Brevet FR2388439A1 — publié le 19781117

La présente invention concerne les transducteurs piézo-électriques et plus particulièrement les transducteurs piézo-electriques pour filtres mécaniques. Des filtres mécaniques de fréquence sont en cours de développement dans le domaine des télécommunications électriques. Ces filtres comprennent essentiellement un transducteur d'entrée apte à transformer l'énergie électrique en énergie mécanique, un système mécanique oscillant qui constitue le filtre proprement dit et un transducteur de sortie nour transformer I'énergis mécanique filtrée en énergie électrinue. Les transducteurs entrant dans la composition de ces filtres sont en général du type piézo-électrique. On connait par exemple des transducteurs comportant une plaquette d'une céramique piezo-électrique sur les faces desquelles sont disposées deux minces électrodes, et deux masselottes métalliques fixées par so,udure-sur ces électrodes. Ces transducteurs présentent des inconvénients. En effet, les caractéristiques techniques des céramiques Diezo-électriques ne sont pas reproductibles d'un échantillon à l'autre, ce qui entrain des difficultés dans une fabrica tion de série. De plus, la soudure des masselottes sur les électrodes élève la température de la céramique au delà du point de Curie, ce qui nécessite une repolarisation de la céramique après soudure. Cette opération de repolarisation étant longue et difficile. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. La présente invention a pour objet un transducteur piézo-électrique pour filtre mécanique, comportant une plaquette d'un m3térieu piézo-électrique, deux électrodes respectivement solidaires des deux faces de la plaquette et deux masselottes métalliques fixées respectivement sur les deux électrodes, caractérisé par le fait que le matériau piézo-électrique de la plaquette est du niohate de lithium monocristallin, Li Nb 03. L'invention est décrite ci-dessous, à titre illustratif mais nullement limitatif, en regard du dessin annexé dans lequel la figure unique représente une vue en coupe d'un transducteur selon l'invention. Le transducteur représenté sur cette figure comporte une plaquette. l constituée de niobate de lithium monocristallin. Sur les deux faces principales de la plaquette 1 ont été. disposées respectivement deux couches très minces de peinture à l'argent formant deux électrodes 2 et 3. Sur chaque électrode peut etre raccordé un fil conducteur très mince, non représenté, pour assurer la connexion du transducteur avec le circuit électrique associé. Enfin deux masselottes métalliques 4 et 5 sont fixées respectivement sur les électrodes 2 et 3. Cette fixation est effectuée par soudure ê l'étain-nlomb. Cette opération ne dépolarise pas le monocristal de la plaquette 1 puisque la température de fusion de la soudure est nettement inférieure au point de Curie du niobate de lithium qui est de l'ordre de 12100C. Les masselottes 4 et 5 sont constituées d'un alliage du tyne fer-nickel à durcissement structural. On sait pue la fréquence de resonance des masselottes réalisées avec un tel alliage varie en fonction de la température. Le coeffi cient de température de cette fréquence de résonance appelé CTF est défini par la formule suivante où fr est la fréquence de résonance et ne l'écart de température. Le coefficient CTF de l'alliage est négatif à l'état écroui. Ce cnefficient peut être augmenté et meme rendu positif par traitement thermique, jusqu'à une valeur d'autant plus élevée nue la température de traitement est nlus haute. Les masselottes sont donc soumises avant soudure sur les électrodes, à un traitement thermique effectué à une température suffisante nour rendre rositltf le CTF de l'alliage initialement négatif, de manière à compenser le CTF du niobate de lithium oui est négatif. On obtient donc en définitive un transducteur dont le CTF global est sensiblement nul et reproductible. En effet. le CTF du niobate de lithium étant constant, ce résultat peut être atteint dans une fabrication de série en traitant toutes les masselottes à une même température, ce nul constitue un avantage important. On sait que cet avantage ne se retrouve pas dans le cas de transducteurs selon l'art antérieur réalisés avec des plaquettes en céramique. car le CTF de la céraminue varie d'un échantillon à l'autre. Les transducteurs réalisés à l'aide de plaquettes en niobate de lithium possèdent un coefficient de surtension Ide l'ordre de 40003 beaucoup plus élevé que celui des transducteurs selon l'art antérieur. Compte tenu. en plus, de la stabilité de la fréquence de résonance en fonction de la température, les transducteurs selon l'invention utilisés dans un filtre mécanique peuvent assurer non seulement la fonction de conversion d'énergie qui leur est propre, mais aussi la fonction. de résonateur mécanique. C'est un avantage important, car cela vermet de réduire de faoen sensible le volume total du filtre. Le filtre mécanique à réaliser étant un filtre passe-hande, la largeur de mande des transducteurs à céramique selon l'art antérieur doit être très supérieure à celle du filtre mécanique. Corme le transducteur selon la rrésente invention joue éalement le rôle de résonateur, sa largeur de bande, peut être riduite. La largeur de bande du transducteur étant liée au coefficient de counlage de la plaquette piézo-électrinue et par suite à l'épaisseur do cette plaquette, il est possible de réduire l'épaisseur de la claquette dans le cas du transducteur selon l'invention Le prix de cette plaquette s'en trouve ainsi réduit. De plus, comme le rapport entre le volume des masselottes et celui du cristal est plus élevé dans un transducteur selon l'invention, l'annulation du CTF global du transducteur nécessite une température de recuit des masselottes olus hausse. Le transducteur selon la présente invention relut être appljcué à la réalisation de filtres de voies téléphoniques pour équiper des systèmes de transmission analogintle par courants porteurs. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux mndes de réalisation docrits et rePrésentés, En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention, chanter certaines disnositions et remplacer certains moyens nar des movens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Transducteur piézo-électrique nour filtre mécanique, comportant une claquette d'un matériau piézo-électrinue, deux électrodes respectivement solidaires des deux faces de la claquette et deux masselottes métalliques fixées respective- ment sur les deux electrodes, caractérisé par le fait nue le matériau niez électrique de la plaquette (1) est du niobate de lithium monocristallin LiNBO2. 2/ Procédé de réalisation d'un transducteur piezo-électricue nour filtre mécani- rue, consistant à fixer reenectivement deux masselottes métalliques sur deux électrodes solidaires des deux faces d'une nlaquette d'un matériau piezoélectrique, caractérisé par le fait que - ledit matériau piezo-électricue est du niobate de lithium monocristallin Li Nb 03. - et qu'il consiste en outre à traiter thermiquement les masselottes (4. 53 a une température prédéterninée suffisamment haute pour annuler le coefficient de température de la fréquence de résonance du transducteur.