Brevet FR2269272A1 — publié le 19751121

L'invention se place dans le do-aine général des com rosant lectroniques enfichables sur circuit imprimé. On rappelle à ce propos qu'un circuit imprimé est constitué d'une pla oua isolante portant sur au moins l'une de ses faces des impressions conductrices. La plaque est traversée par des trous aeoutissant dans les impressions conductrices. Ces trous permettent la fixation écaiue et électrique de composants électroniques. Pour cela, on fait passer leurs connexions dans les trous et on les soude ensuite sur les impressions conductrices. Ainsi, les composants électroniques sont insérés dans un circuit électrique, qui est défini par les impressions conductrices sur la plaque isolante. Dans ce domaine général, 11 invention concerne les composants électroniques du type circuit à couche épaisse, et plus p-rticulièrement, mais non exclusivement, les résistances variables pour montage potentiométrique. IJn circuit à couche épaisse comprend normalement un substrat électricuement isolant, par exemple en alumine, en stt:atite, ou autre céramique ; ce substrat supporte un ou plusieurs éléments de circuit formés de couches électriouement conductrices. L'appellation "couche épaisse't indique que ces coup ches sont déposées par des procédés mécaniques tels que la sérigraphie, à l'exclusion de procédés physiques ou chimiques tels que l'évaporation scus vide par exemple. Le substrat isolant supporte également au moins deux cosses de sortie, qui sont reliées électriquement aux éléments de circuit. Ces cosses ont un rôle particulièrement délicat, puisqu'elles sont amenées à servir à la fois de pièces de fixation du composant électronique sur le circuit imprimé, et d'éléments de contact électrique entre le composant et les impressions conductrices du circuit imprimé. Dans le cas particulier d'un potentiomètre, la couche définit une piste résistante reliée à ses extrémités aux deux cosses ci-dessus, qui sont alors appelées cosses latérales. Sur cette piste se déplace un curseur conducteur, relié électriquement à une troisième cosse, dite centrale. Le mouvement du curseur est généralement une rotation de 3/4 de tour, et la piste forme alors un grand arc de cercla s'étendant sur le substrat dans la direction opposée aux cosses. la la fabrication, les difficultés liées aux cosses se manifestent de façon particulièrement aiguës au point de fixation de chaque cosse sur le substrat du circuit, puisque, là encore, il faut obtenir à la fois une fixation mécanique excellente, et un-contact électrique à très faible résistance. La plupart du temps on réalise, pour chaque cosse, un trou rond à travers le substrat plan, et on fixe la cosse, par exemple par rivetage, de telle façon qu'un contact électrique soit établi avec les éléments du circuit. Dans la présente demande de brevet, on s'intéresse à des circuits, et notamment des potentiomètres, prévus pour un montage horizontal sur circuit imprimé. Cela signifie que le substrat du composant sera disposé parallèlement à la plaque de circuit imprimé. Les cosses fixées par rivetage, comme indiqué précédemment, peuvent être implantées de deux façons différentes. Selon le premier type d'implantation, les cosses sont formées à partir d'une languette plane, repliée à angle droit. L'un des côtés de l'angle droit, qui sert de zone d'appui, est fixé par rivetage sur la face supérieure du substrat, tandis que l'autre est une patte repliée à l'extérieur par dessus le bord du substrat, afin de pouvoir s'engager en dessous dans un circuit imprimé. Avec cette disposition, on prévoit en général un ou plusieùrs bras solidaires de la zone d'appui de la cosse, ces bras prenant appui sur le bord du substrat, soit au voisinage de la patte, soit en un autre point où le bord s'étend perpen diculairement. Ces bras limitent la possibilité de mouvement en rotation de la-cosse. Le second type d'implantation fait intervenir des cosses en forme de picots cylindriques qui traversent directement les trous ronds du substrat. Une zone de diamètre plus faible du picot est susceptible de s'engager dans un trou de circuit imprimé. Etant éloignées du bord du substrat, ces cosses pré- sentent l'avantage d'éviter les risques de contact électrique accidentel, notamment avec un composant voisin, qui se manifestent avec les cosses repliées par dessus bord, du premier type. Cela étant, les deux types de cosses présentent un inconvénient sérieux, qui se manifeste plus nettement encore pour les cosses du second genre, dépourvus de bras d'immobilisation en rotation : en cas d'élévation de température, par exemple lors d'un soudage des cosses sur le circuit imprimé le rivet, la cosse, et le trou rond dans le substrat se dilatent différemment, ce qui permet un léger mouvement relatif en rotation, même en présence du bras latéral, Ceci a souvent pour résultat l'apparition d'un faux contact permanent au niveau de là cosse, Dans le meilleur des cas, où ce faux contact est immédiatement détecté, il faut procéder à l'échange du composant. Pour remédier à cela, on a bien proposé d'utiliser des inserts de soudure, qui sont des rondelles fusibles en matériau conducteur, interposées entre la cosse et le circuit à couche épaisse. Nais ce genre de mesure ne fait pas disparattre la difficulté ; la soudure, en fondant, a simplement pour effet de rendre plus rare l'apparition d'un faux contact. Lorsqu'il existe, le faux contact reste aussi gênant. Pour obvier à ces difficultés, l'invention propose un ensemble de dispositions nouvelles, en particulier au niveau des cosses et des contacts entre cosse et circuit à couche épaisse. Ces dispositions ont pour but l'obtention de produits présentant de bonnes performances, et qui puissent être fabriquées simplement, tout spécialement de façon automatique. Dans le cas de deux cosses reliées électriquement à un ou plusieurs éléments de circuit à couche épaisse, les caractéristiques principales de l'invention sont les suivantes : - le support électriquement isolant comporte deux trous traversants, de section polygonale ; de préférence, cette section est sensiblement rectangulaire - chaque cosse comprend une patte enfichable sur circuit imprimé, cette patte étant en principe plane - chaque cosse comprend aussi une partie de fixation, s'étendant axialement à partir de la patte plane, et comportant successivement une zone large et une zone étroite ; de préférence, la zone large et la zone étroite sont en double feuille, la double feuille étant obtenue par un repliement à l'extrémité de la zone étroite de la cosse, et un cambrage convexe est réalisé entre les deux feuilles constituant la zone large, pour les maintenir en relation de tension relative - la zone étroite est fixement engagee dans le trou traversant, et la zone large s'appuie par son bord supérieur sur le plan du substrat, en vue de former entretoise avec un circuit imprimé. Dans ces conditions, la fixation de la cosse comporte avantageusement un trait de poinçon transversal sur l'extrémité repliée de la zone étroite de la cosse, qui est choisie assez longue pour dépasser légèrement au dessus du substrat. Dans le cas d'une résistance variable pour montage potentiométrique, que l'on appelera ici en abrégé- potentiomètre, on trouve classiquement, au voisinage des cosses latérales, une couche sous-jacente d'argent, qui est soudée à la cosse. En bout de course, le curseur vivent au contact de la couche d'argent, afin de définir une résistance pratiquement nulle. Pour obtenir cette résistance nulle, chaque liaison électrique entre une cosse latérale, et une couche d'argent.com- prend une soudure sur l'extrémité repliée de la zone étroite de la cosse correspondante. La demanderesse a observé que la soudure, amenée sur la cosse, s'écoule sur la couche d'argent, et provoque ultérieurement un mauvais contact lorsque le curseur est en bout de course. Pour éviter cela, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la couche résistante entoure complètement la zone argentée d'arrêt du curseur en bout de course. Ainsi, au soudage de la cosse, la couche résistante forme barrière contre l'irruption de soudure sur la zone argentée. L'invention couvre égala-ent le substrat comportant aes trous tels cue spécifiés ci-dessus et dans la descrintion détaillée qui va suivre. Il en est bien entendu de même pour les différents types de cosses, et aussi pour le procédé de fabrication consistant à fixer une cosse de l'invention dans le substrat de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexes, sur lesquels - la figure 1 est une vue avant montage d'un potentlo mètre à couche épaisse selon l'invention; - les figures 1A et 1B ont une vue de face et une vue de gauche après montage du même potentiometre - les figures 2A, 2B et 2C illustrent une cosse latérale du potentiomètre de la figure 1, respectivement en vue de face, en vue de gauche et en coupe horizontale vue de dessus ; et - les figures 3A et 3B illustrent respectivement la forme géométrique des couches déposées successivement sur le substrat pour former le potentiomètre de la figure 1. ur la figure 4, le substrat 1 porte une couche épais- se sous-acente 11, en arpent, ainsi qu'une couche 12 en matériau électriquement résistant. La couche 12 est par exemple ccnstituée de carbone incorporé dans un matériau support convenable pour le dépôt par sérigraphie, et forme un anneau plat mesurant environ 3/4 de circonfarence. A chacune de ces extrémités, la couche résistante 1 reccuvre un peu la couche sous-jacente d-'argent, en y laissant asparattre toutefois une zone 13. Par ailleurs, le substrat 1 comporte un trou central cylindricue 14 et trois trous traversants rectangulaires 15 à 17. ur sa face inférieure, il porte des chanfreins tels que 18. Des cosses latérales 2 sont susceptibles de s'engager dans les trous rectangulaires 15 et 17, tandis qu'unie cosse centrale 3 comporte une languette 35 susceptible de s'engager dans le trou rectangulaire i6, la cosse 3 offrant alors en regard du trou 14 un perçage circulaire 30, homologue de ce dernier. Une bue 51 vient s'engager dans ce trou rond 14 elle-même supporte un élément frotteur 5- susceptible de maintenir élastilueent un contact de curseur 53 sur la piste 12. L'élament frotteur et le contact forment ensemble le curseur du potentiomètre. L'ensemble est maintenu par un axe 54, dont la tête carrée est susceptible d'entraîner le curseur par l'intermédiaire d'un toc 55. L'axe 54 traverse l'ensemble, jusqu'au perçage 30 de la cosse centrale 3, après quoi il s'engage dans une rondelle 56. Le maintien en position axiale est assuré par un coup de poinçon dans la partie inférieure fendue de l'axe 54, après mise en place de tous les éléments. Le potentiomètre se présente alors comme illustré par la vue de face de la figure lA et la vue de gauche de la figure 1B. Les figures 2A à 2C illustrent de façon plus détaillée l'une des cosses latérales 2 de la figure 1 Chaque cosse comprend une patte 21, enfichable sur circuit imprimé. Cette patte est en principe ssane, mais on peut lui donner une autre forme, par exemple en l'enroulant sur elle-même. S' étendant axialement à partir de la patte plane, se trouve une partie de fixation 20 Sur la figure 2A, cette partie 20 comporte successivement une zone large 22 et une zone étroite 23. De façon hautement préférentielle, comme on le voit sur les figures 2B et 2C, la zone large 22 et la zone étroite 23 sont en double feuille ; la double feuille est obtenue par un repliement à ltextrémité supérieure 24 de la zone étroite 23. De cette façon, la cosse est réalisée par découpage à partir d'une feuille plane de métal conducteur, avec une sVmé- trie convenable pour les parties 22 et 23. Le repliement permet très simplement d'obtenir la forme de la figure 2C. Comme on le voit sur la figure 213, un cambrage convexe est avantageusement réalisé entre les deux feuilles 220 et 221, qui constituent la zone large 22. Ce cambrage maintient les deux feuilles en tension relative l'une contre l'autre. Cette tension améliore sensiblement la résistance, au pliage notamment, -de la partie de fixation 20 toute entière de la cosse. Avant le montage des cosses, on dépose tout d'abord sur le substrat 1 deux couches d'argent entourant les trous 15 et 17, ces couches d'argent ayant la forme illustrée sur la figure 3A. Par dessus les couches d'argent, on dépose la couche épaisse de matériau résistant, qui a la forme illustrée sur la figure 313. Le montage d'unecosse latérale-se fait de la façon suivante : la zone étroite 23 est fixement engagée dans l'un des trous traversants 15 et 17 ; la zone large 22 s'appuie alors par son bord supérieur 222 (figure 2A) sur la face plane inférieure du substrat, en vue de former entretoise avec un circuit imprimé. La fixation à demeure de la cosse se fait avantageusement par un trait de poinçon transversal sur l'extrémité repliée 24 de la zone étroite 23 de la cosse. Bien entendu, la zone étroite 23 est choisie assez longue pour dépasser légèrement au dessus du substrat. Ceci permet d'éviter d'endommager le substrat lors du coup de poinçon. Pour la même raison, au moment du coup de poinçon, on prend appui sur le bord inférieur 223 de la zone large de la cosse (figure 2A). Ensuite, les cosses 2 sont soudées chacune à la couche épaisse d'argent voisine. Pour cela, on laisse tomber une goutte de soudure sur la partie 24 de chaque cossa. Selon une caractéristique de l'invention, la piste résistante en couche épaisse illustrée sur la figure 3B entoure complètement la zone 13 de la couche d'argent, cette zone 13 étant la zone d'arrêt du curseur en bout de course. Ainsi, la piste résistante forme barrière pour empêcher la soudure de s'écouler sur la zone 13, où elle serait ensuite source de mauvais contacts. L'invention concerne également un substrat 1 portant des trous rectangulaires pour la fixation mécanique des cosses, ainsi qu'un substrat dans lequel la couche épaisse résistanteentoure complètement une zone d'arrêt du curseur formée d'une autre couche sous-jacente. Elle concerne également un substrat possédant, sur son bord opposé au bord 19 associé aux cosses, deux coins différents détrompeurs N, c'est-à-dire destinés à démarier entre elles les deux faces principales du substrat, en cours de fabrication (figures 1 et 1A). Ceci simplifie considérablement les problèmes de fabrication automatique, en particulier lorsqu'ils font intervenir des bols vibreurs. Enfin, sur la figure 1, le substrat 1 comporte des chanfreins sur les arêtes de la face opposée à celle qui porte les couches épaisses. Trois chanfreins tels que 18 sont par exemple prévus, l'un du côté des cosses, et les deux autres latéralement, Ces chanfreins permettent de fixer un capot directement sur le substrat 1. L'encombrement du composant n'est que très peu augmenté par ce capot. On peut alors disposer des potentiomètres capotés côte-à-côte sur des circuits imprimés percés au pas standard de 2,54 mm. Une telle disposition est particulièrement intéressante pour des potentiomètres du type horizontal, qui sont ajustables par le dessus : on peut en effet remplir complètement une plaque de circuit imprimé avec des potentiomètres de l'invention, pratiquement sans perdre de place. On remarquera à cet égard que les cosses de l'invention, qui ne débordent pas, et évitent donc des courts-circuits accidentels, sont particulièrement bien adaptées à ce genre d'application. V-ICTIONS 1 Composant électronique, du type circuit à couche épisse pour enfichage sur circuit imprimé parallèlement à ce dernier, comprenant un substrat électriquement isolant, supportant un ou plusieurs éléments de circuit formés de couches élec tristement conductrices, et au moins deux cosses de sortie, réliées électriquement à ce ou ces éléments de circuit, caractérisé en ce que le support électriquement isolant comporte deux trous traversants, de section polygonale, en ce que chaque cosse comprend une patte plane enfichable sur circuit imprimé, et une partie de fixation, stétendant axialement à partir de la patte plane, et comportant successivement une zone large et une zone étroite, la zone étroite étant fixement engagée dans le trou traversant, et la zone large s'appuyant par son bord supérieur sur le plan du substrat, en vue de former entretoise avec un circuit imprimé. 2) Composant électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section de chaque trou traversant est sensiblement rectangulaire, ia zone larda et la zone étroite sont en double feuille, la double feuille étant obtenue par un repliement à l'extrémité de la zone étroite de la cosse, et un cambrage convexe étant réalisé entre les deux feuilles constituant la zone large, pour les maintenir en relation de tension relative. 3) Composant électronique selon la revendication 2, caractérisé en ce ce la fixation de la cosse comporte un trait de poinçon transversal sur l'extrémité repliée de la zone étroite de la cosse, dépassant légèrement au dessus; du substrat. 4) Composant selon la revendication 3, notamment du type résistance variable, pour montage potentiométrique, dans lequel une couche lectriouent résistante déposée sur le substrat forme une piste à deux extrémités pour un curseur mobile, deux liaisons électriques étant prévues entre les deux cosses précitées et les extrémités de la piste, caractérisé en ce que chaque liaison électrique comprend une soudure auprès de l'extra mité repliée de la zone étroite de la cosse correspondante. =) Composant électronique selon la revendication 4, dans lequel la liaison électrique entre une cosse et une extrémité de la piste comprend une couche de très faible résistance, déposée avant la couche résistante formant la piste, la couche de très faible résistance comportant une zone venant en contact électrique avec le curseur lorsqu'il est en bout de course, pour donner ainsi une résistance résiduelle très faible entre la cosse associée et ledit curseur, caractérisé en ce que la couche résistante entoure complètement ladite zone, ce qui évite, au soudage ultérieur de la cosse, l'irruption sur cette zone de soudure qui perturbgait ladite résistance résiduelle entre cosse et curseur. 6) Composant électronique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le substrat possède, sur son bord opposé au bord associé aux cossas, deux coins différents pour démarier entre elles ses deux faces principales 7) Composant électronique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le substrat possède des chanfreins sur les arêtes de sa face opposée à celle qui porte les couches épaisses formant les éléments de circuit, ce qui permet de fixer directement sur le substrat un capot recouvrant les éléments de circuit. 8) Substrat isolant en alumine, stéatite ou autre céramique pour composant électronique du type circuit à couche épaisse, ayant les caractéristiques mentionnées dans l'une au moins des revendications 1, 2, 6 et 7. 9) Substrat isolant selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il porte une couche résistante entourant une zone de couche conductrice sous-jacente destinée à servir de contact électrique en bout de course. 10) Cosse pour composant électronique du type circuit à couche épaisse ayant les caractéristiques mentionnées dans l'une des revendications 1 et 2. 11) Procédé de fabrication d'un composant électronique du type circuit à couche épaisse, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à fixer une cosse selon la revendication 10 à un substrat selon l'une des revendications 8 et 9.