FR2542553A1

FR2542553A1 - DEVICE FOR RECOVERING A PIEZOELECTRIC DIAPHRAGM, ITS PRODUCTION METHOD AND ELECTROMECHANICAL TRANSDUCER USING SUCH A DEVICE

Info

Publication number: FR2542553A1
Application number: FR8303696A
Authority: FR
Inventors: Pierre Ravinet; Christian Claudepierre; Denis Guillou; Francois Micheron
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1983-03-07
Filing date: 1983-03-07
Publication date: 1984-09-14
Also published as: JPS59174098A; EP0119897A1

Abstract

L'INVENTION SE RAPPORTE AUX DISPOSITIFS D'ENCASTREMENT D'UN DIAPHRAGME PIEZO-ELECTRIQUE. L'INVENTION A POUR OBJET DE PLACER UN DIAPHRAGME 50 ENTRE DES MORS D'ENCASTREMENT 51 ET 52 DONT LE PROFIL D'ENCASTREMENT EST TEL QU'IL EMPECHE TOUT RETRAIT DU DIAPHRAGME PAR RAPPORT A SES MORS A LA SUITE D'UNE VARIATION NOTABLE DE LA TEMPERATURE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA REALISATION DE TRANSDUCTEURS ELECTROMECANIQUES, DE CAPSULES MICROPHONIQUES ET D'ACCELEROMETRES.THE INVENTION RELATES TO MOUNTING DEVICES FOR A PIEZO-ELECTRIC DIAPHRAGM. THE OBJECT OF THE INVENTION IS TO PLACE A DIAPHRAGM 50 BETWEEN RECESSING JAWS 51 AND 52 WHOSE RECESSING PROFILE IS SUCH AS IT PREVENTS ANY REMOVAL OF THE DIAPHRAGM FROM ITS JAWS FOLLOWING A NOTABLE VARIATION OF TEMPERATURE. THE INVENTION APPLIES IN PARTICULAR TO THE REALIZATION OF ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS, MICROPHONIC CAPSULES AND ACCELEROMETERS.

Description

DISPOSITIF D'ENCASTREMENT D'UN DIAPHRAGME PIEZOELECTRIQUE,DEVICE FOR RECOVERING A PIEZOELECTRIC DIAPHRAGM,

SON PROCEDE DE REALISATION ET TRANSDUCTEUR ITS PRODUCTION METHOD AND TRANSDUCER

ELECTROMECANIQUE UTILISANT UN TEL DISPOSITIF ELECTROMECHANICS USING SUCH A DEVICE

La présente invention concerne des dispositifs transducteurs ou cap- The present invention relates to transducer or captor

teurs qui font appel à des diaphragmes polymères encastrés pour assurer des fonctions de transfert mécanique ou acoustique L'invention concerne plus which use embedded polymer diaphragms to provide mechanical or acoustic transfer functions.

particulièrement les transducteurs électromécaniques et les accéléromètres. particularly electromechanical transducers and accelerometers.

Les développements récents des polymères piézoélectriques ont permis leur application à des dispositifs qui les utilisent souvent sous la forme de diaphragme encastré L'encastrement est généralement réalisé par serrage entre des mors métalliques Les mors métalliques ont l'avantage sur ceux réalisés en d'autres matériaux de procurer un encastrement ayant de bonnes qualités mécaniques, de bien résister aux contraintes de fluage engendrées lors du serrage du diaphragme Ils satisfont également aux exigences de précision et de fabrication en grande série Le choix du métal est d'autant plus justifié lorsque les pièces servant à l'encastrement ont à assurer une prise de contact électrique par pression sur les électrodes supportées par le Recent developments of piezoelectric polymers have allowed their application to devices that often use them in the form of recessed diaphragm Recessing is usually achieved by clamping between metal jaws Metal jaws have the advantage over those made of other materials to provide a recess with good mechanical properties, to withstand the creep constraints generated during the clamping of the diaphragm They also meet the requirements of precision and mass production The choice of metal is all the more justified when the parts serving to the embedding have to ensure an electrical contact by pressure on the electrodes supported by the

di Iaphragme.Iaphragm.

Une telle structure, associant des matériaux aussi différents qu'un métal et un polymère, présente l'inconvénient résultant de la grande Such a structure, combining materials as different as a metal and a polymer, has the drawback resulting from the great

différence entre les coefficients de dilatation thermique de ces matériaux. difference between the coefficients of thermal expansion of these materials.

En effet, les valeurs typiques des coefficients de dilatation thermique vont de 0,5 10-5 à 2 10-5 K 1 pour les métaux et de 0,5 10-4 à 5 104 K-1 pour des polymères d'emploi usuel Il en résulte que les polymères se déforment plus que les métaux avec la température Lorsque la température varie, il se produit une dilatation différentielle entre les mors et le diaphragme qui peut modifier l'état mécanique du diaphragme en affectant soit sa forme soit son état de contrainte Si les variations de température sont faibles, les modifications mécaniques du diaphragme sont réversibles Il n'en va pas de même pour des variations importantes de la température, par exemple de l'ordre de grandeur de celles imposées par les normes militaires Dans ce cas, le diaphragme peut subir des modifications mécaniques irréversibles qui Indeed, the typical values of the coefficients of thermal expansion range from 0.5 10-5 to 2 10-5 K 1 for metals and from 0.5 10-4 to 5 104 K-1 for polymers of usual use. The result is that the polymers deform more than the metals with the temperature When the temperature varies, there is a differential expansion between the jaws and the diaphragm which can modify the mechanical state of the diaphragm by affecting either its shape or its state of stress If the temperature variations are small, the mechanical modifications of the diaphragm are reversible. The same can not be said of significant variations in temperature, for example of the order of magnitude of those imposed by the military standards. In this case , the diaphragm may undergo irreversible mechanical changes that

entraînent des altérations de ses propriétés électromécaniques. cause alterations in its electromechanical properties.

Afin de pallier ces inconvénients, l'invention propose la mise en oeuvre de moyens évitant tout mouvement relatif causé par les variations de température, d'un diaphragme par rapport à ses pièces d'encastrement Ces moyens agissent soit par augmentation du frottement entre les différentes parties, soit par un ancrage du diaphragme par rapport à ses mors. In order to overcome these drawbacks, the invention proposes the implementation of means avoiding any relative movement caused by temperature variations, of a diaphragm with respect to its embedding pieces. These means act either by increasing the friction between the different parts, either by anchoring the diaphragm with respect to its jaws.

L'invention a donc pour objet un dispositif d'encastrement d'un dia- The subject of the invention is therefore a device for embedding a dia-

phragme piézoélectrique entre des mors qui exercent un serrage du diaphra- piezoelectric diaphragm between jaws which exert a tightening of the diaph-

gme suivant une ou plusieurs zones périphériques, ledit dispositif pouvant être soumis à des variations de température susceptibles de causer un 1 O retrait du diaphragme par rapport à ses mors, caractérisé en ce que les mors et le diaphragme définissent un profil d'encastrement présentant au moins in one or more peripheral zones, said device being able to be subjected to temperature variations liable to cause a withdrawal of the diaphragm with respect to its jaws, characterized in that the jaws and the diaphragm define a recess profile presenting to the less

une surface qui s'oppose audit retrait. a surface that opposes said withdrawal.

L'invention a aussi pour objet un procédé de réalisation d'un tel The invention also relates to a method for producing such a device

dispositif d'encastrement.recessing device.

L'invention a également pour objet un transducteur électromécanique utilisant un diaphragme piézoélectrique, caractérisé en ce que le dispositif d'encastrement présente un profil qui s'oppose à un retrait du diaphragme The invention also relates to an electromechanical transducer using a piezoelectric diaphragm, characterized in that the embedding device has a profile which opposes a withdrawal of the diaphragm

par rapport à ses mors.compared to its bits.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparattront au The invention will be better understood and other advantages will appear at

moyen de la description qui va suivre ainsi que des figures l'accompagnant, means of the description which follows as well as accompanying figures,

parmi lesquelles:among:

la figure 1 représente la structure de base d'une capsule microphoni- FIG. 1 represents the basic structure of a microphonic capsule

que à élément vibrant en forme de plaque encastrée, les figures 2 (a) à 2 (d) sont des schémas explicatifs des effets dus à une variation de température, 2 (a) to 2 (d) are explanatory diagrams of the effects due to a variation of temperature, with a vibrating element in the form of a recessed plate,

la figure 3 est une vue en coupe méridienne d'une capsule micropho- FIG. 3 is a meridian sectional view of a microphosphate capsule

nique, la figure 4 est un profil d'encastrement à bourrelet torique selon l'invention, les figures 5 à 8 sont des variantes de profils d'encastrement selon l'invention. Figure 4 is a recess profile with an O-ring bead according to the invention, Figures 5 to 8 are alternative recess profiles according to the invention.

La' figure 1 représente la structure de base d'une capsule micro-. Figure 1 shows the basic structure of a micro-capsule.

phonique à élément vibrant en forme de plaque encastrée -La capsule se compose d'un boîtier en deux parties comprenant un corps 1 et une with a vibrating element in the form of a recessed plate -The capsule consists of a two-part housing comprising a body 1 and a

collerette 2 Une plaque 3 servant de diaphragme en polymère piézoélectri- flange 2 A plate 3 serving as diaphragm piezoelectric polymer

que, est pincée entre le corps et la collerette du bottier Une découpe a été effectuée dans la capsule afin d'en mieux voir les différentes parties Les éléments 1 et 2, généralement en aluminium, jouent le rôle de pièces d'encastrement. Les figures 2 (a) à 2 (d) montrent les déformations provoquées sur un that, is pinched between the body and the flange of the casing A cut was made in the capsule to better see the different parts The elements 1 and 2, usually aluminum, play the role of embedding parts. Figures 2 (a) to 2 (d) show the deformations caused on a

diaphragme encastré par la dilatation différentielle La figure 2 (a) repré- diaphragm embedded by differential expansion Figure 2 (a) shows

sente, de façon schématique, un diaphragme 4 et ses pièces d'encastrement et 6 Cette figure est une vue en coupe diamétrale d'une capsule microphonique du type de la figure 1 exempte de toute déformation et à température ambiante Si la capsule est soumise à une variation de température, des dilatations ou des contractions vont se produire dans ses éléments constitutifs Par exemple, à une température inférieure à la température ambiante, les éléments subiront une contrainte radiale Xr provoquant une diminution des dimensions extérieures de la capsule comme le montre la figure 2 (b) Puisque le polymère subit davantage les variations dimensionnelles dues à la température que les pièces métalliques 5 et 6, il tend à les entratner dans sa déformation Ces variations restent réversibles tant que les écarts de température sont faibles Leurs conséquences sur la -'20 fonction assurée par le diaphragme sont le plus souvent tolérables ou peuvent être compensées par d'autres moyens Il en va autrement si le diaphragme est soumis à des écarts de température importants par rapport à la température ambiante Il arrive, dans certains cas, que des capsules telles This figure is a diametral sectional view of a microphonic capsule of the type of FIG. 1, free of any deformation and at ambient temperature. If the capsule is subjected to a temperature variation, expansion or contraction will occur in its constituent elements For example, at a temperature below room temperature, the elements will undergo a radial stress Xr causing a decrease in the outer dimensions of the capsule as shown in FIG. 2 (b) Since the polymer undergoes more dimensional variations due to the temperature than the metal parts 5 and 6, it tends to entrain them in its deformation These variations remain reversible as long as the temperature differences are small Their consequences on the - ' 20 function provided by the diaphragm are most often tolerable or can be compensated by It is different if the diaphragm is subjected to large temperature differences with respect to the ambient temperature. In some cases, capsules such

que celle décrite plus haut doivent supporter une température de l'ordre de - than the one described above must withstand a temperature of the order of -

400 C pendant plusieurs centaines, voire plusieurs milliers d'heures Dans de telles conditions, le diaphragme en se contractant soumet ces mors à une contrainte de traction radiale considérable qui peut être assez forte pour que la force permanente de serrage exercée par les mors sur le diaphragme 400 C for several hundred or even thousands of hours Under such conditions, the diaphragm by contracting subjects these jaws to a considerable radial tensile stress which can be strong enough that the permanent force of clamping exerted by the jaws on the diaphragm

ne sufise pas à empêcher son glissement à l'intérieur de l'encastrement. does not suffice to prevent slipping inside the recess.

C'est ce que montre la figure 2 (c) o l'on constate que le diaphragme 4 s'est contracté plus que les pièces 5 et 6 Lors du retour à la température ambiante, des dilatations thermiques se produisent mais elles n'entraînent pas un retour à la situation représentée à la figure 2 (a) En effet, les This is shown in Figure 2 (c) where it can be seen that the diaphragm 4 has contracted more than the parts 5 and 6. When returning to ambient temperature, thermal expansion occurs but it does not lead to not a return to the situation shown in Figure 2 (a) Indeed, the

contraintes engendrées par la dilatation du diaphragme favorisent le flam- The stresses caused by the expansion of the diaphragm favor flam-

bage du diaphragme plutôt que sa réinsertion dans son encastrement d'origine Comme le montre la figure 2 (d), le diaphragme conserve sa position en retrait à l'intérieur des mors et le flambage est maximum dans the diaphragm rather than re-inserting it into its original recess As shown in Figure 2 (d), the diaphragm retains its indented position within the jaws and buckling is maximum in

sa partie centrale.its central part.

Les effets d'un cycle de températures aussi important entraînent une modification irréversible des caractéristiques de la capsule En particulier, des paramètres tels que la compliance -et les fréquences des modes de résonance ont leurs valeurs modifiées Il peut en résulter des altérations de fonctionnement, des dégradations et une mauvaise reproductibilité des The effects of such a large temperature cycle result in an irreversible modification of the characteristics of the capsule. In particular, parameters such as the compliance and the frequencies of the resonance modes have their modified values. degradation and poor reproducibility of

grandeurs à recevoir ou à transmettre. quantities to receive or transmit.

A titre d'exemple, les effets de variations de températures sur une For example, the effects of temperature variations on a

capsule du type représenté à la figure 1 vont être étudiés Les caractéristi- capsule of the type shown in Figure 1 will be studied.

ques des matériaux utilisés sont les suivantes: le diaphragme piézoélectrique 3 est en polyfluorure de vinylidène (PVF 2) Son épaisseur est de 200 micromètres, le diamètre de lencastrement The materials used are as follows: the piezoelectric diaphragm 3 is made of polyvinylidene fluoride (PVF 2) Its thickness is 200 micrometers, the diameter of the encasement

14 mm, le coefficient de dilatation linéaire du PVF 2 a = 100 10-6 K -'. 14 mm, the linear expansion coefficient of the PVF 2 a = 100 10-6 K - '.

les mors 1 et 2 sont en aluminium de coefficient de dilatation jaws 1 and 2 are aluminum expansion coefficient

linéaire a' = 22 10-6 K 1.linear a '= 22 10-6 K 1.

Pour un écart de température A T, la contrainte radiale Xr peut être 2 d iestimée par la relation: Xr = E( a a') A T, o E désigne le module d'Young du PVF ( 310 W N m-2) Le passage de la température ambiante à la température de 40 C provoque une contrainte radiale qui correspond à For a temperature difference AT, the radial stress Xr can be estimated by the relation: Xr = E (a a ') AT, where E denotes the Young's modulus of the PVF (310 WN m-2). change from ambient temperature to 40 C causes a radial stress which corresponds to

une force d'environ 140 N radialement répartie sur le périmètre d'encastre- a force of approximately 140 N radially distributed over the perimeter of

ment. On s'est aperçu que la forme donnée au diaphragme influe sur son is lying. It has been found that the shape given to the diaphragm influences its

comportement face aux écarts de températures En particulier, un dia- behavior in the face of temperature differences In particular, a di-

phragme en forme de dôme faiblement bombé et dont lencastrement est tronconique réagit relativement bien aux effets dus à la température Le principe de ce type de capsule a été décrit dans la demande de brevet français déposée le Il août 1981 sous le numéro national 81 15506 La figure 3 est une vue en coupe méridienne d'une telle capsule microphonique à plaque piézoélectrique Le boîtier comporte une partie supérieure 16 en The dome-shaped diaphragm, which is slightly domed and whose truncated cone-shaped configuration reacts relatively well to the effects due to temperature. The principle of this type of capsule has been described in the French patent application filed on August 11, 1981 under the national number 81 15506. 3 is a meridian sectional view of such a microphonic piezoelectric plate capsule The housing comprises an upper part 16 in

métal qui s'emboîte dans un fond de boîtier 11 muni de bornes de raccorde- metal which fits into a caseback 11 provided with connecting terminals

ment isolées 14 La plaque piézoélectrique 17 munie de métallisations 15 et 18 est encastrée tronconiquement entre le rebord de la partie supérieure 16 du bottier et un anneau métallique 8 à section trapézoïdale L'anneau 8 est pressé contre la plaque 17 par une rondelle isolante 9 reposant sur une pièce élastique de blocage 10 qui pénètre dans une fente circulaire de la partie supérieure 16 du boîtier Un tampon 12 de matière absorbante acoustique est logé dans l'évidement central de la partie supérieure 16 du bottier Ce tampon est coincé entre la pièce 9 et une plaquette 13 de circuit imprimé The piezoelectric plate 17 provided with metallizations 15 and 18 is reconconably embedded between the rim of the upper part 16 of the casing and a metal ring 8 with trapezoidal section. The ring 8 is pressed against the plate 17 by an insulating washer 9 resting on an elastic locking piece 10 which penetrates into a circular slot of the upper part 16 of the casing A buffer 12 of acoustic absorbing material is housed in the central recess of the upper part 16 of the casing This pad is wedged between the piece 9 and a printed circuit board 13

sur laquelle sont agencés les composants électroniques d'un circuit électri- on which are arranged the electronic components of an electrical circuit

que adaptateur d'impédance Les matériaux utilisés pour la plaque 17 et les 1 i O pièces d'encastrement son supposés identiques au cas précédent Il en va de même pour les dimensions de la plaque 17 On remarque sur cette figure la forme de dôme faiblement bombé de la plaque 17 et son encastrement tronconique dont l'angle au sommet est très ouvert (de valeur 1660 dans cet impedance adapter The materials used for the plate 17 and the 1 i O recessed parts are assumed to be identical to the previous case. The same applies to the dimensions of the plate 17. In this figure, it is noted that the shape of the dome is slightly convex. of the plate 17 and its frustoconical installation whose angle at the apex is very open (of value 1660 in this

exemple) Cette géométrie est assez bonne du point de vue du comporte- example) This geometry is quite good from the point of view of

ment au froid car la contraction du diaphragme se traduit d'abord par un affaissement du dôme sans apparition d'une contrainte radiale sensible On estime que cette structure évite la transmission de contraintes radiales vers les pièces d'encastrement jusqu'à une température de 100 C, en partant de l'ambiante A 40 C, la contrainte radiale Xr exercée par la plaque est de cold because the contraction of the diaphragm first results in a slump of the dome without the appearance of a significant radial stress It is estimated that this structure avoids the transmission of radial stresses to the embedding pieces up to a temperature of 100 C, starting from the ambient at 40 C, the radial stress Xr exerted by the plate is

z O l'ordre de 70 newtons Les effets de rétraction du diaphragme dans l'encas- z O the order of 70 newtons The effects of retraction of the diaphragm in the encas-

trement se produisent alors et ont des conséquences sensibles sur la fréquence fo du premier mode de résonance du diaphragme et sur la sensibilité S de la capsule microphonique à 1 k Hz Ces conséquences sont regroupées dans le tableau suivant: Caractéristiques initiales Après quelques heures à t ambiante à 40 'C et retour à T ambiante fo 4000 Hz 6400 Hz S 2,4 m V/Pa 1,7 m V/Pa then occur and have significant consequences on the frequency fo of the first resonance mode of the diaphragm and on the sensitivity S of the microphonic capsule at 1 k Hz These consequences are grouped in the following table: Initial characteristics After a few hours at room temperature at 40 ° C and return to room temperature fo 4000 Hz 6400 Hz S 2.4 m V / Pa 1.7 m V / Pa

On s'aperçoit qu'après quelques heures à 400 C et retour à tempéra- We notice that after a few hours at 400 C and return to tempera-

ture ambiante, la fréquence fo et la sensibilité S ont vu leur valeur se modifier sensiblement La géométrie donnée à la plaque piézoélectrique ne ture, the frequency fo and the sensitivity S have seen their value change substantially. The geometry given to the piezoelectric plate

compense donc pas les effets dus aux grandes variations de température. therefore, it does not compensate for the effects of large temperature variations.

Les solutions retenues devront tenir compte du fait qu'on peut utiliser parfois une plaque de PVF 2 étiré monoaxialement et dont les coefficients a il et a 22 sont dans un rapport d'environ 4 D'une manière générale, on considérera du domaine de l'invention les cas o il existe une forte dilatation différentielle entre le diaphragme et les pièces d'encastrement, que ces pièces soient métalliques ou non Les moyens mis en oeuvre dans l'invention visent à exercer une réaction à la contrainte Xr pour empêcher le glissement. La solution qui consiste à augmenter la force de serrage n'est pas à retenir pour un diaphragme en polymère en raison de son aptitude au fluage qui conduit au bout d'un certain temps à un relâchement de la force de compression appliquée Cet effet est particulièrement marqué si la capsule The solutions adopted will have to take into account the fact that one can sometimes use a monoaxially stretched PVF 2 plate whose coefficients a and a are 22 in a ratio of approximately 4. invention where there is a high differential expansion between the diaphragm and the embedding parts, whether these parts are metallic or not The means used in the invention aim to exert a reaction to the stress Xr to prevent slippage . The solution of increasing the clamping force is not to be retained for a polymer diaphragm because of its creepability which leads after a certain time to a relaxation of the applied compressive force. marked if the capsule

subit un cycle d'échauffement avant un cycle de refroidissement. undergoes a heating cycle before a cooling cycle.

Si la forme du diaphragme est obtenue par moulage, il est possible de prévoir à sa périphérie un bourrelet torique s'épaulant sur la surface latérale 21 externe des pièces d'encastrement comme le montre la figure 4 Cette solution empêche tout retrait de la partie encastrée Pour être valable cet épaulement doit se faire sans jeu Ceci suppose un ajustage très précis du diamètre intérieur du bourrelet 20 du diaphragme 21 sur le diamètre extérieur des pièces d'encastrement 22 et 23 Cette solution ne s'applique pas à un diaphragme obtenu par simple découpe à partir d'une feuille de grandes dimensions ce qui est le cas de la plupart des dispositifs à If the shape of the diaphragm is obtained by molding, it is possible to provide at its periphery an O-ring bead on the outer side surface 21 of the embedding parts as shown in Figure 4 This solution prevents removal of the embedded part To be valid this shoulder must be without play This assumes a very precise adjustment of the inside diameter of the bead 20 of the diaphragm 21 on the outside diameter of the embedding pieces 22 and 23 This solution does not apply to a diaphragm obtained by simple from a large sheet of paper, which is the case with most

diaphragme en polymère piézoélectrique. diaphragm made of piezoelectric polymer.

Il est plus efficace, pour lutter contre la contrainte de traction Xr de serrer le diaphragme entre des surfaces rugueuses L'état de surface des pièces d'encastrement en contact avec le diaphragme contribue donc à éviter la rétraction du diaphragme Pratiquement, pour avoir une action It is more effective in counteracting the tensile stress Xr of clamping the diaphragm between rough surfaces. The surface condition of the embedding pieces in contact with the diaphragm thus helps to prevent diaphragm retraction. Practically, to have an action

efficace sur les mouvements d'un diaphragme en PVF 2 dans son encastre- effective on the movements of a diaphragm in PVF 2 in its recess-

ment, l'amplitude des rugosités doit être de l'ordre de grandeur de l'épais- the amplitude of roughness must be of the order of magnitude of the thickness

seur du diaphragme.diaphragm.

Une manière efficace de lutter contre le retrait consiste à effectuer une corrugation de toute la surface du diaphragme en contact avec les pièces d'encastrement, l'amplitude de ces corrugations et leur pas moyen An effective way to combat shrinkage is to perform a corrugation of the entire surface of the diaphragm in contact with the embedding pieces, the amplitude of these corrugations and their average step

étant de lordre de grandeur d'une fraction de l'épaisseur du diaphragme. being in the order of magnitude of a fraction of the thickness of the diaphragm.

Cette solution possède certains inconvénients émanant de l'absence d'une aire de positionnement du diaphragme ce qui influe sur la vitesse d'exécution des opérations d'encapsulation Un autre inconvénient se présente dans la zone de contact intérieure des différentes pièces, référencée 25 sur la figure 2 (a) En effet, suivant le profil de la corrugation, les conditions aux limites (notamment la pente à Porigine) peuvent être influencées par la This solution has certain disadvantages emanating from the absence of a positioning area of the diaphragm which affects the speed of execution of the encapsulation operations. Another disadvantage arises in the internal contact zone of the different parts, referenced 25 Figure 2 (a) Indeed, depending on the profile of the corrugation, the boundary conditions (including the slope of origin) can be influenced by the

précision du montage.precision of assembly.

La meilleure solution consiste à disposer d'un profil d'encastrement comprenant deux régions concentriques jouant des rôles distincts: une région adjacente au bord intérieur des pièces dencastrement et une région The best solution is to have an embedding profile comprising two concentric regions playing distinct roles: a region adjacent to the inner edge of the dwellings and a region

adjacente au bord extérieur La figure 5 est un exemple de profil d'encastre- adjacent to the outer edge FIG. 5 is an example of a recess profile

ment réalisé selon l'invention La plaque de polymère 31 est serrée entre les pièces 32 et 33 La région 34 adjacente au bord intérieur présente un profil adapté à des conditions optimales d'encastrement: c'est-à-dire une surface lisse avec un très bon parallélisme des surfaces des mors 32 et 33 Elle 29)"'èeonstitue une couronne dont la largeur est très supérieure à l'épaisseur du diaphragme de manière à éviter tout effet de charnière Ce profil est également très bien adapté à une prise de contact électrique entre les mors et des électrodes portées par le diaphragme La région 35 adjacente au bord extérieur des pièces d'encastrement permet une bonne résistance aux contraintes dues à la rétraction éventuelle de la plaque de polymère Le profil en L donné aux pièces 32 et 33 crée un ancrage périphérique qui According to the invention, the polymer plate 31 is clamped between the parts 32 and 33. The region 34 adjacent to the inner edge has a profile adapted to optimal conditions of embedding: that is to say a smooth surface with a very good parallelism of the surfaces of the jaws 32 and 33 Elle 29) "'is a crown whose width is much greater than the thickness of the diaphragm so as to avoid any effect of hinge This profile is also very well suited to making contact electrical connection between the jaws and electrodes carried by the diaphragm The region 35 adjacent to the outer edge of the embedding pieces allows good resistance to stress due to the possible retraction of the polymer plate The L-shaped profile given to the pieces 32 and 33 creates a peripheral anchorage that

s'oppose mieux aux forces de glissement qu'une plaque rigoureusement plane. is more resistant to sliding forces than a rigorously flat plate.

La fonction d'ancrage peut être assurée par de nombreux profils Par ordre croissant de complexité et d'efficacité, ces profils peuvent être en forme de L, de S, de U ou, plus généralement, peuvent présenter n incurvations Plus le nombre des incurvations est élevée, plus la résistance au glissement des différentes parties sera grande Dans tous les cas, les deux The anchoring function can be provided by many profiles In order of increasing complexity and efficiency, these profiles can be L-shaped, S-shaped, U-shaped or, more generally, can have n curvatures Plus the number of curvatures is high, the greater the resistance to sliding of the different parts will be great In all cases, both

principaux paramètres géométriques qui déterminent l'efficacité de l'an- main geometric parameters which determine the effectiveness of the

crage sont la profondeur p déterminée par rapport au plan moyen de la plaque de polymère et le rayon r de l'arrondi des incûrvations Le rayon r devra toujours être choisi d'une valeur au plus comparable à l'épaisseur du are the depth p determined with respect to the average plane of the polymer plate and the radius r of the rounding of incurrations The radius r should always be chosen of a value at most comparable to the thickness of the

diaphragme et de préférence de l'ordre de grandeur d'une fraction de celle- diaphragm and preferably of the order of magnitude of a fraction of that

ci La situation la plus favorable est celle dans laquelle l'incurvation du diaphragme est imposée par un profil à angles vifs des mors comme cela est The most favorable situation is that in which the incurvation of the diaphragm is imposed by a sharp-angled profile of the jaws as is

possible lorsqu'ils sont obtenus par décolletage D'autres procédés d'exécu- when obtained by bar turning Other methods of

tion de ces pièces (emboutissage, filage, fonderie) ne permettent pas de réaliser aussi facilement un tel profil En pareil cas, la moindre résistance des incurvations au frottement doit être compensée par une profondeur p l plus grande ou par une augmentation du nombre d'incurvations Il est avantageux que la profondeur p soit au moins égale à quelques dixièmes de These parts (stamping, spinning, casting) do not make it possible to achieve such a profile as easily. In such a case, the lower resistance of the incurvations to the friction must be compensated by a greater depth p 1 or by an increase in the number of curvatures. It is advantageous if the depth p is at least equal to a few tenths of

l'épaisseur du diaphragme.the thickness of the diaphragm.

Les figures 6 à 8 sont des variantes de réalisation d'encastrements selon l'invention Dans la figure 6, la plaque 40 est enserrée entre des mors 41 et 42 lui assurant un profil en S Dans la figure 7, les mors 46 et 47 imposent un profil d'encastrement en U pour la plaque 45 Dans la figure 8, la forme des mors 51 et 52 détermine un profil à 3 incurvations pour FIGS. 6 to 8 are alternative embodiments of recesses according to the invention. In FIG. 6, the plate 40 is clamped between jaws 41 and 42 providing it with an S-shaped profile. In FIG. 7, the jaws 46 and 47 impose A U-shaped recess profile for the plate 45 In FIG. 8, the shape of the jaws 51 and 52 determines a profile with three curvatures for

Pencastrement de la plaque 50.Plasterboard 50

Le profil de corrugation d'un mors est sensiblement parallèle à celui de l Pautre mors Leur cotation doit être telle que, après serrage, l'espacement The corrugation profile of a jaw is substantially parallel to that of the other jaw Their quotation must be such that, after tightening, the spacing

des corrugations perpendiculairement au diaphragme soit faiblement supé- Corrugations perpendicular to the diaphragm are slightly

rieur (de 5 % environ) à son épaisseur Une cotation affectée de telles tolérances permet d'éviter un bourrage de matière à Pintérieur de la corrugation, et surtout de faire porter la force de serrage là o elle est This dimension affected by such tolerances makes it possible to avoid a material jam within the corrugation, and especially to bring the clamping force where it is

nécessaire, c'est-à-dire sur la couronne d'encastrement. necessary, that is to say on the mounting crown.

En ce qui concerne le mode d'assemblage du diaphragme entre ses mors, deux possibilités peuvent être envisagées Les mors corrugués peuvent être utilisés comme un moyen de formage du diaphragme Dans ce cas, le diaphragme est inséré dans le montage sous la forme d'un disque plan, le serrage des mors Pamenant à épouser le profil de corrugation Il est alors préférable de faire suivre cet assemblage d'un traitement thermique à une température suffisante pour ramollir le polymère et parfaire son formage en amenant le diaphragme en contact intime avec les incurvations du profil Ce procédé peut ne pas être applicable si la force de serrage requise est trop With regard to the method of assembling the diaphragm between its jaws, two possibilities can be envisaged Corrugated jaws can be used as a means of forming the diaphragm In this case, the diaphragm is inserted into the assembly in the form of a flat disk, the clamping of the jaws Encircling the corrugation profile It is then preferable to follow this assembly of a heat treatment at a temperature sufficient to soften the polymer and perfect its forming by bringing the diaphragm intimate contact with the curvatures This process may not be applicable if the required clamping force is too much

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élevée pour être communiquée au mors, ou si le dispositif complet ne peut supporter le traitement thermique En pareil cas, le diaphragme peut être préalablement thermoformé selon un profil identique ou similaire à celui des mors Un procédé hybride consiste à effectuer le serrage des mors à chaud, ceux-ci jouant alors directement le rôle de moule de thermoformage. Quel que soit le mode d'assemblage, un avantage supplémentaire de cette structure de diaphragme encastré est que l'emboîtement des profils de corrugation l'un dans l'autre réalise un auto-centrage des mors Dans la structure d'ensemble d'un dispositif, cette fonction est généralement assurée soit par une pièce de guidage distincte, soit par un outillage d'assemblage définissant la précision d'alignement L'emploi d'un profil d'encastrement selon l'invention permet d'amoindrir le caractère critique de cette fonction, high to be communicated to the jaw, or if the complete device can not withstand the heat treatment In such a case, the diaphragm can be thermoformed beforehand in a profile identical or similar to that of the jaws A hybrid process consists in performing the clamping of the hot jaws , these then playing directly the role of thermoforming mold. Whatever the method of assembly, an additional advantage of this built-in diaphragm structure is that the interlocking of the corrugation profiles in one another achieves a self-centering of the jaws in the overall structure of a device, this function is generally provided either by a separate guide piece, or by an assembly tool defining the alignment accuracy The use of an embedding profile according to the invention reduces the critical nature of this function,

voire de supprimer une pièce du montage. to delete a part of the assembly.

A titre d'exemple, des essais approfondis ont été réalisés sur des capsules de microphone dont l'encastrement présente un profil en S à angles vifs et dont la profondeur p est égale à l'épaisseur du diaphragme Le serrage a été effectué sans thermoformage préalable du diaphragme et a été suivi d'un recuit à 90 C pendant 1 heure Après stockage à 40 C pendant By way of example, extensive tests have been carried out on microphone capsules whose embedding has an S profile with sharp angles and whose depth p is equal to the thickness of the diaphragm. The clamping has been carried out without prior thermoforming. of the diaphragm and was followed by annealing at 90 ° C. for 1 hour after storage at 40 ° C. for

plusieurs milliers d'heures, les variations relatives de la sensibilité micro- several thousand hours, the relative variations of the micro-sensitivity

2 phonique après retour à température ambiante n'excèdent pas + 0,5 d B Ces 2 phonic after return to room temperature do not exceed + 0.5 d B These

essais ont été effectués sur une vingtaine de microphones. tests were performed on about twenty microphones.

Claims

1 Device for embedding a diaphragm between jaws which clamp said diaphragm along one or more peripheral zones, said device being able to be subjected to temperature variations liable to cause a diaphragm to be withdrawn with respect to its jaws, characterized in that the jaws and the diaphragm define an embedding profile having at least one surface which opposes said shrinkage. 2 Installation device according to claim 1, characterized in that

said diaphragm has piezoelectric properties.

3 Installation device according to one of claims 1 or 2,

characterized in that the diaphragm is of polymeric material.

4 Installation device according to one of claims 1 or 2,

characterized in that said diaphragm is made from polymer alloys.

Recessing device according to any one of the claims

1 to 4, characterized in that the main faces of said diaphragm are

covered with electrodes.

6 Recessed device according to any of the claims

1 to 5, characterized in that said polymeric material is polyfluoride

vinylidene or one of its copolymers.

7 Recessing device according to any one of the claims

1 to 6, characterized in that said jaws are electrically conductive jaws. 8 recessed device according to claim 7, characterized in that

that said jaws are aluminum.

9 Installation device according to any one of the claims

1 to 8, characterized in that said diaphragm has a convex shape

in its active part.

Recessing device according to any one of the claims

1 to 9, characterized in that said embedding is carried out according to a

peripheral ring of the diaphragm.

11 Installation device according to any one of the claims

1 to 10, characterized in that the position of said shrinkage is effected by an O-ring (20) located on the periphery of the diaphragm (21) and supporting

on the outer face of the jaws (22 and 23).

12 Recessing device according to any one of the claims

1 to 10, characterized in that said embedding profile has an L shape.

13 Installation device according to any one of the claims

1 to 10, characterized in that said embedding profile has an S-shape.

Recessed device according to one of the claims

1 to 10, characterized in that said embedding profile has a U-shape.

Recessing device according to any one of the claims

1 to 10, characterized in that said embedding profile is in the form of

form of a corrugation.

16 Recessed device according to any one of the claims

12 to 15, characterized in that the depth p of the embedding profile is

at least a few tenths of the thickness of the diaphragm.

17 Recessed device according to any one of the claims

12 to 15, characterized in that the value of the radius r of the roundings of the curvatures of the diaphragm assuring said profile is at most equal to

2 e 3 the thickness of the diaphragm.

18 Installation device according to any one of the claims

12 to 15, characterized in that the recess profile is at sharp angles.

19 Recessing device according to any one of the claims

12 to 18, characterized in that the spacing between the jaws (51 and 52) in the portion opposing said shrinkage is about five percent greater than

the thickness of the diaphragm.

Method of producing a recessing device according to one of

any of claims 1 to 19, characterized in that the diaphragm

is initially plane and that its embedding profile is ensured by the

pressing of the jaws.

Method according to claim 20, characterized in that the

pressing is done hot -

Method according to claim 20, characterized in that said

pressing was followed by a heat treatment to perfect its forming.

Method according to one of claims 20 to 22, characterized in that

that said diaphragm has been thermoformed before pressing.

Electromechanical transducer with piezoelectric diaphragm held between jaws, characterized in that it comprises a device

recess according to any one of claims I to 19.

Electromechanical transducer according to claim 24, characterized

risé in that it is a microphone capsule.