Brevet FR2412923A1 — publié le 19790720

La présente invention a pour objet la fabrication d'un condensateur-plan à armatures rigides très rapprochées l'une de l'autre, sans toutefois qu'elles risquent de se toucher, ledit condensateur réunissant les avantages des condeneateurs existants sans en avoir les inconvénients. Elle vise plus particulièrement la fabrication de petits condensateurs fixes de faible valeur pour circuits accordés HF. Plus précisément elle vise la mise en oeuvre djinn procédé par assemblage à chaud des armatures sur un diélectrique se ramollissant à la chaleur. En ce qui concerne le rapprochement des armatures rigides on rappellera par exemple- quàvec une surface d'armature de l'ordre 2 de 1 cm , et une constante diélectrique K e 2,5 (cas du matériau dénommé " STYRON n) il faut, pour obtenir une capacité de 100 pf avoisiner une épaisseur de diélectrique e = 0,0022 cm, soit 22 microns. L;es condensateurs fixes de faible valeur pour circuits accordés HF ont été ou sont de quatre types principaux 1 ) - à diélectrique AIR, très peu répandus en raison de leur encombrement et de leur prix élevé. 2 ) - à diélectriqae NICHA (10 pf à 1000 pf), qui présentent une bonne surtension, une excellente précision, et une bonne stabilité dans le temps et en fonction de la température. Néanmoins les con densateurs au Mica sont deux prix élevé (main d'oeuvre importante et matière-première rare), et ils présentent des risques de mauvais contacts au niveau des sorties. 3.) - à diélectrique CERAMIQUE (fraction de pf, à 100o000 pf ou plus), qui permet une fabrication en grande série sur machines automatiques, de très petites dimensions possibles. Néanmoins les condensateurs à diélectrique céramique ont une surtension moyenne, une précision médiocre, une grande sensibilité aux différences de température; ils sont d'un prix assez élevé, ou-mettent en oeuvre des matières premières dont certaines sont rares. 40) - à diélectrique en RESINES SYNTHETIQUES (100 pf à 2000 ou 3000 pf). On peut citer les- résines de polyester, le polystyrène ( STYRON n ou " STYROFLEX "), le polyéthylène, le polytétra fluoréthylène (n TEFLON "), qui se ramollissent à la chaleur. On connaît par exemple des condensateurs bobinés à partir dtun ruban de " STYROFLEX n enroulé entre deux rubans d aluminium. L'ation de la chaleur rétracte l'ensemble par fusion partielle du diélectrique. Mais la précision de la détermination de la capacité est médiocre, on ne peut employer ces condensateurs qu'à des tem- pératures ne dépassant pas 95; ils sont fragiles, l'opération de soudure des bornes de sortie est très délicate, et le prix de re vient reste très élevé. Parmi les techniques rappelées ci-dessus, deux font appel à la finesse du diélectrique : celles du Mica et du n STYRON ou n STYROFLEX " La troisième (celle de la céramique) emploie un diélectrique d'épaisseur normale (5 à 8 dixièmes de mm) mais la constante dié- lectrique est très élevée (90 à 170). Dans les trois cas, les armatures doivent plaquer étroitement au diélectrique. -Dans le cas du Mica et de la Céramique on répand sur les deux faces de la lame diélectrique une couche d t argent celloidal, réduite ensuite à haute température. I1 reste une mince couche d'argent pur accolée au diélectrique. Dans le cas du Styron, quX ne supporte pas plus de 1000, on se sert d'un film d'aluminium si fin (20 microns) qu1il peut être enroulé étroitement avec le film de Styron (12 à 40 microns). La fusien partielle subie par la n bobine " la compacte et assure ltexbrassement très étroit des armatures et du diélectrique. Mais il est important de remarquer que dans le domaine des petits condensateurs fixes de faible valeur, visé par 1'invention, aucune des techniques rappelées ci-dessus ne fait appel à des armatures rigides combinées avec un diélectrique en résine syn thé tique. C'est précisément l'objet de la présente invention de prévoir un procédé et une machine de fabrication d'un condensateur-plan à armatures rigides très rapprochées l'une de L'autre, sans toutefois qu'elles risquent de se toucher (e # 20 microns), la résine employée étant emprisonnée dans cet espace très fin, lesdits con densateurs, dont la fabrication ne découle pas de manière évidente des procédés antérieurs connus ayant les avantages des condensa- teurs-plan connus, sans en avoir les inconvénients. En particulier, les condensateurs-plan conformes à l'inventien ont une grande précision d'étalonnage, ils peuvent être fabriqués économiquement en grande série sur machines automatiques, ils ont une surtension élevée, et une grande stabilité dans le temps et en fonction de la température. Par contre, ils évitent les inconvénients des mauvais contacts aux bornes de sortie, ils n'emploient que des matières premières bon marché, ils éliminent la complexité des problèmes chimiques de fabrication du diélectrique (cas de la céramique), et ils éliminent 11 emploi dsune main dloeuvre experte et coûteuse Enfin le procédé et la machine conformes à ltinvention font appel à des techniques rustiques et permettent 'obtenir des condensateurs extrêmement robustes. Le procédé conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte - une première phase dans laquelle les armatures sont découpées et profilées dans deux bandes métalliques parallèles se déplaçant c8te à c8te - une deuxième phase dans laquelle on amène un ruban de résine synthétique entre les deux bandes métalliques précitées, au droit de la superposition de deùx armatures complémentaires, puis on serre et l'on chauffe, par tous moyens appropriés le sandwich de résine entre deux arma turcs - une troisième phase dans laquelle on règle le temps de serrage et chauffage du sandwich, en meme temps qu'on vérifie la diminution d'épaisseur de la bande de résine emprisonnée entre les armatures - et une quatrième phase dans laquelle on sépare, par découpage, le condensateur, de la bande continue, puis on vérifie la capacit-é des condensateurs obtenus. La machine pour la mise en oeuvre du procédé conforme a vention comporte - une presse de découpe du profil des armatures, dans des bandes métalliques parallèles - un dispositif d2avance des bandes qui se déplacent dans un a8me plan, - un second dispositif d'avance des bandes destiné à les amener à se déplacer dans deux plans verticaux parallèles, - un dispositif d'assemblage et de serrage à chaud des deux bandes et un dispositif damenée verticale d'un ruban de résine synthétique entre ces deux bandes pour faire adhérer lesdites bandes sur les deux faces du ruban de résine - et une presse de découpage des condensateurs formés pour les séparer du ruban continu " bandes-résine "Q Le condensateur conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte deux armatures métalliques rigides prolongées chacune par une languette constituant borne de sortie, lesdites-languettes faisant saillie de telle sorte qu'el- les ne peuvent se toucher, lesdites armatures étant respectivement plaquées et serrées à chaud sur un diélectrique en résine synthétique auquel elles adhèrent fortement. D'autres particularités et avantages apparaitront à la lecture de la description et des revendications qui suivent, lesquelles sont faites en regard des dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue schématique en perspective d'une ma- chine conforme à l'invention montrant les phases successives de fabrication d'un condensateur-plan. La figure 2 est une vue en perspective dtun tel cendensateur- plan. La figure 3 montre en perspective partielle deux bandes métal- liques dans lesquelles sent découpés les profils périphériques des armatures du condensateur0 Dans une première phase, sur une presse à découper 1 par esem- ple dtune puissance de 5 tonnes,- arrivent deux bandes de fer blanc ou de laiton étamé 2 et 3 d'une largeur d'environ 13 mm et d'une épaisseur de 2 dixièmes de mm. Deux outils à découper reçoivent les bandes, et en plusieurs opérations, forment les armatures 2a, 2b, 2c, 2d etc... 3a, 3t, 3c, 3d etc... Les armatures, selon une technique classique en matière de découpage, restent attachées & la bande par 2 petits pontets 4 et 5 ou 4a et 5a. A la sortie des 2 outillages, les bandes découpées disposent d'un certain mou, et, pendant le trajet (environ 5O cm) qui va les conduire à la presse d'assemblage, elles pivotent, chacune de 900 en sens inverse, de façon qu'à l'entrée dans la presse d'assemblage, les deux armatures se trouvent vis-à-via; la bavure de découpe étant en sens opposé vers ltextérieur. On voit en 6 le dispositif d'avance des bandes dans un même plan, et en 7 le dispositif d'avance des bandes dans deux plans parallèles. Dans une d deuxième phase, à l'entrée de la presse d'assemblage 8, un pilotage par aiguille mobile, ou par engrenage (voir trous d'alignement 9, fig. 3) assuré une parfaite coincidence des deux armatures, dont, bien entendu, les sorties 10 et 11 sont en ens opposé. Les deux bandes découpées sont "galement rapprochées.Il est à noter que leur translation est horizontaleo Un ruban de " Styron " 12 d1une largeur d'environ 25 mm et d'une épaisseur de 40 à 50 microns se déplace, en continu, dans le sens vertical et vient s'ntercaler exactement, coup par coup, entre les deux armatures pendant le temps d'arrêt des 2 bandes métalli- quels. Deux pannes de cuivre rouge sont portées à une température d'environ OO. par des résistances chauffantes incorporées; Dtautres procédés de chauffage peusent-être envisagés : la haute fréquence, la cenvection, ou la projection d'un jet d'air très chaud. Quel que soit le procédé employé pour le chauffage des pannes, celles-ci se trouvent en contact des armatures, et des vérins 13 les poussent fortement l'une contre l'autre pendant une durée de quelques secondes, réglable par une minuterie. Dans une troisième phase, les armatures échauffées par contact des pannes et fortement pressées chacune de leur côté, contre le ruban de " Styron " y adhèrent. Llépaisseur du " Styron " diminue, pendant cette phase, de plusieurs microns Le condensateur est for mé, sans pour cela que les armatures soient séparées des bandes métalliques. Mais, des couteaux sectionnent la bande de Styron pour ne laisser que la partie nécessaire du diélectrique. On voit en 14 la bande de " Styron " dans laquelle on a découpé les pastilles de diélectrique. Dans une quatrième phase, les vérins sont écartés, la bande assemblée 15 continue i avancer. Dans une presse à découper 16, des couteaux viennent sectionner les deux pontets qui, par principe, ne se font pas vis à vis, et le condensateur ainsi définitivement formé est recueilli dans une goulotte 17. Selon une technique bien connue, la bande ajourée 18 s'enroule sur la bobine réceptrice 19. Les condensateurs 20, au fur et à mesure de leur fabrication, et parfaitement refroidis, sont mesurés au pont, et, suivant que leur valeur est jugée trop faible ou trop élevée, la pression des vérins, la température des pannes et leur tsmps d'application sont modifiés jusque8 ce que la valeur souhaitée soit obtenue. On peut remarquer que dans le procédé conforme à l'invention l'absence de court-circuit entre les armatures est basée sur un réglage correct de la température des pannes et de la pression des vérins. Bien entendu, il peut exister dans la presse dtassemblage 8 des butées réglables de telle façon que si les pannes sont trop chaudes et la pression de vérins trop grande, les armatures n'en -trent pas en contact en perforant le diélectrique. Nais, de toute façon, ce procédé ne devra jamais être employé pour l'obtention de capacités supérieures à 50 pf, ainsi le diélectrique aura une épaisseur d'au moins 40 microns et les risques de court-circuit resteront faibles. En conclusion, le procédé décrit permet de fabriquer des condensateurs de faible valeur parfaitement adaptés à la formule moderne du circuit imprimé. En effet, leur positionnement est vertical et les pattes de sortie sont rigides, ce qui correspond exactement aux désiderata. Morne dans le cas d'empilement de plusieurs unités de condensateurs, l'épaisseur ne dépassera jamais quelques millimètres et, par conséquent, la surface disponible sur le circuit imprimé est encombrée au minimum. Cette caractéristique est commune avec la technique des cérami- ques, mais on a vu ci-dessus les inconvénients inhérents aux céra runiques. Par contre, les condensateurs au Mica (de grande surface) et les condensateurs bobinés au Styron, qui sont assez longs et dont les sorties sont très fragiles, s'adaptent mal aux circuits imprimés. Enfin, le procédé décrit permet dtobtenir des pièces robustes, ce qui n1 est le cas ni des Mizasw ni des Styroflex, ni des Céra- miques. I1 va de soi que lton peut, sans sortir du cadre de la présente invention, apporter toute modification aux fortes de réalisation qui viennent entre décrites. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un condensateur-plan catactérisé par le fait qu'il comporte - une première phase dans laquelle les armatures sont découpées et profilées dans deux bandes métalliques parallèles se déplaçant côte à c8te - une deuxième phase dans laquelle on amène un ruban de résine synthétique entre les deux bandes métalliques précitées, au droit de la superposition de deux armatures complémentaires, puis on serre et l'on chauffe , par tous moyens appropriés le sandwich de résine entre deux armatures une troisième phase dans laquelle on règle le temps de serrage et chauffage du sandwichs en mAme temps qu'on vérifie la diminution d'épaisseur de la bande de résine emprisonnée entre les armatures - et une quatrième phase dans laquelle on séparez par découpage, le condensateur, de la bande continue; puis on vérifie la capacité des condensateurs obtenus. 2 - Machine pour la mise on oeuvre du procédé selon la revendis cation 1 caractérisé par le fait qu'elle comporte a une presse de découpe du profil des armatures, dans des bandes métalliques pa parallèles - un dispositif d'avance des bandes qui se déplacent dans un mme plan, - un second dispositif d'avance des bandes destiné a les amener à se déplacer dans doua plans- verticaux parallèles, un dispositif d'assemblage et de serrage à chaud des deux ban- des et un dispositif d'amenée verticale dDEE ruban de résine syn- thé tique entre ces ces deux bandes pour faire adhérer lesdites bandes sur les deux faces du ruban de résine et une presse de découpage des condensateurs formés pour les séparer du ruban continu 1 bandes résine ". 3 - Condensateur-plan obtenu à l'aide du procédé selon la reven- dication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte o - doua armatu- res métalliques rigides prolongées chacune par une languette cons- tituant borne de sortie, lesdites languettes faisant saillie de telle sorte qu'elles ne peuvent se toucher, lesdites armatures étant respectivement plaquées et serrées a' chaud sur un diélectrique en résine synthétique auquel elles adhèrent fortement 4 - Condensateur-plan selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la résine synthétique utilisée est le produit dénommé "STYRON". 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