Brevet FR2473214A1 — publié le 19810710

L47321 4 L'invention concerne les résistances en ligne à très faible pas et leurs procédés de réalisation sur des sub- strats solides. De telles résistances sont utilisées d'une façon générale en électronique dans des systèmes répétitifs pour lesquels toutes les résistances ont la même valeur, mais plus particulièrement dans les dispositifs d'impres- sion thermique tels que têtes d'impression dans un système de télécopie, de télématique ou pour des enregistreurs sur papier. De façon à être plus précis, l'exposé de l'invention s'appuie sur l'exemple d'une tête d'impres- sion thermique pour imprimante dans laquelle chaque ligne de texte est formée par une succession d'environ 8 à 10 lignes de points eux-mêmes obtenus par une modifi- cation physicochimique du papier sous l'action de la chaleur dégagée par celles des résistances qui sont com- mandées à chaque ligne: un caractère est ainsi formé par un certain nombre de points et le caractère est d'autant plus précis et lisible que le nombre de points est plus élevé, et que par conséquent les dimensions des résistances sont petites. Selon les constructeurs le pas des résistances, et donc à peu de chose près leur largeur varie de 375.à 125 microns. La réalisation pratique de telles barrettes de résis- tance présente de nombreuses difficultés technologiques liées au fait que: - les résistances sont de très petites dimensions; - elles sont très rapprochées entre elles, leur pas étant très faible; - chaque résistance comporte deux connexions, d'entrée et de sortie, rendant très dense le réseau des conducteurs qui relie la barrette thermique à l'électro- k473214 nique de commande. Les résistances en ligne actuellement connues sont réalisées sous forme de petits rectangles résiàtifs alignés à quelques microns d'écart entre eux, chacun comportant deux conducteurs, l'ensemble de chaque résis- tance et de ses deux conducteurs étant séparé des ensem- bles voisins. Ceci nécessite une technologie très poussée pour la réalisation aussi bien des rectangles résistifs que des circuits souples de sortie, c'est-à-dire des supports isolants sur lesquels sont disposés les connec- tions, généralement en cuivre, doré aux extrémités, très proches les unes des autres et très nombreuses, de l'ordre du millier. La réalisation des connexions de sortie en or peut se faire par photogravure d'un dépôt uniforme d'or sur le support de la tête d'impression. Mais le dépôt de la pâte résistive, pour constituer chaque rectangle résistif, c'est-à-dire la résistance à proprement parler, atteint les limites possibles de la sérigraphie. Les barrettes de résistance en ligne selon l'inven- tion constituent un progrès dans la voie de la simplifi- cation de fabrication. En premier lieu les conducteurs sont alternés des deux côtés de la barrette résistive, chaque connexion étant commune à deux résistances, ce oui diminue de moitié le nombre des connexions. En second lieu les résistances et les conducteurs sont. déposés sous forme d'une bande continue, laquelle est ensuite répar- tie et découpée en résistances élémentaires et en con- nexions par découpe des bandes conductrices et éventuel- lement découpe de la bande résistive pour ajustage. De façon plus précise l'invention concerne les résis- tances en ligne à très faible pas, déposées sur un sub- strat isolant, rigide et plan, et munies d'autant de connexions électriques qu'il y a de résistances plus une, caractérisées, d'une part, en ce qu'elles sont réalisées à partir d'une bande continue (9) dans laquelle chaque r4 7321 -b résistance est définie par la portion de bande résistive (23) limitée par deux connexions consécutives (21 et 22) et situées de part et d'autre de la bande résistive (9), et d'autre part en ce que leurs connexions sont réalisées à partir de deux plages métalliques continues (19 et 20)> situées de part et d'autre de la-bande résistive (9) et en contact ohmique avec elle,-séparées entre elles par un canal isolant, ces deux plages étant ensuite découpées en une pluralité de connexions par des sillons (24 et 25) obtenus par suppression localisée du métal. L'invention et les avantages qu'on en tire seront mieux compris par la description qui va suivre de trois exemples de réalisation, lesquels s'appuient sur des figures qui représentent - figure 1, le schéma de résistancesen ligne selon l'art classique; - figure 2, le dessin d'implantation de résistances en ligne selon l'invention, dans une première réalisa-. tion; - figure 3, le schéma électrique équivalent du dessin d'implantation de la figure 2 5 - figure 4, le dessin d'implantation de résistances en ligne, selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention; - figure 5, le schéma électrique équivalent du dessin d'implantation du deuxième exemple de réalisation; - figure 6, le dessin d'implantation de résistances en ligne, selon un troisième exemple de réalisation de l'invention; - figure 7, le schéma électrique équivalent du dessin d'implantation selon le troisième exemple de réalisation. La figure 1 représente un élément de résistances en ligne pour barrette d'impression thermique selon l'art connu. A titre d'exemple, sans que ceci soit limitatif, cet élément de barrette a environ 5 cm de longueur et ú. 47321 b les résistances qui y sont dénosées ont 1 mm de long sur 375 microns de largeur. Un tel élément comporte de l'ordre de 256 résistances. Sur un substrat constitué par une plaquette de verre poli-optique ou par une plaquette de céramique, ou encore d'autres matériaux suffisamment rigides, plans et isolants électriquement, sont déposés une série de résis- tances 2 et leurs connexions 3 et 4 oui permettent d'aller prendre sur les bords de la plaquette 1 des contacts électriques reliés aux circuits électroniques de commande. Chaque résistance 2 comporte une connexion d'entrée 3 et une connexion de sortie 4: il y a par conséquent un très grand nombre de connexions très rap- prochées entre elles, ce qui pose ensuite des problèmes de raccordement électriques et de soudure. En supprimant la moitié des connexions électriques telles que 3 ou 4 sur la figure là l'invention simplifie considérablement la réalisation et le cablage des résis- tances en série à très faible pas. La figure 2 représente un premier exemple de réali- sation de résistances en ligne selon l'invention, Sur un substrat 1, en tout point comparable à celui utilisé dans l'art connu, sont déposées deux plages métalliques conductrices 5 et 6. Ces plages sont séparées entre elles par une bande correspondant à l'implantation future des résistances en ligne et chacune d'entre elles comporte un peigne de fines connexions qui sont inter- digitées, les connexions 7 étant réunies à la plage 5 et les connexions 8 étant réunies à la plage 6. La largeur des doigts de connexion 7 et 8 est aussi précise que le permet la technologie et l'intervalle entre une connexion 7 et les deux connexions 8 Qui l'encadrent, et réciproque- ment, est égal au pas entre deux résistances. La longueur de chacun des doigts 7-et 8 est ajustée pour éviter que les doigts d'interconnexion ne courtcircuitent les plages et 6. Dans une seconde étape de réalisation une bande ú2 47321 L résistive continue 9 est déposée par dessus les doigts d'interconnexion 7 et 8. La largeur de cette bande résis- tive 9 est suffisamment restreinte pour ne pas venir en contact avec les plages métalliques 5 et 6. Chaque résis- tance de la barrette de résistances en ligne est consti- tuée par la partie de la bande continuerésistive 9 qui se trouve entre un doigt d'interconnexion 7et le doigt d'in- terconnexion 8 suivant. Les plages 5 et 6 sont alors découpées, soit par photogravure, soit par un sillon laser, par des intervalles 10 qui isolent chacun des doigts d'interconnexion 7 ou-8. Ainsi chaque doigt d'interconnexion commande deux résistances selon que le courant passe par l'un ou l'autre des deux doigts d'in- terconnexion 8 aui l'encadrent, et réciproquement. Après réalisation de la barrette de résistances en ligne, chacune des résistancespeut si nécessaire être ajustée par exemple au laser par érosion sur l'un des deux bords 11 de la bande continue résistive. La figure 3 est un schéma électrique équivalent de l'implantation de la figure 2. Les résistances désignées 191 à R4 sont en série et représentent la bande résistive 9 et les connexions 5 et 6 sont alternées ce qui fait que chaque résistance ne comporte statistiquement qu'une seule connexion. La figure 4 représente le dessin d'implantation de résistances en ligne selon un second exemple de réalisa- tion de l'invention. Sur un substrat 1 sont déposées deux bandes métal- liques conductrices 12 et 13; ces bandes sont séparées entre elles par un intervalle correspondant à l'implan- tation future des résistances en ligne. Puis est déposée une bande résistive continue 9 entre les deux plages conductrices 12 et 13 avec un chevauchement suffisant pour établir le contact électrique entre la bande 12 et la bande 9 d'une part, entre la bande 13 et la bande 9 d'autre part. La bande résistive continue 9 est alors L473214 découpée, par un faisceau laser de préférence, en résis- tances unitaire 14, le tracé du faisceau laser 15 étant une grecque qui découpe dans les plages métalliques 12 et 13 des plages 16 et 17 suffisamment grandes pour pouvoir y souder une connexion électrique. Après passage du faisceau laser la plage métallique 12 se trouve par conséquent découpée en un peigne 12 et en un certain nombre de plages de connexion 16 qui se trouvent réunies électriquement à autant de fractions résistives 14 de la bande résistive 9 d'origine. De la même façon la plage conductrice 13 se trouve découpée en un peigne 13 et en un certain nombre de plages conductrices 17 qui se trou- vent réunies électriquement à autant de fractions résis- tives 14 de la bande résistive d'origine 9> les plages résistives 16 et 17 étant alternées, Ces plages 16 et 17, et par conséquent la largeur des plages conductrices 12 et 13 à l'origine, sont avantageusement plus allongées dans la réalité que la représentation de la figure 4 de façon à éloigner de la partie centrale o se trouvent les résistances 14 les points de raccordement électri- ques. Le raccordement de chaque connexion 16 ou 17 à l'une des résistances en ligne peut se faire par des moyens connus de l'homme de l'art tel que par exemple par un circuit multicouche ou par une soudure par fil d'or ou d'aluminium, représenté sur la figure par les fils 18. L'important dans le système de raccordement à l'extérieur est que les connexions par fil 18 soient suffisamment éloignées de la barrette des résistances 14 pour qu'il n'y ait pas contact et frottement contre le papier s'il s'agit d'une tête d'impression thermique sur papier. La figure 5 représente le schéma électrique équiva- lent du dessin d'implantation de la figure 4. Selon ce schéma électrique, les résistances 14 sont groupées en deux séries alternées, une première série ayant la métallisation 12 comme point commun, une seconde série ayant la métallisation 13 comme point commun. La ú.473214 première série de résistances 14 est réunie à ses con- nexions de sortie par l'intermédiaire des plages de métallisation 17 et des fils 18. La seconde série de résistances 14, alternée avec la précédente, est réunie à ses connexions de sortie par les plages de métallisa- tion 16 et les fils 18. Alors que sur le schéma électri- que de la figure 3, les résistances étaient en série, celles de la figure 5 sont en parallèles, néanmoins dans les deux cas il s'agit toujours de résistances montées en ligne. La figure 6 représente le dessin d'implantation de résistances en ligne selon un troisième exemple de réali- sation de l'invention. Sur un substrat sont déposées deux bandes métalli- ques conductrices 19 et 20 laissant entre-elles un inter- valle légèrement inférieur en dimension à la largeur de la bande résistive continue 9 qui sera déposée ulté- rieurement. Chacune des deux bandes métalliques conduc- trices 19 et 20 comporte un peigne de connexions dirigées vers les bords de la plaquette de substrat, connexions 21 sur la bande 19 et connexions 22 sur la bande 20. Les peignes 21 et 22 sont disposés en alternance de telle façon qu'une dent du peigne 21 corresponde à un creux de peigne 22. Une bande résistive continue 9 est ensuite déposée sur le substrat entre les deux bandes métalliques 19 et , moyennant cependant une légère superposition qui assure les prises de contact. La bande continue 9 est alors découpée en résistances élémentaires 23 par des entailles 24 et 25 dont chacune coupe la bande continue 9 plus l'une des deux bandes conductrices 19 ou 20. Ainsi, sur la figure 6, les entailles 24 coupent donc la bande résistive 9 et la bande continue 20 séparant ainsi la plage 20 en connexions isolées entre elles, chaque connexion 22 étant électriquement reliée à deux résistances 23. De la même façon les entailles 25 coupent p3214 toutes la bande résistive 9 et la bande métallique 19, séparant la plage 19 en connexions qui sont isolées entre elles, chaque connexion 21 correspondant à deux résistances 23. En outre les entailles 24 et 25 sont alternées. Ainsi la bande continue 9 a-été découpée en résis- tances élémentaires 23 dont chacune est en contact avec une connexion 21 et une connexion 22, chacune des con- nexions 21 et 22 étant en outre en contact avec les résistances voisines dans la barrette de résistances en ligne. Les entailles 24 et 25 peuvent être faites par toutes méthode à-la portée de l'homme de l'art, mais étant donné que la bande résistive 9 a une certaine épaisseur, de façon à permettre l'impression thermique et le contact avec le papier qui défile contre la tête d'impression, et étant donné-d'autre part que la compo- sition de cette bande résistive 9 ne se prête pas bien à l'attaque chimique, ce qui par contre est le cas des 2- bandes métalliques 19 et 20, la réalisation des entailles 24 et 25 se fait préférentiellement par un faisceau laser. La figure 7 montre le schéma électrique équivalent de l'implantation des résistances en ligne selon le troisième exemple de réalisation. Les résistances uni- taires 23 y sont montées électriouement en série et elles sont reliées à un premier groupe de connexions 21 par l'intermédiaire des métallisations 19 et à un second groupe de connexions 22 par l'intermédiaire des métalli- sations 20. Cette disposition est comparable à la dispo- sition en série de la figure 3, cependant, au lieu que ce soient les seules plages métalliques 5 et 6 de la figure 2 qui sont découpées par des moyens de photogra- vures ou par un faisceau laser, ce sont dans le cas de la figure 6 et du troisième exemple de réalisation l'en- semble des plages métalliques 19 et 20 et de la bande - 47321 k résistive qui sont découpées, préférentiellement par un faisceau laser. A titre d'exemple non limitatif, chacune des résis- tances composant les résistances en ligne à très faible pas selon l'invention, a des dimensions de l'ordre de microns de largeur et approximativement 1 mm de longueur. Les résistances en ligne décrites au titre de cette invention sont principalement utilisées dans tous les dispositifs d'impression thermiques telles qu'imprimantes, telex, télématique, impression de tickets, imprimante portative etc... ainsi que dans les enregistreurs rapides. L473214 REVENDICATIONS 1. Plaquette de résistances en ligne à très faible pas,déposées sur unsubstrat isolant, rigide et plan, et munies d'autant de connexions électriques qu'il y a de résis- tances plus une, caractérisées, d'une part, en ce qu' elles sont réalisées à partir d'une bande continue (9) dans laquelle chaque résistance est définie par la portion de bande résistive (23) limitée par deux connex- ions consécutives (21 et 22) et situées de part et d'autre de la bande résistive (9), et d'autre part en ce que leurs connexions sont réalisées à partir de deux plages métalliques continues (19 et 20), situées de part et d'autre de la bande résistive (9) et en contact ohmi- que avec elle,séparées entre elles par un canal isolant, ces deux plages étant ensuite découpées en une pluralité de connexions par des sillons (24 et 25) obtenus par suppression localisée du métal. 2. Plaquette de résistances en ligne selon la reven- dication 1, caractérisées en ce que les sillons de séparation des connexions sont prolongés dansla bande résistive, ainsi découpée en une pluralité de résistances alignées. 3. Plaquette de résistances en ligne selon la reven- dication 1, caractérisées en ce oue les sillons sont réali- sés par photomasquage et attaque chimique du métal. 4. Plaquette de résistances en ligne selon dications 1 et 2, caractérisées en ce que les sillons sont réalisés par fusion du métal et de la bande résistive sous l'ac- tion d'un faisceau laser. 5. Plaquette de résistances en ligne selon la reven- dication 4, caractérisées en ce que l'ensemble des résistances et des connexions est découpé dans la bande résistive et dans les deux plages métalliques par un unique sillon (15) de faisceau laser, selon la configuration d'une "grecque". ú47321 4 Il 6. Plaquette de résistances en ligne selon la reven- dication 4, caractérisées en ce que les résistances et leurs con- nexions sont découpées dans la bande résistive et dans les deux plages métalliques par une pluralité de sillons (24 et 25) parallèles entre eux, formant deux peignes interdigités dont le premier découpe la bande résistiye et une première plage métallique, et le second découpe la bande résistive et la seconde plage métallique. 7- Plaquette de résistances en ligne selon l'une quelconoue des-revendications 1 à 6, caractérisées en ce que chaque connexion commande deux résistances, les connexions situées d'un premier côté de la bande résistive étant de plus décalées d'une résistance par rapport aux connexions situées sur le second côté de la bande résistive. 8. Barrette thermique dtimprimante, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une plaquette de résistances en ligne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.