Brevet FR2528618A1 — publié le 19831216

La présente invention concerne les condensateurs à diélectrique céramique multicouches. Les condensateurs de-ce type sont formés de feuilles de céramique portant des motifs conducteurs émergeant alternativement de part et d'autre du condensateur formant armatures élémentaires, empilées avec interposition d'une feuille formant diélectrique, chaque série d'armatures élémentaires étant reliée, par les parties émergentes,à une liaison conductrice commune. Les condensateurs de ce type imposent des limitations lorsque l'on souhaite augmenter l'intensité traversante qu'ils peuvent supporter en service. Pour augmenter la section des électrodes traversées par le courant, il faudrait augmenter l'épaisseur du motif conducteur, c'est-à-dire de la couche de métal précieux déposée sur la feuille de céramique crue. L'empilement des électrodes de la céramique forme un bloc de structure hétérogène, qui est rendu homogène par cofrittage. Dans ces conditions, si l'on augmente trop l'épaisseur de la couche de métal précieux, c'est-à-dire généralement pour des épaisseurs supérieures à 10 pm, il va se produire, au moment du retrait de la céramique, des distorsions dues aux contraintes internes développées du fait des caractéristiques thermiques différentes des couches céramiques et des couches métalliques. Ces distorsions empêchent de réaliser une homogéisation satisfaisante de l'empilement. Pour augmenter l'intensité traversante supportée par de tels condensateurs en conservant une épaisseur d'électrodes permettant le cofrittage de ces dernières avec la céramique, l'invention propose de former au moins certaines des armatures élémentaires d'une paire de surfaces conductrices séparées entre elles par une couche isolante et reliées électriquement, à leur extrémité, à la liaison conductrice commune. Chaque condensateur élémentaire de l'empilement a ainsi ses électrodes propres, au lieu d'avoir une électrode commune avec chacun des condensateurs élémentaires qui lui sont adjacents. Dans le condensateur de l'invention, au contraire, une couche céramique sépare les électrodes (de même potentiel) de chacun des condensateurs élémentaires adjacents. On obtient ainsi une meilleurs répartition des potentiels ainsi qu'une meilleure repartition des courants, la section conductrice étant doublée. Avantageusement, pour des feuilles de forme rectangulaire, les motifs conducteurs émergent sur la plus grande dimension de la feuille. De cette manière, pour une même surface d'électrodes (donc une même valeur de capacité) et une même intensité traversante, on optimise la section de l'électrode perpendiculairement à la direction des lignes de courant ; cet avantage est d'autant plus accusé que le rapport longueur/largeur est élevé, toujours pour une même valeur de capacité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture d'un exemple de réalisation de l'invention, fait en réference aux dessins annexés, sur lesquels . la figure 1 est une vue en coupe d'un condensateur selon l'invention ; sur cette figure, la hauteur a été exagérée par rapport à la longueur, pour mieux montrer la structure interne de l'empilement, les figures 2a et 2b illustrent, pour la technique antérieure et pour l'invention, le passage du courant dans les électrodes, . la figure 3 est une vue en plan d'une des feuilles portant le motif conducteur, utilisée pour la réalisation du condensateur. La figure 1 montre la structure du condensateur : on a empilé des paires 10, 10' et 30, 30' de feuilles de céramique portant des motifs conducteurs formant électrodes ; les motifs 11, 11' des feuilles 10, 10' (qui sont de préférence identiques) sont tous reliés à leur extrémité à une métallisation commune 12 portée à un des potentiels d'électrode Les motifs conducteurs 31, 31' des paires 30, 30', décalés par rapport aux motifs 11, 11', sont reliés à une métallisation commune 32 portée au potentiel opposé à celui de la métallisation 12. Chaque paire de surfaces conductrices est séparée de la paire voisine par une couche isolante de céramique 20 formant diélectrique. Il n'est pas nécessaire que la première et la dernière armature élémentaire de l'empilement soient forméesd'une paire de surfaces conductrices : le premier condensateur élémentaire de la pile n'a en effet aucun autre condensateur élémentaire au-dessus de lui, et il n'est pas nécessaire, pour cette raison,de dédoubler la surface conductrice. Toutefois, pour des raisons de simplification de la fabrication, il peut être plus commode de dédoubler toutes les armatures élémentaires, les deux électrodes extrêmes ne jouant alors aucun roule électrique. Des couches mortes 40 et 41 de céramique peuvent être ajoutées à l'empilage pour augmenter la rigidité mécanique et la protection du condensateur. La figure 2b montre comment est améliorée la répartition des courants par rapport à un condensateur classique, schématisé figure 2a : dans ce dernier, deux condensateurs élémentaires adjacents CO ont une armature 3 en commun ; cette armature 3 reçoit la somme des courants passant dans les armatures 1 et 2. Au contraire, dans l'invention (figure 2b) ce sont deux armatures distinctes 31 et 31' qui reçoivent les courants I1 et I2 venant des armatures opposées distinctes 11 et 11'. Les feuilles de céramique 30 utilisées ont avantageusement la forme indiquée figure 3 (les feuilles 10 sont identiques et inversées). Le diélectrique est un titanate de baryum modifié, et les métallisations 31 sont en palladium ou en un alliage argent-palladium. De préférence, les feuilles ont une forme rectangulaire, et le motif conducteur émerge sur la plus grande dimension(L) de la feuille, c'est-à-dire sur la longueur du rectangle et non sur sa largeur. On obtient ainsi, sans modification de surface, une optimisation de la section perpendiculairement aux lignes de courant. Dans un exemple de réalisation de l'invention, les feuilles avaient les dimensions suivantes : L = 7 mm, 1 = 6 mm, I = 6,2 mm, lo = 5,6 mm. L'épaisseur des o feuilles de céramique utilisées était de 30 Fm, c'est-àdire que l'intervalle eO entre deux surfaces conductrices portées à un meme potentiel était de 30 > im, et l'épaisseur du diélectrique e de 60)li, c'est-à-dire l'épaisseur de deux couches de céramique : celle portant le motif conducteur supérieur, et la couche morte intercalaire. I1 a été ainsi possible de réaliser un condensateur de 0,1 iuF + 10 % avec une tension de service de 220 V et un angle de perte inférieur à 70.10 à 1 kHz sous 1 volt efficace. Un tel condensateur supporte, en régime de charge-décharge, une intensité supérieure à 30 ampères pendant environ 100 ms, le régime impulsionnel ayant une fréquence de récurrence de 60 kHz avec un front de montée de 10 ms. REVENDICATIONS 1. Condensateur à diélectrique céramique multicouches, du type formé de feuilles de céramique portant des motifs conducteurs émergeant alternativement de part et d'autre du condensateur et formant armatures élémentaires séparées par une couche isolante formant diélectrique, chaque série d'armatures élémentaires étant reliée, par la partie émergente, à une liaison conductrice commune, caractérisé en ce que certaines au moins des armatures élémentaires sont formées d'une paire (10, 10' ; 30, 30') de surfaces conductrices séparées entre elles par une couche isolante (10, 30) et reliées électriquement, à leur extrémité, à la liaison conductrice commune (12, 32). 2. Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'exception de la première et de la dernière armature élémentaire de l'empilement, toutes les armatures élémentaires sont formées d'une paire de surfaces conductrices séparées. 3. Condensateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque armature élémentaire est formée d'une paire de feuilles identiques superposées de céramique portant un motif conducteur. 4. Condensateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une feuille de céramique morte intercalée entre chaque paire de feuilles portant un motif conducteur. 5. Condensateur selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les feuilles ont une forme rectangulaire, et en ce que les motifs conducteurs émergent sur la plus grande dimension de la feuille. 6. Condensateur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le diélectrique est obtenu à partir de titanate de baryum. 7. Condensateur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les motifs conducteurs sont en palladium ou en alliage argent-palladium.