Brevet FR2488723A1 — publié le 19820219

L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'électrodes de condensateurs céramiques, en particulier de petites dimensions comme les condensateurs à feuille miniature et les condensateurs à disque. Les procédés les plus usités pour la fabrication d'électrodes pour les condensateurs céramiques sont le nickelage chimique, la projection, la pulvérisation, et la sérigraphie avec un recuit subséquent de suspensions d'argent et la vaporisation de couches épaisses de cuivre ou de nickel sous vide pousse. Les matériaux et épaisseurs de couche des électrodes sont sélectionnés ici de telle sorte qu'un-processus de revêtement unique permette d'atteindre une conductivité électrique suffisamment élevée. L'épaisseur de couche nécessaire se situe par exemple pour une couche d'argent recuite, aux environs de plusieurs microns et pour des couches de cuivre vaporisées, aux environs de un micron. Ces épaisseurs de couches sont nécessaires afin d'obtenir, sur la surface rugueuse du céramique de condensateur, une couche ayant une conductivité suffisante. Des électrodes ayant une mauvaise conductivité tonduisent à unaccroissement des pertes électriques du con-densateur.Ces épaisseurs de couche relativement élevées sont en outre né-cessaires dans la mesure où les matériaux usuels pour électrodes, comme l'argent ou le cuivre, présentent dans les soudures à l'étain eourantes, une tension élevée de dissolution. Des couches plus minces conduisent -lors du montage du composant, à une détérioration des paramètres, à des défaillances par suite de majoration dans l'alliage de la couche de soudure. Pour maintenir une zone de tolérance étroite de la capacité, les électrodes doivent présenter une géométrie définie et un tranchant des bords inférieur à 0,1 mm. Si le revêtement du condensateur s'effectue, pour des raisons techniques, comme dans le cas de nickelage chimique par exemple, de façon non structurée, alors l'écart d'isolation nécessaire entre les électrodes doit être obtenu par des procédés cdûteux de polissage mécanique, le risque d'entraînement du matériau d'électrode dans les pores de la céramique au voisinage des surfaces d'isolation polies, étant en outre à prévoir. Dans le cas d'une pulvérisation, suivie d'un recuit, des électrodes, de a structuration s'effectue par utilisation de modèles massifs-lors de la pulvérisation. Dans le cas de vaporisation sous vide poussé, on sait effectuer la structuration des électrodes par utilisation de caches en plomb gravés ou étampés. L'acuité nécessaire des bords est réalisée dans ce procédé également pour un écart relativement grand entre le cache et la surface céramique, car les sources de vaporisateur présentent en général une faible adhérence à la surface et qu'en outre1 on opère sous un vide poussé, donc avec un long trajet libre des particules vaporisées. L'écart entre l'ôvaporateur et le substrat se situe en outre, aux environs de plusieurs centaines de mm. L'inconvénient de ce procédé consiste en ce que le choix du matériau pour les électrodes se limite pour l'essentiel aux metaux purs, et que le procédé n'est que peu adapté au revêtement automatisé, en raison de la durée de vie trop courte de l'évaporateur. Il est connu, en outre, de mettre en place les électrodes pour condensateurs céramiques au moyen de pulvérisation intense. Dans ce cas, après dépôt par pulvérisation d'une couche d'adhérence en Cr ou Cr Ni, sans interruption du séjour sous vide, on dépose par pulvérisation une couche épaisse de contact en Cu d'environ 500 nm d'épaisseur (DD- PS 132 090). L'inconvénient du procédé est que les couches de cuivre dont l'épaisseur va jusqu'à 500 nm, au cours du montage industriel par soudage automatique, conduisent à des défections du composant en raison de la migration dans la couche de cuivre. D'autre part, les couches d'une épaisseur nettement supérieure à 500 nm, ne peuvent être fabriquées avec une précision de structure suffisante par pulvérisation intense, en utilisant les caches de plomb. d'usage courant, car ici des particules à grande surface sont nécessaires à une faible distance du substrat et qu'il se produit une dispersion des particules par les gaz de décharge. L'invention permet d'éliminer les inconvénients mentionnés de l'état antérieur de la technique et d'augmenter simultanément la rentabilité du processus de revêtement tout en maintenant les paramètres électriques du condensateur. L'invention a pour objectif de proposer- un procédé pour la fabrication d'électrodes pour condensateurs céramiques, lequel, en utilisant les propriétés avantageuses de la pulvérisation intense concernant le choix du matériau et la faible consommation de ce matériau, permet la fabrication de condensateurs à valeur fixe avec une faible tolérance. Selon l'invention, cet objectif est atteint par pulvérisation intense avec le plasmatron, en utilisant des masques, en un processus unique sous vide, par le fait que l'on met en place des deux côtés un septième de couche de soudure avec une épaisseur de couche globale inférieure à 300 nm. La structuration de ce système de couche de soudure mince s'effectue par les caches faisant automatiguement ressort, pressés des deux côtés sur la surface céramique, qui sont pressés de façon étanche sur le substrat au voisinage de leurs arêtes structurelles grâce à la pression ôlastique-, on obtient non seulement l'acuité d'arête nécessaire, mais en même temps des rugosités du corps céramique et des tolérances d'épaisseur de céramique dictées par la fabrication identiques, qui peuvent aller jusqu'a 0,1 mm. Le dépôt par pulvérisation du système de couches de soudure s'effectue sous-une pression comprise entre 7.10-2 Pa et 7.10 lPa. On met en place ici d'abord une couche d'adhérence de part et d'autra du substrat, et ensuite, également des deux côtés, une couche apte à la soudure. L'angle d'incidence des particules se conden sant est inférieur à 700 de la normale à la surface. Subséquemment au processus de pulvérisation de la couche de soudure, on met en place de manière connue, à la pression normale, une électrode bonne conductrice, par soudage en surface de la couche de soudure structurée,-de préférence avec une soudure cuivre-étain. Grâce à la faible épaisseur du- système decouche de soudure, aux couches à pression élastique, ainsi qu'à la limitation de l'angle d'incidence des particules à condenser dans le procédé de revêtement sous vide, à moins de 700 de la normale à la surface, on obtient une grande précision de structure des deux couches partielles du système de couches de soudure. La géométrie des deux couches partielles s'accorde avec une grande précision. On évite ainsi une détérioration des paramètres électriques par une couche d'adhérence ne recouvrant pas de façon égale.De plus, il n'apparat pas de; zone de bordure ayant une mauvaise adhérez'ce à la couche de soudure ce qui est le cas en particulier lorsqu'on utilise des couches de soudure très épaisses. Il est opportun de mettre en place la couche d'adhérence en Cr ou Ni Cr, en une épaisseur de 20 à 60 nm. La couche de soudure est préparée de préférence en une épaisseur allant jusqu'à 250 nm en un alliage de cuivre, de préférence Cu Ni. Le matériau proposé pour la couche de soudure sont des matériaux de résistance typiques, et conduisent en commun avec la faible épaisseur de couche, à une très mauvaise conductivité électrique de tout ie système de couche. Pour cette raison, ce système de couches ne peut servir simultanément comme électrode du condensateur. Or, on constate avec surprise qu'en cas d'une faible épaisseur de couche du système de couches de soudure, de moins de 300 nm, la mauvaise conductivité du matériau de couche à souder n'influence pas dans ce cas, défavorablement les paramètres électriques du conducteur. Dtun autre côté; la mise en oeuvre par exemple d'alliages cuivre-nickél, permet l'utilisation de-ce type de couche mince, car la solubilité de ce matériau dans la-soudure est faible. La soudure en surface- est extrêmement productive, de sorte que la rentabilité globale de la fabrication d'électrodes est nettement améliorée, bien qu'en plus du revêtement sous vide, une autre étape de procédé soit nécessaire.Ce qui est décisif pour l'amô- lioration de la rentabilité, crest la réduction des courts de revêtement dans lXétape du-revêtement sous vide, car ici, contrairement aux procédés connus pour la fabrication d'électrodes, on n'utilise qu'une très faible épaisseur de couche. EXEMPLE DE REALISATION Pour mettre en oeuvre le procédé, une installation de pulvérisation intense est nécessaire, qui permette le revêtement bilatéral du substrat par deux couches partielles constituant le système de couches de soudure, formé de la couche d'adhérence et de la couche apte à la soudure, à la suite, sous vide. Le revêtement bilatéral du condensateur par le système de couches à souder peut s'effectuer par la disposition de deux sources plasmatron sur chacun des deux côtés d; substrat. Une autre solution pour le revêtement bilatéral est constituée par le retournement du substrat dans le dispositif sous vide en n'employant qu'une source plasmatron avec des cibles formées par le @t@@@au de la couche d'adhérence ou de soudure. 1 Les corps de base en forme de disque du condensateur céramique avec un diamètre de 12 mm, en un matéria N750, sont mis en place directement après le frittage dans les palettes du dispositif de pulvérisation. Dans les palettes, on presse des caches faisant ressort, ayant un orifice de lOmm , des deux côtés par des dispositifs appropriés, sur les disques céramiques. Dans le dispositif de pulvérisation, les palettes sont d'abord recouvertes, dans une enceinte sous vide, par le matériau d'une couche d'adhérence, le nickelchrome 80/20, avec une épaisseur de 50 nm, des deux côtés. Directement à la suite de cela, s'effectue un revêtement des deux faces par une couche de cuivre-nickel - 90/10 de 200 nm d'épaisseur. Des diaphragmes placés entre le plasmatron et les palettes, permettent de réduire l'angle d'incidence des particules à condenser, à moins de 70 par rapport à la normale à la surface. Directement après le revêtement, les palettes sont retirées du dispositif de pulvérisation, et les condensateu sont placés dans un support pour subir la soudure par immersion. La soudure en surface s'effectue dans une machine automatique à souder par immersion, avec montage simultané du corps céramique dans la zone du système des couches de soudure mis en place de façon structurée, avec emploi d'une soudure cuivre-ét-ain. C'est ainsi que les électrodes sont formées sur le corps de support. Les condensateurs finis pressentent des paramètres comparables à ceux produits par des procédés de revêtement antérieurs. REVENDICATIONS 10) Procédé pour la fabrication d'électrodes pour condensateurs céramiques, par pulvérisation intense à l'aide de caches, avec un processus sous vide, procedé caractérisé en ce que l'on met en place des deux côtés un système de couches de soudure avec une épaisseur totale inférieure a 300 nm, des caches faisant ressort étant pressés sur la surface céramique de part et d'autre, et que sous une pression de 7.10 2 Pa à 7.10 1 Pa, une couche d'adhérence et ensuite une couche apte à la la soudure sont mises en place avec un angle d'incidence inférieur à 700 par rapport à la normale à-la surface, et qu'ensuite, à l'extérieur de l'enceinte sous vide, on met en place une électrode bonne conductrice, par soudure en surface, avec une soudure cuivre-étain. 20) Procédé selon la revendication 1, caracterise en ce que, comme couche dadhérence, on met en oeuvre du Cr ou Ni Cr en une épaisseur de 20 nm à 60 nm. 3 ) Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que comme, couche apte à la soudure, on met en oeuvre du CuNi en une épaisseur de 250 nm.