Brevet FR2545660A1 — publié le 19841109

Barre omnibus multicouche à haute capacité La présente invention concerne une barre omnibus multicouche à haute capacité obtenue par superposition de couches alternées et de matériaux isolants et conducteurs. L'intégration pratiquée sur grande échelle d'ins- tallations à haute densité et IC d'éléments électroni- ques dans des circuits imprimés a donné lieu à une forte demande pour des conducteurs de puissance et des conducteurs de signalisation à utiliser pour des cir- cuits électroniques comprenant des circuits imprimés ayant une faible inductance, de façon à ce qu'ils ne soient pas affectés d'une manière indésirable par les bruits à haute fréquencepar exemple, tout en présen- tant une faible impédance caraçtéristiquecomprenant une capacitance répartie élevée Les barres om- nibus multicouches peuvent être considérées comme par- ticulièrement bien appropriées à ce point de vue pour les applications comme conducteurs de puissance ou con- ducteurs de signalisation,dans la mesure o elles ont une structure comprenant un matériau isolant en forme de fil et ayant une constante diélectrique appropriée placée entre des conducteurs, mais il existe une limi- te à la capacitance de répartie réalisable avec les matériaux diélectriques utilisés généralement pour la couche isolante interposée A titre de méthode ap- propriée à la résolution de ce problème, on a tenté d'utiliser un matériau spécial à haut pouvoir diélec- trique pour la réalisation de ladite couche isolante interposée, mais cette proposition est sans intérêt pratique essentiellement,à cause de son coût élevé. Afin de résoudre ce problème, le demandeur avait proposé antérieurement une barre omnibus multicouche contenant un condensateur, et qui convenait particuliè- 2 2545660 1 rement bien pour la réalisation des systèmes d'alimenta- tion de puissance, à cause de l'incorporation directe d'un condensateur dans ce type de barre omnibus multi- couche Comme le montre la figure 1, cette barre omni- bus comprend deux feuilles de conducteurs 1 et 3, en forme de ruban et présentant aux intervalles requis des bornes 2 et 4, formées d'une seule pièce avec ces conducteurs et disposés l'un par rapport à l'autre avec un film isolant diélectrique intermédiaire 5,pla- cé entre eux de façon à ce que les bornes 2 et 4 aient l'inclinaisaon et le décalage requis et en les réunis- sant par des films isolants en surface, non représentés sur le dessin, de façon à constituer une structure mul- ticouche, des condenseurs à plaques minces 6 étant pla- cés entre les conducteurs en forme de ruban 1 et 3 à certains intervallçs,comme indiqué sur le dessin. Comme la barre omnibus multicouche ainsi obtenue ne possède pas seulement une capacitance répartie 7, cons- tituée par le film isolant intermédiaire 5, mais com - prend également les condenseurs 6 encastrés de la maniè- re décrite ci-dessus, ladite barre omnibus multicouches présente dans son ensemble une capacitance très élevée. En particulier, les condenseurs 6 sont encastrés dans la barre omnibus multicouche et en font partie inté- grante, si bien qu'ils ne possèdent pas de fils conduc- teurs ou dispositifsanaloguespouvant donner lieu à une augmentation de l'inductance et, par conséquent, l'impé- dance caractéristique de cette barre omnibus est très bonne et il existe des avantages supplémentaires dûs au fait que l'incorporation des condenseurs à l'inté- rieur du système permet un montage très compact des éléments des circuits imprimés et que, par comparaison avec une situation o les condenseurs seraient disposés sous forme d'éléments séparés, le nombre de phases re- quis pour le montage des éléments peut être réduit,d'o -3- il résulte une rationalisation sensible des systèmes d'ali- mentation de puissance pour les circuits électroniques. Toutefois, comme des condenseurs 6 du type à plaque simple constitués, par exemple, d'une plaquette céramique sont incorporés entre les conducteurs 1 et 3 suivant cette méthode, cette plaquette doit être suffisamment épaisse, c'est à dire de l'ordre de 0,1 à 0,3 mm et il convient d'utiliser une plaquette ayant une constante diélectrique élevée Ceci implique que, afin d'améliorer les caracté- ristiques de température et les caractéristiques de fréquence, il est nécessaire d'utiliser des plaquettes coû- teuses, si bien qu'il est difficile de donner des applications pratiques à une barre omnibus de ce genre Compte tenu de cette situation, on a généralement recours à des plaquettes peu coûteuses, qui ne provoquent pas une perte excessive de caractéristiques telles que les caractéristiques de tempé- rature et de fréquence Il existe, toutefois, une autre diffi- culté, due au fait que les plaquettes sont fixées aux conduc- teurs par collage, si bien que le noebre de phases de fabri- cation augmente, et, par conséquent, le prix de revient. La présente invention a été faite afin de résoudre les différentes difficultés décrites ci-dessus et de fournir une couche diélectrique constituée d'un matériau à pouvoir diélectrique élevé, appliqué directement sur la surface d'un conducteur qui fait face à un autre conducteur, en consti- tuant une électrode sur sa surface et en amenant ladite électrode au contact de ladite autre électrode (conducteur SIC) De cette manière, on obtient une barre omnibus multi- couche à capacitance élevée et de conception nouvelle, ayant des caractéristiques de température et des caractéristiques de fréquence améliorées et toutefois peu coûteuses. La présente invention sera décrite ci-après en 4 2545660- 1 se référant aux exemples représentés aux figures 3-7, qui sont respectivement: La figure 3, une vue en perspective éclatée du premier exemple de barre omnibus multicouche à capaci- tance élevée, conforme à la présente invention, repré- sentée d'une manière schématique. La figure 4, une vue en coupe agrandie, suivant la ligne IV-IV de la figure 3. Les figures 5 et 6, des vues en coupe d'autres exemples représentés de la même manière qu'à la figure 4. La figure 7, une vue en perspective d'un autre exemple encore, représenté d'une manière schématique. Les figures 3 et 4 sont des vues respectivement en perspective et en coupe du premier exemple de barre omnibus multicouche à capacitance élevée, conforme à la présente invention et représentée d'une manière schématique Comme le montrent les figures, sur un des deux conducteurs 8 et 9 réalisés en cuivre (par exemple) à savoir, par exemple, sur la- surface 8 A du conducteur inférieur 8 dans les figures, qui fait face à l'autre conducteur 9, on applique une couche diélectrique 10 constituée d'un matériau à haut pouvoir diélectrique tel qu'une céramique ou un produit analogue, par pulvé- risation, par dépôt en phase vapeur, par injection à l'état fondu ou par tous autres moyens similaires L'é- paisseur de la couche diélectrique 10 est comprise en- tre quelques Am et 0,2 mm, par exemple Une électro- de 11, constituée essentiellement de nickel ou d'un matériau bon conducteur similaire, est constituée sur la surface 1 OA de la couche diélectrique 10 en recou- rant à la pulvérisation, à la déposition en phase va- peur ou à tous autres moyens-analogues La surface 11 A de l'électrode 11 est amenée au contact de la surface 9 A du dit autre conducteur 9 faisant face au conducteur 2545660 1 8, à savoir la surface inférieure dans les figures,et on obtient ainsi une structure comportant un condenseur formé directement entre les conducteurs 8 et 9 Il est inutile de dire qu'un nickelage ou un étamage, par exem- ple, peuvent être prévus pour la surface des dits con- ducteurs 8 et 9, qui constitue une partie de la barre omnibus multicouche, afin d'empêcher la corrosion. Comme un matériau à pouvoir diélectrique élevé tel que des céramiques, est déposé sur le conducteur 8 pour constituer la couche diélectrique 10, et qu'un bon conducteur est déposé sur ladite couche diélectri- que 10 pour constituer une électrode 11 par pulvérisa- tion ou par toute autre méthode semblable, dans le cas de la barre omnibus multicouche présentant la dispo- sition mentionnée ci-dessus, les épaisseurs des dites couches diélectriques 10 et de l'électrode 11 peuvent être diminuées suffisamment pour obtenir une valeur donnée de la constante diélectrique du condenseur inter- ne ainsi obtenu et, par conséquent, les caractéristi- ques nécessaires du condenseur, telles que les carac- téristiques de température et les caractéristiques de fréquence sont améliorées et le prix de revient du produit est ainsi diminué. La figure 5 est une vue en coupe représentée d'une manière schématique d'un autre exemple de la présente invention, o une pluralité de condenseurs,constitués chacun de la manière décrite ci-dessus, sont empilés l'un sur l'autre et disposés entre les conducteurs Dans ce cas, les couches diélectriques 14 et 15 et les élec- trodes 16 et 17 sont préparées sous forme de couches multicouche alternées sur la surface 12 A de l'un des conducteurs 12, qui fait face à l'autre conducteur 13 de la même manière que dans l'exemple précité, et l'é- lectrode 17, qui est l'électrode supérieure dans le cas de la figure, est amenée au contact de l'autre con- ducteur 13. 6 2545660 Pour superposer les couches diélectriques 14 et et les électrodes 16 et 17, si celles-ci sont obte- nues simplement sous forme de couches alternées, ce ré- sultat est facilement obtenu lorsque les condensateurs sont connectés en série entre les conducteurs 12 et 13, tandis que,si l'électrode 16, disposée entre les cou- ches diélectriques 14 et 15 est raccordée au conduc- teur 13 ou 12 d'une manière appropriée,(un résultat qui est facilement obtenu lorsque des condensateurs connectés en parallèle sont prévus entre les conduc- teurs 12 et 13,)et, en outre, lorsque la méthode men- tionnée ci-dessus est utilisée, on obtient une barre omnibus multicouche de qualité supérieure pour ce qui concerne les deux caractéristiques mentionnées ci-des- sus et le prix de revient. La figure 6 est une vue en coupe d'encore un autre exemple d'une barre omnibus multicouche conforme à la présente invention et représentée d'une manière sché- matique, o une couche diélectrique 18 est déposés non seulement sur la surface 19 A mais également sur la sur- face latérale 19 B de l'un des conducteurs 19 en appli- quant la méthode décrite précédemment, tandis que l'é- lectrode 20,constituée sur la couche diélectrique 18, est mise au contact de l'autre conducteur 21 Cette disposition est avantageuse parce que, même s'il existe un glissement relatif entre les conducteurs 19 et 21 au cours de la superposition dés couches, le contact entre les conducteurs 19 et 21 est empêché par la couche di- électrique 18, ce qui empêche également toute modifica- tion de caractéristique mentionnée ci-dessus qui se produirait autrement par suite du décalage des posi- tions relatives des conducteurs, même s'ils ne sont pas en contact l'un avec l'autre. La figure 7 est un diagramme schématique d'encore un autre exemple de la présente invention Dans cet 7 2545660 1 exemple, les encoc hes 22 a et 23 A sont prévues er des endroits appropriés des deux longs conducteurs 22 et 23, de façon à ce qu'elles soient face à face d'une manière symétrique et les condenseurs composés de cou- ches diélectriques 24 et d'électrodes 27, tels ceux décrits ci-dessus, sont prévus directement uniquement entre les encoches 22 A, 22 A prévues sur l'un des conducteurs 22 Grâce à cette disposition, il devient possible de découper la barre omnibus multicouche après que les conducteurs 22 et 23 ont été superposés,en lescoupant aux encoches 22 A et 23 A sans nuire aux ca- ractéristiques mentionnées ci-dessus, si bien que des produits de qualité uniforme peuvent être produits en continu. Comme décrit ci-desus, une couche diélectrique et une électrode sont prévues directement à la surface de l'un des conducteurs quifait face à l'autre conduc- teur, dans le cadre de la présente invention Ladite électrode est mise au contact de ladite autre électrode (conducteur SIC) et on obtient ainsi une structure o un condensateur est incorporé directement entre deux conducteurs, de façon à faire partie intégrante de ceux- ci et, par conséquent, pour une valeur donnée de capaci- tance requise, une fine couche diélectrique permet d'obtenir un produit de qualité satisfaisante En ou- tre, comme la phase de collage qui est nécessaire pour incorporer les plaquettes de condensateur suivant la tech- nique ancienne devient superflue, de nombreuses carac- téristiques telles que celles de température et de fré- quence peuvent être améliorées,tandis qu'une réduction du prix de revient peut être obtenue. 8 2545660 1 R E V E N D I C A T I ON S 1 Une barre omnibus multicouche à haute capaci- tance, dans laquelle une couche diélectrique ( 10), cons- tituée d'un matériau à haut pouvoir diélectrique est prévue directement sur la surface ( 8 A) du conducteur( 8), ladite surface ( 8 A) faisant face à un autre conducteur ( 9),et dans laquelle une électrode ( 11) est constituée sur la surface ( 10 A) de celle-ci, ladite électrode ( 11) étant mise au contact du dit autre conducteur ( 9). 2 Une barre omnibus à haute capacitance, selon la revendication 1, caractérisée par une pluralité de couches diélectriques ( 14, 15) et d'électrodes ( 16,17) disposées en couches successives. 3 Une barre omnibus à haute capacitance, selon les revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladi- te couche diélectrique ( 18) est appliquée sur la sur- face supérieure ( 19 A) et les surfaces latérales ( 19 B) du dit conducteur ( 19). 4 Une barre omnibus à haute capacitance, selon la définition de l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les encoches ( 22 A, 23 A) sont prévues dans les parties correspondantes des deux dits conducteurs ( 22, 23) et que ladite couche diélectrique ( 24) et l'électrode ( 25) sont prévues en- tre les encoches( 22 A), disposées sur l'un des conduc- teurs.