Brevet FR2576139A1 — publié le 19860718

La présente invention concerne un conden- sateur à diélectrique céramique multicouches. De façon classique, un tel condensateur est constitué d'un empilement de feuilles de céramique portant des motifs conducteurs formant armatures élémentaires sépares par une couche isolante formant diélectrique, ces motifs étant alternés d'une couche à la suivante de manière à former deux séries d'armatures reliées chacune par au moins une émergence du motif à une liaison'conductrice commune respective. Un tel condensateur trouve notamment son utilisation comme capacité de filtrage dans les alimentationsà découpage. On sait que ce type d'alimentation permet un rendement et une miniaturisation d'autant plus élevés que leur fréquence de travail est élevée. La limitation intervient notamment du fait que les-condensateurs de filtrage utilisés voient leurs performances se réduire au fur et à mesure que la fréquence de travail augmente. En effet, le condensateur monté dans le circuit d'alimentation se comporte à la manière d'une ligne de transmission, du fait des paramètres résistifs et inductifs qui viennent s'ajouter à la simple valeur de capacité. De la sorte, le composant présente une fréquence de résonance propre, et son efficacité comme condensateur de filtrage diminue au fur et à mesure que la fréquence de travail s'élève et se rapproche de cette fréquence de résonance. Pour améliorer les performances en H.F., il a été proposé d'utiliser des condensateurs de forme rectangulaire, les métallisations étant réalisées sur les deux côtés allongés c composant. Un tel condensateur, illustré par exemple figiire 1, a wne dimension 1 inférieure à L, c'est-à-dire qu'il a une-forme générale courte et large, à la différence des condensateurs classiques, qui sont de forme générale carrée ou rectangulaire mais longue et étroite (c'est-à-dire que les métallisations sont alors réalisées sur les petits côtés du rectangle). Sur la figure 1, un tel composant connu a été représenté utilisé sous forme de dipôle, avec une entrée e et une sortie s ; sur la figure 2 on a représenté une autre implantation, où le même composant est monté en quadrinole, avec ses entrées e1, e2 et ses sorties 51 52 Le schéma équivalent est celui d'un quadripole (figure 3), dont la fonction de transfert peut être décrite sous forme matri- cielle. Le fait que les métallisations de chaque armature court-circuitent ensemble l'entrée et la sortie (e1 avec s1 ; e2 avec s2) limite néanmoins l'efficacité d'ensemble du composant ; les fréquences de résonance sont ainsi généralement de l'ordre de quelques centaines de kHz. Par ailleurs, pour limiter les déphasages, on a proposé d'alimenter en plusieurs points chacune des séries d'électrodes d'un tel composant, en prévoyant des connexions supplémentaires a1, b1, clet a2, b2, c2 illustrées en pointillé sur la figure 2. L'alimentation en plusieurs points d'une même électrode permet de réduire les déphasages qui apparaissent en haute fréquence entre l'entrée et la sortie. Ces différentes caractéristiques ne permettent cependant pas une élévation substantielle de la fréquence de résonance, la valeur limite de fonctionnement étant de l'ordre du MHz pour des capacités de quelques tiF L'invention au contraire propose un nouveau type de condensateur, de structure quadripolaire ou multipolaire intrinsèque au composant, permettant d'atteindre des fréquences de résonance de plusieurs MHz, même pour des condensateurs de forte capacité A cet effet, selon l'invention, les motifs conducteurs des armatures ont une forme générale allongée et présentent chacun au moins deux émergences, reliées à des liaisons conductrices distinctes et situées aux extrémités d'un même côté allongé du composant, les liaisons conductrices correspondantes constituant alors respectivement l'une des entrées et l'une des sorties, d'un quadripole. De préférence, il est prévu pour chaque motif une pluralité d'émergences en nombre n supérieur à 2, ces n émergences étant régulièrement réparties d'un même côté allongé du composant, et constituant l'une des deux séries de n pôles d'un multipole. On réduit ainsi la résistance série du composant grace à-la multiplication des prises et au chemin plus court entre les "entrées" et les "sorties" du condensateur ; en outre, les électrodes sont alimentées en réduisant au mininanle déphasage propre ajouté par le composant. Dans un mode de réalisation avantageux, le motif de forme générale allongée est replié en forme de U, les deux émergences d'extrémité d dfun même motif se trouvant alors à la partie distale de chacune des branches du U. Le motif conducteur est par exemple de forme sensiblement carrée, avec une encoche radiale définissant le U. On obtient ainsi un composant de forme carrée usuelle , mais doté de performances très supérieures, comme on le montrera par la suite. De préférence, on prévoit en outre que, sur un même motif, l'une des émergences d'extrémité est située au voisinage du coin du composant, tandis que l'autre émergence d'extrémité est située au voisinage du centre du côté correspondant du composant. En variante ou en complément, outre les émergences d'extrémité, il est prévu sur chaque motif au moins une émergence supplémentaire sur la partie centrale du U, les liaisons conductrices correspondantes étant alors situées sur un même côté du composant, correspondant à la partie centrale du U. Cette émergence supplémentaire est de préférence placée en vis-à-vis d'une émergence d'extrémité du même motif. En variante ou en complément, outre les émergences d'extrémité, il peut être prévu sur chaque motif au moins une émergence supplémentaire à la partie proximale de l'une des branches du U avec alternance de branche d'une feuille à la suivante, les liaisons conductrices correspondantes étant alors situées aux coins respectifs du composant. En variante ou en complément, outre les émergences d'extrémité, il peut être prévu sur chaque motif au moins une émergence supplémentaire au centre de l'une des branches du U avec alternance de branche d'une feuille à la suivante, les liaisons conductrices correspondantes étant alors situées sensiblement au milieu des côtés respectifs du composant. 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 les figures 1 à 3 précitées montrent des configurations de la technique antérieure, . la figure 4 montre le dessin d'électrode pour un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 5 montre le dessin d'électrode pour un second mode de réalisation de l'invention, cette électrode étant repliée en forme de U, . la figure 6 montre un perfectionnement de la figure 5, pour une variante multipolaire, la figure 7 est une vue perspective du composant pourvu de fils de connexion. Les figures 4 à 6 montrent le dessin de l'électrode (métallisation superficielle d'une couche de céramique) avant empilement des couches élémentaires et avant découpe du composant individuel. La référence 10 désigne le motif d'une couche donnée et la référence 20, celui d'une couche adjacente, supérieure ou inférieure. Le motif 20 est généralement identique au motif 10, à une symétrie d'axe X'X près. La référence 30 désigne le contour du composant finalement obtenu; de manière classique, il est prévu sur le motif des parties débordantes qui émergeront du composant pour permettre de relier ensemble toutes les émergences correspondantes des électrodes de l'empilement par une métallisation commune formée sur la tranche du composant. Dans le mode de réalisation de la figure 4, on a prévu des motifs de forme rectangulaire allongée (rapport L/1 supérieur à 1, le composant étant d'autant plus performant que ce rapport est élevé). Deux émergences E1 et S1 sont prévues aux deux extrémités d'un même côté allongé du composant ; pour l'électrode adjacente 20, on aura deux émergences E1 et S2 à chaque extrémité du côté allongé opposé. Cette structure permet d'éviter, comme c'était le cas dans la technique antérieure, de courtcircuiter ensemble l'entrée E1 et la sortie S1 (et de même l'entrée E2 et la sortie S2). Dans le mode de réalisation de la figure 5, le motif est sensiblement carré et comporte une encoche 13 définissant un U comportant une partie centrale 11 et deux branches 12. Le comportement d'ensemble de ce composant est comparable à celui du composant de la figure 4, l'électrode rectangulaire étant repliée pour améliorer la compacité d'ensemble. De préférence, la longueur b de la fente 13 est environ la moitié de celle du côté a du motif. Les points de connexion E1, E2, S1 et S2 sont ainsi ramenés du même côté 31 du composant. L'émergence E1 peut par exemple être formée à un coin 32, comme l'émergence S2 au coin opposé 33. Les émergences E et 2 S1 se retrouvent alors à la partie centrale du côté 31. Cette disposition a l'avantage de permettre une totale symétrie entre l'entrée et la sortie, le composant pouvant alors être monté de manière indifférente. Sur la figure 6, il a été prévu des points de connexion supplémentaires pour alimenter l'électrode en plusieurs endroits : pour le motif 10, on peut ainsi par exemple prévoir une émergence A1 au coin 35 du composant, une émergence B1 au milieu de la partie centrale 11 du U, et une émergence C1 au milieu de la branche 12 du U. De la même façon, on prévoit pour l'électrcde adjacente 20 des émergences A2, B2 et C2 symétriques des émergences C1, B1 et A1 par rapport å l'axe X'X (axe de l'encoche 13). L'une des séries d'émergences, par exemple B1, B2, reçoit un dessin particulier, comme représenté figure 6, pour servir de detrompeur et distinguer le côté 34 du côté 31 du composant. Sans cette précaution, l'aspect extérieur des côtés 31 et 34 serait en effet identique, dans le cas où les émergences B1 et B2 se trouvent en vis-à-vis des émergences S1 et E21 respectivement, ce qui constitue un cas de figure préférée. Il n'est pas nécessaire de prévoir un détrompage pour différencier les côtés 37 et 38 qui sont fonctionnellement identiques du fait de la symétrie des motifs 10 et 20 par rapport à l'axe X'X. Le pavé de céramique peut être utilisé tel quel par report sur un substrat et prise de connexion par soudage direct ; il peut également être pourvu de connexions rapportées, comme représenté par exemple figure 7. L'ensemble est alors enrobé, de sorte que seuls émergent les fils de connexion. Le tableau I ci-dessous illustre les performances améliorées d'un composant quadripolaire selon l'invention (conforme au dessin de la figure 5) par rapport à un condensateur classique monté de la même façon en quadripole (configuration de la figure 2) et de dimensions identiques : clest-à-dire que dans l'un et l'autre cas, il s'agit d'un condensateur de forme approximativement carrée (16 mm x 15 mm > formé d'une centaine de couches de céramique type II (au titanate de baryum ) dtépaisseur de diélectrique 30 tim assurant une tenue en tension de 63 V.Les métallisations extérieures sont réalisées de manière classique avec une encre à base d'argent, de palladium ou d'un alliage argent/nalladium. TABLEAU I Performances vues de Performances vues de la l'entrée du quadripole sortie du quadripole condensateur condensateur de condensateur condensateur classique l'invention classique de l'invention Capacité nominale 16 F 13 F 16 F 13 F Résistance série équivalente 21 m# 27 m# 3 m# 1 m# Inductance série équivalente 13 nH 0,7 nH 0,8 nH 0,3 nH Fréquence de résonance 350 kHz 3 MHz 1,5 MHz 4,5 MHz REVENDICATIONS 1. Un condensateur à diélectrique céramique multicouches, du type formé d'un empilement de feuilles de céramique portant des motifs conducteurs (10 ; 20) formant armatures élémentaires séparées par une couche isolante formant diélectrique, ces motifs étant alternés d'une couche à la suivante de manière à former deux séries d'armatures reliées chacune par au moins une émergence du motif à une liaison conductrice commune respective, caractérisé en ce que les motifs conducteurs des armatures ont une forme générale allongée et présentent chacun au moins deux émergences (E1, S1 ; E2, reliées à des liaisons conductrices distinctes et situées aux extrémités d'un même côté allongé (L) du composant, les liaisons conductrices correspondantes constituant alors respectivement l'une des entrées (E1 ; E2) et l'une des sorties (S1 ;S2), d'un quadripole. 2. Un condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu pour chaque motif une pluralité d'émergences en nombre n supérieur à 2, ces n émergences étant régulièrement réparties d'un même côté allongé du composant, et constituant l'une des deux séries de n pôles d'un multipole. 3. Un condensateur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le motif de forme générale allongée est replié en forme de U, les deux émergences d'extrémité (E1, S1 ; E2, S2) d d'un même motif se trouvant alors à la partie distale de chacune des branches (12) du U. 4. Un condensateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que, sur un même motif, l'une (E1 ; S2) des émergences d'extrémité est située au voisinage du coin (32 ; 33) du composant, tandis que l'autre (S1 E2) émergence d'extrémité est située au voisi- nage du centre du côté correspondant (31) du composant. 5. Un condensateur selon l'une des revendications 3 et 4, caractérise en ce que, outre les émergences d'extrémité, il est prévu sur chaque motif au moins une émergence supplémentaire (B1 ; B2) sur la partie centrale (11) du U, les liaisons conductrices correspondantes étant alors situées sur un même côté (34) du composant, correspondant à la partie centrale du U. 6. Un condensateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite émergence supplémentaire (B1 ; B2) est placée en vis-à-vis d'une émergence d'extrémitéS1 ; E2) du même motif. 7. Un condensateur selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, outre les émergences d'extrémité, il est prévu sur chaque motif au moins une émergence supplémentaire (A1 ; C2) à la partie proximale de l'une des branches du U avec alternance de branche d'une feuille à la suivante, les liaisons conductrices correspondantes étant alors situées aux coins respectifs (35, 36) du composant. 8. Un condensateur selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que, outre les émergences d'extrémité, il est prévu sur chaque motif au moins une émergence supplémentaire (C1 ; A2) au centre de l'une des branches du U avec alternance de branche d'une feuille à la suivante, les liaisons conductrices correspondantes étant alors situées sensiblement au milieu des côtés respectifs (38, 37) du composant. 9. Un condensateur selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le motif conducteur est de forme sensiblement carrée, avec une encoche radiale (13) définissant le U. 10. Un condensateur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la longueur (b) de l'encoche est sensiblement égale à la moitié du côté (a) du carré.