Brevet FR2722330A1 — publié le 19960112

La présente invention concerne un câble coaxial comprenant un conducteur central et un conducteur externe qui sont séparés l'un de l'autre par une couche d'isolant électrique, ledit conducteur externe étant revêtu, si nécessaire, d'au moins un revêtement protecteur. L'invention concerne aussi une méthode de fabrication d'un câble coaxial ayant cette structure. Des câbles coaxiaux sont connus, par exemple, par le brevet US- A-4 368 576, déposé par les présents déposants. Les cables coaxiaux connus comprennent généralement un conducteur central métallique allongé qui est situé concentriquement dans un conducteur métallique externe tubulaire allongé. Ledit conducteur central est généralement composé d'un fil de cuivre plein de section circulaire. Des fils d'aluminium ou d'acier recouverts de cuivre sont aussi connus pour être utilisés dans ce but. Des conducteurs centraux composés d'un faisceau de fils tressés ou torsadés, appelés fils de litz, sont également connus. Le conducteur externe d'un câble coaxial est souvent composé d'un couche de fins fils métalliques tressés ou torsadés, ou d'une feuille métallique enroulée. L'aluminium ou le cuivre, ce dernier matériau pouvant être étamé ou non, sont généralement utilisés comme matériaux pour ces fils ou ces feuilles. Une propriété importante des conducteurs externes tressés est d'assurer au câble coaxial une grande souplesse. Le conducteur central et le conducteur externe sont généralement séparés l'un de l'autre par une couche d'un matériau d'isolation électrique, de préférence un matériau synthétique plein ou expansé. On connaît aussi des câbles coaxiaux dans lequel on utilise l'air comme matériau électriquement isolant entre les conducteurs, (ces câbles sont appelés "cables séparés semi-air"). Si nécessaire, un ou plusieurs revêtements protecteurs en matériau électriquement isolant, de préférence une résine synthétique, peuvent être prévus sur le conducteur externe. Selon l'usage du cable coaxial, ces revêtements sont pourvus d'éléments de renfort, par exemple sous la forme de fils métalliques ou de résine synthétique qui sont enroulés dans le même sens. La présence de tels revêtements protecteurs n'est cependant pas absolument nécessaire. Par exemple, il est connu d'utiliser des faisceaux de cables coaxiaux sans revêtement protecteur dans des cibles de transmission d'équipement ultrasonique. Les câbles coaxiaux connus présentent des inconvénients. On a trouvé que, quand ce type de câble est miniaturisé, la mise en place du conducteur externe devient problématique. Cela s'applique aussi bien au conducteur externe tressé qu'au conducteur externe en feuille métallique. Par exemple, les fils métalliques utilisés dans un conducteur externe tressé doivent avoir une épaisseur minimale. L'utilisation d'épaisseurs de fils inférieures à 25 micromètres entraîne un procédé de mise en tresse insatisfaisant. De plus, quand on utilise également des épaisseurs de fils plus importantes, le procédé de mise en tresse se déroule très lentement. Quand on utilise des câbles coaxiaux relativement fins avec conducteur externe tressé ou torsadé, les vitesses sont pratiquement de l'ordre de 10 & 30 cm par minute. Quand on miniaturise des câbles coaxiaux comportant un conducteur externe fait d'une feuille, on rencontre également des problèmes techniques de productions, quand on procède & l'enroulement de la feuille. En pratique, on a trouvé qu'il est impossible d'enrouler la feuille lorsque le diamètre des cibles est inférieur à 1,5 mm. Cependant, si on utilise également des cibles d'épaisseurs plus importantes, le procédé de fourniture est très laborieux ou demande beaucoup de temps. Un objet de l'invention consiste à produire une cible coaxial qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. L'invention vise plus particulièrement un cible coaxial ayant un conducteur externe relativement fin. Le cible de l'invention doit aussi présenter un effet d'écran électromagnétique relativement important. Le câble coaxial selon l'invention doit, de plus, tre fiable et sa fabrication doit être simple et ne prendre que peu de temps. Cela concerne, en particulier, la vitesse de production du conducteur externe sur la couche d'isolation électrique. Ces objets, ainsi que d'autres, sont atteint avec un câble coaxial du type mentionné dans le premier paragraphe, ce câble étant caractérisé, selon l'invention, en ce que le conducteur externe comprend une couche de laque électroconductrice. On a trouvé que ces laques électroconductrices peuvent être produites en très fines couches. Des épaisseurs inférieures & micromètres, même inférieures à 100 micromètres, peuvent être produites sur une couche électriquement isolante sans aucun problème. En conséquence, l'invention permet de fabriquer des câbles coaxiaux relativement fins. Ces câbles coaxiaux peuvent être, avec beaucoup de réussite, utilisés comme fil de connexion dans des circuits intégrés. Des expérimentations menant à l'invention ont montré que les couches de laques électroconductrices d'épaisseurs comprises variant de 5 à 30 micromètres donnent encore satisfaction. A noter que l'expression "couche de laque électroconductrice" doit être comprise comme signifiant que la couche comprend des particules 6lectroconductrices noyées dans une matrice de polymères. Un exemple d'une telle couche est une couche de laque comprenant des particules de suie électroconductrice dans une résine thermoplastique. De manière surprenante, on a trouvé que de telles laques électroconductrices sont suffisamment souples pour empêcher la formation de fissures préjudiciables dans le conducteur externe lors du pliage du câble coaxial. Cela s'applique, en particulier, si l'épaisseur de la couche de laque est inférieure à 50 micromètres. On a trouvé que ces laques adhèrent à un grand nombre de résines synthétiques isolantes, telles que polyoléfines, polyéthylène expansé ou non-expansé, polypropylène, ou des mélanges de ces résines, mais également des polymères contenant des fluorures ou des chlorures de polyvinyle (PVC). En raison de la structure uniforme du conducteur externe ainsi produit, l'écran électromagnétique du câble de l'invention est meilleur que celui de câbles fabriqués avec des conducteurs externes tressés. A noter encore que les couches de laques peuvent être rapidement appliquées de manière simple. Des vitesses d'application de plusieurs dizaines de mètres par minute peuvent être réalisées sans aucun problème. Ainsi, la vitesse d'application est plus importante que le cas de conducteurs externes tressés ou de conducteurs externes à feuille métallique enroulée. Une exemple de réalisation préféré du câble coaxial suivant l'invention est caractérisé en ce que la couche de laque comprend des particules métalliques électroconductrices, de préférence d'argent ou de cuivre. Les couches de laques électroconductrices contenant des particules métalliques présentent une conductivité relativement grande. Cela s'applique, en particulier, aux particules d'argent et de cuivre. Si le conducteur externe du câble de l'invention doit présenter une conductivité spécifique, l'utilisation de laques conductrices à base de particules métalliques permet d'appliquer une couche plus fine que si on utilise une laque à base de particules de suie conductrice. La quantité exacte des particules conductrices dans la laque, la résine & utiliser, l'épaisseur exacte de la couche, la conductivité exacte de la couche de laque, etc., peuvent être déterminées de manière classique par l'homme du métier. Un exemple de réalisation très approprié du cible coaxial est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'une fine couche métallique est présente sur la couche de laque électroconductrice. Cet exemple de réalisation convient particulièrement aux câbles coaxiaux de l'invention dont la couche de laque électroconductrice présente une trop faible conductivité pour une application spécifique. De plus, cette mesure entraîne encore une amélioration à l'écran électromagnétique du câble. La couche métallique peut être appliquée de différentes manières, par exemple par dépôt sous vide ou métallisation. Cependant, le conducteur externe est produit, de préférence, par procédé électrochimique, par exemple par nickelage chimique (electroless), ou à partir de bain métallique, par exemple par étamage à chaud. Pour des raisons relatives aux coûts et aux aspects techniques de production, la couche métallique peut être appliquée, de manière plus appropriée, par électrodéposition. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un câble coaxial. Ce procédé est caractérisé, selon l'invention, en ce qu'on revêt un conducteur central d'une couche électriqu eme nt isolante, on le fait passer dans une solution de laque électroconductrice, puis on le séche et, si nécessaire, ladite couche de laque est revêtue d'au moins un revêtement protecteur. Ce procédé de l'invention permet de fabriquer un câble coaxial rapidement et efficacement, et le conducteur externe du câble comporte une laque électroconductrice. Des vitesses d'application de dizaines de mètres par minute peuvent être réalisées sans aucun problème. La solution comprend, de préférence, une laque qui contient des particules métalliques électroconductrices, telle du cuivre ou de l'argent, dans une matrice de polymères. De préférence, une fine couche métallique est ensuite appliquée sur la couche de laque électroconductrice, par exemple par dépôt chimique (electroless) dans un liquide ou par passage du cAble dans un bain de soudure d'étain/plomb (étamage). Cette couche métallique est produite, de préférence, par électrodéposition. Si nécessaire, un ou plusieurs revêtements protecteurs sont, finalement, appliqués sur le conducteur externe ainsi formé. Ces revêtements servent & rigidifier le câble coaxial ou à le protéger contre des influences externes. Les caractéristiques mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront clairement dans la description détaillée suivante d'exemples de réalisation de l'invention, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. 1 montre un câble coaxial suivant l'invention; la Fig. 2 montre schématiquement comment le câble coaxial de l'invention peut être fabriqué; et la Fig. 3 est un graphique montrant, en fonction de la fréquence, les impédances de transfert de deux câbles coaxiaux. A noter que les dimensions des différentes parties composantes que les dessins montrent ne sont pas & l'échelle. La Fig. 1 montre un câble coaxial. Ce câble comprend un conducteur central 1, une couche d'isolant électrique 2, un conducteur externe 3 et un revêtement protecteur 4. Dans le cas présent, le conducteur central 1 se compose d'un fil d'acier de section circulaire qui est muni d'une couche mince de cuivre. La composition exacte, la structure et l'épaisseur de ce conducteur ne sont pas des caractéristiques essentielles de l'invention. L'épaisseur du conducteur central varie habituellement entre 0,01 et 0,5 mm. Dans le cas présent, l'épaisseur est de 0,2 mm. Une couche d'un matériau d'isolation électrique est prévue autour du conducteur central. Dans le cas présent, l'épaisseur de cette couche est de 0,5 mm. L'épaisseur appropriée de cette couche est fonction de la valeur diélectrique du matériau d'isolation électrique qu'on utilise. L'épaisseur varie habituellement entre 0,01 et 0,8 mm. Dans le cas présent, la couche est en résine synthétique thermoplastique, dont est revêtu le conducteur central, appliquée par extrusion. Des résines synthétiques bien connues, que l'on peut utiliser & cet effet, sont du polyéthylène et/ou du polypropylene expansé ou non. D'autres matériaux que l'on peut utilement utiliser à cet effet sont des fluoropolymères, comme le polytétrafluoréthyléne (ptfe). Le conducteur externe 3 du câble coaxial de l'invention comprend une fine couche de laque électroconductrice. Dans le cas présent, la laque consiste en une suspension de particules métalliques d'argent dans une résine synthétique thermoplastique, telle que polyester, polyuréthanne ou polyacrylate. On peut aussi, d'une manière appropriée, utiliser des laques comprenant des particules métalliques de cuivre ou de nickel. A cause de la présence de la matrice de résine synthétique, ces laques adhèrent bien à une couche d'isolant électrique de résine synthétique. Dans le cas présent, l'épaisseur du conducteur externe est de 10 micromètres. De préférence, la surface de la couche 3 tournée vers l'extérieur est, de plus, revêtue d'une mince couche métallique, par exemple de Sn, Ni ou Sn/Pb. Pour rendre le dessin plus clair, cette couche n'est pas représentée & la Fig. 1. L'épaisseur de cette couche métallique varie pratiquement entre 5 et 25 micromètres. A cause de la présence de particules métalliques dans la couche de laque électroconductrice, on obtient une adhérence satisfaisante entre la couche métallique et la couche de laque. En option, le conducteur externe 3 peut être revêtu d'un ou plusieurs revêtements protecteurs. Lesdits revêtements sont, en général, en résine synthétique, telle que du polyéthylene ou du polyuréthanne, du PVC ou un fluoropolymère, qui peut être apportée par extrusion. L'épaisseur d'une telle couche varie pratiquement de à 500 micromètres. Si nécessaire, le revêtement protecteur comporte aussi des retardateurs de combustion. A noter encore que ce revêtement protecteur n'est absolument pas nécessaire. La Fig. 2 montre schématiquement comment un cable coaxial suivant l'invention peut être fabriqué. Un câble 11 se compose d'un conducteur central qui est revêtu d'une couche d'isolation électrique. On fait passer ce cable dans un bain 12 contenant une solution d'une laque électroconductrice. Dans le cas présent, la laque est un "Elektodag 1415" commercialisé par la société Acheson. Cette laque contient des particules d'argent dans une résine synthétique thermoplastique dissoute dans du méthyléthylcétone. Le câble coaxial passe & travers un four 15. Dans ce four, la laque est durcie à une température d'environ 125 C. Si nécessaire, l'épaisseur du conducteur externe peut être augmentée, en faisant passer le fil un certain nombre de fois à travers la solution de laque et le four. Dans le cas actuellement décrit, la couche de laque est, de plus, revêtue d'une couche mince métallique par électrodéposition. A cet effet, le câble coaxial, avec la couche de laque durcie, est, d'abord, activée en le soumettant à un léger traitement d'attaque chimique par de l'ozone dans un ozoniseur 16. Ensuite, le cable ainsi attaqué chimiquement passe dans un bain 17. Ce bain comporte un certain nombre de plaques 18 de plomb/étain qui sont, par une source de courant 19, portées à un potentiel négatif par rapport au conducteur externe du câble qui passe dans le bain. Il résulte de cette différence de tension que les plaques se dissolvent légèrement pour former des sels de plomb et d'étain dans l'eau du bain 17. Ces sels sont ensuite réduits sur la couche de laque électroconductrice du câble, en formant ainsi une mince couche métallique de plomb/étain sur ladite couche de laque. Le cable passe ensuite dans un bain de rinçage (non montré) et puis est séché. Finalement, la câble est revêtu d'un revêtement isolant (non montré) par extrusion. La Fig. 3 est un graphique montrant, en fonction de la fréquence F (MHz), les impédances de transfert Zt (Ohm/m) de deux cables coaxiaux. La courbe a représente des mesures faites sur un cable coaxial connu comportant un conducteur externe torsadé. La courbe b représente des mesures faites sur un cable coaxial de l'invention comportant un conducteur externe basé sur une laque électroconductrice. Dans les deux cas, l'épaisseur du conducteur central était de 0,5 mm. L'épaisseur de la couche d'isolation était de 0, 45 mm dans les deux cas. Le câble coaxial connu était revêtu d'un conducteur externe tressé ayant une épaisseur de 0,4 mm. Le câble suivant l'invention était revêtu d'un conducteur externe basé sur une couche de laque électroconductrice ayant une épaisseur de 0,01 m. Le graphique montre que, dans le cas du câble de l'invention, l'impédance de transfert dépend de la fréquence beaucoup moins que dans le cas du câble connu. C'est un avantage important du cable coaxial de l'invention. REVENDICATIONS 1. Câble coaxial comprenant un conducteur central (1) et un conducteur externe (3) qui sont séparés l'un de l'autre par une couche d'isolant électrique (2), ledit conducteur externe (3) étant revêtu, si nécessaire, d'au moins un revêtement protecteur (4) caractérisé en ce que le conducteur externe (3) comprend une couche de laque électroconductrice. 2. Câble coaxial suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de laque contient des particules métalliques électroconductrices, de préférence d'argent ou de cuivre. 3. Câble coaxial suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de laque électroconductrice est inférieure à 200 micromètres. 4. Câble coaxial suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une couche métallique mince est présente sur la couche de laque électroconductrice. 5. Méthode de fabrication d'un câble coaxial comprenant un conducteur central (1) et un conducteur externe (3) qui sont séparés l'un de l'autre par une couche d'isolant électrique (2), ledit conducteur externe (3) étant revêtu, si nécessaire, d'un revêtement protecteur (4), caractérisée en ce qu'on fait passer le conducteur central (1), revêtu d'une couche d'isolant électrique, dans une solution d'une laque électroconductrice, ensuite on sèche le câble et, si nécessaire, on revêt ladite couche de laque d'au moins un revêtement protecteur. 6. Méthode suivant la revendication 5, caractérisée en ce que la couche de laque contient des particules métalliques électroconductrices, de préférence d'argent ou de cuivre. 7. Méthode suivant la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'une fine couche d'étain est appliquée sur la couche de laque. 8. Méthode suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la couche métallique est obtenu par électodéposition.