Brevet FR2081828A1 — publié le 19711210

lies fusibles électriques de sécurité qu'on utilise le plus couramment à ltheure actuelle sont des fusibles qui com- prennent une partie métallique qui fond lorsque le courant dépasse une certaine valeur en provoquant une interruption du passage de ce courant0 Dans les installations qui peuvent comprendre un grand nombre de fusibles, par exemple les centraux téléphoniques, et dans lesquelles ltespace laissé aux cartes ou plaques de composants est faible, de tels fusibles sont cependant trop coûteux et trop encombrants a présente invention concerne un fusible peu coûteux à réaliser et occupant un faible espace, Il convient partiouliè- rement pour les cartes ou plaques de composant3 et dans certains cas, ils peuvent constituer un composant et en remplacer un d'un type ordinaire. Un tel fusible comprend une couche résistante appliquée sur un fin substrat en matière isolante fragile par exemple en céramique et sa forme lui permet de résister aux efforts jusqu'à l'application continue d'un certain courent maximal en cours de fonctionnement ; pour un courant supérieur à cette valeur maximale, le substrat se fissure et provoque la rupture de la couche résistants.Ce comportement est dû à la aom- binaison dune libération de chaleur localement concentrée et dSun substrat mince Plus précisément, l'invention concerne un fusible électrique comprenant une couche de matière conductrice de 7télectri- cités muni de deux bornes et placé sur une fine plaque de matière isolante0 On choisit la matière de la plaque de façon que celleci devienne fragile lorsqu'on la chauffe s de plus la qualité de la couche résistante est telle que le chauffage de la plaque par le courant qui passe dans la couche provoque la fissuration de la plaque et la rupture de la couche, La rupture permanente se produit lorsqu'il passe un courant prédéterminé pendant un temps donné D'autres caractéristiques et avantages de ltinvention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence au dessin annexé sur lequel s la figure I représente un fusible de sécurité en plan I la figure 2 représente une élévation latérale du même fusible s les figures 3, 4, 5 et 6 représentent en plan différentes variantes de couche métallique occupant diverses positions les figures 7 et 8 représentent en élévation latérale de différents types de plaque ;; et les figures 9 et 10 représentent en élévation latérale deux ensembles qui comportent un élément élastique placé entre les bornes du fusibles Pour rendre le dessin plus clair, on a représenté la couche métallique avec des hachures. lies figures I et 2 représentent le type le plus simple de réalisation dSune résistance pouvant remplir de façon optimale le rotle de fusible. Une fine plaque t en céramique porte une couche 2 formée d'une pellicule résistante comportant des extrémités métallisées 3 et 4 de faible résistance éleatrique et destinée à titre reliée à des conducteurs externes qui peuvent être par exemple des contacts métalliques connus destinés à être soudés à une carte. ha couche résistante est relativement fine et on 11 applique par sérigraphie, puis/par cuissen drune pate métallique en poudre à base de platine et de palladium, ou par évaporation de tantale en couche épaisses Ceci présente un avantage, car l'effet de libération dépend, indépendamment de toute quets- tion de géométrie, essentiellement des qualités dgélasticitéide l'épaisseur de la plaque céramique, et relativement peu de la couche résistante. lies procédés et modes opératoires permettant de réaliser la couche épaisse résistante sur la base céramique de la figure 1 sont connus pour l'essentiel. Ltinvention les met en oeuvre pour réaliser un composant et un procédé partiouliersqui, avec dXautres modifications particulières de construotion, permettent la réalisation d'un fusible de sécurité ayant des plages très larges pour les divers paramètres du fusible, à la fois en oe qui concerne le courant de déclen- chement, l'effet de déclenchement, le temps de coupure et une relation convenable entre le courant de déclenchement et le courant maximal continu. lie fusible des figures 1 et 2 constitué par une couche résistante épaisse sur une plaque céramique dtépaissseur uniforme de 13 x 13 x 0,6 mm peut par exemple avoir un effet minimal de déclenchement d'environ 13 watts et maximal pour une puissance de 4 watts. Lore de la rupture, la plaque se rompt à peu près parallèlement aux parties métallisées 3 et 4, comme indiqué par la ligne brieée 5, et ceoi provoque immédiatement une rupture de la couche réeistante 2.Des essais montrent, cependant, qu'on peut obtenir un fusible bien plus sensible avec une même dimension de plaque, ctest-à-dire un fusible qui se rompt pour une puissance bien inférieure, lorsqu'on dispose la abouche résistante de façon asymétrique. Le mécanisme selon lequel fonotionne le fusible est/que la couche chauffe de façon non uniforme la plaque qui, avec une forme de couche selon la figure 1, a sa température la plus élevée à peu près le long d'une ligne centrale parallèle aux électrodes 3 et 4, et la température la plus faible se trouve au niveau des électrodes elles-mêmes.Lorsqu'on modifie la forme et la disposition de la couche résistante, de manière qu'il y ait une différence plus importante entre la température la plus élevée et la plus faible d la plaque, on obtient unensibilité supérieure. Ainsi la disposition de la couche 2 suivant la figure 3, disposée de façon asymétrique,permet la réalisation d'un fusible bien plus sensible. On constate aussi qu'avec des conducteurs externes donnés, 3, 4 et des parties métallisées de contact, mais avec une asymétrie maximale, c'est-à-dire lorsque la couche forme un ruban à l'extrémité de la plaque de baser on obtient des résultats inférieurs à ceux que permet une couche légèrement décalée vers le centre de la plaque. La figure 4 représente un autre mode de réalisation dans lequel la couche résistante 2 porte une incision 6 obtenue par sablage avec une poudre abrasive ou par découple avec un faisceau laser. Ce type de couche est favorable et on peut de plus le combiner à une opération de réglage de la résistance quton effectue souvent sous forme d'une telle découpe.Les types de réalisation de couches/r6sistantes/qui sont avantageux dans un fusible s4 opposent dans la plupart des cas aux règles appliquées en général pour obtenir une bonne mise en oeuvre des couches résistantes épaisses, notamment en ce qui concerne la différenae des températures de travail de la surface de base qui doit Qtre en général la plus petite possible, Les figures 4 et 5 représentent deux variantes de forme de couche 2, dont l'une comporte des incisions 6 qui ne laissent qutun petit ruban résistant et l'autre aomporte une transition progressive en largeur vere la section la plus petite. Lorsque la rupture de la plaque 1 se produit, il est népessaire que les morceaux s'écartent suffisamment pour ne pas laisser de pont métallique entre les connexions 3 et 4. La largeur d'une fissure dtun fusible à résistance, par exemple selon la figure 3, soudé à une carte, dépend dans une certaine mesure de l'énergie appliquée. Lorsque celle-ci est importante, la fissure est plus large. On peut aussi améliorer d'une autre façon l'ap- titude de la plaque à se fissurer lorsqutelle subit une surcharge de la part de la résistance.Binai, le départ de la fissure est plus faoile lorsque le bord de la plaque comporte une entaille 7, comme représenté sur la figure 6, ou lorsque la partie centrale de la plaque est plus fine que les bords, comme représenté sur les figures 7 et 8. le type de-réalisation de la figure 8,qui comporte une gorge longitudinale 8, est particulièrement favorable, car il s'adapte au procédé normal de dépit de couche résistante et de connexion de la plaque par sérigraphie, car la gorge 8 n'affaiblit pas de façon importante la plaque vw les forces de pression qui s'exercent au cours du procédé par sérigraphie. On peut obtenir une meilleure définition du fonotionnement du fusible lorsquton applique en compression permanente entre les connexions 3 et 4, et de préférence au-deasus du point le plus chaud de la couche, un élément élastique, par exemple un ressort spiral isolé ou une cheville en caoutchouc aux silicones, comme représenté sur les figures 9 et 10, respectivement, sur lesquelles on observe la plaque 1 et la couche 2 par la tranche. Dans ces deux cas, l'élément élastique 11 est placé directement entre les conducteurs coopérant avec les parties métallisées 3 et 4 (qui peuvent titre soudées à une carte). Dans certains cas, ces conducteurs portent une zone de grande surface permettant d'obtenir un refroidissement efficace des parties métallisées, ce qui donne une concentration plus importante de la chaleur dans la couche elle-mEmez L'élément élastique peut avoir aussi un ralle d'indication et signaler que la rupture sest produite, l'élément présentant alors une zone de couleur précédemment cachée, ou tombant. il est bien entendu que la présente invention nta été décrite et réalisée qu"à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs/sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, qui est défini dans les revendications annexées, REVENDICATIONS 1. Fusible électrique du type qui comprend une couche de matière conductrice de l'électricité muniede connexions élee- triques d'entrée et de sortie et appliquée sur une fine plaque de matière isolante, caractérisé en ce que cette matière isolante de la plaque est d'un type qui devient fragile lorsqu'on la chauf- fe, et en ce que la matière isolante et la résistance de la couche placée entre les connexions sont telles que le chauffage de la plaque par le courant qui passe dans la couche provoque la rupture de la plaque et en conséquence de la couche, de manière à assurer une rupture permanente de la liaison entre les connexions pour un courant et des durées supérieures à des limites prédéterminées. 2. Fusible selon la revendication 1, caraotérisé en ce que la largeur de la couche, mesurée parallèlement aux connexions, est plus petite à un certain emplacement qui comporte une inaision qu'an niveau des connexions. 3. Fusible selan la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs métalliques fixés aux connexions de la abouche ont une dimension et une forme telles qu'ils évacuent 11 essentiel de la chaleur fournie par la couche0 4. Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque comporte un affaiblissement mécanique constitué par une réduction de sa section suivant une ligne inclinée par rapport au chemin qui relie les annnexianso 5. Fusible selon la revendioation 1, caractérisé en ce qui comporte un élément élastique comprimé entre les con- nexions