Brevet FR2625404A1 — publié le 19890630

La présente invention concerne en premier lieu une structure support destinée à recevoir une multiplicité de circuits imprimés et comportant au moins une enveloppe extérieure dans laquelle sont logées au moins deux plaquettes présentant des rainures pour l'insertion desdits circuits imprimés. Plus particulièrement, elle concerne une structure qui doit être légère, très rigide, résistante et assurant après montage des circuits imprimés un maintien de ceux-ci dans des positions relatives précises et non susceptibles de modification en cours d'utilisation. Une structure de ce type est destinée par exemple à constituer une "lentille" de radar à balayage électronique. L'invention vise en outre à réaliser une telle structure qui soit facile à fabriquer et bon marché. Selon l'invention, on atteint ces objectifs en réalisant les plaquettes grace à un empilage de matériaux composites polymérisés présentant - un coeur formé d'un pli central en fibres haute résistance imprégnées de résine de type époxy, ce pli central étant revêtu. sur chacune de ses faces, d'une couche constitues de deux plis croisés de fibres unidirectionnelles haute résistance, imprégnées de résine de type époxy. et des nervures situées de part et d'autre du coeur, ces nervures manageant entre elles des rainures pour le passage des circuits imprimés et présentant une couche, au contact du coeur. en matériau léger, recouverte par une peau en fibres haute résistance imprégnée de résine époxy. Les fibres haute résistance sont des fibres de Kevlar. de carbone ou de bore, tandis que la coucha en matériau léger est constitué soit par un bois léger tel que balsa ou samba, soit par une résine allégée telle que celle qui est commercialisée sous le nom de "syncore". L'invention concerne également,è titre de produit nouveau, la plaquette elle-même destinas à recevoir des circuits imprimés. Elle concerne enfin un procédé de fabrication caractérisé en ce que - on constitue une plaque sandwich continue par empilage, sur r ne des faces du pli central du coeur, d'une couche de deux plis croisés de fibres imprégnées de résine époxy. puis d'une couche de matériau léger, couvert d'une peau externe en fibres imprégnae de résine époxy; - et après polymérisation. on usine la plaque par meulage en formant des rainures à travers l'épeisseur des peaux externes et du matériau léger sans entamer le coeur, lesdites rainures étant d'une largeur égale à celle des circuits imprimés. En variante. on pourra employer un procédé de fabrication dans lequel - on constitue le coeur de la plaquette par empilage, sur chacune des faces d'un pli central. d'une couche de deux plis croisés de fibres imprégnées de résine époxy - on réalise des bandes étroites constituées d'une couche en matériau léger revêtue sur une face par une peau en fibres imprégnées de résine époxy - on dispose les bandes de part et d'autre du coeur en ménageant entre elles une rainure de largeur constante - et on polymérise l'ensemble ainsi constitué. On décrira à présent l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une structure support selon l'invention utilisée pour réaliser une lentille de radar à balayage électronique - la figure 2 représente une série de plaquettes constituant la lentille - la figure 3 est un détail à plus grande échelle de la figure 2 - la figure 4 représente schématiquement en coupe l'assemblage sandwich constituant la première étape de formation d'une plaquette, et la figure 5 représente en coupe l'aspect final d'une plaquette selon l'invention. Bien que l'invention puisse concerner des applications diverses, on la décrira dans ce qui suit dans le cadre de la réalisation d'un radar à balayage électronique désigné de façon générale en 1 à la figure 1. Le radar représenté est constitué de deux "lentilles" 2 et 3 construites de façon identique mais dont les éléments correspondants sont disposés à 90 les uns par rapport aux autres. Chaque "lentille" comporte une pluralité de circuits imprimés 4 qui dans l'exemple représenté sont des bandes de longueurs diverses mais de hauteur [ 1B mm ] et d'épaisseur identique [ 0,2 mml. Les circuits imprimés 4 sont logés dans une structure rigide formée de plaquettes parallèles 5,5' écartées les unes des autres. de longueur variable et entre lesquelles sont insérés les circuits imprimés.Les plaquettes affectent ainsi l'aspect d'un disque maintenu entre deux flasques circulaires 6 et une bague périphérique 7. Chaque plaquette 5.5' présenta. comme on peut le voir à la figure 5, un coeur désigné de façon générale en 8 et des rainures 9 dans lesquelles sont destinés à s'insérer les circuits imprimés. Dans l'exemple représenté ces rainures ont une largeur de 0,22 mm et une profondeur de .0,5mu. Les rainuras sont délimitées par des nervures 10-11 situées de part et d'autre du coeur e. On notera que les rainures g de part et d'autre du coeur pourront être en face les unes des autres ou au contraire décalées. Par ailleurs. comme on l'a représenté à la figure 5, entre deux nervures 10, on pourra pratiquer des rainures d'allègement 12 des plaquettes. On décrIra è présent le procédé d'obtention préféré d'une plaquette en référence aux figures 4 et 5. Chaque plaquette est constituée par un sandwich en matériaux composites disposés symétrIquement selon l'empilage de la figure 4. Sur chacune des faces. d'une couche O tou pli central) en Keviar imprégné de résine époxy on dispose ; en C et E. 2 plis de fibres de carbone haut module imprégnés d'époxy, les fibres de chaque ptl étant orIentées dans une seule direction et croisées par rapport aux fibres de l'autre pli : en,B et F une couche de résine allégée de type "Syncore"; en A et G. une couche de fibres de carbone imprégnées de résine époxy. On notera que des variantes de composition du sandwich sont possibles. Ainsi les couches B et F pourraient être en une autre résine allégée que le "Syncore" ou encore en bols léger tel que balsa ou samba. De même. pour les couches A, C, D, E et t3 on pourra utiliser des fibres autres que le Kevlar ou le carbone, par exemple des fibres de bore. De préférence, le pli central D du coeur 8 a une épaisseur environ double de celle des couches qui le recouvre et environ moitié de l1épais- seur de la couche B-F en matériau léger des nervures 10-11. Ainsi, dans l'exemple représenté, pour atteindre les caractéristiques mécaniques recherchées. les épaisseurs des couches seront environ les suivantes D - 0,25 mm Cet E - 0,1 mm B et F - 0,50mm Aét(3 - 0,1 mm Après polymérIsation de la plaquette en autoclave. on pratique un usinage des rainures g destinées à servir de glissière pour las circuits Imprimés. ainsi que des rainures diailègement 12. grâce à un système classique tne faisant pas partie de l'invention) de meulas doubles usinant simultanément les deux faces des rainures sans entamer la partie centrale formée des couches C, D et E qui assurent la rigidité et la résistance mécanique. Ensuite, on opère uns métallisation des deux faces de chaque plaquette par dépôt dsune fine couche d'aluminium ou de tout autre métal approprié par sohoopage ou par procédé électrolytique. De préférence. pour ne pas augmenter la masse de la plaquette. la métallisation sera limitée aux zones des rainures g En variante, on pourrait envisager de réaliser la plaquette selon un procédé légèrement différent consistant à - réaliser le coeur comme dans le cas précédent par dépôt de couches complètes C, D et E - métalliser les faces du sandwich par dépôt d'une couche d'aluminium - puis adjonction ensuite des nervures en saillie 10-11 présentant les éléments A, B. F et G. REVENDICATIONS 1- Plaquette adaptée, avec au moins une autre plaquette du même type, à constituer une structure support légère, très rigide et résistante, destinée à recevoir une multiplicité de circuits imprimés, lesdites plaquettes étant logées dans au moins une enveloppe externe et lesdites plaquettes présentant respectivement des rainures pour l'insertion entre elles desdits circuits imprimés, caractérisée en ce que chaque plaquette (5,5') est constituée par un sandwich en matériaux composites polymérisés et présentant - un coeur (8) formé d'un pli central (D) en fibres haute résistance imprégnées de résine de type époxy, ce pli central étant revêtu, sur chacune de ses faces, d'une couche (C-E) constituée de deux plis croisés de fibres unidirectionnelles haute résistance, imprégnées de résine de type époxy, - et des nervures (10-11) situées de part et d'autre du coeur (8) ces nervures ménageant entre elles des rainures (9) pour le passage des circuits imprimés (4) et présentant une couche (B-F), au contact du coeur (8), en matériau léger, recouverte par une peau (A-G) en fibres haute résistance imprégnée de résine époxy. 2- Plaquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fibres haute résistance sont choisies parmi les fibres de "Kevlar", de carbone ou de bore. 3- Plaquette selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la couche (B-F) en matériau léger est constituée de bois léger tel que balsa ou samba. 4- Plaquette selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la couche (B-F) en matériau léger est une résine allégée. 5- Plaquette selon la revendication 4, caractérisée en ce que la résine allégée est du "Syncore". 6- Plaquette selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pli central (D) du coeur (8) a une épaisseur environ double de celle des couches qui le recouvre et environ moitié de l'épaisseur de la couche (B-F) en matériau léger des nervures (10-11). 7- Plaquette selon la revendication 6, caractérisée en ce que les peaux (A-G) couvrant le matériau léger (B-F) ont une épaisseur à peu près égale à l'épaisseur des couches (C-E) recouvrant le pli central (D) du coeur (8). 8- Plaquette selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le pli central (D) du coeur (8) a une épaisseur d'environ 0,25 ma. 9- Plaquette selon les revendications 6 à 8, caractérisée en ce que l'épaisseur des couches (C-E) recouvrant le pli central et celle des peaux (A-G) couvrant le matériau léger (B) est d'environ 0,1 mm. 10- Plaquette selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle présente sur au moins les zones des rainures (9) séparant deux nervures (10-11), une fine couche de métallisation. 11- A titre de produit industriel nouveau, structure support constituée de plaquettes selon l'une quelconque des revendications 1 à 10. 12- Procédé de fabrication d'une plaquette selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que - on constitue une plaque sandwich continue par empilage, sur chacune des faces du pli central (D) du coeur (8), d'une couche (C-E) de deux plis croisés de fibres imprégnées de résine époxy, puis d'une couche de matériau léger (B-F), couvert d'une peau externe (A-G) en fibres imprégnées de résine époxy - et après polymérisation, on usine la plaque par meulage en formant des rainures (9) dans l'épaisseur des peaux externes (A-G) et du matériau léger (B-F) sans entamer le coeur (8-C,D,E), lesdites rainures (9) étant d'une largeur égale à celle des circuits imprimés. 13- Procédé de fabrication d'une plaquette selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que - on constitue le coeur (8) de la plaquette par empilage, sur chacune des faces d'un pli central (D), d'une couche (C-E) de deux plis croisés de fibres imprégnées de résine époxy - on réalise des bandes étroites constituées d'une couche en matériau léger (B-F) revêtue sur une face par une peau (A-G) en fibres imprégnées de résine époxy - on dispose les bandes de part et d'autre du coeur (8-C,D,E) en ménageant entre elles une rainure (9) de largeur constante - et on polymérise l'ensemble ainsi constitué.