Brevet FR2386894A1 — publié le 19781103

La présente invention concerne la fabrication de condensateurs. Elle concerne plus particulièrement un procédé de fabrication d'un condensateur à film diélectrique souple, dans lequel on réalise un bobinage simultané de deux films diélectriques avec interposition de couches conductrices décalées et on raccorde ensuite une connexion électrique à chacune des tranches du bobinage ainsi obtenu. Par exemple, dans la fabrication de condensateurs à diélectrique plastique métallisé, on superpose avec un léger décalage deux films plastiques métallisés et on réalise ensuite un bobinage à double enroulement des deux films ainsi superposés. Du fait du décalage des deux films plastiques métallisés, le premier enroulement dépasse du second sur l'une des tranches du bobinage et, inversement, le second enroulement dépasse du premier sur la tranche opposée du bobinage. On raccorde ensuite une connexion électrique à chacune des tranches du bobinage pour cela, sur chaque tranche, un fil de connexion est mis en contact avec la couche métallisée de l'enroulement qui dépasse sur la tranche considérée. Les deux films plastiques métallisés utilisés sont constitués chacun par un ruban en matière plastique d'environ 2 à 12 > i d'épaisseur et de quelques millimètres de largeur sur lequel est déposée une couche métallisée de quelques centaines d'Angstrom d'épaisseur. Le film plastique est généralement constitué d'une matière polymère telle que, notamment, un polycarbonate, le polytéréphtalate d'éthylène ou le polypropylène. La couche métallisée est généralement obtenue par vaporisation d'aluminium sur l'une des faces du film plastique. Les deux films plastiques jouent le rôle de diélectrique et les deux couches métallisées déposées sur ces films jouent le rôle d'armatures qui sont destinées à Entre reliées respectivement à une connexion électrique. Jusqu'à présent, on a fait appel à une technique dite de métallisation("shoopage') pour réaliser le contact électrique entre chaque armature et le fil de connexion destiné à lui être associé. Une telle technique consiste à projeter du métal fondu sur chacune des tranches du bobinage au moyen d'un chalumeau oxyacétylénique ou d'un chalumeau à arc. Sur le dépôt métallique ainsi formé, il suffit de souder l'extrémité d'un fil de connexion. Essentiellement, l'invention propose de remplacer cette projection de métal fondu par l'application d'un système chimique constitué par une résine synthétique chargée en matière électroconductrice. L'invention a en conséquence pour objet un procédé de fabrication d'un condensateur du type dans lequel on réalise au bobinage d'au moins deux films diélectriques souples avec interposition de couches conductrices décalées, caractérisé par le fait que l'on applique sur chaque tranche du bobinage une couche d'une résine synthétique chargée en matière électroconductrice et que l'on raccorde un fil de connexion à chacune desdites couches de résine. Dans un premier mode de mise en oeuvre de ce procédé, la résine synthétique utilisée est une résine thermodurcissable. Parmi les résines thermodurcissables convenant à la mise en oeuvre de l'invention, on peut citer principalement les résines époxy, les résines polyester, et les résines polyuréthane notamment, avec leurs durcisseur et solvant appropriés. Selon une première variante de ce premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on applique sur chaque tranche du bobinage une ou plusieurs couches d'une résine thermodurcissable chargée en matière électroconductrice ; ensuite, on sèche et on polymérise lesdites couches de résine ; puis on effectue un dépôt métallique sur chaque couche de résine polymérisée de manière à souder ensuite une extrémité d'un fil de connexion sur chaque dépôt métallique ainsi formé. Dans le cas où l'on dépose plusieurs couches sur chaque tranche on fait sécher chaque couche à basse température après dépôt, tandis que toutes les couches sont polymérisées ensemble avant le dépôt métallique. Le dépôt métallique peut être réalisé par étamage, par exemple au moyen d'une pâte ou au trempé, ou encore par argenture. Selon une seconde variante de ce premier mode de mise en oeuvre, après application d'une ou plusieurs couches de résine thermodurcissable, on noie dans la résine une extrémité d'un fil de connexion et on polymérise ensuite lesdites couches de résine de manière que l'extrémité du fil de connexion soit prise dans la masse de la résine. Avantageusement, la couche de résine qui tient le fil de connexion présente une viscosité plus importante. Dans les deux variantes du premier mode de mise en oeuvre, le séchage des couches de résine thermodurcissable est effectué avantageusement à basse température (environ 60 à 800C) et la polymérisation s'effectue à une température d'environ 120 à 1400C. Dans un second mode de mise en oeuvre de l'invention, la resine synthétique utilisée est une résine thermoplastique. Parmi les résines thermoplastiques appropriées, on peut citer notamment les polyoléfines,telles par exemple le polyéthylène, le polypropylène, le polystyrène, ainsi que les polyamides. Dans ce second mode de mise en oeuvre, on applique une couche de résine sur chaque tranche du bobinage en plongeant successivement ces deux tranches dans un bain de résine thermoplastique à l'état liquide et on enfonce ensuite dans chaque couche de résine une extrémité d'un fil de connexion. Selon ce second mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on ajoute un fil de connexion, par exemple en plongeant l'extrémité chaude ou chauffée de chaque fil de connexion dans la couche de résine refroidie. Le fil pénètre par fusion locale de la résine. Quelle que soit la nature de la résine synthétique utilisée (résine thermodurcissable ou résine thermoplastique), la matière électroconductrice incorporée dans la résine synthétique pourra être constituée par des particules d'un matériau bon conducteur comprenant notamment un ou plusieurs des éléments suivants : métal précieux tel que l'Argent, le Cuivre et/ ou l'Aluminium, le Carbone. Cette matière électroconductrice sera présente jusqu'à environ 90 % en poids de la résine finale. La valeur minimale dépend de la résistivité maximale admissible pour la résine synthétique chargée. Il est estimé actuellement que cette résistivité maximale est de 0,1 .n. cm2/ cm (soit 0,001,C- m2/m). Le pourcentage en poids est de préférence 70 à 80 % en poids. Le procédé selon l'invention évite d'avoir à protéger le composant comme c'était le cas avec la métallisation ou shoopage de la technique antérieure. Cette même technique antérieure donnait souvent lieu à une oxydation de la liaison entre la métallisation et les armatures, oxydation qui est substantiellement réduite selon l'invention. Il en résulte une diminution de la tendance à l'échauffement du diélectrique en présence de courants importants. Corrélativement, le procédé selon l'invention se prête très bien à une automatisation complète. Dans la plupart des variantes, il permet également la mise en place des connexions sans opération de soudage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre et en regard des figures du dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en perspective illustrant de façon schématique deux films métallisés, superposés et décalés, destinés à la réalisation d'un bobinage d'un condensateur selon l'invention . la figure 2 illustre très schématiquement un exemple de bobinage à deux enroulements 10 et 16 réalisé avec deux films métallisés superposés et décalés, dans le cas d'un condensateur cylindrique ; et . la figure 3 est une coupe partielle très schématique longitudinale dubobinage de la figure 2 (ligne de coupe A-A). La figure 1 montre un film métallisé 10, comportant un ruban de matière plastique 12 sur lequel est déposée une couche métallisée 14. Le film 10 est superposé avec décalage sur un autre film métallisé 16 identique au film métallisé 10 et comportant un ruban de matière plastique 18 sur lequel est déposée une couche métallisée 18. Le décalage des deux films 10 et 16 est réalisé de telle manière que le bord 22 du ruban 12 dépasse du bord 24 du ruban 18 et que par conséquent, du fait que les deux rubans ont la même largeur, lebord 26 du ruban 18 dépasse du bord 28 du ruban 12. Comme on peut le constater sur la figure 1, la couche métallisée 14 s'étend jusqu'au bord 22 du ruban 12 mais n' arrive pas jusqu'au bord 28 du ruban 12 de manière à ménager une zone marginale 30 où le ruban 12 n'est pas métallisé. De même, la couche métallisée 20 s'étend jusqu'au bord 26 du ruban 18 et n'arrive pas jusqu'au bord 24 du ruban 18 de manière à ménager une zone marginale 32 où le ruban 18 n'est pas métalli se. Les deux films métallisés 10 et 16 sont destinés à former un bobinage à deux enroulements tel que représenté à la figure 2. Les zones latérales non métallisées 30 et 32 forment des gardes pour isoler électriquement les deux groupes d'armatures. Le décalage entre les films 10 et 16 permet ici à la résine synthétique chargée en matière conductrice, de pénétrer entre les deux films pour venir en contact étroit avec une partie substantielle de la couche métallisée d'un des deux rubans Ainsi, la résine synthétique, destinée à être en contact avec la couche métallisée 14, est appliquée sur la tranche du bobinage correspondant au bord 22 du ruban 12 et au bord 24 du ruban 18 et ne peut donc entrer en contact avec la couche métallisée 20 du ruban 18 du fait de la zone marginale 32. Il convient en effet de remarquer que la largeur des zones marginales 30 et 32 est considérablement plus grande que l'épaisseur des couches métallisées 14 et 20 et que par conséquent la résine synthétique ne peut pénétrer dans les espaces ménagés par les zones marginales. Comme le montre la figure 3, la couche 34 de résine synthétique appliquée sur la tranche du bobinage, qui apparaît à droite sur la figure, permet d'établir un contact électrique avec la couche métallisée 14 qui constitue l'une des armatures du condensateur sans entrer en contact avec la couche métallisée 20 qui constitue l'autre armature du condensateur, du fait de la zone marginale 32. La couche métallisée 20 est reliée électriquement par une couche 36 de résine synthétique chargée de matière conduc trice, qui est appliquée sur l'autre tranche du bobinage et qui ne peut donc entrer en contact avec la couche métallisée 14 du fait de la zone marginale 30. L'invention sera maintenant décrite par les exemples non limitatifs indiqués ci-après. Pour les exemples, on a bobiné des condensateurs avec deux films de polyester d'épaisseur 6 microns métallisés à l'Aluminium (résistivité linéique comprise entre 1 et 2 Ohms par carré). La largeur du film est de 25 mm. Le décalage des films est 0,6 mm. La garde de la métallisation est de 1,5 mm. Le condensateur est cylindrique, de diamètre environ 10 mm. La capacité d'un tel ensemble est d'environ 1 microFarad, et il supporte 250 Volts continus. Il est traité thermiquement de façon classique à une température supérieure à 1250C pour assurer la stabilité dimen- sionnelle du bobinage. EXEMPLE I - Résine thermodurcissable On a déposé au pinceau sur chaque extrémité deux couches du mélange suivant : 50 parties en poids de résine DGEBA de masse moléculaire 180, 150 parties de solvant styrène monomère, 20 parties de durclsseur polyamine aliphatique, 280 parties de poudre d'argent de granulométrie 1 à 2 microns. Entre chaque couche, on a fait un étuvage de 20 minutes à 600C. On a ensuite polymérisé ces deux couches pendant 1 heure à 1250 dans un four ventilé. On étame les condensateurs par apport de soudure étain Plomb à 63 , d'étain et 37 F. de plomb avec 44 c de colophane activée. L'apport a été effectué au fer à souder régulé en température. On soude par points un fil de cuivre étamé à extrémité aplatie sur le dépôt d'étain précédent. Le condensateur est alors enrobé d'un ruban de polyester adhésif, et obturé aux extrémités par une résine époxy DGEBA. Le condensateur est régénéré (décourt-circuitage classique) puis formé électriquement à 600 Volts. Sur 20 pièces réalisées, 19 ont satisfait aux essais du groupe O de la norme CCTU. Les essais habituels de vieillissement accéléré et de choc thermique ont donné des résultats satisfaisants. EXEMPLE il - Résine thermodurcissable Comme dans l'exemple 1, on a déposé au pinceau sur chaque tranche d'un lot de condensateurs deux couches' du mélange suivant : 50 parties en poids de résine DGEBA de masse moléculaire 180, 150 parties de solvant styrène monomère, 20 parties de durcisseur polyamine aliphatique, 280 parties de poudre d'argent de granulométrie 1 à 2 microns. Entre chaque couche on a fait un étuvage de 20 minutes à 600C. Pour déposer ensuite une couche plus visqueuse, on prépare le même mélange que précédemment, mais ne comprenant que 50 parties en poids de solvant. On amène un fil de connexion, on dépose la couche plus visqueuse noyant le fil, et le fil est maintenu lié au condensateur. On sèche comme précédemment la couche plus visqueuse. Ensuite, on effectue l'opération de polymérisation comme dans l'exemple I, après quoi le fil tient. On procède aux opérations d'enrobage et de préparation électrique comme précédemment. Les résultats obtenus ont été sensiblement les mêmes que dans l'exemple I. EXEMPLE III - Résine thermoplastique On utilise un lot de condensateurs du type defini plus haut. On prépare un bain de résine thermoplastique chargée qui est un polystyrène de poids moléculaire 10 000 environ, chauffé à 145 C. On y a incorporé 200 parties en poids de poudre d'argent de granulométrie comprise entre 1 et 2 microns. Les condensateurs sont chauffés à 1250, puis les deux tranches de chaque condensateur sont successivement plongées dans le bain de résine chargée. Ensuite, on fixe les fils de connexion en les rentrant à chaud dans la résine. Dans cet exemple, le fil lui-même a été chauffé à une température de' 1800C environ, ce qui a localement fait fondre la résine, et permis l'insertion du fil dans la masse de résine. On procède aux opérations d'enrobage et de préparation électrique comme précédemment. Les résultats électriques des condensateurs obtenus sont moins bons que dans les exemples précédents. Il est estimé que ceci tient au faible pouvoir mouillant de la résine chargée à la température utilisée, qui est limitée pour conserver l'intégrité du condensateur, et à une résistivité légèrement excessive de cette résine. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un condensateur du type dans lequel on réalise un bobinage d'au moins deux films diélectriques souples avec interposition de couches conductrices décalées, caractérisé par le fait que l'on applique sur chaque tranche du bobinage une couche d'une résine synthétique chargée en matière électroconductrice et que l'on raccorde un fil de connexion à chacune desdites couches de résine. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine synthétique est une résine thermodurcissable. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la résine thermodurcissable est choisie parmi les résines époxy, les résines polyester et les résines polyuréthane 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'on sèche les couches de la résine thermodurcissable, que l'on effectue un dépôt métallique sur chacune des couches de résine séchée et que l'on soude une extrémité d'un fil de connexion sur chaque dépôt métallique. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que chaque dépôt métallique est réalisé par étamage ou argenture. 6. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'on noie une extrémité d'un fil de connexion dans chaque couche de résine thermodurcissable et que l'on sèche ensuite lesdites couches de résine de manière que l'extrémité du fil de connexion soit prise dans la masse de la couche de résine séchée. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'on sèche individuellement les couches de résine thermodurcissable à une température d'environ 60 à 800C et qu'on les polymérise à une température d'environ 120 à 1400C. 8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine synthétique est une résine thermoplastique. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la résine thermoplastique est choisie parmi les polyoléfines et les polyamides. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que l'on plonge successivement chaque tranche du bobinage dans un bain de ladite résine thermoplastique à l'état liquide et que l'on enfonce ensuite dans chaque couche de résine une extrémité d'un fil de connexion. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite extrémité de chaque fil de connexion est plongée à l'état chauffé dans la couche de résine refroidie. 12. Procédé selon l'une des revendications i à 11, caractérisé par le fait que la résine synthétique est chargée d'une matière électroconductrice choisie parmi les métaux précieux tels l'Argent, ainsi que le Cuivre, l'Aluminium, et le Carbone. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait que ladite matière électroconductrice est présente jusqu'à 90 % en poids environ de la résine synthétique, de préférence entre 70 et 80 % en poids environ. 14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que le bobinage est réalisé à partir d'au moins deux films plastiques métallisés, superposés et décalés. 15. Un condensateur obtenu par la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 14.