Brevet FR2799047A1 — publié le 20010330

La présente invention concerne d'une manière générale la formation de composants électriques et plus particulièrement la formation de composants électriques miniatures, à profil bas, à montage en surface, destinés à être assemblés sur des cartes à circuits imprimés ou des panneaux de circuits imprimés. Une technique préférée pour l'assemblage de cartes à circuits imprimés est le montage en surface de composants électriques sur la carte. De façon typique des composants à montage en surface possèdent au moins une surface plane qui est appliquée sur un panneau de circuits imprimés de sorte que le composant ne roule pas lorsqu'il est placé sur le panneau. De façon typique, des composants électriques sont montés sur des panneaux de circuits imprimés moyennant l'utilisation d'un équipement automatisé qui saisit les éléments désirés et les positionne d'une manière appropriée sur le panneau de circuits pour l'établissement d'une connexion électrique et d'un soudage des composants. L'épaisseur de la plupart des dispositifs élec- troniques de type microplaquette ou de composants élec- triques, tels qu'un fusible, est déterminée de façon typique par l'épaisseur du substrat sur lequel ils sont fabriqués. Une fois que l'élément électrique est formé à la partie supérieure du substrat, l'épaisseur du composant est la somme de l'épaisseur du substrat et de l'épaisseur de l'élément, plus l'épaisseur d'un élément de recouvrement ou élément protecteur, qui peut être nécessaire ou souhaité pour un composant donné. Lorsqu'on utilise des substrats céramiques, une épaisseur de composant inférieure à 0,051 cm est difficile à obtenir en raison du fait que d'une manière générale on ne dispose pas de substrats d'une épaisseur inférieure à 0,051 cm et qu'ils sont peu pratiques. Il existe des substrats céramiques minces, mais uniquement avec un coût accru, des tolérances accrues sur les dimensions et des temps accrus de délivrance, en raison de difficultés qu'il y a de contrôler la cambrure, l'épaisseur et la planéité de substrats minces. C'est pourquoi il est souhaitable de fabriquer des composants miniatures à profil bas et à montage en sur- face, y compris des fusibles, comportant un substrat ayant une épaisseur inférieure à 0,051 cm, sans que l'on soit confronté aux problèmes et aux dépenses liés à l'utilisation de substrats minces ayant des épaisseurs inférieures à environ 0,051 cm. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un composant électrique à profil bas, caracté- risé en ce qu'il comporte un substrat comprenant au moins une première surface définissant une première zone, une deuxième surface définissant une deuxième zone et une troi- sième surface définissant une troisième zone, ladite pre- mière zone étant plus étendue que ladite deuxième zone et ladite deuxième zone étant plus étendue que ladite troisième zone, et qu'un élément électrique est monté sur ladite deuxième surface. Dans une forme de réalisation prise à titre d'exemple de l'invention, le composant électrique à profil bas à montage en surface comprend un substrat essentielle- ment rectangulaire possédant une première surface corres- pondant à ce qui est désigné de façon typique comme étant une surface "supérieure", une deuxième surface correspondant à ce qui est désigné de façon typique comme étant une surface "latérale", et une troisième surface correspondant à ce qui est désigné de façon typique comme étant une surface "d'extrémité". Chacune des surfaces possède respectivement une première zone, une deuxième zone et une troisième zone. La première zone est plus étendue que la deuxième zone et la deuxième zone est plus étendue que la troisième zone. Un élément électrique est monté sur la deuxième et la troisième surfaces, ce qui permet de réaliser des économies importantes du point de vue coût lors de la fabrication des composants. De façon plus spécifique la longueur du substrat est supérieure à la largeur, et la longueur et la largeur définissent conjointement la zone de surface "supérieure". De même la largeur du substrat est supérieure à l'épaisseur, et la largeur et l'épaisseur définissent conjointement la zone de surface "d'extrémité". La longueur et l'épaisseur définissent conjointement la zone de surface "latérale". En montant l'élément électrique sur la deuxième surface ou surface latérale plutôt que sur la surface supé- rieure, on peut utiliser une feuille de substrat plus épaisse pour fabriquer les composants. Les éléments élec- triques sont formés sur la surface supérieure d'une feuille formant substrat comme précédemment, mais au lieu de régler l'épaisseur du composant avec l'épaisseur du substrat, une épaisseur de composant aussi faible qu'environ 0,025 cm peut être obtenue par découpage d'une feuille formant subs- trat plus épaisse, selon des incréments égaux à l'épaisseur désirée du composant. Par conséquent l'épaisseur du compo- sant électrique formé est déterminée par l'incrément de découpage, et la largeur du composant électrique formé est déterminée par l'épaisseur du substrat plus l'épaisseur de l'élément électrique, et un quelconque revêtement protec- teur ou couche protectrice comme cela est souhaité. Il en résulte que des économies du point de vue du coût sont réalisées lorsqu'on utilise des substrats plus épais pour former les dispositifs à profil bas à montage en surface. Dans le cas o l'épaisseur du composant est de façon typique inférieure à la largeur du composant, comme par exemple pour la plupart des fusibles, les économies sur le coût de découpage d'une feuille formant substrat de cette manière sont accrues étant donné que non seulement on peut utiliser une feuille formant substrat plus épaisse et moins chère, mais aussi que l'on peut fabriquer un plus grand nombre de composants à partir d'un nombre donné de centimètres carrés du matériau du substrat. Par conséquent on peut utiliser un substrat plus épais et moins coûteux pour fabriquer un plus grand nombre de composants. Selon une caractéristique de l'invention, ledit élément électrique est un élément fusible. Selon une caractéristique de l'invention, le com- posant électrique comporte en outre une couche protectrice située au-dessus dudit élément fusible. Selon une caractéristique de l'invention, ladite couche protectrice est formée de verre. Selon une caractéristique de l'invention, ledit verre comporte un codage de couleurs pour indiquer une valeur nominale en ampères. Selon une caractéristique de l'invention, les- dites première, deuxième et troisième surfaces forment un substrat essentiellement rectangulaire, et ledit substrat possède une première extrémité et une deuxième extrémité et qu'un matériau conducteur est appliqué sur ladite première extrémité et ladite deuxième extrémité dudit substrat rec- tangulaire. L'invention a trait en outre à un composant élec- trique à profil bas qui comporte un substrat essentielle- ment rectangulaire défini par des première, deuxième et troisième dimensions essentiellement perpendiculaires, ladite troisième dimension étant supérieure auxdites pre- mière et deuxième dimensions, ladite deuxième dimension étant supérieure à ladite première dimension et lesdites première et troisième dimensions définissant une surface plane, qu'un élément électrique est monté sur ladite surface plane, et qu'un revêtement protecteur est disposé au-dessus dudit élément électrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite première dimension est égale à environ 0,038 cm. L'invention a trait en outre à un procédé pour fabriquer des composants électriques à profil bas compre- nant un substrat essentiellement rectangulaire défini par les première, deuxième et troisième dimensions et dans lequel la troisième dimension est supérieure aux première et deuxième dimensions et la deuxième dimension est supé- rieure à la première dimension, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à: prendre une feuille formant substrat ayant des dimensions, dans son plan, qui sont supérieures auxdites deuxième et troisième dimensions de sorte qu'une pluralité de substrats rectangulaires électriques à profil bas peuvent être fabriqués à partir de cette feuille, la feuille formant substrat possédant une épaisseur supérieure à la première dimension du substrat rectangulaire, et découper la feuille de substrat pour former des bandes parallèles du substrat possédant une largeur égale à la première dimension. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend en outre l'étape consistant à former une pluralité d'éléments électriques sur la surface plane de la feuille formant substrat. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend en outre l'étape consistant à former les substrats rectangulaires par découpage des bandes parallèles du substrat sur des intervalles égaux à la troi- sième dimension. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend l'étape consistant à appliquer une couche protectrice sur lesdits éléments électriques. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend en outre l'étape consistant à réaliser un codage de couleurs du composant électrique pour indiquer une caractéristique du composant électrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit procédé selon lequel le composant possède les première et deuxième extrémités, comprend l'étape consistant à immerger les extrémités de chaque composant dans un matériau conducteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments électriques sont des éléments fusibles. Selon une autre caractéristique de l'invention, la première dimension est égale à environ 0,038 cm. Selon une autre caractéristique de l'invention, la feuille formant substrat possède une épaisseur égale à environ 0,063 cm. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description donnée ci- après prise en référence aux dessins annexés, sur les- quels: - la figure 1 est une vue en perspective repré- sentant un composé électrique à profil bas à montage en surface; - la figure 2 est une vue en plan d'une feuille formant substrat traitée, illustrant des étapes de fabrica- tion d'une pluralité de composants électriques représentés sur la figure 1; et - la figure 3 est une vue de côté du substrat traité représenté sur la figure 2. La figure 1 représente une vue en perspective d'un composant électrique à profil bas à montage de surface comprenant un substrat 12 et un élément électrique 14. Le substrat 12 possède une forme générale rectangulaire et inclut une première zone de surface 16, une deuxième zone de surface 18 et une troisième zone de surface 20. La première zone 16 est plus étendue que la deuxième zone 18, et la deuxième zone 18 est plus étendue que la troisième zone 20. Le substrat 12 est réalisé en un matériau céramique, comme par exemple de la forstérite ou de la stéatite. Sinon, le substrat 12 est formé d'alumine. De façon plus spécifique, la première zone de surface 16 du substrat correspond à ce qui est désigné de façon typique comme étant une surface "supérieure". La deuxième zone de surface 18 du substrat correspond à ce qui est désigné de façon typique sous l'expression surface "latérale". La troisième zone de surface 20 du substrat correspond à ce qui est désigné de façon typique comme une "extrémité" du substrat rectangulaire. Les première, deuxième et troisième zones de surface 16, 18, 20 du subs- trat sont définies respectivement par une première dimen- sion T, une deuxième dimension W et une troisième dimension L. T correspond à une épaisseur du composant électrique à profil bas. W correspond à une largeur du composant élec- trique à profil bas 10. L correspond à une longueur du com- posant électrique à profil bas 10. Comme cela est repré- senté sur la figure 1, L est supérieure à W et W est supé- rieure à T. Dans une forme de réalisation prise à titre d'exemple, T a pour valeur environ 0,038 cm, W possède une valeur égale à environ 0,079 cm et L est égale à environ 0,157 cm. La longueur L et la largeur W définissent la pre- mière zone de surface ou zone de surface "supérieure" 16. La longueur L et l'épaisseur T définissent une deuxième zone de surface ou zone de surface "latérale" 18. La largeur W et l'épaisseur T définissent la troisième zone de surface ou zone de la surface "d'extrémité" 20. Le substrat est essentiellement symétrique autour d'un axe longitudinal 22, et par conséquent possède une première extrémité 24 et une deuxième extrémité 26, une première face 28 et une deuxième face 30, une face supérieure 32 et une face inférieure 34. Chacun des six côtés 24, 26, 28, , 32 et 34 est essentiellement perpendiculaire aux côtés adjacents, ce qui confère une forme rectangulaire au substrat 10. Dans d'autres formes de réalisation, le substrat 10 possède un nombre de côtés supérieur ou inférieur à six. Dans d'autres formes de réalisation, le substrat 10 possède un ou plusieurs côtés courbes. Un élément électrique 14 est monté sur la deuxième zone de surface 18 et par conséquent est monté sur la deuxième surface ou surface latérale 18 du substrat 12 plutôt que sur la première surface ou surface supérieure 16, ce qui conduit à des avantages de fabrication décrits plus loin. Dans la forme de réalisation représentée, l'élé- ment électrique 14 est un élément fusible 36 formé sur la surface latérale 18 conformément à des procédés connus. L'élément fusible 36 comprend une liaison fusible 38 reliant deux surfaces conductrices 40. Des première et deuxième extrémités 12, 20 du composant 10 sont immergées dans un matériau conducteur, comme par exemple de l'argent ou une liaison de terminaison en alliage d'argent, de manière à former une surface conductrice à cinq faces (non représentée) sur chaque extrémité 12, 20 pour établir une liaison électrique avec un panneau de circuits imprimés (non représenté), comme par exemple un panneau de circuits en époxy-verre FR-4, et on soude un composant 10 au panneau de circuits pour établir une connexion électrique au moyen de l'élément fusible 36. Ainsi une liaison électrique à fusible peut être établie entre des sous-circuits ou des composants individuels de manière à empêcher un endom- magement d'un système électrique plus étendu en raison d'une défaillance d'un composant local. La liaison fusible 38 est conçue de manière à fondre ou à se vaporiser lors de l'apparition d'un courant de défaut, susceptible de pro- duire une détérioration, et ainsi interrompre une liaison électrique passant par l'élément fusible 36. Une couche protectrice 42 recouvre l'élément électrique 14 et protège l'élément électrique 14 vis-à-vis d'un contact accidentel et vis-à-vis de facteurs d'environ- nement qui pourraient altérer la performance de l'élément électrique 14, comme par exemple de la poussière et de l'humidité. Dans une forme de réalisation particulière, la couche de protection 42 est formée par du verre codé selon un codage de couleurs pour indiquer une caractéristique électrique du composant électrique 10. Par exemple, dans une forme de réalisation spéci- fique, le verre codé selon un codage des couleurs est uti- lisé en tant que couche de protection 42 pour indiquer une valeur nominale du courant d'un fusible monté en surface, comme suit: Valeur nominale du courant Code des couleurs 0,25 ampère Vert 0,375 ampère Vert avec une bande blanche 0,5 ampère Bleu 0,75 ampère Bleu avec une bande blanche 1 ampère Marron 1,5 ampère Marron avec une bande blanche 2 ampères Noir 2,5 ampères Noir avec une bande blanche 3 ampères Violet 3,5 ampères Violet avec une bande blanche 4 ampères Jaune Dans d'autres formes de réalisation, on pourrait utiliser des codes de couleurs pour indiquer une valeur de résis- tance, une valeur de capacité, une valeur d'inductance ou une autre caractéristique électrique intéressante. Dans d'autres formes de réalisation, on peut utiliser des élé- ments protecteurs autres que le verre, pour la couche de protection 42, avec ou sans codage de couleurs. Dans d'autres formes de réalisation, on pourrait imprimer une valeur nominale en ampères ou une autre caractéristique électrique intéressante sur une couche de protection, au lieu du codage de couleurs d'un composant électrique 10. En fixant une couche de protection 42 codée selon un codage des couleurs sur une deuxième surface ou surface latérale 18 du substrat 12 au-dessus de l'élément élec- trique 14, au lieu de le fixer sur la première surface ou surface supérieure 16, la couche de protection 42 est visible indépendamment du fait qu'un composant électrique est installé sur un panneau de circuits "avec sa face cor- recte tournée vers le haut" ou "avec sa face supérieure tournée vers le bas". En d'autres termes, même si l'appa- reillage automatique utilisé pour charger des composants électriques sur un panneau de circuits installe un compo- sant avec sa face supérieure tournée vers le bas, le code de couleurs peut encore être vérifié d'une manière visible. Par conséquent la possibilité qu'une face supérieure codée selon un codage des couleurs soit masquée lorsque le compo- sant est installé avec sa face supérieure tournée vers le bas, est évitée. La figure 2 représente une vue en plan d'une feuille formant substrat traité 50 représentant des étapes de fabrication d'une pluralité de composants électriques 10. Une feuille de substrat 50 comprend une pluralité d'éléments électriques 14 formés sur une surface supérieure 52 de la feuille de substrat 50. Les éléments électriques 14 peuvent être imprimés par sérigraphie, appliqués en uti- lisant une technologie à film épais ou à film mince ou fabriqués d'une autre manière en fonction d'autres procédés connus dans la technique. La couche de protection 42 (représentée sur la figure 1) peut être appliquée sur la surface supérieure 52 de la feuille formant substrat pour encapsuler des éléments électriques 14 et les protéger vis- à-vis de conditions d'environnement. Puis on retire des composants électriques individuels 10 en sectionnant et/ou en découpant de façon appropriée la feuille formant substrat 50 une fois que les éléments électriques 14 ont été formés et que la couche de protection 42 a été mise en place. La figure 3 représente une vue de côté de la feuille formant substrat 50, illustrant la formation d'un composant d'une épaisseur T, qui est inférieure à l'épais- seur W de la feuille formant substrat 50. Une pluralité de découpes de sectionnement 60 sont effectuées dans la couche de protection 42, et sur l'épaisseur totale W de la couche formant substrat 50, pour la formation de bandes 62 pour composants, possédant une dimension finale T. Chaque bande 62 pour composants est maintenue en position par une bande de découpage 64, et forme une pluralité de composants élec- triques 10 par sectionnement ou découpage de bandes 62 pour composants, à des intervalles égaux à la dimension L (re- présentée sur la figure 1). Etant donné que l'épaisseur T de composants électriques est fixée par le découpage de la feuille formant substrat 50 sous la forme de bandes ayant une dimension en épaisseur T plutôt que sur la base de l'épaisseur W de la feuille formant substrat 50, on peut fabriquer les composants électriques à profil bas 10 à par- tir d'un matériau formant substrat moins coûteux et plus aisément disponible, qui a une épaisseur supérieure à la dimension T. Lorsque l'épaisseur des composants électriques 10 est inférieure à la largeur, comme dans la forme de réa- lisation représentée, des économies de coût sont même plus substantielles étant donné qu'un plus grand nombre de com- posants électriques 10 peuvent être formés à partir d'un nombre donné de centimètres carrés du matériau formant substrat pour une longueur donnée L (représentée sur la figure 1) de composants électriques 10. Bien que les éléments électriques représentés 14 soient des éléments fusibles 36, on comprendra que l'on pourrait former des éléments électriques autres que des fusibles, au moyen du procédé décrit précédemment, un élément incluant, sans y être limités, des résistances. Bien que l'invention ait été décrite sur la base de différentes formes de réalisation spécifiées, les spé- cialistes de la technique constateront que l'invention peut être mise en oeuvre d'une manière modifiée. REVENDICATIONS 1. Composant électrique à profil bas, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat (12) comprenant au moins une première surface (16) définissant une première zone, une deuxième surface (18) définissant une deuxième zone et une troisième surface (20) définissant une troisième zone, ladite première zone étant plus étendue que ladite deuxième zone et ladite deuxième zone étant plus étendue que ladite troisième zone, et qu'un élément électrique (14) est monté sur ladite deuxième surface. 2. Composant électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément électrique (14) est un élément fusible (36). 3. Composant électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche pro- tectrice (42) située au-dessus dudit élément fusible (36). 4. Composant électrique, notamment fusible, selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite couche protectrice (42) est formée de verre. 5. Composant électrique, notamment fusible, selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit verre comporte un codage de couleurs pour indiquer ne valeur nominale en ampères. 6. Composant électrique, notamment fusible, selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pre- mière, deuxième et troisième surfaces (16, 18, 20) forment un substrat (12) essentiellement rectangulaire, que ledit substrat (12) possède une première extrémité et une deuxième extrémité et qu'un matériau conducteur est appliqué sur ladite première extrémité et ladite deuxième extrémité dudit substrat rectangulaire. 7. Composant électrique à profil bas, caractérisé en ce qu'il comporte un substrat essentiellement rectangu- laire (12) défini par des première, deuxième et troisième dimensions essentiellement perpendiculaires (T, W, L), ladite troisième dimension (L) étant supérieure auxdites première et deuxième dimensions (T, W), ladite deuxième dimension (W) étant supérieure à ladite première dimension (T) et lesdites première et troisième dimensions (T, L) définissant une surface plane, et qu'un élément électrique (14) est monté sur ladite surface plane, et qu'un revêtement protecteur (42) est disposé au-dessus dudit élément électrique. 8. Composant électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite première dimension (T) est égale à environ 0,038 cm. 9. Composant électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément électrique (14) est un élément fusible (36). 10. Composant électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit revêtement protecteur (42) est formé de verre. 11. Composant électrique selon la revendication , caractérisé en ce que ledit verre comporte un codage de couleurs pour indiquer une caractéristique électrique dudit élément électrique (14). 12. Procédé pour fabriquer des composants élec- triques à profil bas comprenant un substrat essentiellement rectangulaire (12) défini par les première, deuxième et troisième dimensions (T, W, L) et dans lequel la troisième dimension est supérieure aux première et deuxième dimensions et la deuxième dimension est supérieure à la première dimension, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant à: prendre une feuille formant substrat (50) ayant des dimensions, dans son plan, qui sont supérieures aux- dites deuxième et troisième dimensions de sorte qu'une plu- ralité de substrats rectangulaires électriques à profil bas peuvent être fabriqués à partir de cette feuille, la feuille formant substrat possédant une épaisseur supérieure à la première dimension (T) du substrat rectangulaire, et découper la feuille de substrat (50) pour former des bandes parallèles (62) du substrat possédant une largeur égale à la première dimension (T). 13. Procédé selon la revendication 12, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à former une pluralité d'éléments électriques (14) sur la surface plane de la feuille formant substrat. 14. Procédé selon la revendication 13, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à former les substrats rectangulaires par découpage des bandes parallèles (62) du substrat sur des intervalles égaux à la troisième dimension (L). 15. Procédé selon la revendication 13, caracté- risé en outre en ce qu'il comprend l'étape consistant à appliquer une couche protectrice (42) sur lesdits éléments électriques (14). 16. Procédé selon la revendication 15, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre l'étape consistant à réaliser un codage des couleurs du composant électrique pour indiquer une caractéristique du composant électrique. 17. Procédé selon la revendication 15, selon lequel le composant possède les première et deuxième extré- mités, caractérisé en ce que ledit procédé comprend l'étape consistant à immerger les extrémités de chaque composant dans un matériau conducteur. 18. Procédé selon la revendication 13, caracté- risé en ce que les éléments électriques (14) sont des éléments fusibles. 19. Procédé selon la revendication 13, caracté- risé en ce que la première dimension (T) est égale à environ 0,038 cm. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la feuille formant substrat (50) possède une épaisseur égale à environ 0,063 cm.