Brevet FR2374756A1 — publié le 19780713

Le problème de la réalisation de soudures étanches.entre une base en céramique et un conducteur électrique traversant cette base a déjà été étudié. Une application particulière d'une telle traversée se rencontre dans le domaine du montage de supports de résonateurs piézoélectriques. Ces résonateurs peuvent, par exemple, prendre la forme de barreaux de quartz fixés à un support, lui-même logé dans un réceptacle dans lequel on fait le vide et qu on scelle. Afin de réaliser des connexions électriques cor récites pour ces barreaux de quartz, il est nécessaire d'avoir des conducteurs électriques qui traversent lesupport de base. En pratique, il est préférable que ce support so-it constitué d'un matériau céramique tel, par exemple, que l'alumine. Une méthode qui a déjà été proposée consiste à munir la basesupport de trous la traversant, ces trous étant ensuite métalli sés. Le but de la métallisation est de faciliter la rétention du matériau de liaison, par exemple de la soudure tendre. Ensuite, les fils destinés à supporter le résonateur à quartz sont passés dans les trous et la soudure tendre y est ensuite introduite. La métallisation à l'intérieur des trous facilité la rétention de la soudure tendre et lui permet d'adhérer correctement aux parois de la céramique, Un problème soulevé par la méthode que nous venons d'exposer est survenu quand il s'est agi de connecter le résonateur quartz complet à un circuit d'utilisation.Lorsqu'un tel circuit d'utilisation consiste en un circuit oscillant, et que le résonateur entier, y compris son réceptacle, est de très petites dimensions, en le soudant au circuit oscillant, il y a un risque considérable que la chaleur due au soudage cause la fonte de la soudure. Celle-ci risque alors de s'écouler a l'intérieur du réceptacle-et, ce faisant, de détruire le résonateur en entier. Pour surmonter un tel problème, divers types de soudures dures ayant un point de fusion beaucoup plus élevé ont été proposés, mais un autre problème surgi, dû ali coefficients de dilatation respectifs différents-du matériau de soudure et de la céramique, ce qui conduit au fait que l'opération de soudure appliquée à la base en céramique provoque souvent des fissures de celle-ci, ce qui rend ainsi le composant inutilisable. Une solution possible à ce dernier problème a été fournie par le brevet CH 563 320. Dans ce cas, la solution proposée consiste à appliquer un tampon absorbant dans le passage, ce tampon étant ensuite soudé. Dans ce cas, pubien une préforme séparée en soudure dure peut être prévue ou, dans certains cas, le tampon spongieux dans sa totalité peut être saturé au préalable avec de la soudure. Celle-ci, lorsqu'elle est chauffage, doit alors fondre et adhérer aux parois du passage. De cette façon, il est possible de contrôler, dans une certaine mesure, les divers paramètres tels que les coefficients de dilatation différents entre le tampon et la céramique, ceci par le choix judicieux des matériaux.Cependant, en fonction de la résistance considérablement plus grande et de la dureté du tampon, on a constaté qu'en pratique, la ceramique peut toujours se fissurer. C'est à ce problème que la présente invention s'attaque, et en particulier, le but de l'invention est de garantir une soudure satisfaisante en utilisant de la soudure tendre à haut point de fusion, évitant ainsi le type de problème posé précédemment avec une soudure tendre à point de fusion bas. L'invention consiste en une liaison mécanique étanche entre un corps de base en céramique et un conducteur métallique traversant cette base, celle-ci ôtant percée d'un passage dont les parois sont métallisées pour faciliter la liaison entre la base et un matériau de scellement du passage, caractérisée par le fait qu'une mince rondelle métallique engagée à force obture le passage à proximité de l'entre de celui-ci, cette rondelle étant percée d'un trou dans lequel passe le conducteur, une soudure tendre fondue en place dans le passage et retenue dans celui-ci par la rondelle assurant Le scellement hermétique du passage et la liaison mécanique entre le conducteur et la base. En outre, l'invention vise un procédé pour obtenir de telles liaisons mécaniques étanches. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, pour l'intelligence de laquelle on fera référence aux dessins parmi lesquels - la fig. 1 est une vue en perspective éclatée des composants avant le scellement, - la fig. 2 est une vue en coupe de la liaison étanche lorsqu'elle est réalisée. Sur la fig. 1 est représentée une base ou substrat 1. Elle est -de préférence constituée d'un matériau céramique réfractaire, tel que l'alumine. Untel matériau est-inerte, très dur et très fragile. Il fournit également une excellente isolation électrique. Un trou 5 traverse la base 1, ce trou peut être ménagé pendant le formage de la base ou peut être percé ultérieurement. Le trou5 présente des parois métallisées, ceci afin d'assurer l'adhérence du matériau de scellement qui y sera ultérieurement appliqué. Un support, dont seulement une partie en forme de tige est représentée 2 est utilisé pour le montage d'un barreau de quartz. La tige 2 représentée est évidemment. métallique et utilisée pour servir de conducteur et relier le quartz (non représenté) à un circuit d'utilisation (non représente).- Le quartz, dans le résonateur terminé, sera soutenu et maintenu par le support. Un support de ce genre est décrit dans le brevet français no 73 10108 (SSIH) publié sous le no 2 179 749. Une rondelle métallique 3 épouse d'assez près la forme du trou pour pouvoir s'y ajuster. Elle est munie d'un trou en son centre, à travers lequel passe la tige 2 du support du quartz. La rondelle 3 est dimensionnée de manière à être engagée à force par chassage dans le trou 5, et bien qu'elle doive épouser d'assez près la forme du trou 5, il n'est pas nécessaire qu'elle l'ôpouse exactement. Dans l'exécution représentée, le trou 5 est circulaire1 et il én est de même de la rondelle .3. Dans certains cas, il peut être préférable que la rondelle 3 ait une forme quelque peu différente, par exemple, elle pourrait être pourvue de dents à la manière d'un engrenage. En outre, elle pourrait avoir une autre forme géométrique telle qu'un pentagone, un hexagone ou tout autre polygone régulier. Elle pourrait aussi -être ovale. De telles formes peuvent être utiles pour limiter les contraintes dans le support céramique et-, en même temps, assurer une force de rétention adéquate entre la rondelle 3 et la paroi du trou 5. Il est évident que ni le trou 5, ni la rondelle 3 n'ont besoin d'avoir une forme circulaire comme celle qui est représentée. Un point essentiel cependant est que les dimensions du trou 5 et de la rondelle 3 soient telles que celle-ci soit retenue par frottement dans le trou une fois qu'elle y est placée par chassage. Dans le procédé d'assemblage, la rondelle 3 sera chassée dans le trou 5. Ensuite, la tige de support 2 sera placée dans le trou au centre de la rondelle 3, puis une préforme de soudure pourra être introduite dans le trou par son autre extrémité, comme représenté en 4 à la fig. 2, et un flux de chaleur sera appliqué. Ici, une soudure tendre, éventuellement de type eutectique peut être employée, et elle devrait avoir un point de fusion de préférence non inférieur à 3000C. Le chauffage de la soudure va la faire fondre et adhérer aux parois métallisées 6 du trou 5 et à la surface interne de la rondelle 3. La rondelle, du fait de ses tolérances relativement serrées par rapport au trou 5, et la tige de support 2 vont retenir la soudure fondue.Aucun mouillage ne va se produire sur la partie de la tige 2 située à l'extérieur de la rondelle 3. Ensuite, le barreau de quartz sera monté et l'encapsulage mis sous vide. La soudure tendre à haut point de fusion doit être choisie de manière à pouvoir absorber les contraintes dues aux coefficients de dilatation différents entre la céramique et la tige 2 formant conducteur électrique. On a constaté que, quand le résonateur à quarts assemble doit être connecté a un circuit électrique d'utilisation, le soudage sur ce circuit ne cause plus les difficultés rencontrées précédemment. La différence entre le point de fusion de la soudure 4 et celui de la soudure appliquée pour la connexion du circuit d'utilisation est d'au moins 1000, ce qui est suffisant pour éviter de telles difficultés. La rondelle peut être constituée de matériaux divers, il est seulement nécessaire que les matériaux choisis soient mouillables par la soudure utilisée. Des liaisons particulièrement bonnes ont été obtenues en utilisant une rondelle en alliage de cuivre, de nickel et de manganèse, connu sous le nom commercial de "Manifort', ou bien un alliage de fer, de nickel et de cobalt 7 connu sous le nom de ',Vacon1'. REVENDICATIONS 1. Liaison mécanique étanche entre un corps de base en céramique et un conducteur métallique traversant cette base, celle-ci étant percée d'un passage dont les parois sont métallisées pour faciliter la liaison entre la base et un matériau de scellement du passage, caractérisée par le fait qu'une mince rondelle métallique engagée à force obture le passage à proximité de l'entrée de celui-ci1 cette rondelle étant percée d'un trou dans lequel passe le conducteur, une soudure tendre fondue en place dans le passage, retenue dans celui-ci par la rondelle, assurant le scellement hermétique du passage et la liaison mécanique entre le conducteur et la base 2.Procédé d'obtention d'une liaison mécanique étanche selon la revendication 1, caracterisé par le fait qu'il comporte les phases suivantes - chassage de la rondelle métallique à une extrémité du passage, - introduction du conducteur dans le trou de la rondelle, - application d'une préforme de soudure tendre à Irextrémité du passage opposée à elle dans laquelle la rondelle a été chassée, - chauffage de la préforme jusqu'à fusion et liaison avec les parois métallisées du passage et avec le conducteur. 3. Liaison selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la rondelle est en métal mouillable par la soudure. 4. Liaison selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la rondelle a une forme au moins approximativement identique à celle de la section du passage de manière à l'obturer extrémité. 5. Liaison selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la rondelle et la section du passage sont au moins approxi mativement circulaires. 6. Liaison selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la rondelle est munie de dents à sa périphérie. 7. Liaison selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la rondelle a la forme d'un polygone régulier. 8. Liaison selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la rondelle est de forme ovale. 9. Liaison selon l'une quelconque des r-evendications I, ou 3 à 6, caractérisée par le fait qu'elle constitue une connexion étanche pour un résonateur.à quartz.