Brevet FR2646984A1 — publié le 19901116

La présente invention concerne les composants élec- triques et plus précisément des composants qui sont scellés hermétiquement dans un boîtier au cours d'étapes séparées de chauffage. Les sociétés de fabrication de filtres et de conden- sateurs fixent actuellement des composants électriques, tels que des pastilles, à leur bottier à l'aide d'une résine époxyde et réalisent la connexion électrique avec le boîtier et le fil à l'aide de soudures, d'un mélange d'argent et de polyamide ou d'une résine époxyde conduc- trice, avant scellement du boitier par une résine époxyde. Un problème posé par l'utilisation des résines époxydes est que celles-ci présentent des difficultés d'ap- plication, surtout sur les petits boîtiers, si bien qu'il faut beaucoup de main-d'oeuvre et les rendements sont réduits. D'autres problèmes qui sont dus à l'utilisation des résines époxydes dans les boîtiers des composants élec- triques sont l'instabilité des résines époxydes à des tem- pératures supérieures à 175 C, leur mauvaise résistance à l'humidité et leur faible résistance mécanique lorsqu'elles sont utilisées sous forme mince. Cependant, actuellement, il n'existe que peu d'autres possibilités pour remplacer l'utilisation d'une résine époxyde pour la fixation d'une pastille et la fermeture d'un boîtier, dans le cas des boitiers des composants électriques résistant à température élevée. Les utilisateurs industriels de ces boîtiers de composants électriques préféreraient disposer d'un boitier ne contenant pas de matière organique et qui soit cependant hermétique et de fabrication peu coûteuse. L'invention concerne un excellent boîtier pour com- posant électrique résistant à température élevée, qui ne contient pas de matières organiques, qui peut résister aux températures élevées et qui est scellé hermétiquement. L'invention concerne en outre un boîtier pour composant électrique qui est de fabrication peu coûteuse grâce à l'utilisation de préformes qui sont utilisées pour la fixation de la pastille au boîtier et pour le scellement du boîtier. Les préformes sont peu coûteuses, elles peuvent être formées facilement à l'aide des techniques classiques de fabrication et elles nécessitent beaucoup moins de tra- vail et de traitement lors du montage que dans le cas de l'utilisation des résines époxydes. Ainsi, les rendements de montage des boîtiers de composants électriques selon l'invention sont bien supérieur à ceux des bottiers formés par utilisation d'une résine époxyde. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, la fixation de la pastille et le contact électrique sont réalisés par utilisation de bagues de brasage qui sont placées dans le corps du boîtier avec la pastille. Le corps de boitier est dans un cas idéal une cuvette cylindrique ayant un fil axial fixé à la paroi inférieure par un joint verre-sur-métal et ayant un élément cylindrique formant condensateur placé dans la cavité de la cuvette cylin- drique. Lorsque le corps, les bagues de brasage et la pas- tille ou élément séparé sont chauffés à 710 C environ, les anneaux de brasage fondent entre la pastille, les parois du corps et le fil axial et assurent le contact électrique dans tout le boîtier terminé et la fixation de la pastille au boîtier. Celui-ci est scellé hermétiquement grâce à une préforme de verre qui est placée dans le corps de boîtier et à la partie supérieure de la pastille. Une masse est placée sur la préforme de verre afin que celle-ci soit fermement maintenue en position pendant l'opération de chauffage. Le corps de boîtier est chauffé une seconde fois à 600 C environ en atmosphère d'azote. La préforme s'écoule et scelle le fil, le corps et la pastille. Dans une variante de l'invention, la fixation d'une pastille est réalisée par utilisation d'une préforme de verre qui fixe la pastille à la paroi inférieure du corps de boîtier. Le contact électrique entre la pastille, le corps et le fil axial est réalisé par disposition de la pastille sur le fil axial et dans le corps de boîtier et par utilisation d'une bague conductrice appliquée aux bornes interne et externe de la pastille après disposition de celle-ci sur le fil axial et dans le corps de boîtier. Dans une variante, la préforme de verre est montée dans le corps de boîtier du composant et la pastille est placé sur la préforme. L'ensemble est chauffé à 600 C environ en atmosphère d'azote. La préforme de verre s'écoule et fixe la pastille à la paroi inférieure du corps de boîtier. L'ensemble est rendu hermétique par montage d'une préforme de verre dans le corps de boitier sur la pastille, par disposition d'une masse à la partie supé- rieure de la préforme et par chauffage de l'ensemble à 450 OC environ en atmosphère d'azote. La préforme s'écoule et scelle le corps, le fil et la pastille. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective éclatée, avec des parties arrachées, d'un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une coupe d'un premier mode de réalisation de l'invention ayant une préforme de verre maintenue en place par une masse; la figure 3 est une coupe du premier mode de réali- sation comprenant la préforme de verre scellée de façon étanche sur le boîtier; la figure 4 est une coupe d'un second mode de réali- sation de l'invention; et la figure 5 est une perspective avec des parties arrachées d'un boîtier ayant plusieurs composants élec- triques scellés hermétiquement, destiné à être utilisé sur une carte de circuit. On décrit maintenant un boîtier de composant élec- trique hermétiquement scellé et son procédé de fabrication. Les figures 1, 2 et 3 représentent un premier mode de réalisation de boitier de composant électrique selon l'invention, qui comprend un corps conducteur 10 ayant une paroi inférieure 12 et au moins une paroi latérale 14 déli- mitant une cavité interne 16. Le corps conducteur est cylindrique de façon générale comme représenté sur la figure 1. Cependant, toute autre configuration entre dans le cadre de l'invention. Le corps conducteur 10 a un fil axial unique 18 fixé à la paroi inférieure 12 par un scel- lement 19 de verre et dépassant du fond inférieur 18b et de la partie supérieure ouverte 18a afin que le boîtier du composant électrique puisse être connecté à un circuit électrique (non représenté). La figure 1 représente aussi l'ensemble du boîtier du composant électrique. Lorsque le boîtier du composant doit être monté, une bague 20 de brasage ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la cavité 16 du corps conducteur 10 est placée dans la cavité du corps en butée contre la paroi inférieure 12. Une autre bague de brasage 22 dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre du fil axial 18 est placée dans la cavité 16 du corps 10 contre la paroi inférieure 12. Un composant électrique 24 ayant une borne interne 23 et une borne externe 25, par exemple une pastille de condensateur en forme de de disque, est monté dans la cavité 16 du corps 10 et sur les bagues de brasage 20 et 22. Lorsque ces éléments ont été montés comme décrit, il existe un petit espace 15 entre la pas- tille 24 et la paroi 14 et un autre petit espace 13 entre la pastille 24 et le fil axial 18 comme représenté sur la figure 2. Lorsque les différentes parties sont montées comme décrit précédemment, le boîtier est chauffé une pre- mière fois à 710 C environ en atmosphère d'azote afin que les bagues 20, 22 de brasage fondent et s'écoulent dans les espaces 13, 15 respectivement. Les bagues 20, 22 assurent un contact électrique entre les parois 12, 14, le fil axial 18 et la pastille 24 et permettent la fixation de la pas- tille 24 au corps 10. On se réfère maintenant à la figure 2 qui représente le boîtier de la figure 1 comprenant une préforme de verre 26 dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre de la cavité 16 et qui peut se loger dans cette cavité 16 en butée contre la pastille 24. La préforme 26 de verre peut être formée d'un matériau non conducteur tel que "Innotech" 510. Une masse 28 est placée sur la préforme 26 et l'en- semble du boîtier est chauffé une seconde fois à 600 C environ en atmosphère d'azote afin que la préforme de verre soit scellée hermétiquement sur le boîtier du composant électrique. La préforme de verre s'écoule et assure le scellement du fil axial 18, des parois 12, 14 du corps et de la pastille 24 en forme de disque. La figure 3 représente le boîtier du composant élec- trique scellé hermétiquement après la fin de son montage. La figure 4 représente un second mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, la pastille 24 en forme de disque est fixée à la paroi inférieure 12 du corps 10 par une préforme 30 de fixation qui est formée du verre "Innotech" 510 et qui fond à environ 600 C. La pas- tille 24 peut être réalisée afin qu'elle soit emmanchée à force dans la cavité 16 du corps 10 et donne un contact électrique entre la paroi 14 du corps et la borne externe de la pastille 24 et entre le fil axial 18 et la borne interne 23 de la pastille 24. Dans une variante, la pas- tille 24 peut être réalisée avec un diamètre légèrement inférieur à celui du corps 10 et une pâte conductrice, par exemple un polyamide chargé d'argent, peut être appliquée à la borne interne 23 et à la borne externe 25 afin que le contact électrique soit assuré entre la pastille 24 et la paroi 14 du corps et le fil axial 18. La préforme 30 de fixation est montée dans la cavité 16 du corps 10 en butée contre la paroi inférieure 12. La pastille 24 est placée dans la cavité 16 afin qu'elle soit en butée contre la préforme de verre. Le boîtier est alors chauffé à une première température d'environ 600 C en atmosphère d'azote afin que la préforme 30 de fixation fonde et fixe la pastille 24 au fond 12 du boîtier 10. Une préforme de verre constituée de verre "Corning" 7575 et ayant un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la cavité 16 est montée sur la pastille 24 et une masse telle que la masse 28 représentée sur la figure 2, est placée sur la pastille. Le boîtier est alors chauffé à une seconde température d'environ 450 C. Le verre fond et assure le scellement sur le fil 18a-18b, la paroi 14 du corps et la pastille 24. La figure 5 représente un boîtier scellé herméti- quement comprenant plusieurs composants et destiné à être utilisé sur une carte de circuit 32. Le fil axial 18b peut être fixé à une carte de circuit d'ordinateur et le fil axial 18a peut être fixé à un autre dispositif électronique. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux boîtier et procédé qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Boîtier de composant électrique scellé herméti- quement, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps conducteur (10) ayant un fond, au moins une paroi latérale et une partie supérieure ouverte et délimi- tant une cavité interne (16), un fil axial (18a, 18b) fixé au fond par l'intermé- diaire d'un isolant et dépassant du fond et de la partie supérieure ouverte, un composant électrique (24) ayant des bornes interne et externe de contact et destiné à être monté à l'intérieur de la cavité interne, un dispositif (20, 22) de fixation du composant électrique dans la cavité interne du corps conducteur, le corps conducteur, le fil axial et le composant électrique étant chauffés en atmosphère prédéterminé à une première température élevée prédéterminée afin que le composant électrique et le corps conducteur soient fixés l'un à l'autre et forment un boîtier de composant électrique, et une préforme (26) ayant une configuration permettant son montage à l'intérieur de la cavité interne du corps conducteur au-dessus du composant électrique du boîtier, le boîtier et la préforme étant chauffés en atmosphère prédé- terminée à une seconde température prédéterminée afin qu'un scellement hermétique soit assuré entre la préforme de verre et le boîtier du composant électrique, si bien que le boitier de composant électrique scellé hermétiquement est formé. 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation comporte en outre un dis- positif (20, 22) formant un contact électrique entre le bottier conducteur, le composant électrique et le fil axial. 3. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation comporte un premier et un second organe de brasage (20, 22) ayant des configurations telles qu'ils peuvent se loger dans la cavité interne du corps conducteur au-dessus de la paroi inférieure d'une manière telle que le fil axial (18a, 18b) passe à travers, ces organes et le composant électrique, le premier et le second organe de brasage (20, 22) et le corps conducteur (10) sont chauffés en atmosphère prédéterminée à la pre- mière température élevée prédéterminée de manière que les organes de brasage s'écoulent et forment le boîtier de composant électrique scellé hermétiquement. 4. Boîtier selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un premier espace réduit (15) est formé entre le composant électrique (24) et la paroi latérale au moins du corps conducteur (10), et un second petit espace prédéter- miné (13) est formé entre le composant électrique (24) et le fil axial (18a, 18b), afin que les organes de brasage puissent s'écouler dans le premier et le second petit espace prédéterminés lors du chauffage à la première tempé- rature élevée prédéterminée. 5. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'atmosphère prédéterminée est une atmosphère d'azote. 6. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (20, 22) assurant le contact électrique entre le corps conducteur, le composant électrique et le fil axial. 7. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de fixation est une préforme (30) ayant une configuration telle qu'elle peut se loger dans la cavité interne du corps conducteur (10) au-dessus de la paroi inférieure et du composant électrique (24), d'une manière telle que le fil axial passe à travers elle, et la préforme de fixation (30) est formée d'une matière minérale isolante qui s'écoule à la première température prédé- terminée. 8. Boîtier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la préforme de fixation (26) a une température de fusion comprise entre environ 450 et 800 C. 9. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préforme de verre (26) a une température de fusion comprise entre environ 450 et 800 C. 10. Procédé de fabrication d'un boîtier de composant électrique scellé hermétiquement comprenant un corps conducteur (10) ayant une paroi inférieure et une partie supérieure ouverte qui délimitent une cavité, un composant électrique (24) ayant des bornes interne et externe de contact et dont la configuration permet le montage dans la cavité interne, et un fil axial (18a, 18b) qui est fixé par un isolant à la paroi inférieure et qui dépasse de la paroi inférieure et à l'extérieur après passage dans le composant électrique et par la partie supérieure ouverte, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le montage d'un dispositif de fixation du composant électrique (24) dans la cavité interne du corps conducteur (10) afin qu'il soit en butée contre la paroi inférieure, le montage du composant électrique (24) au-dessus du dispositif de fixation (20, 22), le chauffage du dispositif de fixation (20, 22), du composant électrique (24), du corps conducteur (10) et du fil axial (18a, 18b) en atmosphère prédéterminée à une première température élevée prédéterminée afin que la fixa- tion soit assurée avec le corps conducteur, l'ensemble formant un boîtier de composant électrique, le montage d'une préforme (26) dans la cavité interne, au-dessus du boîtier de composant électrique, et le chauffage de la préforme (26) et du boitier de composant électrique dans l'atmosphère prédéterminée à une seconde température élevée prédéterminée afin qu'un scel- lement hermétique soit formé entre la préforme et le boitier de composant électrique, si bien que le boîtier de composant électrique scellé hermétiquement est formé. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de fixation comprend un premier et un second organe de brasage (20, 22), et l'étape de montage du dispositif de fixation comprend: le montage du premier organe de brasage (20) dans la cavité interne du corps conducteur, et le glissement du second organe de brasage (22) sur le fil axial et dans la cavité interne afin qu'il soit au contact de la paroi inférieure du corps conducteur.