Brevet FR2217906A1 — publié le 19740906

La présente invention a tout d'abord trait à un procédé de fabrication par découpe de circuits électriques, les performances de ce procédé étant suffisantes pouqhermettre même la découpe de circuits de puissance dans des feuilles épaisses. On entend par circuit électrique de puissance, dans le sens dessa présente invention, un circuit électrique constitué de conducteurs dont généralement une partie au moins se trouve supportée par/ou dans un support isolant présentant une surface de dimensions importantes par rapport à son épaisseur, ce support pouvant être rigide ou bien flexible.De plus certains au moins des conducteurs de ces circuits de puissance ainsi isolés présentent des sections relativement importantes permettant le passage des puissances électriques relativement élevées, ce qui les distingue des circuits électriques isolés de faible puissance telles que par exemple les cartes ou feuilles de circuits imprimés qui ne peuvent transmettre que des puissances relativement faibles. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Elle a également trait aux circuits obtenus par ce procédé. On sait que les circuits électriques plats, tels que les circuits imprimés ont connu un développement-extrêmement important, tant en raison de la facilité de leur fabrication en série, que de leurs faible encombrement. Toutefois les techniques- actuelles de fabrication de ces circuits imprimés connus ne permettent pas la réalisation industrielle de circuits de plus forte puissance présentant les memes avantages. Ces difficultés de fabrication proviennent notamment de l'augmentation des surfaces des circuits lorsque l'on désire réaliser un circuit de puissance ainsi que de l'augmentation-de l'épaisseur de conducteur nécessaire à la transmission de puissance importante Il est cependant désirable de pouvoir disposer de tels circuits électriques de puissance et la présente invention se propose de fournir un procédé permettant la fabrication industrielle avec un bas prix de revient et avec une bonne reproductivité de circuits électriques de puissance isolés susceptibles de présenter une grande surface, et une importante épaisseur de conducteur. L'invention a pour objet un procédé de fabrication par découpe de circuits électriques de puissance isolés caractérisé par le fait que l'on découpe le circuit de conducteurs a l'emportepièce sur une tôle métallique conductrice portée à une température élevée et que l'on fixe eventuellement ensuite ledit circuit découpé sur/ou dans un support isolant. La feuille découpée est de préférence constituée en un métal tel que du cuivre, de l'aluminium, et leurs alliages. Conformément à l'invention les températures élevées auxquelles sont soumises les feuilles métalliques sont de préférence comprises entre 300 et 750 C. L'épaisseur de la feuille métallique peut aller jusqu'à 1,5 mm de préférence cette épaisseur est comprise entre 0,5 et 1 mm. Il est ainsi possible grâce à l'invention, de découper des circuits dont les dimensions des cotés peuvent aller jusqu'à 500 à 800 millimètres. Le circuit découpé est ensuite fixé de façon convenable sur un support. Ainsi-il peut être posé et fixé sur un support isolé réalisé par exemple an un stratifié, la fixation s'effectuant par exemple par collage. Les conducteurs ainsi fixés sur la feuille de stratifié peuvent éventuellement être ensuite recouverts par une couche de résine isolante convenable. Selon une autre variante le circuit peut être logé dans une feuille isolante convenablement préformée, par exemple par formage sous vide, l'ensemble de la feuille et des conducteurs pouvant éventuellement être ensuite enduit de matière isolante par exemple sous forme d'une résine isolante. Dans une autre variante les conducteurs peuvent être simplement déposés et agrafés sur une toile isolante pour être ensuite enduits de résine isolante. Selon une autre variante les conducteurs découpés sont posés sur le support isolant puis pressés de manière à être incrustés, leurs faces libres pouvant éventuellement être ensuite recouvertes, par exemple avec une résine isolante. L'invention a également pour objet un dispositif, notamment pour la mise en oeuvre de ce procédé caractérisé par le fait qu'il comprend une presse à découper munie de moyens de découpe, un support pour supporter la feuille métallique à découper,et des moyens de chauffage de ladite feuille sur son support. Dans une forme de réalisation préférée les moyens de découpe sont supportés par un s ul plateau de la presse et la feuille métallique repose contre une plaque susceptible de résister à des températures élevées et constituées d'un matériau suffisamment tendre pour ne pas détériorer les moyens de découpe. Cette plaque peut avantageusement être réalisée en un matériau- tel que plâtre armé (par fil métallique ou fibre synthétique) amiante et ses dérivés, alliage métallique mou dont la composition dépend de la température que l'on veut obtenir. Les moyens de chauffage peuvent avantageusement consister en une plaque chauffante, par exemple unerplaque pourvue de résistances électriques internes. De façon avantageuse les moyens de découpe du dispositif selon l'invention comprennent un support s'étendant parallèlement à la plaque à découper et des lames de coupe constituées chacune d'un mince feuillard métallique, de préférence en acier, dont une rive, disposée contre le support, est retenue sur/ou dans ce support par des moyens de fixation convenables et dont l'autre rive, de préférence affûtée, forme le tranchant de découpage. Ces feuillards minces d'acier peuvent avantageusement avoir une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,25 mm.Grâce à cette épaisseur réduite, mais suffisante pour assurer la découpe par le procédé selon l'invention il est possible de disposer les feuillards contre leur support suivant des lignes et des courbes très compliquées avec des rayons de courbures très faibles, ce qui permet de découper dans une plaque un circuit conducteur extrêmement complexe avec des tolérances très serrées. Dans une forme de réalisation préférée certains au moins des feuillards assurant la découpe possèdent leurs deux extrémités disposées de façon Jointive pour former une boucle fermée afin de découper, dans la feuille, des conducteurs ou ensemble de conducteurs qui sont ensuite séparés d'avec le restant de la feuille, lors de la remontée des moyens de découpage. L'expulsion peut avantageusement être effectuée en prévoyant des zones poreuses sur le support et en appliquant à ces zones une pression pneumatique qui éjecte les conducteurs du circuit découpé. En variante il est possible, au lieu d'utiliser une matière poreuse, de prévoir des canaux convenablement disposés pour le passage del'air comprimé qui expulse- le métal découpé. Dans une autre variante ltexpulsion peut être obtenue par des moyens mécanique L'invention~a également=pour objet des circuits et no tamment-des circuits de~puiss-ance isolés réalisé- par le procédé selon l'invention. D'autres avantages -et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et, se référant au dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue en plan de l'outil de découpe montrant la forme du circuit. - la figure 2 est une vue en coupe partielle Il-Il de l'outil. - la figure 3 est une vue schématique en coupe du dispositif de découpe de llinvention. - la figure 4 est une vue du dispositif de la figure 3 après la découpe. - les figures 5 à 10 représentent une coupe transversale de différentes variantes de circuits selon l'invention. En se référant à la figure 1 on voit un outil de découpe forme d'une plaque rectangulaire l dans laquelle sont fixées des lames de coupe 2 constituées chacune d'un mince feuillard métallique, par exemple d'acier, dont une rive est affûtée comme on le voit mieux sur la figure 2. Ces feuiLlards 2 s'étendent, en général d'une façon parallèle, pour former une configuration correspondant à la forme du circuit découpé qui est désirée. Cette forme de boucle fermée apparait sur la figure 1 montrant un outil pour une conformation de circuit extrêmement simple. Les lames de coupe 2 sont maintenues dans la plaque 1 de préférence 1'aide d'un matériau poreux 3. Pour réaliser outil de découpe on peut avantageusement pratiquer dans la plaque 1, par un fraisage de reproduction, des empreintes ayant une section rectangulaire, comme représenté sur les figures 2 et 3, la ou les lames 2 de l'empreinte étant disposées contre l'un au moins des flancs de l'empreinte et étant immobilisées à l'intérieur de l'empreinte par le matériau poreux 3. Il serait également possible d'utiliser pour cette immobilisation un matériau non poreux, à la place du matériau poreux 3, en prévoyant dans ce matériau non poreux des canaux permettant le soufflage d'air comprimé pour éjecter la partie découpée. A titre d'exemple on peut utiliser comme matériau poreux un matériau homogène susceptible de supporter des températures élevées et qui, lors de sa solidification à l'intérieur de l'empreinte, tend à se dilater pour presser la lame contre le flanc de l'empreinte, un tel matériau pouvant par exemple être constitué par du plâtre mélangé avec de la fibre d'amiante ou des laines de verre. On se réfère maintenant aux figures 3 et 4. Le plateau 1 est fixé sous le plateau supérièur d'une presse (non représentée) de façon que les lames 2 soient orientées vers le bas. Sur le plateau inférieur (non représenté) de la presse est disposée une plaque chauffante 4 munie d'une résistance interne de chauffage 5. Sur la plaque 4 on pose une plaque conductrice de la chaleur et réalisée en un matériau relativement tendre tel que du plâtre armé. Sur la plaque 6 on pose une feuille de cuivre 7 d'une épaisseur de 0,1 à 1,5 mm. Lorsque la feuille métallique 7 a atteint une température de plusieurs centaines 0C sous l'action de la plaque chauffante 4, la presse est actionnée et l'outil de découpe descend dans le sens de la flèche représentée sur la figure 3. Dans ce mouvement de descente les lames parallèles 2 découpent facilement la feuille chauffée 7 et lors du mouvement de remontée, représenté sur la figure 4, les lames 2 maintiennent entre elles les éléments conducteurs 8 du circuit découpé. Mce moment la totalité de l'espace compris entre les lames 2 correspondantes est occupé par les conducteurs 8 du circuit. Les conducteurs 8 sont ensuite expulsés hors des lames 2 sous l'action d'air comprimé envoyé dans le matériau poreux 3. On peut également utiliser un éjecteur mécanique susceptible d'éjecter hors des lames 2 les conducteurs 8. De préférence les conducteurs 8 sont éjectés directement sur le support isolant ou une partie du support isolant du circuit définitif. Dans ces conditions de découpage à chaud la pression de découpe est ramenée à des valeurs comprises entre 2 et 8 kg par mm2 de section découpée. En se référant à la figure 5 on voit que les conducteurs 8 expulsés sont disposés sur une plaque de résine stratifiée 9 sur laquelle ils sont collés à l'aide d'un adhésif'#convenable. La face apparente des conducteurs 8 peut, si on le désire être recouverte avec une couche de résine 10 noyant les conducteurs comme représenté sur la figure 6. Sur la figure 7 on voit, en variante, que les conducteurs peuvent être fixés sur la plaque de stratifié 9 par llintermédiai- re d'une pellicule adhésive 11. Celle-ci adhère d'une part contre la face visible des conducteurs 8, d'autre part sur la face de la feuille 9 entre les conducteurs 8. En se référant plus particulièrement à la figure 8 on voit en variante que les conducteurs peuvent être insérés dans une mince feuille 12 préalablement formée, par exemple thermoformée sous vide. Les deux faces de l'assemblage ainsi obtenu peuvent ensuite éventuellement être recouvertes de couches isolantes telles que 13 et 14. Dans la variante représentée sur la figure 9 les conducteurs 8 sont agrafés sur une toile isolante 15, des couches isolantes 16 et 17 étant ensuite rapportées. Les couches isolantes peuvent ne pas avoir une épaisseur uniforme et, comme représenté sur la figure 10, elles peuvent présenter au niveau des conducteurs 8, des amincissements 18. Les parties 19 plus épaisses entre deux conducteurs 8-servent à assurer un isolement électrique efficace tandis que les rétrécissements 18 permettent une bonne évacuation de la chaleur des conducteurs du circuit de puissance ainsi réalisé. Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications de forme et de matériau sans pour cela sortir ni de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication par découpe de circuits électriques, caractérisé par le fait que l'on découpe le circuit de conducteurs à l'emporte-pièce sur une tôle métallique conductrice portée à une température élevée. 2. Procédé selon la revendication l, caractérisé par le fait que l'on fixe ensuite le circuit découpé contre un support isolant 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la feuille est constituée en un métal tel que du cuivre ou de l'aluminium, ou un alliage de ces métaux. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la température élevée de la feuille est comprise entre 300 et 7500C. 5. Procédé selon l'une quelc#onque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la feuille métallique est comprise entre 0,1 et 1,5 mm. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait#que l'on dépose le circuit conducteur sur une feuille de support isolant et que l'on fixe ce circuit sur cette feuille. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on revêt initialement une face de ladite-feuille d'un adhésif pour fixer le circuit conducteur. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on fixe le circuit conducteur sur la feuille à l'aide d'une pellicule adhésive recouvrant le circuit et adhérant partiellement sur la feuille. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'on dépose le circuit découpé dans une feuille isolante mince préformée selon la forme du circuit. 10.Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que l'on dépose le circuit conducteur sur un support isolant et que l'on incruste le circuit dans le support en appliquant une forte pression perpendiculairement à la surface du support. 11,Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5,caractérisé par le fait que l'on agrafe le circuit conducteur découpé sur une toile isolante. 12.Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait que l'on recouvre le circuit conducteur d'une couche de résine isolante. 13.Dispositif, notamment pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractéri- sé par le fait qu'il comprend une presse à découper munie de moyens de découpe selon la forme du circuit à obtenir, un support pour supporter la feuille métallique à découper et des moyens de chauffage de la feuille sur son support. 14.Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les moyens de découpe présentent un support recevant un ou plusieursfeuillards minces en un métal tel que de l'acier, lesdits feuillards étant rendus solidaires du plateau par une de leurs rives, l'autre rive formant tranchant de découpage. 15.Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que l'épaisseur du feuillard d'acier est comprise entre 0,1 et 0,25 mm. 16.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 et 15, caractérisé par le fait que la rive servant de tranchant est affûtée. 17.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé par le fait que le ou les feuillards s'étendent, sur le support, suivant au moins une bouclè fermée. 18.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé par le fait que le support est constitué par une plaque recevant des empreintes à section sensiblement rectangulaire, un ou plusieurs feuillards étant maintenus partiellement à l'intérieur de l'empreinte contre au moins l'un des flancs de l'empreinte, par un matériau de maintien. 19.Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit matériau est un matériau poreux ou possédant de peits canaux pour le passage de l'air comprimé. 20.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 à 19, caractérisé par le fait que la feuille métallique est posée sur une plaque résistante à la chaleur et constituée d'un matériau relativement tendre pour ne pas détériorer les moyens de découpe. 21.Dispositif selon la revendication 20, caractérisé par le fait qu'il comprend une plaque chauffante sur laquelle est disposée ladite plaque résistante à la chaleur. 22.Circuits électriques et notamment circuits de puissance isolés obtenus dans le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.