Brevet FR2490396A1 — publié le 19820319

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'anode de condensateur à électrolyte solide, et concerne plus particulièrement les anodes en métal dopé. L'invention a également pour objet un condensateur obtenu par ce procédé. II est connu par exemple par lé brevet français 7305717 (nO de publication 2 218 633) et ses additions au nom de LIGNES TELEGRAPHIQUES ET TELEPHONIQUES, d'améliorer certaines caractéristiques électriques des condensateurs à électrolyte solide par le dopage du métal constituant l'anode (par exemple tantale) par des impuretés, par exemple d'azote, de tungstène, de molybdène, de vanadium ou de hafnium dans le cas du tantale. Les avantages obtenus sont principalement la réduction de la variation de la capacité du condensateur en fonction de la température, notamment dans le cas de températures inférieures à 00, la diminution du facteur de dissipation, et l'amélioration de la résistance vis-à-vis des tensions inverses ou des surintensités auxquelles le condensateur peut être soumis.Le brevet précité et ses additions décrivent différents modes de fabrication de telles anodes dopées. La présente invention a pour objet un autre procédé de fabrication d'anodes en métal dopé autorisant notamment l'utili- sation d'un matériau de très faible densité, ce qui permet d'obtenir soit une anode caractérisée par un rapport CV (capacité volt g par gramme) standard mais plus purifiée, dont le courant de fuite est très faible, soit une anode caractérisée par un rapport CgV plus élevé et présentant un courant de fuite standard, cette variété permettant une économie de matière première. Plus précisément, I'invention a pour objet un procédé de fabrication d'anode de condensateur à électrolyte solide, comportant les opérations suivantes: - la mise dans un creuset dune poudre d'un métal destiné à constituer l'anode, la matière du creuset comportant au moins un élément destiné à doper le métal d'anode; - la formation dans le creuset d'une pastille du métal, comportant un apport de la matière du creuset; - le frittage de la pastille, constituant l'anode du condensateur. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent: - la figure 1, le schéma d'un procédé de fabrication d'un condensateur selon l'invention; - la figure 2, un mode de réalisation de l'une des étapes du procédé de la figure 1; - la figure 3, un autre mode de réalisation de cette même étape. Sur ces différentes figures, les mêmes références se ra;'- portent aux mêmes éléments. On a donc rappelé sur la figure îles différentes étapes de la fabrication d'un condensateur selon l'invention. La première étape (1) consiste en un dosage d'une poudre d'un métal, tel que le tantale, destiné à constituer l'anode du condensateur. La seconde étape (2) conduit a' l'obtention d'une structure anodique poreuse. Lors de cette étape, la poudre préalablement préparée, c'est-à-dire par exemple mélangée à un corps liquide à la température ambiante, est placée dans un réceptacle, ou moule ou creuset, correspondant à la forme souhaitée pour l'anode, pour y subir un frittage. Selon l'invention, il se produit lors de cette étape un apport à la structure anodique de la matière du creuset, ce dernier comportant au moins un élément dopant, tel que l'un des corps suivants: azote, tungstène, molybdène, vanadium, hafnium. Il est également, lors de cette étape, mis en place un conducteur constituant la connexion d'anode du condensateur.Toujours pendant cette étape sont réalisés dans des variantes de réalisation un ou plusieurs frittages complémentaires après éjection de la pastille hors du creuset. L'étape suivante (3) consiste à oxyder anodiquement l'anode obtenue précédemment, afin de former le diélectrique du condensateur; dans le cas où l'anode est constituée de tantale, le diélectrique obtenu est du pentoxyde de tantale. L'étape suivante (4) consiste à imprégner les anodes oxydées par une solution destinée à former la cathode, tel qu'un sel de manganèse (un nitrate par exemple), celui-ci étant décomposé lors de l'étape suivante (5), qui consiste à réaliser une pyrolyse donnant, dans l'exemple précédent, du bioxyde de manganèse. Les étapes 3, 4 et 5 sont généralement répétées plusieurs fois dans le même ordre. L'étape suivante (6) consiste à enrober élément obtenu par une couche conductrice (graphite) sur laquelle est ensuite (étape 7) déposée une couche métallique (de l'argent ou du cuivre par exemple), puis les connexions de sortie du condensateur. La dernière étape (8) consiste à réaliser l'encapsulation du condensateur obtenu. Ainsi qu'il est connu, il est généralement procédé ensuite à un vieillissement accéléré des condensateurs terminés puis à un tri permettant d'éliminer les condensateurs défectueux. La figure 2 représente un mode de réalisation de l'étape 2 de la figure I. Cette étape se décompose en une première étape (21) de frittage dans le creuset de la poudre qui y a été placée, conduisant à une solidification de la poudre permettant de la séparer du creuset et à un apport de la matière du creuset. Ce premier frittage peut être par exemple effectué à une température comprise entre 1000 et 1 5000 dans le cas d'une poudre de tantale, suivant les caractéristiques de cette poudre. Dans ce cas, le creuset peut être constitué soit d'un alliage de tantale et de l'élément avec lequel on souhaite doper l'anode, à savoir azote, tungstène, molybdène, vana dium ou hafnium, soit par du tantale recouvert d'une couche de l'élément dopant ou le contenant. A titre d'exemple, le creuset peut être en tan tale recouvert d'une couche de molybdène déposée par sérigraphie. L'anode ainsi obtenue est éjectée du creuset et il est placé dans l'anode un conducteur, de préférence en tantale dans l'exemple précédent, destiné à constituer la connexion d'anode (étape 22). Un second frittage est ensuite réalisé (étape 23), à une température plus élevée que le premier, se situant dans l'exemple précédent entre 16000 et 2 2000 ; pendant ce frittage, l'élément dopant achève sa diffusion à Pintérieur de l'anode. La figure 3 représente une variante de réalisation de l'étape 2 de la figure 1, dans le cas où la poudre métallique utilisée pour constituer l'anode présente une très haute capacité, ce qui autorise des densités plus faibles. En conséquence, l'étape 21 de la figure 2 se décompose ici en deux étapes 24 et 25, la première (24) consistant en un premier frittage de la poudre dans le creuset contenant l'élément dopant, réalisé comme décrit précédemment, ce frittage se faisant à relativement basse température, par exemple de l'ordre de 1 3000, et la deuxième (25) consistant en un second frittage effectué après l'éjection de la pastille de son creuset, ce second frittage s'effectuant à température supérieure au premier, par exemple de l'ordre de 18000. Les opérations suivantes (étapes 22 et 23) sont identiques à celles de la figure 2. Cette subdivision de l'étape 21 en étapes 24 et 25 est rendue nécessaire par le fait que la densité de la poudre, qui a été déposée sans compression mécanique, étant faible, il est nécessaire d'une part de ne pas augmenter la quantité relative d'éléments dopants dans l'anode et d'autre part, d'obtenir une structure anodique suffisamment rigide pour y insérer la connexion de tantale. L'avantage d'utiliser une pastille à très basse densité est soit de permettre une économie de poudre de tantale pour un courant de fuite standard, soit pour un rapport CgV (capacité volt par gramme) donné, d'obtenir une anode plus purifiée dont le courant de fuite est très faible. D'autres modes de réalisation de l'étape 2 de la figure 1 sont bien entendu possibles. Par exemple, une méthode consiste à ne réaliser qu'un seul frittage, la poudre étant déposée dans les alvéoles d'une structure qui est ultérieurement découpée autour de l'anode, constituant ainsi notamment la connexion d'anode; dans ce cas, la structure comportant les alvéoles doit être réalisée comme décrit pour le creuset des figures 2 et 3. I1 est également possible de réaliser la structure anodique par gel de la poudre dans le creuset, afin de lui conférer une certaine rigidité puis, éventuellement après avoir placé la structure obtenue sur un support rigide, de réaliser comme précédemment la connexion d'anode puis un seul et unique frittage; dans ce dernier cas, le creuset dans lequel est réalisé le gel doit être recouvert d'une couche comportant l'élément de dopage susceptible d'adhérer à la structure anodique lorsqu'elle est retirée du creuset. Dans ces différents modes de réalisation, les concentrations d'éléments dopants dans le creuset sont choisies de telle sorte que la concentration résultante dans l'anode terminée soit comprise entre environ 100 à 20 000 parties par million. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'anode de condensateur à électrolyte solide, caractérisé par le fait qu'il comporte les opérations suivantes: - la mise dans un creuset d'une poudre d'un métal destiné à constituer l'anode, la matière du creuset comportant au moins un élément destiné à doper le métal d'anode ; - la formation dans le creuset d'une pastille du métal, comportant un apport de la matière du creuset; - le frittage de la pastille, constituant l'anode du condensateur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus une opération de mise en place d'une connexion électrique sur la pastille. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que Popération de formation de la pastille est réalisée par un premier frittage du métal dans le creuset que la pastille est éjectée du creuset, que la mise en place de la connexion est réalisée ensuite, et que le frittage de la pastille est réalisé ensuite, à plus haute température que le premier frittage. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus, après l'éjection de la pastille, une seconde étape de frittage, à plus haute température que le premier frittage. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'opération de formation de la pastille est réalisée par abaissement de la température de la poudre dans le creuset, que la mise en place de la connexion est réalisée ensuite, et que le frittage de la pastille est réalisé ensuite. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le frittage de la pastille est réalisé dans le creuset et que celui-ci étant maintenu autour de la pastille, constitue la connexion électrique de l'anode. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le creuset est constitué par un alliage du métal et de l'élément dopant. 8. Procédé selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le creuset est constitué par le métal recouvert d'une couche comportant l'élément dopant. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le métal comporte du tantale. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'élément dopant est constitué par l'un au moins des éléments suivants: azote, tungstène, molybdène, vanadium, hafnium. 11. Condensateur comportant une anode à électrolyte solide, L'anode comportant du tantale et au moins l'un des éléments suivants: azote, tungstène, molybdène, vanadium, hafnium, ce con densateur étant caractérisé par le fait que l'anode est obtenue par le procédé selon l'une des revendications précédentes.