Brevet FR2289042A1 — publié le 19760521

L'invention concerne un condensateur électrique, à enroulement ou empilage formé de bandes de diélectrique métallisées et enroulées de façon décalée, des ponts de contact métalliques étant disposés sur deux faces frontales. Les petits condensateurs, c'est-à-dire les condensateurs dont les capacités sont comprises entre une valeur de O,Ol/uF et quelques /uF, pour des tensions-commençant à 60 V environ, sont le plus souvent constitués par un enroulement rond aplati par compression, en feuille de matière plastique métallisée. L'enroulement est formé par deux bandes de diélectrique, enroulées l'une dans l'autre, avec un décalage relatif. Une bande est donc en saillie sur une face frontale, l'autre bande étant en saillie sur l'autre- face frontale. Les bords en saillie peuvent être raccordés électriquement à un pont de contact. Pour garantir l'isolement des bords décalés par rapport à ce pont de contact, il est habituellement prévu-des bords isolants exempts de métal. La plupart du temps, ces bords isolants sont réalisés par des bandes de recouvrement dans l'installation de métallisation. Ces bandes ménagent, dans la direction de la bande, une série de petites bandes exemptes de métal sur la bande à métalliser essentiellement plus large. Une ligne dé coupe des bandes élémentaires est placée au milieu de chaque petite bande. La largeur usuelle~ des bords isolants est 1,5 mm. La réalisation de bords de 1 mm de largeur entraîne déjà une dépense considérable en ce qui concerne la technique de fabrication. Le décalage relatif des bandes et la disposition supplémentaire de bords isolants sur chaque bande font que la largeur effective de la bande, qui déterminela capacité, est notablement plus faible que la largeur correspondante de l'enroulement. Le rapport de la largeur de revêtement effective à la largeur de l'enroulement est d'autant plus défavorable que les dimensions des condensateurs sont plus faibles. Dans le cas des petits condensateurs pour circuits imprimés, on ne dispose souvent que d'un tiers de la largeur totale pour former effectivement la capacité. En conséquence, l'invention a pour but de perfectionner un condensateur à enroulement ou empilage, du type indiqué dans- le préambule, de façon à augmenter notablement sa capacité rapportée à son encombrement. Pour les petits condensateurs, on doit notamment augmenter le faible rapport de la largeur de revêtement effective à la largeur du condensateur. En outre, l'invention a pour but de procurer un procédé de fabrication dgun tel condensateur se distinguant par une mise en application simpl-e et économique. L'invention concerne, à cet effet, un condensateur du type ci-dessus, caractérisé en ce que les bandes de diélectrique sont métallisées sur toute leur largeur. Par conséquent, contrairement à ce qui est classique dans le mode de construction actuel des condensateurs, il n'est pas prévu de bandes isolantes exemptes de métal sur chacun des côtés de raccordement. Les bandes élémentaires sont découpées dans une bande métallisée de façon continue sur toute sa largeur. Etant donné qu'il suffit alors de tenir compte de la perte de largeur de bande efficace résultant du-, décalage relatif des bandes, on obtient une augmentation importante de capacité par rapport aux condensateurs-usuels à ltheure actuelle. Des essais ont été effectués avec des condensateurs réalisés au moyen de deux bandes de 10 mm environ de largeur sans bords isolants découpées dans une feuille de polyester de 5 microns d'épaisseur recevant une métallisation d'aluminium d'un seul coté, ces bandes étant enroulées avec un décalage de 0,7 mm environ. Ces essais ont montré, qu'apidés le brûlage de zones électriquement faibles au moyen d'un condensateur de 5/uF chargé à 600 V, on avait une fiabilité absolue des condensateurs pour une tension de service continu de 20 V environ. Cette tension de service est entièrement suffisante pour des circuits à semi-conducteurs dans lesquels on recherche souvent, en premier lieu, une capacité spécifique élevée avec un faible encombrement. Si des condensateurs à bandes métallisées sur toute leur largeur doivent pouvoir etre utilisés à une tension de service plus élevée, il s'est révélé~particulièrement judicieux de procéder à une attaque chimique des bandes de diélectriques individuelles sur un côté frontal. Deux bandes ainsi décapées sont ensuite enroulées l'une dans 11autreS de façon que le bord décapé de l'une des bandes se trouve dans l'enroulement derrière le bord de connexion non décapé de l'autre bande. L'attaque chimique élimine les bords découpés "graissés" ainsi que les bavures de découpage en saillie du côté frontal et que l'on ne peut pratiquement pas éviter lors du découpage de la feuille en matière plastique qui présente un caractère de plasticité plus ou moins accusé. On supprime ainsi la cause des claquages électriques. I1 n'est donc pas question de réaliser une petite bande isolante exempte de métal sur le bord de la bande. On doit simplement émousser les aretes de découpage et les bavures en saillie. La profondeur d'attaque est alors si faible qu'on ne reconnaît pas à l'oeil nu de zone de bordure exempte de métal. L'ordre de grandeur de cette profondeur d'attaque est de quelques centièmes demillimètre. L'attaque chimique des-bords découpés peut être effectuée de différentes façons. On peut opérer avec ou sans intervention d'un courant électrique, avec des acides, des lessives, des sels-ou leurs solutions dans lteau ou dans d'autres liquides. Dans certains cas particuliers, on peut aussi faire usage d'agents d'attaque gazeux tels quel par exemple, hydrures d'halogènes conjointement avec des traces d'eau agissant de façon catalytique.On opère alors essentiellement en enroulant d'abord individuellement les bandes de diélect-rique, on dispose ensuite l'un-de leurs côtés frontaux dans un agent d'attaque chimique et on les enroule finalement toutes les deux cojointement, de manière que les bords attaqués de ces deux bandes se trouvent sur des côtés frontaux opposés de l'enroulement réalisé. Dans le cas préférentiel d'utilisation de couches de zinc et d'aluminium, on envisage principalement une attaque au moyen d'acides. Cependant, on peut utiliser aussi, suivant la matière plastique de la bande porteuse, des lessives ainsi que des sels acides ou alcalins. En cas d'a-ttaque chimique sans électrolyse, il s'est révélé particulièrement judicieux de plonger les bandes enroulées individuellement dans de l'acide fluorhydrique, à dix pour cent environ, pendant une durée approximativement égale à quatre secondes. En raison de la faible masse atomique du fluor, on obtient une grande mobilité et une grande profondeur de pénétration des ions fluor dans un temps d'action relativement court. En outre, les composés résultants, A1F3 et ZnF2, ne sont pas hygroscopiques, ce qui est un grand avantage vis-a-vis des sels de zinc et d'aluminium, par exemple Zn C12 et Ai C13 qui absorbent l'humidité et deviennent donc conducteurs. On effectue l'attaque par l'acide fluorhydrique en plongeant, par un coté frontale dans la solution acide, les enroulements formés à partir du film en matière plastique métallisé sur toute sa largeur. La réaction de l'acide fluorhydrique avec le bord découpé du revêtement métallisé commence immédiatement et avec violence. La profondeur d'attaque dépend du type du métal, de la concentration de l'acide fluorhydrique, de la température, de la durée d'immersion et de la résistance de l'enroulement. A titre d'exemple, lorsque l'acide fluorhydrique est de l'acide à dix pour cent environ et que le métal déposé par métallisation est de lsaluminium, on a déjà éliminé par attaque chimique, après environ cinq secondes- d'immersion àla température ambiante, quelques-centièmes de millimètre de métal. Cependant, avec ce procédé, il est aussi possible de réaliser des bords ayant une largeur allant jusqu'à 1 mm environ. Mais, pour des raisons d'économie, on se limite à une largeur de bord de quelques centièmes de millimètre, ce qui est pleinement suffisant pour la plupart des applications. Les enroulements sont ensuite rincés à l'eau distillée et lavés trois fois, pendant quinze minutes à chaque fois, dans de l'eau distillée fraîche. Finalement, on sèche les enroulements dans le vide à la température ambiante pendant seize heures environ. En procédant à un chauffage pendant le séchage sous dépression, on peut réduire fortement le temps de séchage. Conformément au procédé indiqué, on a constitué des condensateurs avec des feuilles de polyester de 5 microns d'épaisseur et de 10 mih environ de largeur. Ces condensateurs ont pu, comme ceux de type classique en feuilles avec bande isolante exempte de métal, être brûlés à une tension nominale de 200 V environ. Les valeurs de tg et de la résistance en série étaient, le plus souvent, un peu plus faibles que dans les condensateurs répondant au type de construction actuel. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés représentant un exemple de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 représente un condensateur à enroulement classique; - - - La figure 2 représente-un condensateur à enroulement conforme à l'invention. Les deux condensateurs sont constitués par deux bandes de matière plastique 1 et 2 métallisées d'un seul côté. Ces bandes sont décalées latéralement et enroulées l'une dans l'autre. Un pont de contact 3 est monté sur chacun des bords en saillie. Le condensateur classique, suivant la figure 1, se cpmpose de bandes présentant une petite bande isolante exempte de métal sur chaque'bord situé à l'opposé du bord de contexion. Etant donné que la surface de travail du condensateur est limitée au domaine dans lequel les zones métallisées se recouvrent mutuellement, la largeur de bande effective be est considérablement -plus faible que la largeur réelle de l'enroul-ement bw. Par contre, dans le condensateur conforme à l'invention, représenté sur la figure 2, on a renoncé aux bords isolants, d telle-sorte qu'on a un rapport bien plus favorable entre la largeur de bande effective be et la largeur réelle de Itenroulement b -~ - I1 est bien évidént que les condensateurs du type proposé et les bandes réalisées suivant le procédé décrif prédemment peuvent ette en toute matière plastique appropriée pour les condensateurs dits "secs". On peut citer, par exemple, le polycarbonate, le polypropylène, le poly sulfonyle, le polytétrafluoréthylène ou le polytrifluor chloréthylëne. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir. duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Condensateur électrique à capacité spécifique élevée, à enroulement ou empilage formé de bandes de diélectrique métallisées et enroulées de façon décalée, des ponts de contact métalliques étant disposés sur deux faces frontales, condensateur caractérisé en ce que les bandes de diélectrique sont métallisées sur toute leur largeur. 20) Condensateur suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les bandes de diélectriques individuelles sont traitées par attaque chimique sur l'un de leurs cotés frontaux. 30) Procédé, pour fabriquer un condensateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on enroule d'abord-individuellement les bandes de diélectrique, on les dispose ensuite par l'un de leurs côtés frontaux dans un agent d'attaque chimique et on les enroule finalement par paires, conjointement, de façon que les bords attaques des dex bandes soient disposés sur dés côtés frontaux opposés de l'enroulement formé. 40) Procédés suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on opère avec une profondeur d'attaque plusieurs centièmes de millimètre. 50) Procédé, suivant 1' une ou l'autre des revendications 3 et 4, caractérisé en.ce qu'on plonge-les bandes enroulées individuellement dans de l'acide fluorhydrique à dix pour cent, pendant une durée de deux à cinq secondes environ. 60) Procédé, suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'on rince les bandes à l'eau distillée après l'attaque chimique et on effectue ensuite leur séchage.