Brevet FR2673775A1 — publié le 19920911

COMPOSANT POUR LA PROTECTION CONTRE LES SURCHARGES ELECTFRIQUES ET PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne un composant pour la protection contre les surcharges électriques ainsi qu un procédé de fabrication de ce composant. Des domaines d'application particulièrement intéressants de l'invention concernent l'avionique civile ou militaire pour lesquelles chaque ligne de transmission doit être protégée contre les surcharges électriques. Le circuit de la figure 1 remplit la fonction de filtrage et de protection requises. ll comporte une résistance R référencée 1, un condensateur C référencé 2 placé en série avec la résistance R, et une diode Zéner D référencée 3, z placée en parallèle du condensateur 2. La résistance R a respectivement pour bornes d'entrée et de sortie le point d'entrée E et le point de sortie S.Le condensateur est lui-même connecté entre le point S et le point de masse noté OY. Le fonctionnement de ce circuit est le suivant : tant que la tension d'entrée au point E ne dépasse pas la valeur de la tension Zéner Vz de la diode 3, le circuit se comporte comme un filtre RC classique. Dans le cas contraire, le circuit délivre en son point S une tension constante égale à Vz. Dans les domaines d'application cités antérieurement, la nécessité de protection de chaque ligne de transmission conduit très vite à un grand nombre de composants à implanter sur les cartes imprimées. De plus, une implantation des trois composants sous forme discrète nécessite l'établissement de six connexions. L'invention propose l'implantation des trois composants dans le volume de l'un d'entre eux, en l'occurrence du condensateur. Le principe repose sur l'utilisation d'un condensateur multicouche, par exemple en céramique, comme substrat ou cavité de protection pour les deux autres composants. Ce type de condensateur est constitué d'une partie centrale diélectrique, et d'une partie dite feuille de remplissage de chaque côté de la partie centrale, permettant de rigidifier la partie centrale et d'amener le condensateur à son épaisseur nominale et standard. Ces feuilles de remplissage étant électriquement inertes, il est possible de leur faire assurer d'autres fonctions.Nous verrons à l'issue de la description que le composant selon l'invention permet non seulement un gain de place important, mais aussi une diminution du nombre de connexions nécessaires, augmentant de ce fait la fiabilité du circuit. Plus précisément, l'invention concerne un composant pour la protection contre les surcharges électriques comportant au moins une résistance, un condensateur placé en série avec la résistance, et une diode placée en parallèle avec le condensateur, ledit condensateur étant du type multicouche constitué, d'une part, d'une partie centrale comprenant une pluralité de feuilles conductrices séparées par des couches isolantes et reliées alternativement à une première connexion commune au condensateur et à la diode, et à une deuxième connexion commune au condensateur, à la résistance et à la diode, ladite diode étant passante dans le sens allant de la deuxième connexion vers la première connexion, et d'autre part, de deux feuilles de remplissage situées de part et d'autre de la partie centrale, le composant étant caractérisé en ce que l'une des feuilles de remplissage est utilisée comme substrat ou comme cavité de protection pour la résistance, que l'une des feuilles de remplissage est utilisée comme substrat ou comme cavité de protection pour la diode, et en ce qu'il comporte une connexion supplémentaire qui représente le point d'entrée de la résistance. L'invention concerne également un procédé de fabrication simultanée de composants dont les connexions ont - une forme bien particulière qui sera décrite ultérieurement, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - perçage de trous dans un ensemble de condensateurs multicouche - métallisation sur les trois connexions et les parois des trous - montage des diodes et des résistances - découpe et individualisation des composants. L'invention sera mieux comprise au vu de la description suivante, en référence aux figures annexées - La figure 1 déjà décrite, est le schéma électrique d'un circuit connu de protection contre les surcharges électriques - La figure 2 montre un condensateur multicouche céramique standard en perspective - La figure 3 est une coupe suivant l'axe XX' de la figure 2 - La figure 4 est une vue en perspective d'un composant remplissant la fonction du circuit de protection de la figure 1 dans un mode de réalisation possible de l'invention; - La figure 5 est une vue en coupe suivent l'axe XX' de la figure 4 ; - La figure 6 est une vue en perspective d'un composant remplissant la fonction du circuit de protection de la figure 1 dans un autre mode de réalisation selon l'invention;; - La figure 7 est une vue en coupe suivant l'axe XX' de la figure 5 - La figure 7bis est un autre mode de réalisation possible - La figure 8 est une vue en perspective d'un composant remplissant la fonction du circuit de protection dans un troisième mode de réalisation selon l'invention - La figure 9 illustre un procédé de fabrication simultanée de plusieurs composants du type représenté sur la figure 8. Les figures 2 et 3 sont respectivement des vues en perspective et en coupe suivant l'axe XX' d'un condensateur multicouche céramique standard. Le condensateur 4 comporte une partie centrale constituée de trois feuilles minces conductrices référencées 5 et 6, séparées par des couches isolantes 7 et une partie 8, ou feuille de remplissage, de chaque côté des feuilles minces afin de rigidifier la partie centrale. Le condensateur 4 comporte également deux connexions 9a et 9b qui sont des couches métallisées, généralement en argent-Palladium, afin d'assurer la connexion électrique du condensateur. Comme le montrent les figures 2 et 3, les deux connexions 9a et 9b recouvrent chacune une partie des deux feuilles de remplissage 8, ainsi que la tranche reliant ces deux feuilles. Sur les figures 2 et 3, les deux feuilles minces 5 sont reliées à la connexion 9a du condensateur 4 alors que la feuille mince 6, intercalée par rapport aux deux feuilles précédentes, est reliée à la connexion 9b. Les figures 4 et 5 sont respectivement des vues en perspective et en coupe suivant l'axe XX' d'un composant remplissant la fonction de protection du circuit tel que représenté sur la figure l sous forme de schéma électrique, et répondant à un premier mode de réalisation possible selon l'invention. On retrouve sur ces figures les connexions 9a, 9b, ainsi que les deux parties 8 de chaque côté des feuilles minces 5, 6. Cependant, l'on peut noter que la connexion 9b ne recouvre pas toute la largeur du condensateur comme sur la figure 2, mais seulement une largeur 1. Ceci permet l'ajout d'une métallisation supplémentaire 10, inhérente au fonctionnement du circuit et non à celui du condensateur. Plus précisément, les deux connexions 9a et 9b, et la métallisation 10 représentent matériellement les connexions notées respectivement OV, S et E sur la figure 1 c'est-à-dire la masse, le point de sortie du composant et le point d'entrée du composant, ce dernier étant aussi le point d'entrée de la résistance. Une seconde différence de réalisation du condensateur par rapport à celui de la figure 2 réside dans la forme de la feuille mince 6 (figure 5) qui présente un décrochement 12 de façon à ne pas être en contact avec la métallisation 10. La fonction attribuée à la partie 8 supérieure est celle de substrat pour les autres composants du circuit : en effet, la résistance 1 est par exemple, constituée d'un dépôt, par exemple par sérigraphie, d'une couche résistive placée directement entre la connexion 9b et la métallisation 10, et la diode Zéner 3 est placée sur la partie 8 supérieure du condensateur, la liaison électrique avec les connexions 9a et 9b étant assurée, par exemple, par deux pistes conductrices il déposées sur cette même partie 8, et connectées, l'une à la connexion 9a, et l'autre à la connexion 9b, la liaison électrique de cette dernière piste il étant assurée par une jonction 13. Les figures 6 et 7 sont respectivement des vues en perspective et en coupe suivant XX' d'un composant remplissant la fonction du même circuit de protection contre les surcharges, réalisé selon une variante de l'invention: dans cette variante de réalisation, la fonction attribuée à la partie 8 supérieure du condensateur est celle de cavité pour la protection de la diode Zéner 3 et de substrat pour la résistance 1. Sur la figure 7, on peut voir que la feuille mince Sa supérieure sert de support à la diode 3 pour assurer un contact électrique mais, dans un mode de réalisation préférentiel, ne s'étend pas au-delà de la diode pour permettre à celle-ci d'être en contact électrique avec la feuille mince 6 par l'intermédiaire de la jonction 13 elle-même reliée à un trou métallisé 15 réalisé dans la partie isolante 7.Dans un autre mode de réalisation possible représenté sur la figure 7bis, on peut éviter d'avoir recours au trou métallisé 15 en réalisant une feuille mince 6a située sensiblement au même niveau que la feuille mince supérieure Sa, sans pour autant être en contact avec elle, et reliée à la connexion 9b de telle sorte que la jonction 13 soit directement reliée à cette feuille mince 6a pour assurer le contact électrique avec la diode. D'après les deux modes de réalisation du composant de protection contre les surcharges qui viennent d'être décrits (figures 4 et 5 d'une part et figures 6 et 7 d'autre part), il est important de noter que le composant dans son ensemble ne change pas les dimensions de la base du condensateur multicouche. De ce fait, le composant de protection se monte en lieu et place du condensateur, mis à part le fait qu'il comprend trois connexions (9a, 9b, 10) au lieu de deux (9a, 9b). De plus, le circuit de protection, qui comporte six connexions dans le cas d'une implantation de composants discrets, n'en comporte plus que trois lorsqu'il est réalisé sous forme du composant selon l'invention, ce qui contribue à augmenter la fiabilité du composant. La figure 8 représente une troisième variante de réalisation du composant selon le circuit de la figure 1 qui diffère de la précédente (figure 6) par la forme donnée aux connexions 9a et 9b, ainsi qu'à la métallisation 10, qui présentent chacune une concavité 16 sur leur tranche extérieure. Cette forme spéciale donnée aux trois connexions 9a, 9b et 10 du composant permet de réaliser simultanément une pluralité de composants du même type. Ce procédé de fabrication collective de composants selon l'invention est illustré par la figure 9 : sur cette figure est représenté un ensemble de condensateurs multicouche sur lequel on a effectué des trous 14. La présence de ces trous permet de réaliser simultanément toutes les métallisations nécessaires sur les connexions 9a, 9b, 10 et les parois des trous 14 de l'ensemble, puis de réaliser le montage des diodes 3 et le dépôt des résistances 1 avant la découpe et l'individualisation des composants. Dans le cas de la figure 9, la découpe de l'ensemble permet d'obtenir six composants du type représenté sur la figure 8. Il est clair que ce même procédé peut être appliqué pour obtenir des composants du type représenté sur la figure 4 avec pour seule différence la forme des connexions 9a, 9b et de la métallisation 10. L'invention a été décrite en détail pour un circuit de protection bien particulier dont le schéma électrique est représenté sur la figure 1. Bien évidemment, la diode Zéner 3 peut être remplacée par une diode simple, ou encore par deux diodes placées tête-bêche en parallèle. De plus, la résistance peut, tout comme la diode Zéner 3, être incorporée à l'intérieur de la partie supérieure 8. Enfin, il est possible d'utiliser également la couche 8 inférieure du condensateur pour assurer la fonction de substrat ou de cavité de protection pour la résistance et/ou la diode. REVENDICATIONS 1. Composant pour la protection contre les surcharges électriques comportant au moins une résistance (1), un condensateur (4) placé en série avec la résistance, et une diode (3) placée en parallèle avec le condensateur, ledit condensateur étant du type multicouche constitué, d'une part, d'une partie centrale comprenant une pluralité de feuilles conductrices (5, 6) séparées par des couches isolantes (7) et reliées alternativement à une première connexion (9a) commune au condensateur et à la diode, et à une deuxième connexion (9b) commune au condensateur, à la résistance et à la diode, ladite diode étant passante dans le sens allant de la deuxième connexion vers la première connexion, et d'autre part, de deux feuilles de remplissage (8) situées de part et d'autre de la partie centrale, le composant étant caractérisé en ce que l'une des feuilles de remplissage est utilisée comme substrat ou comme cavité de protection pour la résistance, que l'une des feuilles de remplissage est utilisée comme substrat ou comme cavité de protection pour la diode, et en ce qu'il comporte une connexion supplémentaire (10) qui représente le point d'entrée de la résistance. 2. Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois connexions (9a, 9b, 10) sont des métallisations externes qui recouvrent chacune une partie des feuilles de remplissage (8) ainsi que la tranche séparant ces feuilles de remplissage. 3. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les feuilles conductrices (6) reliées à la deuxième connexion (9b) présentent un décrochement tel2) pour éviter leur contact avec ladite connexion supplémentaire (10). 4. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résistance (I) est déposée par sérigraphie directement sur la feuille de remplissage utilisée comme substrat, les deux extrémités du dépôt étant respectivement en contact électrique avec la connexion supplémentaire (10) et la deuxième connexion (9b). 5. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diode (3) est posée sur la feuille de remplissage (8) utilisée comme substrat. 6. Composant selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison électrique de la diode (3) est assurée par deux pistes conductrices (11) déposées sur ladite feuille de remplissage (8), la première piste étant en contact avec la première connexion (9a), et la deuxième piste avec la deuxième connexion (9b), et par une jonction (13) reliant la diode (3) à ladite deuxième piste. 7. Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la diode (3) est placée à l'intérieur de la feuille de remplissage (8) utilisée comme cavité de protection et repose sur une feuille conductrice (5). 8. Composant selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite feuille conductrice (5a) s'arrête à la limite de la diode (3) et en ce qu'un trou métallisé (15) réalisé dans la couche isolante (7) et allant jusqu'à la feuille conductrice (6) suivante permet le contact électrique de la diode (3) avec ladite feuille (6) par l'intermédiaire d'une jonction (13). 9. Composant selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite feuille conductrice (5a) s'arrête à la limite de la diode (3), et en ce que ledit composant comporte, en outre, une autre feuille conductrice (6a) reliée à la deuxième connexion (9b) et située sensiblement au même niveau que ladite feuille conductrice (5a), ainsi qu'une jonction (13) permettant le contact électrique entre la diode et ladite autre feuille conductrice. 10. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diode (3) est une diode Zéner. il. Composant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une deuxième diode placée en parallèle et tête-bêche par rapport à ladite diode (3). 12. Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les trois connexions (9a, 9b, 10) présentent chacune une concavité (16) sur leur tranche extérieure. 13. Procédé de fabrication simultanée d'une pluralité de composants selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes - perçage de trous (14) dans un ensemble de condensateurs multicouche - métallisation sur les trois connexions (9a, 9b, 10) et les parois des trous (14) - montage des diodes (3) et des résistances (i) - découpe et individualisation des composants.