Brevet FR2616028A1 — publié le 19881202

Transwtteur de si gnaux acoustiques électronique. La présente invention se rapporte à un transmetteur de signaux acoustiques électronique, comportant un disque céramique piézo-électrique sur une membrane métallique et une plaquette de circuirts imprimés qui porte les composants électroniques. On connaît des transmetteurs de signaux de ce type, par exemple, par la DE-A-?27 02 381. On y représente un transmetteur de signaux piézo-électrique dans lequel on prévoit dans un boîtier une plaquette de circuits imprimés sur laquelle sont appliqués les composants électroniques. En outre, on prévoit sur cette plaquette de circuits imprimés plusieurs éléments d'appui qui portent une membrane métallique et un disque céramique piézo-électrique qui y est collé. A partir des pistes conductrices de la plaquette, on prévoit deux conducteurs pour la mise en contact de la membrane métallique et du disque céramique piézo- électrique. On connaît en outre, par le modèle d'utilité allemand 79 20 782, un transmetteur de signaux piézo- électrique dans lequel le disque céramique piézo- électrique est collé sur une plaquette de support et cette dernière est placée dans un boîtier. Les fils de connexion de la membrane métallique et du disque céramique piézo-électrique sont raccordés électriquement à une formation du boîtier. On y prévoit alors des broches de contact qui réalisent une liaison avec les composants électroniques. Ledit boîtier du transmetteur de signaux comporte une ouverture centrale et coopère avec la membrane métallique, en tant que résonateur de Helmhotz. Par rapport à l'état de la technique indiqué précédemment, l'invention a pour objet de proposer un transmetteur de signaux acoustiques électronique, pouvant être monté de façon plus simple et d'une construction plus économique. Pour résoudre ce problème, on propose selon l'invention, que la membrane métallique soit fixée par une liaison conductrice sur la plaquette de circuits imprimés, la plaquette de circuits imprimés comportant une ouverture de rayonnement au-dessous de la membrane métallique. Selon un développement préféré de l'invention, on prévoit de placer sur la plaquette de circuits imprimés, en plus des pistes conductrices pour les composants et en liaison électrique avec elles, une piste conductrice annulaire d'un diamètre sensiblement égal à celui de la membrane métallique, qui sert de piste conductrice et de support pour la membrane métallique. L'essentiel pour l'invention, c'est la plaquette de circuits imprimés sur laquelle la membrane métallique est placée directement, et il est important, dans le cadre de l'invention, que la membrane métallique soit fixée par une liaison conductrice à la plaquette de circuits imprimés. On y parvient au moyen d'une piste conductrice de conformation annulaire qui est reliée électriquement aux pistes conductrices de la plaquette de circuits imprimés, mais réalise d'autre part un contact électrique avec la membrane métallique. La fixation de la membrane métallique sur la piste conductrice annulaire peut être effectuée par soudage ou par collage au moyen d'un adhésif conducteur. Une autre caractéristique importante de l'invention consiste en ce que la plaquette de circuits imprimés elle-même fait partie du corps sonore et entraîne, en raison de son action de corps résonnant, une amplification de l'intensité sonore et une réduction de la fréquence de rayonnement. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, on prévoit que tous les composants du montage d'attaque du transmetteur de signaux, ainsi que la membrane métallique, soient placés d'un côté de la plaquette de circuits imprimés, et que la plaquette de circuits imprimés soit automatiquement munie des composants et de la membrane métallique, ceuxci lui étant soudés automatiquement, par le procédé SMD. En raison des caractéristiques expliquées précédemment, le transmetteur de signaux selon l'invention est facile à monter et d'une fabrication économique, et il présente en outre des propriétés de rayonnement très favorables, tant en ce qui concerne l'intensité sonore que la réponse en fréquence. Un problème se présentant pour la réalisation et la fixation des caractéristiques acoustiques d'un transmetteur de signaux piézoélectrique consiste en la différence entre les coefficients de dilatation thermique de la membrane métallique et du disque céramique piézoélectrique. L'adhésif utilisé antérieurement devait compenser les différences de dilatation des deux matières. Pour des applications du transmetteur de signaux à des températures pouvant atteindre 125'C, comme c'est le cas, par exemple, dans les minuteries de cuisinière, les adhésifs usuels n'étaient plus suffisamment appropriés pour remplir le rôle précité. On a trouvé à présent que des alliages métalliques de méme coefficient de dilatation thermique que le disque céramique piézoélectrique conviennent bien pour le but précité, du fait que l'adhésif ne subit plus de contrainte dans une mesure si forte. Comme alliages métalliques qui conviennent dans le but précité, ceux qui comprennent 28 % de nickel, 18 % de cobalt, du fer pour le reste, ou 42 % de nickel et du fer pour le reste, se sont avérés bien appropriés. On va décrire à présent l'invention avec davantage de détails au moyen de deux exemples de réalisation représentés sur le dessin annexé dont: la figure 1 est une vue de dessus du transmetteur de signaux selon l'invention, dans le premier mode de réalisation, la figure 2 est une vue latérale du transmetteur de signaux; la figure 3 est une coupe du transmetteur de signaux de la figure 1, suivant la ligne III-III, à échelle agrandie; la figure 4 est une coupe d'un transmetteur de signaux d'un second exemple de réalisation. On a représenté sur la figure 1 une plaquette de circuits imprimés i sur laquelle sont appliqués des pistes conductrices 2 et des composants électroniques 3 pour le montage d'attaque du transmetteur de signaux. Les pistes semi-conductrices se terminent par des cosses de connexion 4 par lesquelles le montage d'attaque est alimenté électriquement. La référence 5 désigne une piste conductrice annulaire reliée électriquement aux composants électriques par des pistes 6. Sur cette piste conductrice annulaire 5, une membrane métallique 7 est fixée par une liaison conductrice, et un disque céramique piézo-électrique 8 est collé sur elle, à son tour. La liaison électrique entre le disque céramique piézoélectrique 8 et la plaquette de circuits imprimés est constituée par une bande métallique 9 qui est soudée à la fois au disque céramique et à une piste conductrice., Sur la plaquette de circuits imprimés 1 sur laquelle les pistes conductrices 2 et 5 ont d'abord été appliquées de façon usuelle, on place automatiquement par le procédé SMD les composants et le membrane métallique sur laquelle le disque céramique piézo- électrique 8 est déjà collé. La disposition des composants et de la membrane métallique du même côté de la plaquette de circuits imprimés facilite beaucoup cette mise en place automatique. Au cours d'un stade opératoire subséquent, on soude les composants et la membrane métallique. Il ressort de la figure 3 que la plaquette de circuits imprimés 1 comporte au-dessous de la membrane métallique 7 une ouverture 10 par laquelle le son de la membrane métallique est irradié. Pour amplifier l'énergie radiante, le boîtier d'un résonateur de Helmholtz 11 est placé au-dessous de la plaquette de semi-conducteurs. Celui-ci comporte (on ne l'a pas représenté sur le dessin) dans sa paroi 11', une petite ouverture de rayonnement dont le diamètre est nettement inférieur à celui de l'ouverture 10 de la plaquette de circuits imprimés. Alors que le disque céramique piézo-électrique 8, qui est métallisé à sa surface supérieure, a une première liaison électrique avec la plaquette de circuits imprimés 1 par l'intermédiaire de la membrane métallique 7 et la piste conductrice annulaire 5, sa seconde face est reliée par la bande métallique 9 qui est fixée par un point de soudure 12 sur le disque 8 et par un point de soudure 13 sur la plaquette de circuits imprimés, à l'autre potentiel présent sur la plaquette de circuits imprimés 1. La figure 3 montre qu'en raison de la fixation de la membrane métallique 7 sur la plaquette de circuits imprimés 1, l'énergie acoustique de la membrane métallique est transmise non seulement par l'ouverture 10, mais également par la plaquette de circuits imprimés 1 elle-même. La plaquette de circuits imprimés constitue un corps résonnant important pour le transmetteur de signaux, en raison de sa dimension. En raison de son étendue géométrique, la fréquence de rayonnement du transmetteur de signaux est également considérablement réduite, ce qui est très souhaitable dans le cas de transmetteur de signaux piézo- électriques à fréquence de rayonnement relativement élevée. Comme on l'a déjà mentionné, la liaison de la membrane métallique 7 avec la piste conductrice annulaire 5 est réalisée non seulement par soudure, mais également par collage avec un adhésif conducteur. Dans le cadre de l'invention, il est cependant également possible d'utiliser un adhésif non conducteur et de réaliser la liaison conductrice par des particules métalliques disséminées dans l'adhésif ou par unconducteur de liaison séparé (par exemple une bande métallique). On a représenté sur la figure 4 un second exemple de réalisation d'un transmetteur de signaux qui entraîne, par rapport au premier exemple de réalisation, une fabrication encore meilleur marché en raison de la suppression du résonateur de Helmholtz, pour une qualité et une puissance acoustiques sensiblement identiques. Dans ce cas, la membrane 7 n'a pas une conformation de disque, mais de cuvette aplatie, et l'ouverture de rayonnement 10 de la plaquette de circuits imprimés i est de plus petit diamètre que dans le cas du premier exemple de réalisation, de sorte qu'on obtient une - cavité présentant des propriétés de résonance semblables au cas du résonateur de Helmholtz. ]:visFlrICATIONS 1. - Transmetteur de signaux acoustiques électronique comportant un disque céramique piézo- électrique sur une membrane métallique, et une plaquette de circuits imprimés qui porte les composants électroniques, caractérisé en ce que la membrane métallique (7) est fixée & la plaquette de circuits imprimés (1) par une liaison conductrice, la plaquette de circuits imprimés comportant une ouverture - de rayonnement (10) au-dessous de la membrane métallique. 2. - Transmetteur de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur la plaquette de circuits imprimés (1), en plus des pistes conductrices pour les composants (3) et en liaison électrique avec eux, une piste conductrice annulaire (5) d'un diamètre sensiblement égal à celui de la membrane métallique (7) est fixée et constitue un support pour la membrane métallique. 3. - Transmetteur de signaux selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que tous les composants du montage d'attaque, ainsi que la membrane métallique, sont placés d'un côté de la plaquette de circuits imprimés. 4. - Transmetteur de signaux selon la revendication 3, caractérisé en ce que la plaquette de circuits imprimés est pourvue des composants et de la membrane métallique et leur est soudée par le procédé SND. 5. Transmetteur de signaux selon la revendication 2, caractérisé en ce que le. côté du disque céramique piézo-électrique plaquette de circuits imprimés (1). 6. - Transmetteur de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane Z616028 métallique (7) est collée à la plaquette de circuits imprimés (1). 7, - Transmetteur de signaux selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un résonateur de Helmholtz (11) est placé du côté de l'ouverture de rayonnement (10) opposé à la membrane métallique (7) dans la plaquette de circuits imprimés (1). 8. - Transmetteur de signaux selon l'une quelconque des revendications 1 & 6, caractérisé en ce que la membrane métallique (7) a une conformation de cuvette aplatie, de sorte qu'il est formé de l'un des côtés de la plaquette de circuits imprimés (1) une cavité résonnante, et en ce que la plaquette de circuits imprimés comporte une ouverture de rayonnement (10). 9. - Utilisation d'un alliage métallique, pour la membrane métallique, d'un coefficient de dilatation thermique sensiblement égal à celui du disque céramique piézo-électrique (8), pour le transmetteur de signaux melon la revendication 1. 10. - Utilisation d'un alliage métallique selon la revendication 9, comprenant 28 % Ni, 18 % Co, le complément étant constitué par Fe, ou 42 % Ni, le complément étant constitué par Fe.