Brevet FR2587537A1 — publié le 19870320

-- 1 -- Inductance miniature et son procédé de fabrication La présente invention concerne un composant électronique miniature présentant une self inductance ajustable constituée d'un enroulement associé à un noyau plongeur ferromagnétique dont la profondeur de pénétration est réglable. Pour simplifier la fabrication de ce genre de composant et en améliorer les caractéristiques électriques il importe de rendre minimum le nombre de petites pièces accessoires à l'enroulement et au noyau plongeur, et notamment d'éviter l'utilisation d'embase de fixation, de bornes de raccordement, de mandrin support d'enroulement, d'entretoises de montage de la bobine sur l'embase et autres pièces supportant le noyau et permettant son coulissement. Il est connu pour ce faire, par le brevet français n 2.486.704 d'utiliser un bobinage en fil thermoadhérent, sans support d'enroulement, soudé à une paire de patins de raccordement emboutie dans une bande métallique et enrobé dans une résine coulée à froid et polymérisée à chaud dans un moule souple traversé par une broche ménageant une cavité axiale partiellement filetée pour le logement d'un noyau plongeur formé d'un bâtonnet ferromagnétique avec une vis sans tête surmoulée à une extrémité. Ce genre d'inductance miniature présente parfois des défauts de surface: petits cratères dus à des bulles d'air emprisonnées le long des parois du moule lors du coulage de la résine ou bossages indésirables dus à la détérioration du moule souple. Ces défauts de surface outre le fait qu'ils sont inesthétiques peuvent nuire à la qualité du composant car ils peuvent engendrer des poches de rétention pour les produits corrosifs du flux de soudure utilisé lors du montage du composant. Son moulage est peu pratique car il nécessite un centrage individuel de chaque composant. En effet, le moule soupie se rétracte à chaud lors de la polymérisation de la résine ce qui modifie la distance entre deux empreintes successives de composant et oblige à utiliser chaque paire de patins de raccordement séparément c'est-à-dire à fractionner la bande métallique dans laquelle elles sont embouties au lieu de la conserver pour bénéficier des facilités de centrage qu'elle --2- pourrait apporter. En outre le taraudage de la broche utilisée lors du montage pour ménager le logement du noyau plongeur s'encrasse fréquemment de résidus de résine ce qui rend nécessaires des opérations de nettoyage et de contr8le délicates étant donné les dimensions de la pièce concernée. La présente invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients tout en conservant un faible coût de revient. Elle a pour objet une inductance miniature formée d'un enroulement soudé à une paire de patins de raccordement, d'un noyau plongeur ferromagnétique fileté au moins en partie et d'un capot en matériau plastique moulé sous pression ayant deux parois latérales opposées sur le bord desquels sont agraffés les patins de raccordement, qui sont traversées par un orifice central servant de logement au noyau plongeur et qui sont séparées par une partie pleine dans laquelle ledit orifice est taraudé de manière complémentaire au filetage du noyau plongeur et par une partie creuse dans laquelle ledit bobinage est disposé dans l'axe dudit orifice et noyé dans une résine. Elle à également pour objet un procédé de fabrication de plusieurs de cgs inductances consistant à: - bobiner, 'sous air chaud, sur des mandrins provisoires, des enroulements de fil conducteur revêtu d'un isolant thermoadhérent et retirer les mandrins provisoires, - étamer et cambrer les extrémités des enroulements, - réaliser des noyaux plongeurs par surmoulage de vis sans tête en matière plastique à l'une des extrémités de bâtonnets ferromagnétiques de diamètre inférieur à celui des enroulements, - réaliser des paires de patins de raccordements par emboutissage dans une bande métallique sans séparation de la bande, les patins d'une paire se faisant face sur deux bords opposés de la bande, à leur distance définitive, et les paires étant séparées par des clips de centrage, réaliser des capots en matière plastique injectée sous pression de la forme d'un dé creux avec deux parois opposées de même écartement que les patins d'une paire sur la bande métallique, percées d'un orifice central aux dimensions d'un noyau plongeur et séparées par une partie -3- pleine dans laquelle ledit orifice est taraudé de manière complémentaire au filetage des noyaux plongeurs et par une partie creuse aux dimensions des bobinages, - placer les enroulements sur les paires de patins de raccordement, dans le sens de la largeur de la bande en y soudant leurs extrémités, - placer les capots dans un support de forme allongée comme la bande métallique avec une série de logements espacés comme les paires de patins sur la bande métallique et séparés par des pions de centrage de même disposition relative que les clips de centrage de la bande métallique, chaque capot étant disposé tête en bas, son orifice central perpendiculaire à la longueur du support, - introduire les enroulements montés sur les paires de patins de la bande métallique dans les capots disposés dans le support en veillant à l'encastrement des patins sur les arêtes des parois latérales de chaque capot et au positionnement correct des pions dans les clips, - disposer une broche à l'intérieur de chaque logement du support par un trou latéral pratiqué dans l'axe de l'orifice central des capots, ladite broche ayant une partie filetée se vissant dans la partie taraudée de l'orifice central des capots prolongée par une extrémité lisse de diamètre supérieur à celui d'un bâtonnet ferromagnétique s'enfilant dans les enroulements, - remplir la partie creuse de chaque capot d'une résine d'enrobage, - retirer les broches par dévissage après durcissement de la résine d'enrobage, - retirer les capots du support, - séparer les patins de raccordement de la bande métallique et - monter les noyaux plongeurs dans les logements laissés par les broches. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 est une vue de dessous, en perspective et en transparence d'une inductance miniature ajustable selon l'invention avec son noyau- plongeur sorti, -4- - la figure 2 représente une bande métallique prédécoupée à partir de laquelle sont obtenues par pliage les patins de raccordement de l'inductance miniature représentée à la figure 1, - la figure 3 illustre la présentation en cours de montage du capot de l'inductance miniature de la figure 1 devant son enroulement fixé au préalable sur une paire de patins de raccordement toujours solidaire de la bande métallique et - la figure 4 représente le support utilisé pour l'enrobage des enroulements dans les eapots à un stade préparatoire avant le positionnement des capots et de la bande métallique supportant les enroulements fixés aux patins de raccordement. Pour une meilleure clarté des figures, les différents éléments de l'inductance miniature ont été représentés à des échelles agrandies. Dans la réalité leurs dimensions réelles sont inférieures au centimètre. Comme on peut le voir sur la figure 1, l'inductance miniature à la forme d'un parallélépipède rectangle. Elle comporte un capot 1 portant des patins de raccordement 2, 3 et renfermant un enroulement cylindrique 4 noyé dans de la résine et pourvu d'un noyau plongeur 5. Le capot 1 à la forme générale d'un dé creux ouvert par son fond. Il présente deux parois latérales opposées 6, 7 qui portent sur leur rebord les patins de raccordement 2, 3 et qui sont traversées de part en part par un orifice central servant de logement au noyau plongeur 5. Ces deux parois latérales 6, 7 sont séparées par une partie pleine 8 du capot dans laquelle l'orifice central est pourvu d'un taraudage 9 et par une partie creuse 10 qui sert de logement à l'enroulement cylindrique 4 axé sur l'orifice central. Des rainures 11, 12, 13 pratiquées autour de la partie pleine 8, le long des parois latérales du capot 1 permettent l'emboîtage d'un patin de raccordement 3 sur le rebord de la paroi latérale 6 adjacente à la partie pleine 8 ainsi que le logement du raccordement électrique de l'enroulement 4 à ce patin 3 et l'amenée de résine depuis la partie creuse pour renforcer la fixation de ce patin 3. Les patins de raccordement 2, 3 sont identiques. Leur forme apparaît plus clairement aux figures 2 et 3. Chacun d'eux est --5- constitué d'une languette métallique pliée longitudinalement en forme de U avec deux ailes approximativement de même hauteur 15, 16 réunies par une base 17 se plaçant à cheval sur un rebord de paroi du capot. L'une des ailes, 15, venant à l'extérieur du capot, a un profil rectangulaire entamé en son milieu par une large encoche arrondie 18 assurant le dégagement de l'orifice central servant de logement au noyau plongeur. L'autre aile, 16, présente deux pattes 19, 20 à profil en queue d'aronde qui viennent à l'intérieur du capot et servent à l'ancrage du patin dans la matière plastique d'enrobage et dont l'une, 19, est prolongée sur le côté d'un doigt replié 21 servant à la fixation d'une extrémité de l'enroulement 4. Le noyau plongeur 5, représenté figure 1, est constitué d'un bâtonnet ferromagnétique 24 pourvu d'une tête filetée 25 adaptée au taraudage 9 de l'orifice central et creusée d'une fente diamétrale d'actionnement 26. L'inductance miniature ajustablèe qui vient d'être décrite se connecte aux pistes d'un circuit imprimé ou d'un circuit hybride sur plaquette céramique à la manière des petits composants électroniques se présentant sous forme de pavé avec des bornes de raccordement noyées dans leur faces latérales c'est-à-dire, soit en formant un congé de soudure aux surfaces en contact avec ses patins de raccordement soit en y plaçant des pièces entretoises. La fabrication peut se dérouler de la manière suivante: L'enroulement 4 est réalisé par bobinage sous air chaud et sur un mandrin provisoire d'un fil conducteur revêtu d'un isolant thermoadhérent. Le mandrin provisoire est retiré en fin de bobinage et les extrémités de l'enroulement 4 étamées, l'une d'entre elles étant en outre cambrée. Le noyau plongeur est réalisé à partir d'un bâtonnet ferromagnétique d'un diamètre inférieur à celui de l'enroulement à l'extrémité duquel est surmoulée une vis sans tête en matière plastique. Les patins de raccordement sont fabriqués par paires à partir d'une bande métallique découpée et pliée. Cette bande est par exemple une bande de cuivre de 0,1 mm d'épaisseur découpée par une technique de - 6 - photogravure, étamée par une technique électrolytique puis pliée. La figure 2 représente une telle bande après découpage et avant pliage. Plusieurs paires de patins sont découpées sur cette bande et séparées par des clips de centrage 30. Au sein de chaque paire, les patins sont constitués par des pontets jetés au travers d'ouvertures 31 et placés face à face dans la sens de la largeur de la bande, à leur distance définitive. Ces pontets sont rattachés aux bords des ouvertures 31 par des étranglements 32, 33 facilitant leur séparation ultérieure. Les capots, avec leur orifice central taraudé dans la partie pleine sont obtenus par moulage par injection d'un matériau plastique thermodurcissable tel que par exemple du diallylphtalate dans un moule rigide conçu en plusieurs parties et poli intérieurement dans le sens de l'extraction de la pièce réalisée pour en faciliter le démoulage. Cette technique de moulage sous pression élimine les défauts d'aspect, boursouflures et cratères, grâce à la rigidité du moule et à la bonne évacuation de l'air inclus dans le moule rendue possible par la pression d'injection. En outre, elle ne fait pas appel à un agent de démoulage. Les différentes pièces étant réalisées, l'assemblage des inductances miniatures commence par le soudage des extrémités des enroulements 4 aux doigts 21 des paires de patins toujours attachées à leur bord métallique d'origine qui les maintient de façon provisoire dans un positionnement correct. Comme on peut le voir sur la figure 3, les enroulements 4 sont orientés parallèlement à la largeur de la bande métallique. L'une de leurs extrémités 35 n'est pas cambrée, elle s'échappe tangentiellement et arrive perpendiculairement au doigt 21 de l'un des patins de raccordement 2 tandis que leur autre extrémité 36 est cambrée parallèlement à leur axe après s'être échappée tangentiellement et arrive dans l'axe du doigt 21 de l'autre patin de raccordement 3. Cette disposition permet de rapprocher l'enroulement de l'un des patins pour qu'il se présente en vis- à-vis de la partie creuse du capot et laisse par rapport à l'autre patin un espace suffisant pour loger la partie pleine 8 du capot supportant le taraudage dans lequel se visse le noyau plongeur. -7 - L'assemblage se poursuit en utilisant un support de capot rigide et de forme allongée. Celui-ci, représenté à la figure 4, comporte une série de logements 40 alignés avec le même espacement que les paires de patins de raccordement sur la bande métallique et des pions de centrage 41 ayant même disposition relative que les clips de centrage 30 de la bande métallique. Chaque logement 40 est prévu pour recevoir un capot 1 disposé la tête en bas, son orifice central orienté dans le sens de la largeur du support, et comporte dans ses parois latérales un trou 42 axé sur l'orifice central du capot permettant l'introduction d'une broche 43 sauvegardant l'espace de débattement du noyau plongeur. Cette broche 43 possède une tige d'extrémité lisse 44 prolongeant par l'intermédiaire d'un épaulement une partie filetée 45 de plus grand diamètre adaptée au taraudage 9 des capots, elle-même suivie d'une partie non filetée 46 se terminant par une tête de préhension 47. Les capots 1, issus de moulage par injection, sont disposés la tête en bas dans les logements 40, leur orifice central dans le prolongement du trou 42 du support. La bande métallique avec les paires de patins de raccordement équipées de leurs enroulements est ensuite amenée en vis-àvis du support puis descendue de manière que les enroulements 4 pénètrent dans les parties creuses des capots 1 et que les patins s'encastrent sur les arêtes des parois latérales des capots, le positionnement précis résultant du guidage des chanfreins d'extrémité des pions de centrage 41 du support dans les clips de centrage 30 de la bande métallique. Une fois l'assemblage réalisé entre les pions 41 et les clips 30, on introduit les broches 43 dans les ouvertures 42 du support en les vissant dans les taraudages 9 des capots pour sauvegarder l'espace de débattement des noyaux plongeurs à l'intérieur des enroulements 4 puis on remplit la partie creuse des capots à l'aide d'un matériau plastique d'enrobage thermodurcissable qui contourne par les rainures 11, 12, 13 la partie pleine 8 du capot et parvient à la base des patins de raccordement noyant leurs pattes d'ancrage et pénétrant par capillarité entre eux et la paroi du capot. Après durcissemement du matériau plastique d'enrobage, les broches 43 sont retirées, la bande métallique déclipsée du support de -8- capot et les inductances miniatures sorties de leur logement, séparées de la bande métallique et équipées de leurs noyaux plongeurs. Il faut remarquer que dans ce mode de 'fabrication les défauts éventuels d'aspect extérieur ne peuvent être dus qu'au moulage du capot et n'entratnent par conséquent que le rebut de celui-ci. On peut sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. -9 - REVENDICATIONS 1/ Inductance miniature ajustable formée d'un enroulement (4) soudé à une paire de patins de raccordement (2, 3) et d'un noyau plongeur ferromagnétique (5) fileté au moins en partie, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un capot (1) en un matériau plastique injecté sous pression de la forme d'un dé creux avec deux parois latérales opposées (6, 7) sur le bord desquels sont agrafés les patins de raccordement (2, 3), qui sont traversées par un orifice central servant de logement au noyau plongeur (5) et qui sont séparées par une partie pleine (8) dans laquelle l'orifice central est pourvu d'un taraudage (9) adapté au filetage du noyau plongeur (5) et d'une partie creuse (10) dans laquelle l'enroulement (4) est disposé dans l'axe de l'orifice central et noyé dans une résine. 2/ Inductance selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie pleine (8) du capot (1) est séparée des parois latérales du capot (1) par des rainures (11, 12, 13) permettant l'emboîtage d'un patin de raccordement (3) sur le rebord de la paroi latérale (6) adjacente à la partie pleine (8), le logement du raccordement électrique entre l'enroulement (I) et ce patin de raccordement (3) et l'amenée de résine depuis la partie creuse (10) pour renforcer la fixation de ce même patin de raccordement (3). 3/ Inductance selon la revendication 1, caractérisée en ce que les patins de raccordement (2, 3) présentent des pattes (19, 20) à profil en queue d'aronde servant à leur ancrage dans la résine d'enrobage. 4/ Procédé de fabrication d'une inductance selon la revendication 1 dans lequel: - on bobine sous air chaud, sur des mandrins provisoires, des enroulements (4) de fil conducteur revêtu d'un isolant thermoadhérent et retire les mandrins provisoires/ - et on réalise des noyaux plongeurs par surmoulage de vis sans tête à l'une des extrémités de bâtonnets ferromagnétiques (24) de diamètre inférieur à celui des enroulements, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à: - réaliser des paires de patins de raccordement (2, 3) par emboutissage dans une bande métallique sans séparation de la bande, lesdits patins d'une paire se faisant face à leur distance définitive sur deux bords opposés de la bande et les paires étant séparées sur la - 10 - bande par des clips de centrage (30), - réaliser des capots (1) en matière plastique injectée sous pression, de la forme d'un dé creux avec deux parois opposées (6, 7) de même écartement que les patins (2, 3) d'une paire sur la bande métallique, percées d'un orifice central aux dimensions du noyau plongeur (5) et séparées par une partie pleine (8) dans laquelle l'orifice central est taraudé de manière complémentaire au filetage des noyaux plongeurs (5) et par une partie creuse (10) permettant de loger un enroulement (4) dans l'axe de l'orifice central, ladite partie pleine (8) étant séparée des parois latérales du capot (1) par des rainures (11, 12, 13) dégageant les rebords desdites parois, - étamer et cambrer les extrémités (35, 36) des enroulements (4), - placer les enroulements (4) sur les paires de patins de raccordement de la bande métallique dans le sens de la largeur de cette dernière, en y soudant leurs extrémités, placer les capots (1) dans un support ayant la même forme allongée que la bande métallique et présentant une série de logements (40) pour capot espacés comme les paires de patins sur la bande métallique et séparés par des pions de centrage (41) de même disposition relative que les clips de centrage (30) de la bande métallique, chaque capot (1) étant disposé tête en bas, son orifice central perpendicu- laire à la longueur du support, - introduire les enroulements (4) montés sur les paires de patins de la bande métallique dans les parties creuses (10) des capots (1) placés dans le support en veillant au positionnement correct des pions (41) dans les clips (30), - placer une broche (43) à l'intérieur de chaque logement (40) du support par un orifice latéral (42) pratiqué dans l'axe de l'orifice central des capots, ladite broche étant conformée pour sauvegarder l'espace de débattement du noyau plongeur, - remplir la partie creuse (10) de chaque capot (1) d'une résine d'en- robage, - retirer les broches (43) après durcissement de la résine d'enrobage, - retirer les capots (1) du support, - séparer les patins de raccordement de la bande métallique et - monter les noyaux plongeurs dans les ouvertures laissées par les broches.