Brevet FR2003292A1 — publié le 19691107

6-9 05609 -1- 2003292 L*3 présente invention se rapporte à des composants de circuit électrique et elle a trait plus particulièrement à la fabrication de bobines d'induction présentant des caractéristiques extrêmement uniformes, 5 II existe de nombreuses applications où on doit utiliser des bobines d'induction présentant des caractéristiques uniformes, par exemple dans des têtes transductrices pour.bandes magnétiques. Lorsqu'il existe entre les bobines d'induction utilisées dans différentes têtes magnétiques un degré d'uniformité élevé^ 10 il est possible d1 interchanger les têtes magnétiques et la conception du circuit électronique relié â la tête est facilitée. Classiquement, des bobines d'induction sont fabriquées en enroulant un fil autour d'un noyau. Bien qu'on dispose de machines susceptibles d'exécuter cette opération d'enroulement, il 15 subsiste de nombreux facteurs variables qui affectent les caractéristiques des bobines d'induction réalisées de cette manière, par exemple le diamètre de fil, l'épaisseur de l'isolation de fil, la tension du fil et des variations se produisant en eours de mise en oeuvre des fils formant les bobines d'induction. Les nom-20 breuses variables qui entrent en Jeu rendent en particulier difficile la fabrication de bobines miniatures de précision avec une bonne uniformité. L'invention permet de résoudre le problème de l'uniformité dans la fabrication de bobines d'induction en utilisant des tech-25 niques de fabrication de circuits imprimés. Une couche d'une première matière est déposée sur un mandrin. Cette première matière (de préférence du cuivre ou un autre métal conducteur) peut être enlevée du mandrin par un premier agent (de préférence un acide) mais elle n'est pas affectée par un second agent (de i 30 préférence un solvant). Une couche d'une seconde matière est déposée sur la couche de la première matière située sur le mandrin. La seconde matière (de préférence une substance photosen* sible) peut être enlevée du mandrin aux endroits où elle n'a pgs été exposée à l'action drun troisième agent (de préférence 55 un faisceau lumineux) tandis qu*elle reste intact aux endroits où elle a été exposée à l'action du troisième agent. Ensuite, le mandrin est placé dans le parcours suivi par une source du troisième agent qui forme un point d'impact sur le mandrin et un mouvement relatif est établi entre le mandrin et la source de 40 manière que ledit point d'impact décrive un trajet" tridimensionnel. BAD ORldfN 69 05609 — 2003292 Le aouvbuiyv;-:; relatif entre le mandrin et le point d'impact présente deux composantes. Une composante correspond à un mouvement de translation suivant l'axe du mandrin tandis que l'autre composante correspond à un mouvement de rotation autour de l'axe 5 du mandrin. Après que le mandrin a été soumis à l'action de la source du troisième agent, le premier et le second agent sont déposés dans des phases successives de manière à produire une bobine d'induction comprenant un parcours conducteur formant un circuit imprimé qui est réparti autour du mandrin suivant un 10 profil hélicoïdal. Lorsque la bobine d'induction est formée sur un mandrin de section droite non-circulaire, la position radiale de la source du troisième agent est réglée lors de la rotation du mandrin en vue de maintenir un écartement constant entre cette source et 15 la surface du mandrin. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non-limitatif, un mode de réalisation de l'invention. 20 Sur ces dessins : la fig. 1 est un schéma synoptique mettant en évidence les différentes phases du procédé de fabrication d'une bobine d'induction selon l'invention; la fig. 2 est une vue en élévation latérale d'une machine £5 établissant le mouvement relatif entre une source lumineuse et le mandrin sur lequel est formée une bobine d*induction; la fig. 3 est une vue en plan d'une source lumineuse mobile qui conserve un écartement radial constant par rapport à la surface du mandrin; 30 les fig. 4-A à 4-î1 sont des vues d*une bobine d'induction dans différentes phases du procédé de fabrication correspondant au schéma synoptique de la fig. 1 ; la fig. 5 est une vue en perspective d*une bobine d'induction terminée de fabrication suivant le procédé mis en évidence sur 35 la fie. 1. La première phase du procédé de fabrication drune bobine d'induction selon l'invention, représentée par le bloc 1 sur la fig. 1, consiste à préparer un mandrin sur lequel doit être formée la bobine d'induction. Le mandrin est fabriqué par usinage 40 et il est fini aux dimensions désirées par des techniques ultra- BAD ORIGINAL^ 69 05609 -3- 2003292 soniques, Le mandrin peut être formé d'une matière magnétique, telle qu'une ferrite, si la bobine d'induction doit présenter une inductance élevée tandis qu'il peut être formé d'une-matière non-magnétiçue si cette bobine doit présenter au contraire une 5 faible inductance. Dans les deux cas, le mandrin sert de support pour la voie conductrice de la bobine d'induction. Le mandrin peut également être formé d'une matière magnétique électriquement conductrice telle que du fer, auquel cas une couche électriquement isolante doit être déposée sur le mandrin. Sur la 10 fig 4A, on a représenté un mandrin 8 après usinage. Ce mandrin est représenté sur la fig. 4B après avoir été fini par ultrasons, c'est-à-dire à la fin de la phase matérialisée par le bloc 1 sur la fig. 1. Après fabrication du mandrin, celui-ci est recouvert d'une 15 couche de cuivre ou d'un autre métal conducteur, cette opération étant matérialisée par le bloc 2 sur la fig. 2. L'épaisseur de la couche de cuivre correspond à l'épaisseur désirée pour la bobine d'induction finale. La fig. 4C représente le mandrin C après qu'il a été revêtu d'une couche 9 de cuivre. 20 Comme représenté par le bloc 3, une couche de substance photosensible est déposée sur le mandrin revêtu de cuivre. La substance photosensible peut être choisie parmi l'une des nombreuses matières imperméables aux acides et disponibles dans le commerce qui sont soumises à une modification chimique lors-25 qu'elles sont exposées à la lumière, ce qui permet d'enlever la partie exposée de la matière à l'aide d'un révélateur. La fig. 4D représente le mandrin 8 aprèsqu'une couche 10 d'une substance photosensible a été déposée sur la couche 9-, Le mandrin revêtu de la substance photosensible est ensuite 30 déplacé suivant un parcours hélicoïdal devant un faisceau de lumière ultraviolette, comme représenté par le bloc 4 sur la fig/ 1. La 7Lumiëre arrive sur le mandrin perpendiculairement à son axe. Le mouvement du mandrin présente deux composantes. La première composante correspond à un mouvement de translation du J5 mandrin suivant son axe et perpendiculairement au faisceau lumineux. La seconde composante correspond à un mouvement de rotation du. mandrin autour de son axe. L'écartement radial entre la source et la surface du mandrin détermine la largeur de la bobine d'induction formée sur le mandrin. 40 Après que le profil de la bobine d'induction a. été tracé sur BAD ORK3IN 69 05609 2003292 la couche de substance photosensible, en assurant ainsi l'exposition de"parties de ladite substance, le mandrin est immergé dans un révélateur, comme indiqué par le bloc 5 de la fig» 1» Ceci provoque un enlèvement de la couche 10 de substance photosensible 5 sur les zones de la surface du mandrin 8 qui n'ont pas été exposées au faisceau lumineux, en laissant subsister une figure en forme d'enroulement imperméable aux acides et en dégageant la couche 9 cLe cuivre sur le reste du mandrin- 8, comme indiqué sur la fig» 4E. 10 Ensuite, comme indiqué par le. bloc .6 de la fig. 1, le mandrin est immergé dans un bain' acide dans, lequel la couche de cuivre dégagée est enlevée par décapage. Après décapage, le mandrin jst immergé dans un" bain de solvant pour enlever la couche de substance photosensible, 'comme indiqué par le bloc 7. Ceci termine 15 la fabrication de la bobine- d'induction, qui est représentée dans sa condition finale sur la fig. 4P. La" fig. 5 représente la bobine d'induction terminée de fabrication et munie de connexions externes. Le circuit imprimé formé sur la mandrin 8 "comprend des bornes formées respectivement par 20 deux plots d'extrémité 25 et 26 et un plot central 27. Une partie d'enroulement 28 est formée autour du mandrin 8 entre les bornes 25 et 27 tandis qu'une partie d'enroulement 29 est formée autour du mandrin 8- entre les bornes 25 et 27- Des fils 40, 4i et 42 sont fixés par brasage respectivement sur les bornes 25, 25 26 et 27 ainsi que sur des bornes extérieures 43, 44 et 45. Sur la fig. 2, on a représenté une machine assurant le déplacement par translation et par rotation d'un mandrin par rapport à un faisceau lumineux immobile en vue de tracer une voie hélicoïdale sur la surface du mandrin. Une poulie 11 est montée sur 30 un arbre 12. L'arbre 12 comporte des parties filetées 18 et 19 qui sont vissées dans des trous ménagés respectivement dans des supports 13a et 13b. Une courroie 14 transmet un mouvement de rotation à 1'arbre 11 à partir d'un moteur (non-représenté). Un mandrin 15 est maintenu par des mors 16 et 17..L'extrémité de 35 l'arbre 12 est fixée sur le. mors 16. Lorsque l'arbre 12 tourna, le mors 16 est entraîné en rotation et il se déplace axialement vers la droite (en regardant la. fig. 2). Un arbre 21 est fixé sur 1'extrémité du mors .17 et.il passe dans une lunette de guidage 22, Un volant 23 est fixé sur l'extrémité de l'arbre 21. 4C Un ressort de compression 24, entourant l'arbre 21, est fixé sur BAD ORIGINAL" 69 05609 2003292 la limette 22 et sur la mors 17° H ei1 résulte que le mars 175 le mandrin 15 et le mors 16 sont poussés vers la gauche (en regardant la fig. 2). Lorsque le mors 16 se doplace axialement vers la droite (en regardant la fig. 2), le mandrin 15 et le 5 mors 17 sont également déplacés vers la droite, ce qui comprise le ressort 24* Pour enlever le mandrin 15 des mors 16 et 17i l'arbre 21 est déplacé de la gauche vers la droite en faisant tourner le volant 25. Sur la fig. 3» on a représenté une source lumineuse mobile 10 qui est utilisée avec un mandrin de section droite non-circulaire. La largeur de la voie tracée par le spot de lumière arrivant sur la surface du mandrin varie en fonction de 1'écartement de la source lumineuse par rapport à la surface du mandrin. Sur la fig. 5» 031 a représenté un mandrin 30 qui est supposé avoir 15 une section droite carrée. Une source lumineuse 51 dirige un faisceau 52 de lumière cohérente sur le mandrin 50 dont l'axe est perpendiculaire au faisceau 52.- Le mandrin 50 est déplacé suivant un parcours hélicoïdal devant le faisceau 52 par la machinô- représentée sur la fig» 2. La source, lumineuse 51 est 20 . montée sur des -glissières 55 de façon à pouvoir se déplacer dans une direction parallèle au faisceau 52. Une poulie 54 est entraînée par une courroie 14 (fig. 2) de manière à tourner en synchronisme avec l'arbre 11 (fig. 2). La poulie J4- est reliée à une came 55 par un arbre 36. Un poussoir de came 57 de forme 25 circulaire est înonté de façon tournante sur un arbre 58 relié à la source 51. Lorsque l'arbre 11 tourne, le poussoir 57 suit le contour de la came 55 ea déplaçant la source lumineuse 5^ sur la glissière 33 et en modifiant 1'écartement de cette source 51 par rapport à l'axe du mandrin 30» La came 35 est agencée de . 30 façon quy la distance entre la surface du mandrin 30 et la source lumineuse 51 reste constante au cours de la rotation du mandrin. Il en résulte que le spot formé par le faisceau lumineux 32 sur la surface du mandrin 30 conserve à peu près la merae dimension et que par conséquent la largeur de la voie tracés 35 sur la surface du mandrin 30 reste constante. Un ressort de tension 59 maintient le poussoir 5? appliqué contre la came 55. En fait, la came 57 peut être programmée, c'est-à-dire profilée de manière à régler l1écartement entre la source lumineuse et la surface du mandrin d'un certain nombre de manières, 40 ce qui pereiet d'obtenir une soaplesse extrêmement grande dans BAD ORIGIN/ 69 05609 -6- 2003292 le tr?cé d-3S voies. Pur exemple,. la largeur de la voie formant le circuit imprimé peut être modifiée ot/ou on peut former des plots do bornes comme sur la fis» 5» D'une f-jçon générale, l^invention peut être utilisée pour 5 fabriquer tout circuit de profil tridimensionnel. On peut également utiliser dans la mise en pratio-ue de l'invention -tout, technique appropriée de fabrication de circuits imprimés. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté,, elle est susceptible de 10 nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées "et sans s'écarter pour cela de l'esprit de 1*invention* BAQ ORIGINAL 69 05609 2003292 _n~ ! - BEVEFDIGÀ'TICITS - 1 - Procédé de fabrication de bobines d'induction, caractérisé en ce que : on dépose une couche d'une première matière sur un mandrin, la matière pouvant être enlevée par. un premier 5 agent et n'étant pas affectée par un second agent; on dépose une couche d'une seconde matière sur la couche de la première matière, la seconde matière pouvant être enlevée par un révélateur aux endroits où elle a été exposée à un troisième agent, en n'étant pas affectée par le révélateur aux endroits où elle 10 a été exposée au troisième agent et pouvant être enlevée par le second agent ; on forme avec le troisième agent un faisceau arrivant sur le mandrin transversalement à son axe; on.établit un mouvement relatif entre le mandrin et le faisceau, le mouvement relatif étant composé d'une translation suivant l'axe du mandrin./ 15 et d'une rotation autour de l'axe du mandrin en vue de tracer une voie hélicoïdale avec le faisceau; on applique le révélateur sur le imndrin; on applique le premier agent sur le mandrin; et on applique 1 ; second agent sur le mandrin. 2 - Procédé conforme à ls revendication 1, caractérisé en ce 20 que la première matière est électriquement conductrice. J - procédé conforme aux revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la seconde matière est -une substance photosensible, le premier agent est un acide et le troisième agent est une sourcs lumineuse. 25 4 - Procédé^conforme aux revendications 1, 2 ou 3, caractérisé on ce que la première matière est un conducteur électrique, la seconde matière est une substance photosensible, le premier agent est un acide, le troisième agent est une source lumineuse et en ce que le mandrin comporte une surface extérieure formant 30 un isolateur électrique. 5 - Procédé conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mandrin a une- section droite- non-circulaire, la troisième agent est une source lumineuse et 1'écartement radial entre la source et l'axe de mandrin est réglé de 35 façon à maintenir une distance constante.entre la source et la surf a c ;• du mandrin. 6 - Procédé conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le troisième agent est une source lumineuse et 1 'écartement radial entre la source ot l'axe de nrnc'rin 40 est réglé de manière à contrôler la largeur do la voie tracée, BAD ORIGU 69 05609 -8- 2003292 7 - Procédé pour former un motif de circuit imprimé correspondant aux zones d'une matière de base gui ont été exposées à la lur-iière, ledit procédé' étant caractérisé en ce quron forme un faisceau lumineux arrivant sur la surface du mandrin et on 5 établit un mouvement relatif tridimensionnel entre le mandrin et le faisceau de façon à tracer une voie tridimensionnelle de circuit imprimé. 8 - Procédé pour tracer une voie hélicoïdale de circuit sur un corps en vue de produire un circuit imprimé après exposition 10 à la lumière, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'on forae un faisceau lumineux qui arrive sur le corps perpendiculairement à un axe de ce dernier, on établit un mouvement relatif de translation entre le corps et le faisceau suivant ledit axe et on établit un mouvement relatif de rotation entre le corps et le fais-15 ceau autour dudit axe. 9 - Procédé de fabrication d'une bobine d'induction, caractérisé en ce qu'on dépose une couche de matière électriquement conductrice sur un mandrin électriquement isolant, on dépose une couche de substance photosensible sur la couche de matière 20 électriquement conductrice, on forme un faisceau lumineux qui arrive sur le mandrin, on établit un mouvement relatif tridimensionnel entre le mandrin et le faisceau de manière à tracer une voie tridimensionnelle de circuit sur le mandrin, on enlève la substance photosensible et la matière électriquement conduc-25 trice des parties non-exposées du mandrin et on dépose un solvant sur le mandrin pour enlever la substance photosensible des parties exposées du mandrin sans enlever la matière électriquement conductrice. 10 - Procédé conforme à la revendication 9i caractérisé en JC ce que le faisceau de lumière arrive sur le mandrin dans une direction perpendiculaire à un axe de ce dernier et le mouvement relatif entre le mandrin et le faisceau comprend une translation suivant l^dit axe et une rotation autour dudit axe. 11 - Procédé conforme aux revendications 9 ou 10, caractérisé 35 011 que la distance entre le faisceau lumineux et le mandrin est modifié.' lor^de l'établissement du mouvement relatif en vus de contrôler la largeur de la voie. 12 - Composant de circuit présentant des caractéristiques très uniformes, caractérisé en ce qu'il comprend un support et- 4-0 un circuit imprimé tridimensionnel formé sur la surface du stçpart. BAD ORIGINAL ' 69 05609 2003292 13 - Composant de circuit conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que le support est un mandrin de section droite carrée et en ce que l.*i circuit imprimé formé sur la surface du mandrin suit un tries hélicoïdal autour de l'axe lon-5 gitudine.1 du i;i~ndrin. 14- - Composant de circuit conforme à li revendication 12 ou 13, caractérisé en ce qu'une première et une seconde borne sont formées aux extrémités du tracé hélicoïdal tandis qu'une troisième borne est formée à mi-distance entre lesdites extrémités. BAD ORIGINA!