Brevet FR2463539A1 — publié le 19810220

La présente invention concerne la structure mécanique des filtres à résonateurs céramiques, que l'on désignera plus brièvement, par l'ex- pression "Filtres céramiques", dans lesquels au moins deux résonateurs sont couplés par dès conducteurs électriques, ainsi qu'un procédé de fabrication de cette structure. Le brevet de la République Fédérale Allemande (RFA) DE-AS 1796 146 peut être consulté en ce qui concerne l'utilisation des résonateurs céramiques pour constituer certains types de filtres, notamment des filtres à bande étroite pour les circuits à moyenne fréquence des récepteurs de radiodiffusion. Le brevet DE-AS 2.017. 488 (RFA) divulgue plusieurs réalisations de réseaux de filtrage à résonateurs céramiques mais, de même que le premier brevet cité, ne fait aucune référence à la construction mécanique des filtres céramiques. La denande de brevet P 28 48 844 0 - 35, déposée en RFA le i1 Novemore i1'7u, concerne un filtre céramique piézoélectrique comportant plusieurs résonateurs céramiques supportés par une plaque de base en matériau isolant. Les résonateurs sont maintenus le long de leur ligne nodale dans des encoches de largeur appropriée de la plaque isolante o aboutissent des conducteurs imprimés sur une face de cette plaque selon le schéma requis du réseau de filtrage. L'objet de la présente invention est de fournir une structure de filtre céramique. de fabrication beaucoup plus simple et moins onéreuse. Cet objet est atteint du fait que dans une structure conforme à l'invention, les conducteurs de couplage des résonateurs céramiques sont des rubans conducteurs découpés dans une feuille métallique de manière à présenter des parties terminales qui sont ensuite redressées par une simple opération de pliage et connectées électriquement et mécaniquement auxdits résonateurs pour constituer une structure autoportante. Les éléments constituant la structure mécanique d'un filtre céramique sont ainsi réduits au minimum absolument nécessaire au circuit de filtrage électromécanique, c'est à dire les conducteurs de couplage et les résonateurs céramiques. Ces éléments essentiels sont assemblés selon une structure autoportante qui ne nécessite pas de pièces supplémentaires telles que des supports de résonateurs, des plaques de base etc... - L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif en se reportant aux figures annexées qui représentent: La figure 1: un exemple de schéma de filtre céramique classique; 2 463539 La figure 2: une vue de dessus d'une structure.conforme à l'invention pour le filtre céramique de la figure 1; La figure 3: une vue de côté de la précédente structure; Les figures 4 et 5: des vues de dessus respectives de deux structures différentes conformes à l'invention pour la fabrication en série de filtres répondant au schéma de la figure 1; La figure 6: une vue en perspective d'une partie d'un filtre céramique à structure conforme à l'invention. Une structure de filtre céramique conforme à l'invention est de préférence produite comme l'interconnexion d'un ensemble de filtres céramiques du type représenté figure 1. Dans cette figure, les résonateurs céramiques individuels sont représentés par des rectangles portant les références numériques 1 à 4, et les références E,A,G représentent respectivement la borne d'entrée, la borne de sortie et la borne commune aux deux portes du tripôle de filtrage obtenu par le couplage indiqué des quatres résonateurs. Il est à noter que la structure de filtre céramique conforme à l'invention n'est pas limitée à une cellule de filtrage élémentaire de ce type, mais qu'elle peut être utilisée pour construire tout réseau de filtrage requis, quelle que soit sa complexité. La figure 1 représente donc un schéma parmi d'autres, dans le but de fournir une référence aux réalisations physiques représentées par les figures suivantes. On se reporte donc maintenant aux figures 2 et 3 qui sont respectivement des vues de dessous et de côté d'une structure conforme à l'invention pour le filtre élémentaire précédent. Elles- montrent comment les résonateurs céramiques 1 à 4 sont connectés par des rubans métalliques 5, 6, 9 munis de terminaisons verticales 7. Le schéma du filtre est reconnaissable figure 2 et la structure autoportante obtenue, éliminant tout recours à une pièce supplémentaire d'ossature sans utilité pour les fonctions propres au filtre, apparaît clairement figure 3. Le schéma d'interconnexion de la figure 2 est formé de préfé- rence en éliminant les parties inutiles d'une bande métallique par attaque sélective du métal ou découpage à la presse. Les parties terminales 7 sont de préférence repliées à 900 vers le haut et connectées électriquement et mécaniquement aux résonateurs céramiques appropriés, par exemple par soudage. Les parties 7 peuvent n'être verticales que dans leur moitié supérieure, chaque résonateur étant maintenu au dessus du plan de base de la structure entre les extrémités verticales des parties terminales 7, comme le représente la figure 3. La forme de ces parties terminales ne peut être perçue complètement que sur la figure 6 et, en Je reportant à cette figure, on voit que leur première moitié a la largeur normale du ruban à l'extrémité inférieure o se trouve la première pliure sous un angle inférieur à 900 et s'affine jusqu'à la base plus étroite de la moitié supérieure o une seconde pliure amène cette extrémité de connexion dans le plan vertical. Lorsqu'un filtre céramique ayant une structure conforme à l'invention est placé ou monté sur une plaque de base d'un bâti d'équipe- ment électrique, les résonateurs céramiques peuvent toujours osciller librement. Une feuille d'un métal approprié doit bien sûr être utilisée pour la formation des rubans conducteurs, par exemple le matériau vendu sous le nom de Vakon 520 S. La feuille de ce matériau peut avoir, par exemple, une épaisseur de 0,1 mm. Le schéma d'interconnexion comprend de préférence deux rubans conducteurs 7, 6, parallèles l'un à l'autre, et les résonateurs céramiques 1 à 4 sont disposés l'un derrière l'autre sur une seule rangée. Bien entendu la fabrication d'une structure de filtre céramique conforme à l'invention se fait en continu avec de nombreuses autres structures dans une bande métallique beaucoup plus longue, et les filtres individuels sont ensuite détachés par découpage des segments correspondant 'de cette bande que l'on peut considérée pratiquement comme une bande sans fin. La structure de l'invention est un assemblage mécanique de conducteurs électriques et de résonateurs céramiques. Des rubans de connexion transversaux (9) sont prévus aux points du circuit qui l'exigent pour des raisons techniques et la continuité des rubans longitudinaux est en général préservée dans la première opération de découpage pour augmenter la rigidité de la bande en cours de fabrication. La continuité d'origine des rubans parallèles 5 et 6 est représentés en traits pointillés sur la figure 4 qui illustre plus précisément le mode de réalisation pratique d'une structure de filtre analogue à celle de la figure 2. Des traits pointillés indiquent également des connexions longitudinales individuelles provisoires 8 entre les parties terminales 7 de plusieurs rubans trans- versaux 9, ces connexions étant encore des liaisons de rigidité selon un axe central parallèle aux deux rubans 5, 6 et sur lequel les résonateurs 1 à 4 sont montés en ligne entre les extrémités libres, redressées verticale- ment comme déjà rentionné, des parties terminales 7. La figure 4 indique également les traits de séparation 10 le long desquels la bande métallique sans fin est divisée en structures individuelles de filtres correspondant 4.- 2463539. au schéma de la figure 1. Les connexions de rigidité sont alors supprimées au cours de la même opération de découpage. Une structure dans laquelle l'implantation physique des éléments du filtre est différente mais-qui répond toujours au schéma électrique de la figure 1 est représentée figure 5. Plus précisément, cette dernière représente deux structures identiques formées côte à côte sur la même bande de métal et à détacher l'une de l'autre et des autres structures obtenues par le processus de fabrication en continu, par découpage de la bande le long des lignes 10. Dans ce type de structure également conforme à l'invention, les quatre résonateurs céramiques sont répartis en deux rangées parallèles entre deux rubans métalliques de même direction 5 et 6. La structure obtenue est donc moins longue mais plus large que la première. La figure 5 représente la seconde structure comme carrée tandis que la structure de la figure 4 a la forme d'un rectangle quatre fois plus long que large. La surface des deux structures est identique. Des connexions longitudinales supplémentaires 8 sont encore utilisées en cours de fabrication de la structure de la figure 5 ainsi que les connexions transversales 9 nécessaires à l'obtention du schéma électrique requis. Au moment du détachement des structures individuelles le long des traits 10, des découpes plus réduites seront aussi effectuées, comme déjà mentionné, pour éliminer les court-circuits qui pourraient subsister entre les bornes de certains résonateurs. Selon la configuration de la figure 5, les coupes faites selon les grands traits 10 ne laissent aucun court-circuit mais les parties indiquées entre les petits et les grands traits 10 sont inutiles et devraient aussi être supprimées. Pour améliorer la stabilité mécanique de la structure auto- portante conforme à l'invention, les deux conducteurs extérieurs 5 et 6 peuvent être coudés dans le plan vertical de manière à présenter un profil sinueux entre deux niveaux de ce plan, ainsi que l'indique la vue en perspective de la figure 6. Le profil représenté est constitué plus précisément de sections trapézoïdales Il s'étendant au dessus du plan de base des rubans longitudinaux 5. 6 et des rubans transversaux 9; il faut toutefois souligner que l'invention ne se limite pas à l'utilisation d'un tel profil et que des formes striées ou ondulées sont également valables - 75. pour augmenter la rigidité des rubans. Dans tous les cas, on obtient une structure autoportante très simple et de fabrication très facile qui n'est constituée que par les conducteurs et les résonateurs nécessaires à la fonction électrique du filtre. La fabrication se résume en effet aux opérations déjà indiquées de découpage d'une bande métallique pratiquement sans fin selon une succession de schémas d'interconnexion par rubans métalliques, appropriés chacun à une configuration physique choisie des conducteurs de couplage d'un filtre, de pliage à la presse des parties terminales rattachées à certains rubans, de déformation des rubans longitudinaux pour leur donner un profil longitudinal sinueux ou ondulé; de fixation de chaque résonateur entre une paire respective de parties terminales au dessus du plan de base desdits rubans de manière à assurer le maintien mécanique et le couplage électrique desdits résonateurs, et de découpage-à la presse des connexions superflues reliant les filtres individuels en bande ainsi que certains conducteurs internes de chaque filtre. Le schéma de rubans conducteurs est obtenu, de préférence, par attaque sélective des parties inutiles de la bande métallique ou par découpage de ces parties au moyen d'une poinçonneuse, des schémas interconnectés d'une pluralité de filtres étant formés en série dans la même bande, comme déjà indiqué. Après leur pliage, il vaut mieux que les parties terminales soient étamées pour augmenter leur soudabilité sur les électrodes des résonateurs céramiques. Il-est bien évident que la description précédente n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes pourraient être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. 6 2463539 REVENDICATIONS 1. Structure de filtre céramique comprenant au moins deux résonateurs céramiques couplés par des conducteurs électriques, caracté- risée par le fait que lesdits conducteurs sont des rubans métalliques (5,6,8,9), découpés dans une feuille de métal selon un schémad'intercon- nexion approprié dans lequel certains segments (8,9) desdits rubans comportent une partie terminale (7) façonnée ou profilée qui est connectée électriquement et mécaniquement à une électrode correspondante d'un des résonateurs céramiques, de sorte que l'ensemble des rubans conducteurs et des résonateurs constitue une structure autoportante. 2. Structure de filtre céramique conforme à la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux rubans conducteurs parallè- les l'un à l'autre et, si nécessaire interrompus ou connectés l'un à 1'Dutre p-2re -|-n "' '9) ledrée2r.teurs c>tiques (1 i 4) étant disposés sur une ou plusieurs rangées entre lesdits rubans parallèles. 3. Structure de filtre céramique conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que lesdites parties terminales des rubans conducteurs sont des découpes latérales perpendiculaires aux rubans transversaux qui les relient à un ruban longitudinal, ou aux deux rubans parallèles, et repliées orthogonalement sur le plan desdits rubans de façon que les résonateurs céramiques soient montés au dessus dudit plan. 4. Structure de filtre céramique conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractériséepar le fait que lesdits rubans longitudinaux parallèles sont coudés plusieurs fois dans le plan vertical de manière à présenter un profil longitudinal sinueux ou ondulé entre deux lignes horizontales dudit plan vertical. 5. Procédé de fabrication de structures de filtres céramiques conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations de découpage d'une bande métallique pratiquement sans fin, selon une succession de grilles interconnectées composées chacune de segments étroits de la bande dont l'ensemble continu constitue le shéma de rubans conducteurs requis pour un filtre céramique déterminé, de pliage dans le plan vertical des courts segments métalliques constituant lesdites parties terminales (7), de formage des segments allongés constituant lesdits rubans longitudinaux selon un profil sinueux ou ondulé dans le plan vertical, d'insertion desdits résonateurs céramiques (1 à 4) entre lesdites parties terminales verticales (7) avec formation de joints assurant une bonne rigidité mécanique et de bons contacts électriques, et de découpage des structures individuelles de filtres par rupture des jonctions entre lesdites grilles successives et des segments de rigidité non compris dans le shéma de rubans conducteurs de chaque filtre. 6. Procédé de fabrication conforme à la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit schéma de rubans conducteurs est obtenu par attaque sélective des parties de la bande situées hors desdits segments nécessaires audit schéma et desdits segments de rigidité. 7. Procédé de fabrication conforme à la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit schéma de rubans conducteurs est découpé à la presse dans ladite bande de métal. 8. Procédé de fabrication conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que lesdites parties terminales sont étamées après avoir été pliées.