Brevet FR2445024A1 — publié le 19800718

La présente invention concerne un procédé de fixation d'un composant encapsulé pouvant subir des chocs thermiques, tel par exemple un cristal de quartz piézoélectrique disposé dans une enceinte de verre solidaire par collage d'une platine métallique. L'invention concerne également un dispositif mettant en oeuvre le procédé précité, ledit dispositif étant un sous-ensemble enfichable et étanche renfermant un montage oscillateur à quartz compensé en température. Ce dispositif, connu également sous le sigle 'TCXO" (de l'expression en langue anglaise "Temperature compensated crystal oscillator") est utilisé comme oscillateur pilote dans de nombreux équipements fixes ou mobiles chaque fois qu'il est nécessaire de disposer d'une tension périodique dont la fréquence soit pratiquement indépendante des variations de température auxquelles sont exposés ces équipements. L'utilisation professionnelle des TCXO fait qu'ils doivent satisfaire à de très sévères spécifications électriques, mécaniques et climatiques qui conditionnent les différentes étapes de leur fabrication. Assez généralement, les TCXO comportent une platine, ou embase, métallique relativement épaisse munie de perles de verre traversées par des conducteurs dont une extrémité constitue les picots d'enfichage, l'autre extrémité étant soudée à une plaquette de circuits imprimés à laquelle sont fixés les composants du montage oscillateur, le quartz étant disposé entre l'embase et la plaquette. La face extérieure de l'embase est en outre munie de deux tiges filetées de fixation et le tout est coiffé d'un capot métallique soudé à la périphérie de l'embase. Les quartz montés sous vide dans une enveloppe de verre, présentent un ensemble de qualités qui les font préférer pour cet usage aux quartz en enveloppe métallique sous atmosphère neutre toutefois leur fragilité mécanique intrinsèque complique la conception du TCXO en ce qui concerne la bonne tenue aux chocs ; pour respecter cette condition, il est nécessaire de solidariser le quartz avec l'embase et, toute fixation mécanique étant exclue, il est apparu que la meilleure solution consiste à coller directement sur l'embase une des faces de l'enveloppe du quartz au moyen d'un caoutchouc aux silicones. On a constaté malheureusement que ce mode de fixation pouvait parfois entrainer le bris de certaines enveloppes de quartz lors d'un refroidissement rapide pour un essai de stockage à -55 Oc. Aux abords de cette température, en effet, la plasticité du caoutchouc aux silicones n'est plus suffisante pour limiter les contraintes mécaniques sur le verre de l'enveloppe résultant de la contraction de 1'embase. Le procédé selon l'invention permet de pallier ce défaut. Un des buts de la présente invention est de réaliser un TCXO pouvant subir de fortes températures négatives sans dommage pour le quartz. Selon l'invention, le procédé de fixation d'un composant encapsulé pouvant subir des chocs thermiques, tel par exemple un cristal de quartz piézoélectrique disposé dans une enceinte de verre solidaire par collage d'une platine métallique, est notamment remarquable en ce qu'une feuille d'un matériau rigide de con ductibilité thermique modérée est intercalée entre l'embase et la colle, ladite feuille étant fixée sur l'embase de façon à permettre un mouvement de glissement limité entre ces deux éléments. Egalement selon l'invention, le dispositif mettant en oeuvre le procédé précité, ledit dispositif étant un sous-ensemble enfichable étanche et renfermant un montage oscillateur à quartz compensé en température, est notamment remarquable en ce que la feuille de matériau rigide est fixée sur l'embase au moyen de conducteurs d'enfichage traversant cette dernière. Avantageusement, la feuille en matériau rigide est en verre époxy. La présence de la feuille intercalaire entre la colle et l'embase joue un double rôle : d'une part, elle ralentit la propagation du choc thermique entre l'embase et l'enveloppe du quartz en cas de variation rapide de température, et d'autre part, sa possibilité de glissement par rapport à l'embase limite la transmission à l'enveloppe des efforts de contraintes résultant des contractions brusques de l'embase. Il a été par ailleurs constaté que la présence de la feuille n'affectait en rien la bonne tenue du TCXO aux essais standards de chocs et de vibrations. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente, à l'échelle 3,5 environ,une unevue de côté d'un TCXO utilisant le procédé de fixation selon l'invention. La figure 2 représente une vue en plan du TCXO selon une coupe Il-Il de la figure 1. Sur la figure 1, le TCXO comporte une embase métallique 1 munie de deux tiges filetées de fixation 2a et 2b. L'embase 1 est traversée par cinq conducteurs, dont trois seulement 3, 4 et 5, sont visibles sur la figure, la partie inférieure desdits conducteurs constituant les picots d'enfichage, et la partie supérieure supportant une plaque 6 de circuits imprimés. Pour la clarté du dessin, on n'a pas représenté les composants normalement fixés sur la plaque 6. Sur l'embase 1 est disposée une feuille 7 en verre époxy traversée par trois des cinq conducteurs dont deux seulement, les conducteurs 3 et 4, sont visibles sur la figure. La fixation de la feuille 7 sur l'embase 1 est assurée par les gouttes de soudure 8 et 9 qui interdisent tout déplacement vertical. La feuille 7 est enduite d'une couche 10 de caoutchouc aux silicones sur laquelle est collée l'une des grandes faces de l'enveloppe de verre 11 d'un quartz piézoélectrique Sur la figure 2, dont les références sont communes avec celles de la figure 1, on peut voir les deux autres conducteurs 12 et 13, ainsi que deux des cinq perles isolantes 14 et 15 de traversée de l'embase pour lesdits conducteurs. Une autre goutte de soudure 16 sur le conducteur 12 assure à cet endroit le maintien de la feuille 7. Les opérations de montage du TCXO selon l'invention s'effectuent de la façon suivante -sur l'embase 1, munie des conducteurs 3, 4, 5, 12 et 13, est enfilée la feuille 7 dont les trous sont d'un diamètre légèrement supérieur à celui des conducteurs de sorte que celle-ci puisse glisser de 1 à 2/10 de mm par rapport à l'embase. Ensuite, les gouttes de soudure 8, 9 et 16 sont déposées, la colle 10 et le quartz 11 sont mis en place, et le tout est coiffé par la plaque 6 munie de ses composants qu'il suffit de raccorder aux deux broches du quartz 11. En ce qui concerne l'épaisseur de la feuille 7, une valeur de 8/10 de mm a donné toutes satisfactions, mais elle peut sans inconvénient être comprise entre 4/10 et 12/10 de mm, et de préférence entre 6/10 et 10/10 de mm. - REVENDICATIONS 1.- Procédé de fixation d'un composant encapsulé pouvant subir des chocs thermiques, tel par exemple un cristal de quartz piézoélectrique disposé dans une enceinte de verre solidaire par collage d'une platine métallique, caractérisé en ce qu'une feuille d'un matériau rigide de faible conductibilité thermique est intercalée entre l'embase et la colle, ladite feuille étant fixée sur l'embase de façon à permettre un mouvement de glissement limité entre ces deux éléments. 2.- Dispositif mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1, ledit dispositif étant un sous-ensemble enfichable et étanche renfermant un montage oscillateur à quartz compense en température, caractérisé en ce que la feuille de matériau rigide est fixée sur l'embase au moyen de conducteurs d'enfichage traversant cette dernière. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérise en ce que la feuille en matériau rigide est traversée par au moins deux conducteurs d'enfichage. 4.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la feuille en matériau rigide est appliquée sur l'embase au moyen de gouttes de soudure déposées sur les conducteurs enfichables. 5.- Dispositif selon l'ensemble des revendications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que la feuille en matériau rigide est en verre époxy. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de la feuille en verre époxy est comprise entre 4/10 et 12/10 de mm, et de préférence entre 6/10 et 10/10 de mm.