Comment choisir un support de pile bouton pour un remplacement facile des piles et une résistance maximale aux chocs et aux vibrations

Les piles bouton au lithium, comme la pile CR2032, ont trouvé leur place dans une multitude d'applications électroniques portables, dont beaucoup nécessitent le remplacement de ces piles. Pour garantir la facilité d'utilisation, les concepteurs doivent s'assurer que les piles boutons sont montées dans des supports permettant leur remplacement simple et rapide. Parallèlement, le support de pile doit être suffisamment robuste pour maintenir une bonne connexion avec la pile, même en cas de chocs et de vibrations. Les supports de pile doivent également offrir une rétention sûre de la pile et une protection contre les courts-circuits accidentels.

Côté fabrication, les supports de pile doivent être conçus pour une production à assemblage automatisé avec une séparation claire des connexions. Les supports de pile doivent être disponibles pour le montage en surface ou traversant.

Cet article présente le concept derrière ces supports de pile, passe en revue leurs caractéristiques et avantages uniques et examine les éléments à prendre en compte lors du choix d'un support de pile. Il présente ensuite les supports de pile bouton série Snap Dragon de Memory Protection Devices (MPD) qui utilisent un couvercle encliquetable non conducteur pour répondre aux préoccupations des concepteurs.

Le concept Snap Dragon

Pour répondre à ces exigences de conception, MPD a lancé la série Snap Dragon, une toute nouvelle catégorie de supports de pile. Ils augmentent considérablement la fiabilité des supports de pile bouton ouverts grâce à l'utilisation d'un couvercle encliquetable verrouillable qui empêche les chocs, les vibrations et les chutes de déloger la pile ou de provoquer des connexions intermittentes. Pour répondre à l'exigence de convivialité, le couvercle peut toujours être retiré en un « clic », ce qui permet le remplacement simple et rapide de la pile.

Pour la fabrication, la base en polymère à cristaux liquides (LCP) du dispositif tolère les processus de soudure par refusion haute température. Le couvercle encliquetable est non seulement facile à utiliser, mais l'utilisation du matériau polypropylène implique qu'il est suffisamment solide et flexible pour permettre de multiples remplacements de la pile au fil du temps. Même avec ces caractéristiques, les supports Snap Dragon restent très plats, n'ajoutant généralement que 1 millimètre (mm) à la pile bouton au-dessus du circuit imprimé.

En y regardant de plus près, on constate que les supports de pile bouton Snap Dragon sont composés de deux parties : un dispositif de retenue de pile encliquetable et une base de couplage, qui ensemble maintiennent la pile (Figure 1).

Figure 1 : Les supports de pile bouton Snap Dragon sont composés de deux parties, à savoir une base et un dispositif de retenue de pile encliquetable non conducteur, afin de garantir un fonctionnement fiable, même en présence de chocs et de vibrations. (Source de l'image : Memory Protection Devices)

Une fois le couvercle encliqueté, la pile bouton est complètement verrouillée en place, garantissant que le Snap Dragon fournit une excellente connexion haute fiabilité.

Alors que certains supports de pile haute fiabilité peuvent rendre l'installation et le remplacement de la pile par l'utilisateur difficiles, voire impossibles, le support de pile Snap Dragon est conçu pour offrir un processus facile et intuitif. La conception Snap Dragon est en attente de brevet et constitue le dernier ajout au portefeuille de technologies de supports de pile de MPD.

Les supports de pile bouton Snap Dragon sont disponibles en deux tailles différentes pour s'adapter aux piles BR/CR2032 et BR/CR1225 en orientation horizontale ou verticale. Ils peuvent être fournis avec des languettes pour le montage en surface (CMS) par soudure, ou avec des broches pour le montage à trou traversant sur une carte à circuit imprimé. Ces piles offrent une puissance d'environ 220 milliampères-heure (mAh) et sont relativement petites, ce qui les rend idéales pour les circuits à faible consommation d'énergie dans les appareils portables (Figure 2).

Figure 2 : Support de pile bouton à montage en surface Snap Dragon assemblé, montrant le dispositif de retenue de la pile encliqueté en place, maintenant une pile bouton de 20 mm sur la base. (Source de l'image : Memory Protection Devices)

La base

Les supports de pile bouton Snap Dragon sont dotés d'une base en plastique polymère à cristaux liquides vierge de haute qualité, qui est à la fois mince et robuste. Cette base est également capable de résister aux hautes températures associées aux processus de soudage CMS. Le support est répertorié pour une plage de températures de -40°C à +280°C. La base LCP offre également une excellente résistance aux produits chimiques et peut supporter des conditions environnementales défavorables.

La base du Snap Dragon est fabriquée avec des contacts à double pression en bronze phosphoreux nickelé avec un revêtement en or fin pour une excellente conductivité électrique. Cela fournit également une protection supplémentaire contre la corrosion lors du contact avec les électrodes en acier inoxydable nickelé de la pile bouton. Les contacts à double pression offrent non seulement une résistance électrique extrêmement faible, mais fournissent également un ajustement serré qui empêche la pile bouton de se déboîter à la suite d'un choc, d'une vibration ou d'une mauvaise manipulation (Figure 3).

Figure 3 : Illustration des contacts à double pression sur une base à montage en surface de MPD. (Source de l'image : Memory Protection Devices)

La base illustrée à la Figure 3 est un dispositif BHSD-2032-SM de Memory Protection Devices. Il s'agit d'une base à montage en surface à orientation horizontale pour une pile bouton CR2032. Les contacts à double pression sont clairement visibles.

Les supports de pile Snap Dragon sont capables de fournir tous ces avantages tout en maintenant une hauteur extrêmement faible.

Le dispositif de retenue de la pile

Le deuxième composant des supports de pile de la série Snap Dragon est le couvercle ou le dispositif de retenue de pile en polypropylène (PP) translucide qui assure un maintien fiable des piles. Le dispositif de retenue, à la fois robuste et flexible, peut être facilement retiré et remis en place de nombreuses fois, sans déformer le plastique, grâce aux languettes souples.

Le dispositif de retenue pour la base illustrée à la Figure 3 est le BHSD-2032-COVER de MPD (Figure 4).

Figure 4 : Couvercle correspondant à la base du support de pile bouton illustré à la Figure 3. (Source de l'image : Memory Protection Devices)

Tests de fiabilité des supports de pile

Les tests de fiabilité pour la base du support BHSD-2032-SM incluent un test de vibration sinusoïdale à balayage (10-50-10 hertz (Hz)) pendant une heure dans chacun des axes orthogonaux sans déboîtement de la pile et sans perte de continuité de contact supérieure à 10 microsecondes (ms). Les dispositifs sont également soumis à des tests de chocs semi-sinusoïdaux de 150 g, comprenant trois chocs dans chaque direction sur chaque axe, pour un total de 18 impulsions de chocs, sans aucun signe de dommage physique. Le test environnemental mécanique final est une chute d'un mètre, sans déboîtement de la pile.

Tous les supports de pile bouton Snap Dragon ont des spécifications de test similaires, ce qui garantit leur fiabilité.

Configurations Snap Dragon

Les supports de pile Snap Dragon sont disponibles dans une variété de configurations. Le BHSD-2032-SM mentionné précédemment est un support à montage en surface destiné à une installation horizontale. Le BVSD-2032-PC avec son dispositif de retenue BVSD-2032-COVER, offre une orientation de pile verticale utilisant un montage traversant sur carte à circuit imprimé (Figures 5a et 5b).

Figure 5 : Le BVSD-2032-PC (a) est un support de pile orienté verticalement utilisant un montage traversant, avec son dispositif de retenue BVSD-2032-COVER (b). (Source de l'image : Memory Protection Devices)

Les versions à montage traversant des supports de pile Snap Dragon utilisent des broches plutôt que des pastilles de soudure, mais leur construction est identique à celle des versions à montage en surface.

Outre des supports pour piles boutons de 20 mm de diamètre, MPD propose des supports pour piles boutons de 12 mm (Figure 6). Le principal facteur de différenciation est la capacité de la pile.

Figure 6 : Support de pile de 12 mm (a) avec son dispositif de retenue (b). (Source de l'image : Memory Protection Devices)

Le BHSD-1225-SM (illustré à la Figure 6a ci-dessus) est conçu pour accueillir des piles boutons BR/CR1225 et il est configuré pour un montage en surface horizontal. Il existe également une version destinée au montage traversant. Les deux versions partagent un dispositif de retenue commun dans le BHSD-1225-COVER (b).

Conformité et application réglementaires

Pour les applications destinées à une distribution mondiale, il est important de savoir que le plastique LCP utilisé dans les supports de pile Snap Dragon est respectueux de l'environnement, sans halogène ni PFOA, et en totale conformité avec les réglementations SVHC, REACH, RoHS et WEEE.

La gamme de supports de pile bouton Snap Dragon est adaptée aux produits médicaux portables compacts et à d'autres applications dans lesquelles la fiabilité, la durabilité et la facilité d'utilisation sont importantes.

Les supports de pile Snap Dragon sont hautement compatibles avec les différents types de cycles de stérilisation courants dans les applications médicales. Dans ce cas, la caractéristique encliquetable en deux parties est particulièrement précieuse car il peut être nécessaire de retirer la pile avant la stérilisation, les températures du cycle de stérilisation pouvant dépasser la valeur maximale d'exposition à la chaleur de la pile.

Conclusion

La sélection et l'intégration des supports de pile nécessitent un examen attentif des spécifications de l'application finale et du modèle d'utilisation. La taille de la pile, l'orientation, la compatibilité avec le placement automatisé, la conformité réglementaire et la facilité de remplacement de la pile sont les principales préoccupations, avec le coût global. Les supports de pile bouton Snap Dragon de MPD garantissent une rétention économique et fiable des piles BR/CR2032 et BR/CR1225, même en cas de chutes, de vibrations ou de chocs, et ce, en permettant un remplacement facile des piles.