FR2842698A1 - Electronic circuit overvoltage protection having substrate with electrical conductor track each end and central section connected. - Google Patents
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Abstract
Description
I La présente invention vise un procédé et un dispositif de protectionI The present invention relates to a method and a protection device
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, against electrical overcurrents. It applies, in particular, to the protection of electronic circuits. To protect electronic components against electrical overcurrents, it is known to use removable fuse components placed on fuse supports welded to the electronic circuit. These protections have many drawbacks: on the one hand, the volume and the surface occupied are large and,
d'autre part, leur cot de fabrication et de pose est élevé. on the other hand, their manufacturing and installation cost is high.
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 It is also already known to produce the fuse directly on the printed circuit. However, this type of fuse malfunctions and does not make a clean blast of the fuse track. In fact, the heat dissipated in the fuse track tends to melt the support of the track first, then the track. To avoid this inconvenience, it is
connu de laminer une épaisseur de substrat sous la couche de cuivre du circuit imprimé. known to laminate a thickness of substrate under the copper layer of the printed circuit.
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 However, this technique is expensive because it must take place before the deposition of the copper layer. In addition, the frank breakdown of the track is still not guaranteed because the support tends to deteriorate under the effect of the heat created by the overcurrent.
passant dans la piste fusible.passing through the fuse track.
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 The present invention aims to remedy these drawbacks and, in particular, to integrate a fuse element into a printed circuit while retaining the standardized properties of the fuse element, that is to say in particular a frank breakdown at a
surintensité donnée.given overcurrent.
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 To this end, the present invention relates to a device for protection against electric overcurrents comprising a non-conductive substrate, a track of electrical conductor adhering, at each of its ends to the substrate, characterized in that the track of electrical conductor adheres substantially less. to the substrate, in its part
centrale qu'à ses extrémités.central only at its ends.
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 Thanks to these provisions, during an overcurrent, the electrical conductor track elongates under the effect of heat and detaches from the substrate, thus avoiding both the dissipation of heat in the substrate which risks preventing the melting of the electrical conductor track and the ignition of the substrate under the effect of the dissipated heat
par la piste de conducteur électrique. by the electrical conductor track.
Selon des caractéristiques particulières, la piste est réalisée en sérigraphie According to particular characteristics, the track is made in serigraphy
par insolation d'un substrat initialement recouvert d'une couche de matériau conducteur. by exposure of a substrate initially covered with a layer of conductive material.
Selon des caractéristiques particulières, une zone du substrat entourant la According to particular characteristics, an area of the substrate surrounding the
partie centrale de la piste de conducteur électrique est traitée chimiquement. central part of the electrical conductor track is chemically treated.
Selon des caractéristiques particulières, ledit traitement chimique est effectué According to particular characteristics, said chemical treatment is carried out
après insolation du substrat.after exposure of the substrate.
Selon des caractéristiques particulières, ledit traitement chimique est un dépôt According to particular characteristics, said chemical treatment is a deposit
de solvant.solvent.
Selon des caractéristiques particulières, ledit solvant est de l'acétone déposé According to particular characteristics, said solvent is acetone deposited
sous forme de jet liquide, de gel ou de patch. as a liquid jet, gel or patch.
Selon des caractéristiques particulières, le dépôt de solvant est effectué par According to particular characteristics, the solvent deposition is carried out by
un bras robotisé.a robotic arm.
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 Thanks to each of these arrangements, the production of the device which is the subject of the present invention easily fits into a circuit manufacturing process.
électroniques et présente un faible cot. electronic and has a low cost.
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 The present invention also relates to a method for producing the device succinctly described above, characterized in that it comprises: - a screen printing step by exposure of a substrate initially covered with a layer of conductive material, to produce a track of electrical conductor, - a step of chemical treatment of a central part of said track of electrical conductor so that the track of electrical conductor adheres
sensiblement moins au substrat, dans sa partie centrale qu'à ses extrémités. substantially less to the substrate, in its central part than to its ends.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières dudit procédé étant identiques à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas The advantages, aims and particular characteristics of said method being identical to those of the device as succinctly set out above, they are not
rappelés ici.recalled here.
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention Other advantages, aims and characteristics of the present invention
ressortiront de la description qui va suivre, en regard du dessin annexé dans lequel: will emerge from the description which follows, with reference to the appended drawing in which:
- 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 - Figure 1 shows, in top view, a first embodiment of a device object of the present invention, - Figure 2 shows, in section along the line 11-II of Figure 3, a second embodiment of a device which is the subject of the present invention, and
- la figure 3 représente, en vue de dessus, le dispositif illustré à la figure 2. - Figure 3 shows, in top view, the device illustrated in 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 In FIG. 1, we observe a substrate 10 carrying an electrical conductor track 15 having ends 16 and 17 and a central part 18 on a zone 20
du substrat 10.of substrate 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 The substrate 10 is, for example, epoxy known in the manufacture of printed circuits. The electrical conductor track 15 is, for example, produced in screen printing by exposure of a substrate initially entirely covered with a layer of conductive material, for example copper. A printed circuit (not shown) produced on the substrate 10 is adapted to be protected from electrical overcurrents by melting of the track 15. For this purpose, the central part 18 of the electrical conductor track has a width less than that of the ends 16 and 17. In this way, during an electrical overcurrent, it is the central part 18 which heats up the most, melts and becomes
coupe, jouant ainsi son rôle de fusible et interrompant le passage du courant. cut, thus playing its role of fuse and interrupting the flow of current.
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 According to the present invention, the electrical conductor track 15 adheres substantially less to the substrate 10 in its central part 18 than to its ends 16 and 17. For this purpose, the area 20 of the substrate 10 which surrounds the central part 18 of the electrical conductor track 15 is chemically treated. Preferably, said chemical treatment is carried out after exposure of the substrate, by depositing a solvent, for example acetone deposited in the form of a liquid jet, gel or patch. The purpose of this treatment is to detach (or facilitate detachment from) the central part 18. In fact, during the heating of the central part 18, the latter expands and detaches from the support. A thermally insulating layer of air then appears, between this central part 18 and the
zone 20 du substrat 10.area 20 of substrate 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 Since the electrical conductor track 15 has a melting temperature much higher than that of the substrate 10, the present invention makes it possible to thermally isolate the fusible central zone 18 from the substrate 10. This layer of air makes it possible to prevent the heat from the heating of the fusible zone disperses in the substrate 10 (which would cause the substrate to heat up and / or give off smoke and / or possibly, ignition of the substrate) and prevent frank and rapid melting of
la zone fusible (qui mettrait plus de temps à s'échauffer et donc à claquer). the fuse zone (which would take longer to heat up and therefore to blow).
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 The implementation of the present invention therefore allows a frank breakdown of the fuse zone at the predetermined overcurrent and avoids local deterioration of the substrate 10. It is observed that the appearance of the layer of thermally insulating air between the central part 18 and the area 20 of the substrate 10 can be done either at the time of the chemical treatment, or at the first use of the electronic circuit (first heating of the
piste 15), soit lors d'une surintensité (fort échauffement de la piste 15) . track 15), or during an overcurrent (strong heating of track 15).
Pour réduire le cot de mise en oeuvre de la présente invention, le dépôt de To reduce the cost of implementing the present invention, the deposit of
solvant est effectué par un bras robotisé. solvent is carried out by a robotic arm.
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 Of course, the width of the fuse track 15 is determined as a function of the overcurrent necessary for the breakdown of the track. In Figure 1, different values of
fusibles sont schématisées par différentes largeurs de piste. fuses are shown schematically by different track widths.
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 FIGS. 2 and 3 show an embodiment of the protection device according to the invention in which the transmission of heat to the substrate is further attenuated. This attenuation is achieved by grooves or millings in the support as well as by specific shapes given to the central part of the fuse track. Thus, there is a substrate 30 carrying an electrical conductor track 35 having ends 36 and 37 and a thinned central portion 38 on an area 40 of the substrate 30. The area 40 has a thickness less than the rest of the substrate 30, by
exemple par suite d'une étape de fraisage de la face du substrat 30 opposée à la piste 35. example following a step of milling the face of the substrate 30 opposite the track 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 In the area 40, two grooves 41 and 42 surround the central part 38 of the track 35. The circular shape given to the central part 38 makes it possible to balance the
forces de dilatation lorsque la partie centrale 38 s'échauffe sous l'effet d'une surintensité. expansion forces when the central part 38 heats up under the effect of an overcurrent.
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 This causes, more quickly than for a linear form, a separation between the part 38 of the track 35 and the substrate 30. The part thus detached heats up more quickly, for lack of heat dissipation in the substrate 30, reaches its temperature of fusion and slap. The heating of the part 38 is favored by the grooves 41 and 42 which limit the thermal diffusion in the substrate 30. As a variant, the grooves 41 and 42 are replaced by holes (not shown) in order to reduce, even more, the thermal diffusion in the substrate 30. The reduction in the thickness of the part 40 of the substrate 30 has the effect of reducing the release of fumes caused by a possible start of
combustion du substrat 30.combustion of the substrate 30.
Le substrat 30 et la piste 35 sont constitués comme exposé en regard de la The substrate 30 and the track 35 are constituted as shown opposite the
figure 1.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 According to the present invention, the electrical conductor track 35 adheres substantially less to the substrate 30 in its central part 38 than at its ends 36 and 37. The area 40 of the substrate 30 which surrounds the central part 38 of the conductor track Electric 35 is chemically treated. Preferably, said chemical treatment is carried out after exposure of the substrate, by depositing a solvent, for example acetone deposited in the form of a liquid jet, gel or patch. When the central part 38 heats up, it expands and a layer of thermally insulating air appears between
cette partie centrale 38 et la zone 40 du substrat 30. this central part 38 and the area 40 of the substrate 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 To make certain embodiments of the device which is the subject of the present invention, there is carried out: - a screen printing step by insolation of a substrate initially covered with a layer of conductive material, to produce an electrical conductor track, - a step of chemical treatment of a central part of said electrical conductor track so that the electrical conductor track adheres
sensiblement moins au substrat, dans sa zone centrale qu'à ses extrémités. substantially less to the substrate, in its central zone than to its ends.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CD | Change of name or company name | ||
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PLFP | Fee payment |
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