Brevet FR2637118A1 — publié le 19900330

La présente invention concerne le domaine des condensateurs électriques. Elle concerne plus précisément avant tout un procédé de préparation d'un film diélectrique métallisé pour la réalisation de condensateurs. De nos jours, les condensateurs électriques sont généralement réalisés selon le processus suivant, illustré schématiquement sur la figure 1 annexée - étirage d'un film diélectrique 10 en matière plastique, par exemple du polypropylène (figure 1A) et enroulage du film diélectrique étiré en bobinage 15, - découpage des bobines 15 en longueur pour former des bobines secondaires 20, - déroulage des bobines secondaires 20, déport d'un revêtement métallique 21 sur une face 11 du film diélectrique 10 et ré-enroulage du film diélectrique métallisé en rouleau 22 (figure 1B), - sectionnement des rouleaux 22 en galettes 30 dont l'épaisseur correspond à la longueur des condensateurs à Téaliser (figure 1C), - déroulage des galettes 30 et ré-enroulage concentrique de deux films diélectriques métallisés 41, 44, sous forme d'un bobinage de conden sateur 40 comprenant deux électrodes formées par les revêtements métalliques 42, 45, respectifs des films diélectriques (figure 1D) (de préférence en utilisant deux films symétriques dépourvus de métal lisation sur une bande longitudinale marginale 43, 46, ou en décalant axialement les deux films), - connexion des électrodes par shoopage sur les tranches de bobinage de condensateur ainsi obtenu, et - assemblage des bornes de liaison 48 sur la couche de shoopage 47. De très nombreux condensateurs ont été réalisés selon la technique précitée. Cette technique peut par ailleurs faire l'objet de différentes variantes en ce qui concerne notamment le dépôt de revêtement métallique sur le film diélectrique 10 (possibilité par exemple de métalliser les deux faces du film avant de découper celui4i en galettes 30), et la réalisation du bobinage de condensateur (possibilité d'utiliser un film électrique métallisé double face et un intercalaire). On notera que de nombreux condensateurs sont également réalisés sous forme d'un empilement de feuilles généralement planes de films diélectriques métallisées et non point sous forme de bobinage. Les films diélectriques de l'empilement peuvent être métallisés simple face. Les films diélectriques de l'empilement peuvent aussi être métallisés double face. Un intercalaire formé d'un film diélectrique non métallisé est alors nécessaire. Les électrodes élémentaires formées par le ou les revêtement(s) métallique(s) de chaque feuille de film diélectrique sont connectées de façon appropriée par shoopage sur la tranche de l'empilement. La présente invention peut s'appliquer à toutes variantes de condensateurs réalisés à partir d'au moins un film diélectrique métallisé. Le shoopage est la seule technique connue permettant de relier les électrodes métallisées au circuit extérieur. En particulier des tentatives de connexion par flasques électriquement conducteurs rapportés directement sur les tranches de condensateur n'ont pas donné du tout satisfaction car le contrat électrique entre les électrodes et les flasques est insuffisant. Par ailleurs pour ce qui est du shoopage, l'homme de l'art a constaté que le contact électrique entre la couche de shoopage 47 et les électrodes 42, 45, laisse souvent à désirer. Ceci semble dû essentiellement au fait que les grains de shoopage composant la couche 47 ont généralement un diamètre de l'ordre de 20 à 100 p alors que l'épaisseur des revêtements métalliques 42, 45, déposée sur les films diélectriques est de l'ordre de 0,010 à 0,025 p. Diverses techniques ont été proposées pour tenter d'améliorer ce contact électrique. Comme décrit dans le document EP-A-73555, on a par exemple réalisé des films métallisés munis d'une surépaisseur marginale de revêtement métallique 42, 45, destinée à venir au contact de la couche de shoopage 47. On a proposé comme décrit dans le document US-A-4 102 021 d'attaquer la tranche du film diélectrique sur le bobinage de condensateur 40, par exemple par sputtering, puis de métalliser la tranche de la bobine de condensateur 40 par évaporation d'un métal. I1 semblerait que l'attaque du film diélectrique permette d'augmenter la surface de contact avec les électrodes 42, 45. On a également proposé, comme décrit dans le document US-A-4 504 884, de déposer une couche de pré-germination sur la tranche du bobinage de condensateur 40, avant de procéder au dépôt de la couche de shoopage. Ces diverses techniques ont donné des résultats sensibles, mais ne donnent cependant pas totalement satisfaction. En outre, le shoopage est une opération délicate dans la fabrication des condensateurs : c'est une opération de reprise entre le bobinage et l'assemblage du condensateur. I1 est à l'origine de nombreux rebuts de fabrication. Il est polluant alors que les fabricants s'efforcent d'améliorer la propreté de leurs ateliers (élimination des poussières) pour diminuer les défauts électriques de leurs produits. En résumé, I'industrie du condensateur recherche, d'une part, à améliorer la connexion par shoopage et, d'autre part, à simplifier les opérations de fabrication par des modes de connexion différents, tout en accroissant la propreté de leurs ateliers. La présente invention a maintenant pour but de proposer un nouveau procédé simple et économique, et répondant aux deux besoins exprimés ci-dessus. Le procédé conforme à la présente invention comprend les étapes connues en soi qui consistent à - déposer un revêtement métallique sur une face au moins d'un film diélectrique, - enrouler le film diélectrique métallisé sur face, en rouleau, - sectionner le rouleau en galettes, puis - dérouler les galettes pour réaliser un bobinage ou empilement de condensateur. Le procédé est caractérisé selon l'invention par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à métalliser au moins une tranche de la galette issue du sectionnement après métallisation sur face, avant déroulage des galettes pour la réalisation d'un bobinage ou empilement de condensateur. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, la métallisation de la tranche des galettes est réalisée par pulvérisation cathodique. Selon une autre caractéristique non limitative de la présente invention, la couche de métallisation déposée sur la tranche des galettes a une épaisseur comprise avantageusement entre 5 et 0,010 Wu, de préférence entre 1 et 0,010p, très préférentiellement entre 0,500 et 0,015Ci. La présente invention concerne également les films métallisés obtenus par la mise en oeuvre de ce procédé et les condensateurs réalisés à l'aide de ces films. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - les figures lA, 1B, 1C et 1D déjà décrites illustrent l'état de la technique, - la figure 2 illustre schématiquement l'étape de métallisation sur tranche d'une galette conforme à la présente invention, la figure 3 représente une vue schématique partielle en coupe d'une galette métallisée conforme à la présente invention, - la figure 4 représente, en coupe, un film métallisé conforme à la présente invention après déroulage d'une galette 30 en vue de la réalisation ultérieure d'un bobinage ou empilement de condensateur 40, - les figures 5, 6 et 7 représentent, en coupe, 3 variantes de ce film métallisé, et - les figures 8, 9, 10 représentent 4 modes de réalisation de conden sateurs obtenus à l'aide des films métallisés précités. Comme indiqué précédemment, la caractéristique essen tielle de la présente invention consiste à métalliser la tranche 32 de galette 30 issue du sectionnement après métallisation sur face, avant réalisation du bobinage ou empilement de condensateur 40. On entend par tranche 32 des galettes 30, la face de celles-ci généralement perpendiculaire à l'axe 31 des galettes. Sur les figures annexées, la métallisation déposée sur la tranche 32 des galettes est référencée 34. La métallisation 34 de la tranche 32 des galettes est réalisée avantageusement par pulvérisation cathodique. Elle n'est toutefois pas limitée à ce mode de dépôt. Toute autre méthode de dépôt de revêtement métallique appropriée peut être utilisée. Le métal utilisé pour les métallisations 34 sur tranche est de préférencé choisi dans le groupe comprenant Ag, Al, Cu, Zn, Sn, Fe, Cr, Ni, Au, Ti, Pd, Pt, Pb ou leurs alliages. Des dépôts conducteurs à base de Ge, C ou Si sont également possibles. Selon une caractéristique avantageuse de la présente invention, l'épaisseur de la couche de métal 34 déposée sur la tranche 32 des galettes 30 est comprise entre 5 et 0,010 p, de préférence entre 1 et 0,010 p, très préférentiellement entre 0,500 et 0,015 p. La Demanderesse a déterminé qu'une épaisseur inférieure à 0,01 ou ne permettait pas d'améliorer sensiblement le contact entre la couche de shoopage ultérieure 47 et les électrodes 42, 45. Par contre, une épaisseur de métallisation 34 trop importante peut entraîner une détérioration, par pelage, des revêtements métalliques formant électrodes 42, 45, lors du déroulage des galettes 30. On aperçoit sur la figure 3 annexée, en coupe axiale, une partie de galette 30 formée de différentes couches concentriques de film diélectrique 10 muni, sur une face 11, d'un revêtement métallique 21. De plus, la galette 30 est munie sur sa tranche 32, transversale à l'axe 31, d'une métallisation 34 continue conforme à la présente invention. Cette métallisation 34 est bien entendu liée au revêtement 21. Après déroulage de la galette 30, on obtient comme illustré sur la figure 4 annexée, un film diélectrique 10 muni sur sa face principale 11 d'un revêtement métallique 21 destiné à servir d'électrode, et sur sa tranche 12, d'une métallisation 34 destinée à assurer une interconnexion entre l'électrode et la couche de shoopage 47 lors de la réalisation ultérieure du condensateur. Lorsque l'on utilise des films diélectriques 10 dépourvus de métallisations sur une bande longitudinale marginale, comme illustré en 43 sur les figures ID et 4 et que l'on dépose une nlétallisation 34 sur une seule tranche de la galette, on doit bien entendu veiller à réaliser la métallisation 34 sur la tranche 32 de la galette 30 opposée à la bande marginale 46 non métallisée, comme illustré sur la figure 3. Bien que cela ne soit pas représenté sur les figures 3 et 4 annexées, la métallisation 34 sur tranche conforme à la présente invention peut être réalisée sur un film diélectrique 10 comprenant une métallisation à bord épaissi connu en soi. La représentation des figures annexées est schématique. Dans la pratique, le film diélectrique 10 est généralement plus épais par rapport au revêtement métallique 21 sur face. L'épaisseur du revêtement métallique 21 est typiquement comprise entre 0,010 et 0,025 ,u, I'épaisseur d'un bord renforcé de l'ordre de 0,050 ij, l'épaisseur du film diélectrique 10 de l'ordre de 6 Il. On notera que la présente invention n'élève pas sensiblement le prix de revient des films métallisés, par opposition aux techniques préconisées dans les documents antérieurs US-A-4 102 021 et US-A-4 506 884. En effet, la métallisation 34 sur tranche étant réalisée sur les galettes 30, selon la présente invention, elle permet de traiter simultanément une longueur importante de film diélectrique. De plus, la métallisation 34 sur tranche conforme à la présente invention n'exige aucune intervention supplémentaire sur chaque bobine de condensateur 40. Par rapport aux techniques antérieures, la métallisation 34 sur tranche des galettes 40 offre les avantages suivants. La métallisation 34 sur tranche offre une connexion intime avec le revêtement métallique 21 destiné à former les électrodes 42, 45. La métallisation 34 sur tranche permet d'augmenter par environ 100 la surface de contact avec la couche de shoopage 47, La métallisation sur tranche permet d'assurer, le cas échéant, une remétallisation des défauts issus du découpage 30. La métallisation sur tranche conforme à la présente invention permet une meilleure tenue mécanique du shoopage. Par ailleurs des essais ont montré que grâce à la métallisation sur tranche conforme à la présente invention, il est possible de connecter les électrodes des condensateurs par flasques rapportés. Des essais de destruction en courant alternatif ont donné des valeurs identiques de claquage sur des condensateurs shoopés et sur des condensateurs fabriqués à partir de films à tranche(s) métallisée(s) conformes à la présente invention, dont les électrodes sont connectées par flasque. Un autre avantage de la présente invention est de permettre de diminuer le décalage des films en bobinage sans compromettre la qualité électrique de liaison shoopage/électrode. Selon une exécution particulière de l'invention, les deux faces d'une galette de film peuvent être métallisées. La métallisation côté marge permet lors d'un bobinage ou empilement à faible décalage, d'accroître l'accrochage mécanique du shoopage et d'encastrer les films sur leurs deux côtes. A titre d'exemple, la sensibilité d'un condensateur à électrodes empilées de type "chip" à la soudure à la vague est diminuée car le retrait du film sous le flux de chaleur est contrecarré par l'encastrement de ses côtés. On a illustré sur la figure 4 un film diélectrique 10 conforme à l'invention pourvu sur une seule de ses faces 11 d'un revêtement métallique 21 et sur une seule de ses tranches 12 d'une métallisation 34 en contact avec le revêtement 21. On notera la présence d'une marge longitudinale non métallisée 43 sur la face 11, à l'opposé de la métallisation 34. On a illustré sur la figure 5 une variante du film diélectrique 10 conforme à l'invention. Selon la figure 5, le film 10 est pourvu sur une seule de ses faces 11, d'un revêtement métallique 21, mais sur ses deux tranches longitudinales 12, 14 de métallisations 340, 341. Ces métallisations sont réalisées selon l'invention lorsque le film 10 est enroulé en galette 30. On notera la présence d'une marge longitudinale non métallisée 43 sur la face 11, à l'opposée de la métallisation 340 et adjacente à la métallisation 341. Comme indiqué précédemment la métallisation des deux tranches du film permet d'encastrer celui-ci sur deux côtés. On a illustré sur la figure 6 une autre variante du film diélectrique 10 conforme à l'invention. Le film illustré sur la figure 6 diffère de celui illustré sur la figure 5 par le fait que la marge démétallisée 43 est prévue à faible distance du bord du film 10, entre le revêtement métallique principal 21 et une piste auxiliaire 22 de faible largeur déposée simultanément au revêtement 21. La métallisation sur tranche 341 est alors en contact électrique avec la piste auxiliaire 22. On a illustré sur la figure 7 une autre variante du film diélectrique 10 conforme à la présente invention. Le film 10 illustré sur la figure 7 est pourvu de revêtements métalliques 210, 211 respectivement sur ses deux tranches 12, 14. Chaque face 11, 13 possède une marge longitudinale non métallisée 43. La métallisation 340 est en contact avec le revêtement 210. La métallisation 341 est en contact avec le revêtement 211. On a illustré sur la figure 8, en coupe, un bobinage ou empilement de condensateur formé à l'aide de films du type illustré sur la figure 4. On notera que les marges 43 et donc les métallisations 34 doivent être alternées d'une couche à l'autre du bobinage ou de l'empilement. Sur la figure 8 on a illustré schématiquement sous la référence 50 les couches de shoopage ou les flasques de connexion appliqués sur les tranches du bobinage ou de l'empilement pour connecter entre elles respectivement les électrodes 21a et 21b. On a illustré sur la figure 9, en coupe, un bobinage ou empilement de condensateur formé à l'aide de films du type illustré sur la figure 5, avant application des couches de shoopage ou les flasques 50 pour relier entre elles les électrodes 21a et 2lb respectivement. On notera que les métallisations 341a sur tranche des films 10a sont en contact avec les métallisations 340b des films 10b, tandis que les métallisations 340a des films 10a sont en contact avec les métallisations 341b des films 10b. On a illustré sur la figure 10, en coupe, un bobinage ou empilement de condensateur, formé à l'aide de films du type illustré sur la figure 6, avant application des couches de shoopage ou les flasques 50 pour relier entre elles les électrodes 21a et 21b respectivement. Enfin, on a illustré sur la figure 11, en coupe, un bobinage ou empilement de condensateur formé à l'aide de films du type illustré sur la figure 7, avant application des couches de shoopage ou les flasques 50, pour relier entre elles les électrodes ?10 et 211 respectivement. On notera que selon la figure Il une couche de film diélectrique 60 non métallisé sur face est intercalé à chaque fois entre deux couches de film diélectrique métallisé double face. De préférence, la couche intercalaire de diélectrique 60 est également munie de métallisations 61, 62, sur ses tranches 63, 64. Ces métallisations permettent d'accroître l'accrochage mécanique de shoopage et d'encastrer l'intercalaire sur ses deux côtés. Les métallisations 61, 62 sont de préférence réalisées alors que le film intercalaire 60 est conditionné en galette comme indiqué précédemment pour le film métallisé 10. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de mise en oeuvre particulier qui vient d'être décrit mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. On notera en particulier que la présente invention n'est pas limitée à la préparation de films diélectriques - en matière plastique étirée. La présente invention peut également trouver application dans la préparation de films diélectriques métallisés à base de papier, I'essentiel étant que la métallisation sur tranche soit réalisée directement après découpe du film diélectrique papier métallisé en galette. De même, le revêtement métallique 21, 210, 211, déposé sur une face au moins du film diélectrique 10 peut être formé par dépôts successifs de différents métaux comme indiqué par exemple dans le document EP-A-73 555. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'un film diélectrique métallisé pour la réalisation de condensateurs, du type comprenant les étapes connues en soi qui consistent à - déposer un revêtement métallique sur au moins une face (11) d'un film diélectrique (10), - enrouler le film diélectrique métallisé sur face, en rouleau (22), - sectionner le rouleau (22) en galettes (30), puis - dérouler les galettes (30) pour réaliser un bobinage ou empilement de condensateur (40), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à métalliser (34) au moins une tranche (32) de la galette (30) issue du sectionnement après métallisation sur face, avant déroulage de la galette pour la réalisation du bobinage ou empilement de condensateur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend l'étape consistant à métalliser (34) les deux tranches (32) de la galette (10) issue du sectionnement après métallisation sur face, avant déroulage de la galette (30) pour la réalisation du bobinage ou empilement de condensateur. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la métallisation (34) sur tranche est réalisée par pulvérisation cathodique. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la métallisation (34) sur tranche est comprise entre 5,u et O,O1OCr. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la métallisation (34) sur tranche est comprise entre 1 et 0,010u. 6. Procédé selon l'une des revendications I à 5, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la métallisation (34) sur tranche est comprise entre 0,500 et 0,015CI. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le métal utilisé pour la métallisation (34) sur tranche est choisi dans le groupe comprenant : Ag, Al, Cu, Zn, Sn, Fe, Cr, Ni, Au, Ti, Pd, Pt, Pb ou leurs alliages, et les matériaux conducteurs à base de C, Si ou Ge. 8. Film diélectrique métallisé obtenu par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il est muni d'une métallisation (34) sur l'une au moins de ses tranches (12, 14). 9. Film diélectrique métallisé selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il est muni d'une métallisation (340, 341) sur ses deux tranches opposées. 10. Film diélectrique métallisé selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé par le fait qu'il est conditionné en galettes (30). 11. Film diélectrique selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la métallisation (34) sur tranche est comprise entre Sp et 0,010Cl, préférentiellement entre 1 et 0,010 très préférentiellement entre 0,500 et 0,01511. 12. Film métallisé selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé par le fait que la métallisation (34) sur tranche est choisie dans le groupe comprenant Ag, Al, Cu, Zn, Sn, Fe, Cr et Ni, Au, Ti, Pd, Pt, Pb ou leurs alliages et les matériaux conducteurs à base de C, Si ou Ge. 13. Condensateur obtenu à l'aide d'un film diélectrique métallisé conforme à l'une des revendications 8 à 12. 14. Condensateur selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comprend des couches alternées de films diélectriques (10) munis chacun d'un revêtement métallique (21a, 21b) sur l'une de leur face (11), avec marge longitudinale (43) non métallisée et d'une métallisation (34a, 34b) sur l'une de leur tranche (12), en contact avec le revêtement métallique (2 tua, 21b). 15. Condensateur selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comprend des couches alternées de films diélectriques (10) munis chacun d'un revêtement métallique (21a, 21b) sur l'une de leur face (II) avec marge longitudinale (43) non métallisée et d'une métallisation (340a, 341a ; 340b, 341b) sur chacune de leur tranche (12a, 14a ; 12b, 14b). 16. Condensateur selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comprend des couches alternées de films diélectriques (10) munis chacun sur l'une de leur face d'un revêtement métallique principal (21a, 21b) et d'une piste auxiliaire métallique (22a, 22b) séparés et d'une métallisation (340a, 341a ; 340b, 341b) sur chacune de leur tranche (12a, 1 4a ; 12b, 14b) respectivement en contact avec le revêtement métallique principal (21a, 21b) et la piste auxiliaire métallique (22a, 22b). 17. Condensateur selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il comprend des couches de films diélectriques munis d'un revêtement métallique (210, 211) sur chacune de leurs faces (11, 19) et d'une métallisation (340, 341) sur chacune de leurs tranches (12, 14) respectivement en contact avec l'un des revêtements métalliques (210, 211) et des couches intercalaires de film diélectrique (60) non métallisé sur face. 18. Condensateur selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le film diélectrique intercalaire (60) est muni de métallisations (61, 62) sur chacune de ses tranches (63, 64). 19. Condensateur selon la revendication 18, caractérisé par le fait que les métallisations sur tranche (63, 64) du film intercalaire sont réalisées alors que le film est conditionné en galette. 20. Condensateur selon l'une des revendications 13 à 19, caractérisé par le fait qu'il comprend des flasques conducteurs (50) déposés sur les métallisations sur tranches (34 a, 34b) du bobinage ou empilement de condensateur.