Brevet FR2529378A1 — publié le 19831230

La présente invention concerne les condensateurs à diélectrique céramique multicouches qui sont destinés à être fixés et soudés directement sur un substrat plat, c'est-a-dire des condensateurs dépourvus de fils de connexion. Les condensateurs de ce type ont une forme généralement parallélépipèdique, avec deux faces opposées métallisées destinées à se présenter perpendiculairement au substrat. Une fois le condensateur placé sur le substrat, il suffit de réaliser deux points de soudure, par exemple par soudage à la vague, entre ces faces et les motifs conducteurs correspondants du substrat pour établir la liaison électrique. Apres soudage, le substrat est soumis à un lavage en vue d'éliminer les restes de résine décapante, ainsi que les traces ou débordements de soudure qui pourraient adhérer au substrat là ot celui-ci ne comporte pas de motifs conducteurs, et qui risquent par conséquent de créer des ponts formant court-circuit entre deux motifs conducteurs. Avec les condensateurs du type précité, qui sont collés directement sur le substrat, il subsiste le risque qu'un court-cir-zuit se forme, sous le condensateur, entre les deux motifs conducteurs aboutissant aux métallisations, pa exemple du fait d'un débordement de soudure hors des motifs. Le lavage ne permettra pas d'éliminer ce court-circuit, à cause de la forme plate du condensateur collé contre le substrat. Un des buts de l'invention est de proposer un condensateur du type précité qui pallie cet inconvénient, en autorisant le lavage du substrat sous le condensateur. A cette fin, le condensateur selon l'invention comporte, sur sa face tournée vers le substrat, au moins deux sur épaisseurs par lesquelles le corps du condensateur repose sur le substrat, et permettant le lavage de la zone de ce dernier située sous le corps du condensateur. De préférence, la hauteur des surépaisseurs est inférieure au diamètre moyen des fils de connexion utilisés pour le câblage du substrat. De cette manière, on évite qu'un fragment de fil ne vienne s'introduire et se bloquer entre le condensateur et le substrat. De préférence, les surépaisseurs sont réalisées au voisinage des métallisations, et s'étendent sur toute la largeur du composant ; pour-laisser apparaître la plus grande surface possible du substrat tout en conservant une bonne rigidité mécanique du condensateur, la largeur de chacune des surépaisseurs est de préference comprise entre 1/20e et 1/5e de la longueur totale du condensateur. Les surépaisseurs peuvent être réalisées seulement sur la face du condensateur qui sera tournée vers le substrat ; elles peuvent être également réalisées sur la face opposee : bien que, dans ce cas, ces dernières surépaisseurs ne joueront aucun rôle fonctionnel, elles permettent de rendre le condensateur symétrique et d'éviter tout problème de positionnement au moment de la mise en place du composant, cette mise en place pouvant se faire indifféremment sur l'une ou l'autre face. L'invention propose également, pour réaliser un tel condensateur, d'usiner celui-ci au moyen d'un outil de profil complémentaire de celui des surépaisseurs, cet outil rectifiant le condensateur par enlèvement de matière dans une zone morte du condensateur ; cette opération est de préférence réalisée avant frittage, mais après une pré cuisson, effectuée à une température comprise entre 850 et 10000 pour des céramiques frittant entre 1100 et 13000. En effet, une rectification effectuée avant frittage mais sans pré-cuisson risquerait de détruire. l'empilage dont la seule cohérence est obtenue par pressage des feuilles de céramique. Par ailleurs, une rectification après frittage serait rendue plus difficile du fait de la compacité du matériau fritté. Dans un autre procédé de réalisation, on rajoute à l'empilage de feuilles de céramique, obtenu de manière connue, à chaque emplacement où doivent être réalisées les surépaisseurs, au moins une feuille morte de céramique ; on comprime ensuite l'ensemble, avant frittage, au moyen d'un poinçon de profil complémentaire de\ icelui du profil de condensateur à réaliser. Enfin, il est également possible d'empiler des feuilles de céramique ayant toutes le même contour, ce contour étant lui-même identique au profil du condensateur à réaliser. Comme on l'expliquera par la suite, cette disposition est particulièrement avantageuse dans les circuits hyperfréquences, où elle assure une excellente reproductibilité des performances. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux figures annexées, sur lesquelles la figure 1 est une vue perspective d'un condensateur selon l'invention, soudé sur son substrat, les figures 2a et 2b sont des vues de côté de ce même condensateur montrant deux profils possibles, les figures 3a et 3b sont des vues perspeetives du condensateur montrant deux manières de réaliser l'empilement des couches de céramique, la figure 4 illustre le premier procédé selon l'invention, par usinage de l'empilement, la figure 5 montre les différentes feuilles de céramique utilisées dans le second procédé de réalisation, la figure 6 illustre la mise en oeuvre de ce second procédé, la figure 7 montre les feuilles de céramique utilises dans le troisième procédé de fabrication. Dans la suite, on appellera "verticale" la direction perpendiculaire au plan du substrat, et "hori- zontale" toute direction parallèle à ce même plan, quelle que soit la position physique réelle du substrat. Sur la figure 1, le condensateur 10 selon l'invention est soudé sur le substrat 20 : le condensateur a une forme généralement parallelépipèdique, et presente deux extrémités opposées 11, 12 métallisées formant liaison électrique commune à chaque serie d'armatures du condensateur Ces deux faces métallisées sont soudées sur des motifs conducteurs 21, 22 réalisés sur le substrat, par l'intermédiaire de points de soudure 31, 32 ; la liaison électrique du condensateur aux motifs conducteurs du substrat se fait donc sans aucun fil de connexion. Selon l'invention, le condensateur 10 comporte deux surépaisseurs 13, 14,de préférence situées au voisinage des métallisations et s'étendant sur toute la largeur du condensateur. Le condensateur repose sur ces surépaisseurs ou "pieds de lavage" de manière à laisser subsister un espace entre le corps du condensateur et le substrat 20, ce qui permet, comme indiqué précédemment, le lavage de la région 23 de ce substrat situé en dessous du condensateur. Les figures 2a et 2b montrent les deux profils possibles pour le condensateur selon que l'on forme des pieds de lavage respectivement des deux côtés ou d'un seul côté du condensateur. Dans le premier cas, le condensateur a un aspect symétrique et, bien que les pieds de lavage 13' et 14' identiques aux pieds 13, 14 formés sur la face opposée ne jouent aucun rôle fonctionnel, ils évitent une opération supplémentaire de positionnement du condensateur avec les pieds de lavage vers le bas au moment de sa fixation sur le substrat. La hauteur h des surépaisseurs est de préfé- rence inférieure au diamètre moyen des fils de connexion utilisés pour le câblage du substrat, et la largeur 1 de chacune des sur épaisseurs peut être comprise entre 1/20e et 1/5e de la longueur totale L du condensateur. La figure 4 illustre le premier procédé de réalisation du condensateur selon l'invention, dans lequel un outil 50, par exemple une meule diamantée ou résinoide abrasive, rectifie le condensateur 10 préalablement positionné dans un rail 40 de guidage, par enlevement de matière dans une zone morte 18 de ce condensateur. Le profil 50a de l'outil 50 est complémentaire du profil des surépaisseurs que l'on souhaite former. Ce procédé se prête aussi bien à la formation de surépaisseurs pour des condensateurs dont les couches sont empilés dans des plans horizontaux (comme représenté par exemple figure 3a) que dans des plans verticaux (figure 3b). Si l'on souhaite réaliser des surépaisseurs sur les deux faces du condensateur (profil de la figure 2a), il suffit d'effectuer un second passage sous l'outil de rectificatipn, le condensateur ayant été préalablement retourné. L'étape préalable de pré-cuisson, comme indiqué plus haut, confere à l'empilage une résistance mécanique suffisante pour subir sans dommage les différentes manipulations et opérations d'usinage. Pour la mise en oeuvre du second procédé de fabrication, on utilise des feuilles de céramique ayant, une fois découpées, la forme indiquée figure 5 : outre les feuilles 16 et16' portant les motifs conducteurs décalés qui constituent, de façon connue, les armatures du condensateur, on prévoit des feuilles de céramique mortes 15 ou 15', ayant sensiblement la dimension des surépaisseurs à former et disposées à l'emplacement de celles-ci. On empile ainsi (figure 6) : une ou plusieurs feuilles mortes de céramique 15' ; une ou plusieurs paires de feuilles 16, 16' formant le condensateur proprement dit ; ainsi que (si l'on veut obtenir un profil symétrique du condensateur) une ou plusieurs feuilles mortes 15.L'ensemble est placé dans une matrice 60 et comprimé entre deux poinçons 61, 62 ayant des profils 61a, 62a complémentaires des profils des lurépaisseurs à réaliser. L'empilage ainsi comprimé est ensuite fritté de manière classique. Ce procédé permet de réaliser des condensateurs dont les feuilles seront empilés horizontalement, comme représenté figure 3a, les feuilles mortes de céramique 15, 15' permettant de créer des surépaisseurs au-dessous et au-dessus de l'empilement de feuilles 16, 16', ces dernières feuilles ayant la même forme en plan que dans la technique antérieure, c'est-à-dire ayant une forme rectangulaire pour un condensateur parallélépipèdique. Enfin, selon un troisième procédé de réalisation, au lieu de rapporter des feuilles de céramique mortes pour former les surépaisseurs, on empile des paires de feuilles de céramique 17, 17' portant les motifs conducteurs (figure 7), et dont le contour 17a, identique pour toutes les feuilles, est lui-même identique au profil du condensateur à réaliser : on obtient de cette manière un condensateur tel que celui représenté figure 3b, toutes les feuilles de céramique étant situées dans des plans verticaux. Cette dernière disposition est particulièrement avantageuse dans les circuits hyperfréquences : en effet, les lignes de courant (représentées en tireté) sont identiques pour toutes les armatures du condensateur, alors que dans la disposition classique (figure 3a) les lignes de courant suivent des parcours différents pour chaque armature, ce qui est à l'origine de déphasage occasionnant des problèmes de reproductibilité bien connus en hyperfréquences. REVENDICATIONS 1. Condensateur à diélectrique céramique multicouches, apte à être fixé directement sur un substrat plat (20) et à être soudé à celui-ci par des métallisations (11, 12) réalisées sur ses faces latérales, caractérisé en ce qu'il comporte, sur sa face tournée vers le substrat, au moins deux surépaisseurs (13, 14) par lesquelles le corps du condensateur repose sur le substrat, et permettant le lavage de la zone (23) de ce dernier située sous le corps du condensateur. 2. Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la hauteur (h) des surépaisseurs est inférieure au diamètre moyen des fils de connexion utilisés pour le câblage du substrat. 3. Condensateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la largeur (1) de chacune des surépaisseurs est comprise entre 1/20e et 1/5e de la longueur totale (L) du condensateur. 4. Condensateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surepaisseurs sont réalisées au voisinage des métallisations, et s'étendent sur toute la largeur du condensateur. 5. Condensateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surépaisseurs sont également réalisées (13', 14') sur la face du condensateur opposée au substrat. 6. Procédé de réalisation d'un condensateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à usiner le condensateur au moyen d'un outil (50) de profil (50a) complémentaire de celui des surépaisseurs, cet outil rectifiant le condensateur par enlèvement de matière dans une zone morte (18) de celui-ci. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'opération de rectification est réalisée avant frittage, mais après une pré-cuisson. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la pré-cuisson est effectuée entre 850 et 10000C pour des céramiques frittant entre 1100 et 13000C. 9. Procédé de réalisation d'un condensateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à rajouter à l'empilage de feuilles de céramique (16, 16'), à chaque emplacement où doivent être réalisées des surépaisseurs, au moins une feuille (15, 15') de céramique morte, et à comprimer l'ensemble, avant frittage, au moyen d'un poinçon (61, 62) de profil (61a, 62a) complémentaire de celui du profil du condensateur à réaliser. 10. Procédé de réalisation d'un condensateur selon l'une des revendications i à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser un empilage de feuilles de céramique (17, 17'j ayant toutes le même contour (17a), ce contour étant lui-même identique au profil du condensateur à réaliser.