Brevet FR2488724A1 — publié le 19820219

L'invention concerne un composant électrique passif avec capacité réglable, appelle généralement trimmer ou condensateur ajustable. Les condensateurs ajustables se compo- sent généralement d'un stator avec une électrode annulaire en forme de secteur, qui recouvre la surface d'un angle d'environ 1800. Le raccordement de l'électrode sur l'armature se situe dans un renfoncement, et il est réalisé au moyen d'un raccord soudé. Le rotor se compose d'un condensateur céramique de grande valeur et comporte également une électrode annulaire en forme de secteur, qui est en contact avec l'axe du rotor au moyen d'un raccord soudé. Le stator et le rotor sont ajustés l'un par rapport à l'autre à travers l'axe du rotor. Il est possible en même temps, par rotation des deux composants, de faire tourner les armatures du condensateur l'une vers l'autre de sorte que la capacité du composant puisse être ajustée entre une valeur limite supérieure et une infé- rieure. Comme matériau pour les électrodes on utilise de préférence de l'argent, que l'on dépose par pulvé- risation, sérigraphie ou encrage, suivi d'un recuit. Les élec- trodes, en particulier, les électrodes du stator, doivent, comme dans les condensateurs céramiques normaux, présenter une conductivité électrique élevée, afin de répondre aux paramètres électriques exigés, en particulier concernant de faibles angles de pertes. Les condensateurs ajustables doivent permettre un nombre déterminé de réglages de la valeur de la capacité, de sorte que les électrodes du stator doivent égale- ment remplir des conditions déterminées concernant la résistance à l'abrasion. Lorsqu'on utilise de l'argent comme matériau d'électrode, il faut pour cela des couches d'argent relativement épaisses, de 5 à 10 microns. Comme le stator ne présente que les fonctions d'un support pour les électrodes du stator, on met en oeuvre à cet effet une céramique, qui présente face au rotor une plus grande rugosité de surface. Par l'épaisseur et le recuit de la couche d'argent, en liaison avec les armatures d'argent lisses, on obtient néanmoins une surface lisse de l'électrode du stator. 2 2488724 L'argent comme matériau d'électrode répond complètement dans l'épaisseur indiquée aux conditions de soudabilité poûr le raccordement des armatures. Par opposition aux condensateurs à valeur fixe, qui sont généralement protégés par des gaines contre les influences néfastes de l'atmosphère, notamment contre la chaleur humide, les condensateurs ajustables doivent être dépourvus de gaine, en raison de la possibilité de réglage. Les électrodes sont donc entièrement exposées aux influences néfastes de l'atmosphère. L'argent présente également à ce point de vue, des propriétés satisfaisantes comme matériau pour électrodes. L'inconvénient de son utilisation est le c8ut élevé, qui a une influence décisive sur le coût du composant. Pour cette raison, on a déjà proposé d'autres matériaux pour électrode, pour les condensateurs à valeur fixe, par exemple, le nickel ou le cuivre, cependant ces derniers ne présentent pas les propriétés nécessaires pour les condensateurs ajustables. Ainsi, par exemple, le cuivre n'a pas une résistance à l'érosion et à la corrosion suffisante. Le nickel exige l'utilisation d'un fondant agressif pour le soudage des armatures, ce qui entraîne une détérioration importante -de l'angle de pertes. On devrait pouvoir disposer d'un condensateur ajustable qui pusse être fabriqué dans de bonnes conditions de rentabilité, en éliminant l'utilisation de métaux précieux. L'invention se propose d'utiliser un matériau approprié pour électrodes, exempt de métaux précieux, et qui réponde aux exigences concernant la constitution des composants.1 Les paramètres électriques devront être respectés. Conformément à l'invention, ce but est atteint par la misé en place structurée d'électrodes sur le stator ou le rotor formés de matériau céramique, avec dépôt préalable d'une couche d'adhérence, par le fait que les élec- trodes sont constituées d'un alliage cuîvre-nickel la teneur en Ni de cet alliage étant comprise entre 30 et 60 %. L'épais- seur des électrodes se situe entre 1,5 et 3 microns. La rugo- - site de la surface du stator est réduite à Ka inférieur ou égal à 0,7 microns, au moyen de rodage. 3 2488724 Il est avantageux de mettre en place les électrodes et la couche d'adhérence au moyen de pulvérisation intense, car ce procédé d'enduction permet d'obtenir une surface plus lisse. Il est en outre avantageux d'utiliser, comme soudure pour le raccordement des armatures, qui ont été fabriquées de manière connue, un alliage cuivre-étain, car alors même avec des électrodes minces, il ne se produit pas un passage de l'alliage dans la couche, de sorte qu'un raccord soudé sûr des armatures est assuré même dans un procédé de finition industriel. Les alliages cuivre-nickel des élec- trodes ayant la composition indiquée, représentent un matériau pour résistances approprié (par exemple des constantes avec Cu Ni 56/44). Il est surprenant de constater qu'en utilisant ce matériau pour les électrodes, les exigences concernant la con- ductivité électrique sont également satisfaites. Les conditions pour cela sont constituées cependant en ce que la rugosité de la surface à recouvrir, en particulier de celle du stator, n'excède pas 0,7 micron. L'alliage cuivre-nickel répond dans la composition donnée, aux exigences concernant la résistance à-la corrosion, et il est soudable si l'on utilise un fondant peu agressif. La mise en place de la couche pour les électrodes doit s'effectuer dans des conditions physiques définies qui font que la couche présente pratiquement la même résistance spécifique que le matériau compact. Ces conditions comprennent, en premier liaus que le matériau soit déposé avec des concentrations élevées sous vide avec une faible pression de gaz résiduel. Par la réduction de la rugosité de la surface, la conductivité de la couche servant d'électrode va être multipliée encore par un facteur de 2 à 3, de sorte que déjà avec une épaisseur de couche de l'électrode de 1,5 à 3 microns, la conductivité nécessaire est atteinte. La limite inférieure de l'épaisseur de couche est fixée ici par la conductivité minimum nécessaire assurant une faible perte du condensateur. La limite supérieure est donnée par la précision de structure nécessaire des électrodes. Celle- ci dépend, en cas de pulvérisation de la couche avec utilisation de cache, dans une grande mesure de l'épaisseur de couche. De plus, l'emploi exclusif de procédé de revêtement sous vide pour 4 2488724 la mise en place des électrodes influence également la rentabi- lité de la fabrication de l'épaisseur de coucheo Des couches de Cu ou Ni ne présentent pas, par opposition aux alliages Cu Ni, une résistance à l'abra- sion suffisante dans la zone d'épaisseur donnée, pour répondre aux exigences concernant un ajustage fréquent de la capacité. Les condensateurs ajustables ayant des électrodes en alliage selon l'invention répondent a ces exigences au moyen des surfaces rodées. En conséquence, le plus avantageux est que la mise en place de l'alliage cuivre-nickel sur le rotor et le stator s'effectue par pulvérisation intense dans un plasmatron. Ce procédé e3.t.partïiç.lièrement approprié pour le dép8t d'alliages, etta'ae-, enri. a on avec les taux de con- densation élevés que l'onpeut atteindre, l'obtention de couches ayant une conductivité suffisanteo L'adhérence de la couche au substrat est obtenue par la mise en place d'une couche d'adhé- rence additionnelle qui permet Lobtentiona d'une adhérence particulièrement élevée, lorsque-les couches d'adhérence et de conductivité sont préparées sous videi à la suite. Les exigences concernant la précision de structure des électrodes sont moins élevées dans le cas des condensateurs ajustables que dans celui des condensateurs fixes, en raison de leur capacité réglable. De plus, ces composants doivent présenter une surface plane en raison de leur fonction- nement. De ce fait, la précision de structure nécessaire peut 8tre obtenue encore, en cas de pulvérisation intense à travers un cache, avec une épaisseur de couche relativement élevée de 3 microns. L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple décrit ci-après et des dessins annexes figurant un mode de réalisation de l'invention, et o les figures représentent: - figure 1: une coupe à travers un condensateur ajustable, - figure 2: une vue en plan d'un rotor, - figure 3: une vue en plan d'un stator. 2488724 Le condensateur ajustable se compose du stator 1, qui est constitué de KER 221; du rotor 2 qui est constitué du céramique pour condensateur N 750, de l'axe de rotor 3 et des raccords soudés 4 pour les armatures. Toute la surface du stator 1, à l'exception du renfoncement 5 pour le raccord soudé 4, est travaillée par rodage. Après ce processus, la rugosité est de 0,5 micron. L'électrode du stator 6 embrasse une zone d'angle d'environ 1600 et comporte une distance appropriée de l'orifice central. L'électrode de stator 6 s'avance jusqu'au renfoncement 6 et elle y est raccordée à l'armature au moyen du raccord soudé 4. Le rotor comporte également une élec- trode de rotor 7 en forme de secteur avec un angle d'environ 1800. Le renflement central 8 est revêtu sur toute sa périphérie, car ici le contact avec l'axe 3 du rotor s'effectue par soudure. Les électrodes 6, 7 sont constituées d'alliage Cu Ni 56/44 et comportent une épaisseur de couche de 2 microns. La fabrication de ces électrodes 6, 7 s'effectue par pulvérisation intense, avec le plasmatron. Durant le processus de revêtement, les surfaces du rotor 2 et du stator 1 qui ne sont pas à recouvrir, sont abritées par un cache. A cet effet, elles sont pressées de façon élastique sur le cache fixe. Durant le processus de revêtement, la pression de gaz résiduel est de - 10-4 Pa. Le taux de condensation est de 1 micron/min. Avant la mise en place de la couche cuivre-nickel, dans le même cycle sous vide, on dépose une couche d'adhérence constituée d'un alliage Ni Cr 80/20, avec une Épaisseur de 50 nm. Le soudage des armatures et le raccor- dement de l'axe 3 du rotor avec le rotor 2 s'effectue -avec une soudure cuivre-étain L Sn Co Cu 1 de la façon habituelle. Afin d'atteindre les faibles valeurs de rugosité requises pour la surface, il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre un céramique de grande valeur. Les exigences peuvent être satisfaites également avec les types de céramique utilisés jusqu'à présent, lorsque, après le processus de frittage on effectue un rodage de la surface du stator. - KER 221: matériau céramique à coefficient de température positif - à base de steatite spéciale * - N 750: matériau céramique à base d'oxyde.de titane, à coef- ficient de température négatif. 6 2488724 REVENDICATIONS 1.- Condensateur ajustable, constitué d'un stator céramique et d'un rotor portant des électrodes structurées, avec emploi d'une couche d'adhérence, et avec des armatures soudées aux électrodes, condensateur caractérisé en ce que les électrodes (6, 7) sont constituées de Cu Ni d'une épaisseur comprise entre 1,5 et 3 microns et avec une teneur en Ni comprise entre 30 et 60 %, et que la profondeur de rugosité de la surface du stator est plus petite ou égale 0,7 micron. 2.- Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soudure pour le raccordement des armatures est du Cu Sn, avec maximum 2 % de Cu. 3.= Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche d'adhérence et les électrodes (6, 7) sont mises en place à travers des caches au moyen de pulvérisation intense. 4.- Condensateur selon les revendica- tions 1 et 3, caractérisé en ce que la surface du stator est rodée avant la mise en place de la couched'adhérence.