 du rivet 32 et un module d’analyse adapté pour analyser la ou les images capturées par la caméra afin de déterminer le recouvrement ou non de l’extrémité de contrôle 24-1 de la marque 24 par la tête 33 du rivet 32 et ainsi la conformité ou la non-conformité du rivetage.

Dans la suite de la description, il va être présenté la mise en œuvre du procédé selon l’invention du montage d’un circuit imprimé 2. Par souci de clarté, il est présenté le montage à l’aide d’un seul rivet 32.

On notera qu’un tel procédé peut être partiellement ou totalement automatisé.

Le circuit imprimé 2 est tout d’abord positionné, dans une étape E1, sur la structure de support 3. Pour ce faire, le rivet 32 de la structure de support 3 est introduit dans un orifice de montage 22. Ainsi, le rivet 32 s’étend à travers l’orifice de montage 22 préalablement au rivetage.

Puis, le rivet 32 est riveté, par exemple à l’aide d’une presse, dans une étape E2, en aplatissant la tête 33 du rivet 32 sur la zone de conduction électrique 23.

Le rivetage est alors contrôlé afin de déterminer la conformité du rivetage, dans une étape E3.

Pour ce faire, dans un mode de réalisation avantageux, la caméra capture, dans une étape E3A, au moins une image de la tête 33 du rivet 32. Puis le module d’analyse détermine, dans une étape E3B, par analyse de l’image capturée, si l’extrémité de contrôle 24-1 de chaque marque 24 est recouverte par la tête 33 du rivet 32.

Dans l’affirmative, le module de détermination détermine que le rivetage est conforme. De même, lorsque l’extrémité de contrôle 24-1 de chaque marque 24 est recouverte par la tête 33 du rivet 32, le module de détermination détermine que le rivet 32 est centré par rapport à l’orifice de montage 22.

Il a été présenté le contrôle automatique du rivetage à l’aide d’un module de détermination, mais il va de soi que ce contrôle pourrait être effectué visuellement par un opérateur. Ainsi, en l’absence de module de détermination de la conformité du rivetage, un opérateur peut procéder de façon similaire, c’est-à-dire observer si l’extrémité de contrôle 24-1 de chaque marque 24 est recouverte par la tête 33 du rivet 32, afin de déterminer la conformité du rivetage, voire son bon centrage.

Grâce au procédé de rivetage selon l’invention, le contrôle du rivetage du circuit imprimé sur la structure de support est aisé grâce à l’analyse du recouvrement des extrémités de contrôle des marques.

Il est à noter que la présente invention n’est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l’homme de l’art. Notamment, les formes et dimensions du circuit imprimé 2, des rivets 32 et des marques 24 tels que représentés sur les figures de façon à illustrer un exemple de réalisation de l’invention, ne sauraient être interprétés comme limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de montage d’un circuit imprimé (2) pour véhicule automobile sur une structure de support (3) dudit circuit imprimé (2), ladite structure de support (3) comprenant au moins un rivet (32), ledit rivet (32) comprenant une tête (33) apte à être aplatie pour fixer le circuit imprimé (2) sur la structure de support (3), le circuit imprimé (2) comprenant au moins un orifice de montage (22) apte à recevoir ledit rivet (32) et délimitant une zone de conduction électrique (23) et au moins une marque (24) comprenant une extrémité de contrôle (24-1) jusqu'à laquelle ladite marque (24) s’étend sur ladite zone de conduction électrique (23), le procédé comprenant : • une étape (E1) de positionnement du circuit imprimé (2) sur la structure de support (3) de sorte que le rivet (32) s’étende à travers l’orifice de montage (22), • une étape (E2) de rivetage du rivet (32) de sorte que sa tête (33) soit aplatie au moins en partie sur la zone de conduction électrique (23), et • une étape (E3) de détermination de la conformité du rivetage lorsque la tête (33) du rivet (32) recouvre l’extrémité de contrôle (24-1) de la marque (24).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de détermination (E3) est réalisée par un opérateur humain.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel un module de détermination de la conformité du rivetage est utilisé à l’étape (E3) de détermination de la conformité du rivetage, ledit module de détermination comprenant au moins une caméra et un sous-module d’analyse, l’étape de détermination (E3) comprenant une sous-étape (E3A) d’acquisition par la caméra d’au moins une image de la tête (33) du rivet (32) et une sous-étape (E3B) d’analyse de l’image par le sous-module d’analyse pour déterminer le recouvrement de l’extrémité de contrôle (24-1) de la marque (24) par la tête (33) du rivet (32).
4. Circuit imprimé (2) de véhicule automobile, le circuit (2) comprenant un orifice (22) de montage sur un support (3), une zone de conduction électrique (23) à la périphérie dudit orifice de montage (22), le circuit intégré (2) étant caractérisé en ce qu’il comprend au moins une marque (24) comprenant une extrémité de contrôle (24-1) jusqu’à laquelle ladite marque (24) s’étend sur la zone de conduction électrique (23).
5. Circuit imprimé (2) selon la revendication 4, le circuit imprimé (2) étant au moins en partie recouvert d’une couche de protection (25), de préférence réalisée en vernis, délimitant la zone de conduction électrique (23), permettant ainsi la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3.
6. Circuit imprimé (2) selon la revendication 5 dans lequel la marque (24) s’étend depuis ladite couche de protection (25).
7. Circuit imprimé (2) selon l’une des revendications 4 ou 6 dans lequel la marque (24) s’étend depuis l’orifice de montage (22).
8. Circuit imprimé (2) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, comprenant une pluralité de marques (24) équiréparties autour de l’orifice de montage (22).
9. Calculateur (1) de véhicule automobile comprenant un circuit imprimé (2), selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, et au moins un rivet (32) de fixation du circuit imprimé (2), ledit rivet (32) recouvrant l’extrémité de contrôle (24-1).
10. Véhicule automobile comprenant un calculateur selon la revendication précédente.