Brevet FR2591025A2 — publié le 19870605

FR 2591025 A2 19870605 FR 8517859 A 19851203 La présente invention concerne un perfectionnement apporté au condensateur décrit dans la demande de brevet 85-00643. Dans cette demande, il est décrit un condensateur à diélectrique céramique multicouche, utilisable notamment comme capacité de filtrage dans les alimentations à découpage. La structure interne du composant permet de repousser sa fréquence de résonance propre aundelà du mégahertz, pour des capacité ae quelques microfarads. Cette caractéristique permet d'augmenter la fréquence de fonctionnement de l'alimentation, procurant ainsi un rendement accru et permettant une miniaturisation poussée. Extérieurement, le composant se présente comme un pavé de céramique comportant une-pluralité d'émergences métallisées réparties sur ses faces latérales, chacune des émergences étant reliée, par une liaison intrinsèque au composant, à l'une des deux séries d'électrodes constituant le condensateur. La multiplication du nombre d'émergences pour chacune des deux séries d'électrodes permet d'alimenter ces dernières en plusieurs points, et cette alimentation répartie permet de réduire la résistance série équivalente et l'inductance surie équivalente du composant et d'amener à un minimum le déphasage propre ajouté par le composant (en effet, en haute fréquence, ce dernier ne se-comporte plus comme un simple circuit RLC série, mais comme une ligne de transmission dont la fonction de transfert ne peut être décrite que sous forme matricielle). Cette structure multipolaire intrinsèque au composant, si elle procure des avantages du point de vue électrique, conduit à une difficulté supplé mentaire de mise en oeuvre technologique au moment du montage du composant, dans la mesure où celui-ci ne nécessite plus deux ou quatre connexions, mais un nombre beaucoup plus élevé (par exemple dix dans l'un des modes de réalisation illustrés au brevet principal). Outre la nécessité de réaliser un grand nombre de points de connexion (fils rapportés ou soudage direct sur un substrat), il faut également prévoir un dessin de circuit relativement complexe pour relier deux à deux les émergences correspondant à chacune des deux séries d'électrodes, pour que le composant fonctionne comme un simple dipôle ou un simple quadripôle. La présente invention apporte une solution à cette difficulté, en proposant un système de prise de connexion simple à mettre en oeuvre, permettant de regrouper de façon simple le grand nombre d'émergences du composant en seulement deux ou quatre liaisons. A cet effet, les émergences de chaque pluralité d'émergences sont réunies entre elles par un élément métallique commun de prise de connexion et de distribution de courant entre les émergences, cet élément métallique comportant une âme centrale et une pluralité de branches radiales, l'âme centrale reposant sur l'une des faces supérieure et inférieure, respectivement, du bloc céramique, et les branches radiales étant repliées de manière à venir en contact avec les émergences respectives auxquelles elles sont soudées, l'une des branches au moins étant en outre repliée de manière à s'étendre au-delà de l'une des faces du bloc céramique, pour former pôle de connexion commun à la pluralité d'émergences respective. De la sorte, ce système de prise de connexion permettra une technologie simplifiée pour l'utilisateur, qui n'aura qu'à considérer un composant quadripolaire ou dipolaire, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des dessins de circuits complexes pour relier deux à deux chacune des émergences une excellente répartition de courant vers chaque série d'émergences (on a vu plus haut l'importance de cet aspect pour réduire au minimum le déphasage propre ajouté par le composant) un effet de drain thermique, toutes les émergences étant réunies à l'âme centrale de l'élément métallique, dont la surface peut être importante, puisqu'elle est disposée sur l'une des faces supérieure ou inférieure du composant, face sur laquelle ne se trouve aucune émergence. Ce dernier aspect revêt une importance particulière lorsque le composant est utilisé pour des alimentations de puissance à découpage, où les courants sont impor tants et où les pertes réactives vont croissant avec la fréquence. De préférence, deux branches sont repliées de manière à s'étendre au-delà de l'une des faces du bloc céramique, pour former l'une des deux séries de deux pôles (A1, A2 ; B1, B2) d'un quadripôle. Comme on le verra dans la description détaillée, dans tous les modes de réalisation un détrompage est obtenu sans aucune opération supplémentaire, pour distinguer les entrées des sorties du quadripôle. Très avantageusement, les deux éléments métalliques correspondant à chaque pluralité d'émergences sont réalisés par pliage et troncature des branches d'une pièce plane identique pour l'un et l'autre éléments. Ceci permet d'utiliser un élément unique pour réaliser indistinctement l'un ou l'autre des éléments de prise de connexion. En outre, dans une réalisation avantageuse, ce même élément métallique qui permet de réaliser l'une ou l'autre des prises de connexion peut être plié de deux manières différentes, selon que lton souhaite que la face au-delà de laquelle s'étendent les branches formant pôle de connexion soit la face inférieure du bloc céramique (c'est-à-dire que ce dernier sera monté à plat) ou l'une des faces latérales de celui-ci (qui sera donc monté debout). D'autres caractéristiques et avantages del'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'un mode de réalisation préférentiel, en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en plan de l'élément métallique permettant la prise de connexion, avant pliage de ses branches, la figure 2 est une vue éclatée du bloc céramique et des deux éléments métalliques de connexion après pliage des branches, la figure 3 est une vue homologue de la figure. 2, après mis en place des éléments métalliques sur le composant, les figures 4 et 5 sont des vues, respectivement en élévation et de dessous, du composant final obtenu, après enrobage, la figure 6 est un schéma du montage du composant en quadripôle, la figure 7 est un schéma de montage du composant en dipôle, les figures 8 à 11 sont homologues des figures 2 à 5, pour un composant monté debout sur le substrat, et non plus à plat, les figures 12 et 13 sont homologues des figures 1 et 3, pour un type particulier de composant de forme allongée dont les émergences sont réparties en alignement sur deux faces latérales. Sur la figure 1, on a représenté une vue en plan de l'élément métallique destiné à assurer la prise de connexion et la répartition de courant. Cet élément 10 comporte une pluralité de branches radiales 11 à 18 dont la disposition est fonction de la répartition des émergences métalliques du composant. Dans le cas particulier de la figure 1, cet élément 10 est destiné à un condensateur 1 (figure 2) sous forme de pavé céramique carré comportant dix émergences A, B, à savoir quatre émergences sur deux côtés opposés, et une émergence au milieu de chacun des deux autres côtés. La constitution interne du composant est telle que ces émergences sont alternées, c'est-à-dire que pour une émergence donnée reliée à une série d'électrodes du condensateur, les deux émergences adjacentes seront reliées à l'autre série d'électrodes. Les différentes branches 11 à 18 s'étendent à partird'uneâme centrale 19 carrée, de côté légèrement inférieur à celui des faces supérieure ou inférieure du composant. Le matériau de cette pièce 10 peut être par exemple un bronze au béryllium étamé, qui possède une excellente conductivité électrique et thermique, procure une bonne soudabilité, tout en permettant un façonnage aisé par des moyens conventionnels. Cet élément peut être réalisé soit par gravure chimique (pour des petites séries), soit par estampage ; le façonnage est ensuite réalisé de façon tout à fait classique par pliage des branches et découpe de celles-ci à la longueur appropriée. Pour faciliter ces opérations, il est possible de prévoir un trou carré central dans l'âme 19, qui permet un centrage parfait de la pièce pendant les différentes opérations. On remarquera que l'élément illustré comporte huit branches pour seulement cinq métallisations à relier entre elles (métallisations référencées A ou B sur la figure 2) : en effet, selon les cas, toutes les branches ne sont pas utilisées. Le nombre plus élevé permet de disposer d'un élément unique pour réaliser (avec un pliage différent) l'une et l'autre des séries de connexion, avec possibilité de montage du composant aussi bien à plat (figures 2 à 5) que debout (figures 8 à 11), seulsle pliage des branches et la longueur de la découpe étant modifiés. Dans certains cas (branches 14 et 15, figure 2), une même branche sera à la fois soudée à une métallisation et prolongée pour former fil de -onnexion:on constate ainsi que, sur l'élément référencé 10 figure 2,trois des branches (13, 16 et 18) ont été coupées car superflues. Dans d'autres cas, des branches distinctes seront utilisées pour la liaison à la métallisation et comme fils de connexion (branches 13' 14' et 16', 15' figure 2), de sorte que, dans le cas de l'élément 10' de la figure 2, une seule branche (la branche 18') a été coupée. On notera également sur la figure 1 que la longueur de toutes les branches n'est pas la même. En effet, selon les configurations, les branches 14, 15, 16 et 17 pourront être prolongées pour former le fil de connexion ; il est donc nécessaire de les prévoir plus longues. Par contre, les branches 11, 12, 13 et 18 seront, quelle que soit-la configuration, toujours soudées à des émergences et jamais prolongées ; on peut donc leur donner une longueur plus faible, inférieure ou 4aale à l'épaisseur du composant (ou les tronquer ultérieurement à cette valeur). Les figures 2 et 3 montrent plus précisément la manière dont les éléments métalliques sont façonnés pour assurer les différentes prises de connexion aux dix émergences du composant, dont la distribution de courant sera assurée à partir de seulement quatre fils de connexion (branches 14, 15, 14' et 15'). Une fois les deux éléments mis en place, les différentes branches en contact avec les métallisations sont soudées à celles-ci,-et l'ensemble est par exemple enrobé dans une résine isolante, pour donner un composant dont l'aspect final est celui illustré figures 4 et 5. On notera que ce composant a un aspect (quadripôle) et un brochage tout à fait identique à celui d'un composant standard équivalent, évitant ainsi pour l'utilisateur toute difficulté supplémentaire de câblage. Bien qu'il soit possible de présenter-le composant sous la forme d'un dipôle (en ne conservant que l'une des deux connexions Al ou A2, et B1 ou B2, chacune étant reliée respectivement aux émergences A et B du pavé céramique 1, on préfère une structure quadripolaire, qui permet d'améliorer les performances d'ensemble du composant. La figure 6 illustre le montage en quadripôle ; on notera que le composant est symétrique (les performances sont les mêmes si l'on permute les bornes d'entrée Al, Bîaecles bornes de sortie A2, B2) et non polarisé (les entrées El et E2 peuvent être permutées, de même que les sorties S1 et S2). Il est cependant nécessaire de prévoir un détrompage, pour que l'utilisateur ne confonde pas les paires (A1A2, B1B2) et (A1B1, A2B2), respectivement, car le composant est carré et une rotation d'un quart de tour correspond à un brochage différent (dans le cas de la figure 6, il y aurait ainsi courtcircuit des deux entrées et des deux sorties). Ce détrompage est en fait obtenu sans aucune opération supplémentaire par le fait que les branches 14, 15 (reliées aux métallisations A) vont se trouver plus courtes que les branches 14', 15' (reliées aux métallisations B), la différence étant égale à l'épaisseur e du composant (cf. figure 4). La figure 7 montre une variante du schéma de montage, dans lequel le composant est monté en dipôle, et non plus en quadripôle ; comme on peut le constater, de par sa structure propre, le composant se prête indifféremment à un montage en quadripôle ou en dipôle, selon l'utilisation désirée. Enfin, on notera que, au lieu d'enrober le composant avec des fils de connexion émergents, on peut aussi l'utiliser pour un report direct sur un substrat, en s'arrêtant au stade de la figure 3 et en coupant les branches 14, 15, 14', 15' après ?liage à quelques millimètres du coude de pliage. Ceci permettra un montage par report direct d'un composant quadripolaire, beaucoup plus aisé à réaliser que celui d'un composant à dix poles comme c'est le cas du pavé céramique 1 illustré figure 2, dont le report direct sur un substrat exigerait un dessin de connexions particulièrement complexe. Les figures 8 à 11 montrent une variante dans laquelle, tout en utilisant le même élément métallique (celui illustré figure 1) que précédemment, le composant est monté debout et non plus à plat : les branches formant fils de connexion sont dans ce cas les branches 16, 17 et 16', 17'- qui sont laissées intactes. On remarquera que dans ce cas particulier, les éléments 10 et 10' sont pliés de façon absolument identique, et qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un détrompage par des longueurs différentes de branches (sur la figure 11, on constate que le composant ne se présente pas identiquement à lui-même après une rotation d'un quart de tour ; en outre les paires (Al, A2)et (B1, B2) sont électriquement équivalentes). Les figures 12 et 13 se réfèrent enfin à une variante, dans laquelle le bloc céramique 1 présente ses métallisations sur seulement deux faces latérales (et non plus quatre, comme précédemment) ces faces latérales correspondant généralement aux côtés allongés d'un composant rectangulaire (et non plus carré). L'élément métallique 20 aura alors l'aspect indiqué figure 12, les différentes branches 21 à 27 étant repliées comme illustré figure 13. Là encore, il ne sera pas nécessaire de prévoir un détrompage, en raison de la forme rectangulaire du composant. REVENDICATIONS 1. Un condensateur selon l'une des revendications 2, 5, 6, 7 et 8 du brevet principal, caractérisé en ce que les émergences (A ; B) de chaque pluralité d'émergences sont réunies entre elles par un élément métallique commun (10) de prise de connexion et de distribution de courant entre les émergences, cet élément métallique comportant une âme centrale (19) et une pluralité de branches radiales (11-18), l'âme centrale reposant sur l'une des faces supérieure et inférieure, respectivement, du bloc céramique, et les branches radiales étant repliées de manière à venir en contact avec les émergences respectives auxquelles elles sont soudées, l'une des branches au moins étant en outre repliée de manière à s'étendre au-delà de l'une des faces du bloc céramique, pour former pôle de connexion commun à la pluralité d'émergences respective. 2. Un condensateur selon la revendication- 1, dans lequel deux branches sont repliées de manière à s 'étendre au-delà de l'une des faces du bloc céramique, pour former l'une des deux séries de deux pôles (Ai, A2 ; B1, B2) d'un quadripôle. 3. Un condensateur selon la revendication 1, dans lequel les deux éléments métalliques (10 ; 10') correspondant à chaque pluralité d'émergences (A ; BJ sont réalisés par pliage et troncature des branches d'une pièce plane identique pour l'un et l'autre élément. 4. Un condensateur selon la revendication 3, dans lequel la face au-delà de laquelle s'étend au moins l'une des branches est la face inférieure du bloc céramique. 5. Un condensateur selon la revendication 3, dans lequel la face au-delà de laquelle s'étend au moins l'une des branches est l'une des faces latérales du bloc céramique.