Brevet FR2567679A1 — publié le 19860117

La présente invention concerne un procédé de fabrication de condensateurs électrolytiques solides selon lequel un réseau de pastilles poreuses est lié par l'intermédiaire d'une couche de densité variable à un substrat. Des condensateurs électrolytiques solides ont 4té fabriques par sérigraphie de couches multiples de tantale sur un substrat, et ensuite par frittage et traitement pour former un condensateur. D'autres condensateurs de l'art antérieur ont été fabriqués en pressant et en frittant des pastilles de poudre sur des substrats et en les.raitant ensuite pour former des conden- sateurs électrolytiques solides. Toutefois, des pastilles faites de poudre a fort CV qui sont couramment disponibles ont des den- sités plus faibles que celles de l'art antérieur et ne peuvent être convenablement comprimées sur un substrat pour former une quelconque liaison entre elles. Alors qu'il est possible de sérigraphier des couches multiples de ces poudres à fort CV pour former des condensateurs, la grande dimension du corps résultant se trouve dans le plan du substrat, ce qui limite le nombre d'anodes qui peuvent être traitées en un lot. Selon la présente invention, une encre en métal redresseur est sérigraphiée sur un substrat de métal redresseur pour former un réseau de plots, une pastille de métal redresseur est placée sur le dessus de chaque plot, et l'ensemble est fritté. La présente invention sera exposée plus en détail en regard du dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe d'un substrat compre- nant des plots déposés avec des pastilles au sommet des plots; la figure 2 est une vue de dessus du substrat de la figure 1 avec de réseau de pastilles et de plots; et la figure 3 est une vue en coupe d'un condensateur achevé individuel provenant du réseau de la figure 2. Selon la présente invention, des pastilles de métal redresseur sont fixées à un substrat de métal redresseur par l'intermédiaire d'une crache d'encre de métal redresseur qui est sérigraphiée sur ce substrat. L'encre sert initialement de liant ou de colle pour fixer les pastilles au substrat. L'ensemble est ensuite fritté de façon à lier les pastilles au substrat par l'intermédiaire d'un joint à densité variable. Les pastilles sont placées sur une extrémité, permettant ainsi d'obtenir une plus grande densité de pastilles par unité de surface sur la surface du substrat. Ceci signifie que plus d'anodes par lot peuvent être traitées pour fournir des condensateurs que cela n'était possible précédemment pour des anodes déposées. Le substrat portant la pluralité de pastilles d'anodes est alors anodisé de façon à former un oxyde de métal redresseur sur toutes les surfaces. Un polymère thermiquement stable peut être applique sur le substrat anodisé sous forme d'une grille entre des pastilles adjacentes. Ce polymère doit être thermique- ment stable pour survivre l'étape de pyrolyse ultérieure. De préférence, le polymère ne doit pas être mouillé par l'électrolyte solide qui est appliqué ensuite. Le polymère peut être un vernis de silicone, un polytétrafluoroethylène ou un polyimide. Le polymère sert à isoler le substrat de l'électrolyte appliqué ensuite, de sorte qu'un court-circuit entre le substrat et l'électrolyte est évité dans l'étape de traitement finale quand les condensateurs sont séparés par découpe. En variante, le polymère peut être omis, et l'électrolyte solide enlevé du subs- trat par des moyens connus, par exemple par nettoyage au laser. Du bioxyde de manganèse est formé sur les pastilles du réseau de façon connue, par exemple en plongeant le réseau dans une solution de nitrate manganeux et en effectuant une pyrolyse pour former le bioxyde. Une couche conductrice et une contre- électrode sont appliquées sur le bioxyde de manganèse. Une couche d'encapsulation qui lie le polymère recouvrant le substrat anodisé est de préférence appliquée. Avant cuisson, tout élément d'encapsulage recouvrant la face supérieure (le sommet) du condensateur est enlevé. Une autre couche de contre-électrode est appliquée sur cette face supérieure de façon à recouvrir la face et l'élément d'encap- sulage adjacent. La face arrière du substrat est dénudée pour rendre apparent le métal au qui devient le contact d'anode. Fina- lement, le réseau de condensateurs est separé en condensateurs individuels ou groupes de condensateurs. Les figures 1 et 2 représentent un substrat en un m6tal redresseur 10 comprenant des plots de métal redresseur sérigraphies 11 sur lesquels des pastilles 12 de métal redresseur sont placées; l'écart entre les pastilles et les plots et les dimensions des pastilles sont exagèras pour rendre la figure plus claire. Les pastilles de métal redresseur 12 sont de préférence constituées d'une poudre a surface spécifique élevée, ce qui conduit 1 des condensateurs 3 fort CV. Les pastilles 12 ont de préférence une masse volunique avant frittage d'environ 4 g/c: 3 contrairent à la masse volumque habituelle de 5,5 à 6, 5 g/Cm3. L'encre sérigraphiée a une masse volumique d'environ ,5 g/cm3. Quand le réseau est fritté, l'encre assure un joint 1 densité variable entre les pastilles 12 et le substrat 10 u-namasse vo- lumique d'environ 16,6 g/cm3 pour une feuille de tantale). De préférence, des pastilles 1 faible densité pressées avec un pro- duit liant/une charge sont utilisées, car le produit liant/la charge assurerant suffisamientce rdsistance mécanique pour que les pastilles puissent Ctre utilisées sans frittage. Le substrat 10 portant les plots 1I et les pastilles 12 est chauffé, par exemple a environ 1500C, pour enlever le liant et solidifier les plots avant frittage. A titre de variante, les pastilles peuvent 2tre partiellement frittées pour accroître leur résistance mécanique avant de les placer sur les plots. La figure 2 représente un réseau de pastilles 12 fixées aux plots 11 qui agissent comme une colle pour maintenir les pastilles 12 sur le substrat 10. L'ensemble est alors frittê, les plots 11 formant des joints t densité variable entre les pastilles 12 et le substrat 10. Le réseau est alors anodisê pour former une couche d'oxyde 13, par exemple du pentoxyde de tantale, sur toutes les surfaces. Un polymère thermiquement stable, de préférence un polyimide, est de préférence applique selon un motif de grille dans les espaces selon des colonnes 21 et des rangées 22, séparant les structures pastilles-plots 12-11 les unes des autres. Le réseau est Lraité de la façon habituelle pour former des condensateurs électrolytiques solides. Un tel condensateur est représenté en figure 3. Un électrolyte solide 15 de bioxyde de manganèse est déposé sur les surfaces anodisées 13 des pastilles 12 et des plots Il et revêt leurs surfaces externes par immersion répétée dans une solution de nitrate de manganèse et pyrolyse. Une couche conductrice 16 et une contre-électrode 17 sont formées. Quand des condensateurs individuels sont le produit final souhaite, un produit d'encapsulation 18 est applique, de préférence un revêtement époxy appliqué par une technique de lit fluidisé. Avant de cuire le produit d'encapsulation, le maté- riau encapsulé est enlevé de la contre-électrode 17 à l'ex- trémité du condensateur opposée au substrat par balayage ou par des flux d'air horizontaux définis avec précision comme cela est décritdans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 203 194. Une seccide couche 19 de contre-électrode 17 est appliquée sur l'extrémité et la partie supérieure de l'élément d'encap- sulation 18 pour servir de terminaison de cathode. L'oxyde anodique et tout autre matériau présent sont enlevés de la face inverse du substrat 10 et le réseau est divise en condensateurs individuels ou groupes de condensateurs, le substrat 10 servant de contact d'anode. De préférence, le substrat dénud4 est revêtu de nickel ou d'un autre métal ou recouvert de soudure entièrement ou en partie; par exemple un plot ou une bande de métal, qui peut également être recouvert de soudure, est appliqué comme terminaison d'anode avant la sépa- ration en condensateurs individuels. La figure 3 représente un condensateur unique préparé de la façon ci-dessus. Un plot Il constitue un joint de densité vari- able entre un substrat 10 et une pastille 12. Toute les surfaces de la pastille 12, du plot 11, et la surface adjacente du substrat portent une couche d'oxyde anodique 13. Un polymère 14 recouvre la partie de l'oxyde anodique 13 sur le substrat 10. Un électrolyte solide 15 de bioxyde de manganèse est d9posg sur l'oxyde anodique 13 qui recouvre la pastille 12, mais l'électrolyte 15 n'adhère pas au polymère 14. De même, une couche conductrice 16 adhère A l'électrolyte 15 mais pas au polymère 14. Une contre-électrode 17, de préférence en argent, recouvre une partie de la couche con- ductrice 16. Une couche d'encapsulation 18 est appliquée sur la contreélectrode 17, adhérant au polymère 14. La couche 18 est enlevée de l'extrémité du condensateur opposée au substrat 10 par balayage ou par jet d'air. Une seconde couche 19 de contre- électrode 17 est appliquée sur cette extrémité et sur la partie supérieure de la couche 18 comme terminaison de cathode. La surface inférieure du substrat 10 est nettoyée de l'oxyde anodique et est ensuite revêtue d'un métal 20, de préférence du nickel. Une couche de soudure 21 recouvre le métal et sert de terminaison d'anode. Les condensateurs sont alors séparés en éléments ind.viduels ou en groupes par découpe, de préférence par découpe au laser. La présente invention est particulièrement adaptée A la fabrication de petits-condensateurs, par exemple de 1,6x3,2 mm, environ 5000 condensateurs de cette dimension étant traités ensemble par réseau. La liaison des pastilles au substrat, qui est de preférence une feuille de tantale, fournit un procédé écono- mique pour fabriquer de petits condensateurs. Le substrat fournit également une terminaison d'anode plus sûre pour des pastilles à faible densité que ce qui est actuellement possible. Le procédé selon la présente invention produit des condensateurs qui ont un rendement volumétrique supérieur et des propriétés électriques à haute fréquence améliorées. fEVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un condensateur électro- lytique solide comaprenant les étapes consistant à sérigraphier un réseau de plots (11) de métal redresseur sur un substrat (10) de métal redresseur, à anodiser ce réseau en formant un oxyde de métal redresseur sur celui-ci, à appliquer un électrolyte solide et une couche conductrice et une contre-électrode, et à séparer le réseau en condensateurs individuels, caractérisé en ce qu'il comprend - les étapes consistant à placer une pastille (12) de métal redresseur sur chacun des plots, et à fritter l'ensemble résultant pour former ainsi un rEeau de pastilles frittées poreuses qui sont liées par une couche a densité variable au substrat. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des pastilles du réseau est encapsulée, cette encap- sulation est enlevée d'une surface des pastilles, et une autre couche de contre-électrode est appliquée sur la surface et une partie de l'encapsulation. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oxyde de métal redresseur est enlevé d'une face du substrat opposée au réseau de pastilles avant la séparation. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite face, après enlèvement de l'oxyde anodique, est revêtue d'un métal. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une couche isolante d'un polymère thermiquement stable est appliquée au-dessus de l'oxyde anodique sur le substrat pour recouvrir les espaces entre les pastilles, isolant ainsi le substrat de l'électrolyte solide qui est ensuite appliqué. 6. Condensateur électrolytique solide, comprenant un substrat (10) d'un métal redresseur et une pastille (12) d'un métal redresseur de faible densité; ce substrat et cette pastille portant une couche d'oxyde anodique, un électrolyte solide, une couche conductrice, une contre-électrode et un produit d'encapsu- lation, caractérisé en ce qu'il comprend une couche (11) à densité variable liant la pastille au substrat. 7. Condensateur selon la revendication 6, caractérise en ce qu'une couche de polymère isolante thermiquement stable recouvre l'oxyde anodique sur le substrat.