Brevet FR2615032A1 — publié le 19881110

-1- La présente invention se rapporte au domaine des condensateurs en céramique et concerne plus particulière- ment un condensateur en céramique ajustable, c'est à di- re un condensateur qui peut êtreajusté à des tolérances précises comme cela est nécessaire dans certaines appli- cations. L'invention est en outre orientée sur un con- densateur résistant aux arcs qui peut aussi être ajusté à volonté. Pour mieux comprendre l'invention, il faut noter que dans de nombreuses applications, il est nécessaire de prévoir des condensateurs en céramique monolithiques qui sont accordés ou ajustés dans des limitations préci- ses de tolérances. Dans les procédures normales de fa- brication des condensateurs en céramique, il est virtuel- lS lement impossible d'obtenir, sur une base répétitive, des condensateurs en céramique avec la précision voulue des tolérances. Cela est vrai car la capacité dépend dans une large mesure de facteurs comme l'épaisseur des couches de céramique verte, des paramètres de traite- ment utilisés et de la composition ainsi que de la gros- seur des granules de céramique dans un lot donné qui est traité. En raison des difficultés précitées pour obtenir des condensateurs en céramique de valeurs précises, il est courant de les fabriquer dans des plages de toléran- ces approximatives et de régler ensuite la capacité en la réduisant quand le condensateur a été formé. Des exemples représentatifs de brevets concernant ces régla- ges des tolérances après la formation sont les suivants: 3 394 386 Weller et al 4 074 340 Leigh 3 456 170 Hatch 4 190 854 Redfern 3 688 361 Bonini 4 466 045 Coleman 3 694 710 Kirschmer 4 467 393 Kupfer 3 898 541 Weller 4 470 096 Guertin En général, les procédures de réglage qui intervien- -2- nent avec ces condensateurs impliquent une érosion ou une abrasion de parties de la couche ou des couches di- électriques et supérieures d'une électrode pour réduire progressivement la surface de chevauchement du diélec- trique et de l'électrode jusqu'à ce que la capacité soit réduite à la valeur voulue. L'érosion peut être effec- tuée pendant que la capacité est mesurée continuellement. Il a été proposé, dans le but de faciliter les ajustages des tolérances des condensateurs en céramique, d'appliquer une surface ou une électrode exposée au-des- sus de la couche extérieure de céramique et d'effectuer les réglages finals des tolérances par érosion de par- tie seulement de la couche d'électrode exposée, plutôt que d'imposer une érosion des composants de céramique plus durable. Des tentatives pour utiliser une érosion d'électrode en surfac,e en vue de réglage de capacité se sont avérées infaisable commercialement. Pour des raisons qui ne sont pas expliquées jusqu'ici, des con- densateurs qui ont été modifiés à une valeur spécifique de capacité se sont avérés, après une certaine période, changer de valeur, ce qui les rend initilisables. En outre, des condensateurs comportant des couches d'élec- trodes superficielles sont extrêmement sujets à des pro- blèmes d'amorçage d'arc, c'est à dire à des décharges électriques entre les bords de l'électrode superficielle et la terminaison d'extrémité du condensateur. L'invention concerne donc en résumé un condensa- teur perfectionné en céramique réglable et sans amorça- ge d'arc. L'invention est basée sur le fait que la va- riation des tolérances et les problèmes d'amorçage d'arc apparaissant dans les condensateurs ajustables à élec- trode superficielle jusqu'ici connus peuvent être élimi- nés en superposant sur l'électrode superficielle, un ca- dre ou une fenêtre, dans lequel les bords de 1'électro- de superficielle sont couverts par une matière diélectri- -3- que en céramique tout en laissant une surface centrale de l'électrode superficielle exposée pour son élimina- tion afin de permettre un réglage de la valeur de capa- cité et/ou d'effectuer un contact avec l'électrode. Il est apparu plus particulièrement que la tendance d'une électrode superficielle, et particulièrement d'une élec- trode superficielle déjà réglée à varier.après un régla- ge résulte de la tendance de la matière d'électrode su- perficielle à se séparer de distances microscopiques de la surface de la couche de céramique sur laquelle elle est flxée. Ces séparations sont si réduites qu'elles n'apparaissent pas à l'oeil. Mais des mouvements de dé- placement minime de la matière d'électrode par rapport à la surface du condensateur conduisent à une modifica- tion de la valeur de capacité, ce qui contrebalance les avantages de la couche ajustable. Un objet de l'invention est donc de proposer un condensateur.facilement ajustable qui permet un réglage facile, soit par le fabricant, soit l'acheteur du con- densateur. Un autre objet de l'invention est de proposer un condensateur comportant une électrode superficielle qui permet un réglage facile de la capacité, le conden- -sateur étant exempt de la tendance à une variation de capacité dûe à une séparation de l'électrode. Un autre objet encore de l'invention est de proposer un condensa- teur du type décrit qui. est exempt des problèmes d'amor- çage d'arc et qui permet un contact avec l'électrode su- perficielle. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va - suivre, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective, partielle- ment schématique, d',un condensateur selon l'invention, la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, -4- la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un autre mode de réalisation de l'invention, et la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3. Les figures, et particulièrement la figure 1, re- présentent un condensateur 10 constitué de la manière ha- bituelle par une série de couches alternées de matière diélectrique ll en cérmaique, couches entre lesquelles sont intercalées des électrodes 12, 13 de polarités op- posées. Comme cela est conventionnel, les électrodes de mêmes polarités sont exposées aux mêmes extrémités du condensateur. Ainsi, les électrodes 12 comportent des bords exposés à l'extrémité 14 du composant monolithique, les bords opposés des électrodes 12 se terminant à cour- te distance de l'autre extrémité 15 du condensateur. Les extrémités des électrodes 13 sont exposées aux bords 15 tandis que les bords des électrodes 13 opposés aux bords se terminent à une courte distance de l'extrémité op- posée 14 du condensateur. Tel qu'il a été décrit jusqu'ici, le condensateur est entièrement conventionnel. Selon l'invention, pour permettre l'accord ou le réglage du condensateur a une valeur précise, une électrode superficielle rectangulaire 16 est déposée sur une surface diélectrique extérieure 17-du condensateur. L'électrode superficielle 16 comporte un bord su- périeur 18 qui se prolonge vers l'extrémité 14 du conden- sateur. Il apparait ainsi que l'extrémité 18 de l'électro- de superficielle 16 se termine avec les extrémités des é- lectrodes 12 et que par conséquent, lorsque la terminai- son 19 (représentée en pointillé) est appliquée sur l'ex- trémité 14 du condensateur, l'électrode 16 est connectée électriquement à la série des électrodes 12. Comme le montre particulièrement la figure 2, les bords latéraux 20, 21 de l'électrode 16 se terminent à -5- une certaine distance des bords latéraux voisins 22, 23 du condensateur. D'une façon similaire, le bord d'ex- trémité 24 de l'électrode superficielle 16 se termine à une certaine distance de l'extrémité 15 du condensateur. Une couche de couverture 25 en matière céramique diélectrique est appliquée sur l'électrode superficielle 16. IL faut noter que la couche de couverture 25 est ap- pliquée au cours de la fabrication du condensateur et fait donc-partie du composant monolithique. La couche de couverture 25 comporte une partie découpée ou fenêtre 26 délimitant un cadre partiel pour l'électrode superficiel- le 16. Plus particulièrement, la partie découpée ou fe- nêtre 26 est délimitée par des bords latéraux 27, 28 qui reoouvrent les bords latéraux 21, 20 respectivement de l'électrode. Le bord d'extrémité 29 de la fenêtre recou- vre le bord d'extrémité 24 de la matière d'électrode 16. Les extrémités des électrodes 13 exposées au bord du composant monolithique sont interconnectées par la terminaison 30 qui est représentée également en pointillé pour plus de clarté de la représentation. Comme cela ressort de la description ci-dessus, en- tre les terminaisons 19 et 30 est définie une capacité dont la valeur est une fonction de la surface de chevau- chement des électrodes 12 et 13 et en outre, la surface de-chevauchement de l'électrode exposée 16 et de l'élec- trode la plus voisine du groupe 13. Dans le but de réduire la capacité de condensateur , il suffit d'éroder des parties de l'électrode expo- sée 16, qui sont facilement accessibles à travers la fe- nètre 26. La procédure d'érosion est de préférence appli- quée au moyen d'un laser dirigé vers la couche métallique 16 à travers la fenêtre 26. Il est bien entendu que le laser volatilise le métal, raduisant progressivement la capacité supplémentaire apportée par la couche 16 en fonction de la quantité de métal éliminée par le laser. 26150X2 -6- D'autres moyens d'érosion de l'a couche 16 peuvent conve- nir, par exemple mécaniques ou chimiques. De préférence, la capacité du condensateur 10 est continuellement con- trôlée pendant l'opération d'élimination, cette procédu- re étant interrompue lorsque la capacité voulue est ob- tenue. Contrairement aux condensateurs, déjà connus uti- lisant des couches d'électrodes superficielles, dans lesquelles la valeur accordée obtenue change progressi- vement dans le temps en raison de la séparation entre l'électrode et la surface diélevtrique comme cela a dé- jà été expliqué, il est apparu que l'application du com- posant diélectrique superficiel qui recouvre les marges d'électrodes superficielles fonctionne comme s'il évi- tait la séparation de la matière l'électrode de la sur- face diélectrique, non seulement dans les régions se recouvrant mais également 'dans les régions centrales ex- posées par la fenêtre 26. En outre, étant donné que les bords 20, 21 et 24 de l'électrode superficielle 16 sont recouverts par la couche diélectrique superficielle, le condensateur est exempt de toute tendance à l'amorçage d'arc. Les figures 3 et 4 représentent un autre mode de réalisation de l'invention. Selon ce mode de réalisation des figures 3 et 4, un condensateur monolithique 40 est constitué par deux couches diélectriques 41, 42.entre lesquelles est disposée une couche d'électrode 43. La sur- face supérieure 44 de la couche diélectrique 42 comporte plusieurs électrodes superficielles 45, 46? 47, 48 qui y sont formées. Une couche de couverture 49 de matière dié- lectrique est superposée sur la couche diélectrique 42, la couche 49 comportant quatre fenêtres 45', 46', 47', 48' positionnées en alignement avec les sufaces des é- lectrodes 45 à 48 respectivement. Les fenêtres sont plus petites que les surfaces d'électrodes 45 à 48 et par con- -7- séquent, les bords des électrodes sont recouverts par la couche diélectrique 49 tout en laissant exposées des parties superficielles de ces électrodes à travers les fenêtres. Comme cela ressort de la description ci-dessus, chacune des électrodes 45 à 48 définit une capacité in- dividuelle avec la couche d'électrode 43.-Les condensa- teurs définis comprennent une terminaison commune 50, les terminaisons séparées 51, 52, 53, 54 étant faites avec les surfaces d'électrodes 45 à 48 respectivement. CHacune des capacités individuelles ainsi formée, peut, selon les besoins, être accordée individuellement comme cela a été expliqué ci-dessus en érodant des parties de l'électrode exposée à travers les fenêtres 45' à 48'. Dans tous les cas, étant donné que les bords des êlectro- des 45, 46, 47, 48 sont recouverts par de la matière cé- ramique, la capacité reste constante et le composant est exempt d'amorçage d'arc apparaissant avec les électrodes superficielles conventionnelles. Un avantage est que les condensateurs selon l'in- *vention peuvent être réalisés en utilisant les mêmes techniques que celles normalement appliquées pour fabri- quer des condensateurs en céramique monolithiques. La seule distinction dans les techniques de fabrication selon l'invention réside dans le fait que la couche exté rieure de matières électriques est constituée par une pellicule de céramique verte dans laquelle des ouvertu- res sont poinçonnées, correspondant aux positions des fenêtres du mode de réalisation décrit ci-dessus. Comme cela apparaît à l'homme de l'art, familiari- sé avec la présente description, de nombreuses variantes de détail et de réalisation peuvent être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple; il est possible de fabriquer un con- densateur, tel que représenté pour le premier mode de -8- réalisation décrit, dans lequel l'électrode superficiel- le est isolée des parties d'extrémité du condensateur, le contact entre l'électrode superficielle et l'une ou l'autre des séries d'électrodes encastrées étant effec- tué par un cavalier extérieur. Il entre également dans le cadre de l'invention de couvrir l'électrode superfi- cielle exposée après l'opération de réglage final,. selon un certain nombre de techniques conventionnelles de mou- lage ou d'immersion. La description ci-dessus ne doit donc pas être considérée dans un sens- limitatif, car l'in- vention n'est que limitée par le cadre des revendications annexées. -9- REVENDICATIONS 1. Condensateur en céramique monolithique, résis- tant aux arcs, ajustable à une valeur constante, carac- térisé en ce qu'il comporte des couches alternées d'é- lectrodes (12,13) et de matière diélectrique céramique (ll), celles alternées desdites couches d'électrodes étant exposées aux extrémités opposées (14,15) dudit condensateur monolithique, ledit condensateur monolithi- que comportant une couche diélectrique extérieure (17), une électrode superficielle (16) formée sur ladite cou- che extérieure, ladite électrode superficielle recouvrant moins que la totalité de ladite couche extérieure et une autre couche diélectrique (25) recouvrant ladite électro- de superficielle, ladite autre couche comportant une ou- verture (26) en alignement avec les parties de ladite électrode superficielle, ladite autre couche diélectri- que recouvrant des bords de ladite électrode superficiel- le. 2. Condensateur selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'un premier bord (18) de ladie électrode superficielle (16) se termine à côté d'une première ex- trémité (14) dudit condensateur monolithique, le bord (20,21) de ladite électrode superficielle opposée audit pre- mier bord étant espacé de l'autre extrémité dudit conden- sateur monolithique, un premier dispositif de terminai- son (19) à ladite autre extrémité connectant les électro- des exposées à ladite autre extrémité et un second dis- positif de terminaison (30) connectant les électrodes à ladite première extrémité et ledit premier bord de ladi- te électrode superficielle. 3. Condensateur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ladite ouverture (26) dans ladite autre couche (25) s'étend jusqu'à ladite première extrémité du- 26 150S2 -10- dit condensateur monolithique. 4. Condensateur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ladite autre couche (26) recouvre tou- tes les parties des bords de ladite électrode superfi- cielle à l'exception de ceux de ladite électrode super- ficielle à ladite première extrémité. 5. Condensateur en céramique monolithique résis- tant aux arcs, à valeur constante, caractérisé en ce qu'il comporte une paire superposée de couches de matière diélectrique (11) avec une couche d'électrodes (12,13) intercalée entre elles, une partie de bord de ladite couche d'électrodes s'étendant jusqu'à un bord (14,15) desdites couches diélectriques, au moins une couche d'é- lectrodes superficielles (16) formée sur une surface ex- posée de l'une desdites couches diélectriques, une cou- che diélectrique de recouvrement (25) superposée sur la- dite surface exposée de ladite couche diélectrique, une ouverture (26) formée dans ladite couche diélectrique de recouvrement en alignement avec ladite couche d'élec- trodes superficielles, les bords de ladite électrode superficielle étant recouverts par ladite couche diélec- trique de recouvrement. 6. Condensateur selon la revendication 5, carac- téris.é en ce qu'il comporte une première terminaison (19) connectée à ladite électrode audit bord desdites couches diélectriques et une seconde terminaison (30) s'étendant à travers ladite ouverture et en contact avec ladite électrode superficielle. 7. Procédé de formation d'un condensateur en céra- mique résistant aux arcs, réglable à une valeur constante, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à prépa- rer une préforme de condensateur en céramique constituée par des couches alternées (11) de céramique verte et une matière d'électrode (12,13), à appliquer sur la surface extérieure de ladite couche de-céramique verte, une autre 26150S32 -11 - couche d'électrodes (16), ladite autre-couched'électrodes cou- vrant moins de la totalité de la surface de ladite cou- che extérieure de manière que des parties de ladite cou- che extérieure entourant ladite autre électrode soient exposées, à superposer ensuite une autre couche de céra- mique verte (25) au-dessus de ladite couche extérieure et ladite autre couche d'électrodes, ladite autre couche de céramique comprenant des parties superposées sur des bords de ladite autre couche d'électrodes et lesdites par- ties de ladite couche extérieure entourant ladite autre couche d'électrodes, ladite autre couche de céramique com- portant une-ouverture (26) en alignement avec ladite au- tre couche d'électrodes et à traiter ensuite ladite pré- forme pour définir un condensateur terminé. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il consiste ensuite à éliminer des parties de ladite autre couche d'électrodes (16) exposées par ladite ouverture (26) dans ladite autre couche de céramique (25) de manière à modifier la valeur effective dudit condensa- teur.