Brevet FR2529428A1 — publié le 19831230

La présente invention concerne un procédé d'enrobage et de prise de connexion pour composant électronique, ainsi que le composant enrobé obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention sera décrite plus particulièrement à propos de l'enrobage des condensateurs à électrolyte solide à anode d'aluminium, mais on comprendra que cette application n'est pas limitative, et que le procédé peut être mis en oeuvre pour l'enrobage d'un composant quelconque bipolaire dont les électrodes sont situées a des extrémités opposées du corps du composant. Un des buts de l'invention est de réaliser un composant enrobé qui puisse être soudé directement sur un substrat. Dans cette technique, en elle-meme connue, un composant dont les faces latérales sont conductrices est posé ou collé sur le substrat, celui-ci comportant a sa surface des motifs conducteurs. La liaison électrique substrat-composant est réalisée par des simples points de soudure entre les motifs du substrat et les faces latérales conductrices du composant. Cette technique permet une simplification des opérations d'assemblage, et, en évitant le recours à des fils ou pattes de connexion, rend les composants employés plus fiables. Certains composants se prêtent particulièrement bien à cette suppression des fils de connexion : il en est ainsi, par exemple, des condensateurs céramiques multicouches, pour lesquels il est aisé de réaliser une métallisation des faces latérales d'un empilement parallé lépipèdique. Au contraire, dans le cas des condensateurs tels que les condensateurs à électrolyte solide a anode d'aluminium, l'absence de forme géométrique définie du condensateur et la dissymétrie des deux électrodes ne permettent pas une métallisation directe. Llinvention propose donc un procédé de prise de connexion sur l'une et l'autre électrode d'un tel composant, qui permette un soudage direct sur le substrat, sans fil de connexion. Un autre but de l'invention est de permettre, en même temps, l'enrobage de ce composant dans un boîtier de forme géométrique définie (par exemple parallélépipèdigue), de dimensions normalisées, qui se prête aisément a une manipulation automatisée. A cette fin, selon llinvention, on introduit le composant dans un boîtier creux isolant ouvert a ses deux extrémités, de manière que chacune des électrodes du composant soit disposée au voisinage d'une extrémité ouverte du bolier ; on obture l'une de ses extrémités par une résine conductrice venant en contact avec la première électrode du composant ; on remplit le bottier par une résine isolante ; on obture l'autre extrémité par une résine conductrice venant en contact avec la seconde électrode du composant ; enfin, on crée une barrière de diffusion conductrice a la surface de chacune des extrémitéS obturées du tube. De préférence, cette barrière de diffusion est obtenue par trempage de l'une et l'autre extrémité dans une laque conductrice de basse viscosité, puis par dépôt électrolytique d'un métal, ce dernier étant ensuite de préférence étame. Avantageusement, le boitier est un bottier plat susceptible d'être fixé sur un substrat plat, de manière a pouvoir souder directement sur celui-ci les extrémités du boîtier obturées par la résine conductrice. Ce bottier peut en outre comporter, sur la face tournée vers le substrat, au moins deux surépaisseurs ou l'pieds de lavage" par lesqu;es le bottier repose sur le substrat, en permettant le lavage de la zone de celui-ci située sous le boîtier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront a la lecture de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Dans cet exemple, on décrira l'enrobage d'un condensateur a électrolyte sec a anode d'aluminium, réalisé par un procédé connu, tel par exemple celui décrit dans le brevet n0 79 19977, au nom de la demanderesse. En outre, bien qu'on décrira l'enrobage d'un condensateur unique, on comprendra que le procédé s'applique de façon identique à l'enrobage d'un empilage de condensateurs identiques, cet empilage pouvant être considéré, en ce qui concerne l'enrobage, comme un condensateur unique de dimensions plus importantes. Sur les dessins annexés la la figure 1 représente une série de condensateurs venant de fabrication, et la mise en place de l'un d'entre eux dans son boîtier, les figures 2a à 2f illustrent les différentes étapes du procédé de l'invention, la figure 3 est une vue en plan, à plus grande échelle, du composant enrobé achevé, la figure 4 est une coupe verticale de ce même composant soudé sur son substrat. La figure 1 représente les condensateurs élémentaires tels qu'ils sortent de fabrication, par exemple selon le procédé décrit dans le brevet précité chaque condensateur élémentaire 10 a été estampe dans une bande d'aluminium dont une partie 11 reste commune, de manière a former un drapeau constituant l'armature d'anode. La hampe 12 de ce drapeau servira à la prise de connexion ; le corps du condensateur est recouvert d'une première couche d'oxyde d'aluminium, puis d'une seconde couche d'un oxyde semi-conducteur, tel que le bioxyde de manganèse. Cette couche est ensuite recouverte d'une couche conductrice de graphite 13, elle-même métallisée à son extrémité 14, par exemple par argenture. C'est à cet endroit que sera prise la connexion cathodique. Pour augmenter la surface de contact de l'anode d'aluminium, mauvaise conductrice en raison de la couche naturelle d'alumine qui s'y forme, on soude sur celle-ci un fil ou ruban 15, par exemple de cuivre argenté. Les condensateurs individuels sont ensuite séparés, d'abord par division du fil de cuivre anodique, et ensuite par sectionnement de la hampe 12 au niveau de ce fil. Le cas échéant, plusieurs condensateurs élémentaires sont empilés, comme il est décrit par exemple dans le brevet précité. Le condensateur élémentaire (ou l'empilement de condensateurs élémentaires) est alors introduit dans le boîtier 20 en vue de son enrobage dans celui-ci. Ce boîtier est creux et ouvert à ses deux extrémités 21, 22 ; il est réalisé en une matière isolante telle que par exemple une résine époxy, un verre silicone ou une matière thermoplastique, le matériau composant le boîtier devant seulement avoir une tenue thermique suffisante-pour subir sans dommage les différentes étapes du procédé d'enrobage (notamment le séchage) ainsi que les opérations de soudage du composant. Le condensateur étant introduit dans le boîtier de manière que chacune des électrodes anodique 12 et cathodique 14 se trouve au voisinage d'une des extrémités du boîtier, on obture l'une de ces extrémités, par exemple l'extrémité 21 qui est au voisinage de la métallisation cathodique 14, par une résine conductrice 31 venant en contact avec la métallisation. Cette obturation a à la fois pour rôle de maintenir le condensateur à l'intérieur du boîtier et de réaliser une prise de connexion sur l'une des électrodes de celui-ci. La résine conductrice est une résine de viscosité élevée chargée de particules métalliques ou conductrices, telle qu'une résine du type EPOTEK H 20 E. Après séchage, le boîtier est rempli (figure 2b) d'une résine isolante 40 ; le remplissage laisse cependant émerger le fil d'anode 15. La résine utilisée est une résine à faible taux de contrainte, telle qu'une résine polyuréthane ou époxy souple, afin de ne pas déformer le condensateur au cours du séchage, ou lors d'importantes variations de température Après séchage, le boîtier est retourné et la seconde extrémité 22 est obturée par une résine conductrice 32 venant en contact avec le fil d'anode 15. Cette résine est du même type que celle utilisée pour l'obturation de la première extrémité 21. Enfin, après séchage, l'une et l'autre extrémité 22 (figure 2d) et 21 (figure 2e) sont trempées dans une laque conductrice de faible viscosité pour réaliser a chaque extrémité une mince surface conductrice 51, 52 permettant le dépôt électrolytique d'un métal (figure 2f) tel que le nickel. De préférence, ce dépôt électrolytique de nickel est ensuite étamé. Avantageusement, le trempage dans la laque conductrice est effectué a des hauteurs différentes pour l'une et l'autre extrémité, de manière a constituer un repérage des polarités des électrodes du condensateur l'électrode positive peut ainsi être repérée(figures 3 et 4) par une longueur a, plus grande que la longueur b de l'électrode opposée, du retour de la couche métallique déposée. Ces figures 3 et 4 montrent de façon plus précise les dimensions et la forme du bottier dans lequel est enrobé le condensateur. Celui-ci est de préférence de forme parallélépipèdique, avec des dimensions L, 1, h normalisées. Cette forme permet de le fixer sur un substrat plat 70 (figure 4). Les extrémités métallisées 61 et 62 du boitier sont alors directement reliées à des motifs conducteurs 71, 72 du substrat au moyen de deux points de soudure 81, 82. Avantageusement, le boitier comporte, sur la face tournée vers le substrat 70, au moins deux surépaisseurs 23, 24 par lesquelles le boitier repose sur son substrat. Ces surépaisseurs ou pieds de lavage" permettent de ménager un espace 90 entre le substrat et le boîtier, de manière à pouvoir procéder à -un lavage de cette zone. A cette fin, les surépaisseurs sont disposées le long des extrémités obturées du boîtier, pour que la présence des points de soudure 81, 82 n'empêche pas le lavage du substrat. La hauteur e de ces surépaisseurs est de préférence inférieure au diamètre moyen des fils de connexion utilisés pour le câblage du substrat : de cette façon, on évite toute introduction intempestive d'un tel fil sous le boîtier. Les surépaisseurs 23, 24 ne sont nécessaires que sur la face du boîtier tournée vers le substrat. Toutefois, il peut être intéressant d'en prévoir également 23', 24' sur l'autre face du boîtier, de manière à rendre celui-ci parfaitement symétrique et à éviter un problème de positionnement avec retournement éventuel au moment de la mise en place sur le substrat. Il a par exemple été réalisé un tel boîtier dont les dimensions sont L = 1 = 7,5 mm ; h = 2,5 mm, et permettant d'enrober des condensateurs a électrolyte sec à anode d'aluminium de capacité allant de 6,8- pF pour 6,3 Volts à 1)1F pour 40 Volts. Les pieds de lavage ont une largeur p comprise entre 0,5 et 1 mm, et une hauteur e de l'ordre de 0,3 mm. Les longueurs a, b des retours de métallisation sont comprises entre 0,2 et 0,7 mm. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enrobage et de prise de connexion pour composant électronique comportant une électrode à chacune de ses deux extrémités, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes introduction du composant (10) dans un-boîtier (20) creux isolant ouvert à ses deux extrémités (21, 22), de manière que chacune des électrodes du composant soit disposée au voisinage d'une extrémité ouverte du boîtier, obturation d'une des extrémités ouvertes (21) du boîtier par une résine conductrice (31) venant en contact avec la première électrode du composant, remplissage du boîtier par une résine isolante (40) obturation de l'autre extrémité ouverte (22) du boîtier par une- résine conductrice (32) venant en contact avec la seconde électrode du composant, création d'une barrière de diffusion conductrice à la surface de chacune des extrémités obturées du tube. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce. que la création de la barrière de diffusion conductrice à la surface des extrémités obturées est obtenue par : - trempage de l'une et l'autre extrémité dans une laque conductrice de basse viscosité, - dépôt électrolytique d'un métal. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal déposé électrolytiquement est ensuite étamé. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le trempage dans la laque conductrice est effectué à des hauteurs (a, b) différentes pour l'une et l'autre extrémité, de manière a constituer un repérage des polarités des électrodes du composant. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le boîtier est un boîtier plat susceptible d'être fixé sur un substrat (70) plat de manière à pouvoir souder directement sur celui-ci les extrémités du boîtier obturées par la résine conductrice. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le boîtier comporte, sur la face tournée vers le substrat, au moins deux surépaisseurs (23, 24) par lesquelles le boîtier repose sur le substrat, et permettant le lavage de la zone de celui-ci située sous le boîtier. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la hauteur (e) des surépaisseurs est inférieure au diamètre moyen des fils de connexion utilisés pour le câblage du substrat. 8. procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les surépaisseurs sont disposées le long des extrémités obturées du boîtier. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le composant est un condensateur à électrolyte solide a anode d'aluminium, constitué par empilage d'au moins un condensateur unitaire, la résine conductrice (62) obturant l'une des extrémités du boîtier étant en contact avec la métallisation cathodique (14) des condensateurs unitaires, et la résine conductrice (61) obturant l'autre extrémité du boîtier étant en contact avec une liaison conductrice (15) commune soudée, préalablement à l'enrobage, aux anodes (12) des condensateurs unitaires. 10. Composant enrobé obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes.