FR2645349A1 - Structure piezoelectrique stratifiee et procede pour sa formation - Google Patents

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Joseph Victor Chatigny
Kumar Ogale
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Pennwalt Corp
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Abstract

L'invention concerne une structure piézoélectrique stratifiée et un procédé pour sa formation. Ce procédé consiste à souder les uns aux autres plusieurs films piézoélectriques polarisés 10, 14, 18 de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène, au moyen d'une solution 12, 16 comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable. Application : formation de transducteurs piézoélectriques et d'hydrophones.

Description

La présente invention a pour objet un procédé de formation d'une structure
piézoélectrique stratifiée,
ainsi que des transducteurs piézoélectriques, en par-
ticulier des hydrophones, utilisant le stratifié.
Des films polymériques piézoélectriques de fluorure de polyvinylidène (PVDF) ont été utilisés comme matières de détection dans différentes applications. Ces films possèdent également une activité pyroélectrique. Les formes cristallines principales du PVDF sont la forme bêta fortement polaire et la forme alpha non polaire. De fortes activités piézoélectrique et pyroélectrique sont associées à la forme bêta polaire. Afin d'accroitre à la fois l'activité piézoélectrique et l'activité pyroélectrique du PVDF, le film est orienté mécaniquement et est soumis à un champ électrique intense, connu par ailleurs sous le nom d'orientation de polarité, pour provoquer une prédominance
de la cristallisation de la forme bêta orientée.
Un film de fluorure de polyvinylidène piézo-
électrique est une matière de détection particulièrement utile pour des applications concernant les hydrophones, car son impédance acoustique est proche de celle de l'eau et il possède une constante de tension hydrostatique (gh) qui est supérieure à celle des matières céramiques piézoélectriques classiques, telles que le titanate de baryum ou le zirconate-titanate de plomb (PZT). Il est également connu de manière générale que la sensibilité de ces films pour - des applications acoustiques augmente généralement avec l'épaisseur du film piézoélectrique. Malheureusement, l'étape d'orientation de polarité impose une limite à
l'épaisseur maximale des films de fluorure de polyvinyli-
dène totalement polarisés.
R. M. Quilliam, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 405 402 délivré le 20 septembre 1983, indique qu'à la place de l'utilisation d'un seul film
polymérique piézoélectrique épais, un élément piézoélectri-
que/pyroélectrique peut être formé à partir de plusieurs films piézoélectriques minces. Un empilement stratifié est formé en revêtant tout d'abord individuellement les films de PVDF orientés mécaniquement, non polarisés, avec un adhésif à base de caoutchouc nitrile. On laisse l'adhésif sécher et on assemble les films en un empilement entre les deux plaques d'une presse. Les plateaux de la presse sont chauffés et une pression est appliquée pour réactiver la colle afin de former un empilement dont les éléments sont liés. Puis une tension est appliquée à travers l'empilement chauffé pour polariser les films de PVDF. Quilliam indique également que deux ou plus de deux des empilements polarisés peuvent être assemblés ensemble avec une électrode interne positionnée entre des empilements
polarisés adjacents.
La structure stratifiée collée de Quilliam donne des éléments piézoélectriques ayant une sensibilité
supérieure à celle des dispositifs en une seule couche.
Cependant, la couche de colle dissemblable forme une interface avec le film piézoélectrique, au niveau de
laquelle certaines des ondes acoustiques sont réfléchies.
Il en résulte une diminution de la sensibilité acoustique du dispositif. La présente invention permet de surmonter ce problème par stratification des couches piézoélectriques, de sorte que l'interface entre des matières dissemblables
est supprimée.
Le procédé de la présente invention pour la formation de la structure piézoélectrique stratifiée comprend les étapes consistant à produire tout d'abord plusieurs films piézoélectriques polarisés constitués d'un
copolymère de chlorure de vinylidène et de trifluoréthy-
lène. Une solution renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable est interposée entre les films piézoélectriques. Puis le solvant de la solution est évaporé pour provoquer ainsi la
stratification des films piézoélectriques.
La présente invention comprend également un transducteur piézoélectrique contenant plusieurs films piézoélectriques polarisés stratifés et empilés. Les films consistant en un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene sont stratifiés conjointement avec une solution de copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene et un solvant convenable. Puis des électrodes sont placées en sandwich autour de l'empilement
de films stratifié.
Le procédé de la présente invention consiste également à former plusieurs couches piézoélectriques stratifiées sur un conduit électroconducteur ou un substrat semiconducteur. Les transducteurs produits par un tel procéde entrent également dans le cadre de la présente invention. La solution qui est utilisée pour stratifier les films piézoélectriques de la présente invention soude ensemble au moyen du solvant les deux couches adjacentes
pour former une structure étroitement liée. Apres évapora-
tion du solvant de la solution, une couche mince du copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène
reste entre les deux films piézoélectriques adjacents.
Puisque les films piézoélectriques sont eux-mêmes fabriqués a partir du même copolymère, il n'existe aucune discordance
acoustique avec cette couche déposée en solution.
D'autres caractéristiques et avantages de la
présente invention ressortiront de la description détaillée
qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, sur lesquels: - les figures la à le sont des vues en coupe transversale illustrant le procédé de la présente invention pour la formation d'un transducteur piézoélectrique stratifié. - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un autre transducteur piézoélectrique de la présente invention, avec une couche électroconductrice interposée entre deux des films piézoélectriques pour un ajustement de la capacité de l'assemblage obtenu par empilement. la figure 3 est une vue en coupe transversale de l'hydrophone de la présente invention utilisant la structure piézoélectrique fabriquée par le procédé illustré
sur les figures la à le.
- les figures 4a et 4b sont des vues en perspective illustrant un autre procédé de la présente
invention pour la formation d'un transducteur piézoelectri-
que cylindriaque et stratifié.
- les figures 5a à 5c sont des vues latérales illustrant encore un autre procédé de la présente invention pour la formation d'un transducteur piézoélectrique cylindrique stratifié à partir de plusieurs rubans de film piézoélectrique. - les figures 6a à lob sont des vues en coupe transversale illustrant le procédé de la présente invention pour la formation d'un transducteur piézoélectrique
stratifié sur un substrat semiconducteur.
- les figures 1l à 13 sont des vues en coupe transversale illustrant un autre procédé que celui illustré
sur les figures 6a à lob, dans lequel une couche électro-
conductrice est interposée entre deux des films piézoélec-
triques. Les films piézoélectriques de la présente invention sont préparés à partir d'un copolymère d'environ 60 à environ 95, de préférence d'environ 70 à environ 85 moles % de fluorure de vinylidène (VF2) et d'environ 5 à environ 40, de préférence d'environ 15 à environ 30, moles
pour cent de trifluoréthylène (VF3). Des films piézoélec-
triques polarisés constitués de ces copolymères VF2-VF3 sont préparés en utilisant des techniques classiques, telles que celles décrites par Ohigashi et collaborateurs dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 4 578 442 et par P. Bloomfield dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 692 285, l'un et l'autre étant incorporés à titre de référence au présent mémoire. En résumé, les films piézoélectriques polarisés sont formés-en préparant tout d'abord la résine copolymérique par des techniques
classiques de polymérisation en suspension ou en émulsion.
Puis les films du copolymère sont formés par coulée en présence d'un solvant, extrusion de masse fondue, moulage par injection, compression, calandrage ou d'autres
techniques classiques de formation de films.
Une fois les films du copolymère formés, ces films sont généralement chauffés à une température inférieure au point de Curie de la résine. A l'état chauffe, les films sont polarisés par application d'un champ électrique en courant continu ou ionique à travers l'épaisseur du film. Ce procédé d'orientation de polarité
provoque une orientation permanente des dipôles moléculai-
res a l'intérieur du film de polymère. La direction d'orientation polaire du film piézoélectrique polarisé sur les figures est représentée par la flèche. Il n'est pas nécessaire d'orienter mécaniquement un film piézoélectrique de copolymnre VF2-VF3, car il est principalement en phase
bêta.
Des films piézoélectriques polarisés d'un homopolymère de fluorure de vinylidène ne conviennent pas pour l'utilisation de la présente invention. De la manière précitée, les films de PVDF sont orientés mécaniquement par étirage du film de PVDF à température élevée pour provoquer la prédominance des cristallites en phase bêta. Si la solution de la présente invention était utilisée pour la stratification d'un film orienté mécaniquement, le film plisserait en raison de la relaxation des chaines du polymère orienté et serait impropre pour la formation d'une structure piézoélectrique stratifiée. En outre, les
solvants qui sont utilisés avec le PVDF possèdent générale-
ment un point d'ébullition plus élevé que celui des
solvants qui sont utilisés avec les copolymères de VF2-VF3.
Ainsi, il est plus difficile d'évaporer les solvants destinés au PVDF sans altérer l'activité piézoélectrique du film. La solution de soudage par solvant qui est utilisée dans la présente invention contient environ 20 à environ 40, de préférence environ 20 à 25, pour cent en poids du copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène dissous dans un solvant. Le copolymère VF2-VF3 utilisé dans la présente invention est non polarisé. Des solvants convenables pour l'utilisation dans la solution comprennent l'acétone, la méthyléthylcétone et l'acétate d'éthyle. D'autres solvants polaires qui dissolvent le copolymère VF2-VF3 peuvent également être utilisés. Des solvants ayant de bas points de fusion, tels que l'acétone et la méthyléthylcétone, sont préférés. La solution est préparée par chauffage du solvant, tel que la méthyléthylcétone, à une température d'environ 60 C, puis
par addition du copolymère pulvérisé, tout en mélangeant.
Il est nécessaire d'accroître la capacitance du transducteur piézoélectrique stratifié pour parvenir à une
adaptation aux éléments du circuit électrique de sortie.
Des particules électroconductrices finement divisées peuvent être ajoutées à la solution de soudage par solvant qui est utilisée pour lier des paires choisies des films piézoélectriques polarisés. Apres évaporation du solvant, le copolymère et les particules électroconductrices restants forment une couche électroconductrice à laquelle des connexions extérieures peuvent être appliquées. Les
particules électroconductrices préférées sont les paillet-
tes d'argent, mais d'autres particules électroconductrices, telles que des paillettes de carbone, de cuivre, de nickel et d'autres paillettes métalliques, ayant un diamètre
compris dans l'intervalle d'environ 1 à environ 3 micromè-
tres, peuvent également être utilisees. Cette solution contient environ 9 à environ 24, de préférence environ 12 à environ 16 % en poids du copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène, environ 12 à environ 28, de préférence environ 18 à 24, pour cent en poids de paillettes d'argent, et environ 60 à environ 70 pour cent
en poids du solvant. Des polymères électriquement conduc-
teurs, tels que le polyacétylene et le polyvinylcarbazole,
peuvent également être utilisés comme particules électro-
conductrices. Par référence à présent aux figures la à le, le procédé de formation de la structure piézoélectrique stratifiée est décrit. Comme le montre la figure la, la mise en oeuvre du procédé commence avec un premier film piézoélectrique polarisé 10 consistant en le copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene. Ce film, ainsi que les autres films piézoélectriques polarisés utilisés dans l'assemblage, possèdent une épaisseur d'au moins environ 100 micromètres. Les surfaces des films piézoélectriques polarisés sont classiquement préparés pour la stratification en effectuant tout d'abord un nettoyage avec un alcool, tel que l'isopropanol. Puis les surfaces sont rendues rugueuses en utilisant des techniques
classiques, telles que l'attaque par plasma ou le sablage.
Une première couche 12 de la solution de soudage par solvant comprenant le copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene et le solvant est
appliquée à une face principale du premier film piézoélec-
trique polarisé 10. Cette solution peut être appliquée par pulvérisation, passage à la brosse ou étalement avec une raclette ou un rouleau à une épaisseur d'environ 0,25 à environ 3 mils. De préférence, la solution possède une
épaisseur d'environ 1 mil.
Comme le montre la figure lb, un second film piézoélectrique polarisé 14 est appliqué à la couche de solution 12. Il est possible de laisser sécher à l'air le solvant de la couche de solution 12 pour provoquer la stratification des films 10 et 14. Cependant, l'assemblage est placé de préférence dans la presse avec les plateaux chauffés à une température d'environ 50 à environ 60 C. Une pression d'environ 21 MPa est appliquée à l'assemblage au cours de l'étape de chauffage. Pendant la mise en oeuvre de ce procédé, le solvant de la solution ramollit la surface des films piézoélectriques 10 et 14 adjacente à la zone de solution. Une fois le solvant totalement évaporé, les couches 10 et 14 deviennent soudées par le solvant, avec une couche mince du copolymère de la solution disposée entre ces couches. Comme le montre la figure lb, le second film piézoélectrique 14 est appliqué de manière que sa direction d'orientation polaire soit pratiquement identique à celle du premier film piézoélectrique 10 pour former un dispositif en série. Ce procédé peut également être utilisé pour former une structure dans laquelle les directions d'orientation polaire des films sont des directions pratiquement opposées pour former un arrangement en parallèle dans lequel, par exemple, il existe une couche
conductrice interne.
En ce qui concerne à présent la figure lc, une couche de solution 16 supplémentaire renfermant le copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène est appliquée au deuxième film piézoélectrique 14. Puis,
comme le montre la figure ld, un troisième film piézoélec-
trique polarisé 18 est appliqué à la surface mouillée de solution du deuxième film piézoélectrique 14. De même, on laisse sécher à l'air la solution ou bien on insère l'assemblage dans une presse chauffée. Des couches supplémentaires de solution et de film piézoélectrique
polarisé peuvent être appliquées pour produire un empile-
ment jusqu'à pratiquement n'importe quelle épaisseur. En variante, une seule étape de séchage de solution peut être effectuée après assemblage de la totalité des couches de
solution et de film piézoélectrique polarisé.
Bien que le procédé décrit ci-dessus (figures lc et ld) présente l'application de la solution de soudage
par solvant à la surface à nu du second film piézoélectri-
que 14, la solution peut être appliquée en variante à une
surface du troisième film piézoélectrique 18.
En ce qui concerne à présent la figure le, après stratification les unes aux autres du nombre désiré de couches piézoélectriques, les électrodes 20 et 22 sont appliquées aux surfaces principales à nu des films piézoélectriques 10 et 18 extérieurs. Les électrodes
peuvent être formées par évaporation sous vide ou pul-
vérisation cathodique de métaux tels que l'argent, le nickel, l'aluminium, l'or ou leurs alliages, sur les surfaces à nu des films piézoélectriques 10 et 18. Ces électrodes revêtues possèdent généralement des épaisseurs
comprises dans l'intervalle d'environ 500 à environ 300 nm.
Les électrodes 20 et 22 peuvent être également formées par stratification de films électroconducteurs, tels que des films d'aluminium, de nickel ou d'acier, aux surfaces principales a nu des couches piézoélectriques 10 et 18. Cette technique est généralement utilisée lors de la formation d'une tuile d'hydrophone, car les électrodes stratifiées rigidifient la tuile pour accroître la sensibilité en épaisseur. Un film électroconducteur composite aluminium-carbure de silicium ayant une épaisseur d'environ 0, 13 mm peut également être utilisé comme électrodes. Ce composite contient 75% en poids d'aluminium et 25% en poids de carbure de silicium et est disponible dans le commerce auprès de Advance Composite Materials, Greensboro, Caroline du Sud. Le composite rigidifie également la tuile, mais est plus léger que les films de nickel ou d'acier. Cette matière composite ou d'autres films électroconducteurs peuvent ensuite être appliqués aux surfaces à nu de l'assemblage avec un adhésif très mince à base de polyuréthanne élastomère, tel que le Tycel (marque commerciale) disponible auprès de Lord Corporation. Bien que cet adhésif soit non conducteur, il est appliqué à des épaisseurs de l'ordre d'environ 0,25 mm pour permettre un
contact des surfaces et une conduction électrique suf-
fisants entre la couche électroconductrice et la surface à nu des films piézoélectriques 10 et 18. Des adhésifs électriquement conducteurs, tels qu'une résine époxy
conductrice, peuvent également être utilisés.
En ce qui concerne à présent la figure 2, un autre transducteur piézoélectrique contenant la couche d'ajustement de capacité 36 est représenté. Ce transducteur contient un premier et un second films piézoélectriques polarisés 30 et 34, respectivement, qui sont stratifiés l'un à l'autre avec la couche de solution non conductrice 32 évaporée. Puis une couche supplémentaire de la solution 36 qui contient des particules électroconductrices est appliquée à la surface principale à nu du second film piézoélectrique 34. Un troisième film piézoélectrique polarisé 38 est appliqué à la surface mouillée de solution contenant les particules électroconductrices et le solvant est évaporé. La couche 36 séchée, ayant une épaisseur d'environ 51 à environ 76 gm, forme la couche d'ajustement
de capacitance.
Une couche de solution non conductrice sup-
plémentaire 40 est appliquée au troisième film piezoélec-
trique 38. Finalement, un quatrième film piézoélectrique 42 est appliqué et lié pour former l'empilement. Puis les
électrodes 44 et 46 sont formées en utilisant les techni-
ques décrites précédemment. Des connexions électriques 48, et 52 aux couches respectives sont ensuite réalisées au moyen d'une résine époxy conductrice ou de soudure. Puisque les différents transducteurs sont reliés en parallèle, la capacitance du transducteur, pris dans sa totalité, est accrue. En ce qui concerne à présent la figure 3, une coupe transversale d'un hydrophone identifié de manière
générale par la référence 60 est représentée. Cet hydro-
phone contient plusieurs des transducteurs piézoélectriques produits par le procédé des figures la à le, qui sont noyés dans un boîtier en caoutchouc 62 rempli d'huile. Les électrodes des tuiles 64 de l'hydrophone sont reliées électriquement aux conducteurs 66 et 68. Ces hydrophones peuvent être mis sous forme de longs rubans continus et sont particulièrement utiles pour le remorquage derrière des navires. Les tuiles 64, ayant des dimensions d'environ 1,27 x 1,27 cm à environ 7,62 x 7,62 cm, sont reliées électriquement par soudage, puis sont insérées dans le
boîtier 62.
En ce qui concerne à présent les figures 4a et 4b, le procédé de formation du transducteur piézoélectrique
cylindrique stratifié de la présente invention est décrit.
Comme le montre la figure 4a, la mise en oeuvre de ce procédé commence avec un conduit électriquement conducteur 70. Le conduit 70 peut être un tube métallique, tel qu'un tube de cuivre ou d'acier inoxydable, ayant un diamètre extérieur compris dans l'intervalle d'environ 0,63 à environ 1, 27 cm. L'épaisseur de la paroi du tube métallique est généralement comprise dans l'intervalle d'environ 127 à environ 762 gm. Un conduit en matière plastique métallisée peut également être utilisé comme conduit électriquement
conducteur 70. La surface extérieure du conduit électrique-
ment conducteur 70 est revêtue d'un adhésif qui assure la conduction électrique avec un film piézoélectrique polarisé, appliqué ultérieurement, comprenant le copolymère VF2-VF3. Une couche mince d'un adhésif, telle qu'une couche d'environ 0,025 cm d'un adhésif à base de polyuréthanne
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élastomère tel que le Tycel (TM), ou d'un adhésif classique électriquement conducteur, tel qu'une résine époxy, est utilisée.
Une première surface 74 d'un film piézoélectri-
que polarisé 72 est revêtue avec la solution de soudage par solvant renfermant le copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène, de la manière décrite précédemment pour la figure la. Puis le film piézoélectrique 72 est enroulé autour du conduit électriquement conducteur, en spirale, pour former une couche stratifiée continue. Le film piézoélectrique 72, ayant une épaisseur d'environ 100
à 500 micromètres, est enroulé autour du conduit électri-
quement conducteur 70 à pratiquement n'importe quelle épaisseur, mais une épaisseur totale du film d'environ 1 à environ 4 mm est préférée. Lorsque la première surface mouillée de solvant 74 entre en contact avec la seconde surface 76 du film piézoélectrique 72, les couches se soudent l'une à l'autre par le solvant à l'intérieur d'une couche mince du copolymère (non représentée) lorsque le solvant s'évapore. L'assemblage peut être chauffé dans un four à une température d'environ 60 à environ 80'C pour
évaporer le solvant.
En ce qui concerne la figure 4b, après évaporation du solvant, une électrode extérieure 78 est formée sur l'assemblage. L'électrode 78 peut être appliquée
par électrodéposition, évaporation sous vide ou pulvérisa-
tion cathodique de métaux de la manière décrite précédem-
ment pour la figure le. Une encre conductrice, telle qu'une encre polymérique additionnée d'argent, peut également être utilisée comme électrode extérieure 78. Une chemise en métal tressée, telle qu'une chemise en cuivre, peut également être glissée autour de l'assemblage et utilisée comme électrode extérieure 78. Puis des connexions électriques sont réalisées avec le conduit électriquement conducteur 70, qui forme l'électrode intérieure, et l'électrode extérieure 78 par des techniques classiques de soudage ou bien avec un adhésif conducteur du type résine époxy. Si un conduit en matière plastique métallisée est utilisé comme conduit 70, le contact électrique est alors réalisé avec la surface métallisée extérieure orientée vers
le film piézoélectrique 72.
En raison de la forme cylindrique, la surface du transducteur 80 est suffisamment grande pour parvenir à un accroissement de la capacitance du dispositif. Cette capacitance accrue réduit la quantité d'éléments de circuit d'amplification requise pour le transducteur 80. Le conduit électriquement conducteur 70 offre également un passage à
travers lequel l'électronique et les conducteurs électri-
ques du dispositif peuvent être logés dans un environnement protége. Le transducteur 80 peut être coupé en éléments ayant une longueur s'abaissant à 1,27 cm et être mis sous forme d'un hydrophone, de la manière décrite précédemment pour la figure 3. La forme arrondie du transducteur facilite également la réduction au minimum du bruit d'écoulement lorsqu'un câble contenant le transducteur 80
est tracté sous l'eau.
En ce qui concerne à présent les figures 5a à c, une variante du procédé illustrée sur les figures 4a et 4b est décrite. Dans le procédé représenté sur les figures 5a à 5c, plusieurs rubans de film piézoélectrique, plutôt qu'une seule feuille de film piézoélectrique telle qu'elle - est représentée sur la figure 4a, sont enroulés autour du
conduit électriquement conducteur 70. Des numéros identi-
ques de référence sur les figures 4a et 4b et les figures
5a a 5c indiquent les mêmes éléments.
Comme le montre la figure 5a, un premier ruban de film piézoélectrique polarisé 82 est enroulé en spirale autour du conduit électriquement conducteur 70 revêtu d'adhésif utilisé sur la figure 4a. Les rubans de film piézoélectriques utilisés dans ce procédé sont coupés dans des feuilles de film piézoélectrique polarisé à des largeurs comprises dans l'intervalle d'environ 0,32 à environ 2,54 cm, de préférence d'environ 0, 32 à environ 0,63 cm. Comme le montre la figure, le premier ruban de film piézoélectrique 82 est enroulé de sorte que chaque spire soit assemblée bord à bord. En variante, le ruban de film piézoélectrique peut être enroulé autour du conduit électriquement conducteur 70, de sorte qu'une partie de chaque spire recouvre la spire adjacente ou bien de sorte
que chaque spire soit espacée par un intervalle.
En ce qui concerne à présent la figure 5b, un second ruban de film piézoélectrique polarisé 84 dont la surface intérieure est revêtue avec la solution de soudage par solvant renfermant du fluorure de vinylidène et du trifluoréthylène est enroulé en spirale autour du premier ruban de film piézoélectrique 82. Bien que la figure montre que le pas de chaque spire est différent de celui utilisé sur la figure 5a, pratiquement n'importe quelle séquence d'enroulement peut être utilisée du moment que la surface du premier ruban de film piézoélectrique 82 est en grande partie recouverte. Les deux rubans de film piézoélectrique 82 et 84 se soudent l'un à l'autre par le solvant, avec formation d'une couche mince du copolymère lorsque le solvant s'évapore. La chaleur peut également être utilisée pour évaporer le solvant après application de chaque couche. Des rubans de film piézoélectrique polarisé supplémentaires sont appliqués lorsque cela est nécessaire pour accroître l'épaisseur totale du film aux valeurs décrites précédemment pour le transducteur enroulé en spirale. Les films piézoélectriques sont disposés de sorte que leurs axes de polarisation soient perpendiculaires à la surface du tube. Après application de la couche finale, une couche extérieure 86 servant d'électrode (figure 5c) est appliquée et des connexions électriques sont effectuées en
utilisant les techniques décrites pour la figure 4b.
Comme le montrent les figures 6a à 0lob, le procédé de stratification de la présente invention est utilisé pour former un transducteur piézoélectrique sur un substrat semiconducteur. Des numéros de référence identi- ques entre les figures désignent les mêmes éléments. En ce quiconcerne la figure 6a, la mise en oeuvre du procédé commence avec un substrat semiconducteur 90, tel qu'une tranche de silicium, qui est utilisée classiquement pour former un circuit intégré. Le substrat semiconducteur 90 contient une première couche 91 servant d'électrode disposée sur sa surface inférieure. La première couche 91 servant d'électrode peut être formée en utilisant des techniques classiques, telles qce l'évaporation sous vide ou la pulvérisation cathodique d'un métal sous forme de
film mince, la sérigraphie avec une encre électrocon-
ductrice ou bien la stratification d'une feuille métallique a la face inférieure du substrat semiconducteur 90. En variante, la première couche 91 servant d'électrode peut être formée sur le semiconducteur 90 après application de
la première couche de film 92.
Une première couche de film 92 d'un copolymère fluorure de vinylidènetrifluoréthylene non polarisé est
appliquée à la surface supérieure du substrat semiconduc-
teur 90 par coulée ou revêtement par filage d'une solution du copolymère. Le copolymère de la solution contient environ 60 à 90, de préference environ 70 à 85, moles % de fluorure de vinylidène et environ 10 à 40, de préférence environ 15 à 30, moles % de trifluoréthylène. Puis ce copolymère est ajouté à un solvant, tel que l'acétone, l'acétate d'éthyle, le diméthylformamide et, de préférence, la méthyléthylcetone, pour former une solution contenant environ 10 à environ 30% en poids du copolymère. Puis le substrat semiconducteur 90 est revêtu avec cette solution à température ambiante. L'épaisseur de la première couche de film copolymérique 92 dépend de la concentration de la solution qui est appliquée, mais cette solution est appliquée classiquement pour parvenir à une épaisseur à l'état sec d'environ 1 à environ 30 micromètres suivant l'utilisation finale envisagée. Après filage ou coulée, le solvant dans la première couche de film 92 est évaporé par séchage à l'air ou chauffage à une température d'environ
à environ 80 C pendant approximativement une heure.
Puis une tension convenable de polarisation est appliquée entre la première couche 91 servant d'électrode et la surface supérieure de la première couche de film copolymérique 92 pour provoquer une polarisation et accroître ainsi les caractéristiques piézoélectriques du
film 92 (figure 7a). Par exemple, une tension de polarisa-
tion est appliquée entre la première électrode 91 et la surface supérieure du film copolymérique 92 au moyen d'une décharge à effet de couronne. En variante, une électrode supérieure temporaire (non représentée) est appliquée à la surface supérieure du film copolymérique 92, de sorte que le film 92 puisse être soumis directement à une orientation de polarité dirigée par l'application d'une tension entre les deux électrodes. Lors de l'utilisation de l'une ou l'autre de ces techniques, puisque la première électrode 91
est positionnée à la face inférieure du substrat semi-
conducteur 90, la polarisation se produit à travers le substrat semiconducteur. Les conditions d'orientation polaire utilisées pour effectuer une telle polarisation de la couche de film 92 sur un substrat semiconducteur, tel que le silicium, sont pratiquement identiques à celles utilisées classiquement pour la polarisation du film de copolymère fluorure de vinylidène-trifluoréthylene
proprement dit.
Les figures 6b et 7b illustrent une autre technique d'application de la première couche 91 servant d'électrode. Comme le montre la figure 6b, la première couche 91 servant d'électrode est appliquée à la surface supérieure du substrat semiconducteur 90. Apres application de la couche 91, de petites sections peuvent être éliminées par attaque chimique ou bien par les techniques utilisant un laser pour isoler les circuits requis sur le substrat
semiconducteur. Par exemple, lorsque le substrat semicon-
ducteur contient des amplificateurs asservis, plusieurs interconnexions à l'élément piézoactif sont réalisées. La première couche de film copolymérique 92 est ensuite appliquée sur la première couche 91 servant d'électrode en -utilisant des techniques de revêtement par coulée ou par filage. Comme le montre la figure 7b, la première couche de film copolymérique 92 est ensuite polarisée de la manière décrite précédemment de manière à former le premier film
piézoélectrique polarisé 92.
Si la première couche de film copolymérique 92 sur les figures 6a et 6b a été formée, respectivement, sur le substrat semiconducteur 90 et la première couche 91 servant d'électrode par application de manière adhésive d'un film piézoélectrique polarisé, plutôt que par
revêtement comme cela est le cas dans la présente inven-
tion, plusieurs conditions nécessaires concernant les films ne seraient pas satisfaites. Ces conditions nécessaires comprennent la planeité et l'uniformité d'épaisseur des films, de bonnes propriétés optiques et d'impédance acoustique, ainsi que l'absence de bulles d'air ou de délaminations localisées à l'interface des films. La présence d'une couche adhésive possède également une
influence sur la capacitance et les propriétés de renforce-
ment du substrat dans des applications concernant les ultrasons. Dans certaines applications, une seule couche de film piézoélectrique conviendrait pour l'utilisation finale envisagée. En conséquence, une électrode serait formée sur la surface supérieure de la première couche de film piézoélectrique polarisé 92. Cependant, de nombreuses utilisations finales nécessitent une épaisseur du film piézoélectrique polarisé qui soit supérieure à l'épaisseur d'environ 30 à environ 50 micromètres, qui est l'épaisseur maximale qui peut être raisonnablement atteinte en utilisant des techniques de revêtement par coulée ou par filage. Ces applications concernent les accéléromètres, les
dispositifs à ultrasons et les hydrophones.
Afin d'accroître l'épaisseur de la couche active de film piézoélectrique, la technique de soudage par solvant décrite précédemment est utilisée pour l'addition d'autres films piézoélectriques polarisés. Les films piézoélectriques polarisés supplémentaires ne peuvent être revêtus par coulée ou filage au solvant, car le solvant
dégraderait le film piézoélectrique polarisé sous-jacent.
De plus, il n'y aurait aucune électrode inférieure à proximité immédiate pour la polymérisation de la couche
revêtue par coulée ou filage en solution.
Comme le montre la figure 8, une couche 94 de la solution de soudage par solvant est appliquée à la structure de la figure 7a en utilisant les techniques décrites précédemment pour la figure la. Il doit être entendu que la même technique pourrait être utilisée avec
la structure de la figure 7b.
Puis un second film piézoélectrique polarisé 96 (figure 9a) est appliqué à la couche 94 de la solution de
soudage par solvant. On laisse ensuite le solvant s'évapo-
rer de la manière décrite précédemment, ce qui provoque le soudage de la seconde couche de film piézoélectrique 96 au premier film piézoélectrique 92. Comme le montre la figure 9a, les orientations de polarisation des deux couches de film piézoélectrique 92 et 96 sont dirigées dans le même sens, cependant, le second film piézoélectrique 96 peut également être orienté de manière à parvenir à des sens opposés de polarisation (figure 9b). L'alignement polaire des deux couches de film piézoélectrique dépend de leur utilisation finale. Ces utilisations finales sont décrites en détail dans la littérature concernant les applications des films piézoélectriques. Par exemple, les miroirs optiques tirent avantage de sens opposés de polarisation, tandis que les transmetteurs d'ultrasons et les hydrophones tirent avantage de l'alignement des directions polaires des
films piézoélectriques.
Des films piézoélectriques supplémentaires peuvent être soudés par un solvant pour accroître le stratifié piézoélectrique à l'épaisseur désirée. Puis, comme le montrent les figures lOa et 0lob, la mise en oeuvre du procédé est achevée en appliquant une seconde couche 98 servant d'électrode sur la surface à nu du second film
piézoélectrique polarisé 96.
Dans les cas o une capacité élevée est requise, ou bien dans les cas o les couches de film piézoélectrique doivent être câblées en série ou en parallèle, le procédé illustré par les figures 11 à 13 est
utilisé. Comme le montre la figure 11, une couche inter-
médiaire électriquement conductrice 100 est appliquée à la surface à nu de la couche de film polarisée de la structure représentée sur la figure 7a. En variante, le procédé des figures 11 à 13 peut également être utilisé avec la
structure représentée sur la figure 7b. La couche inter-
médiaire électriquement conductrice 100 est appliquée à la - surface du film piézoélectrique polarisé 92 sur la figure 11 en utilisant des techniques classiques de dépôt de films
minces, telles que l'évaporation sous vide ou la pulvérisa-
tion cathodique d'une couche métallique. La couche intermédiaire électriquement conductrice 100 possède une épaisseur qui est approximativement égale à celle de la première couche 91 servant d'électrode. En variante, au lieu d'utiliser une couche métallique déposée, la couche intermédiaire électriquement conductrice 100 peut être formée par application de la solution de soudage par solvant qui contient les particules électriquement conductrices, de la manière décrite précédemment pour la
couche 36 sur la figure 2.
Comme le montre la figure 12, un second film piézoélectrique polarisé 102 est ensuite formé sur la couche intermédiaire électriquement conductrice 100. Si la couche intermédiaire électriquement conductrice 100 est constituée d'un film métallique mince déposé, la seconde couche de film piézoélectrique 102 est appliquée par revêtement par coulée ou filage au solvant, puis par
polarisation en utilisant les étapes des figures 6b et 7b.
Cependant, si la couche intermédiaire électriquement conductrice 100 est la- solution de soudage par solvant renfermant des particules électroconductrices, un second film piézoélectrique polarisé 102 est alors appliqué et stratifié à la première couche de film piézoélectrique 92
une fois le solvant de la solution évaporé.
En ce qui concerne à présent la figure 13, une seconde couche 104 servant d'électrode est ensuite appliquée à la seconde couche de film piézoélectrique
polarisé 102 pour achever le dispositif.
Les électrodes et les couches intermédiaires électriquement conductrices des transducteurs produits par les procédés des figures 6a à 13 peuvent être munies de motifs en utilisant un décapage classique par laser ou d'autres techniques d'attaque de manière à pouvoir réaliser des interconnexions convenables avec les éléments de circuit sur le substrat semiconducteur. La formation de trous métallisés, la liaison par fils métalliques et les connexions de bords sont des techniques convenables pour la formation de ces interconnexions. Des techniques classiques de dépolarisation et d'inversion de polarisation peuvent être utilisées avec les films piézoélectriques formés sur le substrat semiconducteur. Par exemple, les électrodes munies de motifs et la couche intermédiaire électriquement conductrice peuvent être utilisées pour inverser la
polarisation d'une couche particulière de film piézoélec-
trique en appliquant simplement la tension convenable pour l'inversion de polarisation. Un laser peut également être utilisé pour dépolariser sélectivement ou bien, lorsqu'il est utilisé comme source de chaleur, pour provoquer une inversion sélective de polarisation de zones sélectives de
la région piezoactive du dispositif.
Exemple Deux feuilles de 7,62 cm par 7,62 cm de film de copolymère extrudé (75 moles % de VF2 et 25 moles % de VF3) ont été polarisées dans une presse par des techniques classiques d'orientation polaire.' Les surfaces principales des films de copolymère ayant subi une orientation polaire ont été rendues rugueuses par sablage, puis ont été dégraissées à la vapeur. Puis les films ont été séchés pendant une nuit dans un four à 60'C. Une solution de collage par solvant a été préparée en dissolvant 20 parties en poids de copolymere pulvérisé (75 moles % de VF2 et
moles % de VF3) dans 80 parties en poids de méthyléthyl-
cetone. Puis une couche de 33 pm de la solution de collage par solvant a été appliquée au moyen d'une raclette à la face positive de l'un des films de copolymère ayant subi une orientation polaire et à la face négative de l'autre film de copolymere ayant subi une orientation polaire. Les faces mouillées par le solvant ont été mises en contact et placées dans une presse chauffée à 60 C, sous une pression de 21 000 kPa. Au bout d'un temps supérieur à 8 heures, les films, alors ccllés l'un a l'autre par le solvant sous
forme d'un stratifié, ont été sortis de la presse.
Deux plaques d'acier à basse teneur en carbone de 7,62 x 7,62 cm (152,4 jHm) ayant une face revêtue d'une épaisseur de 25,4 gm de cuivre ont été utilisées comme électrodes. La face d'acier de ces électrodes a été légèrement sablée, dégraissée à la vapeur et séchée. Puis les faces d'acier ont été apprêtées avec un activateur d'adhérence (CHEMLOC AP 134, disponible auprès de Lord Corp., Erie, Pa.). L'activateur d'adhérence a été appliqué aux surfaces préparées au moyen d'un pinceau à une
épaisseur d'approximativement 12,7 pm.
Un adhésif à base d'uréthanne, à deux cons-
tituants, TYCEL 7001 et 7200 (TM) disponible auprès de Lord Corp., a été obtenu par mélange en un rapport de 20:1 (TYCEL 7001:TYCEL 7200), puis a été dégazé sous un vide peu poussé pour éliminer toutes les bulles. Cet adhésif a été appliqué aux surfaces apprêtées des électrodes et aux surfaces principales à nu des films de copolymère empilés au moyen d'une raclette à une épaisseur d'approximativement 33 gm. Puis les surfaces revêtues d'adhésif ont été séchées pendant 5 minutes à 60'C pour éliminer une partie des solvants. Les surfaces revêtues d'adhésif des électrodes ont été pressées contre l'une ou l'autre face du stratifié copolymerique. Puis l'assemblage total a été placé sur une presse chauffée à 60 C, sous une pression de 21 000 kPa, pendant 8 heures. Puis la structure stratifiée a été usinée à la longueur et à la largeur de tuile désirées en
utilisant des techniques classiques de fraisage.
La sensibilité hydrostatique des tuiles stratifiées a été ensuite testée dans une enceinte remplie d'huile. La réponse électrique de chaque tuile a été contrôlée lorsqu'une impulsion de pression de 700 kPa (pointe d'impulsion 1 kHz) a été appliquée à l'enceinte remplie d'huile au moyen d'une bouteille d'air comprimé. La pression ambiante à l'intérieur du réservoir était comprise dans l'intervalle de la pression atmosphérique jusqu'à environ 7000 kPa. La sensibilité a été mesurée à -192 dB à
1 V/gPa.
La capacitance des tuiles stratifiées a été mesurée à 385 picofarads en utilisant un pont Hewlett
Packard LCR.
Des conducteurs formés de fils de cuivre (calibre 26) ont été appliqués à la face de cuivre de chaque électrode en utilisant une soudure plombétain classique. Plusieurs tuiles stratifiées ont été ensuite montées en parallèle pour former une chaîne de longueur indéfinie. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent y être apportées
sans sortir de son cadre.

Claims (54)

REVENDICATIONS
1. Procédé de formation d'une structure piézoélectrique stratifiée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant: (a) à former plusieurs films piézoélectriques polarisés (10, 14, 18) renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène; (b) à interposer entre lesdits films (10, 14, 18), et en contact avec leurs surfaces, une solution (12, 16) comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et (c) à évaporer pratiquement la totalité du solvant de ladite solution (12, 16), ce qui provoque la
stratification desdits films piézoélectriques (10, 14, 18).
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant:
à appliquer une couche électriquement con-
ductrice sur la surface principale à nu d'un des films piézoélectriques extérieurs; et
à appliquer une couche électriquement con-
ductrice supplémentaire sur la surface principale à nu de
l'autre des films piézoélectriques extérieurs.
3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les films piézoélectriques sont polarisés pratiquement dans le même sens, ou bien en ce que les films piézoélectriques sont polarisés dans des sens
pratiquement opposés.
4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la solution appliquée entre au moins deux des films piézoélectriques comprend en outre des particules électriquement conductrices finement divisées,
de préférence des particules d'argent.
5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (c) est mise en oeuvre à une température et sous une pression élevées, de préférence dans une presse dont les plateaux sont chauffés à une
température d'environ 50 à 60'C.
6. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (a) est mise en oeuvre sur au
moins trois films piézoélectriques polarisés.
7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant: à former un film piézoélectrique polarisé supplémentaire renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène; à interposer entre la surface à nu d'un des films piézoélectriques préalablement stratifiés et le film piézoélectrique complémentaire, et en contact avec leurs surfaces, une solution comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et à évaporer pratiquement la totalité du solvant de ladite solution, ce qui provoque la stratification dudit film piézoélectrique supplémentaire avec lesdits films
piézoélectriques préalablement stratifiés.
8. Produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, ou par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 2, ou bien par
la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 4.
9. Procédé de formation d'un transducteur piézoélectrique stratifié, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant: à former plusieurs films piézoélectriques polarisés renfermant un copolymère d'environ 60 à environ moles % de fluorure de vinylidène et environ 5 à environ % de trifluoréthylene; (b) à interposer entre lesdits films, et en contact avec leurs surfaces, une solution comprenant un copolymère d'environ 60 à environ 95 moles % de fluorure de
vinylidène et environ 5 à environ 40 moles % de tri-
fluoréthylène; (c) à évaporer à une température et sous une pression élevées pratiquement la totalité du solvant, ce
qui provoque la stratification desdits films piézoélectri-
ques; (d) à appliquer une couche électriquement conductrice sur la surface principale à nu d'un des films piézoélectriques extérieurs; et (e) à appliquer une couche électriquement conductrice supplémentaire sur la surface principale à nu
de l'autre des films piézoélectriques extérieurs.
10. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la solution comprend environ 20 à environ 40% en poids du copolymère, et le solvant est
choisi avantageusement entre l'acétone, la méthyléthyl-
cétone et l'acétate d'éthyle.
11. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la solution appliquée entre au moins deux des films piézoélectriques comprend en outre des
particules électriquement conductrices finement divisées.
12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que la solution renfermant les particules électriquement conductrices finement divisées comprend: environ 9 à environ 24% en poids du copolymère de fluorure de vinylidène et trifluoréthylène; environ 12 à environ 28% en poids de paillettes d'argent; et environ 60 à environ 70% en poids du solvant convenable.
13. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la solution renfermant les particules électriquement conductrices finement divisées comprend: environ 12 à environ 16% en poids du copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène; environ 18 à environ 24% en poids de paillettes d'argent; et environ 60 a environ 70% en poids du solvant convenable.
14. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'étape (c) est mise en oeuvre dans
une presse dont les plateaux sont chauffés à une tempéra-
ture d'environ 50 a 60'C.
15. Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la solution est interposée à une épaisseur d'environ 6,35 à environ 76,2 micromètres entre
les films.
16. Procédé suivant la revendication 9, caractérise en ce que les films piézoélectriques polarisés
possèdent une épaisseur d'au moins environ 100 micromètres.
17. Produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 9, ou bien par la mise en
oeuvre du procédé suivant la revendication 11.
18. Transducteur piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend: plusieurs films piézoélectriques polarisés empilés renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene dont la stratification a été effectuée conjointement avec l'évaporation d'une solution qui comprenait un copolymére de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene et un solvant convenable, et une paire d'électrodes placées en sandwich autour de l'empilement de
films piézoélectriques polarisés stratifiés.
19. Transducteur piézoélectrique suivant la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des particules électriquement conductrices finement divisées dans la solution évaporée placée entre au moins
deux des films piézoélectriques.
20. Hydrophone, caractérisé en ce qu'il comprend: plusieurs transducteurs comprenant: plusieurs films piézoélectriques polarisés empilés renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène, dont la stratification a été effectuée conjointement avec l'évaporation d'une solution qui comprenait un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et une paire d'électrodes placées en sandwich autour de l'empilement de films piézoélectriques polarisés stratifiés; et des moyens pour le couplage électrique des électrodes desdits transducteurs pour former un ensemble de
transducteurs interconnectés.
21. Hydrophone suivant la revendication 20, caractérisé en ce que les électrodes comprennent un
composite aluminium-carbure de silicium.
22. Hydrophone suivant la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des particules électriquement conductrices finement divisées dans la solution évaporée placée entre au moins deux des films piézoélectriques.
23. Procédé de formation d'un transducteur piézoélectrique stratifié, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant: (a) à appliquer une couche adhésive à la surface extérieure d'un conduit électriquement conducteur, ladite couche adhésive étant choisie pour permettre la conduction électrique entre ledit conduit et un film piézoélectrique polarisé appliqué ultérieurement; (b) à appliquer une solution comprenant un copolynère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable à une face principale d'un film piézoélectrique polarisé renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène; (c) a enrouler ledit film piézoélectrique polarisé autour dudit conduit de sorte que ladite face principale contenant ladite solution soit tournée vers ledit conduit; (d) à évaporer pratiquement la totalité du solvant de ladite solution, ce qui provoque ainsi la
stratification des spires adjacentes dudit film piézoélec-
trique polarisé; et (e) à appliquer une couche électriquement conductrice à la surface extérieure à nu dudit film
piézoélectrique polarisé.
24. Procédé suivant la revendication 23, caractérisé en ce que le film piézoélectrique polarisé dans
l'étape (c) est enroulé en spirale autour du conduit.
25. Procédé suivant la revendication 24, caractérisé en ce que le copolymère du film piézoélectrique polarisé et de la solution comprend environ 60 à environ moles % de fluorure de vinylidène et environ 5 à environ
40 moles % de trifluoréthylène.
26. Procédé suivant la revendication 24, caractérisé en ce que la solution comprend environ 20 à environ 40% en poids du copolymère, et le solvant de dissolution est choisi de préférence entre l'acétone, la
méthyléthylcetone et l'acétate d'éthyle.
27. Produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 23, ou bien par la mise en
oeuvre du procédé suivant la revendication 26.
28. Transducteur piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend: un film piezoelectrique polarisé renfermant un copolymère de fluorure de vinylidene et de trifluoréthylène enroulé en spirale autour d'un conduit électriquement conducteur portant une couche adhésive qui permet la conduction électrique entre ledit conduit et ledit film piézoélectrique, et dans lequel les spires adjacentes du film piézoélectrique polarisé enroulé en spirale sont stratifiées les unes aux autres avec une solution évaporée qui comprenait un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et une couche électriquement conductrice placée sur la surface extérieure à nu dudit film piézoélectrique polarisé.
29. Hydrophone, caractérisé en ce qu'il comprend: plusieurs transducteurs comprenant un film piézoélectrique polarisé renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène enroulé en spirale autour d'un conduit électriquement conducteur portant une couche adhésive qui permet la conduction
électrique entre ledit conduit et ledit film piézoélectri-
que et dans lequel les spires adjacentes du film piézoélec-
trique polarisé en spirale sont stratifiées les unes aux autres avec une solution évaporée qui comprenait un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable, et une couche électriquement conductrice placée sur la surface extérieure à nu dudit film piézoélectrique polarisé; et des moyens pour le couplage électrique des conduits électriquement conducteurs et desdites couches électriquement conductrices pour former un ensemble de
transducteurs interconnectés.
30. Procédé de formation d'un transducteur piézoélectrique stratifié, caractérisé en ce qu'il comprend
les étapes consistant: -
(a) à appliquer une couche adhésive à la surface extérieure d'un conduit électriquement conducteur, ladite couche adhésive étant choisie pour permettre la conduction électrique entre ledit conduit et un ruban piézoélectrique polarisé appliqué ultérieurement; (b) à enrouler en spirale un premier ruban piézoélectrique polarisé renfermant un copolymêre de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène autour dudit conduit; (c) à appliquer une solution comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable à une face principale d'un ruban piézoélectrique polarisé supplémentaire renfermant un
copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthy-
lene;
(d) à enrouler en spirale le ruban piézoélec-
trique polarisé supplémentaire autour dudit conduit de sorte que ladite face principale renfermant ladite solution entre en contact avec ledit premier ruban piézoélectrique polarisé; (e) à évaporer pratiquement la totalité du
solvant de ladite solution, ce qui provoque la stratifica-
tion desdits rubans piézoélectriques polarisés; et (f) à appliquer une couche électriquement conductrice sur la surface à nu du ruban piézoélectrique
polarisé extérieur.
31. Procédé suivant la revendication 30, caractérisé en ce que les étapes (c) à (e) sont répétées au
moins une fois.
32. Procédé suivant la revendication 30, caractérisé en ce que le copolymère du premier ruban piézoélectrique polarisé et du ruban piézoélectrique polarisé supplémentaire et de la solution comprend environ
60 a environ 95 moles % de fluorure de vinylidène et -
environ 5 à environ 40 moles % de trifluoréthylène.
33. Procédé suivant la revendication 30, caractérisé en ce que la solution comprend environ 20 à environ 40% en poids du copolymère, et le solvant de ladite solution est choisi de préférence entre l'acétone, la
méthyléthycétone et l'acétate d'éthyle.
34. Produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 30, ou bien pour la mise
en oeuvre du procédé suivant la revendication 33.
35. Transducteur piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend: un premier ruban piézoélectrique polarisé renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène enroulé en spirale autour d'un conduit électriquement conducteur portant une couche adhésive qui permet la conduction électrique entre ledit conduit et ledit premier ruban piézoélectrique polarisé;
un- ruban piézoélectrique polarisé supplémen-
taire renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène enroulé en spirale autour dudit conduit et stratifié audit premier ruban piézoélectrique polarisé avec une solution évaporée qui comprenait un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et une couche électriquement conductrice placée sur la surface à nu du ruban piézoélectrique polarisé extérieur.
36. Hydrophone, caractérisé en ce qu'il comprend: plusieurs transducteurs comprenant un premier ruban piézoélectrique polarisé renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène enroulé en spirale autour d'un conduit électriquement conducteur portant une couche adhésive qui permet la conduction électrique entre ledit conduit et ledit premier ruban piézoélectrique polarisé;
un ruban piézoélectrique polarisé supplémen-
taire renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène enroulé en spirale autour dudit conduit et stratifié audit premier ruban piézoélectrique polarisé avec une solution évaporée qui comprenait un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et une couche électriquement conductrice placée sur la surface a nu du ruban piézoélectrique polarisé extérieur; et des moyens pour le couplage électrique des conduits électriquement conducteurs et desdites couches électriquement conductrices pour former un ensemble de
transducteurs interconnectés.
37. Procéde de formation d'un transducteur piézoélectrique sur un substrat semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant: (a) à revêtir une' première surface dudit substrat semiconducteur avec une couche renfermant un
copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthy-
lène, ledit substrat semiconducteur portant une couche électriquement conductrice placée sur une seconde surface pratiquement opposée à ladite première surface; et (b) à appliquer un champ électrique à travers la couche électriquement conductrice et ladite couche de
copolymère pour polariser ladite couche de copolymère.
38. Procédé suivant la revendication 37, caractérisé en ce que la couche de copolymère de l'étape (a) est appliquée par filage ou coulée en solution sur le
substrat semiconducteur.
39. Procédée suivant la revendication 37, caractérisé en ce qu'une décharge à effet de couronne est utilisée pour polariser la couche de copolymère dans
l'étape l(b).
40. Procédé suivant la revendication 37, caractérisé en ce qu'une couche électriquement conductrice temporaire est appliquée sur la surface à nu de la couche
de copolymère et ladite couche est soumise à une orienta-
tion polaire directement à l'étape 1(b).
41. Procédé suivant la revendication 37, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant: (c) à former un film piézoélectrique polarisé renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène; (d) à interposer entre ladite couche de copolymère et ledit film piézoélectrique polarisé, et en contact avec leurs surfaces, une solution comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; (e) à évaporer pratiquement la totalité du
solvant de ladite solution, ce qui provoque la stratifica-
tion de ladite couche de copolymère polarisée et dudit film piézoélectrique polarisé; et (f) à appliquer une couche électriquement conductrice supplémentaire sur la surface à nu dudit film
piézoélectrique polarisé.
42. Procédé suivant la revendication 41, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre les étapes (e) et (f), les étapes consistant: à former un film supplémentaire renfermant un
copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthy-
lène; à interposer entre la surface à nu du film préalablement stratifié et dudit film supplémentaire, et en contact avec leurs surfaces, une solution comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et à évaporer pratiquement la totalité du solvant de ladite solution, ce qui provoque la stratification dudit
film supplémentaire avec ledit film préalablement strati-
fié.
43. Procédé suivant la revendication 41, caractérisé en ce que le copolymère du film piézoélectrique polarisé, de la couche de copolymère polarisée et de la solution renferme environ 60 à environ 95 moles % de fluorure de vinylidène et environ 5 à environ 40 moles % de trifluoréthylene.
44. Procédé suivant la revendication 41, caractérisé en ce que la solution comprend environ 20 à environ 40% en poids du copolymère, et le solvant de ladite solution est choisi de préférence entre l'acétone, la méthyléthylcétone et l'acétate d'éthyle et le substrat
semiconducteur consiste en silicium.
45. Produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 42, ou bien par la mise en
oeuvre du procédé suivant la revendication 44.
46. Procédé= de formation d'un transducteur piezoélectrique stratifié sur un substrat semiconducteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant: (a) à former une couche électriquement conductrice sur une surface d'un substrat semiconducteur; (b) à revêtir ladite couche électriquement conductrice avec une couche comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène; (c) à appliquer un champ électrique à travers ladite couche électriquement conductrice et ladite couche de copolymere pour polariser ladite couche de copolymère; (d) à former un film piézoélectrique polarisé renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene; (e) à interposer entre ladite couche de copolymère polarisée et ledit film piézoélectrique polarisé, et en contact avec leurs surfaces, une solution comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; (f) à évaporer pratiquement la totalité du
solvant de ladite solution, ce qui provoque la stratifica-
tion de ladite couche de copolymère polarisée et dudit film piézoélectrique polarisé; et (g) à appliquer une couche électriquement conductrice supplémentaire sur la surface à nu dudit film
de copolymère.
47. Procédé suivant la revendication 46, caractérisé en ce que la couche de copolymère de l'étape (a) est appliquée par filage ou coulée en solution sur la
couche électriquement conductrice.
48. Procédé suivant la revendication 46, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, entre les étapes (f) et (g), les étapes consistant: à former un film piézoélectrique polarisé supplémentaire renfermant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène; à interposer entre la surface à nu du film préalablement stratifié et ledit film supplémentaire, et en contact avec leurs surfaces, une solution comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et à évaporer pratiquement la totalité du solvant de ladite solution, ce qui provoque la stratification dudit
film supplémentaire audit film préalablement stratifié.
49. Procédé suivant la revendication 46, caractérisé en ce que le copolymère du film piézoélectrique polarisé, de la couche de copolymère polarisée et de la solution comprend environ 60 à environ 95 moles % de fluorure de vinylidène et environ 5 à environ 40 moles % de trifluoréthylène.
50. Procédé suivant la revendication 46, caractérisé en ce que la solution comprend environ 20 à environ 40% en poids du copolymère, et le solvant de ladite solution est choisi de préférence entre l'acétone, la méthyléthylcétone et l'acétate d'éthyle et le substrat
semiconducteur consiste en silicium.
51. Produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 46, ou bien par la mise en
oeuvre du procédé suivant la revendication 50.
52. Transducteur piézoélectrique, caractérisé en ce qu'il comprend: une première couche piézoélectrique polarisée comprenant un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylene placée sur un substrat semiconducteur, ledit substrat semiconducteur étant constitué de préférence de silicium, portant une première couche électriquement conductrice;
une couche piézoélectrique polarisée supplémen-
taire stratifiée à ladite couche piézoélectrique polarisée avec une solution évaporée qui comprenait un copolymère de fluorure de vinylidène et de trifluoréthylène et un solvant convenable; et
une couche électriquement conductrice sup-
plémentaire placée sur la surface à nu de la couche
piézoélectrique polarisée extérieure.
53. Transducteur piézoélectrique suivant la revendication 52, caractérisé - en ce qu'il comprend en outre: plusieurs couches piézoélectriques polarisées supplémentaires stratifiées conjointement avec ladite
solution évaporée.
54. Transducteur piézoélectrique suivant la revendication 52, caractérisé en ce que la première couche électriquement conductrice est placée sur une surface du substrat semiconducteur qui est pratiquement opposée à la surface dudit substrat portant ladite première couche piézoélectrique polarisée, ou bien ladite première couche électriquement conductrice est placée entre ledit substrat semiconducteur et ladite première couche piézoélectrique polarisée.
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