Brevet FR2625832A1 — publié le 19890713

PROCEDE DE FABRICATION DE CONDENSATEURS ELECTROLYTIQUES A L'ALUMINIUM ET CONDENSATEUR A ANODE FIL OBTENU PAR CE PROCEDE La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de condensateurs électrolytiques à l'aluminium à électrolyte solide ou liquide ainsi que les condensateurs obtenus par ce procédé. Les condensateurs électrolytiques sont surtout utilisés à cause de leur grande capacité dans un volume réduit. Actuellement, trois familles de condensateurs électrolytiques à faible produit CXV sont présents sur le marché. On trouve des condensateurs à l'aluminium et à électrolyte liquide : l'anode est en aluminium et la cathode est un liquide électrolytique. On trouve aussi des condensateurs au tantale et à électrolyte solide : l'anode est au tantale et la cathode est un électrolyte semiconducteur solide. On trouve enfin des condensateurs 9 l'aluminlum et à électrolyte solide l'anode est en aluminium et la cathode est un électrolyte semiconducteur solide. La dernière famille citée a connu récemment un développement certain. La Société Philips a développé plusieurs gammes de condensateurs électrolytiques à l'aluminium et à électrolyte solide. L'anode est réalisée à partir d'une feuille enroulée ou pliez. Le procédé de fabrication à partir d'une anode en feuflle comprend les étapes suivantes - découpe de la feuille d'aluminium, - gravure de la feuiUe, - pliage de la feuflle d'aluminium gravée dans le cas de condensateurs radiaux ou enroulement dans le cas de condensateurs axiaux, - anodisatíon de la feuille pour former une mince couche d'alumine, - formation de l'électrolyte solide (dioxyde de manganèse) par pyrolyse, - mise en place de la cathode. Le procédé de fabrication de ces condensateurs est assez compliqué. Il comprend une opération de pliage individualisé dans le cas des condensateurs radiaux ou d'enroulement individualisé dans le cas de condensateurs axiaux. L'étape de formation . de l'électrolyte solide est la plus délicate. Plusieurs cycles de pyrolyse sont nécessaires (quatre en principe) et ces cycles doivent se dérouler dans des conditions de température et de durée bien déterminées. Ce sont des opérations tres difficiles à maitriser. En effet, le produitde base utilisé est une solution de nitrate de manganèse très agressive. La conversion en dioxyde de manganèse doit être très rapide. Une opération de post-formation est nécessaire pour réparer la couche endommagée par le nitrate. L'invention propose, afin d'éviter au moins une partie de ces étapes délicates, un procédé de fabrication permettant d'obtenir des condensateurs électrolytiques à l'aluminium et å électrolyte solide ou liquide à partir d'un simple fil d'aluminium. Ce fil d'aluminium permet d'obtenir directement une anode compactée équipée de sa connexion de sortie. L'invention permet également l'emploi d'un électrolyte organique à la place du dioxyde de manganèse. L'invention a donc pour objet un procédé de fabrication de condensateurs électrolytiques à l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - obtention d'une anode par compactage d'un fil d'aluminium oxydé ou non, - éventuellement anodisation de l'anode ainsi obtenue, - imprégnation de l'anode par un électrolyte, - mise en place d'un contact de cathode. L'invention a également pour objet un condensateur électrolytique å l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend une anode obtenue à partir d'un fil d'aluminium compacté. L'invention sera mieux comprise, et d'autres avantages apparaitront, au moyen de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, et grâce aux figures annexées parmi lesquelles - les figures 1 et 2 sont illustratives du procédé de fabrication selon l'invention, - la figure 3 représente une anode de condensateur électrolytique selon l'invention. Selon l'invention, on obtient une anode par compactage d'un fil d'aluminium. On peut partir d'un fil d'aluminium pur à 99, 9 9s qui peut avoir été gravé ou non. La figure 1 est illustrative d'un dispositif permettant l'obtention de l'anode selon l'invention. Selon ce dispositif, une longueur définie du fil d'aluminium 1, disponible à partir d'une bobine 2, est introduite par bourrage dans une matrice de forme 3. L'introduction du fil dans la matrice peut être réalisée par un système d'entraînement 4 par exemple à molettes. Une pince de serrage 5, placée à l'entrée de la matrice, est ouverte pendant l'introduction du fil dans la matrice. L'opération de mise en forme mécanique de l'anode est achevée à l'aide d'un piston 6 placé dans la matrice, du côté opposé à l'entrée du fil.Lorsque la longueur voulue de fil a été introduite dans la matrice, la pince de serrage 5 se ferme pour bloquer tout mouvement de translation du fil et le piston 6 est déplacé vers l'entrée de la matrice pour compacter de manière quelconque, mais sous pression constante, le fil 1 dans la matrice 3. La figure 2 représente le dispositif de compactage décrit ci-dessus alors que le piston 6 est arrivé en bout de course. La partie du fil d'aluminium qui avait été bourrée dans la matrice est alors, sous la pression du piston, réduite à un volume restreint. Le fil d'aluminium 1 est coupé à une certaine distance de l'entrée de la matrice et on obtient, après sortie de la matrice, une anode comprenant un bloc 10 et une connexion d'anode 11 obtenus à partir du même fil comme le représente la figure 3. A cause de la pression exercée par le piston sur la masse de fil constituant le bloc 10, celui-ci peut être manipulé et subir les autres étapes du procédé sans subir de déformation. L'anode ainsi obtenue peut être dite gravée puisque l'enchevêtrement du fil dans le bloc 10 augmente considérablement sa surface active. L'invention a en outre comme avantage de procurer une anode associée å un fil de connexion sans qu'il y ait eu besoin de rapporter d'autre élément. La matrice de compactage peut avoir une cavité de section circulaire, rectanglllaire, ovale ou d'une forme encore différente. L'étape suivante du procédé consiste en l'anodisation (oxydation) de l'anode obtenu. Cette étape peut être réalisée de façon classique au moyen d'une solution de formation. La connexion d'anode permet de plonger entièrement le bloc d'anode dans la solution de formation et également la partie de la connexion qui est attenante à ce bloc. L'anode n'étant pas obtenu par découpe, L'étape de reformation de la couche d'oxyde est inutile contrairement aux procédés selon l'art connu. Une variante du procédé consiste à partir d'un fil d'aluminium déjà oxydé. L'anode oxydée subit ensuite l'opération d'imprégnation qui permet la formation de l'électrolyte. La connexion d'anode peut être utilisée pour mener à blen cette opération en supportant l'anode de façon que la partie non oxydée de la connexion ne soit pas imprégnée. Plusieurs électrolytes peuvent être utilisés tout en restant dans le cadre de l'invention. On peut utiliser des sels de tétracyanoquinodiméthane (TCNQ), par exemple le Nn butyl isoquinolinium TCNQ. Ce produit peut être mis en solution dans -un solvant (lactone, acétonitrile, etc...). L'anode est alors tempée dans la solution. Après évaporation du solvant, L'anode oxydée se retrouve enrobée d'électrolyte. On peut également réaliser l'imprégnation à partir de l'électrolyte en phase fondue. Dans le cas du Nn butyl isoquinolinlum TCNQ, la température de cette phase sera choisie de préférence entre 240 et 2900C. D'autres électrolytes organiques ou inorganiques peuvent être utilisés, par exemple le dioxyde de manganèse dont l'imprégnaton peut être réalisée de façon connue en soi, par pyrolyse. L'imprégnation de l'anode permet d'obtenir, après solidification de l'électrolyte, un condensateur électrolytique entre la connexion d'anode et un contact de cathode à fixer sur la masse de l'électrolyte. - Pour réaliser l'opération d'imprégnation, L'anode peut être chauffée à l'aide de différents moyens : par conduction grâce à la connexion d'anode, par rayonnement (infrarouge), par induction (haute fréquence, courants de Foucault). L'invention permet également l'utilisation d'un électrolyte liquide qui peut être mis en place selon les techniques de l'art connu. L'étape suivante consiste à mettre en place le contact de cathode. Différentes solutions sont possibles pour cette mise en place. Elles dépendent de la conception finale retenue. On peut implanter un contact de cathode (en cuivre étamé par exemple) à la fin de l'opération d'imprégnation par un électrolyte organique, l'électrolyte étant encore suffisamment liquide pour adhérer aux contacts. On peut aussi, après l'opération d'imprégnation, déposer aur l'électrolyte une colle ou une résine conductrice, par exemple du type époxyde chargée à l'argent, en même temps que le contact de cathode. On peut encore déposer un métal (l'aluminium par exemple) par schoopage. I1 peut être nécessaire, pour ameliorer la conductivité électrique entre la cathode constituée par l'électrolyte et le contact de cathode, de passer l'anode imprégnée dans un bain de graphite et de la recouvrir ensuite d'un métallisation (une argenture par exemple). La connexion d'anode sert alors au transport de l'élément pendant l'exécution de ces opérations. Le procédé de fabrication selon l'invention a l'avantage d'être très facilement automatisable dans le cadre d'une fabrication en grande série. En effet, l'opération de compactage peut être réalisée pour une pluralité de bobines de fil et pour une matrice comportant autant de cavités de bourrage et de pistons de compactage. Après coupure des fils, les connexions d'anode peuvent servir au transport des anodes pour l'exécution des autres étapes du procédé. Suivant l'aspect que doit avoir le condensateur une fois achevé, la connexion d'anode pourra subir différents traitements relevant de l'art connu. Elle pourra subsister sous forme de fil ou être rendue solidaire d'une électrode de forme appropriée au type d'utilisation prévu pour le condensateur. Le condensateur peut être également surmoulé et avoir ses électrodes rabattues à la surface du bloc ainsi obtenu. On obtiendra dans ce cas un composant de type CMS (.composants pour le montage en surface). L'invention permet de jouer sur plusieurs paramètres. En varlant le diamètre du fil d'aluminium utilisé, on peut augmenter la surface apparente de l'anode pour un même volume. A partir d'un même élément de base (le fil d'aluminium) on peut obtenir des anodes de tailles différentes donc des condensateurs de capacités différentes. Si on dispose au départ d'un fil d'aluminium gravé, on peut encore augmenter le rapport surface réelle sur surface apparente de l'anode. A titre d'exemple, un fil de 0,6 mm de diamètre, gravé, peut donner une capacité de 3 l'ordre de 150 à 160 ijF/cm pour une tension de service de 63 V. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de condensateurs électrolytiques à l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - obtention d'une anode (10) par compactage d'un fil d'aluminium (1) oxydé ou non, - éventuellement anodisation de l'anode (10) ainsi obtenue, - imprégnation de l'anode (10) par un électrolyte, - mise en place d'un contact de cathode. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil d'aluminium utilisé a été gravé avant son compactage. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le compactage du fil (1) est obtenu par bourrage du fil dans une cavité puis par une pression exercée sur la masse de fil bourré dans la cavité. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération d'imprégnation se fait par trempage de l'anode oxydée dans une solution contenant un électrolyte organique et évaporation du solvant de la solution. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération d'imprégnation se fait à partir d'un électrolyte en phase fondue. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'opération d'imprégnation se fait par pyrolyse. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les contacts de cathodes sont fixés sur l'électrolyte à la fin de l'opération d'imprégnation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les contacts de cathodeszsont fixés sur l'électrolyte par l'intermédiaire d'une résine ou d'une colle conductrice. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les contacts de cathodes sont fixés sur l'électrolyte par schoopage. 10. Condensateur électrolytique à l'aluminium, caractérisé en ce qu'il comprend une anode (10) obtenue à partir d'un fil d'aluminium compacté (1). 11. Condensateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'électrolyte utilisé est un électrolyte organique. 12. Condensateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit électrolyte est un sel de tétracyanoquinodiméthane . 13. Condensateur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit sel est le Nn butyl isoquinolinium tétracyanoquinodiméthane. 14. Condensateur selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'électrolyte utilisé est le dioxyde de manganèse.