Brevet FR2394161A1 — publié le 19790105

Cette invention se rapporte à un procédé de fabrication de condensateurs à bande d'aluminium solide bobinée et aux condensateurs qui en résultent. Un condensateurs dans lequel un métal en forme de bande mince, tel que l'aluminiumg sert d'anode et dans lequel, une ou plusieurs couches de bioxyde de manganèse, obtenues par pyrolyse du nitrateS sont déposées sur ladite anode présente une difficulté de réalisations résultant des températures nécessaires3 de lsordre de 200 à 5500C, pour mener à bien l'opération de pyrolyse du nitrate de manganèse. En effets le bobinage doit être entouré, pour maintenir les spires serrées, par une substance pouvant former une gaine, susceptible de résister aux opérations ultérieures de la fabrication du condensateur. Une gaine préexistante est d'un emploi peu commode : les rubans adhésifs sont inopérants, les adhésifs ne tenant généralement pas des températures de 200 à 3500C sans perdre au moins leurs qualités d'adhérence. L'objet de l'invention concerne l'utilisation d'une substance organiques sous forme d'une pellicule formée, soit d'une âme infusible de bonne résistance à la traction enduite sur ses deux faces d'un produit thermo-soudable à faible résistance à la traction, soit d'un produit thermosoudable seul, dans la mesure où sa résistance à la traction reste suffisante. A titre d'exemple, un film de polyimide enduit de polytétrafluoroéthylène sur ses deux faces convient parfaitement. Un produit commercialiség vendu sous le nom de Kapton type F", correspond à cette description; la pellicule type 150 F 999 comprend, en particuliers une ame de substance connue sous le nom de "Kapton type H" de 12n5 S d'épaisseur entre deux couches de "Téflon'l ou polytétrafluoroéthylène de même épaisseur unitaire; d'autres pellicules existent, avec un rapport différent entre 1 'épaisseur de l'âme et celle des couches superficielles. La thermosoudure étant effectuée vers 380 cS sur la machine à bobiner, à l'aide de deux lames métalliques chauffées à la température ci-dessus, on coupe l'âme de polyimide. Le bobinage ainsi obtenu peut résister à des températures de pyrolyse de 200 à 350"C sans desserrage des spires. I1 faut en effet que le bobinage soit suffisamment serré, de façon que le remplissage en bioxyde de manganèse puisse s'effectuer en un nombre de cycles imprégnation-pyrolyse le plus réduit possible, car il est connu que ces cycles détérlorent les qualités diélectriques de l'oxyde d' uminium formé anodiquement; d'autre part, un bobinage trop lâche pourrait se traduire par une sensibilité importante du condensateur résultant, aux variations rapides de températures; enfin, la résistance électrique du bioxyde de manganèse intervenant dans la résistance série équivalente du condensateur, une quantité importante dudit bioxyde, conséquence d'un bobinage peu serré, pourrait se manifester par un facteur de pertes élevé pour le condensateur. Toutes ces raisons indiquent que le bobinage doit pouvoir être serré et, par conséquent, que l'on doit pouvoir tirer suffisamment surla ILc thermosoudable qui le termine. C'est pourquoi I' on ne pourrait, dans l'exemple cité ci-dessus, employer une pellicule mince de polytétrafluoroéthylène seule, d'épaisseur égale à l'épaisseur totale de la pellicule triple mentionne qutau prix d'un serrage moindre du bobinage, compte tenu de la faible résistance au fluage par traction du polytétra fluoroéthylène; on peut néanmoins considérer que cette solution reste utilisable, quoiqu1elle ne constitue pas la forme préférée de l'invention. En pratique, comme il est bien connu l'effort de serrage nécessaire est fonction de la dimension des bobinages et des machines employées pour leur réalisation. I1 s'nsuit que chaque cas d'espèce est traité par l'homme de l'art et que l'objet de la présente invention peut être atteint sans qu1il soit nécessaire de fixer des limites à l'épaisseur des pellicules ou à leur allongement lors de leur utilisation,ltessentiel étant qu'après la thermosoudure, celle-ci puisse résister aux températures de pyrolyse comprises entre 200 et 3500 C, pendant le nombre de cycles nécessaire au remplissage en bioxyde de manganèse ou autre semi-conducteur obtenu par voie pyrolytique. Un autre point important à souligner concerne la nature des matériaux constituant les pellicules. Ces matériaux doivent en effet répondre à deux critères: a) pendant toutes les phases du processus de fabrication, ils doivent astre chimiquement inertes vis-à-vis des produits en contact avec eux > et, en particulier, vis-à-vis des solutions acides de nitrate de manganèse; b) dans le eondensateur, il serait préjudiciable à la quarté d'inclure des matériaux sensibles à l'environnement et, en particulier, hygroscopiques. I1 est connu que les polyimides et le polytétrafluoroéthylène répondent à ces critères. Les caractéristiques de l'invention peuvent être mises e évidence par la description, non limitative, en regard des dessins annexés de deux formes de réalisatior données à titre d'exemples. La figure 1 représente la coupe partielle, après remplissage en bioxyde de manganèse, d'un bobinage obtenu en enroulant sur elle-même une feuille d'aluminium 1, munie d'une connexion 2 du même métal et revêtue,par oxydation anodique, d'une couche diélectrique d'alumine 3. Une couche de bioxyde de manganèse 4, obtenue ultérieurement à l'opération de bobinage, par des cycles dtimprégnation- pyrolyse recouvre l'alumineaiodique et remplit les espaces capillaires entre les couches 1. La pellicule composite 5 maintient le bobinage serré grâce à la thermosoudure de la substance qui recouvre les faces 5f et 5f-' de 1 l'âme infusible 5i de ladite pellicule. La figure 2 est une représentation partiellement développée d'un bobinage correspondant à la figure 1 (mais, évidemment avant remplissage en bioxyde de manganèse). La pellicule composite 5 est engagée, comme il est normal, avant que la feuille d'aluminium 1 munie de sa connexion 2, soit elle-même complètement enroulée. D'autre part, si l'on a, pour la commodité de la repré sentation, légèrement décalé la pellicule 5 de la feuille 1 de même largeur, il va de soi que cela n'est en rien caractéristique de l'invention et que les largeurs de pellicule 5 et de la feuille 1, ainsi que leur position relative peuvent varier sans sortir du cadre de l'invention. La figure 3 représente une coupe schématique d'un condensateur terminé, utilisant un bobinage 6 conforme à la réalisation selon la figure 1, sur la connexion 2 duquel on a soudé un fil étamé 7 qui forme le fil de sortie positif du condensateur, cependant que le fil de sortie négatif, également étamé 8, a été soudé sur une argenturé 9, déposée sur le bioxyde de manganèse formant la base du bobinage cylindrique 6. Une résine d'enrobage 10 assure la protection de la partie active du condensateur. Dans la figure 4 apparalt une séconde méthode de réalisation sous la forme d'un bobinage comportant une feuille d'aliminium Il munie d'une connexion 12 du même 'éal et revêtue d'une couche d'alumine anodique 13 bobinée conjointement avec une feuille cathodique d'aluminium 14 plus large que 11 et munie d'une connexion métallique 15. I1 est évident que, pour éviter que la feuille 11 et la feuille 14 feuiDellet14 soient en contact électrique, ce qui aurait pour effet d'obtenir un bobinage en court-circuit, il est nécessaire qu'elLes soient séparées par un isolant, lequel peut avantageusement être incorporé à la feuille cathodique 14, selon un procédé tel que celui qui est décrit dans le brevet français n 1.401.295, et qui permet de déposer, par voie pyrolytique, un revêtement poreux de nature variable, par exemple de l'alumine ou du bioxyde de manganèse. C'est ce dernier cas que présente la figure 4, après complétion, ultérieurement à l'opération de bobinage, du remplissage en bioxyde de manganèse. Le bioxyde de manganèse 16 recouvre l'alumine anodique et remplit les espaces capillaires entre les feuilles 11 et les feuilles 14. La pellicule composite 5 maintient le bobinage de la même façon que dans le précédent exemple. La figure 5 est une représentation, partiellement développée, d'un bobinage correspondant à la figure 4 (mais évidemment avant complétion du remplissage en bioxyde de-manganèsi. La pellicule composite 5 peut, cette fois, être engagée après enroulement complet de la feuille anodique 11, mais avant celui de la feuille cathodique 14 > portant un revêtement poreux isolant (non figuré pour la clarté de la représentation). Quoique la largeur de la pellicule 5 soit souvent égale à celle de la feuille cathodique 14 pour la commodité de fabrication, ce fait n'est pas caractéristique de l'invention, pas plus que la position relative des connexions anodique 12 et cathodique 15. La figure 6 enfin, représente une coupe schématique d'un condensateur terminé utilisant un bobinage 17 conforme à la réalisation selon la figure 4. Le fil positif étamé 18 a été soudé sur la connexion 12 et le fil négatif étamé 19 a été soudé sur la connexion 15. Une résine d'enrobage 20 assure la protection de la partie active du condensateur. Les deux formes de réalisation ci-dessus décrites ne sont, bien sur, pas les deux seules possibles et il est évident que différentes variantes peuvent être utilisées, sans sortir du cadre de l'invention On peut envisager par exemple, que l'enroulement de la pelli- cule 5 soit réalisé de façon que cette pellicule forme l'enveloppe extérieure du condensateurs la largeur ------- étant suffisante pour aménager, aux Sux extrémités du bobinage, deux cuvettes cylindriques, pouvant être remplies d'une résine thermodurcissable d'obturation. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fabrication d'un condensateur à l'aluminium solide du type bobiné, caractérisé en ce que le bobinage est maintenu serré à l'aide d'une pellicule organique, thermosoudable sur ells-m8me, non-hygroscopique, chimiquement inerte, de résistance mécanique suffisante, et capable, après thermosoudure, de résister à des températures de 200 à 3500C sans se dessouder. 2.- Procédé selon la revendication i, caractérisé par le fait que la pellicule est une pellicule simple. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pellicule est une pellicule composite. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la pellicule organique est composée d'une ame en polyimide enduite sur ses deux faces d'une couche de polytétrafluoroéthylène. 5.- Procédé selon la revendication 2 > caractérisé par le fait que la pellicule est en polytétrafluoroéthylène. 6.- Condensateur, caractérisé par le SLt qu'il comporte un bobinage obtenu par un procédé sn une quelconque des revendications 1 à 5.