Brevet FR2618015A1 — publié le 19890113

Résistance à couche électrique, et son procédé de fabrication. L'invention concerne une résistance à couche électrique dans laquelle un substrat supporte un film métallique muni de stries de séparation, qui forme une piste résistante comprenant des régions de raccordement à ses extrémités, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. On connaît par les références Pt-100 ou Pt-1000 des résistances à couche en platine, qui sont utilisées en particulier en tant que détecteurs de température de grande précision. Pour leur fabrication, on applique sur un substrat en céramique commun un mince film de platine par pulvérisation cathodique. Ensuite, le matériau excédentaire du film en platine est éliminé par décapage ou brûlé au moyen d'un faisceau laser pour former des pistes résistantes en forme de méandres. On obtient des résistances à couche individuelles en découpant le substrat commun. Des fils sont fixés aux régions de raccordement au moyen d'une soudure par thermocompression. En se basant sur des mesures effectuées entre les fils de raccordement, on peut soit trier les résistances individuelles en fonction de leurs classes de précision, soit les régler par la suite, par exemple en les ajustant au moyen d'un faisceau laser. Le danger de ces résistances à couche est que les fils de raccordement qui sont reliés au film métallique s'arrachent. Il est donc nécessaire pour cette raison d'utiliser en tant que substrat un substrat en céramique très pure présentant une surface particulièrement lisse, donc un substrat à film dit mince et coûteux, pour que l'adhérence entre le film métallique et la surface du substrat présente une valeur minimale déterminée. En outre, on s'efforce de fixer les fils de raccordement par un moyen mécanique additionnel en disposant sur les positions de raccordement de fil un revêtement constitué par une fritte de verre fondue. La conséquence de cette mesure est que les résistances à couche individuelles doivent être munies de fils de raccordement chez le fabricant lui-même et être expédiées dans cet état. L'invention a pour but de proposer une résistance à couche électrique du type mentionné dans le préambule pour laquelle le danger -2- d'un dégât mécanique causé aux raccords soit sensiblement plus faible. Selon l'invention, ce but est atteint du fait que chaque région de raccordement est munie d'au moins un évidement de raccordement et qu'un élément de raccordement conducteur établit un contact avec le film métallique et est relié au substrat en passant à travers l'évidement de raccordement. Grâce à cette constitution, l'élément de raccordement n'adhère pas au substrat par l'intermédiaire du film métallique. Il adhère en fait directement sur la surface du substrat du fait qu'il passe à travers l'évidement de raccordement. Ceci permet d'obtenir une résistance mécanique très élevée. Les fils de raccordement peuvent être raccordés à ces éléments de raccordement de la façon habituelle, par exemple par soudage. Ceci n'a pas besoin d'être réalisé chez le fabricant et peut être fait chez l'utilisateur. Il en résulte des simplifications de la fabrication et du transport. Il est avantageux que chaque région de raccordement soit munie d'une pluralité de petits évidements de raccordement. On est ainsi assuré d'une bonne fixation mécanique et d'un contact fiable avec le film métallique. En particulier, l'élément de raccordement est constitué par une pâte à couche épaisse cuite. Ces pâtes à couche épaisse sont connues dans la technique des couches épaisses et sont constituées par une poudre métallique mélangée' à une poudre de fritte de verre et à un support pouvant être constitué par des huiles et des solvants. Une telle pâte à film épais permet un bon contact avec le film métallique et la surface du substrat en raison de sa consistance. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le substrat est un substrat à couche épaisse en céramique. Avec la technique des couches épaisses, on peut utiliser des substrats de céramique moins coûteux comprenant des impuretés plus importantes et une surface plus rugueuse. Il est vrai que l'adhérence du film métallique est plus faible que dans le cas d'un substrat à film mince. Mais ceci est admissible car le film métallique n'est pas sollicité par les fils de raccordement. Inversement, on obtient une adhérence particulièrement bonne pour la pâte à couche épaisse. 3- A cet égard, il est avantageux que les évidements de raccordement soient constitués par de petits trous qui subsistent lors de l'application du film métallique sur le substrat à couche épaisse. Car le plus souvent ces petits trous, appelés "pinholes", suffisent à fixer fiablement l'élément de raccordement sur la surface du substrat. Il est particulièrement recommandé de recouvrir le film métallique d'une couche de protection, traversée par l'élément de raccordement. Elle protège le film métallique vis-à-vis de dégâts mécaniques et l'empêche de se détacher du substrat, mais elle n'empêche pas l'accès libre aux éléments de raccordement. Elle peut être constituée en verre, en un polymère ou en tout autre matériau approprié. Un procédé de fabrication d'une telle résistance à couche dans laquelle un film métallique est appliqué sur un substrat, notamment par pulvérisation cathodique, les stries de séparation étant ensuite réalisées par élimination de matériau, est caractérisé en ce que les évidements de raccordement sont constitués dans les régions de raccordement et en ce qu'une ausse de raccordement du type à pâte est appliquée dans les régions de raccordement aussi bien sur le film métallique que sur le substrat en passant à travers les évidements, et est ensuite consolidée pour former un élément de raccordement. Pour réaliser les évidements de raccordement, on peut utiliser les mîmes moyens que ceux qui ont déjà été utilisés pour constituer les stries de séparation. En particulier, les évidements de raccordement peuvent être réalisés en même temps que les stries de séparation. La masse de raccordement du type à pâte assure le contact désiré entre les surfaces.. Avantageusement, la masse de raccordement comprend, outre une poudre métallique, une fritte de verre, et elle est consolidée par cuisson. De tels procédés sont connus dans la technique des couches épaisses. En outre, il convient que la masse de raccordement soit appliquée par le procédé sérigraphique. Ceci est un procédé rationnel notamment quand les pistes résistantes individuelles sont disposées sur un substrat commun. Si la valeur de résistance est réglée par un enlèvement -4- additionnel de matériau, il convient que le réglage ne soit réalisé qu'après application et consolidation de la masse de raccordement. Il est alors possible de tenir compte lors du réglage de modifications de la résistance qui sont possibles et sont dues à la masse de raccordement. Il est également avantageux, après la consolidation de la masse de raccordement ou après le réglage, d'appliquer à l'extérieur de la masse de raccordement une fritte de verre et ensuite de la fondre pour former un revêtement de verre. L'invention va maintenant être décrite plus en détail au moyen de modes de réalisation préférés et en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'une résistance à couche selon l'invention, avant la mise en place des éléments de raccordement, la figure 2 est une vue schématique en coupe de la résistance à couche terminée, selon la ligne A-A de la figure 1, la figure 3 est une vue schématique en coupe de la résistance à couche terminée, selon la ligne BB de la figure 1, et la figure 4 est une vue en plan d'une partie modifiée de la résistance à couche selon la figure 1. Les figures 1 à 3 représentent une résistance à couche électrique i. Celle-ci comprend un substrat 2 en céramique. La constitution du substrat à couche épaisse est dans ce cas de 96% d'A1203 et d'impuretés résiduelles telles que SiO2, MgO et analogues. Sur ce substrat est appliqué un film métallique mince 3, dans ce cas un film de platine. L'application est réalisée par pulvérisation cathodique. Mais on peut également envisager tout autre type d'application connu de films minces. Ensuite, du matériau est retiré du film métallique 3 pour former de nombreuses stries de séparation de forme linéaire 4. Ces stries de séparation sont constituées dans le cas présent par de simples lignes. On obtient ainsi une piste résistante en forme de méandres 5. Deux régions de raccordement 6 et 7[sont constituées à ses extrémités. Dans chacune de ces régions est réalisé un évidement de raccordement respectif 8 ou 9 par enlèvement de matériau. Le matériau des stries de séparation 4 et - des évidements de raccordement 8 et 9 est éliminé par brûlage au moyen d'un faisceau laser au cours d'une seule opération, mais il peut être également éliminé par décapage ou de toute autre manière. Les éléments de raccordement 10 et 11 recouvrent les régions de raccordement 6 et 7. Ils sont en contact avec le film métallique 3 dans une région de bord 12 et traversent les évidements de raccordement 8 et 9 o ils viennent en contact avec la surface 13 du substrat 2. Ces éléments de raccordement sont appliqués sous la forme d'une pâte à film épais par un procédé de sérigraphie ou de toute autre manière et sont ensuite cuits. Cette pâte à film épais est constituée par une poudre métallique, notamment un mélange de palladium-argent ou de palladium-or, une poudre de fritte de verre et un support, constitué par exemple par de l'éthylcellulose, cette poudre étant dissoute dans - des dérivés d'huile de pin et dans des esters de phtalate. De petites quantités de dérivés d'huile de ricin et d'un phospholipide peuvent atre également présentes. Les pâtes de ce type sont vendues par la société Dupont sous les références numériques 9308 et 9572. La pâte à film épais est ensuite cuite dans un four continu. Les températures sont comprises par exemple entre 750 C et 950 C. On règle ensuite la résistance. Ce résultat est obtenu en reliant la résistance à un appareil de mesure par l'intermédiaire des éléments de raccordement 8 et 9. On forme alors selon une longueur appropriée deux lignes de séparation de réglage grossier 14 et 15 ainsi qu'une ligne de séparation de réglage fin 16, jusqu'à ce que la valeur de résistance précise soit atteinte. En sectionnant une piste au moyen de la ligne de séparation 14, on obtient par exemple une augmentation de résistance de 50 ohms, et en sectionnant une piste au moyen de la ligne de séparation 15, une augmentation de résistance de par exemple 2 ohms. On peut obtenir une modification linéaire de la résistance par la ligne de sectionnement 16. Ensuite, on applique une couche de protection 17 sur la totalité de la surface, mais non sur les éléments de raccordement 10 et 11. On obtient ce résultat en appliquant une fritte de verre qui est ensuite fondue. On peut ensuite souder les fils de raccordement, soit chez le fabricant soit par la suite chez l'utilisateur, sur les surfaces -6- restées libres des éléments de raccordement. La fixation des fils peut également être réalisée par un procédé de soudage. La figure 4 montre une résistance à couche de type différent 101, dont la région de raccordement 106 n'est pas munie d'un unique évidement 8 mais d'une pluralité de petits trous 108. Ces "pinholes" s'obtiennent dans de nombreux cas d'eux-mêmes quand le film métallique est appliqué sur la surface rugueuse du substrat à couche épaisse. On remarquera en outre que lors de la fabrication on peut utiliser une grande plaque commune formant le substrat, sur laquelle on peut réaliser simultanément une pluralité de pistes résistantes avec les éléments de raccordement qui leur sont associés. Ce n'est qu'après la fabrication que les résistances à couche individuelles sont séparées les unes des autres par sectionnement du substrat commun. - 7 - REVENDICATIONS 1. Résistance à couche électrique dans laquelle un substrat supporte un film métallique muni de stries de séparation, qui forment une piste résistante comprenant des régions de raccordement à ses extrémités, caractérisée en ce que chaque région de raccordement (6, 8; 106) est munie d'au moins un évidement de raccordement (8, 9; 108) et en ce qu'un éléent de raccordement conducteur (10, 11) établit le contact avec le film métallique (3) et est relié au substrat (2)' à travers l'évidement de raccordement. 2. Résistance à couche électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque région de raccordement (106) est munie d'une pluralité de petits évidements de raccordement (108). 3. Résistance à couche électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément de raccordement (10, 11) est formé par une pâte à couche épaisse cuite. 4. Résistance à couche électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le substrat (2) est un substrat à couche épaisse en céramique. - 5. Résistance à couche électrique selon les revendications 2 et 4, caractérisée en ce que les évidements de raccordement (108) sont formés par des petits trous qui subsistent lors de l'application du film métallique sur le substrat à couche épaisse. 6. Résistance à couche électrique selon l'une quelconque des- revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le film métallique (3) est recouvert d'une couche de protection (17) qui est traversée par l'élément de raccordement (10, 11). 7. Procédé de fabrication d'une résistance à couche électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel un film métallique est appliqué sur un substrat, notamment par pulvérisation cathodique, et des stries de séparation sont ensuite formées par enlèvement de matériau, caractérisé en ce que des évidements de raccordement sont prévus dans les régions-de raccordement et en ce qu'une masse de raccordement du type à pâte est appliquée dans les régions de raccordement-aussi bien sur le film métallique que sur le substrat en passant à travers les évidements et est ensuite consolidée 2 618015 pour former un élément de raccordement. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les évidements de raccordement sont constitués avec les stries de séparation au cours d'une seule opération. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la masse de raccordement contient une fritte de verre en plus de la poudre métallique et est consolidée par cuisson. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que la masse de raccordement est appliquée par un procédé de sérigraphie. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel la valeur de résistance est réglée par enlèvement additionnel de matériau, caractérisé en ce que le réglage a lieu après application et consolidation de la masse de raccordement. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'après la consolidation de la masse de raccordement ou après le réglage, une fritte de verre est appliquée à l'extérieur de la masse - de raccordement et est ensuite fondue pour former un revêtement de verre.