Brevet FR2609216A1 — publié le 19880701

BARRE OMNIBUS A HAUTE CAPACITANCE, COMPRENANT DES CONDENSATEURS EN CERAMIQUE MULTICOUCHES La présente invention concerne des barres omnibus et, plus particulièrement, des barres omnibus miniaturi- sées à capacitance élevée. Plus spécialement, la pré- sente invention se rapporte à des barres omnibus d'un type nouveau qui comprennent des éléments de condensa- teurs multicouches disposés, entre des paires de con- ducteurs de barres omnibus allongées et parallèles. Les barres omnibus classiques de dimensions rela- tivement faibles ou miniaturisées sont déjà connues en 1 technique depuis un certain nombre d'années. Ces dispositifs A barres omnibus sont utilisée pour la distribution de puissance et/ou de signaux dans de nombreux circuits tels que, par exemple, les tableaux d'ordinateurs et les dispositifs à circuits intégrés. Ces barres omnibus multi- couches conformes à la technique antérieure oomprennent au moins deux plaques conductrices (généralement sous forme de bandes ou de barres allong6es, en cuivre), s&par6es par une pellicule isolante. Normalement, la couche s6paratrice isolante est une pellicule diélectrique en plastique telle qu'un mat6riau à base de polyester. La couche séparatrice et les plaques conductrices sont assemblées les unes aux autres par une colle. Les barres omnibus classiques conformes à la technique ant6rieure et de ce type présentent une capacitance relativement faible,qui a pour effet que les dispositifs sont relativement inefficaces pour ce qui concerne l'atténuation des bruits à haute fr6quence. Les bruits à haute fr6quence sont hautement indésirables, spécialement lorsque la barre omnibus est utilisée pour la distribution de signaux. Une solution déjA connue pour éliminer ce problème de bruit comprend la connexion de condensateurs à la barre omnibus après que l'assemblage de celle-ci a été achev6. Bien que cette solution augmente la capacitance et minimise le bruit, il en résulte des frais et des temps de fabrica- tion supplémentaires. Un autre type de disposition de barre omnibus déja décrit ant6rieurement comprend le placement d'éléments discrets à capacitance élevée, disposés entre une paire de conducteurs. Ces barres omnibus possèdent la capacitance 6levée souhaitée. Comme exemples de barres omnibus à capacitance élevée, on peut citer celles d6crites dans les brevets américains no 4.236.038; 4.236.046; 4.266.910; 4.342.881; 4.399.321; 4. 403.108; 4.420.653; 4.436.953 et 4.599.486. Les éléments à capacité élevée utilisés dans ces inventions sont de fines couches ou des microplaquettes de matériau diélectrique, généralement une céramique avec une constante diélectrique élevée. Les surfaces opposées des microplaquettes sont normalement revêtues d'une pellicule mince continue et d'une seule pièce en matériau conducteur et ces pellicules conductrices sont connectées é1ectriquement aux surfaces opposées correspondantes des conducteurs de barres omnibus. Les brevets américains n 4.399.321 et 4.599.486 ont déjà décrit l'utilisation de microplaquettes de condensateurs multicouches ou d'éléments ayant des électrodes nues sur les faces extrêmes de ceux-ci. Il en résulte que les électrodes nues sont réellement disposées transvèrsalement par rapport aux couches de métal et de diélectrique de métallisation superposées. La présente invention a pour objet de résoudre les difficultés propres à la technique antérieure décrites ci-dessus, ainsi que d'autres encore. Conformément à la présente invention, il est prévu un assemblage de barres omnibus comprenant: un dispositif isolant, ledit dispositif isolant étant constitué d'une bande plate allongée de matériau non- conducteur ayant une première et une seconde surfaces disposées en opposition, ledit dispositif isolant étant pourvu d'au moins une première ouverture le traversant entre lesdites faces; un premier conducteur de barre omnibus, ledit 1 premier conducteur de barre omnibus étant fixé à ladite première face de dispositifs isolants; un second conducteur de barre omnibus, ledit second conducteur de barre omnibus étant fixé à ladite seconde face du dispositif isolant; lesdits premier et second conducteurs de barres omnibus comprenant chacun des conducteurs partant de ceux- ci; au moins un condensateur multicouches, ledit condensateur multicouches comprenant un matériau diélectrique ayant une paire de surfaces d'extrMzité opposées et ayant des surfaces supérieures et inférieures, ledit condensateur comprenant plusieurs couches conductrices parallèles interposées dans ledit matériau diélectrique, avec des couches alternées de matériau conducteur connectées électriquement et définissant un premier et un second groupe de couches conductrices, ledit premier groupe comportant au moins une couche conductrice nue sur la surface supérieure du dit matériau électrique définissant une première couche conductrice nue,et le second groupe comprenant au moins une couche conductrice nue sur ladite surface inférieure du dit matériau électrique définissant une seconde couche conductrice nue, ledit condensateur étant disposé dans ladite ouverture du dispositif isolant avec lesdites premiere et seconde couches conductrices nues disposées essentiellement parallèles aux dits premier et second conducteurs de barres omnibus; un premier dispositif connectant électriquement ladite première couche conductrice nue du dit condensateur au dit premier conducteur de barre omnibus; et un second dispositif connectant électriquement ladite seconde couche conductrice nue du dit condensateur au dit second conducteur de barre omnibus. Les avantages mentionnés ci-dessus, et d'autres encore propres à la présente invention apparaîtront plus 1 clairement et seront compris de tous les spécialistes de cette technique à l'examen de la description détaillée ci- après et des figures correspondantes. Dans celles-ci, les Éléments semblables présentent la même numérotation dans les différentes figures, qui sont respectivement: La figure 1, une vue en perspective éclatée d'une barre omnibus conforme à la pr6sente invention; La figure 2, une vue en perspective d'un élément de condensateur céramique multicouches utilisé en ocrmbinaison avec la barre omnibus de la figure 1; La figure 3, une vue en coupe transversale et en élévation suivant la ligne 3-3 de la figure 2; La figure 4, une vue en plan de l'élément de condensateur céramique multicouches de la figure 2, avec des coiffes isolées; La figure 5, une vue en coupe transversale et en élévation suivant les lignes 5-5 de la figure 4; La figure 6, une vue en coupe transversale latérale et en élévation de la barre omnibus de la figure 1 après l'assemblage; et La figure 7, une vue en coupe transversale latérale en élévation d'un autre mode de réalisation d'une barre omnibus conforme a la présente invention. Si on examine tout d'abord la figure 1, on y voit une partie de barre omnibus miniaturisée conforme à la présente invention et avant l'assemblage et la superposition des éléments, qui est indiquée de manière générale par 10. La barre omnibus 10 comprend une paire de conducteurs de barre omnibus allongés et parallèles 12 et 12', d'o partent des broches ou des doigts 14 et 14' respectivement pour la distribution de signaux ou de puissances. Les conducteurs de barres omnibus 12 et 12' sont constitués d'un matériau conducteur (généralement du cuivre ou un alliage de cuivre) et ils sont couramment fabriqués par une 1 opération d'estampage. De préférence, la barre omnibus 10 est fabriquée suivant un procédé continu, o chaque conduoteur de barre omnibus 12 et 12' est fixé à un chassis conducteur ou à une bande de support 13, 13' au moyen de broches 14, 14'. Chaque bande de support 13, 13' comprend plusieurs orifices de guidage 15, 15' pouvant se déplacer le long d'un ergot ou d'un dispositif analogue. Plusieurs éléments de condensateur c6ramique multicouches 16 ou 16' sont compris dans la barre omnibus 10, entre les deux conducteurs de barres omnibus 12 et 12'. Une couche de matériau isolant 18 pouvant être constituée d'un matériau plastique pour haute temp6rature (tel que polyimide ou poly6therimide) est revêtue d'une colle sur ses deux faces et est ins6rée entre les deux conducteurs de barres omnibus 12 et 12'. Une couche isolante d'entretoise 18 est prévue avec des orifices de guidage 20,qui définissent des fenêtres ou des poches. Les orifices 20 ont la même forme et peuvent avoir la même dimension que les &l&ments de condensateurs multicouches 16 ou 16'. Un élément de condensateur 16 ou 16' est placé ensuite dans chaque orifice 20, comme on l'expliquera plus en détail ci- après. Si l'on examine maintenant les figures 2 et 3,on y voit un élément de condensateur à microplaquette multi- couches utilisé en combinaison avec les barres omnibus suivant la présente invention et indiqué généralement par 16. L'élément de condensateur 16 est constitué d'une série de couches conductrices 24 séparées par des couches 26 de matériau à constante diélectrique élevée. Le matériau diélectrique sera, et conformément au mode de réalisation préféré, une céramique telle que le titanate de baryum. Chaque couche conductrice 24 a une seulement de ses extrémités exposée sur un côté de l'élément 16, tandis que les couches conductrices alternées 24 ont des extrémités exposées sur le même côté de l'élément 16. La paire de 1 faces d'extrémités opposées de l'élément 16 jusqu'à laquelle s'étendent les couches conductrices 24 sont métallisées, tandis que les plaques d'extrémité conductri- ces 28 et 30 sont ainsi définies, les groupes de couches conductrices alternées 24 étant en contact électrique avec les plaques d'extrémité 28 et 30. Il est essentiel, comme on l'expliquera plus en détail ci-après, que l'élément de condensateur multicouches 16 ompporte ses électrodes 32 et 34 situées le plus à l'extérieur qui sont nues, afin de constituer les surfaces de connexion supérieure (électrode 32) et inférieure (électrode 34) pour la connexion. Si l'on examine à nouveau les figures 2 et 3,on constate que la microplaquette de condensateur multicouches (MLC) 16 qui y est représentée convient bien pour les objectifs envisagés, mais présente néamoins une difficulté importante pour ce qui concerne la couche ou la soudure conductrice (voir figure 6) utilisée pour réaliser la connexion électrique et mécanique des électrodes ou des conducteurs 32 et 34 aux conducteurs de barres omnibus 12 et 12' respectivement. Normalement, le MLC 16 est de dimension assez faible (environ 3 mm x 4,5 mm ou 3,8 mm x 7, 6 mm et avec une épaisseur comprise entre 0,33 mm x 0,5 mm). Par conséquent, et comme le montre la figure 3, les risques que la colle conductrice ou le revêtement d'époxy crée une jonction par-dessus un ou les deux intervalles entre les deux électrodes 32 et 34 avec production d'un court-circuit sont assez sérieux. Il existe également une certaine probabilité de contact électrique entre les conducteurs de barres omnibus 12 et 12' et les extrémités terminales 28 et 30 (voir figure 6). On comprendra que ce contact électrique provoquerait également un court-circuit. Si l'on examine maintenant les figures 4 et 5,on y voit un élément de condensateur multicouches utilisé suivant un mode de réalisation préféré de la présente 1 invention et désigné généralement par 16', qui comporte une coiffe isolante 36 et 38 entourant et recouvrant les extrémités terminales 28' et 30' des conducteurs 32' et 34' respectivement. Il est 6vident que les coiffes isolantes 36 et 38 empachent toute jonction électrique par-dessus les intervalles entre les él61ectrodes 32' et 34' se trouve élimin6e, tout comme la possibilité de court- circuit entre les conducteurs de barres omnibus 12 et 12' et les extrémités terminales 28 et 30 de la figure 3. Les coiffes isolantes 36 et 38 peuvent Stre réalisées en tout mat6riau isolant électriquement approprié tel que verre ou époxy. De préférence, le matériau isolant doit permettre d'obtenir un joint étanche, une bonne adh6rence et une tension de rupture 5lev4e. Un procédé préféré pour r6aliser le MLC 16' comporte le placement d'un nombre pair de feuilles de céramique 26', avec des tracés d'électrodes à grilles 24' qui sont superpos&s de façon à ce que les plans extérieurs mettent à nu les électrodes 32' et 34'. Les stratifiés sont alors découpés en microplaquettes séparées et subissent une cuisson. Après cette cuisson, on applique une extrémité terminale mince, de préférence en argent, 28 et 30'(largeur de bande inférieure à 0,12 mm), qui subit également une cuisson. Une seconde extrémité terminale 36 et 38 en verre diélectrique est appliquée ensuite(largeur de bande d'environ 0,38 mm), destinée à recouvrir et à isoler les extrémités terminales en argent 28' et 30'. Le verre subit alors une cuisson, pour obtenir une microplaquette parache- %Pt&. ue ae taler, Écu cIItsC0eSmLn âs6 Je3e. assurent essentiellement l'interconnexion des couches conductrices alternées 24' avec les feuilles conductrices extérieures 32' et 34' constituant les électrodes supérieu- res et inférieures. Comme on le voit à la figure 6, le MLC 1 16' préf6ré des figures 4 et 5 est representé après l'assemblage dans une barre omnibus 10. Comme le montrent les figures, il est exclu qu'une colle conductrice puisse créer une jonction entre les électrodes 32' et 34 par- dessus l'intervalle, du fait de l'existence des revêtements isolants ou des coiffes d'extrémité 36 et 38. Comme expliqué précédemment, les condensateurs a microplaquettes céramiques multicouches utilisent des électrodes nues & l'une et l'autre extrémité plut8t que la disposition avec électrodessupérieure et inférieure représentée aux figures 2 et 5. Un MLC classique conforme à la technique antérieure est désigné généralement par 68 à la figure 13 du brevet EP-A-0200670. Une importante caractéristique de la présente invention consiste en ce que les propriétés électriques et, plus particulièrement l'inductance de la barre omnibussont fortement améliorées par rapport aux dispositions connues antérieurement, telles celles décrites dans les brevets US n à Rqq R?1I Pt 4 Iqq 4R6. nn nnmprenrdra ie 1 'amnlinrit.inn sensible des performances électriques obtenue grâce à la présente invention ne peut pas être réalisée si on utilise une disposition à barre omnibus plate parallèle combinée avec un MLC classique, tel celui représenté à la figure 13 du brevet EP-A-0200670. Ceci parce que le MLC 68 de la figure 13 utilise des électrodes à l'une et l'autre extrémité (plutôt qu'au- dessus et au'dessous), ce qui exclut une construction A plaque parallèle. Ce n'est que si l'on utilise les MLC 16 et 16' originaux o les électrodes sont disposées au-dessus et au dessous (et sont par conséquent parallèles aux couches de métallisation intermédiaires 24 et 24') que l'amélioration des performances électriques (par exemple, inductance réduite) peut être obtenue. Comme déjà mentionné, l'élément de condensateur céramique multicouches représenté aux figures 2 et 5 présente une disposition originale par rapport aux micro- 1 plaquettes de condensateur multicouches généralement utilisées dans les barres omnibus miniaturisées à capacitance élevée, conformes à la technique antérieure.Cette diff&érence provient du fait que les couches conductrices 24 sont nues au-dessus et au dessous del'élément 16 pour permettre leur fixation aux conducteurs de barres omnibus 12 et 12' plut6t que d'être expos6es aux extrémités de l'élément de condensateur pour permettre la connexion aux plaques d'extrémité conductrices. Par exemple, dans le brevet américain antérieur ne 4.399.321, l'élément de condensateur qui y est décrit utilise un condensateur classique multi- couches o les couches conductrices sont exposées aux extrémités de celuici et o l'on utilise des plaques d'extrémité conductrices qui sont finalement connectées à la paire de conducteurs de barres omnibus allongés. De ce fait, les électrodes nues du MLC suivant brevet n 4.399. 321 sont disposées transversalement à la fois par rapport aux conducteurs de barres omnibus et par rapport aux couches métalliques intérieures dans le condensateur proprement dit. D'une manière analogue, dans le brevet américain antérieur n0 4.599.486, les électrodes nues étaient disposées sur les côtés du condensateur multicouches. Comme les électrodes du brevet ne 4.599.486 sont parallèles aux conducteurs de barres omnibus (contrairement au condensateur multicouches du brevet n 4.399.321), les électrodes latérales sont encore transversales par rapport aux couches métalliques interposées dans le condensateur. Ceci constitue une nette différence par rapport à la présente invention, o les électrodes supérieure et inférieure sont parallèles l'une à l'autre et par rapport aux conducteurs de barres omnibus et aux couches métalliques intérieures dans le condensateur proprement dit. Si l'on examine maintenant la figure 6 on voit, comme déjà mentionné, que les couches conductrices 12 et 12' et la couche isolante 18 sont assemblées avec leur 1 propre dispositif de fixation, puis sont stratifiées par compression à chaud, de façon à obtenir une structure stratifiée permanente. On pratique des fenêtres ou des fentes 20 à travers la couche isolante, puis les éléments de condensateur multicouches 16, 16' sont insérés dans les fentes. Une importante caractéristique de la présente invention consiste en ce que les électrodes conductrices supérieure et inférieure 32(32') et 34 {34') des éléments de condensateur multicouches 16 416') sont disposées de façon à venir électriquement en contact avec les conducteurs de barres omnibus correspondants 12 et 12'. En d'autres termes, les électrodes conductrices supérieure et infirieure 32(32') et 34(34') sur les éléments de condensateur 16(16') sont insérées dans les orifices 20, de façon à être parallèles aux conducteurs de barres omnibus 12 et 12' et aux couches métalliques 24(24') dans l'élément de condensa- teur 16 et 16'. Ceci constitue une nette différence par rapport aux barres omnibus connues antérieurement telles celles décrites dans les brevets n 4.399.321 et 4.599.486 o les plaques latérales ou d'extrémité conductrices de ces éléments de condensateur sont disposées perpendiculairement aux conducteurs de barres omnibus et/ou aux couches métalliques des éléments de condensateur multicouches. Après que les éléments de condensateur 16 ou 16' ont été insérés dans les fentes 20, on applique une pâte de soudure ou une autre colle électriquement conductrice (par exemple, époxy conducteur) à la fois sur les électrodes conductrices supérieure et inférieure 32 et 34 dans la zone de la fenêtre 20. La pàte de soudure, ou toute autre colle, est désignée généralement par 40 à la figure 6. La pâte de soudure ou la colle conductrice est tout d'abord refondue (ou traitée) de façon à obtenir un contact mécanique et électrique robuste entre les électrodes supérieure et inférieure 32 et 34 et les barres omnibus 12 et 12' respectivement. Après un procédé de refonte ou de traitement de ce genre, l'assemblage est nettoyé en utilisant des procédés appropriés et bien connus. De préférence, l'assemblage de barres omnibus miniaturisées est alors enrobé ou isolé par tout procédé approprié (tel que trempage, revêtement à lit fluidisé, projection électrostatique, etc.),afin d'obtenir une protection contre les influences extérieures et d'eper les courtscircuits. D'autre part, dans un mode de réalisation préféré, les conducteurs 14, 14' ne sont pas couverts d'une couche d'isolation ou d'enrobage, de façon a obtenir une soudure améliorée sur le tableau à circuits imprimés. Une couche d'enrobage ou une autre couche isolante ou feuille de ce genre est généralement désignée par 42 à la figure 6. Si l'on examine maintenant la figure 7, on ne réalise pas une connexion électrique des électrodes supéri- eure et inférieure 32 et 34 aux conducteurs de barres omnibus 12 et 12' en utilisant une colle conductrice(c'est- à dire soudure ou époxy conducteur) mais, suivant un mode de réalisation en variante, la connexion électrique est obtenue en formant des ondulations ou des gaufrages 44 dans les conducteurs de barres omnibus 12 et 12'. Par conséquent, le contact électrique entre l'élément de condensateur multicouches 16 et 16' et le conducteur 12 et 12' est assuré par les ondulations 42 qui viennent au contact des électrodes 32 et 34 du MLC. Le contact électrique est maintenu par les forces de compression qui poussent les ondulations 42, 42' contre les électrodes 32 et 34' respectivement,au cours du procédé d'assemblage. On comprendra que le degré de capacitance d'une barre omnibus réalisée conformément à la présente invention dépendra du nombre d'éléments de condensateur utilisés dans la barre omnibus, ainsi que du degré de capacitance de chaque élément de condensateur multicouches utilisé pour ce dispositif. 260 9216 1 REVENDICATIONS 1. Assemblage de barre omnibus comprenant: un dispositif isolant, ledit dispositif isolant étant constitué d'une bande plate allongée de matériau non conducteur ayant une première et une seconde faces oposées l'une à l'autre, ledit dispositif isolant étant pourvu d'au moins un premier orifice le traversant entre lesdites faces; un premier conducteur de barre omnibus, ledit premier conducteur de barre omnibus étant fixé à ladite première face du dispositif isolant; un second conducteur de barre omnibusledit -second conducteur de barre omnibus étant fixé à ladite seconde face du dit dispositif isolant; lesdits premier et second conducteurs de barre omnibus comprenant chacun des conducteurs partant de ceux- ci; au moins un condensateur multicouches, ledit condensateur multicouches étant constitué d'un matériau diélectrique ayant une paire de surfaces d'extrémité opposées et ayant des surfaces supérieure et inférieure, ledit condensateur comportant plusieurs couches conductrices parallèles interposées dans le matériau diélectrique avec des eôuches altern&oe do mat6riau conducteur connecté électriquement et formant un premier et un second groupe de couches conductrices, ledit premier groupe ayant au moins une couche conductrice nue sur ladite surface supérieure du matériau diélectrique constituant une première couche conductrice nue et ledit second groupe ayant au moins une couche conductrice nue sur ladite surface supérieure du matériau diélectrique constituant une seconde couche conductrice nue, ledit condensateur étant disposé dans l'orifice du dispositif isolant avec les première et seconde couches conductrices nues disposées de manière essentielle- ment parallèle au premier et au second conducteur de barre 1 omnibus; un premier dispositif connectant 6lectriquement la première couche conductrice nue du condesateur au premier conducteur de barre omnibus, et un second dispositif connectant électriquement la seconde couche conductrice nue du condensateur au seond conducteur de barre omnibus. 2. Assemblage de barre omnibus selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que ledit condensateur comprend en outre: une première extrémité terminale conductrice sur l'une des surfaces d'extrémité opposées du matériau diélectrique et une second extrémité terminale conductrice sur l'autre surface d'extréàité opposée de ce matériau diélectrique; le premier groupe de couches conductrices se terminant à la première extrémité terminale conductrice et le second groupe de couchesconductricesse terminant à la seconde extrémité terminale conductrice, ladite premiere couche conductrice nue étant connectée et étant essentielle- ment transversale par rapport à la première extrémité terminale conductrice, la seconde couche conductrice nue étant connectée et étant essentiellement transversale par rapport & la seconde extrémité terminale conductrice, un premier intervalle étant constitué entre la première oouche conductrice nue et la seconde extrémité terminale et un second intervalle étant constitué entre la seconde couche conductrice nue et la seconde extrémité terminale. 3. Assemblage de barre omnibus selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que ledit condensateur comprend en outre: une coiffe électriquement isolante disposée par- dessus chacune des dites première et seconde extrémités terminales conductrices, lesdites extrémités terminales conductrices étant enrobées et ladite coiffe isolante 60921 1 empêchant toute jonction électrique par-dessus ledit intervalle entre la première couche nue conductrice et la seconde extrémité terminale conductrice et par-dessus l'intervalle entre la seconde couche nue conductrice et la premi&re extrémité terminale conductrice. 4. Assemblage de barreomnibus selon la revendication 3, caracterise on ce que: ladite coiffe isolante est constituée d'un matériau choisi dans le groupe comprenant le verre et l'4poxy. 5. Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau diélectrique est un matériau ceramique. 6. Assemblage de barre omnibus selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premier et second dispositifs de connexion électrique sont formés de soudure. 7.Assemblage de barre omnibus selon la revendication 1, caractérisé en ce. que le premier et le second dispositifs de connexion électrique est formé d'une colle conductrice. 8. Assemblage de barre omnibus selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second dispositifs de connexion électrique sont constitués d'ondulations pratiquées dans le premier et le second conducteurs de barre omnibus. 9. Assemblage de barre omnibus selon la revendication 1 comprenant en outre: une gaine, ladite gaine étant non conductrice et cette gaine isolant au moins une partie des premier et second conducteurs de barre omnibus et le condensateur. 10. Barre omnibus essentiellement telle que décrit ci-dessus et avec référence aux figures en annexe.