FR2661777A1 - Fusible. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un fusible. Selon l'invention, un substrat allongé en matériau isolant électrique (1) porte une piste conductrice allongée (4) en aluminium qui présente une restriction dans sa partie centrale pour accroître l'effet d'échauffement de cette partie centrale en vue de réduire au maximum le volume de matière à fondre; les extrémités de la piste (4) comportent une partie annulaire (7) qui recouvre partiellement une pastille de nickel ou d'aluminium (6); la connexion et le refroidissement des extrémités sont réalisés par des pattes de connexion (8); ce fusible est calculé de sorte que pour un courant nominal IN, une variation maximum de température T et une longueur du conducteur électrique donnée 2b, l'équilibre thermique est obtenu lorsque le rapport entre la section (5) de ce conducteur et celle S' du support correspond sensiblement à: (CF DESSIN DANS BOPI) où rho't h est la résistivité thermique du substrat (1) et rhoe la résistivité électrique de la piste conductrice (4). L'invention s'applique notamment aux fusibles de protection des circuits électroniques.

Description

La présente invention se rapporte à un fusible comprenant un conducteur

électrique allongé sous forme d'un film mince

déposé à la surface d'un substrat isolant électrique allongé.

Compte tenu de la faible capacité thermique des conducteurs et des jonctions de semi-conducteurs, les fusibles de protection des circuits électroniques doivent être très rapides et laisser passer une faible énergie A cet effet, on a déjà proposé de remplacer les fusibles traditionnels, comprenant un fil monté dans un tube de verre, qui ne sont pas adaptés aux circuits

miniatures hybrides, par des fusibles compatibles avec la tech-

nique des composants montés en surface et dans lesquels l'élé-

ment conducteur électrique est constitué par une piste déposée sur un substrat Une telle solution a été décrite dans un article publié dans "Hybrid Circuits", No 9, janvier 1986, sous le titre "High Speed Thick Film Fuses", p 15-17, par A J.

Marriage et B McIntosh.

Les inconvénients de la technologie utilisant des films épais pour la confection de fusibles sont nombreux L'épaisseur est par définition importante et la largeur du dép Ut ne peut pas

descendre avec précision au-dessous de 0,15 à 0,2 mm La régula-

rité et la reproductibilité des couches ne permettent pas de garantir des valeurs absolues avec une précision acceptable Les films épais ne permettent pas en particulier de couvrir une gamme typiquement de 10 m A à 10 A qui correspond à l'ensemble des besoins dans le domaine des circuits électroniques En outre, cette technologie ne peut former que des couches non métalliques et par conséquent résistives Pour toutes ces raisons, les fusibles obtenus par sérigraphie ne permettent pas de répondre aux problèmes que pose la protection des circuits électroniques, puisqu'ils ne sont pas aptes à la réalisation d'un produit couvrant l'ensemble des courants utilisés dans de

tels circuits.

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On a également proposé dans l'article "Temperature measure-

ments of thin films on substrates"' publié par IEE Proceedings, vol 132, Pt 1, No 3, juin 1985, pages 143-146, de simuler le comportement d'un fusible sur un substrat de silice ou d'alumine en vue de mesurer les profils de température durant les dif- férentes phases de fonctionnement du fusible Cet article étudie en particulier l'influence de la constante de temps du substrat sur l'énergie à fournir pour obtenir la température de fusion,

en montrant la supériorité de l'alumine sur les autres céra-

miques, compte tenu de sa diminution de conductivité thermique avec l'accroissement de la température qui réduit l'énergie nécessaire pour obtenir la fusion et augmenter ainsi la rapidité

du fusible.

Le US 4,272,753 se rapporte à un fusible pour circuit intégré dans lequel une piste conductrice est déposée sur un substrat qui est ensuite éliminé au-dessous de la partie médiane de cette piste conductrice en vue de supprimer l'influence du substrat sur le comportement du fusible La réalisation d'un tel fusible pose des problèmes technologiques complexes qui, compte tenu des prix de revient très bas admissibles pour ce type de produit, nécessite des solutions mal adaptées du point de vue économique, la clientèle n'étant pas prête à payer un fusible au

prix d'un transistor par exemple.

Le but de la présente invention est de remédier, au moins

en partie, aux inconvénients des solutions susmentionnées.

A cet effet, cette invention a pour objet un fusible comprenant un conducteur électrique allongé sous forme d'un film mince déposé à la surface d'un substrat isolant électrique allongé, dans lequel, pour un courant nominal donné IN, une variation maximum de température donnée Tmax et une longueur du conducteur électrique donnée 2 b, l'équilibre thermique est obtenu lorsque le rapport entre la section S de ce conducteur électrique et celle S' du support correspond sensiblement à S = th e b IN /2 S' 4 Tmax o P'th est la résistivité thermique du support et -e la résistivité électrique du conducteur électrique et o la résistivité thermique entre la température -3 ambiante et chaque extrémité du support est < 2000 C/W alors qu'elle est > 5000 C/W entre la température ambiante et la partie médiane de ce support, la valeur du L Tmax étant choisie suffisamment élevée pour que cet équilibre soit rompu , en < ls lorsque le courant atteint 2 IN. Les avantages du fusible objet de l'invention sont nombreux Ce fusible est parfaitement adapté aux types de composants électroniques montés en surface La technologie du dépôt sous forme de films minces se prête particulièrement bien à la production d'articles en grande série L'utilisation d'un film mince et étroit conduit à un très faible volume de métal à fondre La présence du support sur lequel le film conducteur est déposé contribue au refroidissement du fil au courant nominal, sans nuire à la rapidité de la coupure pour des multiples de ce courant nominal Cette solution permet de produire avec la même technologie une gamme de fusibles adaptés à tous les courants que l'on rencontre dans les circuits électroniques, typiquement entre 10 m A et 10 A,

sans que ceci constitue une limite du fusible lui-même.

-1 L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel: la figure 1 est un diagramme de la répartition des températures le long du fusible; la figure 2 est un autre diagramme de la répartition des températures le long du fusible; la figure 3 est une vue en perspective très agrandie de la partie active de ce fusible; et la figure 4 est une vue en perspective avec

arrachement de cette forme d'exécution.

Pour réaliser un fusible miniature très rapide destiné en particulier à la protection de circuits électroniques, il faut, du point de vue électrique, que la puissance dissipée et la chute de tension soient aussi faibles que possible Ceci signifie que la résistance et dont la puissance dissipée sont inférieures à une valeur limite fonction du courant nominal IN Le tableau I ci-dessous

donne les valeurs typiques des fusibles miniatures actuels.

TABLEAU 1

IN (A) V (m V) RN (ohm) PN (watt)

0,04 8000 200 0,32

0,1 3500 35 0,35 Fusibles 0,2 1700 8,5 0,34 rapides F

0,5 1000 2 0,5

1 200 0,2 0,2

370 0,185

2

0,74 4 280 0,07 1,12 Fusibles 250 0,05 1,25 très rapides: FF

8 250 0,031 2

250 0,025 2,5

Sur le plan technique, le fusible doit rester indéfiniment à une température inférieure & la température de fusion du

conducteur ou à une température qui risque de dégrader les per-

formances pour un courant inférieur ou égal à 1,4 fois le

courant nominal IN.

La température de fusion du conducteur doit être atteinte en < 1 seconde pour un courant de 2 IN et en < 10 ms pour un

courant de 4 IN.

Ceci signifie qu'à 1,4 IN un régime d'équilibre s' établisse entre la puissance de refroidissement et la puissance dissipée,

ce qui suppose évidemment l'évacuation de cette puissance dissi-

pée par conduction à travers le support du film conducteur vers l'extérieur L'énergie dissipée doit être infinie pendant un

temps infini.

En régime dynamique, c'est-à-dire à 2 UN et à 4 IN, l'énergie

dissipée doit être finie Elle correspond à l'énergie d'é-

chauffement du film métallique et du substrat à laquelle

s'ajoute l'énergie de refroidissement.

Plus l'énergie d'échauffement du film et du substrat est

réduite, plus on obtient rapidement l'énergie finie dissipée.

Ceci suppose, d'une part, de réduire le volume de matière à fon-

dre et de choisir la matière du substrat avec une densité et une

chaleur spécifique suffisamment faibles et, d'autre part, de ré-

duire la conduction de chaleur vers l'extérieur ce qui est en

contradiction avec le régime d'équilibre dans lequel la puis-

sance dissipée doit être évacuée par conduction.

Pour concilier les conditions du régime dynamique et du régime d'équilibre du fusible, le film de métal constituant le fusible et son substrat doivent etre allongés et la conduction de la chaleur doit passer par les deux extrémités du substrat allongé, extrémités dont la température doit rester à une valeur

constante A cet effet, la résistivité thermique entre la tem-

pérature ambiante et chaque extrémité du support doit être < 2000 C/W alors qu'elle doit être > 5000 C/W entre la température ambiante et la partie médiane de ce support Dans ces conditions, et pour autant que la puissance perdue par rayonnement et convection soit suffisamment faible, ce qui est

le cas, la répartition de la température le long du film conduc-

teur suit une loi parabolique comme illustré par la courbe î de la figure 1, de sorte que la température de ce conducteur allongé est plus élevée au centre On choisit la valeur du Tmax suffisamment élevée pour que la rupture d'équilibre réponde aux exigences susmentionnées relatives aux vitesses de coupure du courant. Pour accroître l'effet de concentration de l'échauffement

au centre du film conducteur allongé, on y ménage une restric-

tion Pour les temps 1 seconde, la répartition de la température reflète cette restriction comme illustré par la courbe c de la figure 1 Pour les temps 2 1 seconde, la répartition redevient parabolique grâce à la présence du

substrat.

La figure 3 illustre un fusible réalisé selon les principes généraux qui ont été exposés ci-dessus On reconnaît sur cette figure un substrat allongé en un matériau isolant électrique 1, reposant à ses deux extrémités sur deux appuis 2 et 3 destinés à

évacuer la chaleur produite en régime d'équilibre vers l'atmos-

phère Ce substrat porte une piste conductrice allongée 4 en métal qui présente une restriction 5 dans sa partie centrale pour accroître l'effet d'échauffement de cette partie centrale en vue de réduire au maximum le volume de matière à fondre et de

lui donner des propriétés quasi adiabatiques en régime d'échauf-

fement dynamique En diminuant la section de la piste conductrice par une réduction de sa largeur, on diminue du même coup la surface d'échange thermique avec le substrat au moins en régime dynamique et l'on obtient ainsi un isolement dynamique de la restriction 5, la variation de température maximum étant alors typiquement entre 4 et 10 fois plus élevée que la température moyenne, comme illustré par le diagramme de la figure 2 C'est ainsi qu'il devient possible d'atteindre la température de fusion pour un courant de 4 IN en un temps de l'ordre de < 1 ms et avec un courant de 2 IN en un temps de

l'ordre de 200 à 600 ms.

Apres avoir abordé les grandes options en vue de l'obten- tion d'un fusible de type très rapide (FF) destiné en particulier à la protection des circuits électroniques, nous

allons examiner maintenant le dimensionnement de ce fusible.

S est la plus grande section transversale de largeur W de la piste métallique 4, dont la résistivité thermique est fth et S' est la section transversale du substrat isolant électrique 1 dont la résistivité thermique est 'th'

La loi de répartition parabolique de la température en ré-

gime d'équilibre (fig 1) sans tenir compte du substrat 1, d'une éventuelle restriction des pertes par radiation et convection et du coefficient thermique sur la résistivité électrique fe est: AT = T Ta; Ta = température ambiante fth t e IN 2 T = Ta + (b 2 x 2) fth = résistivité thermique du métal

S = section transversale de la piste conduc-

trice 4 (cas d'une piste sans restriction) IN = courant nominal b = demilongueur Si x = 0: IN 2 b 2 Tmax-Ta = Z Tmax = e fth 2 52 Pour une valeur donnée de 4 Tmax, la valeur de S est: Le futh 52 = b 2 IN 2 ( 1) 2 a Tmax En présence du substrat de section S' et de résistivité thermique fth on peut admettre que tout se passe comme si l'on avait un métal de résistivité thermique /th tel que:

S S S'

=__ _ _ +

tt h h th f t f thif I La relation ( 1) donnant 52 devient: Je fith 52 = b 2 IN 2 2 A Tmax Puisque fth est une fonction de S, cette relation est en fait une équation du deuxième degré en S, équation dont l'une

des solutions donne la section de métal pour un courant IN.

Pour les valeurs de IN typiquement 10 A, le rapport entre la section S du conducteur et celle S' du support correspond sensiblement &: S = th e b IN 2 / 2 S' i Tmax

Exemple 1:

Piste: 2 b = 9 10-3 m Substrat: S' = 0,6 mm 2 i Verre: th = 0,70 C m/W Céramique: fth = 0,07 C m/W verre céramique (alumine fritté)

IN (A) 0,04 0,4 0,4 4 10

S (g 2 m) 1,5 150 15 1500 9375 R (ohm) 180 1,8 18 0,18 0,029

P (W) 0,29 0,29 2,9 2,9 2,9

Après avoir examiné le dimensionnement pour un temps très long (courant nominal), il est important d'examiner les effets qui en résultent pour le temps très court o le courant est

quatre fois le courant nominal, c'est-à-dire 4 IN.

Comme on le verra par la suite, le dimensionnement pour un temps très court est très dépendant de la section de la piste conductrice et de sa largeur qui conditionne la surface d'échange thermique avec le substrat en fonction de la résistance thermique entre la piste conductrice et l'ensemble du substrat Etant donné que l'épaisseur de la piste est constante, une restriction de la section initiale qui entraîne une concentration de puissance par unité de longueur, se traduit nécessairement par une diminution de largeur de la piste, donc une réduction de la surface d'échange & l'endroit o la

puissance dissipée est la plus élevée.

Nous allons voir maintenant les effets de la présence d'une

restriction le long de la piste conductrice La résistance ther-

mique entre le film métallique et l'ensemble du substrat peut être exprimée d'une manière approchée au moyen de l'expression: 1 es Rth =f Pth Ln( 2 Tir Wrt 2 o es est l'épaisseur du substrat

Vr est la largeur de la piste à l'endroit de la restric-

tion r est la longueur de la restriction La différence de température entre le film et le substrat est: AT = Rth * P P est la puissance dissipée dans la restriction de la piste conductrice La température doit atteindre la température de fusion de l'aluminium (> 6000 C) Dans ces conditions, la :Onb Tmeijg el ep le elle A np SUD Bl suep 'seque A Tns guo Tss Jdxe sep uaxoum nse A J Uru T Iep 3 p elq Tssod Ise TT 'snssep-To ( 1) uo Tea J el suep '? e Tdmexe I ap 'e 3 uuop se T ques TTT In us a OT ' ú'0 M/M Do LO'0: M/tu Do L'0: Sa Bfl DT Ue J? D 4 BJJBA 4 qo (D /rú 01 p tun Tu Turn Hre ^O e Jne açdm Bq que TDTJ 48 OD) L Ol ' ZOI = ( 009 ú_ O T e + T) _OT * ú Do O 9 e 3 f Imn Tu Tuin Ie,T Jnod Do 009 < & Z e Tdmexa li

(C) (-)G U

(e) I u, e T 3 p UOTI Des e Tl S D O o 009 e z NI 9 T = ai 14 J T UOIDT Jq Saj ITATI Dlonpuo D e T se ea Do Jg z(NI,) ef = d T a Jnle Jdmel e ZID ? mn Tu Tzn Te,T ep 9 TATIS Tsp J e T ep puedap eqduo D ue apueaid ç d Bouess Tnd

LZZZT 99 Z

T 51 q 19 JA a T il z (NI:p) 'Of uq q:lô( = 1

1 9 1

1 a T

1,275 109

céramique

1,275 1010

es Finalement, en fixant la valeur de Sr, c'est-a-dire de la section de la restriction à S/1,5 pour les faibles calibres (cas du verre) et à S/3 pour les forts calibres (cas de la céramique), on obtient les valeurs limites pour Wr: verre céramique (alumine fritté)

IN (A)

S(p 2 m) Sr (p 2 m) w (#m) Wr (Am)

0,04 0,4

1,5 150

1 100

< 195 < 195

< 130 < 130

0,4

< 2250

< 750

< 2250

< 750 < 750 < 750 Ci-dessous, nous donnons les valeurs correspondantes

de la largeur v de la piste si celle-ci n'avait pas de restric-

tion verre

IN (A)

v (J) 0,04 < 90 céramique 0,4 < 90 0,4 < 90 < 90 < 90 Comme on peut le constater, la présence de la restriction a une influence sur la largeur maximum admissible de la piste conductrice et ceci d'autant plus que le courant est élevé et que le substrat a une résistivité thermique Toutefois, on constate que pour un courant de 10 A, l'épaisseur de la piste est de 4,1 Mm alors que, sans restriction, cette épaisseur serait supérieure à 1 mm pour un maximum de 90 p de largeur ce qui serait impensable, même en sérigraphie Au contraire, avec la restriction, on ne dépasse pas, pour un courant de 10 A, 4,1 verre es : Ln __ wr Sr IN 2 Sr IN 2 gm d'épaisseur, ce qui signifie que tous les fusibles de 0,04 A à 10 A et plus, peuvent être réalisés avec une même technique de

dép Ut en couche mince.

On constate que la restriction concentre, dans une certaine mesure la puissance dissipée, du fait que la section de passage du courant est plus faible La concentration de puissance est

suffisamment importante à elle seule pour atteindre la tempéra-

ture de fusion de sorte qu'elle permet d'avoir une résistance thermique plus faible entre le substrat et la piste conductrice et par conséquent une largeur plus grande de l'ensemble de cette piste conductrice par rapport à ce qu'autoriserait une piste sans restriction Il s'agit donc, comme les exemples comparatifs le démontrentd'une caractérisation de la présente invention qui

devient essentielle au moins au-dessus de 0,5 A puisqu'elle con-

ditionne la possibilité de réaliser des fusibles rapides et très rapides sur des substrats et pour des courants de 0,5 à 10 ampères et même audelà, puisqu'il apparaît que 10 A ne constitue pas une limite du champ d'application de l'invention

et ceci avec la même technique de fabrication.

Compte tenu des indications qui précèdent, relatives au dimensionnement, nous allons étudier maintenant le temps d'échauffement pour ce même courant de 4 IN Tout se passe comme si, entre la piste conductrice qui doit atteindre dans le cas de

l'aluminium 6000 C et le substrat, existait une capacité ther-

mîque Cth définie par la formule ( 4): Cth = Kth * D Sr lr ( 4) o Kth est la chaleur spécifique du métal et D est sa densité. Rth Cth correspond à la constante de temps du fusible et donne donc avec les formules ( 2) et ( 4) 1 es Rth Cth fth Ln _ Kth D Sr ilir Vr * Jth Kth D Sr Ln _ Exemple 3 fth aluminium = 4,6 10-3 o C m/watt; Kth = 945 Joules/kg D = 2700 kg/m 3 ú Ln) 5, Rth Cth = 18,7 10-3 Sr w En se reportant au tableau de l'exemple 2, la constante de temps est de 1,9 10- 8 pour 0,04 A, 1,9 10-6 pour 0,4 A sur substrat de verre et sur substrat d'alumine, de 9 10-8 pour 0,4 A, 9 10-6 pour 4 A et 5,8 10-5 pour 10 A En admettant un temps d'échauffement égal à l O Rth Cth, le temps le plus long est de l'ordre de 0,6 ms, c'est-à-dire que l'on est bien au-dessous de la ms pour quatre fois le courant nominal de 10 A. Les tests ont été effectués avec des fusibles dimensionnés selon les indications données ci- dessus Ces tests ont également montré que pour un courant de 2 IN la coupure intervient pour des temps de l'ordre de 200 à 600 ms, soit bien au-dessous de la seconde Par conséquent, il est ainsi démontré qu'il est tout à fait possible de produire une gamme très étendue de fusibles couvrant en pratique l'ensemble des courants utilisés dans des circuits électroniques et répondant aux critères des fusibles

très rapides (FF) en adoptant une technologie tout a fait adap-

tee aux composants montés en surface, connus généralement sous le signe CMS, les conditions qui permettent de satisfaire aux exigences des fusibles FF sur une gamme aussi étendue par la technique de dépôt en couche mince sont, d'une part, le fait de former une piste allongée sur un substrat allongé, celui de refroidir le substrat par ses extrémités et, d'autre part, au

moins au-dessus de 0,5 A, la présence d'une restriction de sec-

tion qui, la couche étant d'épaisseur uniforme, se traduit par

une diminution de largeur.

Nous allons examiner maintenant les problèmes technolo-

giques ainsi que leurs solutions.

Le choix du métal utilisé pour la piste conductrice formée en couche mince sur le substrat est conditionné par les critères suivants: une faible résistivité, un coefficient en température oe élevé, une bonne stabilité à l'oxydation, une température de fusion comprise entre 600 1500 C, une bonne adhérence sur le substrat et une possibilité de connexion par des techniques usuelles. Parmi ces critères, l'adhérence est évidemment celui qui a la priorité, puisque c'est une condition essentielle Etant donné que les alliages ont une résistivité plus élevee et un

plus faible coefficient thermique d'accroissement de la résis-

tivité en fonction de la température que les métaux purs, on

préférera ces derniers.

Le tableau ci-dessous donne les différentes propriétés de

quelques métaux envisageables en tant que piste conductrice.

TABLEAU 2

f CI Stabilité Fusion Adhérence Fixation ( 10-6 ncm) (X 10-3/1 C) (o C) A 1 2,6 3,9 + 660 ++ -(+indir) Ni 6,9 4,7 + 1453 + + Cr 12,9 + 1890 ++ -+ indir Au 2,4 3,4 ++ 1060 ++ Ag 1,6 3,9 + 960 ++ En ce qui concerne le substrat, celui-ci sera minéral, soit en verre, soit en céramique, les critères de choix sont de nouveau l'adhérence, le prix qui doit être bas, les fusibles étant un composant électrique bon marché La rugosité doit être suffisamment faible, il doit être possible de briser, de couper ou de scier le substrat pour séparer les fusibles les uns des autres L'épaisseur doit pouvoir être aussi faible que 0,3 mm et la conductivité thermique doit être aussi faible que possible, surtout pour des fusibles au-dessus de 0,5 A Dans le cas de substrat en céramique, celui-ci peut avantageusement être

vitrifié pour diminuer la rugosité.

Comme on a pu le constater dans les exemples qui précèdent, le métal qui a été préféré est l'aluminium sur un substrat de verre ou de céramique L'aluminium se présente en effet comme le meilleur candidat, l'argent pur adhérant mal sur les substrats choisis et avec la technique de dép Ot utilisée Pour résoudre le

problème de la connexion du fusible en aluminium, diverses solu-

tions existent Lorsque cette connexion doit être réalisée par brasure à l'étain, une solution consiste, comme illustré par la figure 4, à disposer tout d'abord à chaque extrémité du substrat

une pastille 6 de nickel recouverte ensuite par une couche annu-

laire d'aluminium 7, ménagée aux deux extrémités de la piste conductrice 4, et dont le diamètre interne est inférieur à celui de la pastille de nickel 6, tandis que le diamètre externe est plus grand que celui de cette pastille 6, de sorte que cette couche annulaire d'aluminium 7 garantit l'adhérence de la pastille de nickel 6 et qu'il est alors possible d'effectuer la connexion du fusible par soudure à l'étain, en soudant l'élément de connexion au centre de la couche annulaire 7 sur la pastille

de nickel 6.

Dans le cas du soudage des connexions à l'étain et compte tenu de la refusion de l'étain lors de la fixation du fusible sur un circuit imprimé ou hybride, il est envisagé de réaliser la connexion à l'aide d'une pince 8 du type de celles vendues par Comatel Issy-les-Moulineaux (France) dont les deux branches prennent le substrat 1 en sandwich, la branche supérieure 8 a de cette pince 8 étant soudée à la pastille 6 de nickel par de l'étain 9 Lorsque le fusible est fixé à un circuit, par exemple par soudage de la face inférieure de la patte de fixation 8 b de la pince 8, la refusion de l'étain ne risque pas de provoquer le dessoudage de la pince 8, celle-ci tenant mécaniquement et la soudure est retenue autour de la branche 8 a par la tension de

surface du métal fondu autour de cette branche 8 a.

Il est également possible de réaliser un soudage par ultra-

sons aluminium-aluminium à l'aide du même type de pince Dans ce cas, la patte 8 a de la pince 8 est recouverte d'aluminium pour permettre sa fixation à la couche d'aluminium 7 et la patte de fixation 8 b de cette pince 8 est étamée pour permettre sa fixation sur le circuit Au cas o la piste 4 a moins de 10 gm

d'épaisseur, les extrémités peuvent être renforcées avec des pas-

tilles 6, non plus en nickel, mais en aluminium.

L'obtention des pistes conductrices et des pastilles résulte d'un processus de dép Ot physique en phase vapeur effectué sous vide, de préférence par la technique de pulvérisation cathodique du métal d'une cible, la condensation

se faisant sur le substrat placé en face de ladite cible.

L'évaporation thermique est aussi possible, soit à partir d'un métal fondu dans une nacelle adéquate chauffée par effet Joule, soit a partir d'un métal fondu par le faisceau délivré par un canon à électrons (dans ce cas, le métal est contenu dans un

creuset refroidi).

Pour le dép Ot des pastilles 6, il suffit de recouvrir le substrat d'un masque présentant des ouvertures dont la forme est celle voulue pour les pastilles; un tel masque présente un grand nombre de ces ouvertures, afin de déposer simultanément une

grande série de pastilles sur le substrat.

Le dép Ut de la couche conductrice, par contre, est fait sur toute la surface du substrat, et recouvre en particulier les pastilles 6; cette couche est ensuite photogravée grâce à un procédé classique, consistant à ouvrir des fenêtres dans une

couche mince de laque photosensible (appelée ci-après photore-

sist) étalée sur la couche conductrice, puis à réaliser une gravure humide, c'est-à-dire une attaque chimique sélective de la couche conductrice, les parties protégées par le photoresist ne sont pas attaquées, de sorte qu'à la fin de la gravure subsistent les pistes conductrices, selon les dessins de grande précision faits sur le masque de photogravure et qui déterminent

les géométries voulues des fusibles.

Les restes de photoresist sont ensuite simplement éliminés

par dissolution dans un solvant approprié.

Les techniques de formation des couches minces sous vide, et de leur photogravure par voie humide étant bien connues, nous

n'entrerons pas plus en détail dans ces procédés.

Compte tenu du grand nombre de pastilles déposé a la fois, du grand nombre de pistes conductrices gravées simultanément, des épaisseurs a déposer et de la possibilité d'accélérer le processus de dép Ut par l'utilisation d'un champ magnétique formé à la surface de la cible par un magnétron plan, les vitesses de dépfts sont tout à fait aptes à produire les fusibles à un coût

économiquement et commercialement intéressant.

Un des résultats assez surprenants de cette invention réside dans le fait que, contrairement à ce qui était logiquement prévisible, la présence du substrat ne diminue nullement les performances et semble même les améliorer La technique de dép Ot utilisée permet d'arriver à une grande précision et surtout à une grande régularité de l'épaisseur de la couche, de sorte que les fusibles ainsi obtenus ont une excellente reproductibilité Dans la pratique et comme illustré par l'exemple de la figure 4, les pinces de connexion 8 peuvent avantageusement également être utilisées pour évacuer la chaleur en régime de fonctionnement allant Jusqu'à 1,4 fois le courant

nominal IN.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Fusible comprenant un conducteur électrique allongé sous forme d'un film mince déposé à la surface d'un support isolant électrique allongé, caractérisé en ce que pour un courant nominal donné IN, une variation maximum de température donnée Tmax et une longueur du conducteur électrique donnée 2 b, l'équilibre thermique est obtenu lorsque le rapport entre la section S de ce conducteur électrique et celle S' du support

correspond sensiblement à: -

S = f'h fe b 2 IN 2/2 S' a Tmax o / th est la résistivité thermique du support et Je la résistivité électrique du conducteur électrique et que la résistivité thermique entre la température ambiante et chaque extrémité du support est < 2000 C/W alors qu'elle est > 5000 C/W entre la température ambiante et la partie médiane de ce support, la valeur du à Tmax étant choisie suffisamment élevée pour que cet équilibre soit rompu en <ls

lorsque le courant atteint 2 IN.

2 Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une restriction de section est ménagée le long du film formant le conducteur électrique allongé, à l'endroit du Tmax, consécutivement à une diminution de la largeur du film, la section de cette restriction étant choisie pour obtenir une répartition de température sensiblement parabolique lors de l'application d'un courant <Z 1,4 IN pendant une durée infinie et

un comportement quasi adiabatique pour des courants plus élevés.

3 Fusible selon la revendication 2, caractérisé en ce que le taux de restriction est compris entre 30 et 70 %

pour un film d'épaisseur constante.

4 Fusible selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le film mince est en aluminium.

Fusible selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le substrat est en verre.

6 Fusible selon la revendication 1, caractérisé en ce -À 2 >t 2661777

que le substrat est en A 1203 fritté vitrifié.

7 Fusible selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque extrémité dudit conducteur électrique comporte une partie recouvrant partiellement une pastille de métal plus épaisse. 8 Fusible selon la revendication 7, caractérisé en

ce que ladite pastille de métal est en nickel.

9 Fusible selon la revendication 7, caractérisé en

ce que ladite pastille de métal est en aluminium.