CH633394A5 - Resonateur piezoelectrique travaillant en cisaillement d'epaisseur. - Google Patents

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CH633394A5 CH961779A CH961779A CH633394A5 CH 633394 A5 CH633394 A5 CH 633394A5 CH 961779 A CH961779 A CH 961779A CH 961779 A CH961779 A CH 961779A CH 633394 A5 CH633394 A5 CH 633394A5
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Description

L'invention est relative aux résonateurs piézoélectriques à haute fréquence. A partir de 1 MHz et au-delà, ces résonateurs comprennent en général un élément résonant en forme de plaquette circulaire oscillant en cisaillement d'épaisseur. Des éléments en forme de plaquettes rectangulaires, plus faciles à réaliser, sont également connus depuis quelque temps. Seuls ceux-ci sont considérés ici. Ces résonateurs, travaillant en cisaillement d'épaisseur, utilisent de préférence le phénomène du piégeage ou confinement d'énergie (energy trapping) qui concentre la vibration dans la région centrale de la plaquette piézoélectrique, ce qui permet de fixer celle-ci par ses bords ou extrémités à un support rendu solidaire d'un boîtier et ceci au prix d'une perte d'énergie minime, fixation se faisant au moyen d'une brasure ou d'une colle. Le boîtier se présente le plus souvent sous la forme d'une capsule ou ampoule de verre équipée de traversées métalliques ou d'une capsule de métal équipée elle aussi de traversées métalliques mais celles-ci étant alors isolées du reste de la capsule par des perles ou des liaisons céramique-métal.
Pour garantir de bonnes performances, les résonateurs de bonne qualité sont enfermés de façon hermétique dans leur capsule et en général sous vide, pour les mettre à l'abri de toute contamination et éliminer les pertes d'énergie dues à la présence de l'air. Dans ce cas, les traversées électriques doivent nécessairement être étanches, ce qui est à l'origine de nombreux problèmes.
Lorsque pour certaines applications il devient de la plus haute importance de réduire au maximum l'encombrement total du résonateur, les problèmes posés par la fixation de la plaquette rectangulaire à son support et par les traversées étanches deviennent prépondérants et des obstacles infranchissables apparaissent vite du fait des limites de la technique connue. En particulier pour les résonateurs devant fonctionner sous vide, le très petit volume intérieur n'impose pas seulement une étan-chéité presque absolue pour le maintien des performances pendant plusieurs années, mais rend aussi nécessaire un étuvage des composants avant la fermeture pour éviter tout dégazage ultérieur des surfaces se trouvant à l'intérieur de l'enceinte évacuée. Cet étuvage doit être effectué sous vide et à température assez élevée, et ce, pendant un temps d'autant moins long que la température est plus élevée. Or on se trouve évidemment très vite limité par la température maximale que peuvent supporter sans dommage les brasures et les colles utilisées pour l'assemblage.
La présente invention a pour objet de s'affranchir de tous ces inconvénients en proposant un résonateur piézoélectrique à plaquette ou barreau rectangulaire travaillant en cisaillement d'épaisseur, ne comportant qu'un minimum de composants distincts, pouvant être réalisé dans des dimensions très faibles et dont l'usinage comme le montage sont nettement plus simples que ceux que proposent les méthodes connues.
L'invention est définie dans la revendication 1 et exposée dans la description qui suit et pour l'intelligence de laquelle on se référera aux dessins, parmi lesquels:
les figures 1 et 2 représentent à deux stades différents de réalisation un élément résonant et son support selon la présente invention,
les figures 3 et 4 illustrent un autre mode de réalisation selon l'invention,
la figure 5 montre en coupe un élément résonant selon l'invention, mais encapsulé,
la figure 6 est une représentation du résonateur selon l'invention tel qu'il peut se présenter en tant que produit fini,
la figure 7 est une vue éclatée d'un résonateur selon une variante d'exécution de l'invention.
On voit sur la figure 1 un élément résonant selon l'invention. Il est réalisé par simple découpage dans une plaquette de matériau piézoélectrique. De forme gégéralement rectangulaire, il est formé de deux parties distinctes tout en ne constituant qu'une pièce unique et plane: une partie centrale en configuration de barreau 1 et qui est l'élément résonant proprement dit et une partie périphérique 2 formant un cadre entourant complètement le barreau 1 et séparé de ce dernier le long de ses bords longitudinaux par une découpure 3. La découpure 3 est telle que le barreau 1 reste relié sans aucune discontinuité physique ou mécanique au cadre 2 lui servant ainsi de support par ses extrémités 4. Dans les zones d'extrémité 4, le barreau 1 travaillant selon le mode de cisaillement d'épaisseur et utilisant le phénomène du confinement ou piègeage d'énergie n'est pas affecté par les vibrations. Ces zones 4 sont donc neutres et la liaison entre le barreau 1 et le cadre-support 2 n'affectera pas les performances du résonateur.
A un stade ultérieur représenté à la figure 2, un système d'électrodes bipolaires 5 est déposé sur les faces opposées du barreau 1 de manière classique, par exemple par évaporation sous vide. L'épaisseur de métallisation des électrodes 5 satisfait aux règles connues pour que le phénomène de confinement d'énergie soit obtenu de façon à satisfaire aux exigences imposées, c'est-à-dire de façon que la zone siège des vibrations soit rigoureusement localisée dans la partie située entre les électrodes 5 qui est la région médiane du barreau 1. Le cadre-support 2 est alors revêtu sur ses deux faces opposées d'une couche métallisée 7 parfaitement adhérente et reliée par une piste de contact 6 au pôle correspondant du système d'électrodes 5.
Dans une variante illustrée par les figures 3 et 4, la découpure 3 entoure le barreau 1 sur trois de ses côtés si bien qu'il se trouve en porte-à-faux, relié par une seule de ses extrémités 4 au cadre 2. Cette disposition peut être adoptée sans risque puisque les extrémités 4 du barreau 1 n'étant pas affectées par la vibration de cisaillement d'épaisseur confinée dans la région médiane du barreau 1, la liaison de celui-ci avec le cadre-sup5
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port 2 ne sert qu'à maintenir la gémétrie de l'ensemble et à permettre les connexions électriques, or une seule extrémité 4 solidaire du cadre-support 2 est alors suffisante.
Des couvercles 8, constitués par exemple de feuilles métalliques embouties en forme de cuvettes très plates, comme dans l'exemple de la figure 5, de manière à présenter une lèvre périphérique 9, viennent s'appliquer sur chaque couche métallisée 7 du cadre-support 2 et sur toute la périphérie de celui-ci sans pouvoir entrer en contact avec le barreau 1. La fixation des couvercles 8 sur le cadre-support 2 dans le cas où ceux-ci sont métalliques, comme dans le présent exemple, peut se faire par une brasure ou au moyen d'une colle conductrice ou d'un ciment conducteur. Lorsque la fixation se fait par brasage, la couche métallisée 7 peut au préalable être revêtue de l'alliage approprié par procédé galvanique ou sérigraphique. L'étuvage de l'ensemble pourra alors être fait sous vide à une température pouvant dépasser le point de fusion de l'alliage et l'assemblage des couvercles 8 au cadre 2 se fera sous vide ou atmosphère neutre par refonte de l'alliage et de façon parfaitement hermétique.
Les couvercles 8, toujours dans le cas où ils sont métalliques,
servent avantageusement de connexions hermétiques ou bornes de raccordement électrique au résonateur. Ainsi, comme le montre la figure 6 qui représente le produit fini que constitue le résonateur, les couvercles 8 peuvent être pourvus de pattes de 5 connexion 10 selon toute disposition adéquate, comme par exemple celle qui est représentée en pointillés. Le reste de l'encapsulage peut être protégé et isolé par une laque ou un vernis.
Un autre exemple de réalisation de l'invention est illustré io par la figure 7. Dans ce cas, on donne à la couche métallique 7 portée par le cadre-support 2 une bien plus grande épaisseur, de façon qu'il soit possible d'utiliser des couvercles 8 parfaitement plans sans qu'ils puissent pour autant entrer en contact avec le barreau 1. Ces couvercles 8 peuvent alors être soit métalliques 15 soit en matériau isolant tel que du verre, de la céramique ou même du quartz. Dans cette hypothèse, chaque couvercle 8 est revêtu sur une de ses faces d'une couche métallique 11 adhérente formant cadre. Cette couche «épaisse» sera, comme précédemment, porteuse de pattes de connexion 10 et l'assemblage 20 se fera comme dans le cas de couvercles métalliques.
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1 feuille dessins

Claims (6)

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1. Résonateur piézoélectrique à barreau travaillant en cisaillement d'épaisseur en utilisant le phénomène de confinement de l'énergie, caractérisé par le fait que l'élément résonant et son support sont découpés pour constituer une seule pièce plane dans une plaquette dont la partie centrale forme le barreau siège de la vibration et la partie périphérique forme un cadre-support, ces deux parties restant reliées entre elles par au moins une des extrémités du barreau et qu'un couvercle est disposé de chaque côté de l'élément résonant, les faces supérieure et inférieure du cadre-support servant de zones de fixations auxdits couvercles.
2. Résonateur piézoélectrique à barreau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les couvercles sont métalliques et sont soudés sur une couche métallisée déposée sur les faces supérieure et inférieure du cadre-support et servent de bornes de raccordement électrique au résonateur.
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REVENDICATIONS
3. Résonateur piézoélectrique à barreau selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la couche métallique est mince et que les couvercles sont en forme de cuvettes très plates.
4. Résonateur piézoélectrique à barreau selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la couche métallique est épaisse et que les couvercles sont plans.
5. Résonateur piézoélectrique à barreau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les couvercles sont isolants et que le cadresupport porte sur ses faces supérieure et inférieure un revêtement métallique épais sur lequel les couvercles prennent appui, le revêtement présentant vers l'extérieur des oreilles servant de bornes de raccordement électrique au résonateur.
6. Résonateur piézoélectrique à barreau selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les couvercles sont plans et exécutés en matériau tel que le verre, la céramique ou le quartz et revêtus sur une des faces d'une couche métallique adhérente formant cadre.
CH961779A 1978-11-16 1979-10-26 Resonateur piezoelectrique travaillant en cisaillement d'epaisseur. CH633394A5 (fr)

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