Brevet FR2463489A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne un potentiomètre réa- lisé selon la technologie des résistances en couche épaisse, comportant un substrat, en particulier un substrat en cérami- que, sur lequel est appliquée au moins une bande résistante en une matière résistive qui est connectée sur le substrat par des bandes conductrices, au moins à ses extrémités et le cas échéant par des prises fixes disposées entre ces dernières, et une piste pour curseur s'étendant le long de la bande ré- sistante, sur laquelle se déplace un curseur. Pour des résistances variables ou des potentiomètres connus de ce type de réalisation en couche épaisse, la bande résistive est aussi disposée audessus des bandes de contact, dans la région de la piste du curseur. Par conséquent, le curseur glisse dans toute la région de sa piste sur la ii;atière résistante. Cela entraîne une série d'inconvénients parfois graves. En particulier, il faut s'attendre, dans le cas des matières de résistance de grande valeur, à une forte résistance de pas- sage entre la bande résistante et le curseur. Pour éviter que cette résistance de passage ne devienne trop élevée, il faut prévoir une pression de contact suffisamment forte du curseur, ce qui conduit à son tour à une usure exagérée du contact et de la bande résistante et influe à nouveau sur la résistance de passage. La courbe caractéristique du potentiomètre est déjà fortement influencée par des variations relativement faibles de la résistance de passage, provoquées par exemple par l'usure du contact, la variation de la pression de contact ou le jeu axial. Il apparaît, pour des courbes caractéristi- ques non linéaires, une irrégularité de la piste du curseur due à la superposition des points de contrôle d'équilibrage constitués par les bandes conductrices et aux transitions entre les diverses zones d'une couche résistante. Il apparaît en outre une résistance équivalente de bruit élevée et varia- ble. Du point de vue mécanique, la pression de contact relati- vement élevée désirée nécessite un couple de grandeur corres- pondante pour modifier le réglage du potentiomètre. De plus, on ne peut réaliser que des courbes caractéristiques résis- tance-angle de rotation déterminées, ce qui limite les possi- bilités d'utilisation de ces potentiomètres. La présente invention a pour objet un potentiomètre du type mentionné dans le préambule de façon que ce potentio- mètre ait une résistance de passage constante aussi petite que possible entre le curseur et sa piste. De plus, l'usure du contact, la variation de la pression de contact, le jeu axial et les facteurs perturbateurs semblables ne doivent avoir qu'une faible influence sur la résistance de passage. Le potentiomè- tre doit être caractérisé par une faible usure dans la zone de la piste du curseur et nécessiter l'application pour son régla- ge d'un couple aussi faible que possible. Enfin, sa fabrication doit être peu coûteuse. Selon les caractéristiques de l'invention, pour un potentiomètre réalisé conformément à la technologie des résis- tances en couche épaisse, du type mentionné dans le préambule, la piste du curseur est formée par un grand nombre de bandes conductrices, relativement étroites comparées à la longueur de la piste du curseur, qui sont à peu près perpendiculaires à cette piste et à une distance déterminée les unes des autres, la bande résistante étant à l'extérieur de la piste du curseur, au-dessus et à côté des bandes conductrices sur le substrat. De ce fait, la piste du curseur est transférée de la bande résistante aux bandes conductrices placées côte à côte. Par conséquent, seules quelques bandes conductrices isolées sont, à chaque instant,. en contact avec le curseur. En parti- culier, du fait que les bandes conductrices couvrent toute la largeur de la bande résistante, cette dernière est subdivisée en petits éléments résistants séparés, qui sont branchés sui- vant la position du curseur. Le potentiomètre selon l'invention possède lés avantages essen- tiels ci-après. Du fait du contact nurement métallique entre le cur- seur et sa piste, la résistance de passage est faible et constante et n'est que peu influencée nar l'usure, la variation de la pression de contact et le jeu axial. Les matières métalliques des bandes conductrices et du -curseur peuvent être choisies sans difficultés de façon à assurer des caracté- ristiques de glissement du curseur satisfaisantes et cons- tantes, avec une faible usure. Il suffit d'appliquer de faibles couples pour le réglage d'un tel potentiomètre. La résistance équivalente de bruit, qui est à attribuer à l'établissement du contact par le curseur, reste faible. Etant donné que les caractéristiques mécaniques de la matière résistive ne sont pas critiques, on peut utiliser aisément des pâtes d'impres- sion peu coûteuses, par exemple des pâtes pour application de couches de carbone. Il est en outre possible d'obtenir d'une manière simple, exposée en détail ci-après, une compensation de température. Un autre avantage particulier du potentiomè- tre selon l'invention consiste en ce qu'il est possible de réaliser, pour de grandes puissances dissipées,des potentio- mètres n'ayant qu'un faible volume, et d'obtenir des résistan- ces de valeur ohmique élevée. Enfin, on peut réaliser sans difficultés toutes les caractéristiques résistance-angle de rotation actuellement concevables. D'après une forme de réalisation particulièrement avantageuse du potentiomètre selon l'invention, les bandes conductrices sont disposées parallèlement les unes aux autres. Grâce à cette disposition, on peut obtenir un degré de finesse particulièrement élevé des échelons distincts de variation de la résistance. Un potentiomètre réalisé avec des bandes conductrices disposées de cette manière peut avoir une courbe caractéristique comportant seulement de faibles discon- tinuités. Une autre forme de réalisation-avantageuse du poten- tiomètre consiste en ce que la bande résistante est disposée perpendiculairement aux bandes conductrices et à peu près parallèlement à la piste du curseur. Il est en outre avantageux, en vue d'atteindre un pou- voir de définition ou degré de finesse élevé, que la distance entre deux bandes conductrices voisines soit à peu près égale à la largeur de ces bandes. Selon un choix des dimensions particulièrement avan- tageux, les bandes conductrices ont une largeur comprise entre 0,1 et 0,3 mm, de préférence de 0,2 mm et sont séparées les unes des autres par une distance comprise entre 0,1 et 0,3 mm, de préférence d'environ 0,2 mm. En vue de l'ajustement de la courbe caractéristique d'un tel potentiomètre, il est avantageux de prévoir au moins un enlèvement linéaire de matière pour l'ajustement de la bande résistante, lequel peut être aussi bien sensiblement parallèle à la piste du curseur que perpendiculaire à celle-ci. Cet enlèvement de matière peut être réalisé de façon particulièrement avantageuse à l'aide d'un faisceau laser. Ce faisceau laser rend possible un réglage particulièrement pré- cis. Un autre procédé con-siste à réaliser cet enlèvement de matière par sablage. Pour réaliser la compensation de température, il est prévu en particulier de constituer les bandes conductrices et la matière résistive en des matériaux ayant des coefficients de température de signes contraires. Le potentiomètre peut être réalisé avec un encombrement particulièrement réduit sur un substrat, en disposant la piste du curseur à peu près au milieu-de la bande résistante. De mê- me, une piste de curseur courbe est ainsi entourée des deux côtés par les deux moitiés de la bande résistante. Alors que les bandes conductrices présentent normalement un même écar- tement sur toute leur longueur dans la forme de réalisation avantageuse selon laquelle elles sont parallèles entre elles, il est également possible, en vue d'allonger la bande résis- tante, de placer les bandes conductrices parallèlement les unes aux autres dans la zone de la piste du curseur, ainsi que dans la zone de la bande résistive, toutefois de façon qu'elles s'écartent radialement les unes des autres dans une zone entre ces éléments. - Il s'est avéré particulièrement avantageux de réaliser les bandes conductrices et la ou les bandes résistantes en des matières qui ont chacune une faible diffusibilité dans l'autre matière. On arrive ainsi à ce qu'il ne se produise que de faibles variations des valeurs de la résistance en cours de réalisation et en particulier par l'opération de cuisson et par conséquent on peut obtenir dés résistances avec des tolérances particulièrement serrées. De plus, l'uti- lisation de ces matières à faible diffusibilité permet une mise en place particulièrement rapprochée des bandes conductrices côte-à-côte et ainsi une définition particulièrement bonne des valeurs mesurées. L'utilisation d'une matière résistive constituée par un composé du ruthénium, et d'un composé d'or et de palladium pour les bandes conductrices s'est avarée avantageuse car, dans ce cas, la diffusion de la matière de la bande conduc- trice dans la matière résistive est très réduite et pratique- ment négligeable. Cependant, comme les composés d'or et de palladium sont relativement coûteux, l'utilisation d'une ma- tière résistive constituée par un composé du ruthénium, et d'un composé d'argent et de palladium pour les bandes conduc- trices est recommandée. Il se produit certes avec cette asso- ciation de matières une diffusion appréciable d'argent dans la matière résistive; toutefois les variations de résistance qui en résultent restent dans des limites acceptables si les dis- tances entre les bandes conductrices ne sont trop faibles, c'est-à-dire voisines de 0,2 mm. D'autros composés de l'argent sont utilisables à la place d'un composé d'argent et de palla- dium, à condition que leur teneur en argent ne soit pas trop élevée (jusqu'à environ 30 1%) et qu'elles-conviennent pour la technique d'application en couche épaisse. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique représente à grande échelle et par dessus un potentiomètre réalisé selon la technologie des ré- sistances en couche épaisse. Sur la figure unique, la-référence 1 désigne un substrat réalisé en une matière céramique. Sur ce substrat, un ensemble de bandes conductrices 4 très rapprochées et disposées côte-à- côte est visible entre deux bandes conductrices 2 et 3 relati- vement larges, qui servent au raccordement du potentiomètre à ses extrémités. Certaines de ces bandes conductrices sont pour- vues de surfaces plus épaisses ou plots de raccordement 5. Les bandes conductrices 4 sont parallèles entre elles sur toute leur longueur, alors que des bandes conductrices 4a comportent des éléments terminaux parallèles et entre ceux-ci des éléments s'étendant radialement ou obliquement. Une bande résistante 6, qui peut être en une matière résistive, constituée par de l'oxyde de ruthénium, est appli- quée au-dessus des bandes conductrices. L'utilisation d'une couche de carbone comme matière résistive est également possi- ble, mais elle présente cependant l'inconvénient de ne pas résister à l'action du méthanol et de l'essence et par consé- quent de ne pas convenir quand le potentiomètre doit être utilisé par exemple dans un système indicateur du niveau de l'essence dans un réservoir. La bande résistante est consti- tuée, en fonction de la courbe caractéristique désirée du potentiomètre, par des éléments plus ou moins larges raccor- dés les uns aux autres. A part cela, une autre petite bande résistance 6a est disposée à l'extérieur de la bande résistan- te 6 et n'est pas raccordée directement à celle-ci par la ma- tière résistive. La bande 6 est subdivisée par les bandes conductrices parallèles 4 en résistances distinctes échelon- nées. La subdivision de la bande résistante 6a est également précise, en réalisant cependant dans ce casavec une matière résistive donnée, des éléments de valeur ohmique relativement élevée, étant donné que les bandes conductrices sont plus espacées dans la zone de cette bande conductrice 6a. La bande conductrice est reliée par une résistance de base. 7 à la large bande conductrice 2 de gauche. On voit sur la figure que la bande conductrice 6 est subdivisée par la piste 8 du curseur en une moitié supérieure et une moitié inférieure. La piste du curseur, en arc de cer- cle, dont la forme est fonction du parcours de l'extrémité du curseur 9, est ainsi orientée sensiblement dans la direction de la bande résistante. Par contre, les bandes conductrices s'étendent à peu près perpendiculairement à la piste du cur- seur. Ce potentiomètre a les bonnes caractéristiques mécani- ques et électriques mentionnées plus haut. En vue du réglage ou de l'obtention de la courbe carac- téristique désirée, qui peut être mesurée à l'aide des plots , des enlèvements de la matière de la bande résistante par des faisceaux laser sont prévus et leurs configurations sont indiquées en 10. Il va de qoi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre indicatif mais non limitatif et qu'elle est suscep- tible de diverses variantes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Potentiomètre réalisé selon la technologie des résistances en couche épaisse, comportant un substrat, en particulier un substrat en matière céramique, sur lequel est appliquée au moins une bande résistante en une matière résis- tive, qui est connectée sur le substrat tout au moins à ses extrémités par des bandes conductrices et éventuellement par des prises disposées entre ses extrémités, ainsi qu'une piste pour curseur s'étendant le long de la bande résistante, sur laquelle se déplace ledit curseur, potentiomètre caractérisé en ce que la piste (8) du curseur est Formée par plusieurs ban- des conductrices (4, 4a), étroites par rapport à la longueur de la piste du curseur, qui sont disposées à peu près perpen- diculairement à ladite piste,en étant espacées les unes des autres, et en ce que la bande résistante (6, 6a) est appli- quée exclusivement à l'extérieur de la piste du curseur, au-dessus et côte-à-côte des bandes conductrices sur le subs- trat (1). 2. Potentiomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bandes conductrices (4, 4a) sont disposées pa- rallèlement les unes aux autres. 3. Potentiomètre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la bande résistante (6) est disposée perpendiculairement aux bandes conductrices (4) et à peu près parallèlement à la piste (8). 4. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que la distance entre deux bandes conductrices (4) voisines est à peu près égale à la largeur de ces bandes conductrices. 5. Potentiomètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que la largeur de chaque bande conductrice (4) est com- prise entre 0,1 et 0,3 mm, de préférence de 0,2 mm et en ce que ces bandes sont à un écartement compris entre 0,1 et 0,3 mm, de préférence d'environ 0,2 mm. 6. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la bande résistante (6) comporte au moins un enlèvement de matière linéaire (10) en vue de l'ajustement. 7. Potentiomètre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'enlèvement de matière (10) est réalisé par un faisceau laser. 8. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce que les bandes conductrices (4, 4a) et la matière résistive sont en des matières ayant des coefficients de température de signes opposés. 9. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la piste (8) du curseur est placée à peu près au milieu de la bande résistante (6). 10. Potentiomètre selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 9, caractérisé en ce que les bandes conductrices (4, 4a) et la matière résistive sont en des matières de faible diffusibilité l'une par ranDort à l'autre. 11. Potentiomètre selon la revendication 10, caractéri- sé en ce que la matière résistive est un composé de ruthénium et les bandes conductrices sont en un composé d'or et de pal- ladium. 12. Potentiomètre selon la revendication 10, caractérisé en ce que la matière résistive est un composé de ruthénium et les bandes conductrices sont en un composé d'argent et de pal- ladium.