Brevet FR2514191A1 — publié le 19830408

CONDUCTEUR OMNIBUS STRATIFIE DE HAUTE CAPACITE. La présente invention concerne des barres omnibus multicouches ou stratifiées qui contiennent des condensateurs noyés ou incorporés Ces barres omnibus sont habituellement assemblées de manière qu'une matière isolante et des conducteurs soient placés en condition de recouvrement ou de stratification pour former la barre omnibus, les condensateurs étant incorporés directement à cette barre omnibus Plus particulièrement, l'invention concerne une barre omnibus stratifiée de haute capacité contenant des condensateurs et dans laquelle les électrodes des condensateurs sont en nickel ou principalement en alliage de nickel-en vue de résoudre le problème consistant dans la formation de trajets de fuite résultant d'une migration d'argent. Du fait des perfectionnements importants réalisés dans le domaine de l'informatique venant s'ajouter à la grande densité d'accumulation de composants électro- niques sur des plaquettes à circuits, les barres omnibus d'alimentation en courant et les barres omnibus de fourni- ture de signaux doivent avoir des caractéristiques de faible inductance et de faible impédance et une grande capacité de distribution pour éviter les effets indési- rables des parasites de haute fréquences. On sait utiliser des barres omnibus stratifiées dans lesquelles les couches conductrices sont imbriquées et espacées par un film isolant d'une permissivité rela- tivement élevée comme des composants d'alimentation en courant et de fourniture de signaux, ces composants étant communément appelés des barres omnibus multicouches ou des barres omnibus stratifiées Cependant, les matériaux diélectriques normalement utilisés pour former la partie isolante d'espacement sont limités en ce qui concerne la constante diélectrique L'utilisation de matériaux de très grande constante diélectrique a été proposée mais on a rencontré des difficultés non seulement en ce qui concerne le coût, mais également des difficultés pratiques concer- nant le niveau et les limitations de la constante diélec- trique. * 2 Dans le brevet US n 4 266 091, on a décrit une barre omnibus stratifiée comportant des condensateurs et permettant d'obtenir un système d'alimentation en courant sensiblement perfectionné Dans ce brevet, on a revendiqué l'incorporation directe à la barre omnibus de condensateurs qui sont de préférence constitués par des pastilles céramiques pourvues d'électrodes en argent Les condensateurs sont logés dans des fenêtres ou évidements ménagés dans la feuille isolante existant entre les conduc- teurs de la barre omnibus et ils sont reliés électriquement et/ou mécaniquement à la barre omnibus Bien que des barres omnibus réalisées conformément à ce brevet offrent des avantages importants, il peut se poser le problème de la migration d'argent qui établit des trajets de fuite alté- rant l'efficacité des condensateurs incorporés Ces trajets de fuite, qui peuvent être considérés comme réduisant effectivement la résistance d'isolation des éléments capacitifs individuels, peuvent diminuer les performances de la barre omnibus. L'invention a pour but de résoudre le problème posé par la migration d'argent à l'aide d'une barre omnibus stratifiée de haute capacité perfectionnée. Conformément à la présente invention, il est prévu un ensemble de barre omnibus à conducteurs multiples, comprenant un premier conducteur omnibus qui est formé d'une bande plate allongée de matière conductrice, au moins un second conducteur omnibus formé d'une bande plate allongée de matière conductrice, lesdits premier et second conducteurs omnibus étant espacés et isolés électriquement l'un de l'autre, et au moins un condensateur interposé entre lesdits conducteurs omnibus, ledit condensateur comprenant un corps plat formé d'un matériau diélectrique et comportant des faces opposées, ainsi qu'une électrode conductrice constituée de nickel ou principalement d'un alliage de nickel et placée sur chacune desdites faces opposées, lesdites électrodes étant reliées électriquement à des surfaces opposées, dirigées vers l'intérieur, desdits conducteurs omnibus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la fig 1 est une vue schématique d'une barre omnibus stratifiée dans laquelle sont noyés ou incorporés des condensateurs conformes au brevet US 4 266 091, la fig 2 représente un schéma de circuit électrique équivalent de la barre omnibus de la fig 1, la fig 3 est une vue en perspective de la structure d'un condensateur faisant l'objet du brevet US 4266 091, et la fig 4 est une vue en coupe d'un condensateur de barre omnibus conforme à la présente invention. En considérant d'abord les figures 1, 2 et 3, on voit qu'on a représenté une structure de barre omnibus stratifiée dans laquelle sont incorporés ou noyés des condensateurs pour former un système perfectionné de distri- bution de courant ou de signaux conformément au brevet précité Comme indiqué sur la fig l, deux conducteurs omnibus 1 et 3 comportent des bornes 2 et 4 faisant partie intégrante des conducteurs et respectivement réparties aux intervalles nécessaires le long des éléments conducteurs. Ces conducteurs 1 et 3 sont agencés de manière à présenter le décalage nécessaire pour leurs bornes respectives 2 et- 4, un film isolant 5 étant interposé entre les conducteurs 1 et 3 Le film isolant est pourvu d'ouvertures ou fenêtres destinées à recevoir et contenir les condensateurs 6 et l'ensemble de la structure est ensuite stratifié sous forme d'un ensemble final qui est recouvert d'un film isolant extérieur ( non représenté) Les condensateurs 6 sont constitués de plaques céramiques minces 7, caractérisées par une grande constante diélectrique, et deux couches conductrices 8, 9 d'argent formant des électrodes extérieures. Lors de l'assemblage de l'unité, quand les condensateurs ont été positionnés dans les fenêtres de la bande isolante 5, une des électrodes, par exemple l'électrode 8, entre en contact avec la surface du conducteur 1 qui est dirigée vers l'intérieur tandis que l'autre électrode, par exemple = 4 l'électrode 9, entre en contact avec la surface du conduc- teur 3 qui est dirigée vers l'intérieur Comme cela a été décrit dans le brevet américain précité, on peut utiliser un adhésif conducteur pour former une liaison conductrice entre les électrodes 8 et 9 et les surfaces, dirigées vers l'intérieur, des conducteurs l et 3 devront entrer en contact avec les électrodes; le film 5 peut être lié par un adhésif non conducteur aux conducteurs l et 3. La barre omnibus stratifiée ainsi obtenue conformément au brevet américain précité possède une capacité totale extrêmement élevée qui comprend, comme indi- qué sur la fig 2, la capacité des conducteurs 6 ainsi que la capacité répartie 12 du film isolant 5 Cependant-il est évident que la représentation de la fig 2 n'est pas destinée à illustrer ou mettre-en évidence des valeurs- relatives de capacité des condensateurs 6 et du film-isolant En fait, la capacité des condensateurs 6 est bien plus grande, notamment de plusieursordres de grandeur, que la capacité de la couche isolante 5 Des barres omnibus de haute capacité réalisées conformément à cette structure connue conviennent en particulier pour être utilisées avec des plaquettes à circuits de haute densité et elles offrent des avantages importants par-rapport à l'utilisa- tion de condensateurs externes. Bien que des avantages significatifs aient été obtenus avec la structure connue, on s'est heurté dans certaines circonstances à un problème qu'on peut définir comme le problème de la migration d 4 argent L'argent se trouvant dans les électrodes 8 et 9 peut, lors de l'appli- cation d'une charge électrique dans un environnement humide, donner lieu àâun déplacement ou à une migration. Cela se traduit par la formation de trajets de fuite autour des bords de la pastille capacitive ( et il en résulte une réduction sensible de la résistance d'isolation de la pastille); on enregistre alors une réduction sensible de l'efficacité des éléments capacitifs Des tentatives ont été faites pour supprimer ou atténuer le problème de la migration d'argent par mélange de palladium avec l'argent, ou bien par imprégnation avec de la paraffine ou du poly- butadiène en vue d'assurer une protection contre l'humidité; on a également suggéré de créer une lisière diélectrique autour des pastilles capacitives en arrêtant les électrodes en argent à courte distance des bords des pastilles céramiques Cependant aucune des solutions précitées n'a permis de changer fondamentalement le fait que l'utilisation d'électrodes en argent ou en alliage d'argent peut provoquer, en fonction de l'efficacité des traitements anti-humidité et d'autres conditions, l'apparition du problème de migra- tion d'argent; il risque également de se produire une formation de trajets de fuite et-par conséquent une perte résultante d'efficacité des éléments capacitifs A titre d'exemple, dans un essai o on a fait intervenir une tempé- rature de 40 centigrades, une humidité relative de 90 'C et une charge de 25 volts en courant continu, on a enre- gistré une diminution de la résistance aux bornes d'un condensateur de 104 megohms à moins de 1 megohm dans une période de 24 heures. Conformément à la présente invention, qui est mise en évidence sur la fig 4, les faces opposées d'une feuille plane de matière fortement diélectrique 7 ( de préférence une pastille céramique) sont pourvues d'élec- trodes 10 et ll qui sont constituées soit de nickel soit d'un alliage métallique contenant principalement du nickel Des pastilles capacitives pourvues des électrodes en alliage de nickel ne sont pas affectées par le problème de migration du métal de l'électrode comme dans les réalisations connues faisant intervenir des électrodes en argent En conséquence, il ne s'établit pas de trajets de fuite dans les éléments capacitifs réalisés conformément à la présente invention et il ne se produit également pas de diminution de la résistance d'isolation desdites pasti- les En conséquence, en réalisant des barres omnibus - stratifiées conformément à la structure de la fig 1 et en leur incorporant des pastilles capacitives 12 ayant la structure de la fig 4, on augmente remarquablement les performances et la fiabilité des barres omnibus stratifiées de haute capacité dans lesquelles sont incorporés ou noyés des condensateurs, sans que cela se traduise par une augmentation sensible de coût. Le procédé de réalisation des condensateurs 12 de la fig 4 par formation d'électrodes en nickel ou en alliage à forte teneur en nickel sur la pastille céramique élimine totalement les processus compliqués, délicats et coûteux qui ont été utilisés par le passé pour résoudre le problème de la migration d'argent Il est ainsi po ible d'éliminer les traitements anti-humidité et l'obligation de former des lisières diélectriques isolantes sur les condensateurs Il est particulièrement important de noter que, puisque les électrodes en nickel conformes à l'inven- tion doivent seulement être mises en place également sur les deux surfaces des éléments céramiques 7, il n'y a aucune limite à la forme que peuvent prendre les pastilles capacitives Les problèmes rencontrés dans l'art antérieur ont souvent imposé que les condensateurs céramiques soient profilés avec soin et avec précision en formes de carrés ou de rectangles comportant des bords ou lisières nettement définis On ne rencontre pas une telle limitation avec les électrodes en nickel conformes à l'invention et il en résulte qu'on enregistre une augmentation significative du degré de liberté à la conception ainsi qu'une augmenta- tion importante des performances et de la fiabilité des barres omnibus stratifiées de haute capacité contenant les condensateurs perfectionnés conformes à la présente invention. REVENDICATIONS 1 Ensemble de barre omnibus à conducteurs multi- ples, caractérisé en ce qu'il comprend un premier cond Uc- teur omnibus ( 1) qui est formé d'une bande plate allongée de matière conductrice, au moins un second conducteur omnibus ( 3) formé d'une bande plate allongée de matière conductrice, lesdits premier et second conducteurs omnibus étant espacés et isolés électriquement l'un de l'autre, et au moins un condensateur interposé ( 12) entre lesdits conducteurs omnibus ( 13), ledit condensateur ( 12) compre- nant un corps plat ( 7) formé d'un matériau diélectrique et comportant des faces opposées, ainsi qu'une électrode conductrice ( 10, ll)- constituée de nickel ou principalement d'un alliage de nickel et placée sur chacune desdites faces opposées, lesdites électrodes étant reliées électriquement à des surfaces opposées, dirigées vers l'intérieur, desdits conducteurs omnibus ( 1, 3). 2 Ensemble de barre omnibus selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau diélectrique est-. une matière céramique. 3 Ensemble de barre omnibus selon l'une des-reven- dications 1 ou 2, caradérisé en ce qu'il comprend une couche ( 5) formée d'une matière isolante et placée entre lesdits conducteurs omnibus ( 1, 3) , ladite couche de matière isolante comportant une ouverture destinée à recevoir ledit conden- sateur. 4 Ensemble de barre omnibus selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen-pour incorporer mécaniquement ladite barre omnibus à un ensemble final. 5 Ensemble de barre omnibus à conducteurs multi- ples, caractérisé en ce qu'il comprend un conducteur omnibus ( 1), formé d'une bande plate allongée de matière-conductrice, au moins un second conducteur omnibus ( 3) formé d'une bande plate allongée de matière conductrice, lesdits premier et second conducteurs omnibus étant espacés et électriquement isolés l'un de l'autre, et plusieurs condensateurs ( 12) interposés entre lesdits conducteurs omnibus ( 1, 3), lesdits condensateurs ( 12) comprenant chacun un corps plat ( 7) formé 2-5 514191 & d'un matériau diélectrique et comportant des faces opposées, ainsi q'une électrode conductrice ( 10, 11) formée de nickel ou d'un alliage contenant principalement du nickel et placée sur chacune desdites faces opposées, lesdites électrodes ( 10, 11) étant reliées électriquement à des surfaces opposées, dirigées vers l'intérieur, desdits conducteurs omnibus ( 1, 3). 6 Ensemble de barre omnibus selon la revendica- tion 5, caractérisé en ce que ledit matériau diélectrique est une matière céramique. 7 Ensemble de barre omnibus selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comprend une couche ( 5) de matière isolante qui est placée entre lesdits conducteurs omnibus ( 1, 3), ladite couche de- matière isolante comportant plusieurs ouvertures destinées à recevoir lesdits condensateurs.