EP0336859A1 - Piezo-electric unit with lateral electrical connector pincers - Google Patents

Piezo-electric unit with lateral electrical connector pincers Download PDF

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Publication number
EP0336859A1
EP0336859A1 EP89420115A EP89420115A EP0336859A1 EP 0336859 A1 EP0336859 A1 EP 0336859A1 EP 89420115 A EP89420115 A EP 89420115A EP 89420115 A EP89420115 A EP 89420115A EP 0336859 A1 EP0336859 A1 EP 0336859A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
capsule
periphery
housing
electrodes
Prior art date
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Ceased
Application number
EP89420115A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Cognasse
Peter Graham
Bernard Maury
Jean-Claude Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Horlogerie Photographique Francaise SA
Original Assignee
Horlogerie Photographique Francaise SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Horlogerie Photographique Francaise SA filed Critical Horlogerie Photographique Francaise SA
Publication of EP0336859A1 publication Critical patent/EP0336859A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/06—Arranging circuit leads; Relieving strain on circuit leads

Definitions

  • the present invention relates to electroacoustic transducers, the vibrating element of which consists of a membrane with a layer of piezoelectric material provided with electrodes and held around its periphery in a capsule case.
  • the case comprises a base body provided with a central cavity, the periphery of which forms a bearing surface for the periphery of the membrane with a layer of piezoelectric material;
  • the housing further comprises a cover connecting at its periphery to the base body, and comprising an interior recess communicating with the exterior through at least one orifice;
  • the periphery of the cover has an internal annular relief bearing on the periphery of the membrane to keep it pressed against the periphery of the cavity of the base body.
  • the central cavity of the base body defines, with the piezoelectric membrane, an interior base cavity.
  • the interior cover recess defines, with the piezoelectric membrane, an interior cover cavity.
  • the layer of piezoelectric material separating two conductive surfaces forming the electrodes constitutes an electric capacitor. The piezoelectric transducer effect provides an electrical charge on the electrodes induced by the mechanical stresses undergone by the layer of piezoelectric material.
  • a piezoelectric membrane which is composed of a thin metallic film, forming the base substrate of the membrane, and on which at least one layer of piezoelectric ceramic is secured.
  • the external face of the piezoelectric ceramic is metallized, to form a first electrode, the substrate forming a second electrode.
  • the membrane is composed of a thin electrically insulating film, on which is secured at least one layer of piezoelectric ceramic, the two faces of which are metallized and constitute the electrodes.
  • the electrodes must be electrically connected to the output terminals of the capsule housing.
  • the membrane comprises an electrically conductive substrate
  • one of the connections can be provided by a conductor soldered to the substrate.
  • the second electrode formed by the metallized outer face of the layer of piezoelectric material, is connected by a metallic conductor, one end of which is welded to said metallized face.
  • the membranes are fragile elements, because their thickness is very small, on the order of 100 to 200 microns. Welding such elements is difficult and requires expensive means. It should also be considered that the surfaces on which the conductors are to be soldered are not always easy to access, especially in the case of membranes provided with several layers of piezoelectric material.
  • Such membranes with two layers of piezoelectric material are for example described in the German patent application DE-A-3 309 851: a base substrate in the form of a metallic or insulating thin film carries, on each of its two faces, a layer of piezoelectric ceramic, the two faces of which are metallized and constitute electrodes. The two piezoelectric elements must be electrically connected in parallel. We realize that with such a membrane structure, connections are particularly difficult to make.
  • Document GB-A-2 046 554 describes an electroacoustic capsule with a piezoelectric membrane in which the electrical connections are provided without soldering.
  • the membrane substrate comprises a peripheral zone of radial protuberance, eccentrically radially and protruding outside the zone delimited by the bearing surfaces and the seal.
  • a conductive track insulated by an insulating layer, connects the area of radial outgrowth of the substrate to the electrode, to ensure the electrical connection.
  • the protrusion zone extends outside the box, and is intended to directly receive the external electrical connection means. When the case passes, the radial protuberance of the substrate is embedded in the case, and is therefore held rigidly.
  • the object of the present invention is in particular to avoid the drawbacks of known capsules, by proposing a new capsule structure with a piezoelectric membrane in which the electrical connection of the electrodes is considerably simplified, and does not disturb the mechanical operation of the useful membrane area. , ie of the vibrating part separating the interior base cavity and the interior cover cavity.
  • the electrical connection means while eliminating the welds, practically do not reduce the possibilities of elongation of the membrane.
  • connection of the electrodes is ensured by means of a particularly reduced number of contacts between parts, and the contacts are located inside the capsule housing and are thus protected from external atmospheres.
  • the internal connection is ensured according to the invention without requiring any soldering during assembly of the capsule.
  • the external connection can be ensured by standard lugs, for example "fast-on" type lugs, without risk of damaging the connection elements.
  • the mounting operations are considerably simplified, and can be automated: automatic means can ensure the stacking of the elements constituting the capsule, and simultaneously the connection of the electrodes, by simple positioning and nesting movements of the different constituents. The productivity gain is particularly important, and the risk of faults is considerably reduced.
  • Another object of the invention is to provide a capsule structure which makes it possible to produce a particularly flat capsule, that is to say the thickness of which is reduced compared to known capsules.
  • This advantage is obtained by the fact that the electrical connections according to the present invention do not require any soldering, so that there is no need to provide special housings for the passage of electrical conductors to be inserted during mounting and to be soldered to the electrodes.
  • the capsule according to the present invention comprises a piezoelectric membrane with electrodes, for example of a known type, held around its periphery by elastic seals ensuring sealing.
  • the membrane comprises at least one eccentric zone protruding outside the zone limited by the peripheral joints for holding the membrane, the eccentric part of the membrane defining a peripheral electrical contact zone.
  • the eccentric part of the membrane, or radial protuberance is housed inside the capsule housing in respective protrusions of the housing parts.
  • Conductive surface elements isolated from each other and in contact with their corresponding electrode, connect said corresponding electrode and the radial protrusion zone.
  • Elastic electrical conductors are held in position in the capsule housing, and each comprise an external tab protruding from the housing and constituting the connection terminal of the capsule, and an internal part in the form of a clamp, the external tongue and the internal part being integral with each other and connected by a part passing through the wall of the case.
  • the elastic electrical conductors form connectors, and are respectively in contact with the corresponding end of a respective conductive surface element, to ensure the electrical connection of the electrodes.
  • the clip-like parts of the elastic electrical conductors are held in abutment on either side of the membrane, and provide the electrical connection between the electrodes and the output terminals of the capsule.
  • the elastic electrical conductors in the form of a clamp apply on either side of the piezoelectric membrane a controlled contact pressure, the branches of the clamp being compressed towards each other respectively by the body of base and by the cap of the capsule case during their assembly.
  • the undesirable influence of any initial prestressing or initial deformation of the gripper arms is thus very substantially reduced; the force of support of the clamp branches on the electrodes is in fact mainly determined by the case when the capsule is entirely made up.
  • the capsule according to the present invention comprises a piezoelectric membrane 1.
  • the invention applies for example to a piezoelectric membrane 1 formed from a single layer of piezoelectric material integral with a substrate.
  • the invention also applies to a bimorph piezoelectric membrane 1, that is to say in which a substrate carries two layers of piezoelectric material.
  • the embodiment shown in the figures relates to such a bimorph membrane, formed of a central substrate 2, of an electrically conductive material, the upper face and the lower face respectively carry an upper layer 3 of piezoelectric ceramic and a bottom layer 4 of piezoelectric ceramic.
  • the upper face 5 of the upper layer 3 of piezoelectric ceramic is itself metallized to form a first electrode.
  • the lower face 6 of the lower layer 4 of piezoelectric ceramic is also metallized to form a second electrode.
  • the substrate 2 constitutes a common central electrode of the two layers of piezoelectric ceramic.
  • the substrate 2 substantially forms a circular disc; the upper 3 and lower 4 layers of piezoelectric ceramic are also substantially circular and of radius less than the radius of the disc forming the substrate 2, and are centered with respect to the substrate 2.
  • the membrane is inserted into a housing formed from two main parts: a base body 7 and a cover 8.
  • the base body 7 is provided with a central cavity 9 whose periphery, in the form of peripheral annular relief 10, constitutes a bearing surface for the periphery of the substrate 2.
  • the lower edge of the substrate 2 comes to rest on the peripheral annular relief 10.
  • the cover 8 has an internal recess 11, communicating with the outside through a series of orifices such as the orifice 12, regularly distributed in the wall of the cover as shown in the figures.
  • the cover recess 11 defines an interior cover cavity.
  • the central cavity 9 of the base body defines an interior cavity of the base body. The interior cavities are separated from each other by the piezoelectric membrane 1.
  • the periphery of the cover 8 has an interior annular relief 13, bearing on the periphery of the substrate 2.
  • the annular relief 13 consists of an elastic internal O-ring made of elastomer.
  • the cover 8 is connected by its periphery 14 to the base body 7.
  • the cover 8 and the base body 7 can be secured to one another, during assembly of the capsule, by any means such as welding, bonding , engagement in force, or others.
  • the lower 10 and upper 13 peripheral annular reliefs hold the substrate 2 by pinching outside the zone occupied by the lower 4 and upper 3 layers of piezoelectric ceramic.
  • the substrate 2 has, on a part of its periphery, a radial protrusion 15, constituting an accessible area of the substrate 2 outside the limits defined by the inner relief 13 of the cover and the peripheral annular relief 10 of the base body 7.
  • the protrusion 15 thus constitutes an area over which electrical contact can be ensured with the substrate 2 without disturbing the mechanical characteristics of the central part of the membrane, or part situated inside the limits defined by the reliefs 10 and 13 of the housing.
  • the radial protuberance 15 forms, from the circular border defined by the interior reliefs 13 and the annular relief 10, a rectangular strip as shown in FIG. 1.
  • a strip of electrically insulating varnish 16 partially covers the radial protrusion 15, and forms a continuous insulating zone between the edge 17 of the protrusion 15 and the upper face 5 of the upper layer 3 of piezoelectric ceramic.
  • a track 18 of electrically conductive material is produced on the strip of varnish 16, the track 18 extending beyond the strip of insulating varnish 16 to partially cover the upper face 5 of the upper layer 3 of piezoelectric ceramic, so that the conductive track 18 is electrically connected to the electrode formed by the metallized upper face 5.
  • the track 18 extends to the vicinity of the edge 17 of the radial protuberance 15, but is completely isolated from the substrate 2 by the insulating varnish strip 16.
  • a single track 18 and at least one strip of insulating varnish 16 are sufficient to ensure the connection of the metallized external face 5 of piezoelectric ceramic.
  • the membrane 1 is of the bimorph type
  • the respective upper 18 and lower 180 tracks are arranged symmetrically on either side of the membrane 1, so that they are superimposed on each other in top view in the figure. 1.
  • the radial protuberance 15 of the substrate 2 is housed in respective corresponding protrusions 19 of the base body 7 and 20 of the cover 8.
  • the protrusions 19 and 20 define a peripheral compartment 21, inside the case but outside the vibration zone delimited by the peripheral annular relief 10 of the base body and the inner relief relief 13, the peripheral compartment 21 being intended to receive the means ensuring the electrical connection between the connection terminals of the capsule and the membrane.
  • the electrical connection is provided by two metal connectors 22 and 23 in the form of a clamp.
  • the connectors 22 and 23 have an identical shape.
  • the connector 22 comprises an external tongue 24, protruding outside the housing, secured to an internal part 25, housed in the peripheral compartment 21, and to which it is connected by a portion passing through the wall of the housing.
  • the internal part 25 is cut to form a fork with 3 teeth, a central tooth 26 offset upwards to form an upper clamp branch, and two lateral teeth 27 and 28 offset downwards to form the lower clamp branch, as represent the figures.
  • each tooth comprises a portion deviating from the plane formed by said external tongue 24, then an end portion curved in the other direction and approaching the plane formed by said tongue external.
  • Each end portion comprises a portion shaped to form a fulcrum on a surface and electrical contact with said surface.
  • the connectors 22 and 23 are held in position in the case, for example by lugs 29 of the cover engaging in a corresponding hole 30 in the connector 22.
  • the connectors are also held by pinching between the base body 7 and the cover 8.
  • the central tooth 26 of the connector 22 is supported by its fulcrum on the upper face of the substrate 2, in its zone of radial protrusion 15, while the lower teeth 27 and 28 of the connector 22 are supported by their support points on the underside of the substrate 2 in its radial protrusion zone 15.
  • the connector 22 constitutes, by its external tongue 24, a connection terminal of the capsule connected to the central electrode formed by the substrate 2.
  • the central tooth of the connector 23 is supported by its support point on the upper face of the upper conductive track 18, while the lateral teeth of the connector 23 are supported by their support point on the conductive track lower 180 of membrane.
  • the upper electrode or metallized upper face 5 is electrically connected to the lower electrode or metallized lower face 6 of membrane by the upper conductive track 18, by the central and lateral teeth of the connector 23, and by the conductive track. lower 180.
  • the connector 23 constitutes, by its external tab, an output terminal of the capsule connected simultaneously to the upper 5 and lower 6 electrodes of the membrane 1.
  • the branches 26, 27 and 28 of the connectors 22 and 23 are actuated by the base body 7 and the cover 8 during the assembly of the capsule.
  • Figure 3 by dotted lines, the shape of the device when the cover is not yet fitted on the base body 7: the arms of the clamp formed by the teeth 26, 27 and 28 of the connector 24 are relatively spaced from each other, facilitating the insertion of the membrane 1 between the branches.
  • the cover 8 when the cover 8 is adapted to the base body 7, the base body 7 has an upper face 30 bearing on the lower teeth 27 and 28 of the connectors 24 and 23, while the cover 8 comprises a lower face 31 also bearing on the upper tooth 26 of the connectors.
  • the combined action of the faces 30 and 31 produces a tightening of the clamp formed by the teeth 26, 27 and 28, and controls the clamping of the clamp on the membrane 1.
  • the upper 26 and lower teeth 27 and 28 of the connectors 23 and 24 are shaped so that, when the case is closed by adaptation of the cover 8 on the base body 7, the forces applied by the clamp on the one hand on the upper face and on the other hand on the lower face of the membrane are balanced. In this way, the presence of connectors 23 and 24 does not introduce disturbances in the mechanical and acoustic functioning of the membrane 1.
  • the conductive tracks 18 and 180 can be produced by screen printing of a paste of electrically conductive material.
  • the tracks 18 and 180 can however be carried out by any other means well known in the art.
  • An alternative may consist in providing layers 3 and 4 of piezoelectric ceramic themselves comprising metallized protuberances in the radial protrusion zone 15 of the substrate. In this way, the electrical connection can be direct between the connector 23 and the electrodes 5 and 6.
  • all of the connections are provided in a single radial peripheral protuberance 15.
  • the connections are made in two or more distinct radial peripheral protuberance zones.
  • the connectors 22 and 23 are arranged in a radial direction, in the extension of the radial protuberance 15 of the membrane.
  • This embodiment has the advantage of positioning the two connectors 22 and 23 in two parallel directions, for example on either side of the axis of symmetry of the capsule, as shown in the figures, and in the plane of the membrane.
  • Such an embodiment may be preferred in the case where it is desired to produce a plug-in capsule, the connectors 22 and 23 then being able to be engaged in external female connectors by axial translation.
  • the connectors 22 and 23 are perpendicular to the radial direction of development of the radial projection 15.
  • the connectors 22 and 23 are shown in head-to-tail positions, the connector 22 developing in a first direction perpendicular to the radial direction of the protuberance 15, the connector 23 developing in the opposite direction, the two connectors still being in the plane of the membrane.
  • the connectors 22 and 23 of FIG. 4 have substantially the same constitution as the connectors 22 and 23 of FIG. 1. However, it will be understood that the tangential arrangement of the connectors 22 and 23 of FIG. 4 makes it possible to reduce the radial size of the capsule connection means.
  • the size of the connectors develops in a tangential direction, so that it is possible, without increasing the total size of the capsule, to increase the length of the connectors, and in particular the length teeth of each connector.
  • the increase in the length of the teeth not shown in FIG. 4, makes it possible to increase the length of the elastic part of the connectors, without increasing the radial size E of the protuberance of the capsule, which promotes good control and good reliability of the electrical contacts of the connectors on the membrane.
  • the upper and lower branches of the connectors advantageously have identical lengths, as shown in the figures.
  • the long branch serving in contact with the layer of piezoelectric material
  • the short branch serving in contact with the substrate.

Abstract

The unit according to the invention comprises a membrane (1) formed of a substrate (2) and of two layers (3, 4) of piezoelectric material, the outer surfaces of which are metallised to form the electrodes (5, 6). The membrane comprises a radial protrusion (15), the upper and lower faces of which are pinched between the branches of pincer-shaped connectors (22, 23). Electrical connection of the electrodes thus requires no soldering. <IMAGE>

Description

La présente invention se rapporte aux transducteurs électro­acoustiques dont l'élément vibrant est constitué d'une membrane à couche de matière piézoélectrique munie d'électrodes et maintenue sur son pourtour dans un boitier de capsule.The present invention relates to electroacoustic transducers, the vibrating element of which consists of a membrane with a layer of piezoelectric material provided with electrodes and held around its periphery in a capsule case.

Ce type de capsule est déjà connu depuis de longues années, et est décrit par exemple dans le brevet FR-A-2 511 570, dans le brevet FR-­A-2 337 480, ou dans la demande de brevet JP-58-202699.This type of capsule has already been known for many years, and is described for example in patent FR-A-2,511,570, in patent FR-A-2,337,480, or in patent application JP-58-202699 .

Dans les capsules connues, le boitier comprend un corps de base muni d'une cavité centrale dont la périphérie forme surface d'appui pour la périphérie de la membrane à couche de matière piézoélectrique ; le boitier comprend en outre un couvercle se raccordant par sa périphérie au corps de base, et comportant un évidement intérieur communiquant avec l'extérieur par au moins un orifice ; la périphérie du couvercle comporte un relief annulaire intérieur en appui sur la périphérie de membrane pour la maintenir plaquée contre la périphérie de cavité du corps de base.In known capsules, the case comprises a base body provided with a central cavity, the periphery of which forms a bearing surface for the periphery of the membrane with a layer of piezoelectric material; the housing further comprises a cover connecting at its periphery to the base body, and comprising an interior recess communicating with the exterior through at least one orifice; the periphery of the cover has an internal annular relief bearing on the periphery of the membrane to keep it pressed against the periphery of the cavity of the base body.

La cavité centrale du corps de base définit, avec la membrane piézoélectrique, une cavité intérieure de base. L'évidement intérieur de couvercle définit, avec la membrane piézoélectrique, une cavité inté­rieure de couvercle. La couche de matière piézoélectrique séparant deux surfaces conductrices formant les électrodes constitue un condensateur électrique. L'effet transducteur piézoélectrique fournit sur les élec­trodes une charge électrique induite par les contraintes mécaniques subies par la couche de matière piézoélectrique.The central cavity of the base body defines, with the piezoelectric membrane, an interior base cavity. The interior cover recess defines, with the piezoelectric membrane, an interior cover cavity. The layer of piezoelectric material separating two conductive surfaces forming the electrodes constitutes an electric capacitor. The piezoelectric transducer effect provides an electrical charge on the electrodes induced by the mechanical stresses undergone by the layer of piezoelectric material.

Dans certains cas, on utilise une membrane piézoélectrique composée d'un film mince métallique, formant le substrat de base de la membrane, et sur lequel est solidarisée au moins une couche de céramique piézoélectrique. La face externe de la céramique piézoélectrique est métallisée, pour constituer une première électrode, le substrat formant une seconde électrode. Dans d'autres cas, la membrane est composée d'un film mince électriquement isolant, sur lequel est solidarisée au moins une couche de céramique piézoélectrique dont les deux faces sont métallisées et constituent les électrodes.In some cases, a piezoelectric membrane is used which is composed of a thin metallic film, forming the base substrate of the membrane, and on which at least one layer of piezoelectric ceramic is secured. The external face of the piezoelectric ceramic is metallized, to form a first electrode, the substrate forming a second electrode. In other cases, the membrane is composed of a thin electrically insulating film, on which is secured at least one layer of piezoelectric ceramic, the two faces of which are metallized and constitute the electrodes.

Les électrodes doivent être électriquement connectées à des bornes de sortie du boitier de capsule. Lorsque la membrane comprend un substrat électriquement conducteur, l'une des connexions peut être assurée par un conducteur soudé au substrat. La seconde électrode, formée par la face extérieure métallisée de la couche de matière piézoélectrique, est connectée par un conducteur métallique dont une extrémité est soudée à ladite face métallisée.The electrodes must be electrically connected to the output terminals of the capsule housing. When the membrane comprises an electrically conductive substrate, one of the connections can be provided by a conductor soldered to the substrate. The second electrode, formed by the metallized outer face of the layer of piezoelectric material, is connected by a metallic conductor, one end of which is welded to said metallized face.

Lors de la fabrication de telles capsules connues, la réalisa­tion des connexions électriques constitue une opération particulièrement délicate et onéreuse. En effet, les membranes sont des éléments fragiles, du fait que leur épaisseur est très faible de l'ordre de 100 à 200 microns. Réaliser des soudures sur de tels éléments est difficile et demande des moyens onéreux. On doit en outre considérer que les surfaces sur lesquelles doivent être soudés les conducteurs ne sont pas toujours faciles d'accès, tout particulièrement dans le cas de membranes munies de plusieurs couches de matière piézoélectrique. De telles membranes à deux couches de matière piézoélectrique sont par exemple décrites dans la demande de brevet allemand DE-A-3 309 851 : un substrat de base en forme de film mince métallique ou isolant porte, sur chacune de ses deux faces, une couche de céramique piézoélectrique dont les deux faces sont métallisées et constituent des électrodes. Les deux éléments piézoélectriques doivent être connectés électriquement en parallèle. On se rend compte qu'avec une telle structure de membrane les connexions sont particulièrement délicates à effectuer.When making such known capsules, making the electrical connections is a particularly delicate and expensive operation. In fact, the membranes are fragile elements, because their thickness is very small, on the order of 100 to 200 microns. Welding such elements is difficult and requires expensive means. It should also be considered that the surfaces on which the conductors are to be soldered are not always easy to access, especially in the case of membranes provided with several layers of piezoelectric material. Such membranes with two layers of piezoelectric material are for example described in the German patent application DE-A-3 309 851: a base substrate in the form of a metallic or insulating thin film carries, on each of its two faces, a layer of piezoelectric ceramic, the two faces of which are metallized and constitute electrodes. The two piezoelectric elements must be electrically connected in parallel. We realize that with such a membrane structure, connections are particularly difficult to make.

Une difficulté supplémentaire résulte du fait que la membrane doit être maintenue selon son pourtour par des moyens assurant une bonne étanchéité. L'étanchéité est nécessaire pour assurer le bon fonctionne­ment acoustique de la cavité intérieure de base et de la cavité intérieure de couvercle de la capsule. La demanderesse a pu constater qu'une telle étanchéité n'est pas compatible avec le passage de conducteurs électriques soudés assurant la connexion électrique entre les électrodes et les bornes de sortie de la capsule.An additional difficulty results from the fact that the membrane must be maintained along its periphery by means ensuring a good seal. Sealing is necessary to ensure proper acoustic operation of the base interior cavity and the interior capsule cover cavity. The Applicant has found that such a seal is not compatible with the passage of welded electrical conductors ensuring the electrical connection between the electrodes and the output terminals of the capsule.

Un autre problème rencontré dans les capsules connues réside dans le fait de la présence de soudure pour connecter électriquement les conducteurs électriques aux électrodes. L'échauffement nécessaire pour réaliser la soudure dégrade localement l'effet piézoélectrique dans la couche de matière piézoélectrique. D'autre part la soudure, ainsi que le conducteur, augmentent la masse globale de la membrane mobile, et conduisent à une perte d'efficacité sensible, et à l'apparition de phénomènes de résonance acoustique.Another problem encountered in known capsules lies in the fact of the presence of solder to electrically connect the electrical conductors to the electrodes. The heating required to perform the welding locally degrades the piezoelectric effect in the layer of piezoelectric material. On the other hand, the solder, as well as the conductor, increase the overall mass of the mobile membrane, and lead to a noticeable loss of efficiency, and to the appearance of acoustic resonance phenomena.

Le document GB-A-2 046 554 décrit une capsule électroacoustique à membrane piézoélectrique dans laquelle les connexions électriques sont assurées sans soudures. Dans ce document, le substrat de membrane comprend une zone périphérique d'excroissance radiale, excentrée radia­lement et dépassant hors de la zone délimitée par les surfaces d'appui et le joint d'étanchéité. Une piste conductrice, isolée par une couche isolante, relie la zone d'excroissance radiale du substrat à l'élec­trode, pour assurer la connexion électrique. La zone d'excroissance s'étend à l'extérieur du boitier, et est destinée à recevoir directement les moyens de connexion électriques extérieurs. Au passage du boitier, l'excroissance radiale de substrat est encastrée dans le boitier, et est donc tenue rigidement. Une telle solution évite d'avoir recours à des soudures, mais présente plusieurs inconvénients, et notamment : l'encas­trement de l'excroissance périphérique au passage de la paroi du boitier perturbe les propriétés mécaniques et les déplacements de la membrane de capsule, limitant les possibilités d'élongation de la membrane ; la connexion extérieure, entre les moyens de connexion électriques exté­rieurs et l'extrémité externe de l'excroissance radiale, est rendue délicate par le fait que l'excroissance radiale est une pièce fragile, présentant la même épaisseur très faible que le reste de la membrane, de sorte qu'il n'est pas envisageable d'assurer une connexion électrique extérieure par des cosses standard.Document GB-A-2 046 554 describes an electroacoustic capsule with a piezoelectric membrane in which the electrical connections are provided without soldering. In this document, the membrane substrate comprises a peripheral zone of radial protuberance, eccentrically radially and protruding outside the zone delimited by the bearing surfaces and the seal. A conductive track, insulated by an insulating layer, connects the area of radial outgrowth of the substrate to the electrode, to ensure the electrical connection. The protrusion zone extends outside the box, and is intended to directly receive the external electrical connection means. When the case passes, the radial protuberance of the substrate is embedded in the case, and is therefore held rigidly. Such a solution avoids the need for soldering, but has several drawbacks, and in particular: the embedding of the peripheral protuberance when passing through the wall of the case disturbs the mechanical properties and the displacements of the capsule membrane, limiting the possibilities of elongation of the membrane; the external connection, between the external electrical connection means and the external end of the radial protuberance, is made delicate by the fact that the radial protuberance is a fragile piece, having the same very small thickness as the rest of the membrane , so that it is not possible to provide an external electrical connection by standard lugs.

La présente invention a notamment pour objet d'éviter les inconvénients des capsules connues, en proposant une nouvelle structure de capsule à membrane piézoélectrique dans laquelle la connexion électrique des électrodes est considérablement simplifiée, et ne perturbe pas le fonctionnement mécanique de la zone utile de membrane, c'est à dire de la partie vibrante séparant la cavité intérieure de base et la cavité intérieure de couvercle. En particulier, les moyens de connexion électriques, tout en supprimant les soudures, ne réduisent pratiquement pas les possibilités d'élongation de la membrane.The object of the present invention is in particular to avoid the drawbacks of known capsules, by proposing a new capsule structure with a piezoelectric membrane in which the electrical connection of the electrodes is considerably simplified, and does not disturb the mechanical operation of the useful membrane area. , ie of the vibrating part separating the interior base cavity and the interior cover cavity. In particular, the electrical connection means, while eliminating the welds, practically do not reduce the possibilities of elongation of the membrane.

Selon un autre objet de l'invention, la connexion des électro­des est assurée grâce à un nombre de contacts particulièrement réduit entre pièces, et les contacts sont situés à l'intérieur du boitier de capsule et sont ainsi protégés des atmosphères extérieures.According to another object of the invention, the connection of the electrodes is ensured by means of a particularly reduced number of contacts between parts, and the contacts are located inside the capsule housing and are thus protected from external atmospheres.

Selon un autre objet, la connexion interne est assurée selon l'invention sans nécessiter aucune soudure lors du montage de la capsule. La connexion externe peut être assurée par des cosses standard, par exemple des cosses de type "fast-on", sans risque de détérioration des éléments de connexion. Il en résulte que les opérations de montage sont considérablement simplifiées, et peuvent être automatisées : des moyens automatiques peuvent assurer l'empilage des éléments constituant la capsule, et simultanément la connexion des électrodes, par de simples mouvements de positionnement et d'imbrication des différents consti­tuants. Le gain de productivité est particulièrement important, et les risques de défauts sont considérablement réduits.According to another object, the internal connection is ensured according to the invention without requiring any soldering during assembly of the capsule. The external connection can be ensured by standard lugs, for example "fast-on" type lugs, without risk of damaging the connection elements. As a result, the mounting operations are considerably simplified, and can be automated: automatic means can ensure the stacking of the elements constituting the capsule, and simultaneously the connection of the electrodes, by simple positioning and nesting movements of the different constituents. The productivity gain is particularly important, and the risk of faults is considerably reduced.

Un autre objet de l'invention est de prévoir une structure de capsule qui permette de réaliser une capsule particulièrement plate, c'est à dire dont l'épaisseur soit réduite par rapport aux capsules connues. Cet avantage est obtenu par le fait que les connexions électriques selon la présente invention ne nécessitent aucune soudure, de sorte qu'il n'est pas besoin de prévoir des logements particuliers pour le passage de conducteurs électriques à insérer lors du montage et à souder sur les électrodes.Another object of the invention is to provide a capsule structure which makes it possible to produce a particularly flat capsule, that is to say the thickness of which is reduced compared to known capsules. This advantage is obtained by the fact that the electrical connections according to the present invention do not require any soldering, so that there is no need to provide special housings for the passage of electrical conductors to be inserted during mounting and to be soldered to the electrodes.

Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, la capsule selon la présente invention comporte une membrane piézoélectrique à électro­des, par exemple de type connu, maintenue sur son pourtour par des joints élastiques assurant l'étanchéité. La membrane comporte au moins une zone excentrée dépassant hors de la zone limitée par les joints périphériques de maintien de la membrane, la partie excentrée de membrane définissant une zone de contact électrique périphérique. La partie excentrée de membrane, ou excroissance radiale, est logée à l'intérieur du boitier de capsule dans des excroissances respectives des parties de boitier. Des éléments superficiels conducteurs, isolés les uns des autres et en contact de leur électrode correspondante, relient ladite électrode correspondante et la zone d'excroissance radiale. Des conducteurs électriques élastiques sont maintenus en position dans le boitier de capsule, et comportent chacun une languette externe sortant hors du boitier et constituant borne de connexion de la capsule, et une partie interne en forme de pince, la languette externe et la partie interne étant solidaires l'une de l'autre et reliées par une partie traversant la paroi du boitier. Les conducteurs électriques élastiques forment connecteurs, et sont respectivement en contact de l'extrémité correspondante d'un élément superficiel conducteur respectif, pour assurer la connexion électrique des électrodes. Les parties en forme de pince des conducteurs électriques élastiques sont maintenues en appui de part et d'autre de la membrane, et assurent la connexion électrique entre les électrodes et les bornes de sortie de la capsule.To achieve these and other objects, the capsule according to the present invention comprises a piezoelectric membrane with electrodes, for example of a known type, held around its periphery by elastic seals ensuring sealing. The membrane comprises at least one eccentric zone protruding outside the zone limited by the peripheral joints for holding the membrane, the eccentric part of the membrane defining a peripheral electrical contact zone. The eccentric part of the membrane, or radial protuberance, is housed inside the capsule housing in respective protrusions of the housing parts. Conductive surface elements, isolated from each other and in contact with their corresponding electrode, connect said corresponding electrode and the radial protrusion zone. Elastic electrical conductors are held in position in the capsule housing, and each comprise an external tab protruding from the housing and constituting the connection terminal of the capsule, and an internal part in the form of a clamp, the external tongue and the internal part being integral with each other and connected by a part passing through the wall of the case. The elastic electrical conductors form connectors, and are respectively in contact with the corresponding end of a respective conductive surface element, to ensure the electrical connection of the electrodes. The clip-like parts of the elastic electrical conductors are held in abutment on either side of the membrane, and provide the electrical connection between the electrodes and the output terminals of the capsule.

Selon un mode de réalisation, les conducteurs électriques élastiques en forme de pince appliquent de part et d'autre de la membrane piézoélectrique une pression de contact contrôlée, les branches de la pince étant comprimées l'une vers l'autre respectivement par le corps de base et par le couvercle du boitier de capsule lors de leur assemblage. Il en résulte que l'on réduit ainsi très sensiblement l'influence indésirable des éventuelles précontraintes ou déformations initiales des branches de pince ; la force d'appui des branches de pince sur les électrodes est en effet principalement déterminée par le boitier lorsque la capsule est entièrement constituée.According to one embodiment, the elastic electrical conductors in the form of a clamp apply on either side of the piezoelectric membrane a controlled contact pressure, the branches of the clamp being compressed towards each other respectively by the body of base and by the cap of the capsule case during their assembly. As a result, the undesirable influence of any initial prestressing or initial deformation of the gripper arms is thus very substantially reduced; the force of support of the clamp branches on the electrodes is in fact mainly determined by the case when the capsule is entirely made up.

D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisa­tion particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles :

  • - la figure 1 représente une vue de dessus d'une capsule selon un premier mode de réalisation de la présente invention, couvercle enlevé ;
  • - la figure 2 représente une vue de côté en coupe selon la ligne I-I de la figure 1
  • - la figure 3 est une vue partielle de la figure 2, à plus grande échelle, dans la zone de la pince de contact ; et
  • - la figure 4 est une vue de dessus d'une capsule selon un second mode de réalisation de la présente invention, couvercle enlevé.
Other objects, characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of particular embodiments, given in relation to the attached figures, among which:
  • - Figure 1 shows a top view of a capsule according to a first embodiment of the present invention, cover removed;
  • - Figure 2 shows a side view in section along line II of Figure 1
  • - Figure 3 is a partial view of Figure 2, on a larger scale, in the area of the contact clamp; and
  • - Figure 4 is a top view of a capsule according to a second embodiment of the present invention, cover removed.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, la capsule selon la présente invention comprend une membrane piézoélectri­que 1. L'invention s'applique par exemple à une membrane piézoélectrique 1 formée d'une seule couche de matière piézoélectrique solidaire d'un substrat. L'invention s'applique également à une membrane piézoélectri­que 1 bimorphe, c'est à dire dans laquelle un substrat porte deux couches de matière piézoélectrique. Le mode de réalisation représenté sur les figures concerne une telle membrane bimorphe, formée d'un substrat central 2, en une matière conductrice de l'électricité, dont la face supérieure et la face inférieure portent respectivement une couche supérieure 3 de céramique piézoélectrique et une couche inférieure 4 de céramique piézoélectrique. La face supérieure 5 de la couche supérieure 3 de céramique piézoélectrique est elle-même métallisée pour former une première électrode. La face inférieure 6 de la couche inférieure 4 de céramique piézoélectrique est également métallisée pour former une seconde électrode. Le substrat 2 constitue une électrode centrale commune des deux couches de céramique piézoélectrique.In the embodiment shown in the figures, the capsule according to the present invention comprises a piezoelectric membrane 1. The invention applies for example to a piezoelectric membrane 1 formed from a single layer of piezoelectric material integral with a substrate. The invention also applies to a bimorph piezoelectric membrane 1, that is to say in which a substrate carries two layers of piezoelectric material. The embodiment shown in the figures relates to such a bimorph membrane, formed of a central substrate 2, of an electrically conductive material, the upper face and the lower face respectively carry an upper layer 3 of piezoelectric ceramic and a bottom layer 4 of piezoelectric ceramic. The upper face 5 of the upper layer 3 of piezoelectric ceramic is itself metallized to form a first electrode. The lower face 6 of the lower layer 4 of piezoelectric ceramic is also metallized to form a second electrode. The substrate 2 constitutes a common central electrode of the two layers of piezoelectric ceramic.

Le substrat 2 forme sensiblement un disque circulaire ; les couches supérieure 3 et inférieure 4 en céramique piézoélectrique sont également sensiblement circulaires et de rayon inférieur au rayon du disque formant le substrat 2, et sont centrées par rapport au substrat 2.The substrate 2 substantially forms a circular disc; the upper 3 and lower 4 layers of piezoelectric ceramic are also substantially circular and of radius less than the radius of the disc forming the substrate 2, and are centered with respect to the substrate 2.

La membrane est insérée dans un boitier formé de deux parties principales : un corps de base 7 et un couvercle 8. Le corps de base 7 est muni d'une cavité centrale 9 dont la périphérie, en forme de relief annulaire périphérique 10, constitue une surface d'appui pour la périphérie du substrat 2. Le bord inférieur du substrat 2 vient reposer sur le relief annulaire périphérique 10.The membrane is inserted into a housing formed from two main parts: a base body 7 and a cover 8. The base body 7 is provided with a central cavity 9 whose periphery, in the form of peripheral annular relief 10, constitutes a bearing surface for the periphery of the substrate 2. The lower edge of the substrate 2 comes to rest on the peripheral annular relief 10.

Le couvercle 8 comporte un évidement intérieur 11, communiquant avec l'extérieur par une série d'orifices tels que l'orifice 12, régulièrement répartis dans la paroi du couvercle comme le représentent les figures. L'évidement 11 de couvercle définit une cavité intérieure de couvercle. La cavité centrale 9 du corps de base définit une cavité intérieure de corps de base. Les cavités intérieures sont séparées l'une de l'autre par la membrane piézoélectrique 1.The cover 8 has an internal recess 11, communicating with the outside through a series of orifices such as the orifice 12, regularly distributed in the wall of the cover as shown in the figures. The cover recess 11 defines an interior cover cavity. The central cavity 9 of the base body defines an interior cavity of the base body. The interior cavities are separated from each other by the piezoelectric membrane 1.

La périphérie du couvercle 8 comporte un relief annulaire intérieur 13, en appui sur la périphérie du substrat 2. Dans le mode de réalisation représenté, le relief annulaire 13 est constitué d'un joint intérieur torique élastique, en élastomère. Le couvercle 8 se raccorde par sa périphérie 14 au corps de base 7. Le couvercle 8 et le corps de base 7 peuvent être solidarisés l'un à l'autre, lors du montage de la capsule, par tous moyens tels que soudure, collage, engagement en force, ou autres.The periphery of the cover 8 has an interior annular relief 13, bearing on the periphery of the substrate 2. In the embodiment shown, the annular relief 13 consists of an elastic internal O-ring made of elastomer. The cover 8 is connected by its periphery 14 to the base body 7. The cover 8 and the base body 7 can be secured to one another, during assembly of the capsule, by any means such as welding, bonding , engagement in force, or others.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, les reliefs annulaires périphériques inférieur 10 et supérieur 13 maintien­nent par pincement le substrat 2 à l'extérieur de la zone occupée par les couches inférieure 4 et supérieure 3 de céramique piézoélectrique.In the embodiment shown in the figures, the lower 10 and upper 13 peripheral annular reliefs hold the substrate 2 by pinching outside the zone occupied by the lower 4 and upper 3 layers of piezoelectric ceramic.

Le substrat 2 comporte, sur une partie de sa périphérie, une excroissance radiale 15, constituant une zone accessible du substrat 2 extérieure aux limites définies par le relief intérieur 13 de couvercle et le relief annulaire périphérique 10 du corps de base 7. L'excroissan­ce 15 constitue ainsi une zone sur laquelle on peut assurer un contact électrique avec le substrat 2 sans perturber les caractéristiques mécaniques de la partie centrale de membrane, ou partie située à l'intérieur des limites définies par les reliefs 10 et 13 de boitier. Par exemple, l'excroissance radiale 15 forme, à partir de la bordure circulaire définie par les reliefs intérieur 13 et annulaire 10, une bande rectangulaire comme le représente la figure 1.The substrate 2 has, on a part of its periphery, a radial protrusion 15, constituting an accessible area of the substrate 2 outside the limits defined by the inner relief 13 of the cover and the peripheral annular relief 10 of the base body 7. The protrusion 15 thus constitutes an area over which electrical contact can be ensured with the substrate 2 without disturbing the mechanical characteristics of the central part of the membrane, or part situated inside the limits defined by the reliefs 10 and 13 of the housing. For example, the radial protuberance 15 forms, from the circular border defined by the interior reliefs 13 and the annular relief 10, a rectangular strip as shown in FIG. 1.

Une bande de vernis électriquement isolante 16 recouvre en partie l'excroissance radiale 15, et forme une zone isolante continue entre le bord 17 de l'excroissance 15 et la face supérieure 5 de la couche supérieure 3 en céramique piézoélectrique. Une piste 18 en matière conductrice de l'électricité est réalisée sur la bande de vernis 16, la piste 18 débordant de la bande de vernis isolant 16 pour recouvrir partiellement la face supérieure 5 de la couche supérieure 3 de céramique piézoélectrique, de sorte que la piste conductrice 18 est électriquement connectée à l'électrode formé par la face supérieure 5 métallisée. La piste 18 s'étend jusqu'au voisinage du bord 17 de l'excroissance radiale 15, mais est totalement isolée du substrat 2 par la bande vernis isolant 16.A strip of electrically insulating varnish 16 partially covers the radial protrusion 15, and forms a continuous insulating zone between the edge 17 of the protrusion 15 and the upper face 5 of the upper layer 3 of piezoelectric ceramic. A track 18 of electrically conductive material is produced on the strip of varnish 16, the track 18 extending beyond the strip of insulating varnish 16 to partially cover the upper face 5 of the upper layer 3 of piezoelectric ceramic, so that the conductive track 18 is electrically connected to the electrode formed by the metallized upper face 5. The track 18 extends to the vicinity of the edge 17 of the radial protuberance 15, but is completely isolated from the substrate 2 by the insulating varnish strip 16.

Dans les modes de réalisation dans lesquels la membrane 1 ne comporte qu'une seule couche de céramique piézoélectrique, une seule piste 18 et au moins une bande de vernis isolant 16 sont suffisantes pour assurer la connexion de la face extérieure métallisée 5 de céramique piézoélectrique.In the embodiments in which the membrane 1 comprises only a single layer of piezoelectric ceramic, a single track 18 and at least one strip of insulating varnish 16 are sufficient to ensure the connection of the metallized external face 5 of piezoelectric ceramic.

Dans les modes de réalisation dans lesquels la membrane 1 est de type bimorphe, il faut alors utiliser une telle bande de vernis 160 sur la surface inférieure de la membrane, et une telle piste 180 également sur la face inférieure de la bande de vernis 160. Dans ce cas, de préférence, les pistes respectives supérieure 18 et inférieure 180 sont disposées symétriquement de part et d'autre de la membrane 1, de sorte qu'elles sont superposées l'une sur l'autre en vue de dessus sur la figure 1. Ainsi on comprendra que, en vue de dessous, la membrane 1 ainsi que les pistes 180 et bandes de vernis 160 inférieures présentent le même aspect que les pistes 18 et bande 16 en vue de dessus sur la figure 1.In the embodiments in which the membrane 1 is of the bimorph type, it is then necessary to use such a strip of varnish 160 on the lower surface of the membrane, and such a track 180 also on the underside of the strip of varnish 160. In this case, preferably, the respective upper 18 and lower 180 tracks are arranged symmetrically on either side of the membrane 1, so that they are superimposed on each other in top view in the figure. 1. Thus it will be understood that, when viewed from below, the membrane 1 as well as the tracks 180 and lower varnish strips 160 have the same appearance as the tracks 18 and strip 16 seen from above on the figure 1.

L'excroissance radiale 15 du substrat 2 est logée dans des excroissances correspondantes respectives 19 du corps de base 7 et 20 du couvercle 8. Les excroissances 19 et 20 définissent un compartiment périphérique 21, intérieur au boitier mais extérieur à la zone de vibration délimitée par le relief annulaire périphérique 10 du corps de base et le relief intérieur 13 de couvercle, le compartiment périphéri­que 21 étant destiné à recevoir les moyens assurant la connexion électrique entre les bornes de connexion de la capsule et la membrane.The radial protuberance 15 of the substrate 2 is housed in respective corresponding protrusions 19 of the base body 7 and 20 of the cover 8. The protrusions 19 and 20 define a peripheral compartment 21, inside the case but outside the vibration zone delimited by the peripheral annular relief 10 of the base body and the inner relief relief 13, the peripheral compartment 21 being intended to receive the means ensuring the electrical connection between the connection terminals of the capsule and the membrane.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, la connexion électrique est assurée par deux connecteurs métalliques 22 et 23 en forme de pince. Les connecteurs 22 et 23 ont une forme identique. Ainsi, le connecteur 22 comprend une languette externe 24, dépassant à l'extérieur du boitier, solidaire d'une partie interne 25, logée dans le compartiment périphérique 21, et à laquelle elle est reliée par une portion traversant la paroi du boitier. La partie interne 25 est découpée pour former une fourche à 3 dents, une dent centrale 26 déportée vers le haut pour former une branche supérieure de pince, et deux dents latérales 27 et 28 déportées vers le bas pour former la branche inférieure de pince, comme le représentent les figures. Partant de la zone de raccordement à la languette externe 24, chaque dent comprend une portion s'écartant du plan formé par ladite languette externe 24, puis une portion d'extrémité incurvée dans l'autre sens et se rapprochant du plan formé par ladite languette externe. Chaque portion d'extrémité comprend une portion conformée pour former point d'appui sur une surface et contact électrique avec ladite surface. Les connecteurs 22 et 23 sont maintenus en position dans le boitier par exemple par des ergots 29 du couvercle s'engageant dans un trou 30 correspondant du connecteur 22. Les connecteurs sont également tenus par pincement entre le corps de base 7 et le couvercle 8.In the embodiment shown in the figures, the electrical connection is provided by two metal connectors 22 and 23 in the form of a clamp. The connectors 22 and 23 have an identical shape. Thus, the connector 22 comprises an external tongue 24, protruding outside the housing, secured to an internal part 25, housed in the peripheral compartment 21, and to which it is connected by a portion passing through the wall of the housing. The internal part 25 is cut to form a fork with 3 teeth, a central tooth 26 offset upwards to form an upper clamp branch, and two lateral teeth 27 and 28 offset downwards to form the lower clamp branch, as represent the figures. Starting from the connection zone to the external tongue 24, each tooth comprises a portion deviating from the plane formed by said external tongue 24, then an end portion curved in the other direction and approaching the plane formed by said tongue external. Each end portion comprises a portion shaped to form a fulcrum on a surface and electrical contact with said surface. The connectors 22 and 23 are held in position in the case, for example by lugs 29 of the cover engaging in a corresponding hole 30 in the connector 22. The connectors are also held by pinching between the base body 7 and the cover 8.

Lorsque la capsule est assemblée, la dent centrale 26 du connecteur 22 est en appui par son point d'appui sur la face supérieure du substrat 2, dans sa zone d'excroissance radiale 15, tandis que les dents inférieures 27 et 28 du connecteur 22 sont en appui par leurs points d'appui sur la face inférieure du substrat 2 dans sa zone d'excroissance radiale 15. Ainsi, le connecteur 22 constitue, par sa languette externe 24, une borne de connexion de la capsule raccordée à l'électrode centrale formée par le substrat 2.When the capsule is assembled, the central tooth 26 of the connector 22 is supported by its fulcrum on the upper face of the substrate 2, in its zone of radial protrusion 15, while the lower teeth 27 and 28 of the connector 22 are supported by their support points on the underside of the substrate 2 in its radial protrusion zone 15. Thus, the connector 22 constitutes, by its external tongue 24, a connection terminal of the capsule connected to the central electrode formed by the substrate 2.

De même, la dent centrale du connecteur 23 est en appui par son point d'appui sur la face supérieure de la piste 18 conductrice supérieure, tandis que les dents latérales du connecteur 23 sont en appui par leur point d'appui sur la piste conductrice inférieure 180 de membrane. Il en résulte que l'électrode supérieure ou face supérieure métallisée 5 est connectée électriquement à l'électrode inférieure ou face inférieure métallisée 6 de membrane par la piste conductrice supérieure 18, par les dents centrale et latérales du connecteur 23, et par la piste conductrice inférieure 180. D'autre part, le connecteur 23 constitue, par sa languette externe, une borne de sortie de la capsule connectée simultanément aux électrodes supérieure 5 et inférieure 6 de la membrane 1.Similarly, the central tooth of the connector 23 is supported by its support point on the upper face of the upper conductive track 18, while the lateral teeth of the connector 23 are supported by their support point on the conductive track lower 180 of membrane. It follows that the upper electrode or metallized upper face 5 is electrically connected to the lower electrode or metallized lower face 6 of membrane by the upper conductive track 18, by the central and lateral teeth of the connector 23, and by the conductive track. lower 180. On the other hand, the connector 23 constitutes, by its external tab, an output terminal of the capsule connected simultaneously to the upper 5 and lower 6 electrodes of the membrane 1.

De préférence, les branches 26, 27 et 28 des connecteurs 22 et 23 sont actionnées par le corps de base 7 et le couvercle 8 lors de l'assemblage de la capsule. On a représenté sur la figure 3, par des traits en pointillés, la forme du dispositif lorsque le couvercle n'est pas encore adapté sur le corps de base 7 : les branches de la pince formées par les dents 26, 27 et 28 du connecteur 24 sont relativement écartées l'une de l'autre, facilitant l'insertion de la membrane 1 entre les branches. Après cette insertion, lorsque l'on adapte le couvercle 8 sur le corps de base 7, le corps de base 7 comporte une face supérieure 30 en appui sur les dents inférieures 27 et 28 des connecteurs 24 et 23, tandis que le couvercle 8 comporte une face inférieure 31 également en appui sur la dent supérieure 26 des connecteurs. L'action conjuguée des faces 30 et 31 produit un resserrement de la pince formée par les dents 26, 27 et 28, et maîtrise le serrage de la pince sur la membrane 1.Preferably, the branches 26, 27 and 28 of the connectors 22 and 23 are actuated by the base body 7 and the cover 8 during the assembly of the capsule. There is shown in Figure 3, by dotted lines, the shape of the device when the cover is not yet fitted on the base body 7: the arms of the clamp formed by the teeth 26, 27 and 28 of the connector 24 are relatively spaced from each other, facilitating the insertion of the membrane 1 between the branches. After this insertion, when the cover 8 is adapted to the base body 7, the base body 7 has an upper face 30 bearing on the lower teeth 27 and 28 of the connectors 24 and 23, while the cover 8 comprises a lower face 31 also bearing on the upper tooth 26 of the connectors. The combined action of the faces 30 and 31 produces a tightening of the clamp formed by the teeth 26, 27 and 28, and controls the clamping of the clamp on the membrane 1.

De préférence, les dents supérieure 26 et inférieures 27 et 28 des connecteurs 23 et 24 sont conformées de façon que, lorsque le boitier est fermé par adaptation du couvercle 8 sur le corps de base 7, les efforts appliqués par la pince d'une part sur la face supérieure et d'autre part sur la face inférieure de la membrane sont équilibrés. De cette façon, la présence des connecteurs 23 et 24 n'introduit pas de perturbations dans le fonctionnement mécanique et acoustique de la membrane 1.Preferably, the upper 26 and lower teeth 27 and 28 of the connectors 23 and 24 are shaped so that, when the case is closed by adaptation of the cover 8 on the base body 7, the forces applied by the clamp on the one hand on the upper face and on the other hand on the lower face of the membrane are balanced. In this way, the presence of connectors 23 and 24 does not introduce disturbances in the mechanical and acoustic functioning of the membrane 1.

Les pistes conductrices 18 et 180 peuvent être réalisées par sérigraphie d'une pâte en matière conductrice de l'electricité. Les pistes 18 et 180 peuvent toutefois être réalisées par tout autre moyen bien connu de la technique.The conductive tracks 18 and 180 can be produced by screen printing of a paste of electrically conductive material. The tracks 18 and 180 can however be carried out by any other means well known in the art.

Une alternative peut consister à prévoir des couches 3 et 4 de céramique piézoélectrique comportant elles-mêmes des excroissances mé­tallisées dans la zone d'excroissance radiale 15 du substrat. De cette manière, la connexion électrique peut être directe entre le connecteur 23 et les électrodes 5 et 6.An alternative may consist in providing layers 3 and 4 of piezoelectric ceramic themselves comprising metallized protuberances in the radial protrusion zone 15 of the substrate. In this way, the electrical connection can be direct between the connector 23 and the electrodes 5 and 6.

Dans les modes de réalisation représentés, l'ensemble des connexions est assuré dans une seule excroissance périphérique radiale 15. En alternative, on peut préférer des modes de réalisation dans lesquels les connexions sont réalisées dans deux ou plusieurs zones d'excroissance périphériques radiales distinctes.In the embodiments shown, all of the connections are provided in a single radial peripheral protuberance 15. Alternatively, it is possible to prefer embodiments in which the connections are made in two or more distinct radial peripheral protuberance zones.

Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, les connecteurs 22 et 23 sont disposés selon une direction radiale, dans le prolongement de l'excroissance radiale 15 de la membrane. Ce mode de réalisation présente l'avantage de positionner les deux connecteurs 22 et 23 selon deux directions parallèles, par exemple de part et d'autre de l'axe de symétrie de la capsule, comme le représentent les figures, et dans le plan de la membrane. Un tel mode de réalisation pourra être préféré dans le cas où l'on veut réaliser une capsule embrochable, les connecteurs 22 et 23 pouvant alors être engagés dans des connecteurs femelles extérieurs par translation axiale.In the embodiment shown in Figures 1 to 3, the connectors 22 and 23 are arranged in a radial direction, in the extension of the radial protuberance 15 of the membrane. This embodiment has the advantage of positioning the two connectors 22 and 23 in two parallel directions, for example on either side of the axis of symmetry of the capsule, as shown in the figures, and in the plane of the membrane. Such an embodiment may be preferred in the case where it is desired to produce a plug-in capsule, the connectors 22 and 23 then being able to be engaged in external female connectors by axial translation.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, les connecteurs 22 et 23 sont perpendiculaires à la direction radiale de développement de l'excroissance radiale 15. Sur la figure, on a représenté les connecteurs 22 et 23 en des positions tête-bêche, le connecteur 22 se développant selon une première direction perpendiculai­re à la direction radiale de l'excroissance 15, le connecteur 23 se développant dans la direction opposée, les deux connecteurs étant encore dans le plan de la membrane. Les connecteurs 22 et 23 de la figure 4 ont sensiblement la même constitution que les connecteurs 22 et 23 de la figure 1. Toutefois, on comprendra que la disposition tangentielle des connecteurs 22 et 23 de la figure 4 permet de réduire l'encombrement radial des moyens de connexion de la capsule. L'encombrement des connecteurs se développe selon une direction tangentielle, de sorte qu'il est possible, sans augmenter l'encombrement total de la capsule, d'augmenter la longueur des connecteurs, et en particulier la longueur des dents de chaque connecteur. L'augmentation de longueur des dents, non représentée sur la figure 4, permet d'augmenter la longueur de la partie élastique des connecteurs, sans augmenter l'encombrement radial E de l'excroissance de capsule, ce qui favorise une bonne maîtrise et une bonne fiabilité des contacts électriques des connecteurs sur la membrane.In the embodiment shown in FIG. 4, the connectors 22 and 23 are perpendicular to the radial direction of development of the radial projection 15. In the figure, the connectors 22 and 23 are shown in head-to-tail positions, the connector 22 developing in a first direction perpendicular to the radial direction of the protuberance 15, the connector 23 developing in the opposite direction, the two connectors still being in the plane of the membrane. The connectors 22 and 23 of FIG. 4 have substantially the same constitution as the connectors 22 and 23 of FIG. 1. However, it will be understood that the tangential arrangement of the connectors 22 and 23 of FIG. 4 makes it possible to reduce the radial size of the capsule connection means. The size of the connectors develops in a tangential direction, so that it is possible, without increasing the total size of the capsule, to increase the length of the connectors, and in particular the length teeth of each connector. The increase in the length of the teeth, not shown in FIG. 4, makes it possible to increase the length of the elastic part of the connectors, without increasing the radial size E of the protuberance of the capsule, which promotes good control and good reliability of the electrical contacts of the connectors on the membrane.

Dans les modes de réalisation dans lesquels la membrane est de type bimorphe, les branches supérieure et inférieure des connecteurs ont avantageusement des longueurs identiques, comme le représentent les figures. Dans le cas d'une membrane formée d'une seule couche de matière piézoélectrique solidaire d'un substrat, on pourra par contre utiliser des connecteurs dont les branches supérieure et inférieure ont des longueurs différentes, la branche longue servant au contact de la couche de matière piézoélectrique, la branche courte servant au contact avec le substrat.In the embodiments in which the membrane is of the bimorph type, the upper and lower branches of the connectors advantageously have identical lengths, as shown in the figures. In the case of a membrane formed of a single layer of piezoelectric material integral with a substrate, it is possible, on the other hand, to use connectors whose upper and lower branches have different lengths, the long branch serving in contact with the layer of piezoelectric material, the short branch serving in contact with the substrate.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisa­tion qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations contenues dans le domaine des revendica­tions ci-après.The present invention is not limited to the embodiments which have been explicitly described, but it includes the various variants and generalizations thereof contained in the field of claims below.

Claims (8)

1 - Capsule électroacoustique à membrane piézoélectrique, dont l'élément vibrant est constitué d'une membrane (1) à couche (3) de matière piézoélectrique munie d'électrodes (5, 2) maintenue sur son pourtour dans un boitier de capsule, le boitier comprenant un corps de base (7) muni d'une cavité centrale (9) dont la périphérie (10) forme surface d'appui pour la périphérie de membrane, le boitier comprenant en outre un couvercle (8) se raccordant par sa périphérie (14) au corps de base et comportant un évidement intérieur (11) communiquant avec l'extérieur par au moins un orifice (12), la périphérie du couvercle comportant un relief annulaire intérieur (13) en appui sur la périphérie de membrane et la maintenant plaquée contre la périphérie (10) de cavité du corps de base, des conducteurs électriques assurant la connexion électrique entre les électrodes (2, 5) de la membrane (1) et des bornes de sortie de la capsule, la membrane (1) comprenant au moins une zone périphérique d'excroissance radiale (15), excentrée radialement et dépassant hors de la zone délimitée par les surfaces d'appui (10, 13) de la membrane dans le boitier de capsule, des éléments superficiels conducteurs (18, 180) isolés les uns des autres, et en contact de leur électrode correspondante, reliant ladite électrode correspondante (5, 2) et la zone d'excroissance radiale (15),
caractérisée en ce que
- l'excroissance radiale (15) est logée à l'intérieur du boîtier dans des excroissances respectives (19, 20) des parties de boîtier,
- au moins deux connecteurs (22, 23) en forme de pince, comprenant chacun au moins une branche supérieure et au moins une branche inférieure, viennent en appui élastique avec leur branche supérieure en appui sur la face supérieure de membrane (1) et leur branche inférieure en appui sur la face inférieure de membrane (1) dans la zone d'excroissance radiale (15) de la membrane,
- les connecteurs (22, 23) étant respectivement en contact de l'ex­trémité correspondante d'un élément superficiel conducteur respectif, pour assurer la connexion électrique des électrodes (2, 5),
- les connecteurs (22, 23) sont maintenus en position dans le boitier, et comportent chacun une languette externe (24) constituant borne de connexion de la capsule et une partie interne (25) en forme de pince.1 - Electroacoustic capsule with piezoelectric membrane, the vibrating element of which consists of a membrane (1) with a layer (3) of piezoelectric material provided with electrodes (5, 2) held around its periphery in a capsule case, the housing comprising a base body (7) provided with a central cavity (9), the periphery (10) of which forms a bearing surface for the membrane periphery, the housing further comprising a cover (8) connected by its periphery (14) to the base body and comprising an interior recess (11) communicating with the exterior through at least one orifice (12), the periphery of the cover comprising an interior annular relief (13) bearing on the periphery of the membrane and the now pressed against the periphery (10) of cavity of the base body, electrical conductors ensuring the electrical connection between the electrodes (2, 5) of the membrane (1) and output terminals of the capsule, the membrane (1) including at least u a peripheral zone of radial protuberance (15), eccentrically radially and protruding outside the zone delimited by the bearing surfaces (10, 13) of the membrane in the capsule housing, isolated conductive surface elements (18, 180) from each other, and in contact with their corresponding electrode, connecting said corresponding electrode (5, 2) and the radial protrusion zone (15),
characterized in that
the radial protuberance (15) is housed inside the housing in respective protuberances (19, 20) of the housing parts,
- At least two clamp-shaped connectors (22, 23), each comprising at least one upper branch and at least one lower branch, come into elastic support with their upper branch in abutment on the upper face of the membrane (1) and their lower branch bearing on the underside of the membrane (1) in the radial protrusion zone (15) of the membrane,
the connectors (22, 23) being respectively in contact with the corresponding end of a respective conductive surface element, to ensure the electrical connection of the electrodes (2, 5),
- The connectors (22, 23) are held in position in the housing, and each comprise an external tongue (24) constituting the connection terminal of the capsule and an internal part (25) in the form of a clamp. 2 - Capsule selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pinces des connecteurs (22, 23) sont sollicitées par le boitier de capsule, le corps de base (7) et le couvercle (8) tendant à resserrer les branches de pince l'une vers l'autre lors de l'assemblage de la capsule.2 - Capsule according to claim 1, characterized in that the clamps of the connectors (22, 23) are acted upon by the capsule housing, the base body (7) and the cover (8) tending to tighten the clamp branches towards one another during the assembly of the capsule. 3 - Capsule selon la revendication 2, caractérisée en ce que les éléments superficiels conducteurs (18, 180) sont réalisées par sérigraphie d'une pâte de matière conductrice de l'électricité.3 - Capsule according to claim 2, characterized in that the conductive surface elements (18, 180) are produced by screen printing of a paste of electrically conductive material. 4 - Capsule selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les couches (3, 4) de céramique piézoélectrique comportent elles-même des excroissances, métallisées dans la zone d'excroissance radiale (15) de membrane, et en ce qu'une pince de connecteur (23) est en appui directement sur les excroissances radiales d'électrodes.4 - Capsule according to one of claims 1 or 2, characterized in that the layers (3, 4) of piezoelectric ceramic themselves include protrusions, metallized in the radial protrusion zone (15) of the membrane, and in that a connector clamp (23) bears directly on the radial protrusions of the electrodes. 5 - Capsule selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que tous les contacts électriques sont rassemblés dans une seule excroissance radiale (15) de membrane.5 - Capsule according to any one of claims 1 to 4, characterized in that all the electrical contacts are combined in a single radial protuberance (15) of membrane. 6 - Capsule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la membrane est de type bimorphe, un premier connecteur (22) assurant la connexion électrique avec le substrat (2), un second connecteur (23) assurant la connexion électrique simultanément avec les deux électrodes supérieure (5) et inférieure (6) de membrane.6 - Capsule according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the membrane is of the bimorph type, a first connector (22) ensuring the electrical connection with the substrate (2), a second connector (23) ensuring the electrical connection simultaneously with the two upper (5) and lower (6) membrane electrodes. 7 - Capsule selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que, lorsque le boitier est fermé, les pinces de connecteurs (22, 23) ont des forces d'appui équilibrées de part et d'autre du plan de la membrane.7 - Capsule according to any one of claims 1 to 6, characterized in that, when the housing is closed, the connector clamps (22, 23) have balanced bearing forces on either side of the plane of the membrane. 8 - Capsule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les pinces de connecteurs comportent chacune 3 dents, une première dent (26) formant l'une des branches de pince, les autres dents (27, 28) formant la seconde branche de pince.8 - Capsule according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the connector clamps each have 3 teeth, a first tooth (26) forming one of the clamp branches, the other teeth (27, 28) forming the second clamp branch.
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