Brevet FR2587149A1 — publié le 19870313

La présente invention concerne des barres omnibus pouvant ê- tre montées en surface et, plus particulièrement, des barres omnibus miniatures pouvant être montées en surface, qui sont caractérisées par une capacitance élevée. Plus spécialement encore, la présente invention concerne des nouvelles barres omnibus qui comprennent des éléments de condensateurs multi- couches disposés entre des paires de conducteurs de barres omnibus allongées et placées parallèlement. Les barres omnibus classiques de dimensions relati- vement faibles ou miniaturisées sont bien connues en techni- que depuis un certain nombre d'années. Ces dispositifs à bar- res omnibus sont utilisés pour la distribution de courant et/ ou de signaux dans de nombreux systèmes tels que, par exemple, les panneaux arrière d'ordinateurs et les systèmes à circuits intégrés.Ce barres omnibus multicouches propres à la techni- que antérieure comprennent, au moins, deux plaques conductri- ces (généralement sous forme de bandes allongées ou de bar- res de cuivre) séparées par une pellicule isolante. Normale- ment, la couche isolante de séparation est un film plastique diélectrique en un matériau tel que du polyester. La couche de séparation et les plaques conductrices sont assemblées par une colle. Les barres omnibus classiques de ce type, confor- mes à la technique antérieure, ont une capacitance relative- 7, 'o:, ' *-.. 1 ment faible, ce qui a pour résultat que les dispositifs sont relativement peu efficaces pour l'atténuation des bruits à haute fréquence. Ces bruits à haute fréquence sont nettement indésirables, spécialement lorsque la barre omnibus est uti- lisée pour la distribution de signaux. Une méthode propre à la technique antérieure pour éliminer ce problème de bruit implique la connexion de con- densateurs à la barre omnibus après l'achèvement de l'assem- blage de la barre omnibus. Bien que cette méthode augmente la capacitance et minimise le bruit, elle donne lieu à des frais et à des temps de fabrication supplémentaires. Un autre type de disposition de barre omnibus déjà décrit antérieurement implique le placement d'éléments dis- crets à capacitance élevée entre une paire de conducteurs. Ces barres omnibus ont alors la capacitance élevée souhaitée. Comme exemples de barres omnibus à haute capacitance de ce genre on peut citer celles décrites dans les brevets améri- cains n 4.236.038, 4.236.046, 4.266.901 et 4.399.321, qui appartiennent tous au demandeur du présent brevett.Les élé- ments à capacitance élevée utilisés dans ces inventions sont de fines couches ou des microplaquettes de matériau diélectri- que, généralement une céramique, avec une constante diélec- trique élevée. Les surfaces opposées des microplaquettes sont normalement revêtues d'une pellicule mince continue et d'u- ne pièce, en un matériau conducteur, et ces pellicules con- ductrices sont connectées électriquement aux surfaces oppo- sées correspondantes des conducteurs de barres omnibus. Le brevet américain n 4.399.321 a déjà décrit l'utilisation d'un élément multicouches à capacitance. Bien qu'étant appropriées pour les usages envisa- gés, les barres omnibus à capacitance élevée décrites dans -, les brevets précédents ne conviennent pas spécialement bien pour les applications en rapport avec les composants de cir- cuits à montage en surface. On sait que les composants de circuits pour montage en surface doivent présenter un profil 1 bas par-dessus la surface du circuit imprimé ou de la plaque de câblage, afin de gagner un maximum de place. Les barres omnibus à capacitance élevée propres à la technique antéri- eure et décrites dans les brevets américains précités sont toutes conçues pour le montage classique à canon de passage et présentent un profil relativement élevé qui les rend inu- tilisables pour les applications avec montage en surface. Les difficultés décrites ci-dessus, et d'autres en- core inhérentes à la technique antérieure, sont surmontées ou atténuées grâce à la barre omnibus à capacitance élevée pour montage en surface propre à la présente invention.Con- formément à un mode de réalisation de la présente invention, il est prévu un assemblage de barres omnibus pour montage en surface, qui comprend: un dispositif d'isolation, ledit dispositif d'iso- lation étant constitué d'une bande plate allongée de matéri- au non-conducteur ayant une première et une seconde surfaces opposées l'une à l'autre, ledit dispositif d'isolation étant pourvu d'au moins un premier orifice de part en part, entre lesdites surfaces; un premier conducteur de barre omnibus, ledit pre- mier conducteur de barre omnibus étant fixé à ladite premiè- re surface du dit dispositif d'isolation, ledit premier con- ducteur de barre omnibus étant pourvu d'au moins un premier orifice de part en part, ledit orifice de la première barre omnibus correspondant au dit premier orifice du dit disposi- tif d'isolation; un second conducteur de barre omnibus, ledit se- cond conducteur de barre omnibus étant fixé à ladite secon- de surface du dit dispositif d'isolation, ledit second con- ducteur de barre omnibus étant pourvu d'au moins un premier orifice de part en part, ledit orifice de la seconde barre omnibus correspondant au dit premier orifice du dit disposi- tif d'isolation; Lesdits premier et second conducteurs de barres om- 1 nibus comprenant chacun des fils conducteurs partant de ceux- ci, lesdits fils conducteurs étant conçus pour permettre le montage en surface; au moins un condensateur multi-couche, ledit con- densateur multicouche étant constitué d'un matériau diélec- trique ayant une constante diélectrique élevée, ledit conden- sateur comportant une paire de couches latérales de matériau conducteur sur une première paire de faces latérales opposées l'une à l'autre du dit condensateur, ledit condensateur étant disposé dans lesdits orifices correspondants du dit disposi- tif d'isolation et lesdits premier et second conducteurs de barres omnibus avec lesdites couches latérales de matériau conducteur, étant orientés de manière essentiellement paral- lèle aux dites première et seconde faces du dispositif d'iso- lation et aux dits premier et second conducteurs de barres omnibus; un premier dispositif connectant électriquement une des couches latérales conductrices du dit condensateur au dit premier conducteur de barre omnibus, et un second dispositif connectant électriquement l'autre couche latérale conductrice du dit condensateur au dit second conducteur de barres omnibus. Une caractéristique importante de la présente in- vention consiste en ce que les condensateurs multicouches comprennent chacun des plaques latérales conductrices, qui sont en contact électrique avec les conducteurs de bus cor- respondants: Les plaques latérales conductrices du condensa- teur céramique multicouche sont disposées parallèlement aux conducteurs de barres omnibus et à la pellicule isolante centrale, qui constituent la structure stratifiée de la bar- re omnibus. Cette nouvelle disposition des microplaquettes à condensateur multicouche conçue spécialement, permet d'obtenir une barre omnibus pour le montage en surface qui présente un profil général plus bas que celui des barres om- nibus à canon de passage décrit dans la technique antérieure. 1 Les avantages précités, et d'autres encore propres à la présente invention, apparaîtront et seront compris de tous les spécialistes de la technique à l'examen de la des- cription détaillée ci-après et des figures correspondantes. Si l'on examine maintenant les figures, o les élé- ments semblables sont numérotés de la même façon, on voit qu'elles représentent respectivement: La figure 1, une vue perspective éclatée d'une bar- re omnibus pour le montage en surface, conforme à la présen- te invention; La figure 2, une vue en plan d'un élément de con- - densateur céramique multicouche, utilisé en combinaison a- vec la barre omnibus de la figure 1; La figure 3, une vue en bout du condensateur de la figure 2; La figure 4, une vue en élévation en coupe transver- sale, suivant la ligne 4-4 de la figure 2; La figure 5, une vue en perspective partiellement écorchée de la barre omnibus pour montage en surface de la figure 1, après l'assemblage; La figure 6, une vue latérale en élévation suivant la ligne 6-6 de la figure 5; et La figure 7, une vue latérale en élévation de la barre omnibus de la figure 1, montrant une portion qui a é- té enrobée. Si l'on examine tout d'abord la figure 1, on y voit une partie d'une barre omnibus miniature pour montage en sur- face conforme à la présente invention, avant l'assemblage et le feuilletage, celle-ci étant désignée généralement par 10. La barre omnibus 10 comprend une paire de conducteurs de bus 12 et 12', parallèles et allongés, d'o partent des broches ou des doigts 14 et 14' respectivement, pour la distribution de signaux ou de courant. Les conducteurs de bus 12 et 12' sont constitués d'un matériau conducteur (généralement du cuivre ou un alliage de cuivre) et sont fabriqués générale- 1 ment par une opération d'estampage. De préférence, les conduc- teurs de bus 12 et 12' doivent présenter une épaisseur ou une largeur suffisante pour permettre que la base ou le dessous 16 et 16' de chaque fil conducteur de distribution 14, 14'se supporte- elle--même sur la surface d'une plaque à circuit imprimé et de façon à permettre l'obtention d'un joint soudé solide entre ces éléments. Plusieurs éléments de condensateur céramique multicouche 18 sont compris dans la barre omnibus entre les deux conducteurs de bus 12 et 12'. Une couche de matériau isolant 20, qui peut être réalisée en matériau plastique pour haute température (tel qu'un polyimide ou un polyétherimide) est revêtue d'une colle sur ses deux faces et est appliquée par feuilletage entre les deux conducteurs de bus 12 et 12'. L'élément stratifié ainsi obtenu est pour- vu d'orifices correspondants 22 traversant les conducteurs de bus 12 et 12' et la couche isolante 20 qui définit des fe- nêtres ou des poches. Les orifices 22 ont la même forme et peuvent avoir la même dimension que les éléments de condensa- teur multicouche 18. Un élément de condensateur 18 est dis- posé ensuite dans chaque orifice 22, comme on le décrira plus en détail ci-après. Si l'on examine maintenant les figures 2 - 4, on voit qu'un élément de condensateur multicouche à micropla- quettes est utilisé avec une barre omnibus pour montage en surface propre à la présente invention et désigné générale- ment par 18. L'élément de condensateur 18 est constitué d'u- ne série de touches conductrices 26, séparées par des cou- ches 28 d'un matériau qui, conformément au mode de réalisa- tion préféré, est une céramique telle qu'un titanate de ba- ryum. Chaque couche conductrice 26 a l'une de ses extrémités dégagée d'un c8té de l'élément 18, avec les couches conduc- trices alternées 26 ayant leurs extrémités dégagées du même côté de l'élément 18. Les paires de faces latérales opposées de l'élément 18 auxquelles se raccordent les couches conduc- trices 26 sont métallisées de façon à constituer des plaques 1 latérales conductrices 30 et 32, les groupes de couches con- ductrices alternées 26 étant en contact électrique avec les plaques latérales 32. Les éléments de condensateur multicouche 18 peu- vent être constitués en revêtant des parties des surfaces op- posées des microplaquettes ou des tranches de céramique di- électriques avec un matériau conducteur tel que de l'argent ou une colle conductrice, puis en assemblant plusieurs cou- ches de ce genre pour former un ensemble multicouche. Les plaques conductrices latérales 30 et 32 peuvent également ê- tre constituées d'argent ou d'une colle conductrice. En variante, les éléments de condensateur multicou- che 18 peuvent être obtenus en enrobant de fines feuilles de matériau conducteur dans le matériau diélectrique avec des feuilles alternées de matériau conducteur connectées aux pla- ques 30 et 32 du même matériau conducteur. On comprendra que l'élément de condensateur céramique multicouche représenté aux figures 2 et 4 présente une disposition originale par rapport aux microplaquettes de condensateur multicouche uti- lisées généralement dans les barres omnibus miniatures à ca- pacitance élevée propres à la technique antérieure. Cette différence découle du fait que les couches conductrices 26 sont dégagées sur les côtés de l'élément 18 pour permettre leur fixation aux plaques latérales conductrices 30 et 32 plutôt que d'être dégagées aux extrémités de l'élément de condensateur pour assurer la connexion avec les plaques d'ex- trémité conductrices. Par exemple, dans le brevet américain n 4.399.321, décrivant la technique antérieure, l'élément de condensateur décrit utilise un condensateur multicouche classique o les couches conductrices sont dégagées à leurs extrémités et o des plaques d'extrémité conductrices sont utilisées pour assurer finalement la connexion avec la pai- re de conducteurs de barres omnibus allongée. Cette disposi- tion nouvelle de l'élément de condensateur à microplaquettes multicouche 18 des figures 2 et 4 est fort importante, vu 1 qu'elle permet d'obtenir une disposition originale de barre omnibus qui permet d'obtenir directement une barre omnibus pour montage en surface qui a un profil bas. Comme déjà men- tionné, une barre omnibus à profil bas de ce genre est extra- mement intéressante et même nécessaire pour la conception de composants électroniques à montage en surface. Si l'on examine maintenant simultanément les figu- res 1 à 6 on voit, comme déjà mentionné, que les couches con- ductrices 12 et 12' et la couche isolante 20 sont assemblées avec un dispositif de fixation approprié, puis stratifiées par pressage à chaud, de façon à former une structure feuil- letée permanente. Ensuite, des fenêtres ou des fentes 22 sont prati- quées à travers le stratifié, puis les éléments de condensa- teur Multicouche 18 sont insérés dans les fentes. Une carac- téristique importante de la présente invention consiste en ce que les plaques latérales conductrices 30 et 32 des élé- ments de condensateur multicouche 18 sont disposées de fa- çon à être en contact électrique avec les conducteurs de bus correspondants 12 et 12'. En d'autres termes, les plaques latérales conductrices 30 et 32 des éléments de condensateur 18 sont insérées dans les orifices 22, de façon à être paral- lèles aux conducteurs de bus 12, 12'. Ceci est nettement différent des barres omnibus conformes à la technique antéri- eure telles que décrites dans le brevet américain n 4.399. 321, o les plaques d'extrémité conductrices de ces éléments de condensateur sont disposées perpendiculairement aux con- ducteurs de bus. Après que les éléments de condensateur 18 ont été insérés dans les fentes 22, on applique une pâte à souder ou une colle électrique analogue sur les deux plaques latérales conductrices 30 et 32, dans la zone de la fenêtre 22. La pâ- te à souder est désignée généralement par 34 aux figures 5 et 6. La pâte à souder est ensuite refoulée, de façon à réa- liser un contact mécanique et électrique solide entre les 1 plaques conductrices latérales 32 et 34 et les barres omnibus 12 et 12' respectivement. Après cette opération de refoulement de la soudure, l'assemblage est nettoyé en utilisant une mé- thode appropriée et connue en soi. De préférence, l'assemblage de barres omnibus mini- atures pour montage en surface est alors enrobé ou isolé par tout procédé approprié (tel que trempage, revêtement en lit fluidisé, pulvérisation électrostatique, etc.), afin de réa- liser une protection contre le milieu ambiant et d'empêcher la mise en court-circuit. Dans un mode de réalisation préfé- ré, les fils conducteurs 14 et 14' ne sont pas recouverts par la couche d'enrobage d'isolation, afin de permettre un souda- ge amélioré avec la plaque à circuit imprimé. Une couche ou lame d'enrobage ou d'isolation est désignée généralement par 36 à la figure 7. La barre omnibus miniature pour montage en surface propre à la présente invention présente de nombreuses carae- téristiques et avantages qui la rendent particulièrement ap- propriée pour les utilisations en combinaison avec les com- binaisons électroniques pour montage en surface. Une caracté- ristique importante de la présente invention consiste en ce que l'élément de condensateur multicouche ayant des extrémi- tés latérales conductrices d'un nouveau type, permette aux éléments de condensateur d'être introduits dans la barre om- nibus avec des dispositions parallèles par rapport aux conduc- teurs de barres omnibus allongés. Il en résulte que les élé- ments de condensateur prennent moins de hauteur dans la bar- re omnibus et permettent donc d'obtenir un profil général bas. Comme déjà expliqué, un profil bas est une caractéristi- que absolument nécessaire pour les composants de montage en surface. Le nouvel assemblage de barres omnibus propre à la présente invention permet également d'obtenir une bonne ri- gidité longitudinale, ce qui assure un positionnement précis sur la surface de la plaque à circuit imprimé. On comprendra que le degré de capacitance d'une 1 barre omnibus réalisée conformément à la présente invention dépendra du nombre d'éléments de condensateur utilisés dans la barre omnibus, ainsi que de la capacitance propre à cha- que élément de condensateur à microplaquettes multicouche- utilisé à cet effet. 1 1 1 Revendications 1. Assemblage de barres omnibus pour montage en surface comprenant: un dispositif d'isolation (20), ledit dispositif d'isolation (20) étant constitué d'une bande allongée plate de matériau non conducteur ayant une.première et une secon- de faces opposées l'une à l'autre, ledit dispositif d'isola- tion (20) étant pourvu d'au moins un premier orifice (22), de part en part entre lesdites faces; un premier conducteur de barres omnibus (12), le- dit premier conducteur de barres omnibus (12) étant relié à ladite première surface du dit dispositif d'isolation (20), ledit premier conducteur de barres omnibus (12) 6tant pourvu d'au moins un premier orifice (22) qui le traverse de part en part, ledit orifice de la première barre omnibus (22) cor- respondant au dit premier orifice (22) du dit dispositif d'i- solation (20); un second conducteur de barres omnibus (12'), le- dit second conducteur de barres omnibus (12') étant relié à ladite seconde surface du dit dispositif d'isolation (20), ledit second conducteur de barres omnibus (12') étant pour- vu d'au moins un premier orifice (22) de part en part, ledit orifice de la seconde barre omnibus (22) correspondant au dit premier orifice (22) du dit dispositif d'isolation (20); lesdits premier et second conducteurs de bus (12, 12') comprenant chacun des fils conducteurs partant de ceux- ci (14, 14'), lesdits fils conducteurs (14, 14') étant con- çus pour le montage en surface; au moins un condensateur multicouche. (18) , ledit condensateur multicouche (18) étant constitué d'un matériau diélectrique ayant une constante diélectrique élevée, ledit condensateur (18) comportant une paire de couches latérales (30, 32) de matériau conducteur sur une première paire de surfaces latérales opposées l'une à l'autre du dit condensa- 1 teur (18), ledit condensateur (18) étant disposé dans lesdits orifices en correspondance (22) du dit dispositif d'isolation (20) et lesdits premier et second conducteurs de barres omni- bus (12, 12') avec lesdites couches latérales (30, 32) de ma- tériau conducteur étant disposés de manière essentiellement parallèle aux dites première et seconde faces du dispositif d'isolation et aux dits premier et second conducteurs de bar- res omnibus (12, 12'); un premier dispositif, connectant électriquement l'une des couches latérales conductrices (30, 32) du dit con- densateur (18) au dit premier conducteur de barre omnibus(12) et un second dispositif connectant électriquement l'autre couche latérale conductrice (30 ou 32) du dit conden- sateuF au dit second conducteur de barre omnibus (12'). 2. Assemblage de barres omnibus selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que ledit condensateur (18) com- prend des couches conductrices espacées (26), lesdites couches conductrices espacées (26) étant disposées en général trans- versalement par rapport aux dites couches latérales (30, 32), les autres couches conductrices espacées (26) étant connec- tées électriquement aux autres faces latérales opposées (30, 32). 3. Assemblage de barres omnibus selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que lesdites couches conductrices espacées sont enrobées dans ledit matériau diélectrique. 4, Assemblage de barres omnibus selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le premier et le second dispo- sitif de connexion électrique est de la soudure. 5. Assemblage de barres omnibus selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second dispositifs de connexion électrique sont une colle conduc- trice. 6. Assemblage de barres omnibus selon la revendi- cation 1, comprenant, en outre, une gaine (36), ladite gai- 1 ne (36) étant non conductrice, ladite gaine (36) isolant au moins une partie des dits premier et second conducteurs de barres omnibus (12, 12') et ledit condensateur (18). 7. Assemblage de barres omnibus selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second fils conducteurs pour barres omnibus (14, 14') ont une épais- seur qui leur permet de se soutenir.eux-même en vue de per- mettre le montage en surface.