Brevet FR2521790A1 — publié le 19830819

L'invention concerne les barres omnibus stratifiées, et plus particulièrement un procédé de fabrication d'une barre stratifiée du type dans lequel de minces tranches ou éléments rapportés, céramiques et diélectriques sont incorporées dans l'isolation afin d'accroître la capacité électrique de la barre. Des barres omnibus stratifiées du type décrit sont fréquemment utilisées pour la transmission de puissance à divers circuits, y compris des circuits utilisant des signaux en courant alternatif ou en courant continu, ou bien des combinaisons de ces deux courants. Ces barres omnibus ont de préférence une faible impédance caractéristique et une haute capacité. La technologie récente dans le domaine des condensateurs céramiques à couches minces a atteint un niveau qui a rendu possible la réalisation de couches ou tranches métallisées extrêmement minces en matières céramiques diélectriques, convenant à une incorporation directe dans une barre omnibus stratifiée. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 778 735 indique qu'il est souhaitable d'insérer plusieurs tranches de céramique, dont chaque face porte un revêtement métallisé, entre les surfaces de deux bandes conductrices métalliques qui sont entourées d'une gaine isolante. Chacun des brevets des Etats-Unis d'Amérique N" 4 236 046 et NO 4 266 091 suggère l'utilisation d'un adhésif conducteur du courant électrique pour la fixation de ces tranches ou puces céramiques métallisées sur les faces des conducteurs entre lesquels elles sont disposées. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 4 236 038 suggère par ailleurs l'utilisation d'un adhésif non conducteur à cet effet. L'invention a pour objet principal un procédé perfectionné de fabrication de barres omnibus stratifiées du type décrit, procédé dans lequel aucun adhésif, conducteur ou autre, n'est utilisé entre les surfaces opposées des puces capacitives et des bandes conductrices adjacentes. A cet effet, les barres sont produites à partir de couches spéciales d'isolation qui sont revêtues d'une résine partiellement mûrie et qui présentent des ouvertures espacées. De minces condensateurs ou éléments rapportés en céramique sont ensuite places dans ces ouvertures et l'ensemble est amené partiellement à maturation, par exemple par chauffage à 65-1200C, afin ae provoquer la fusion d'une partie de la résine et son écoulement pour qu'elle entre en contact, afin de les fixer, avec les parties marginales des bords, seulement, des éléments rapportés en céramique qui sont ainsi fixés dans l'isolant. Ensuite, ce dernier, dans lequel les éléments rapportés sont fixés, est placé entre des conducteurs et est fixé dans une gaine en matière plastique pour achever la barre stratifiée. De cette manière, les faces opposées des éléments rapportés sont maintenues en contact direct avec les surfaces en vis-à-vis des conducteurs et sans qu'un adhésif quelconque soit interposé entre les faces métallisées des éléments rapportés et les surfaces en vis-à-vis des conducteurs. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels - la figure 1 est une vue partielle en plan d'une couche spéciale d'isolation destinée à être incorporée dans des barres omnibus stratifiées du type réalisé conformément à l'invention - la figure 2 est une vue partielle en plan d'un dispositif d'assemblage, cette vue montrant comment les couches spéciales de stratification du type montré sur la figure 1 sont conçues pour être incorporées dans les barres omnibus selon l'invention - la figure 3 est une élévation partielle d'une barre omnibus après qu'elle a été assemblée et stratifiée conformément à une forme du procédé de l'invention, la barre étant représentée partiellement en coupe - la figure 4 est vue analogue à celle de la figure 3, mais montrant une variante de cette barre omnibus ; et - la figure 5 est une vue avec coupe partielle analogue à celle de la figure 4, mais ne montrant qu'une partie d'une autre forme de réalisation de la barre omnibus selon l'invention. Les figures représentent globalement en 40 un flan ou une feuille d'isolation comprenant deux bandes latérales espacées 41 reliées entre elles par des bandes isolantes transversales et parallèles 42 destinées à être incorporées chacune dans une barre omnibus somme décrit ci-après. Chacune des bandes isolantes 42 qui, dans la forme de réalisation représentée, ont une épaisseur d'environ 0,18 mm, présente plusieurs ouvertures rectangulaires et espacées 43 s'étendant longitudinalement. Un mince condensateur, réalisé en céramique diélectrique, par exemple en une composition de titanate de baryum commercialisée par la firme Minnesota Mining & Manufacturing Co. sous la marque "Al Si Mag 1283", est fixé dans chaque ouverture 43 d'une manière décrite ci-après. Chaque élément rapporté 44 de la forme de réalisation représentée présente une épaisseur de l'ordre de 0,18 à 0,25 mm, et est de préférence au moins aussi épais ou plus épais que la bande 42 d'isolant dans laquelle il est logé. Bien que cela ne soit pas montré sur les dessins, il convient de noter que les surfaces planes opposées de chaque élément rapporté 44 sont métallisées ou revêtues d'une couche extrêmement mince de métal, par exemple par dépôt en phase vapeur ou autre. Chaque flan 40 peut être préparé par découpage ou poinçonnage d'une mince couche de matière plastique souple et isolante, par exemple du type commercialisé par la firme E.I. DuPont deNemours & Co., Inc., sous la marque "NOMEX", laquelle matière a été préalablement revêtue d'une résine partiellement mûrie. Cette opération de poinçonnage non seulement forme les ouvertures rectangulaires 43 dans les flans, mais forme également des ouvertures circulaires 46 utilisées par la suite au cours des opérations d'assemblage. Dans la forme de réalisation représentée, chaque ouverture 43 présente une longueur d'environ 19 mm et une largeur à peu près égale à la moitié de la largeur de la bande correspondante 42. Après l'opération de découpage ou de poinçonnage, chaque flan 40 est dirigé vers un poste d'assemblage où les éléments rapportés diélectriques ou condensateurs 44 sont placés dans les ouvertures 43. Les éléments rapportés s'ajustent étroitement dans les ouvertures 43, mais ne sont cependant pas ajustés de façon assez serrée pour rester dans ces ouvertures sans autre traitement.Par conséquent, pour fixer les tranches 44 dans les ouvertures 43, de manière qu'au moins les flans puissent ensuite être manipulés pendant l'assemblage des barres omnibus sans que les tranches tombent des ouvertures, chaque flan 40, dans lequel les éléments rapportés 44 sont logés, est soumis à un traitement à température relativement basse, par exemple en étant placé dans un dispositif chauffant maintenu à une température de l'ordre de 65 à 1200C. Ce traitement provoque la fusion d'une certaines partie du revêtement encore non mûri, recouvrant chaque flan 40, et son écoulement, provoquant son entrée en contact avec les bords marginaux des éléments rapportés 44 et fixant ainsi ces derniers dans le flan associé 40. Chaque sousensemble 40, partiellement mûri et portant ses éléments rapportés 44, peut à présent être manipulé par un opérateur pour l'assemblage dans les barres finales, comme décrit ci-après. Il est important de noter que le traitement thermique à basse température (65 à 1200cl du sous-ensemble 40 et des éléments rapportés 44 ne provoque pas une maturation complète du revêtement de résine sur le flan 40. Il permet simplement à une partie de la résine de s'écouler pour entrer en contact avec les éléments rapportés 44. Il est évident que lorsque les sous-ensembles sont retirés de l'atmosphère faiblement chauffée, la résine se refroidit et fixe les éléments rapportés 44 dans le flan associé. Pour assembler dans les barres omnibus les flans 40 auxquels les éléments rapportés 44 sont fixés, on peut procéder comme décrit dans le brevet belge NO 824 647. Par exemple, à l'aide du dispositif d'assemblage 50 (figure 2) et de plusieurs flans métalliques a0, r 20 et 30, une couche initiale 40' d'isolation, de même forme que le flan 40 sauf qu'elle ne présente pas les ouvertures 43 ni ne comporte les éléments rapportés 44, est positionnée, au moyen d'ouvertures 46, sur des pieds 52 de montage du dispositif dasseiblage ou gabarit 50.Ensuite, les bancs latérales 11 du flan 10 sont montées sur les pieds 52 afin que ce flan métallique soit positionné sur le flan isolant 40' le plus bas, après quoi l'un des sous-ensembles 40, contenant les éléments rapportés 44, est monté sur le flan 10 de manière que ses éléments rapportés 4d soient alignés avec les parties médianes des bandes conductrices parallèles 12 qui s'étendent entre les bandes 11 du flan 10. Ensuite, comme le montre la figure 2, le flan 20 est assemblé sur le dessus du premier flan isolant 40, puis il est recouvert d'un deuxième flan 40, après quoi le flan métallique 30 est placé sur l'ensemble et est ensuite recouvert de la couche isolante finale et extérieure 40' qui est analogue à la couche isolante inférieure ou initiale 40'. Lorsque les opérations d'assemblage décrites cidessus sont achevées, l'ensemble est partiellement stratifié, comme décrit dans la demande précitée, les bandes latérales des flans isolants et conducteurs sont retirées, et la dernière opération de stratification a lieu pour achever la stratification de chaque barre. Cette dernière opération de stratification achève également la maturation des revêtements de résine sur les couches isolantes 40 et 40'. Comme montré sur la figure 3, qui représente de façon fragmentée et en coupe partielle, une barre omnibus stratifiée réalisée par le procédé décrit ci-dessus, on peut noter que dans une telle barre, les surfaces métallisées opposées des éléments rapportés 44 sont en contact direct avec les surfaces adjacentes et en vis-à-vis des bandes métalliques 12, 22 et 32, en des points espacés le long de ces dernières. Lorsque le conducteur médian 22, par exemple, est utilisé comme conducteur de masse, une capacité extrêmement élevée existe entre ae conducteur et les conducteurs adjacents 12 et 32, par rapport aux barres omnibus antérieures de ce type.De plus, même dans les cas où une barre de ce type est soumise à une flexion telle qu'un ou plusieurs des éléments rapportés céramiques 44 qu'elle contient se rompent, il est apparu que la capacité particulièrement élevée de la barre n'en est pas sensiblement altérée. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 3, il convient de noter que les diverses pattes ou bornes 14, 24 et 34 des bandes conductrices respectives 12, 22 et 32 sont décalées volontairement les unes des autres dans la direction longitudinale de la barre afin d'empêcher la formation de tout court-circuit indésirable entre ces pattes Cependant, il est apparu que dans le cas où les pattes 14 et 34 des bandes 12 et 32, par exemple, sont volontairement placées en alignement longitudinal et que les pattes alignées 14 et 34 sont ensuite reliées volontairement entre elles comme montré sur la figure 4, la capacité de la barre obtenue, établie entre la bande 22 et les bandes 12 et 32 à présent interconnectées, est augmentée de manière à être encore plus grande que celle de la barre montrée sur la figure 3. La figure 5 représente un autre type de barre dont les éléments analogues à ceux des formes de réalisation décrites précédemment portent les mêmes références numériques. Dans cette barre, une quatrième bande conductrice métallique 82 est ajoutée et séparée de la bande 32 par une bande isolante 42 qui contient plusieurs éléments rapportés 44 dont les surfaces métallisées opposées sont en contact avec les surfaces en vis-à-vis des bandes conductrices 82 et 32, respectivement. De plus, dans cette forme de réalisation, des pattes classiques et espacées 84 font saillie d'au moins un bord de la bande 82 et sont alignées et connectées sur les pattes 24 de la bande conductrice 22.La fanon dont les bandes 22 et 82 sont interconnectées, ces bandes étant disposées de façon à alterner avec les bandes 12 et 32, accroît également de façon notable la capacité entre les conducteurs respectifs 12 et 32 et les bandes interconnectées 22 et 82 lorsque ces dernières sont utilisées, par exemple, comme bandes de masse. Il convient de noter que les dimensions relatives des éléments des barres omnibus montrées sur les figures 3 à 5 sont indiquées de façon exagérée uniquement pour plus de clarté. La capacité répartie, introduite dans la barre omnibus selon l'invention par l'utilisation de la couche isolante contenant les éléments rapportés 44, permet la production de barres omnibus extrêmement compactes et fiables, et évite d'avoir à utiliser un adhésif quelconque placé directement entre les surfaces en vis-à-vis des éléments rapportés et des bandes conductrices, respectivement. En choisissant la quantité et la disposition des condensateurs céramiques ou des éléments rapportés 44 dans les couches d'isolation, il est possible de concevoir une barre correspondante afin qu'elle possède une capacité prédéterminée.En outre, cette capacité peut être aisément modifiée, pendant la fabrication des barres, simplement par mise en alignement et connexion des pattes 14, 24, 34, etc., faisant saillie latéralement des diverses bandes conductrices d'une barre, ce qui accroît sensiblement la capacité de cette dernière lorsque cela est nécessaire ou souhaitable. Il convient également de noter que des sousensembles isolants à haute capacité, du type indiqué en 40, ou au moins leurs bandes 42 qui continuent les éléments rapportés diélectriques céramiques 44, constituent en fait, des éléments de condensateur incorporés dans la barre omnibus. Comme représenté sur la figure 3, par exemple, lorsque la bande conductrice métallique 22 assume la fonction de conducteur de masse, les bandes isolantes adjacentes 42 contenant les éléments rapportés 44 éliminent par filtrage tous parasites électroniques pouvant autrement apparaître lors du passage du courant dans les conducteurs adjacents 12 et 32. A cet égard, le sousensemble 40 ou 42 de la barre selon l'invention se comporte littéralement comme un condensateur lorsqu'il est utilisé de la manière décrite, et il pourrait entrer dans la fabrication de condensateurs. Bien que certaines dimensions du sous-ensemble 40 et des éléments rapportés associés 44 aient été suggérées, il est évident que ces dimensions ne sont citées qu'à titre de simples exemples et qu'elles peuvent être modifiées sans sortir du cadre de l'invention. De même, il est possible de modifier la forme des éléments rapportés 44, ainsi que le nombre et la forme des bandes conductrices utilisées dans las formes de réalisation décrites. La forme de réalisation montrée sur la figure 5, par exemple, peut être fabriquée de manière que les pattes 14 soient alignées et connectées sur les pattes 34 du conducteur 32, ce qui aurait pour effet d'interconnecter des conducteurs alternés 12 et 32, ces conducteurs étant intercalés avec les bandes métalliques intermédiaires 22 et 82 qui sont interconnectées par leurs pattes respectives 24 et 84. Ainsi, suivant le nombre de bandes conductrices d'une barre, il est possible de connecter les bandes métalliques de plusieurs manières différentes pour obtenir la capacité souhaitée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une barre omnibus stratifiée à haute capacité, caractérisé en ce qu'il consiste à préparer une bande mince et flexible (42) d'isolation, présentant au moins une ouverture (43), à partir d'une couche (40) de matière plastique diélectrique, revêtue de résine, à placer dans ladite ouverture un mince élément rapporté diélectrique et céramique (44), analogue à une tranche, dont les faces opposées sont métallisées, à amener partiellement à maturation ladite bande afin qu'une partie de son revêtement s'écoule et vienne en contact avec les bords marginaux de l'élément rapporté pour fixer ce dernier dans ladite ouverture, en position sensiblement coplanaire avec ladite bande, à placer cette dernière entre deux bandes conductrices métalliques(12, 22) afin que ces dernières soient isolées l'une de l'autre, puis à appliquer une gaine isolante (40') en matière plastique sur les bandes conductrices de manière que les faces métallisées de l'élément rapporté soient en contact direct avec les surfaces en vis-à-vis desdites bandes conductrices. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste également à préparer, avec ladite matière diélectrique, un flan (40) comprenant plusieurs desdites bandes (42) disposées parallèlement les unes-;aux autres et à une certaine distance les unes des autres et transversalement entre deux parties latérales espacées (41) dudit flan, chacune des bandes présentant plusieurs ouvertures identiques (43) espacées les unes des autres le long de la bande, à placer l'un desdits éléments rapportés (44) dans chacune desdites ouvertures des bandes et à amener partiellement à maturation ledit flan pour y fixer les éléments rapportés, à placer le flan, amené partiellement à maturation, entre deux flans métalliques (10, 20) et en alignement avec ces deux flans dont les formes sont similaires à celles du flan partiellement fixé, à réaliser une stratification des flans assemblés entre deux revêtements isolants extérieurs (40') qui ont également des formes similaires à celles du flan amené partiellement à maturation, puis à séparer la bande stratifiée en retirant les parties latérales alignées des flans et des revêtements. 3. Barre omnibus stratifiée, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins trois bandes conductrices métalliques plates (12, 22, 32) comportant chacune plusieurs saillies i (14, 24, 34) de connexion de circuits partant d'au moins l'un de leurs bords, un premier groupe de couches diélectriques isolantes 142) disposees chacune entre deux bandes conductrices différentes pour les isoler l'une de l'autre, des couches diélectriques isolantes supplémentaires (40') appliquées sur les surfaces extérieures desdites bandes conductrices et les recouvrant, sauf dans les zones des saillies de connexion, un élément rapporté (44) en céramique incorporé dans chacune desdites premières couches isolantes afin que ses faces opposées soient en contact direct avec les surfaces en vis-à-vis des deux bandes conductrices situées de part et d'autre de cet élément rapporté, et des moyens destinés à connecter au moins certaines des saillies (14) de l'une de deux premières bandes conductrices (12, 32) à certaines des saillies (34) de l'autre des deux premières bandes conductrices afin d'accrortre davantage la capacité établie entre les deux premières bandes conductrices et une troisième bande conductrice (22) dans ladite barre. 4. Barre omnibus selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte quatre bandes conductrices (12, 22, 32, 82) stratifiées dans lesdites couches isolantes supplémentaires et séparées les unes des autres par lesdites premières couches isolantes, lesdites deux premières bandes conductrices (12, 32) étant disposées de manière à alterner avec les autres bandes conductrices (22, 82) de la barre. 5. Bande diélectrique isolante destinée à être utilisée dans le procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche diélectrique flexible et mince (42) en matière plastique présentant au moins une ouverture (43) et portant un revêtement de résine amenée partiellement à maturation, un mince élément rapporté (44) en céramique de forme analogue à celle de l'ouverture et légèrement plus mince que cette ouverture, et des moyens destinés à fixer l'élément rapporté dans l'ouverture afin qu'il soit sensiblement coplanaire à ladite couche de matière plastique, lesdits moyens comprenant une partie du revêtement de résine qui s'est écoulée pour entrer en contact, en les fixant, avec seulement certaines parties des bords marginaux de l'élément rapporté. 6. Bande diélectrique isolante selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'élément rapporté (44) est une mince couche, analogue à une tranche, d'une composition de titanatede baryum, les surfaces opposées de cette couche ayant été métallisées. 7. Bande diélectrique isolante selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que l'élément rapporté (44) présente une épaisseur légèrement supérieure à celle de ladite couche de matière plastique afin que ledit élément rapporté dépasse légèrement de ladite ouverture.