Brevet FR2499349A1 — publié le 19820806

La présente invention concerne des contacts électriques et, plus particulièrement, des contacts imprimés formés à partir de compositions d'encres conductrices. Il n'y a pas de matériau de contact à un seul métal qui remplisse toutes les exigences en termes de rendement électrique, mécanique, chimique et de résistance à l'usure. La plupart des contacts pratiques sont par conséquent des combinaisons de matériaux sous forme d'alliages ou de composites qui contiennent comme composant principal de l'argent ou de l'or pour fournir une faible résistance de contact. Les autres constituants contribuent aux propriétés du contact de par la structure ou les propriétés inhérentes au matériau. Les propriétés matérielles importantes de ces autres constituants sont une chaleur de vaporisation élevée, une fonction de travail faible, la dureté et la stabilité chimique. Les alliages utilisés dans ce but sont normalement obtenus par fusion. On peut obtenir des composites à partir d'alliages par oxydation interne, par infiltration d'un conducteur liquide dans des matrices en céramique ou par pressage à froid et frittage. Beaucoup d'autres traitements sont effectués avant que le contact final soit en place et la plupart de ces procédés sont hors du contrôle du fabricant de composants. Les contacts en alliage peuvent aussi être formés directement par galvanoplastie mais des limitations sont imposées sur le choix des matériaux utilisables. L'objet de l'invention est de minimiser sinon surmonter ces inconvénients. Selon un aspect de l'invention, il est fourni un contact électrique comprenant un corps conducteur formé par une composition d'encre conductrice frittée. Selon un autre aspect de l'invention, il est fourni une unité de contact électrique, comportant un premier et un second contact susceptibles d'être branchés, chacun d'entre eux étant disposé sur un porteur de contact respectif, et dans laquelle l'un ou chacun desdits contacts comprend un corps conducteur formé à partir d'une ccmpositior d'encre conductrice frittée. Selon un autre aspect de l'invention, il est fourni une méthode de fabrication de contacts électriques, consistant dans la déposition d'une certaine quantité d'une composition d'encre conductrice sur une région choisie d'un porteur de contact, et le frittage de l'encre pour former un corps conducteur solide. Selon encore un autre aspect de l'invention, il est foutrni un appareil pour la fabrication de montages de contacts électriques, comportant des moyens d'application d'une encre conductrice à des porteurs de contacts, des moyens de frittage de l'encre appliquéeà chacun des porteurs pour former un contact conducteur solide, et des moyens de diriger séquentiellement les porteurs vers les moyens d'application de l'encre conductrice. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent - la figure 1, une coupe transversale d'un montage de contact électrique dans lequel le contact comprend un corps fait d'une encre conductrice frittée; - la figure 2, une autre construction de contact; - la figure 3, un schéma d'un appareil de fabrication de contact du type représenté par la-figure 1 ou 2. En ce qui concerne la figure 1, le montage de contact représenté comprend un porteur élastique conducteur 11 sur lequel un contact 12 est monté. D'ordinaire le porteur Il a une partie bombée 13 formée par repoussage du plan du porteur et définissant la région de contact. Le contact 12 comprend un corps conducteur formé par frittage d'une composition d'encre conductrice déposée sur la région de contact. On peut pour ce faire employer différentes encres, mais pour minimiser la résistance dé contact, il est préférable que l'encre contienne un métal précieux comme de l'or, de l'argent ou du palladium. L'encre peut également contenir une poudre dure isolante, par exemple de l'alumine, qui améliore les propriétés mécaniques du contact fini et en particulier augmente sa résistance à l'abrasion. L'encre est frittée par le chauffage local de la région de contact. Dans certaines applications le porteur et le contact peuvent tous les deux être chauffés dans un four pour effectuer le frittage, mais l'on préfère employer le chauffage local de la région de contact seulement. Ceci peut être accompli par laser ou chauffage à faisceau d'électrons sur la région de contact. Dans le dispositif de la figure 2, le porteur de contact élastique est muni d'un rivet 14 situé dans une ouverture 15 du porteur. Les faces du rivet sont revêtues d'une couche 16 d'une composition d'encre conductrice qui est ensuite frittée pour former une surface de contact. Un tel dispositif est approprié pour l'emploi par exemple comme contact inverseur. Comme le contact finif comprend une masse frittée de particules métalliques, la technique permet l'utilisation de rapports de poids entre les métaux qui ne peuvent être obtenus à partir de compositions d'alliage et permet aussi l'incorporation de matériaux non métalliques. La composition du contact peut ainsi être faite "sur mesure" selon l'application particulière dans laquelle le contact doit être utilisé. La composition d'encre peut contenir différents matériaux soit comme métaux de contact primaires soit comme additifs. Ainsi elle peut inclure un ou plusieurs matériaux ayant une chaleur de vaporisation élevée, une dureté ou une stabilité chimique élevées. Elles peut également incorporer un ou plusieurs matériaux ayant une fonction de travail relativement faible garantissant ainsi que la résistance ohmique d'un contact établi est faible. L'homme de l'art pourra apprécier que les diverses combinaisons des propriétés de ces matériaux peuvent se trouver dans un seul matériau ou dans une pluralité de matériaux. Des matériaux adéquats pour l'incorporation de telles compositions d'encre incluent entre autres des borures, carbures ou nitrures de métaux de transistion, par exemple TiC, TiB ou TiN, des compositions de verre, des céramiques, des oxydes métalliques semiconducteurs, par exemple Sn-O2, In2 03, ZnO ou CdO. Il sera clair que cette liste n'est d'aucune manière limitative et que d'autres matériaux peuvent également être incorporés. L'encre peut contenir différents matériaux de forme fibreuse. Ceci fournit en effet une structure composite dans laquelle les fibres renforcent les autres métaux de contact relativement mous, comme par exemple l'or. Les fibres peuvent être sélectivement distribuées dans l'encre ou, de préférence, elles peuvent être alignées parallèlement les unes aux autres et disposées par exemple perpendiculairement à la surface de contact. Un tel dispositif a un degré élevé de résistance à l'usure, ce qui fournit une :undtivité é e! ée dans la direction de la fibre. Cet alignement f' res peut Rtre effectué par exemple par forçage de l'encre à travers un tube relativement étroit juste avant son application sur le porteur de contact suivi d'un rapide frittage pour empêcher une perte de la structure ordonnée. La figure 3 est une représentation schématique d'un aPoareil destiné à la fabrication de contacts frittés. On fait passer des porteurs de contact montés sur une bande de distribution 21 û travers un poste d'encrage 22 o il est appliqué à chacun de ces î0 porteurs une goutte 23 d'encre conductrice. Les porteurs encrés sont alors introduits dans un poste de traitement 24 o les gouttes d'encre sont chauffées et frittées pour former les contacts finis. Le chauffage s'effectue de préférence par faisceaux d'électrons ou par laser à puissance élevée. Après que le traitement ait-.été effectué la bande 21 est introduite dans un poste de découpage 25 o l'on enlève les porteurs de contact pour les préparer à l'assemblage qui va suivre, tca exemole dans la construction de commutateurs ou de-relais. Dans Deetaines applications on peut prendre des dispositions entre les postes d'encrage et de ttaitement pour presser la petite goutte d'encre, c'est-à-dire donner à la goutte d'encre la forme désirée. Il doit être clair qu'il existe différentes méthodes par lesquelles ont peut appliquer l'encre conductrice à un porteur de contact. Ainsi l'encre peut être appliquée par un jet mesuré, ou par une roue d'encrage ayant des ouvertures sur son pourtour, chacune de c elles-ci contenant une certaine quantité d'encre. Dans une autre réalisation on peut déposer simultanément une pluralité de rnetacts par sérigraphie. 22 Mi u> olen Évident que la description qui précède n'a c de l'invention. REVENDICATIONS 1. Contact électrique caractérisé par le fait qu'il comporte un corps conducteur (12) formé à partir d'une composition d'encre conductrice frittée. 2. Contact conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite composition comporte un ou plusieurs métaux précieux. 3. Contact conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite composition frittée comprend un ou plusieurs autres matériaux solides. 4. Contact conforme à la revendication 3, caractérisé par le fait que ladite composition frittée comporte de l'alumine. 5. Contact conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite composition frittée comporte des matériaux solides ayant une chaleur de vaporisation, une dureté et une stabilité chimique élevées, et une fonction de travail faible. 6. Contact conforme à l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, caractérisé par le fait que lesdits matériaux solides sont de forme fibreuse. 7. Contact conforme à la revendication 6, caractérisé par le fait que les constituants solides fibreux sont alignés perpendiculairement à la surface de contact. 8. Contact conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que ladite composition frittée comprend un ou plusieurs borures, carbures ou nitrures de métaux de tfrasition électriquement conducteurs. 9. Contact conforme à la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comporte des TiB, TiC ou TiN ou des mélanges de ces derniers. 10. Contact conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait que ladite composition frittée comprend un ou plusieurs oxydes de métaux semi-conducteurs. 11. Contact conforme à la revendication 10 et comportant du SnO2, In2 03P ZnO ou CdO. 12. Unité de contact électrique, caractérisée par le fait qu'elle comporte un premier et un second contacts appropriés disposés chacun sur un porteur de contact respectif (11) et que l'un ou chacun desdits contacts comprend un corps conducteur (12) formé à partir d'une composition d'encre conductrice frittée. 13. Unité de contact électrique munie d'un ou plusieurs contacts conformément à l'une quelconque des revendications 1 à 10. 14. Porteur de contact (11) élastique muni d'un contact (12) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10. 15. Méthode de fabrication de contacts électriques caractérisée par le fait qu'elle comporte la déposition d'une certaine quantité d'une composition d'encre conductrice sur une région choisie d'un porteur de contact (11), et le frittage de l'encre pour former un corps conducteur solide (12). 16. Méthode conforme à la revendication 9, caractérisée par le fait que ledit frittage est effectué par laser ou chauffage par faisceau d'électrons. 17. Méthode conforme à la revendication 15 ou 16, caractérisée par le fait que ladite encre comprend un matériau fibreux. 18. Méthode conforme à la revendication 17, caractérisée par Se fait que ledit matériau fibreux est aligné le long d'une direction prédéterminée. 19. Contact électrique effectué selon la méthode de l'une quelconque des revendications 15 à 18. 20. Appareil de fabrication de montages de contacts électriques, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'application (22) d'une encre conductrice à des porteurs de contact, des moyens de frittage (24) de l'encre appliquée à chaque porteur pour former un contact conducteur solide, et des moyens de diriger séquentiellement les porteurs vers les moyens d'application de l'encre et les moyens de frittage.