Brevet FR2496970A1 — publié le 19820625

L'invention concerne les composants électroniques réalisés sur support céramique multi-couches, et s'intéresse plus particulièrement à des ensembles intégrés formant des condensateurs multiples. Pour certaines applications, telles que le filtrage de fréquences élaboré, ou bien la construction de lignes å retard, il est souhaitable de disposer d'un jeu de condensateurs dont les valeurs soient dans des relations très précises, ces valeurs n'étant cependant pas toutes égales. Malgré leurs qualités bien connues, les condensateurs à diélectrique céramique multi-couches n'apportent pas de solution immédiate a ce problème une opération de tri délicate et onéreuse est en effet nécessaire pour réunir des jeux de condensateurs obéissant a la condition énoncée ci-dessus. I1 faut, ensuite, monter ces condensateurs suivant le schéma désiré. I1 faudrait encore que les variations relatives du comportement des différents condensateurs de chaque jeu demeure le même dans des ambiances évolutives, notamment par la température, la pression, et le degré hygrométrique. La présente invention vient apporter une solution particulièrement élegante à ces difficultés. L'invention concerne un composant électronique, comprenant un empilement fritté de couches de céramique dont certaines au moins supportent des motifs conducteurs préétablis. Selon l'invention, un motif sur deux émerge en bout du composant, et l'autre motif émerge latéralement, le côté d'émergence étant inversé entre la partie haute du composant et la partie basse du composant La plupart du temps, le composant est muni de métallisations latérales et en bout, en contact électrique avec les sections émergentes respectives des différents motifs. On obtient ainsi un composant à plusieurs condensateurs. Dans un mode de réalisation particulièrement intéressant, chaque motif émergeant en bout est un motif unique de grande longueur, et les motifs alternant avec lui sont des motifs multiples à plusieurs sections disjointes, chaque motif multiple comportant, pour ses différentes sections, des émergences alternativement disposées de part et d'autre du composant électronique. Selon un autre aspect de l'invention, certaines au moins des sections des motifs qui émergent latéralement présentent un trajet d'émergence rétréci par rapport à la largeur de la section. Cela permet de réaliser, en un seul composant, un jeu de condensateurs avec connexion de masse commune, et dont les valeurs respectives sont dans des relations précises. Un tel composant, qui peut ensuite être encapsulé" (mis sous boîtier plastique), est très avantageux pour la réalisation de lignes à retard, et de filtres de fréquence élaborés, notamment. Cependant, l'invention permet aussi de réaliser une simple paire de condensateurs à connexion commune. L'invention propose aussi un procédé de fabrication d'un tel composant électronique, selon lequel on dépose par sérigraphie des motifs conducteurs sur des feuilles de céramique crue, qui sont ensuite empilées en position préétablie, découpées, comprimées, et frittées à haute température. Selon l'invention, l'empilement comporte une partie haute ot un motif sur deux émerge latéralement, E l'autre motif émerge en bout, et une partie basse où un motif sur deux émerge latéralement, et l'autre motif au même bout, le côté d'émergence étant inversé entre la partie haute et la partie basse du composant. Le procédé se complète normalement d'une opération de métallisation, effectuée ici sur toute la hauteur du composant,sélectivement là où émergent les différents motifs. Pour avoir de nombreux condensateurs, chaque motif qui émerge latéralement est un motif multiple, à plusieurs sections disjointes. Comme indiqué précédemment, il est avantageux que certaines au moins des sections des motifs qui émergent latéralement présentent un trajet de sortie rétréci par rapport à la largeur de la section. D'autres caractéristiques et avantages ae- l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels les figures lA à lD illustrent respectivement quatre motifs A à D utilisés pour la fabrication en série de composants à condensateurs multiples selon la réalisation préférentielle de l'invention . la figure 2 illustre ltempilement des motifs dans la partie haute d'un tel composant ;; . la figure 3 illustre liempilement des motifs dans la partie basse d'un tel composant . la figure 4, dont la hauteur est largement exagérée pour une meilleure illustration, illustre sous la forme d'une vue en coupe les empilements de motifs à la fois dans les parties haute et basse du composant selon le mode de realisatioa préférentiel de l'invention . la figure 5 illustre les métallisations en partie avant du même composant La figure 6 illustre les métallisations en partie arrière du même composant . la figure 7 illustre le schéma électrique d'un exemple particulier de réalisation de ce même composant les figures 8A à 8C illustrent trois autres motifs utilisables pour la fabrication d'une paire de condensateurs à connexion commune selon la présente invention . la figure 9 illustre, avec hauteur agrandie, l'empilement desdifférents motifs dans le second composant la figure 10 illustre sous forme schématique l'allure générale du composant terminé, avec ses métallisations ; et . la figure 11 illustre le schéma électrique du composant de ce second type. Classiquement, la fabrication de condensateurs à diélectrique céramique multi-côuches s'effectue selon le procédé suivant - on coule des feuilles de céramique crue - après encollage de leurs bords, ces feuilles sont fixées sur un cadre de positionnement individuel - par groupe, les feuilles font l'objet d'un dépôt de motifs conducteurs par sérigraphie - simultanément ou successivement, chacune des feuilles ainsi pourvue de son motif conducteur est découpée, puis empilée avec d'autres d'une manière préétablie - le bloc ainsi empilé est sujet à une compression, puis à une découpe pour séparer les composants individuels, une feuille de céramique comportant un grand nombre de tels composants ; - ensuite, on effectue une cuisson ou frittage de la céramique à une température de l'ordre de 1000 à 1400QC;; - on réalise ensuite les métallisations, là où affleurent les motifs sur le bord du composant, de façon à permettre une connexion électrique ultérieure et - une dernière opération de cuisson a pour objet de faire disparaitre le solvant de métallisation. En pratique, certaines interversions d'opérations peuvent intervenir dans ce procédé. Les condensateurs obtenus par ce procédé, dits condensateurs à diélectrique ceramique multi-couches, possèdent de nombreux avantages. Toutefois , les valeurs de capacité obtenues enfin de fabrication s'inscrivent à l'intérieur de certaines tolérances. Et une opération de tri délicate et onéreuse est nécessaire pour réunir des jeux de condensateurs dont les valeurs sont dans des relations précises. De surcroît, lorsqu'il faut regrouper des condensateurs de valeurs différentes, il est nécessaire de les prendre dans des séries de fabrication différentes, qui n'ont pas nécessairement exactement la même loi de variation en fonction des conditions d'ambiance, et notamment de la température, de la pression, et surtout du degré hygrométrique. La présente invention vient apporter une solution à ce problème. Selon l'invention1 on réalise un empilement en deux parties, ce qui revient à distinguer dans le composant électronique une partie haute et une partie basse, où les motifs de sérigraphie seront différents. Dans la partie haute, on utilise par exemple le motif A de la figure 1A, en alternance avec le motif B de la figure 1B. Dans la partie basse, on utilise en alternance le motif C de la figure 1C avec le motif D de la figure 1D. Sur les figures 1A à 1D, le motif illustré est destiné à la fabrication de seize composants selon l'invention. La partie du motif qui correspond à un seul composant est délimitée par un cadre en trait fin. Sur ces mêmes figures, les doubles traits parallèles courts et rapprochés illustrent les emplacements de découpe. On vérifie que le cadre en trait fin est défini par quatre traits de découpe ainsi déterminés. -- On se réfèrera maintenant aux figures lA,-lB, 2 et 4. I1 s'agit de la partie haute du composant, notée PH sur la figure 4. Mises à part les quelques couches de céramique qui définissent la partie externe du composant, l'empilement commence par un motif B puis un motif A, puis à nouveau un motif B, et un motif A, et ainsi de suite, la paire de motifs étant répétée cinq fois. Comme on le voit sur la figure 1A, ainsi qu'en tiretés sur la figure 2, le motif A est un motif de grande longueur, constitué d'une plage unique conductrice, émergeant en bout, à l'extrémité gauche des figures 2 et 4. Au contraire, le motif B alternant avec lui est un motif multiple, comportant plusieurs sections disjointes, notées AC1 à AC6. Chacune des sections AC1 à AC6 émerge latéralement, mais le cté d'émergence est alterné. On voit sur les figures 1B et 2 que les motifs AC1, AC3, AC5 émergent vers le haut de.la figure 2, tandis qu'au contraire les motifs AC2, AC4 et AC6 émergent vers le bas. L'émergence du motif AC1 est notée T1, et ainsi de suite pour les autres motifs, l'indice du trajet d'émergence, ou borne, correspondant à celui du motif. On note également TO l'émergence en bout du motif A. Selon un autre aspect de l'invention, certaines au moins des sections des motifs qui émergent latéralement présentent un trajet d'émergence rétréci par rapport à la largeur de la section. Ainsi, l'émergence T2 du motif AC2 est moins large que le motif lui-même, il en est de même pour les motifs AC3 à AC6. Cette disposition permet de diminuer l'effet des tolérances quant au positionnement relatif des différentes couches de céramique métallisées lors de leurs empilements sur les valeurs de capacité finalement obtenues. On notera enfin que le motif AC1 possède une largeur environ moitié de celle des autres motifs. Ceci est destiné à réaliser un premier condensateur dont la valeur sera la moitié de celle des autres, caractéristique intéressante notamment pour la réalisation de lignes à retard. On s'intéressera maintenant à la partie basse du composant selon l'invention, en référence aux figures 1C, 1D, 3 et 4. L'empilement est symétrique du précédent. Partant du bas, on trouve donc un motif D, puis un motif C, et ainsi de suite, le tout cinq fois. Dans le motif multiple D, la section élémentaire de gauche, notée AC12, est de largeur moitié de celle des autres motifs, -AC8 à ACll. On note également qu'un motif manque à l'emplacement de motif AC7. Selon un aspect important de l'invention, les motifs multiples de la partie haute et de la partie basse émergent respectivement d'un coté et de l'autre. Ainsi, comme le motif ACI de la partie haute émerge vers l'arrière (haut de la figure 2), le motif sous-jacent AC12 de la figure 3 émerge vers l'avant (partie basse de la figure 3). De même, le motif AC2 émerge vers l'avant, alors que le motif AC11 émerge vers l'arrière, -et ainsi de suite, en alternance pour les motifs successifs. On remarque qu'à l'emplacement du motif AC7, en partie basse, une position d'émergencé arrière demeure disponible. Cette position est utilisée par une émergence supplémentaire du motif C, qui apparaît en T7 sur la figure 3, où le motif C est représente en trait tireté. La figure 5 illustre comment sont effectuées les métallisations du côté avant du dispositif. On voit en partie gauche, en TO, la métallisation commune en bout, destinée à servir par exemple de connexion de masse. Ensuite viennent des métallisations paralleles sur la face avant, noteesT12 pour le motif AC12 de la partie basse, puis T2 pour le motif AC2 de la partie haute, et ainsi de suite T10 pour le motif AC10 en bas, T4 pour le motif AC4 en haut, T8 pour le motif AC8 en bas et enfin T6 pour le motifAC6 en haut. Bien que l'émergence du motif lui-même se situe seulement en partie haute ou en partie basse du condensateur, la métallisation couvre pratiquement toute la hauteur. ta figure 6 représente l'arrière du même composant, la métallisation de bout TO venant maintenant à droite. On note, sur la face arrière du dispositif, vue ici en avant, la métallisation T1 pour le motif AC1 en haut, puis la métallisation Tll pour le motif ACll en bas, la métallisation T3 pour le motif AC3 en haut, la métallisation T9 pour le motif i'9 en bas, la métallisation T5 pour le motif AC5 en haut, et enfin la métallisation T7 qui est reliée aux émergences du motif C, c'est-à-dixe constitue une nouvelle sortie de connexion commune, éventuellement vers la masse. Le schéma électrique équivalent du composant ainsi obtenu est illustré sur la figure 7, où l'on reconnaît les condensateurs C1 à C6, ainsi que C8 C12. Dans le mode de réalisation décrit, les valeurs sont C1 - C12 = C / 2 et C2 à C6 = C8 à C11 = C. On réalise aisément une ligne à retard en branchant à ce composant des inductances de valeurs convenables. En adaptant convenablement les valeurs des condensateurs, un tel composant peutaussiservir très avantageusement pour la réalisation d'une cascade de cellules de filtrage fréquentiel. Les figures 8 à 11 illustrent un autre mode de réalisation de l'invention, plus simple, destiné à obtenir deux condensateurs avec une connexion commune. Les motifs de sérigraphie pour dépot sur céramique sont ici au nombre de trois. Comme on le voit sur la figure 9, dans la partie haute du condensateur, on alterne un motif a de la figure 8A avec un motif b de la figure 8B, le motif b venant affleurer sur la partie droite de l'empilement, tandis que le motif a vient affleurer dans le coin arrière gauche de la figure 9. Dans la partie basse du même empilement, on réalise un empilement symétrique, avec en alternance le motif c de la figure 6-C,et le motif b de la figure 8B, ce dernier affleurant toujours en partie droite de la figure 9. En revanche, le motif c vient maintenant affleurer en partie avant gauche de cette même figure 9. Comme le montre la figure 10, il suffit alors d'appliquer des métallisations latérales sur toute la face droite, pour la connexion. commune des deux condensateurs (métallisation T ). Une métallisation T est effectuée b a dans le coin arrière gauche de la figure 10,et une métallisation Tc dans le coin avant gauche de la figure 10. Bien entendu, les coins de gauche sont cassés, pour faciliter cette métallisation, ainsi que la prise de contact ultérieure. Le schéma électrique ainsi obtenu est celui de la figure 11, où l'on reconnaît les condensateurs C a et Cb réalisés en superposition dans le composant, avec leurs trois connexions de sortie Ta, T et Tb en c b commun. L'un des avantages essentiels de l'invention est que l'on obtient des paires de condensateurs, ou même des groupements d'un nombre important de condensateurs, dont les capacités sont dans des relations très précises les unes par rapport aux autres. De surcroît, comme ces condensateurs ont été fabriqués au même moment, et dans les mêmes conditions, leur compor- tement est pratiquement le même lorsqu'ils sont soumis à des ambiances très variables. Enfin, en scindant le groupe de condensateurs en deux étages, on dispose - à volume global constant d'une plus grande surface utilisable pour faire les armatures, d'où pour chaque condensateur un motif de sérigraphie plus grand et par là même une diminution de l'imprécision des bords du motif sérigraphié. Bien entendu, la présente invention ntest pas limitée au mode de réalisation décrit et s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. Composant électronique, du type comprenant un empilement fritté de couches de céramique dont certaines au moins portent des motifs conducteurs préétablis, caractérisé par le fait qu'un motif sur deux (A, C ; b) émerge en bout du composant, et que l'autre motif émerge latéralement, le côté d'émergence étant inversé entre la partie haute du composant (B ; a) et la partie basse du composant (D ; c). 2. Composant électronique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est muni de métallisations laterales et en bout (Tg - T12), en contact électrique avec les émergencés respectives des différents motifs. 3. Composant électronique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que chaque motif émergeant en bout est un motif unique de grande longueur (A, C), et que les motifs alternant avec lui sont des motifs multiples (B, D) à plusieurs sections disjointes (AC1 1 AC6, AC8 - AC12),-chaque motif multiple comliortant (B ; D), pour ses differentes sections, des émergences alternativement disposées de part (T1, T3, T5 ; T11, Tg) et d'autre (T2, T4, , T6 ; T12 T1o, T8) du composant électronique. 4. Composant électronique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que certaines au moins des sections (AC2 - AC6, AC8 - AC11) des motifs qui émergent latéralement présentent un trajet d'émergence rétréci par rapport à la largeur de la section. 5. Composant électronique selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que chaque motif multiple (B, D) comporte une section (AC1, AC12) de surface environ moitié de celle des autres sections (AC2 - AC6 ; AC8 - AC11), ce qui permet de constituer un jeu de plusieurs condensateurs de même valeur accompagné d'au moins un condensateur de valeur moitié. 6. moins Composant électronique selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que dans l'une des parties haute et basse du composant, le motif multiple (D) comporte une section omise (emplacement de AC7), tandis que dans la même zone, le motif unique (C) comporte un trajet émergeant (T7) du côté où aurait dA émerger la section omise du motif multiple. 7. Procédé de fabrication d'un composant électronique selon l'une des revendications précédentes, selon lequel on dépose par sérigraphie des motifs conducteurs sur des feuilles de céramique crue, qui sont ensuite empilées en position préétablie, découpées, comprimées, et frittées à haute température, caractérisé par le fait que l'empilement comporte une partie haute (PH) où un motif sur deux émerge latéralement (B ; a), et l'autre motif émerge en bout (A ; b), et une partie basse où un motif sur deux émerge latéralement (D ; c), et l'autre motif (C ; b) au même bout, le côté d'émergence étant inversé entre la partie haute et la partie basse du composant. 8. Procédé selon la revendicaiton 8, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une opération de métallisation (Tg - T12), effectuée sur toute la hauteur du composant, sélectivement là où émerge les différents motifs. 9. Procédé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que chaque motif qui émerge latéralement est un motif multiple (B, D), à plusieurs sections disjointes. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que certaines au moins (AC2 - AC6, AC8 - AC11) des sections des motifs (B, D) qui emergent latéralement présentent un trajet de sortie rétréci par rapport à la largeur de la section.