Brevet FR2269271A1 — publié le 19751121

L'invention se place dans le domaine général des com rosants électroniques enfichables sur circuit imprimé. On rappelle ce propos qu'un circuit imprimé est constitué d'une plaque isolante portant sr au moins l'une de ses faces des impressions conductrices. La plaque est traversée par des trous a-bc:Jtissant dans les impressions conductrices. Ces trous permettent la fixation mécanique 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 cornposants électronicues sont insérés dans un circuit électrique, qui est défini par les impressions conductrices sur la plaque isolante. Dans ce domaine général, l'invention concerne les cori.- rasants électroniques du type circuit à couche épaisse, et plus particulièrement, mais non exclusivement, les résistances variables pour monture potentiométrique. .Jn circuit à couche épaisse comprend normalement un substrat électriouement isolant, par exemple en alumine, en stéatite, ou autre céramique ; ce substrat supporte un ou plusieurs éléments de circuit formés de couches électriquement conductrices. L'appellation "couche épaisse" indique que ces couches sont déposées par des procédés mécaniques tels que la sérigraphie, à l'exclusion de procédés physiques ou chimiques tels que l'évaporation sous vide par exemple. Le substrat isolant supporte également au oins 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 fixas tion du composant électronique sur-le circuit imprimé, et d'éle- ments 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 7/4 détour, et la piste forme alors un grand arc de cercle s'étendant sur le substrat dans le direction opposée aux cosses. Ai la fabrication, Te difficultés lies aux cosses se manifestent de façon partlculièrement aigus 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, 9t un contact électrique a treks faible résistance. Dans de nombreuses réalisations de la technique antérieure, on réalise, pour chaoue 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 enfichable vertica sur circuit imprimé. Cela signifie que le composant sera monte perpendiculairement à la plaque de circuit imprimé. Par conséquent, les cosses doivent comporter des pattes de fixation qui sont sensiblement parallèles au substrat. Lorsque des cosses de ce genre sont fixées par riveta ga comme indiqué plus haut, elles ne se trouvent pas immobilisées en rctetion. Il faut alors prévoir pour cela un bras latéral solidaire de la cosse, qui prend appui en un autre point du substrat. Il en résulte l'inconvénient que les deux cosses utilisées pour un meme composant ne sont pas identiques, ce qui complique sensiblement la fabrication. ;eme ainsi maintenues par un bras latéral, ces cosses ne donnent pas entière satisfaction. En effet, elles résistent mal à une élévatlon importante de température, qui peut se pro ire notamment au moment du soudage des cosses sur le circuit imprimé. Dans cas conditions, le rivet, la cosse, et le trou rond dans le substrat se dilatent è nouveau, ce qui permet un léger mouvement relatif en rotation, malgré l'existence du bras latéral. I1 peut en rWsulter l'apparition d'un faux contact permanant su niveau de la cosse. Four rer.édier à cala, on a bien proposé d'utiliser des inserts de scudure, qui sont des rondelles interposées entre la cosse et le circuit à couche épaisse. riais l'addition de ces éléments ne fait pas disparaître la difficulté, car la soudure a simplement tendance à fondre, et le léger mouvement relatif permis aboutit à un faux contact qui, pour être un peu plus rare, n'en est pas moins nocif. Pour obvier a 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 objet l'obtention de produits présentant de bonnes performances, et qui puissent être fabriqués simplement, et 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, la section de chaque trou présentant au moins deux côtés qui se terminent sensiblement à une distance prédéterminée de ce bord ; de preference, cette section est rectangulaire ; - chaque cosse comprend une partie plane d'appui prolongée par une patte, le plus souvent coplanaire, enfichable sur circuit imprimé --la partie plane d'appui porte tout d'abord une première paire d'ailes, qui sont repliées en U dans un plan différent de celui de la patte et de la partie plane de l'appui ; ces ailes sont adjacentes à la patte par l'un de leurs bords ; - la partie plane d'appui porte aussi une deuxième paire d'ailes, repliées en U dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui de la partie d'appui ; elles ont un bord qui est séparé du bord voisin de la première paire d'ailes par la distance prédéterminée susvisée, et ceci du c8té opposé à la patte par rapport à la première paire d'ailes - le montage de la cosse sur le substrat est tel que la partie plane d'appui repose sur une face du substrat, la seconde paire d'ailes est fixée par exemple par emboutissage dans l'un des trous traversants, et la première paire d'ailes est en appui sur le bord du substrat, en vue de former entretoise avec un circuit imprimé. De préfn'rence, la partie plane de la cosse se prolonge légèrement au delà de la seconde paire d'ailes par une partie échancrée, en vue de faciliter une liaison électrique par soudage sur la cosse, en général entre la cosse et une couche située sur le substrat, du même cSté que la partie plane de la cosse. Dans une résistance variable pour montage potentiométrique, que l'on appellera 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 vient au contact de la couche -d'argent, afin de définir une résistance pratiquement nulle. La demanderesse a observé que la soudure amenée sur la cosse s'écoule sur la couche d'argent, et provoque Atérieu- rement des faux contacts lorsque le curseur est en bout de course. Pour remédier à cela, l'invention propose que la couche resistante entoure complètement la zone argentée d'arrêt- du curseur en bout de course. Ainsi, au soudage de la cosse, il n'y a plus d'irruption, sur cette zone, de soudure génératrice de faux contacts. Selon l'invention, la cosse de curseur est avantageusement réalisée de la façon suivante : cette cosse centrale comporte une partie d'appui reliée électriquement et mécaniquement au curseur, sensiblement au niveau de son axe de rotation, ainsi qu'une partie formant patte homologue des pattes des deux autres cosses, et une partie intermédiaire portant une languette sté- tendant dans un plan perpendiculaire à travers un autre trou rectangulaire du substrat, ladite languette servant à la fois pour immobiliser la cosse de curseur en rotation, et comme butée pour arrêter le mouvement du curseur aux extrémités de la piste. L'invention couvre également le substrat comportant des trous tels que spécifiés ci-dessus et dans la description détaillée qui va suivre. n 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 selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront a la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue avant montage d'un potantio- mètre à couche épaisse selon l'invention, et les figures lA et 1B en sont une vue de face et une vue de gauche après montage - 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 an coupe horizontale vue de dessus - les figures 3A et 3B illustrent respectivement la forme des couches déposées successivement sur le substrat pour former le potentiomètre de la figure 1, et - les figures 4A à 4C illustrent un mode de réalisation préférentiel de cosses centrales, la figure 4A étant une vue de profil, et par rapport à cette dernière, les figures 4B et 4C sont respectivement une vue de dessus et une vue de gauche. Sur la figure 1, le substrat 1 porte une couche épaisse sous-jacente en argent, électriquement conductrice, 11, ainsi qu'une couche 12 en matériau électriquement résistant. La couche 12 forme un anneau plat mesurant 3/4 de circonférence environ. A chacune de ses extrémités, elle recouvre un peu la couche d'argent, en y laissant apparaître toutefois une zone 13. Par ailleurs, le substrat 1 comporte un trou central cylindrique 14, et trois trous traversants rectangulaires 15 à 17. Sur 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'une cosse centrale 3 comporte une languette 35 susceptible de s'engager dans le trou rectangulaire 16, la cosse offrant alors un perçage circulaire 30 homologue du trou cylindrique 14. Une bague 51 vient s'engager dans ce trou rond 14 elle-m8me supporte un élément frotteur 52 susceptible de maintenir élastiquement un contact de curseur 57 sur la piste 12. L'élément frotteur et le contact forment le curseur. 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, 3usqutau perçage 30 de la cosse centrale 3, après quoi il s'engage dans une rondelle 56. Le maintien en positionatAle est asue Zrun cop de pinçon dans la partie inférieure fendue de l'axe 54 après mise en place de tous les éléments. Le potentiomètre a ensuite l'aspect illustré par la vue de face de la figure lA et la vue de gauche de la figure 1B. On peut maintenant examiner les figures 2A, 2B et 2C, qui illustrent de façon plus détaillée l'une des cosses 2 de la figure 1. Chaque cosse comprend une partie plane d'appui 20, prolongée par une p-tte 21, qui est coplanaire à la partie d'appui 20. La patte 21 est dimensionnée de manière à pouvoir être enfichable sur un circuit imprimé. La partie plane d'appui comporte tout d'abord une première paire d'ailes 22 et 23, qui sont repliées en U dans un plan différent de celui de la patte et de la partie plane d'appui. Sur la figure 2C, les ailes 22 et 23 se trouvent perpendiculaires à ce plan. Sur les figures 2A et 2B, on voit que le bord inférieur des deux ailes 22 et 23 est immédiatement adjacent à la patte 21. La partie plane d'appui supporte également une deuxième paire d'ailes 24 et 25, qui sont repliées en U dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui de la partie plane d'appui. Leur bord inférieur est séparé du bord supérieur des ailes 22 et 23 par une distance prédéterminée, et ceci, du c8té opposé à la patte par rapport aux ailes 22 et 23 de la première paire. Avantageusement, les ailes 25 et 24 sont plus longues que les ailes 22 et 23. En effet, si l'on retourne à la figure 1, il apparaît que les ailes 24 et 25 vont traverser le trou 15, par exemple, et dépasser de l'autre coté, afin de permettre ensuite la fixation de la cossa, par exemple par emboutissage de ces ailes sur le substrat. Au contraire, les ailes de la première paire seront simplement utilisées comme entretoise entre le substrat et le circuit imprimé, et par conséquent, elles n'auront pas nécessairement à dépasser sur le dessus. Comme on le voit sur la figure 1, les trous 15 et 17 présentent deux bords oui sont perpendiculaires au bord inférieur 1 du substrat 1. Ces dieux bords s'arrêtent tous les deux à une distance du bord inférieur 19 du substrat qui est choisie égale à la distance prédéterminée, visée plus haut, entre le bord supérieur des ailes 22 et 23 de la première paire, et le bord inférieur des ailes 24 et 25 de la paire seconde. Revenant maintenant aux figures 2A à 20, la cosse se termine par une partie échancrée 26 permettant d'augmenter la surface offerte pour un contact électrique par soudure. Avant le montage des cossas, on aura déposé tout dla- bord sur le substrat 1 deux couches d'argent entourant les trous 15 et 17, ces couches dtargent 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 3B. Le montage d'une cosse se fait de la façon suivante les ailes 24 et 25 sont engagées dans un trou 15 ou 17, après quoi elles sont embouties sur le substrat 1, ce qui fixe les cosses à demeure. On comprend donc que les cosses 2 viennent s'appuyer sur la couche épaisse d'argent. Elles sont soudées là au niveau de la partie échancrée 26, la soudure s'écoulant sous la cosse jusqu'à un orific-e circulaire 27, qui forme évent. En effet, ce trou se place sensiblement à la verticale du bord 19 du substrat 1 lorsque la cosse est mise en place. Selon une caractéristique de l'invention, la piste résistante en couche épaisse illustrée sur la figure 7B entoure complètement une zone 13 de la couche d'argent qui est la zone d'arrêt du curseur en bout de course. De ce fait, la soudure est empêchée de s t écouler sur cette zone 13, où elle pourrait être ensuite source de faux contacts. Selon un autre aspect de l'invention, la cosse centrale ou cosse de curseur fait l'objet d'une réalisation particulière, dans laquelle la même pièce joue à la fois le rôle de cosse de curseur, et le rôle de butée pour arrêter le mouvement du curseur en bout de course. Généralement, la cosse de curseur est disposée sur l'autre face du substrat 1 par rapport aux deux cosseslatérales. Pour le rôle de butée, la technique antérieure fait appel à une pièce supplémentaire, traversant le substrat. Les figures 4A, 4B et 4C illustrent le mode de réalisation avantageux de cosse centrale de curseur de l'invention. La cosse de curseur 3 comporte une partie d'appui 31 portant un orifice central 30 homologue du trou cylindrique 14 du substrat 1. Par l'intermédiaire de l'axe 54, la partie plane d'appui 31 est en contact électrique et mécanique avec l'élément frotteur 52, et par conséquent avec le contact 53. La partie plane 31 se prolonge par une partie 32 formant une patte 33 homologue des pattes des cosses latérales 2. Une partie intermédiaire 34 porte une languette 35 s'étendant dans un plan perpendiculaire à celui de la partie plane 31, aussi bien qu'à l'axe de la patte 33. La languette 35 est susceptible de s'insérer exactement dans le trou 16 du substrat 1 (figure 1). Elle est assez longue pour dépasser de l'autre c8té (figures 1, 1A et 1B), afin de former butée pour le coin 59 de l'élément frotteur 52 (figure lA). La languette 35 est avantageusement obtenue par découpe et pliage à partir de la cosse de curseur. Ainsi, une seule pièce, simple à fabriquer, sert à la fois de liaison électrique vers le curseur, avec fixation mécanique, et d'élément de butée pour le mouvement de curseur. 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 résistante entoure 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", 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 particu lier lbrsqu'ils font intervenir des bols vibreurs. Enfin, sur la figure 1, le substrat I 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 cote-à-côte sur des circuits imprimés percés au pas standard de 2,54 mm, REVENDICATIONS 1) Composant électronique, du type circuit à couche épaisse pour enfichage perpendiculaire sur circuit imprimé, comprenant un substrat électriquement isolant, supportant un ou plusieurs éléments de circuit formés de couches électriquement conductrices, et au moins deux cosses de sortie, reliées électriquement à ce ou ces éléments de circuit, caractérisé en ce que le support électriquement isolant comporte deux trous traversants, la section de chaque trou présentant au moins deux côtés qui se terminent sensiblement à une distance prédéterminée de ce bord, en ce que chaque cosse comprend une partie plane d'appui, prolongée par une patte enfichable sur circuit imprimé, la partie plane d'àppui portant une première paire d'ailes, repliées en U dans un plan différent de celui de la partie plane d'appui, et adjacentes à la patte, et une deuxième paire d'ailes, repliées en U dans un plan sensiblement perpendiculaire à celui de la partie plane d'appui, et séparées de la première paire d'ailes de ladite distance prédéterminée, la partie plane d'appui reposant sur une face du substrat, la seconde paire d'ailes étant fixement engagée dans le trou traversant, et la première étant en appui sur le bord du substrat en vue de for entre toise avec un circuit imprimé. 2) Composant selon la revendication 1, r-c-térisé en ce que la partie plane de la cosse comporte un orf;Lce atiaX formant évent, sensiblement au niveau du bord de la première paire d'ailes destiné à l'appui sur le bord du substrat. 3) Composant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la partie plane de la cosse se prolonge légèrement au delà de la seconde paire d'ailes par une partie échancrée, en vue de faeiliter une liaison électrique par soudage sur la cosse. 4) Composant selon la revendication 3, notamment du type résistance variable, pour montage- potentiométrique, dans lequel une couche électriquement 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 sur la partie plane d'appui de la cosse correspondante. 5) Composant 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 distance 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 pertuberait ladite résistance résiduelle entre cosse et curseur. 6) Composant selon l'une des revendications 1 à 5, du type résistance variable, notamment pour un montage potentiométrique, dans lequel une couche électriquement resistante déposée sur le substrat forme une piste à deux extrémités pour un curseur mobile en rotation, deux liaisons électriques étant prévues entre les deux cosses précitées et les extrémités de la piste, et dans lequel une cosse de curseur est fixée de l'autre c8té du substrat par rapport aux deux autres cosses, caractérisé en ce que la cosse de curseur comporte une partie d'appui reliée électriquement et mécaniquement au curseur, sensiblement au niveau de son axe de rotation, une partie fcrmant patte homologue des pattes des deux autres cosses, et une partie intermédiaire portant une languette s'étendant dans un plan perpendiculaire à travers un autre trou rectangulaire du substrat, ladite languette servant à la fois pour immobiliser la cosse de curseur en rotation, et comme butée pour arrêter le mouvement du curseur aux extrémités de la piste. 7) Composant selon la revendication 6, caractérisé en ce ce la languette est obtenue par découpe et pliage à partir de la cosse de curseur. 8) Composant selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le substrat possède, sur son bord opposé au bord associé aux cosses, deux coins différents pour démarier entre elles ses deux faces principales. 9) Composant selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le substrat possède, sur sa tranche, des chanfreins du côté opposé à celui des couches constituant les éléments de circuit, ce qui permet de fixer un capot-, recouvrant lesdits éléments de circuit, directement sur le substrat. 10) Substrat isolant en alumine, stéatite ou autre cérabique pour composant électronique du type circuit à couche épaisse, ayant les caractéristiques mentionnées dans l'une au moins des revendications 1, 6, 8 et 9. 11) Substrat isolant selon la revendication 10, 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. 12) Cosse pour composant électronique du type circuit à couche épaisse ayant les caractéristiques mentionnées dans l'une des revendications 1, 2, 3, 6 et 7. 13) Procédé de fabrication d'un composant électronique du type circuit 8 couche épaisse, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à fixer une cosse selon la revendication 12 à un substrat selon l'une des revendications 10 et Il.