Brevet FR2319242A1 — publié le 19770218

l'usinage des substrats piézo-électriques permettant la réalisation de résonateurs haute-fréquence est parfois effectué par bom bardement ionique Or, ces substrats doivent présenter une partie utile d'épaisseur prédéterminée (de l'ordre d'une dizaine de microns) et aussi précise que possible. Il est donc nécessaire de pouvoir contrôler cette épaisseur de façon permanente au cours de l'usinage. Un système permettant ce contrôle fait l'objet de la présente invention. lorsqu'un substrat piézo-électrique est soumis à des efforts mécaniques, il devient la source d'un champ électrique haute fréquence par effet piézo-électrique inverse. La fréquence de ce champ électrique est fonction du matériau et des caractéristlques dimensionnelles du substrat utilisé soit pour la réalisation d'un résonateur haute fréquence, soit pour la réalisation d'un filtre. suivant l'invention, un procédé de contrôle de l'usinage dlun substrat piézo-électrique, cet usinage étant réalisé au moyen d'un faisceau de particules chargées, est caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la fréquence f du signal haute fréquence créé dans ledit substrat au cours de l'usinage et à comparer cette fréquence f, variable au cours de l'usinage, à une fréquence f de valeur prédéterminée, la coïncidence de la fréquence f d'usinage avec la fréquence f0 correspondant aux caractéristiques désirées dudit substrat. Egalement suivant l'invention, un système de contrôle de I'usinage d'un substrat piézo-électrique permettant la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, ledit substrat présentant deux faces principales sensiblement parallèles entre elles, est c#aractérisé en ce qu'il comporte au moins deux électrodes disposées respectivement sur l'une et l'autre faces principales dudit substrat, hors de la zone permanente la fréquence f dudit signal haute fréquence- créé dans le substrat au cours de l'usinage et de la comparer à la fréquence f prédéterminée. B'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaltront à l'aide de la description ci-après et des dessins qui l'accompagnent et sur lesquels - la figure 1 représente un mode de réalisation d'un système de contrôle suivant l'invention - les figures 2 à 4 montrent respectivement trois autres exemples de réalisation d'un système de contrôle suivant l'invention. On sait qu'un substrat piézo-électrique soumis à un effort mécanique et en particulier à un usinage mécanique (rodage), émet un signal hyperfréquence qui peut entre capté par un récepteur radio par exemple. Cependant, ce signal créé par l'usinage mécanique ne permet d'obtenir un contrôle d'usinage de très grande précision que pour des fréquences inférieures à 40 MHz. l'usinage des substrats piézo-électriques par bombardement ionique permet d'obtenir de bons résultats pour des fréquences de signaux compris entre 40 et 500 XHz et la précision de cet usinage devient excellent Si l'on utilise, en cours d'usinage, le système de contrôle suivant l'invention permettant de recueillir le signal hyperfréquence créé dans le substrat piézo-électrique pendant cet usinage, la fréquence f de ce signal à un instant donné étant liée à l'épaisseur de la partie utile du substrat (la partie utile correspondant à la zone du substrat subissant l'usinage) qui est déterminée par les caractéristiques de fonctionnement soit du résonateur, soit du filtre piézo-électrique que l'on désire obtenir. Ce système de contrôle suivant l'invention comprend, dans un mode de réalisation d'un résonateur piézo-électrique montré en figure 1, deux électrodes métalliques 1 et 2, de forme annulaire, disposées sur les faces principales 3 et 4 d'un substrat S, autour de la zone centrale Z à usiner au moyen du faisceau F de particules. Un masque 5, placé au-dessus du substrat S, permet de délimiter convenablement le faisceau pendant l'usinage. les électrodes 1 et 2 sont associées à une chaise de traitement des signaux qu'elles recueillent. Cette chaine de traitement comprend un amplificateur 6 et un détecteur radiofréquence 7. Un système d'asservissement 8 peut être associé au détecteur radiofréquence 7 afin de commander automatiquement l'arrêt de l'usinage lorsqu'il y a coincidence entre les fréquences f et f0 En fonctionnement, la variation de la fréquence f du signal hyperfréquence créé dans le substrat S pendant l'usinage peut Qtre contrôlée de façon permanente au cours de celui-ci, la différence #f entre les fréquences f et f0 diminuant pendant l'usinage jusqu'à la coincidence (# f = 0). A ce moment le processus d'usinage sera arrêté manuellement ou automatiquement. Un tel système de contrôle sera utilisé avantageusement pour 1 'usinage de substrat tel que le quartz, la niobate de lithium ... permettant d'obtenir des résonateurs ou des filtres de grande précision. Il est possible de faire subir à un substrat des usinages successifs dans des zones prédéterminées en donnant aux électrodes des formes convenables. En figure 2, les électrodes permettant le contrôle de l'usinage, présentent chacune la forme d'une grille 10, la zone à usiner étant au centre de chaque réseau Il de la grille 10. L'usinage du substrat S peut se faire sur l'une des faces principales seulement ou sur les deux faces comme le montre la figure 3, qui représente un exemple de réalisation d'un fIltre haute fréquence. Si le substrat S est de forme parallélépipédique (figure 4), les électrodes 12 et 13 métalliques peuvent avoir la forme de cadre rectangulaire entourant la zone Z à usiner. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de contrôle de l'usinage d'un substrat piézo-électrique, cet usinage étant réalisé au moyen d'un faisceau de particules chargées, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la fréquence f du signal haute fréquence créé dans le substrat au cours de l'usinage et à comparer cette fréquence f, variable au cours de l'usinage, à une fréquence f de valeur prédéterminée, la eoincidence de la fréquence f d'usinage avec la fréquence f correspondant aux caractéristiques désirées dudit substrat. 2. Procédé de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite coincidence commande l'arret automatique de l'usinage dudit substrat piézo-électrique. 3. Système de contrôle de l'usinage d'un substrat piézo-électrique permettant la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 et 2, ledit substrat présentant deux faces principales sensiblement parallèles entre elles, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux électrodes disposées respectivement sur l'une et l'autre faces principales dudit substrat, hors dve la zone d'usinage, et en ce que des moyens permettent de contrôler de façon permanente la fréquence f dudit signal haute fréquence créé dans le substrat au cours de l'usinage et de la comparer à la fréquence f prédéterminée. o 4. Système de contrôle suivant la revendication ), caractérisé en ce que lesdites électrodes, de forme annulairesvet de mêmes dimensions, sont disposées autour de la zone d'usinage. 5. Système de contrôle suivant la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites électrodes, de mêmes dimensions, ont la forme d'un cadre rectangulaire et sont disposées autour de la zone d'usinage. 6. Système de contrôle suivant l'une des revendications 5 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle de la fréquence f comprennent un amplificateur du signal haute fréquence fourni par le substrat au cours de l'usinage, un détecteur radiofréquence. 7. Système de contrôle suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'un. système d'asservissement associé audit détecteur permet l'arrêt automatique de l'usinage lorsqueil y a coSneidence entre les fréquences f et fO.