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"Fabrication de condensateurs bobinés" La présente invention se rapporte à une méthode de fabrication de petits condensateurs bobinés, du type exposé, par exemple dans la demande de brevet britannique n 2066573A.
Les condensateurs présentent cinq grandes caractéristiques de fonctionnement : la capacitance, la tolérance de capacitance, le facteur de dissipation, la résistance d'isolation et le voltage maximal.
De par la faiblesse de leur taille, les condensateurs bobinés offrent des avantages physiques considérables pour la fabrication de cartes à circuits. Mais ces dimensions réduites entraînent par ailleurs de très grosses difficultés, tant techniques qu'économiques, dans 1 a fabrication de condensateurs bobinés qui présentent les caractéristiques électriques de fonctionnement voulues.
La présente invention vise à fournir une méthode améliorée de fabrication de condensateurs bobinés de petite taille.
Suivant l'invention, on fournit une méthode de fabrication de condensateurs bobinés de petite taille à partir d'une paire d e bandes de plastique diélectrique dotées chacune de plusieurs électrodes métalliques sur un de leurs côtés, chaque électrode s'étendant longitudinalement de manière à la bande et étant espacé transversalement du suivant de manière à former plusieurs
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ouvertures dépourvues d'électrodes ; cette méthode comporte les étapes suivantes :- agencement des bandes de manière que le côté métallisé d'un bande soit associé au côté non métallisé de l'autre bande ;
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enroulement d'une longueur des bandes associées, de e manière à former une bobine à couches concentriques substantiellement cylindrique ;
contrôle de la capacitance de la bobine, au fur et à mesure de son bobinage : arrêt du bobinage lorsqu'une capacitance préétablie a été atteinte ; agencement de plusieurs bobines sur un support ; application d'une pression prédéterminée aux bobines, afin de les aplatir ; cuisson des bobines aplaties à une température de 135 à 140 C ; sectionnement de la bobine aplatie et cuite entre les trous séparant les électrodes sur les bandes ; masquage des bobines sectionnées ; application d'une matière compatible avec l'électrode et la soudure sur les zones d'amenée de fils désirées pour la bobine sectionnée ; recuisson des bobines sectionnées à une température de 135 à 140 C pour un laps de temps de 24 à 60 heures ; essais de capacitance des bobines sectionnées recuites ;
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tri des bobines sectionnées en groupes présentant des marges de capacitance prédéterminées ; e fixation d'un encadrement d'amenée à chaque bobine : introduction de la bobine dans un boîtier d'insertion ; collage de la bobine dans le boîtier d'insertion au moyen de résine ; vieillissement accéléré des bobines de condensateur ; recuisson des bobines de condensateur ; enlèvement des bobines des encadrements d'amenée ; recuisson des bobines ; essais des bobines de condensateur par chocs thermiques ; et essais finaux sur les bobines de condensateur.
Dans une réalisation particulièrement privilégiée de la présente invention, la méthode comporte comme étape, avant la fixation des amenées à la bobine, le rabotage de fragments de cette bobine jusqu'à obtention de la capacitance voulue préétablie pour cette bobine.
Dans une disposition particulièrement privilégiée, la recuisson des bobines de condensateur s'effectue sur un laps de temps de 12 à 48 heures et à une température de 85 à 105 C.
Il est tout à fait préférable que la recuisson des bobines de condensateur s'effectue sur une période d'environ 12 heures et à une température approximative de 85 C.
Dans une réalisation particulièrement privilégiée de la présente invention, l'application d'un matériau compatible avec l'électrode et la soudure est précédée par le dépôt d'un revêtement de zinc sur
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les zones prévues sur la bobine sectionnée pour attacher les amenées Dans une réalisation caractéristique, la matière compatible avec l'électrode et la soudure comporte un revêtement d'étain.
Dans une réalisation de la présente invention, la pression préétablie qui est appliquée pour aplatir la bobine est de 20 à 40 livres.
Dans une disposition privilégiée, les bobines à aplatir sont disposées entre des plaques d'appui contiguës dans un bloc destiné à subir une pression.
Dans une réalisation de la présente invention, on utilise un vérin pour appliquer la pression au bloc.
Dans une disposition particulièrement privilégiée, la méthode comporte les étapes suivantes :- préchauffage de la bobine et du boîtier d'insertion ; injection de résine dans le boîtier d'insertion ; insertion de la bobine dans la résine coulée dans le boîtier ; comblement du boîtier d'insertion à la résine ; et cuisson de la résine pour coller la bobine en place dans le boîtier d'insertion.
La présente invention fournit également des condensateurs bobinés chaque fois qu'ils sont fabriqués par la méthode de l'invention.
On comprendra plus clairement la présente invention grâce à la description qui en est donnée ci-après et n'est fournie qu'à titre
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d'exemple et en référence au dessin d'accompagnement, qui est un c organigramme schématique illustrant la méthode de l'invention. lm Les condensateurs bobinés de petite taille sont fabriqués à partir d'une paire de deux bandes de plastique diélectrique dotées
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chacune de plusieurs électrodes métalliques sur un de leurs côtés.
Dans le sens de la longueur, chaque électrode s'étend parallèlement à la bande. Transversalement, les électrodes sont espacées de manière à laisser place à plusieurs ouvertures dépourvues d'électrodes.
Les bandes sont agencées de façon que le côté métallisé d'une bande soit associé au côté non métallisé de l'autre bande, si bien que les matières à électrodes sont disposées sur les bords extérieurs de chaque bande.
A l'étape 1 de la méthode de l'invention, une longueur des bandes associées est enroulée pour former une bobine substantiellement cylindrique à couches concentriques. La capacitance de la bobine est contrôlée au fur et à mesure de son enroulement, qui est interrompu lorsqu'une capacitance prédéterminée a été atteinte. Cette façon de procéder est un moyen assez sûr de garantir que la capacitance des bobines restera comprise dans une fourchette préétablie. A l'étape 2 de la méthode de l'invention, plusieurs bobines sont disposées sur un support. Il est préférable que plusieurs bobines à aplatir soient disposées entre des plaques d'appui contiguës, de manière à former un bloc de bobines à aplatir, et qu'une pression brute prédéterminée comprise entre 20 et 40 livres soit appliquée à ce bloc grâce à un vérin.
D'une manière caractéristique, quatre de ces bobines sont disposées sur chaque plaque dans le bloc. Les bobines aplaties sont alors cuites à une température comprise entre 135 et 140 C. L'étape de pression et de cuisson 2 a abouti à la formation d'un composé plus solide, ce qui réduit le nombre de pièces rejetées pour section insuffisante et donne une capacitance plus stable, avec une meilleure résistance d'isolement.
A l'étape 3, les bobines aplaties sont sectionnées entre les trous séparant les électrodes des bandes, de manière à former plusieurs tronçons distincts de bobines sectionnées.
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A l'étape 4, les bobines sectionnées sont masquées.
Al'étape 5, on commence par appliquer un revêtement de zinc sur les zones d'attache voulues pour les fils d'amenée de la bobine sectionnée, puis l'on pulvérise sur le revêtement de zinc un revêtement d'étain qui est compatible tout à la fois avec le revêtement de zinc et les matériaux d'électrode et de soudure. Le revêtement préliminaire au zinc améliore l'adhérence entre le revêtement final à l'étain et les électrodes des composants, accroissant ainsi le facteur de dissipation du condensateur.
A l'étape 6, les attaches des fils d'amenée sont ensuite nettoyées par fraisage puis, à l'étape 7, les bobines fendues sont cuites à une température comprise entre 135 et 140 C pendant un laps de temps de 20 à 60 heures.
Les caractéristiques électriques, dont la capacitance des bobines fendues et cuites, sont ensuite testées à l'étape 8, tandis qu'à l'étape 9, les bobines sectionnées sont triées en groupes ayant une marge de capacitance préétablie.
Pour parvenir à une tolérance très fine sur le classement des condensateurs en fonction de leur capacitance, on rabote la bobine, au cours de l'étape 10, pour en prélever des fragments de la bobine jusqu'à l'obtention de la capacitance préétablie voulue.
A l'étape 11, on attache à la bobine des amenées, de 24 g dans le cas le plus typique, tandis qu'à l'étape 12, on vérifie que les raccordements et caractéristiques électriques sont bien complets.
La bobine est montée dans un boîtier d'insertion de la manière décrite ci-après.
A l'étape 13, on préchauffe la bobine et le boîtier d'insertion ; à l'étape 14, on mélange de la résine époxy, que l'on injecte ensuite dans le boîtier d'insertion. La bobine est insérée dans la résine à l'étape 15 et à l'étape 16, on remplit le boîtier d'insertion à ras bord. La résine est cuite à l'étape 17 durant environ 24 heures, à
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une température typique qui est la température ambiante et l'on élimine les excès de résine.
A l'étape 18, les bobines de condensateur sont ensuite soumises à un vieillissement accéléré. sous un voltage plus important que celui de leur classe, pendant un laps de temps allant de 6 à 48 heures et à une température comprise entre 70 et 125 C. Les condensateurs qui ont été soumis à ce vieillissement accéléré sont ensuite recuits à l'étape 19, dans des conditions caractéristiques où la durée de
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cuisson est de 12 à 48 heures, la température de 85 à 105 C, l'idéal étant que la température s'élève à 85 C et la durée de cuisson à environ 12 heures.
A l'étape 20, les condensateurs recuits sont enlevés des encadrements d'amenée par traitement à l'eau, puis soumis à une nouvelle cuisson, à l'étape 21. afin d'être débarrassés de toute humidité avant d'être soumis à des essais par chocs thermiques.
A l'étape finale de contrôle et de tri 23, les condensateurs sont sélectionnés en fonction de leurs caractéristiques électriques, notamment en fonction de leur facteur de dissipation à des fréquences simultanées de 1 Khz et de 10 Khz. Seuls les condensateurs qui ont réussi à franchir les sévères procédures d'essai sont marqués à l'étape 24, de façon à être prêts pour l'emballage et l'expédition.
La présente invention fournit une méthode de fabrications de condensateurs bobinés combinant des dimensions physiques réduites à d'excellentes caractéristiques électriques.
La présente invention ne se limite pas à la réalisation décrite cidessus, qui peut être modifiée dans sa structure comme dans ses détails.
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"Manufacturing of wound capacitors" The present invention relates to a method of manufacturing small wound capacitors, of the type described, for example in British patent application No. 2066573A.
Capacitors have five main operating characteristics: capacitance, capacitance tolerance, dissipation factor, insulation resistance and maximum voltage.
Due to their small size, wound capacitors offer considerable physical advantages for the manufacture of circuit boards. However, these reduced dimensions also give rise to very great difficulties, both technical and economic, in the manufacture of coiled capacitors which have the desired electrical operating characteristics.
The present invention aims to provide an improved method of manufacturing small sized wound capacitors.
According to the invention, there is provided a method of manufacturing small wound capacitors from a pair of dielectric plastic strips each having several metal electrodes on one of their sides, each electrode extending longitudinally so as to strip and being spaced transversely from the next so as to form several
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openings without electrodes; this method comprises the following steps: - arrangement of the bands so that the metallized side of one band is associated with the non-metallized side of the other band;
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winding a length of the associated strips so as to form a substantially cylindrical concentric layer coil;
control of the capacitance of the coil, as it is wound: winding stops when a preset capacitance has been reached; arrangement of several coils on a support; applying a predetermined pressure to the coils, in order to flatten them; baking the flattened coils at a temperature of 135 to 140 C; sectioning of the flattened and baked coil between the holes separating the electrodes on the strips; masking of the cut coils; application of a material compatible with the electrode and the soldering on the zones of wire feed desired for the cut coil; annealing of the sectioned coils at a temperature of 135 to 140 C for a period of 24 to 60 hours; capacitance tests of annealed section coils;
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sorting the sectioned coils into groups with predetermined capacitance margins; e fixing of a supply frame to each reel: introduction of the reel into an insertion box; bonding of the coil in the insertion box using resin; accelerated aging of capacitor coils; annealing of the capacitor coils; removal of the coils from the supply frames; annealing of the coils; tests of the capacitor coils by thermal shock; and final tests on the capacitor coils.
In a particularly preferred embodiment of the present invention, the method comprises as a step, before fixing the leads to the coil, the planing of fragments of this coil until the desired capacitance preset for this coil is obtained.
In a particularly preferred arrangement, the annealing of the condenser coils takes place over a period of 12 to 48 hours and at a temperature of 85 to 105 C.
It is quite preferable that the annealing of the condenser coils takes place over a period of approximately 12 hours and at an approximate temperature of 85 C.
In a particularly preferred embodiment of the present invention, the application of a material compatible with the electrode and the welding is preceded by the deposition of a zinc coating on
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the zones provided on the sectioned coil for attaching the leads In a characteristic embodiment, the material compatible with the electrode and the solder comprises a coating of tin.
In one embodiment of the present invention, the preset pressure that is applied to flatten the coil is 20 to 40 pounds.
In a preferred arrangement, the coils to be flattened are arranged between adjoining bearing plates in a block intended to be subjected to pressure.
In one embodiment of the present invention, a jack is used to apply pressure to the block.
In a particularly preferred arrangement, the method comprises the following steps: - preheating of the coil and of the insertion box; injection of resin into the insertion housing; insertion of the coil into the resin cast in the housing; filling the insertion housing with resin; and curing the resin to bond the coil in place in the insertion housing.
The present invention also provides wound capacitors each time they are manufactured by the method of the invention.
The present invention will be more clearly understood from the description which is given below and is provided only by way of
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example and with reference to the accompanying drawing, which is a schematic flowchart illustrating the method of the invention. lm Small wire wound capacitors are made from a pair of two dielectric plastic strips with
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each of several metal electrodes on one of their sides.
In the lengthwise direction, each electrode extends parallel to the strip. Transversally, the electrodes are spaced so as to make room for several openings devoid of electrodes.
The strips are arranged so that the metallized side of one strip is associated with the non-metallic side of the other strip, so that the electrode materials are arranged on the outer edges of each strip.
In step 1 of the method of the invention, a length of the associated strips is wound to form a substantially cylindrical coil with concentric layers. The capacitance of the coil is controlled as it is wound up, which is interrupted when a predetermined capacitance has been reached. This is a fairly safe way of ensuring that the capacitance of the coils will remain within a pre-established range. In step 2 of the method of the invention, several coils are arranged on a support. It is preferable that several coils to be flattened are placed between contiguous bearing plates, so as to form a block of coils to be flattened, and that a predetermined raw pressure of between 20 and 40 pounds is applied to this block by means of a cylinder.
Typically, four of these coils are disposed on each plate in the block. The flattened coils are then baked at a temperature between 135 and 140 C. The pressure and baking step 2 resulted in the formation of a more solid compound, which reduces the number of rejected pieces for insufficient section and gives a more stable capacitance, with better insulation resistance.
In step 3, the flattened coils are sectioned between the holes separating the electrodes from the strips, so as to form several distinct sections of sectioned coils.
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In step 4, the severed coils are hidden.
In step 5, we first apply a zinc coating on the desired attachment areas for the lead wires of the cut coil, then we spray on the zinc coating a tin coating which is compatible with all both with the zinc coating and the electrode and solder materials. The preliminary zinc coating improves the adhesion between the final tin coating and the component electrodes, thus increasing the dissipation factor of the capacitor.
In step 6, the attachments of the feed wires are then cleaned by milling and then, in step 7, the split coils are baked at a temperature between 135 and 140 C for a period of 20 to 60 hours. .
The electrical characteristics, including the capacitance of the split and cooked coils, are then tested in step 8, while in step 9, the sectioned coils are sorted into groups having a preset capacitance margin.
To achieve a very fine tolerance on the classification of capacitors according to their capacitance, the coil is planed, in step 10, to take fragments from the coil until the desired preset capacitance is obtained .
In step 11, the leads are attached to the coil, 24 g in the most typical case, while in step 12, it is checked that the connections and electrical characteristics are complete.
The coil is mounted in an insertion box as described below.
In step 13, the coil and the insertion unit are preheated; in step 14, epoxy resin is mixed, which is then injected into the insertion housing. The coil is inserted into the resin in step 15 and in step 16, the insertion box is filled to the brim. The resin is cured in step 17 for about 24 hours, at
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a typical temperature which is room temperature and the excess resin is removed.
In step 18, the capacitor coils are then subjected to accelerated aging. at a higher voltage than their class, for a period of 6 to 48 hours and at a temperature between 70 and 125 C. The capacitors which have been subjected to this accelerated aging are then annealed in the step 19, under characteristic conditions where the duration of
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cooking is 12 to 48 hours, the temperature 85 to 105 C, the ideal being that the temperature rises to 85 C and the cooking time about 12 hours.
In step 20, the annealed capacitors are removed from the supply frames by treatment with water, then subjected to a new cooking, in step 21. in order to be rid of any moisture before being subjected to thermal shock tests.
In the final control and sorting step 23, the capacitors are selected as a function of their electrical characteristics, in particular as a function of their dissipation factor at simultaneous frequencies of 1 kHz and 10 kHz. Only capacitors that have successfully passed the severe test procedures are marked in step 24, so that they are ready for packaging and shipping.
The present invention provides a method of manufacturing wound capacitors combining reduced physical dimensions with excellent electrical characteristics.
The present invention is not limited to the embodiment described above, which can be modified in its structure as in its details.