Brevet FR2842698A1 — publié le 20040123

I La présente invention vise un procédé et un dispositif de protection contre les surintensités électriques. Elle s'applique, en particulier, à la protection de circuits électroniques. Pour protéger des composants électroniques contre les surintensités électriques, il est connu d'utiliser des composants fusibles amovibles placés sur des supports de fusible soudés au circuit électronique. Ces protections présentent de nombreux inconvénients: d'une part le volume et la surface occupés sont importants et, d'autre part, leur cot de fabrication et de pose est élevé. Il est également déjà connu de réaliser le fusible directement sur le circuit imprimé. Cependant, ce type de fusible fonctionne mal et ne réalise pas un claquage franc de la piste fusible. En effet la chaleur dissipée dans la piste fusible a tendance à faire fondre d'abord le support de la piste, puis la piste. Pour éviter cet inconvénient, il est connu de laminer une épaisseur de substrat sous la couche de cuivre du circuit imprimé. Cependant, cette technique est coteuse car elle doit intervenir avant le dépôt de la couche de cuivre. En outre, le claquage franc de la piste n'est toujours pas assuré car le support a tendance à se détériorer sous l'effet de la chaleur créée par la surintensité passant dans la piste fusible. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et, en particulier, à intégrer un élément fusible à un circuit imprimé tout en conservant les propriétés normalisées de l'élément fusible, c'est-à-dire notamment un claquage franc à une surintensité donnée. A cet effet, la présente invention vise un dispositif de protection contre les surintensités électriques comportant un substrat non- conducteur, une piste de conducteur électrique adhérent, à chacune de ses extrémités au substrat, caractérisé en ce que la piste de conducteur électrique adhère sensiblement moins au substrat, dans sa partie centrale qu'à ses extrémités. Grâce à ces dispositions, lors d'une surintensité, la piste de conducteur électrique s'allonge sous l'effet de la chaleur et se décolle du substrat, évitant ainsi à la fois la dissipation de chaleur dans le substrat qui risque d'empêcher la fusion de la piste de conducteur électrique et l'inflammation du substrat sous l'effet de la chaleur dissipée par la piste de conducteur électrique. Selon des caractéristiques particulières, la piste est réalisée en sérigraphie par insolation d'un substrat initialement recouvert d'une couche de matériau conducteur. Selon des caractéristiques particulières, une zone du substrat entourant la partie centrale de la piste de conducteur électrique est traitée chimiquement. Selon des caractéristiques particulières, ledit traitement chimique est effectué après insolation du substrat. Selon des caractéristiques particulières, ledit traitement chimique est un dépôt de solvant. Selon des caractéristiques particulières, ledit solvant est de l'acétone déposé sous forme de jet liquide, de gel ou de patch. Selon des caractéristiques particulières, le dépôt de solvant est effectué par un bras robotisé. Grâce à chacune de ces dispositions, la réalisation du dispositif objet de la présente invention s'insère aisément dans un processus de fabrication de circuits électroniques et présente un faible cot. La présente invention vise aussi un procédé pour réaliser le dispositif succinctement exposé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de sérigraphie par insolation d'un substrat initialement recouvert d'une couche de matériau conducteur, pour réaliser une piste de conducteur électrique, - une étape de traitement chimique d'une partie centrale de ladite piste de conducteur électrique pour que la piste de conducteur électrique adhère sensiblement moins au substrat, dans sa partie centrale qu'à ses extrémités. Les avantages, buts et caractéristiques particulières dudit procédé étant identiques à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé dans lequel: - la figure 1 représente, en vue de dessus, un premier mode de réalisation d'un dispositif objet de la présente invention, - la figure 2 représente, en coupe selon la ligne 11-Il de la figure 3, un deuxième mode de réalisation d'un dispositif objet de la présente invention, et - la figure 3 représente, en vue de dessus, le dispositif illustré à la figure 2. On observe, en figure 1, un substrat 10 portant une piste de conducteur électrique 15 possédant des extrémités 16 et 17 et une partie centrale 18 sur une zone 20 du substrat 10. Le substrat 10 est, par exemple, de l'époxy connu dans la fabrication de circuits imprimés. La piste de conducteur électrique 15 est, par exemple, réalisée en sérigraphie par insolation d'un substrat initialement intégralement recouvert d'une couche de matériau conducteur, par exemple du cuivre. Un circuit imprimé (non représenté) réalisé sur le substrat 10 est adapté pour être protéger des surintensités électriques par fusion de la piste 15. A cet effet, la partie centrale 18 de la piste de conducteur électrique possède une largeur inférieure à celles des extrémités 16 et 17. De cette manière, lors d'une surintensité électrique, c'est la partie centrale 18 qui s'échauffe le plus, fond et se coupe, jouant ainsi son rôle de fusible et interrompant le passage du courant. Conformément à la présente invention, la piste de conducteur électrique 15 adhère sensiblement moins au substrat 10 dans sa partie centrale 18 qu'à ses extrémités 16 et 17. A cet effet, la zone 20 du substrat 10 qui entoure la partie centrale 18 de la piste de conducteur électrique 15 est traitée chimiquement. Préférentiellement, ledit traitement chimique est effectué après insolation du substrat, par dépôt de solvant, par exemple de l'acétone déposé sous forme de jet liquide, de gel ou de patch. Ce traitement a pour but de décoller (ou de faciliter le décollement de) la partie centrale 18. En effet, lors de l'échauffement de la partie centrale 18, celle-ci se dilate et se détache du support. Une couche d'air thermiquement isolante apparaît alors, entre cette partie centrale 18 et la zone 20 du substrat 10. La piste de conducteur électrique 15 possédant une température de fusion très supérieure à celle du substrat 10, la présente invention permet d'isoler thermiquement la zone centrale fusible 18 du substrat 10. Cette couche d'air permet d'éviter que la chaleur issue de l'échauffement de la zone fusible se disperse dans le substrat 10 (ce qui provoquerait un échauffement du substrat et/ou un dégagement de fumée et /ou éventuellement, une inflammation du substrat) et empêche la fusion franche et rapide de la zone fusible (qui mettrait plus de temps à s'échauffer et donc à claquer). La mise en oeuvre de la présente invention permet donc un claquage franc de la zone fusible à la surintensité prédéterminée et évite une détérioration locale du substrat 10. On observe que l'apparition de la couche d'air thermiquement isolante entre la partie centrale 18 et la zone 20 du substrat 10 peut se faire soit au moment du traitement chimique, soit à la première utilisation du circuit électronique (premier échauffement de la piste 15), soit lors d'une surintensité (fort échauffement de la piste 15) . Pour réduire le cot de mise en oeuvre de la présente invention, le dépôt de solvant est effectué par un bras robotisé. Bien entendu, la largeur de la piste fusible 15 est déterminée en fonction de la surintensité nécessaire au claquage de la piste. En figure 1, différentes valeurs de fusibles sont schématisées par différentes largeurs de piste. On observe, en figures 2 et 3, une forme de réalisation du dispositif de protection selon l'invention dans laquelle la transmission de la chaleur au substrat est encore atténuée. Cette atténuation est réalisée par des rainures ou fraisages dans le support ainsi que par des formes spécifiques données à la partie centrale de la piste fusible. Ainsi, on trouve un substrat 30 portant une piste de conducteur électrique 35 possédant des extrémités 36 et 37 et une partie centrale amincie 38 sur une zone 40 du substrat 30. La zone 40 possède une épaisseur inférieure au reste du substrat 30, par exemple par suite d'une étape de fraisage de la face du substrat 30 opposée à la piste 35. Dans la zone 40, deux rainures 41 et 42 encadrent la partie centrale 38 de la piste 35. La forme circulaire donnée à la partie centrale 38 permet d'équilibrer les forces de dilatation lorsque la partie centrale 38 s'échauffe sous l'effet d'une surintensité. Cela provoque, plus rapidement que pour une forme linéaire, un décollement entre la partie 38 de la piste 35 et le substrat 30. La partie ainsi décollée s'échauffe plus vite, par manque de dissipation thermique dans le substrat 30, atteint sa température de fusion et claque. L'échauffement de la partie 38 est favorisé par les rainures 41 et 42 qui limitent la diffusion thermique dans le substrat 30. En variante, les rainures 41 et 42 sont remplacées par des perçages (non représentés) afin de réduire, encore plus, la diffusion thermique dans le substrat 30. La diminution de l'épaisseur de la partie 40 du substrat 30 a pour effet de réduire le dégagement de fumées provoqué par un éventuel début de combustion du substrat 30. Le substrat 30 et la piste 35 sont constitués comme exposé en regard de la figure 1. Conformément à la présente invention, la piste de conducteur électrique 35 adhère sensiblement moins au substrat 30, dans sa partie centrale 38 qu'à ses extrémités 36 et 37. La zone 40 du substrat 30 qui entoure la partie centrale 38 de la piste de conducteur électrique 35 est traitée chimiquement. Préférentiellement, ledit traitement chimique est effectué après insolation du substrat, par dépôt de solvant, par exemple de l'acétone déposé sous forme de jet liquide, de gel ou de patch. Lors de l'échauffement de la partie centrale 38, celle-ci se dilate et une couche d'air thermiquement isolante apparaît entre cette partie centrale 38 et la zone 40 du substrat 30. Pour réaliser certains modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention, on effectue: - une étape de sérigraphie par insolation d'un substrat initialement recouvert d'une couche de matériau conducteur, pour réaliser une piste de conducteur électrique, - une étape de traitement chimique d'une partie centrale de ladite piste de conducteur électrique pour que la piste de conducteur électrique adhère sensiblement moins au substrat, dans sa zone centrale qu'à ses extrémités. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de protection contre les surintensités électriques comportant un substrat (10, ) non conducteur, une piste de conducteur électrique (15, 35) adhérent, à chacune de ses extrémités (16, 17, 36, 37) au substrat, caractérisé en ce que la piste de conducteur électrique adhère sensiblement moins au substrat, dans sa partie centrale (18, 38) qu'à ses extrémités. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la piste de conducteur électrique est réalisée en sérigraphie par insolation d'un substrat initialement recouvert d'une couche de matériau conducteur. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une zone du substrat entourant la partie centrale de la piste de la piste de conducteur électrique est traitée chimiquement. 4 - Dispositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que ledit traitement chimique est effectué après insolation du substrat. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit traitement chimique est un dépôt de solvant. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit solvant est de l'acétone déposé sous forme de jet liquide, de gel ou de patch. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ladite partie centrale (38) possède une forme courbe. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit substrat possède une épaisseur plus faible dans au moins une partie (40, 41, 42) entourant ladite partie centrale que dans d'autres parties éloignées de ladite partie centrale. 9 - Procédé pour réaliser le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte: - une étape de sérigraphie par insolation d'un substrat initialement recouvert d'une couche de matériau conducteur, pour réaliser une piste de conducteur électrique, et - une étape de traitement chimique d'une partie centrale de ladite piste de conducteur électrique pour que la piste de conducteur électrique adhère sensiblement moins au substrat, dans sa zone centrale qu'à ses extrémités. - Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite étape de traitement chimique comporte une étape de dépôt d'un solvant.