Brevet FR2189846A1 — publié le 19740125

La présente invention est relative à un condensateur électrolytique à l'état solide, non polarisé, en forme de plaquette, nouveau et perfectionné qui convient spécialement pour la liaison par faces à une carte b circuit imprimé, ainsi qu'un procédé perfectionné de fabrication de ce condensateur. Un condensateur devant être utilisé sur une carte à circuit imprimé comme par exemple un circuit intégré hybride doit être aussi petit que possible. I1 a été fabriqué un tel condensateur en déposant successivement une couche diélectrique en oxyde métallique, une couche semiconductrice en oxyde métallique et une couche électroconductrice sur une tôle. On sait déjà que de tels condensateurs peuvent être produits en série en effectuant le dépôt sus-mentionné dans une série de zones discrètes d'une grande tôle et en séparant ces zones par découpage de la tôle. Toutefois, les condensateurs ainsi obtenus sont généralement polarisés et si on désire obtenir un condensateur non polarisé, il faut lier deux de ces condensateurs dos à dos.Un tel procédé de liaison nécessite des supports et des outils précis et cette mise en oeuvre est faucheuse et prend du temps, de sorte que le condensateur non polarisé produit est non seulement très coûteux, mais également de grandes dimensions et convient mal pour la liaison par la face. L'invention a donc pour buts de fournir un ensemble nouveau et perfectionné de condensateur électrolytique à l'état solide, non polarisé et en forme de plaquette qui convient bien pour une opération de liaison par la face; et un procédé perfectionné de fabrication en série de tels condensateurs. Suivant l'invention, le condensateur électrolytique à l'état solide, non polarisé et en forme de plaquette comporte deux plots de connexion en métal soudable et disposés de façon étroitement espacée dans un même plan, une paire d'électrodes d'anode plates constituées par un métal filmogène et disposées en feuille sur les plots respectivement, une couche diélectrique en oxyde métallique formée sur la surface de chaque électrode d'anode, une couche semiconductrice en oxyde métallique formée sur la surface de la couche diélectrique, une couche de cathode électroconductrice formée sur la couche conductrice, des couches de cathode appartenant aux deux électrodes d'anode et étant continues de sorte qu'elles forment une couche unique,et un revêtement en résine synthétique formé sur la couche de cathode. Le procédé de fabrication de ce condensateur suivant l'invention comprend un stade de décapage sélectif d'une tôle métallique feuilletée constituée par une première couche de métal filmogène et une seconde couche de métal soudable pour laisser subsister au moins deux ilots discrets de métal filmogène pour constituer deux électrodes d'anode sur la couche métallique soudable, un stade de formation d'au moins une couche isolante en oxyde métallique pour recouvrir les deux électrodes d'anode, un stade de formation d'au moins une couche semiconductrice en oxyde métallique sur la couche isolante, un stade de formation d'une couche de cathode électro-conductrice unique sur la couche semiconductrice en commun avec les deux électrodes d'anode, un stade consistant à verser de la résine synthétique sur la couche de cathode pour former un revêtement, et un stade de décapage sélectif de la couche métallique soudable pour laisser subsister au moins deux îlots discrets de métal soudable, disposés respectivement sur les deux électrodes d'anode afin de constituer des plots de connexion d'anode. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels les fig.l à 9 sont des vues en coupe représentant divers stades d'un mode de réalisation du procédé de l'invention; la fig.l0 est une vue en plan partielle représentant un stade du mode de réalisation des fig.l à 9; la fig.ll est une vue en plan partielle représentant un stade, correspondant à la fig.l0, d'une variante du procédé des fig.l à 9; les fig.l2 à 14 sont des vues en coupe représentant divers stades du procédé modifié de la fig.ll; les fig.15 à 21 sont des vues en coupe représentant divers stades d'un autre mode de réalisation du procédé de l'invention;; les fig.22 à 24 sont des vues en coupe représentant des stades d'un autre mode de réalisation du procédé de l'invention; la fig.25 est une vue en coupe représentant un stade d'une variante du procédé de la fig.6; et les fig.26 et 27 sont des vues en coupe représentant un stade d'une autre variante du procédé des fig. 22 à 24. En se référant d'abord aux fig.l à 9 qui représentent un mode de réalisation typique du procédé de l'invention, les stades de ce procédé commencent avec une tôle feuilletée 1 constituée par une première couche 2 de métal dit filmogène, comme par exemple du tantale, du titane, de l'aluminium ou du niobium et une seconde couche 2 de métal soudable comme par exemple du cuivre, du nickel, du fer ou du "Kovarn (marque déposée), comme représenté à la fig.l.. Les épaisseurs des deux couches peuvent être d'environ 0,5 mm respectivement par exemple. La première couche 2 est décapée sélectivement pour laisser deux flots discrets 4 en métal filmogène qui constituent les électrodes d'anode, comme représenté à la fig.2. Cette opération peut être exécutée commodément en utilisant une technique dite de décapage et de masquage à l'aide de matière de réserve photographique. les électrodes d'anode 4 sont ensuite oxydées au moyen d'une technique convenable pour former des couches diélectriques en oxyde mince 5, ccmme représenté à la fig.3. Cette oxydation peut être effectuée commodément par une technique d'anodisation, mais on peut faire appel à l'oxydation thermique dans certains cas. L'épaisseur de la couche d'oxyde peut aller de quelques à plusieurs milliers d'Angstroms, par exemple. Ensuite, on forme une couche semiconductrice en oxyde métallique 6, comme par exemple une couche de bioxyde de manganèse sur les couches d'oxyde 5, comme représenté à la fig.4. Cette opération peut être effectuée commodément en utilisant l'électrolyse d'une solution de sulfate de manganèse ou une dissociation thermique d'une solution de nitrate de manganèse, la couche semiconductrice 6 peut avoir une épaisseur de quelques dizaines à quelques centaines de microns. Ensuite, on forme une couche 7 de cathode éle ctroconductrice unique Sur la couche semiconductrice 6 en commun avec les deux électrodes d'anode 4, comme représenté à la fig.5. La couche de cathode 7 peut être formée en pulvérisant une suspension de graphite ou de la peinture électroconductrice ou à l'aide d'une autre technique de métallisation connue. Au stade suivant, on verse une résine synthétique moulable convenable sur la couche de cathode par une technique de moulage par transfert pour former une couche de résine 8, comme représenté à la fig.6. Ensuite, on décape la couche métallique soudable 3 de façon sélective par une technique similaire à celle utilisée pour former les électrodes d'anode 4, en vue d'obtenir deux plots de sélèction 9 disposés respectivement sur les électrodes d'anode 4. Afin de protéger la couche semiconductrice 6 mise à découvert par le décapage des plots de connexion 9, on dispose de la résine synthétique 10 sur la couche semiconductrice 6 à découvert. De plus, afin de faciliter le soudage des plots de connexion 9, on peut produire des dé p8ts de soudure 11 sur ces faces, comme représenté à la fig.8. Bien qu'il ne soit représenté sur les dessins annexés que deux électrodes d'anode 4 constituant un élément de condensateur, on peut forger un certain nombre d'ilots d'anode par décapage en rangée et en colonne, comme représenté à la fig.10. Dans ce cas, après avoir effectué les stades sus-mentionnés, on sépare l'ensemble moulé dans de la résine et de forme plate comportant un certain nombre d'éléments de condensateur en le découpant afin d'obtenir des condensateurs électriques individuels à l'état solide, non polarisés et en forme de plaquette, comme représenté à la fig.9. Si, comme représenté à la fig.ll, des trous 12 sont formés de façon appropriée dans la couche métallique soudable 3 après que les électrodes d'anode 4 aient été formées par décapage, la résine synthétique 8 srécoule dans ces trous, comme représenté en 13 à la fig. 12 et il subsiste des parties en saillie 14 après décapage des plots d'électrode d'anode 9, comme représenté à la fig.l3. Ces parties en saillie 14 coopèrent avec la couche de résine protectrice 10 pour empêcher celle-ci de s'écailler. les fig.l5 à 21 représentent un second mode de réalisation du procédé de l'invention. Suivant ce procédé, après que les électrodes d'anode 4 ont été formées par décapage sur la couche métallique soudable 3,comme dans le cas de la fig.l, on forme une pellicule 15 de résine synthétique convenable sur la couche métalliqueoeudable à découvert par un procédé de masquage et de pulvérisation par exemple, comme représenté à la fig.l5. On forme ensuite les couches ddlectri- ques d'oxyde 5 et les couches semiconductrices 6 de façon séquentielle par la même technique que celle utilisée dans le cas des fig. 1 à 9, comme représenté aux fig.6 et 17. Dans ce cas toutefois, les couches semiconductrices 6 sont formées séparément sur les électrodes d'anode respectives 4 par électrolyse, comme représenté à la fig. 17, du fait que la pellicule de résine 15 est non conductrice. On forme ensuite une couche de cathode 7 et une couche de résine 8, comme représenté aux fig.l8 et 19, et ensuite, on décape sélectivement la couche métallique soudable 3 pour former deux plots d'électrode 9, comme représenté à la fig.20, comme dans le cas des fig.l à 9. Par contre, dans ce mode de réalisation toutefois, la couche mise à découvert par le décapage de la couche métallique soudable 3 est la couche en résine synthétique 15 électriquement isolante et mécaniquement robuste. Par conséquent, la couche de résine protectrice 10 des fig.l à 9 devient inutile. Le condensateur achevé est représenté à la fig. 21. En se référant à la fig.22, une couche 16 de métal filmogène est déposée au lieu de la pellicule de résine 15 de la fig.l5. Dans ce cas, une couche diélectrique 5 en oxyde et continue est formée sur les deux électrodes d'anode 4 par le même traitement que dans le cas de la fig.l, comme représenté à la fig.23, et cette couche dense et robuste est mise à découvert, comme représenté à la fig.24, lorsque la couche métallique 16 est éliminée par décapage en même temps que la couche métallique soudable 3. Comme la couche d'oxyde 5 convient bien pour assurer la protection de la couche semiconductrice 6, aucune couche de protection supplémentaire n'est nécessaire. Le même effet peut être obtenu en laissant une partie de la couche métallique filmogène 2, comme représenté en 17 à la fig.25, au lieu de la couche métallique 16 de la fig.22 et en éliminant par décapage cette partie 17 en même temps que la couche métallique soudable 3. La fig.8 représente une variante proposée afin de supprimer 1' opération de dépôt de la couche métallique filmogène 16 de la fig. 22 et de supprimer une difficulté qui est de commander l'épaisseur de la partie 17 de la fig.25. les stades commencent à partir d'une tôle feuilletée 1 constituée par trois couches; une première couche 2 de métal filmogène, une seconde couche 4 de métal soudable et une couche 18 intermédiaire et mince en un second métal filmogène qui est soumise à un décapage plus lent que la première couche de métal filmogène, comme représenté à la fig.26. Les autres stades des procédés représentés aux fig.25 à 27 sont similaires à ceux du procédé des fig.22 à 24. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Bien que, sur les dessins annexés, la couche de cathode 7 soit représentée sur toute la superficie, il est assez avantageux qu'elle ne soit déposée que sur les deux électrodes d'anode 4 et une zone de canal reliant ces deux électrodes. Un tel dépôt limité de la couche de cathode 7 peut être obtenu par les techniques des masques photographiques. Les couches d'oxyde 5 et les couches semiconductrices 6 des deux électrodes d'anode peuvent être soit continues soit discontinues, à condition que la couche de cathode 7 soit continue sur les deux électrodes d'anode. On peut utiliser les matériaux semiconducteurs en bioxyde de plomb et en d'autres oxydes métalliques à la place de la couche 6 en bioxyde de manganèse.Bien que le plot de connexion 9 soit représenté sur la face inférieure de l'électrode d'anode 4, il peut prendre la forme d'une languette allongée s'étendant latéralement vers l'extérieur du corps du condensateur en choisissant convenablement la configuration de décapage. Comme décrit ci-dessus, le procédé de l'invention peut être mis en pratique très facilement en utilisant les techniques de décapage avec un matériau de réserve photographique et les techniques des masques photographiques et de dépôt qui sont bien connues dans le domaine de la fabrication des semiconducteurs et il n'est pas nécessaire d'appliquer une force mécanique ou de la chaleur pouvant détruire ou détériorer les caractéristiques électriques du condensabxr. On peut donc fabriquer des condensateurs électriques non polarisés présentant des caractéristiques uniformes et améliorées en série et à un prix réduit avec le procédé de l'invention. REVENDICATIONS 1.- procédé de fabrication de condensateurs électrolytiques à l'état solide, non polarisés et en forme de plaquette, caractérisé en ce qu'il consiste à décaper sélectivement une t81e feuilletée constituée par au moins une première couche de métal filmogène et une seconde couche de métal soudable afin de laisser subsister une série de paires d'plots discrets de métal filmogène sur la seconde couche de métal soudable, à former une couche diélectrique en oxyde métallique sur la surface de 1'lot, à déposer une couche semiconductrice en oxyde métallique sur la couche diélectrique, à déposer une couche électroconductrice sur la couche semiconductrice, cette couche électroconductrice étant continue au moins sur chaque paire d'flots, à verser de la résine synthétique sur la couche électroconductrice afin de former' un bottier continu en résine sur le côté décapé de la tôle, à décaper sélectivement la seconde couche en métal soudable pour laisser subsister les îlots discrets respectivement sur les autres surfaces des flots discrets de métal filmogène, et à découper le boi- tier en résine'suivant les limites des paires respectives afin de séparer les condensateurs individuels. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' une pellicule de résine synthétique est formée sur la surface de la seconde couche de métal soudable qui a été mise à découvert par décapage de la première couche de métal filmogène, après le stade de décapage. 3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' un métal filmogène est déposé sur la surface de la seconde couche de métal soudable qui a été mise à découvert par décapage des flots de métal filmogène, après le stade de décapage, et en ce que la couche déposée est éliminée par décapage pendant le stade de décapage de la seconde couche de métal soudable. 4.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu' une partie de la première couche de métal filmogène est laissée entre les flots au cours du stade de décapage de la première couche et en ce que la partie laissée est éliminée par décapage pendant le stade de décapage de la seconde couche de métal soudable. 5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la tôle comporte en outre une troisième couche de métal filmogène entre les première et seconde couches, le métal filmogène de la troisième couche étant soumis à un décapage plus lent que le métal filmogène de la première couche, la troisième couche étant laissée au cours du stade de décapage de la première couche et éliminée par décapage au cours du stade de décapage de la seconde couche. 6.- Condensateur électrolytique à l'état solide, non polarisé et en forme de plaquette, caractérisé en ce qu'il comprend deux plots de connexion constitués par un métal soudable et disposés de façon étroitement espacée dans un même plan, deux électrodes d'anode plates constituées par un métal filmogène et disposées en feuille sur les plots de connexion respectivement, une couche diélectrique en oxyde métallique formée sur la surface de chaque électrode d'anode, une couche électroconductrice en oxyde métallique formée sur la surface de la couche diélectrique, une couche de cathode électroconductrice déposée sur la couche semiconductrice, les couches de cathode qui appartiennent aux électrodes d'anode étant continues et se présentant sous la forme d'une couche unique, et une couche de résine synthétique formée sur la couche de cathode.