Brevet FR2598252A1 — publié le 19871106

I Connexions _électrigues à rsistances thermigue et électrigue contrôlées. La présente invention concerne les lignes électriques destinées à relier des points entre lesquels les transferts 5 thermiques doivent être contrôlés et limités, notamment entre une source chaude et une source froide. Deux domaines d'application évidents mais non limitatifs sont la cryogénie et le spatial. Actuellement, on emploie beaucoup les câbles en acier inoxydable pour de telles utilisations; ils présentent toutefois 10 l'inconvénient, outre leur prix assez élevé, d'être volumineux et pesants et de posséder une résistance électrique assez élevée. Enfin, ils ne permettent pas de moduler la température le long du c ble, comme on pourrait le souhaiter. On a également envisagé une conception différente qui 15 consiste à déposer des pistes de cuivre sur un support isolant, généralement souple, appelé "limande" dans le milieu spécialisé, mais qui peut aussi être localement ou entièrement rigide. Ces pistes sont interrompues aux endroits o on désire une bonne isolation thermique et on les relie par des fils de manganin 20 soudés sur ces pistes et fixes par un procédé quelconque sur le support isolant. Le cuivre possède l'avantage d'une faible résistance électrique, alors que les liaisons au manganin, matériau doté d'une forte résistance thermique, constituent des barrières aux échanges de chaleur le long des connexions. 25 Toutefois, la pose des fils de manganin ne peut être effectuée de façon suffisamment fiable pour constituer une solution pleinement satisfaisante. La présente invention apporte donc une amélioration dans la conception de ces c bles plats par une fabrication plus 30 simple et fiable ainsi que par la possibilité de moduler les caractéristiques de résistance électrique et thermique le long des lignes de tels c bles. De façon plus précise, cette invention comprend tout d'abord un support plat, isolant thermique et électrique, qui ' 2O 25 3O '35 peut être souple, rigide ou encore rigide par morceaux selon le cas; des fabrications en polyimide ou en verre époxy, par exemple, peuvent être avantageusement employées. Sur ce support, on implante les lignes de connexion, qui sont constituées de deux couches superposées. La première d'entre eltles, qui s'étend sur toute la longueur de la ligne, est en un matériau à faible conductivité thermique, tout en permettant le passage de l'électricité. La seconde couche est quant à elle discontinue et en un matériau à très bonne conductivité électrique. Suivant un mode préféré de l'invention, le matériau constitutif de la première couche est du manganin, celui de la seconde couche un métal tel que le cuivre, ou encore le nickel ou l'or. Une caractéristique importante de l'invention consiste en ce que l'épaisseur et la largeur des couches de conducteurs le long des lignes de connexion, ainsi que la longueur des zones sur lesquelles la couche conductrice discontinue est implantée, sont môdulées de façon à pouvoir régler les dissipations thermiques et électriques le long des lignes de connexion. Le principe et les caractéristiques de l'invention seront mieux compris à travers la description qui suit, donnée à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente en perspective un câble muni de plusieurs lignes parallèles établies suivant l'invention, - la figure 2 représente une vue de c8té d'une ligne établie suivant l'invention, ainsi qu'un diagramme de températures possibles le long de cette ligne, - la figure 3 représente une coupe transversale d'un cible multicouches obtenu par superposition de plusieurs câbles du type de ceux représentés figures 1 et 2, - la figure 4 représente une vue de c8té d'une ligne de cable plat à isolation thermique fabriquée suivant l'art antérieur. Le cible représenté figure 1 est donc composé d'un 9 _S $252 support isolant 1 et de plusieurs Lignes de connexion 2. Chacune de ces Lignes est constituée d'une piste de manganin continue 3 et d'une piste discontinue formée des segments 4 de métal conducteur électrique comme il apparait plus clairement sur La 5 figure 2b, qui montre en outre comment les dép6ts de métal 4.1 à 4.4 permettent d'échelonner La température le long de la Ligne. En effet, Le courant et La chaleur parcourent de façon préférentielle Le métal 4 partout o il existe: il en résulte (figure 2a) des zones à faible résistance électrique et à 10 température uniforme. En revanche, le courant et La chaleur doivent utiliser La couche de manganin 3 pour Leur propagation aux endroits o La seconde couche est interrompue. Ces endroits correspondent donc à des barrières thermiques à cause de la mauvaise conductivité thermique du manganin, au prix d'une 15 résistance électrique un peu pLus éLevée. On arrive donc, de façon plus satisfaisante, au résultat obtenu par le principe déjà connu représenté figure 4, o les pistes de cuivre 4 sont reliées par des fils de manganin 6 soudés à Leurs extrémités sur Le cuivre 4 et sont fixées par un 20 procédé quelconque, tel que du papier adhésif, sur un support isolant 1. A partir des Lignes construites suivant Le principe des figures 1 et 2, il est possible d'envisager diverses réalisations pratiques des câbles: - Le support plan 1 permet d'implanter en parallèle plusieurs lignes 2, comme le représente la figure 1: - on peut utiliser la seconde face 5 du support isolant 1. SeLon un premier mode de réalisation de l'invention, cette seconde face 5 de L'isoLant supporte d'autres lignes de connexion 2. 30 Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, cette face 5 supporte un plan de masse qui assure le blindage du câble, - Le blindage du c ble peut encore être assuré par certaines des Lignes de connexion disposées sur le câble, - Les Lignes 2 peuvent être reliées électriquement entre elles, N soit au moyen de raccordements conducteurs disposés sur une face entre deux ou plusieurs lignes adjacentes, soit par -- perçage du support isolant 1 et mise en place d'une traversée - 0 conductrice entre deux lignes situées sur les faces opposées de ce support, - il est encore possible de fabriquer des cibles multicouches par superposition de plusieurs épaisseurs de supports isolants 1 munis de Leurs conducteurs 3 et 4, comme La figure 3 le - * 0 représente. Cette nouvelle conception de câbles à faible conductivité thermique offre donc un certain nombre d'avantages par rapport à La solution connue auparavant et représentée figure 4, d'après Laquelle les segments de métal conducteur 4 sont reliés entre eux par des fils de manganin 6 soudés à Leurs ';15 extrémités et collés par un procédé quelconque sur l'isolant 1: - la technologie proposée par l'invention est plus simple et fiable tout en permettant des dissipations thermiques et électriques réglées plus finement. Ces caractéristiques favorables devraient faciliter la pénétration de l'invention dans des industries de - 20 pointe telles que le spatial, d'autant plus que le poids et le prix de tels câbles plats sont en principe plus réduits que pour des circuits équivalents en acier inoxydable formés de câbles ronds, et la densité de lignes plus importante. 259u252 REVENDICATIONS 1. Câble de connexions électriques composé d'un support isolant plan (1) sur la première face duquel des lignes de connexion (2) sont implantées, caractérisé en ce que ces lignes 5 de connexion (2) sont constituées de deux couches superposées, la première (3) d'entre elles, qui s'étend sur toute la longueur des lignes (2), étant en matériau à faible conductivité thermique tout en permettant le passage de l'électricité, la seconde couche (4) étant quant à elle discontinue et en matériau à très bonne 10 conductivité électrique. 2. Câble suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur et la largeur des couches (3, 4) de conducteurs le long des lignes de connexion (2), ainsi que la longueur des zones sur lesquelles la couche conductrice discontinue (4) est 15 implantée, sont modulées de façon à pouvoir régler les dissipations thermiques et électriques le long des lignes de connexion (2). 3. Câble suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que plusieurs lignes (2) sont implantées 20 en parallèle sur le même support isolant (1). 4. Câble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que certaines des lignes de connexion (2) sont affectées au blindage du câble. 5. Câble multicouche, caractérisé par la superposition 25 de plusieurs épaisseurs de supports isolants (1) munis de leurs conducteurs (3, 4). 6. Câble suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la seconde face (5) de l'isolant (1) supporte d'autres lignes de connexion (2) ou un plan de masse 30 utilisé pour le blindage du câble. 7. Câble suivant l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en supports isolants lignes (2) situées 35 (1). ce que des perçages sont effectués sur les (1) pour permettre de relier entre elles des sur les deux faces opposées desdits supports