Brevet FR2666705A1 — publié le 19920313

La présente invention se rapporte à un résonateur piézoélectrique qui résonne à un mode de vibration fondamental de plus de 50 M Hz, et plus particulièrement à une réalisation d'un résonateur pour fixer une connexion5 électrique solide de l'électrode de celui-ci à la partie en gradin d'une plaque piézoélectrique sans diminution de sa productivité. En tant que résonateur piézoélectrique pour sortir une fréquence de résonnance fondamentale stable et élevée, il est connu un résonateur à quartz d'un type à vibration de cisaillement d'épaisseur dans lequel une plaque à taille connue sous la désignation AT est rÄéalisée mince Avec le procédé de la technique antérieure, il n'est pas possible de réaliser la plaque à taille AT plus mince qu'environ 40 Mm,15 et par conséquent la fréquence de résonnance la plus haute du résonateur à quartz atteint seulement 40 M Hz Un résonateur à quartz du type de résonateur connu sous la désignation SAW (à onde acoustique de surface) est apte à obtenir une fréquence élevée d'environ 1 G Hz Cependant, le résonateur SAW présente une caractéristique de température qui est inférieure à celle du résonateur à quartz à taille AT. Afin d'obtenir un résonateur haute fréquence avec la caractéristique de température du résonateur à quartz à taille AT, des résonateurs tels que ceux montrés aux figures la, lb et aux figures 2 a, 2 b ont été étudiés Dans le résonateur de la technique antérieure montré aux figures la et lb, des évidements 2 sont formés dans les parties centrales des deux faces d'une plaque d'un cristal de quartz 1 par gravure à sec ou gravure humide afin d'obtenir une partie vibrante mince 3 Sur les deux faces de la plaque de cristal ( 1), des dessins d'électrodes 5, 6 ayant des formes telles que montrées à la figure la sont réalisés par des procédés de vaporisation de métal ou similaires. Dans l'autre résonateur de la technique antérieure montré aux figures 2 a et 2 b, un évidement 2 est formé à la partie centrale de seulement l'une des faces d'une plaque de cristal de quartz ( 1), le reste de la réalisation étant le même que pour le résonateur montré aux figures la et lb. Dans ces techniques antérieures, les tracés d'électrodes 5, 6 comprennent des électrodes d'excitation 5 a, 6 a sur la partie centrale de la partie vibrante 3 et des tracés de conducteurs 5 b, 6 b s'étendant à partir des électrodes d'excitation 5 a, 6 a vers des parties dites annulaires épaisses 7 entourant la partie vibrante 3, respectivement. Cependant, puisque les tracés de conducteurs 5 b et/ou 6 b, qui s'étendent à partir des électrodes d'excitation 5 a, 6 a vers les parties annulaires 7 en franchissant des parties en gradins 8 entre la partie vibrante 3 et les parties annulaires épaisses 7, ont des largeurs étroites, la réalisation des tracés de conducteurs 5 b et 6 b dans les parties en gradins 8 n'est pas réalisée d'une manière uniforme lors du processus de vaporisation de métal Ainsi, une mauvaise connexion des tracés de conducteurs 5 b, 6 b se produit parfois dans les parties en gradins 8 Il en résulte que la productivité des résonateurs de la technique antérieure n'est pas très élevée. C'est un objet de la présente invention de créer un résonateur piézoélectrique pour surmonter les problèmes mentionnés ci-dessus des résonateurs à quartz de la technique antérieure. C'est un autre objet de la présente invention de créer un résonateur à taille AT pour obtenir une fréquence de résonnance fondamendale plus haute que 50 M Hz et garantissant une bonne connexion électrique d'une électrode qui s'étend à partir d'un évidement en franchissant une partie en gradin. Un trait caractéristique de la présente invention réside dans un résonateur piézoélectrique dans lequel un évidement est formé sur une face d'une plaque piézoélectrique et une électrode est formée sur la totalité de la face contenant l'évidement afin d'obtenir une électrode à recouvrement total. Avec cette réalisation, une connexion électrique de l'électrode est maintenue d'une manière sure dans la partie en gradin entre l'évidement et la partie annulaire épaisse entourant l'évidement. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur10 lesquels: La figure la est une vue en plan d'un résonateur à quartz de la technique antérieure; La figure lb est une vue en coupe suivant une ligne correspondant à C-C du résonateur à quartz montré à la figure la; La figure 2 a est une vue en plan d'un autre résonateur à quartz de la technique antérieure; La figure 2 b est une vue en coupe suivant une ligne correspondant à D-D du résonateur à quartz montré à la figure 2 a; La figure 3 a est une vue en plan d'un mode de réalisation d'un résonateur piézoélectrique selon la présente invention; La figure 3 b est une vue en coupe suivant une ligne correspondant à A-A du résonateur piézoélectrique montré à la figure 3 a; Les figures 4 a et 4 b sont des diagrammes de distribution d'énergie de vibration de résonateur de la technique antérieure et de résonateur selon la présente invention, respectivement; La figure 5 a est une vue en plan d'un autre mode de réalisation d'un résonateur piézoélectrique selon la présente invention; et La figure 5 b est une vue en coupe suivant une ligne correspondant à B-B du résonateur piézoélectrique montré à la figure 5 a. La figure 3 a est une vue en plan d'un mode de réalisation d'un résonateur à quartz selon la présente invention et la figure 3 b est une vue en coupe suivant une ligne correspondant à A-A du résonateur à quartz montré à la figure 3 a. Le résonateur à quartz comprend une plaque de cristal de quartz 11 sur une face de laquelle un évidement 12 est formé par gravure à sec ou gravure humide afin d'obtenir une partie vibrante mince 18 Sur la totalité de la face comportant l'évidement 12, une électrode 14 est formée par un procédé de vaporisation Sur la face plane opposée à la face comportant15 l'évidement 12 de la plaque de cristal de quartz 11, un tracé d'électrode partielle 16 pratiquement le même que le dessin d'électrode de la technique antérieure 5 montré à la figure 2 a est réalisé par un procédé de photolithographie, ou similaire Avec cette réalisation dans laquelle l'électrode à recouvrement total 14 est formée sur la face entière du côté portant l'évidement 12, une connexion électrique entre une électrode d'excitation 14 a sur la partie vibrante mince 18 et un tracé de conducteur électrique 14 b sur une partie annulaire épaisse 15 entourant l'évidement 12 est garantie. Les figures 4 a et 4 b sont des diagrammes de distribution d'énergie de vibration du résonateur de la technique antérieure montré aux figures la, lb, 2 a et 2 b et du résonateur selon la présente invention montré aux figures 3 a et 3 b, respectivement. Comme montré à la figure 4 a, le résonateur de la technique antérieure comporte sur les deux faces de la partie vibrante 3 les électrodes d'excitation 5 a, 6 a ayant pratiquement la même forme et la même épaisseur t Ceci conduit à la distribution d'énergie de vibration montrée à la figure 4 a. D'autre part, comme montré à la figure 4 b, la partie vibrante mince 18 du résonateur selon la présente invention comporte l'électrode à recouvrement total 14 formée sur la surface entière d'un côté de celui- ci, avec l'électrode5 d'excitation 16 a qui est formée sur l'autre côté Alors, puisqu'il est possible de considérer l'électrode d'excitation 14 a comme une partie intégrante de la partie vibrante mince 18, la distribution d'énergie de vibration dépend dans une certaine mesure de la surface et de l'épaisseur de l'électrode d'excitation 16 a Par conséquent, si l'électrode d'excitation 16 a de ce mode de réalisation est formée pour avoir une épaisseur 2 t, une distribution d'énergie de vibration pratiquement la même que celle du résonateur de la technique antérieure mentionnée ci-dessus (figure 4 a) est réalisée comme montré à la figure 4 b. De plus, la fréquence de résonnance de la partie vibrante mince 18 peut être définie par la somme de l'épaisseur de la partie vibrante 18 et de l'épaisseur équivalente te de l'électrode d'excitation à recouvrement total 14 a (te = to x Ego; to: épaisseur de l'électrodej o : densité du matériau de l'électrode,: densité du cristal de quartz) Ainsi, il est possible d'ajuster légèrement la fréquence de résonnance de la partie vibrante mince 18 en ajustant l'épaisseur de l'électrode à recouvrement total 14 sans changer les caractéristiques générales du résonateur. Un mode de réalisation supplémentaire de la présente invention est montré aux figures Sa et 5 b Ce mode de réalisation est un élément de filtre à cristal monolithique qui comporte au moins deux électrodes 12 a, 20 a réalisées proches l'une de l'autre sur une face plane d'une plaque de cristal de quartz 11. De plus, dans le processus de fabrication des modes de réalisation, puisque l'électrode à recouvrement total 14 peut être formée sans l'utilisation d'un masque ou de quelque chose de similaire sur la face comportant l'évidement 12, le processus d'élaboration devient plus simple que celui du résonateur de la technique antérieure. Les descriptions des modes de réalisation ci-dessus de la présente invention se rapporte à des résonateurs à quartz. Cependant, il doit être noté que cette invention peut également être appliquée à des résonateurs utilisant de nombreuses sortes de matériaux piézoélectriques et similaires. En résumé, un résonateur piézoélectrique selon la présente invention comprend une partie vibrante mince et une partie annulaire épaisse entourant ladite partie vibrante pour constituer un support pour celle-ci Par la suite, une électrode à recouvrement total est formée sur la surface entière du côté comportant l'évidement Par conséquent, une connexion électrique de l'électrode à recouvrement total dans une partie en gradin peut être assurée De plus, le résonateur selon la présente invention est réalisé aun moyen d'un procédé de vaporisation dtélectrode simple. Différentes modifications deviendront possibles pour des spécialistes de la technique après qu'ils aient reçu les enseignements de la présente description sans sortir du champ de celle-ci. REVENDICATIONS 1 Résonateur piézoélectrique caractérisé en ce qu'il comprend: une plaque piézoélectrique ( 11) comportant une première et une seconde faces, une partie dite annulaire épaisse ( 15) entourant une partie vibrante mince ( 18) réalisée en creusant un évidement ( 12) sur ladite première face de ladite plaque piézoélectrique ( 11), une électrode à recouvrement total ( 14) formée sur ladite première face et un tracé d'électrode partielle ( 16) formé sur ladite seconde face, le tracé d'électrode partielle ( 16) comprenant une électrode d'excitation ( 16 a) sur ladite partie vibrante mince ( 18) et un tracé conducteur d'une largeur étroite s'étendant à partir de ladite électrode d'excitation ( 16 a) jusqu'à une périphérie de ladite seconde face. 2 Résonateur piézoélectrique tel que revendiqué à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque piézoélectrique ( 11) utilisée est une plaque de cristal de quartz à taille AT. 3 Résonateur piézoélectrique tel que revendiqué à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit évidement ( 12) est formé par un procédé de gravure. 4 Résonateur piézoélectrique tel que revendiqué à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode à recouvrement total ( 14) est formée par un procédé de vaporisation sans masque. 5 Résonateur piézoélectrique tel que revendiqué à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite électrode d'excitation ( 16 a) et le tracé conducteur de celle-ci ( 16 a) sont formés par un procédé de photolithographie. 6 Elément de filtre piézoélectrique caractérisé en ce qu'il comprend une plaque piézoélectrique ( 11) comportant une première et une seconde faces, une partie dite annulaire épaisse ( 15) entourant une partie vibrante mince ( 18) réalisée en creusant un évidement sur ladite première face de ladite plaque piézoélectrique ( 11), une électrode à recouvrement total ( 14) formée sur ladite première face et un tracé d'électrode partielle ( 16) formé sur ladite seconde face, le tracé 5 d'électrode partielle ( 16) comprenant une électrode d'excitation sur ladite partie vibrante mince ( 18) et un tracé conducteur d'une largeur étroite s'étendant à partir de ladite électrode d'excitation ( 16 a) jusqu'à une périphérie de ladite seconde face.10