Brevet FR2472272A1 — publié le 19810626

1i. La présente invention concerne un circuit hlbri- de de protection d'un transistor de comnmutation contre des fausses manoeuvres (par exemple court-circuit de la charge) ou des signaux parasites à haut niveau: tels que peuvent en provoquer le secteur ou la foudre par exemple. Le problème qui a été évoqué a donné lieu à de nombreu- ses solutions utilisant à la fois les propriétés de re- sistances variant avec la température et/ou de résis- tances variant avec la tension appliquée à leur borne (respectivement désignées par TCR et VCR dans la litté- rature anglo-saxonne). L'article intitulé "Thick film and high voltages" publié page 162 du numéro de Nove;mbre 1979 de la revue Electronic Engineering est consacré au compte rendu d'études faites sur le comportement de circuits hybrides à couches épaisses vis à vis de tensions de l'ordre de 220 V. Il en est résulté des modifications des valeurs caractéristiques des éléments du circuit qui confirment les mauvais résultats obtenus par la Demanderesse avec ce type de circuit quant à la fiabilité des circuits à couche épaisse soumis à des tensions élevées et/ou des surintensités. La présente invention concerne une réalisation d'un circuit de protection selon la technologie hybride - couches minces. Elle consiste en un circuit hybride bi-face comportant des composants rapportés, disponibles dans le commerce,et des éléments de circuits à couche mince de tolérance faible (+ 20 %), ce qui permet une réalisation de faible prix de revient tout en assurant des perfor- mances sévères: - tenue à l'application d'une tension 220 V al- ternatifs développant jusqu'à 90 joules dans le circuit - tenue à des impulsions de 1000 V pendant une durée de quelques ms. La présente invention est essentiellement carac- térisée par les points suivants - un substrat diélectrique portant sur une pre- mière face deux résistances en couche mince connectées - en série et cinq-contacts alignés connectés à des bro- ches parmi lesquels deux contacts intermédiaires sont reliés à-l'autre face par lesdites broches, ces dernières étant coupées afin de ne pas être accessibles après en- capsulation et sur une deuxième face quatre contacts ali- gnés dont les deux intermédiaires réunis à la face dé- crite précédemment - deux résistances rapportées réunies chacune à deux des contacts situés sur la deuxième face, respectivement variable avec la tension et avec la température. Selon une forme préférée de l'invention, les ré- sistances à couche mince sont respectivement carrée et rectangulaire, la longueur de la résistance rectangu- laire étant égale-au côté de la résistance carrée. L'invention sera bien comprise en se reportantala description. suivante et aux figures qui l'accompagnent don- nées à titre d'exemple non limitatif et dans lesquelles - la figure 1 est un schéma électrique équiva- lent au circuit hybride - la figure 2 est la vue d'une première face du circuit hybride - la figure 3 est la vue de la deuxième face du circuit hybride. On a représenté sur la figure len pointillé, le transistor de commutation C et la diode D qu'il convient de protéger contre des surtensions et/ou des surintensités. La partie droite de la figure montre, en pointillé également, la résistance de charge L et la source de tension d'alimentation du transis- tor C. Le circuit de protection est représenté en trait plein. Il est essentiellement constitué de trois résis- tances R1 R3 R4 connectées en série dans le circuit collecteur du transistor C entre celui-ci et l'impé- dance de charge L. Une quatrième résistance R2 est con- nectée en parallèle entre l'émetteur de C et le point commun 3 aux résistances R1 et R3. La résistance R2 est une résistance variant avec la tension. La résis- tance R4 est une résistance à coefficient de tempéra- ture positif destinée à limiter le courant, la résis- tance R2 étant destinée à limiter la tension aux bor- nes du transistor. Les figures 2 et 3 représentent les deux vues de face du circuit selon l'invention avant encapsula- tion. Celle-ci est habituellement constituée d'une couche de résine époxi. Ce circuit est essentiellement constitué d'un substrat isolant 10 sur l'une des faces desquelles sont déposées les deux résistances fixes R1 et R3 sous forme de couches minces de nitrure de tantale ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art. Les résistances R1 et R3 sont connectées en série par le conducteur 11 en contact avec la broche 3. Ainsi qu'il apparait, la résistance R3 est de forme carrée, la résistance R, étant de forme rectangulaire; la longueur de R1 est égale au côté du carré de R3* La deuxième extrémité de R1 est reliée au contact 12 et à la broche 1. La deuxième extrémité de R3 est reliée par le contact 13 à la broche 6. La plaquette porte deux autres contacts respectivement 14 et 15 reliés aux broches 2 et 5. Selon une variante préférée de l'invention, les contacts sont constitués en un alliage platine-or ainsi Z472272 qu'il est décrit dans le brevet français 2 290 762 dépo-- se par la Demanderesse le 6 Novembre 1974 pour: "Pro- cédé de réalisation de contacts- ohmiques pour circuits en couche mince". La figure 3 représente la deuxième face de la plaquette 10; les éléments coumuns aux deux faces, savoir, les broches, portent les mêmes numéros de ré- férence que sur la figure 2. Sur la deuxième face de la plaquette sont rapportées les résistances R et R 2 44 par exemple par soudure sur des plages métallisées con- ductrices respectivement 18 et 19. Les deuxièmes extré- mités des résistances sont réunies par des conducteurs respectivement 20 et 21 aux plages conductrices 22 et 23 en contact avec les broches 3 et 5. Le circuit qui vient d'être décrit a été essayé dans les conditions suivantes -: - court-circuit de la charge - application d'une tension alternative pulsée de 200 Volts efficaces aux bornes 5, 5' - application d'impulsions de 1000 Volts entre et 5' pendant des durées de l'ordre de la milli- seconde. Ces essais ont été faits en maintenant-le tran- sistor dans l'un et l'autre de ses états dans ces con- ditions anormales de fonctionnement. Ces essais-ont montré que les transistors utilisés, du type BDW 92, n'étaient pas perturbés par les conditions de fonction- nement artificiellement appliquées. Dans une réalisatk particulière, on utilise comme résistance R4une résis- tance à coefficient de température positif de 80 ohms + 20 % ayant une température de basculement de 110 C et une résistance à chaud de 2500 ohms. On a utilisé conmme résistance R2 variant avec la tension une ré6sistance du type Varistance 48 V (2 joules). L'a résistance R1 a une valeur de 10 ohms et la résistance R3 une valeur de ohms. La charge L a une valeur de 1000 ohms.. Ainsi qu'il apparait sur la figure 2, les ré- sistances à couche mince couvrent la presque totalité de la surface du substrat. Il est en-effet avantageux du point de vue encombrement d'utiliser le plus petit type de substrat compatible avec la surface nécessaire pour obtenir en couche mince les valeurs désirées des résistances. REVENDICATIONS 1- Composant hybride biface à couche mince constitué d'un substrat diélectrique portant sur la première face deux résistances à couche mince connec- tées en série et cinq broches dont deux sont en con- tact avec lesdites résistances et portant sur la deu- xième face deux résistances rapportées respectivement variables avec la température et la tension et quatre contacts dont deux assurant la continuité électrique avec les deux broches. -2- Composant selon revendication 1 dans lequel les résistances à couche mince sont respectivement car- rée et rectangulaire, la longueur du rectangle étant égale au côté du carré. 3- Composant selon revendication 1 dans lequel les contacts sont en alliage Pt-Au et les résistances en-couche mince en tantale nitruré. 4- Composant selon revendication 1 sur substrat rectangulaire dans lequel le côté de la résistance car- rée en couche mince est voisine de 70 % de la valeur du substrat_ Circuit de protection d'un transistor de commutation comportant un composant selon revendica- tion 1. 6 Feuillets