Brevet FR2020077A1 — publié le 19700710

La présente invention concerne la fabrication des condensateurs céramique à capacité élevée pour un faible encombrement. L'invention concerne notamment les condensateurs du type à couche barrière de céramique. Il est classique de préparer un corps de céramique, contenant par exemple du titanate de baryum, que l'on cuit sous atmosphère réductrice à des températures éle- vées de l'ordre de 1260 à 15400C. la matière céramique ainsi rd- duite se comporte comme un semi-conducteur. Après un tel traitement, on applique une composition métallique d'électrode, puis, pour réaliser les électrodes elles-mêmes qui sont généralement à base d'argent, on traite à nouveau les corps à hauts température sous atmosphère oxydante.Au cours de ce traitement relativement court, il se produit une certaine réoxydation contrôlée de la surface du copps de céramique qui entraine la formation d'une couche barrière relativement isolante immédiatement soue les électrodes d'argent. Du fait de cette barrière, on pourrait à première vue croire que la matière céramique va se comporter comme une diode, mais, de toute évidence, ces caractéristiques s'annulent, étant donné qu'une couche barrière similaire existe sous chaque électrode. Le brevet britanique N 832.063 décrit un tel corps de cé- ramique équipé d'une paire d'électrodes et dans lequel la barrière non ohmique située sous l'une des électrodes est pratiquement court-circuitée, doublant approximativement la capacité de l'élé- ment de circuit comme on le verra plus loin. Ce court-circuit a en outre pour effet de transformer l'élément de circuit en redres- seur, faisant apparaitre la fonction de diode mentionnée plus haut. La Demanderesse a découvert qu'en introduisant une électrode de métal noble, il était possible de réaliser un corps de céramique à l'état vert sous la forme d'un stratifié, l'électrode c- tituant une couche interne étant de nature telle qu'après cuisson, réduction et formation de la couche barrière de céramique entre une ou plusieurs électrodes externes, une connexion électrique peut être établie avec l'électrode interne qui est en contact dirent avec l'intérieur du corps de céramique semi-conductrice. Un avantage important de l'invention et que ce contact direct avec le corps interne de céramique permet d'augmenter considérable- ment les caractéristiques nominales de l'élément de circuit, qu'il soit utilisé comme condensateur ou comme diode. Ainsi, dans le cas d'un bloc de céramique dont les faces opposées sont recouvertes d'électrodes d'argent, la capacité obtenue en mettant ces électrodes en parallèle et en réalisant une seconde connexion à l'électro- de interne, disposée symétriquement par rapport aux électrodes ex- ternes,permet l'obtention d'une capacité environ quatre fois plus grande que celle des deux électrodes d'argent. le courant nonimal d'une diode réalisé selon ce principe est sensiblement double de la valeur admissible obtenue sans électrode centrale en court-cir- cuitant l'une des électrodes externes à la masse du semi-conducteur. Dans une forme de réalisation pratique, le corps de semiconducteur est réalisé sous la forme d'un disque à ouverture centrale, une électrode d'argent couvrant la majeure partie des faces externes du disque et de l'une de ces tranches, et une électrode de métal noble couvrant la majeure partie du plan médian du disque. Dans un cas,l'électrode d-'argent recouvre la tranche extérieure et la connexion à l'électrode de métal noble se fait par le centre, dans l2autre cas, l'électrode d'argent couvre la tranche intérieure et le contact à l'électrode de métal noble se fait par la tranche extérieure du disque. Dans le premier cas, l'électrode centrale est positive pour une céramique au titanate de baryum, alors que dans le second cas, elle est négative. Pour réaliser le contact latéral à l'électrode de métal noble, les régions voisines du disque de céramique sont tout d'abord re- couvertes d'une couche métallique appropriée. 1'6lectrode centrale de métal noble peut entre réalisée en comprimant une feuille de platine ou d'un autre métal noble entre deux ces de céramiqu--. Pour des raisons de résistance méanique, il est préférable que la feuille ne dépasse que l'un des côtés du corps de céramique obtenu, lorsque celui-ci a la forme d'un bloc ou sur la tranche intérieure ou extérieure, lorsque le corps a la forme d'un dieque perforé, En pratique, on procède généralement par dépôt d'un produit à base de métal noble. Un tel métal a l'avantage de résister aux températures élevées de cuisson de la céramique. Le produit est déposé jusqu'à l'un des bords du corps de céramique obtenu et la connexion de l'électrode peut s'effectuer après la cuisson du corps en déposant un produit à base d'argent, sur lequel est soudé un conducteur de connexion externe La description qui suit illustre un mode de réalisation d'un condensateur selon la présente invention.Une mince pièce de céramique non cuite est métallisée sur l'une de ses faces avec un produit à base de platine ou de palladium, en ménageant une marge sur trois côtés et en prolongeant le dépôt jusqu'au quatrième côté. On laisse sécher le produit avant de le recouvrir d'une feuille similaire de céramique verte. Le stratifié résultant est comprimé pour réaliser un bon contact entre les surfaces internes et le corps obtenu est soumis à la cuisson dans un four à céramique ordinaire. Comme cela est classique dans les procédés de fabrication de condensateurs à couche barrière, la céramique cuite est ensuite chauffée dans un four à atmosphère réductrice pour la faire passer à l'état semi-conducteur. Les surfaces supérieure et inférieure sont ensuite recouvertes d'un produit à base d'argent, la couche s'arrêtant à peu de distance de l'extrémité où s'arrête l'électro- de interne. Ces deux couches sont réunies en recouvrant du même produit la tranche qui n'est pas occupée par l'électrode interne on applique également le produit à base d'argent à la tranche sur laquelle débouche l'électrode interne. Toujours selon les procédés classiques de fabrication de condensateurs à couche barrière, on procède à une nouvelle cuisson du corps pour réduire le produit à l'état d'argent métallique et permettre une réoxydation déterminée de la surface du corps. les fils de connexion sont enfin soudés aux deux tranches argentées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin la figure 1 est une vue en plan d'une forme de réalisation selon l'invention la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une vue en plan d'une seconde forme de réalisation la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; et la figure 5 est une coupe d'une troisième forme de réalisation. Les figures 1 et 2 représentent un condensateur comportant un disque 1 en céramique semi-conductrice composé principalement de titanate de baryum, le disque présentant une ouverture centrale 2. Une couche de métal noble 3 disposée dans le plan médian du disque s'étend jusqu'à l'ouverture 2, mais s'arrête à une courte distance de la tranche extérieure du disque, comme indiqué par le cercle discontinu sur la figure 1. La surface externe du disque, y compris sa tranche extérieure, est couverte d'une couche d'argent 4 s'arrêtant à peu de distance de la tranche intérieure du disque 5. Une couche circonférencielle 6 également en argent est déposée sur la tranche interne du disque, de manière à s'arr8ter légèrement avant les arêtes délimitant cette face pour ménager une zone libre entre le bord 5 et la couche 6. le disque est réalisé par les procédés précédemment décrits, en utilisant pour la couche 3 un produit à base d'or, de palladium ou de platine et un produit à base d'argent pour les couches 4 et 6. La couche 6 constitue un contact électrique direct avec la couche de métal noble 3 qui est elle-même directement en contact électrique avec le corps semi-conducteur 1. La céramique située immédiatement au-dessous des couches argentées 4 et 6, à cependant une résistivité bien supérieure, car elle a été soumise à une oxydation importante pendant le processus de réduction de la couche d'argent. La forme représentée aux figures 3 et 4 est essentiellement la m8me-que celles des figures 1 et 2, sauf que la couche de métal noble 3 apparat sur la tranche extérieure du disque, sur laquelle est également appliquée la couche d'argent 6, au lieu de la tranche intérieure comme précédemment. Le corps de céramique représenté à la figure 5 a la forme d'un bloc mais sa construction est essentiellement identique à celle représentée sur la partie de droite de la figure 4. la couche in- terne de métal noble 3 est en contact électrique avec la couche externe d'argent 6 qui est déposée au centre de l'une des faces d'extrémité du bloc dont toutes les autres faces sont couvertes par la couche d'argent 4. Il va de soi que la présente invention n'a dtd décrite qu'à titre explicatif mais non limitatif et qu'il pourra etre apporté toutes modifications utiles sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Condensateur céramique comprenant un corps de céramique semi-c;onductrice dont la surface présente une couche barrière ohmi- que, au moins partiellement recouverte d'une première couche électrode, ledit condensateur étant en outre caractérisé en ce que le corps contient une seconde couche électrode en contact direct avec la céramique semi-conductrice, une connexion électrique etant réalisée avec ladite seconde couche à l'extérieur du corps. 2. Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche électrode est en argent et la seconde couche électrode est en métal noble. 3. Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit contact extérieur est fourni par une couche d'argent déposée sur une partie d'une face du corps. 4. Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps a la forme d'un disque annulaire dans le plan médian duquel est dispos a seconde couche électrode qui-s'étend jusqu'à l'une des tranches,4raemière couche électrode couvrant la majeure partie de la surface restante de l'anneau. 5. Procédé de réalisation d'un condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à former un stratifié comprenant une couche de métal noble serrée/entre deux couches de céramique à l'état vert, à cuire ladite céramique en atmosphère réductrice, à former un revetement métallique sur la plus -grande partie de la surface de la céramique sous une atmosphère oxydante pour réaliser une couche barrière ohmique sur ladite surface, le revêtement métallique n'étant pas en contact avec ladite couche de métal noble, puis à former un dépôt conducteur sé- paré en contact électrique avec la couche de métal noble. 6. Procédé selon la la revendication 5, caractérisé en ce que le dépôt métallique et le dépôt conducteur sont tous deux formés par dépôt d'un enduit métallique, puis cuisson. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'enduit est à base d'argent et en ce que les deux dépôts condue teurs sont soumis à la même opération de cuisson.