INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le brevet US6617249B2 décrit le fait de modifier une épaisseur de couche plus proche de la couche piézoélectrique. Précisément, ce brevet décrit une solution consistant à déposer une couche, dite couche de surcharge massique, sous l’électrode inférieure d’un résonateur en parallèle. Pour cela, le dépôt de la couche de surcharge massique est réalisé sur une couche de substrat, avant l’étape de formation de l’électrode inférieure. Bien que la variation d’épaisseur soit plus proche de la couche piézoélectrique que la solution décrite précédemment, le coefficient électromécanique du résonateur ainsi formé reste dégradé.
La cinquième famille de techniques consiste à déposer une couche de surcharge massique métallique sur l’électrode supérieure du résonateur P autrement qu’en utilisant un dépôt/retrait d’une couche métallique sur toute la surface de la couche piézoélectrique.
Le brevet US5894647B1 décrit ainsi une première combinaison d’étapes de photolithographie et de gravure pour former les électrodes supérieures des résonateurs S, P série et parallèle par-dessus la couche de matériau piézoélectrique, puis une deuxième combinaison de photolithographie et de gravure pour déposer une couche de surcharge massique uniquement sur l’électrode supérieure du résonateur parallèle. Un inconvénient est que des défauts d’alignement entre l’électrode supérieure et la couche de surcharge massique peuvent se produire, engendrant des régions appelées « débords » où l’électrode supérieure n’est pas recouverte de la couche de surcharge massique, et/ou des régions où la couche de surcharge massique est au contact de la couche piézoélectrique. Ces régions se comportent comme des résonateurs et introduisent des résonances parasites néfastes pour les performances du filtre.
Pour y remédier et définir la structure souhaitée pour l’électrode supérieure du résonateur P parallèle, le même brevet décrit le fait de réaliser une nouvelle photolithographie et un nouveau dépôt d’une couche de surcharge massique sur une zone plus large que la zone définie pour le résonateur P parallèle, et de graver les régions précitées ainsi que les bords de la région où la couche d’électrode et la couche de surcharge massique se superposent. La gravure de la couche de surcharge massique est alors nécessairement une gravure sélective vis-à-vis du métal de l’électrode, ce qui impose donc d’utiliser, pour la couche de surcharge massique et pour les électrodes, des métaux ayant des chimies de gravure différentes. L’inconvénient est que des composés intermétalliques résistants aux chimies de gravure peuvent se former à la surface du matériau piézoélectrique. Il est alors nécessaire de prévoir un niveau de masque supplémentaire pour pouvoir graver de façon non sélective les débords des électrodes, ce qui est complexe à réaliser.
Le brevet US6472954B1 propose une manière de contourner ce problème en décrivant une étape de formation d’une couche de surcharge massique réalisée après la formation des résonateurs (et donc de l’électrode supérieure du résonateur P parallèle) et comprenant une étape de de dépôt d’une couche sacrificielle structurée avec un motif de chargement localisé sur l’électrode supérieure du résonateur P parallèle, une étape de dépôt de la couche de surcharge massique sur la couche sacrificielle structurée, et une étape de retrait par lift-off de la couche sacrificielle et de la couche de surcharge métallique déposée.
Le brevet US7802349B2 du même auteur décrit plus spécifiquement que la couche sacrificielle est un masque en résine, et que le retrait de ce masque est effectué sans gravure, par chimie dite « douce » à base d’une solution adaptée aux résines.
Grâce à la couche sacrificielle, le matériau piézoélectrique est préservé des phénomènes d’inter-diffusion lors de la formation de la couche de surcharge massique. Cependant, le retrait de cette couche sacrificielle pose le problème de préserver les électrodes supérieures des résonateurs du filtre. En effet, le retrait de la couche sacrificielle nécessite d’utiliser des solutions qui sont généralement agressives vis-à-vis du matériau métallique utilisé pour les électrodes. Des fissures et des points faibles peuvent ainsi apparaître sur les électrodes sous l’effet combiné des agents chimiques et des conditions de température, ce qui dégrade les performances des résonateurs et, donc, du filtre. L’aluminium est en particulier très sensible à ces solutions, le molybdène également, même si dans une moindre mesure. Les électrodes supérieures des résonateurs en parallèle peuvent donc être endommagées.
Il existe donc un besoin d’améliorer les techniques existantes décrivant l’ajustement de la fréquence de résonance d’un résonateur P parallèle pour réaliser un filtre large bande adapté aux applications de téléphonie mobile.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en prévoyant un procédé de réalisation qui préserve les électrodes des résonateurs et peut s’affranchir d’une succession d’étapes de dépôt et de retrait d’une couche métallique sur toute la surface de la couche piézoélectrique, et qui est compatible avec l’utilisation d’un matériau piézoélectrique monocristallin comme le niobate de lithium.
Pour cela, le procédé selon l’invention débute avec la fourniture d’un substrat piézoélectrique sur isolant et utilise une étape d’assemblage intercalée entre la réalisation de la partie inférieure et de la partie supérieure des résonateurs. Par ailleurs, le procédé permet d’épaissir l’électrode inférieure et/ou l’électrode supérieure du résonateur parallèle avant la formation desdites électrodes.
Un aspect de l’invention concerne un procédé de réalisation d’un filtre passe-bande comprenant un premier résonateur à ondes acoustiques de volume et un deuxième résonateur à ondes acoustiques de volume, la fréquence de résonance du deuxième résonateur étant décalée de la fréquence de résonance du premier résonateur avec un décalage prédéterminé, le procédé comprenant les étapes de : fourniture d’un substrat piézoélectrique sur isolant, dit substrat donneur, comprenant en partie supérieure une couche piézoélectrique, formation d’une électrode inférieure du premier résonateur sur une première zone prédéfinie de la couche piézoélectrique, et d’une électrode inférieure du deuxième résonateur sur une deuxième zone prédéfinie de la couche piézoélectrique, assemblage par collage du substrat donneur sur un substrat receveur, de sorte que les électrodes inférieures des premier et deuxième résonateurs sont disposées entre le substrat receveur et le substrat donneur, retrait, dans l’assemblage du substrat receveur et du substrat donneur, du substrat donneur avec arrêt sur la couche piézoélectrique, formation, sur la couche piézoélectrique, d’une électrode supérieure du premier résonateur au niveau de la première zone, et d’une électrode supérieure du deuxième résonateur au niveau de la deuxième zone, la formation des électrodes inférieures étant précédée d’une étape de formation d’un motif de surcharge massique au niveau de la deuxième zone, dit motif de surcharge massique de l’électrode inférieure, et/ou la formation des électrodes supérieures étant précédée d’une étape de formation d’un motif de surcharge massique au niveau de la deuxième zone, dit motif de surcharge massique de l’électrode supérieure, l’épaisseur totale du ou des motifs de surcharge massique étant choisie pour décaler la fréquence de résonance du deuxième résonateur avec le décalage prédéterminé.
Ainsi, l’association de la fourniture d’un substrat piézoélectrique sur isolant, et d’une étape d’assemblage intercalée entre la formation de la partie inférieure des résonateurs (incluant les électrodes inférieures) et la formation de la partie supérieure des résonateurs (incluant les électrodes supérieures) permet d’utiliser des matériaux piézoélectriques monocristallins, tels que le niobate de lithium, le tantalate de lithium, etc., obtenus par transfert de couche. Comme ces matériaux présentent des propriétés piézoélectriques intrinsèques supérieures au nitrure d’aluminium, ils sont compatibles avec la synthèse d’un filtre large bande.
Cette caractéristique a aussi pour effet de rendre accessible les deux faces (inférieure, supérieure) de la couche piézoélectrique. Cela permet d’ajuster l’épaisseur de l’une ou l’autre des électrodes du deuxième résonateur, ou d’ajuster l’épaisseur de l’une et l’autre des électrodes du deuxième résonateur. La possibilité de faire varier l’épaisseur des deux électrodes inférieures/supérieures trouve un avantage particulier pour augmenter la bande passante du filtre. Cette caractéristique apporte une amélioration par rapport aux techniques existantes.
Par ailleurs, la formation des électrodes inférieures est précédée d’une étape de formation d’un motif de surcharge massique au niveau de la deuxième zone, et/ou la formation des électrodes supérieures est précédée d’une étape de formation d’un motif de surcharge massique au niveau de la deuxième zone, les motifs de surcharge massiques étant obtenus par dépôt d’une couche de surcharge massique. L’épaisseur totale du ou des motifs de surcharge massique est choisie pour décaler la fréquence de résonance du deuxième résonateur avec le décalage prédéterminé.
Comme la deuxième zone comprend la zone de la couche piézoélectrique correspondant au deuxième résonateur, les électrodes du deuxième résonateur sont épaissies par un motif de surcharge massique disposé comme suit : Lorsque l’électrode inférieure est épaissie, le motif de surcharge métallique est intercalé entre la couche piézoélectrique et l’électrode inférieure, Lorsque l’électrode supérieure est épaissie, le motif de surcharge massique est intercalé entre la couche piézoélectrique et l’électrode supérieure, Lorsque les deux électrodes sont épaissies, un premier motif de surcharge massique est intercalé entre la couche piézoélectrique et l’électrode inférieure, et un deuxième motif de surcharge massique est intercalé entre la couche piézoélectrique et l’électrode supérieure.
Le calculateur CAL utilise des mesures de courant i a , i b , i c dans les phases de la machine électrique MEL. De plus, le calculateur CAL comprend : Des moyens de détermination CONS des consignes de courant i d sp et i q sp , à partir notamment de la consigne de couple Cem* et de la consigne de la variable de fonctionnement VAF, Des moyens de régulation REG mis en œuvre à la fréquence de régulation avec : Des moyens de transformation PARK dans le repère de Park des courants mesurés, pour déterminer des courants mesurés exprimés en courant direct i d mes et le courant en quadrature i q mes (pour rappel : les courants et les tensions dits « directs » et « en quadrature », également appelé « quadratique(s) », sont des courants et des tensions exprimés dans un repère tournant lié au rotor), les moyens de transformation PARK peuvent également dépendre d’une mesure de la position angulaire θ du rotor de la machine électrique, qui peut être obtenue par un capteur CAP, Des moyens de détermination FOC des consignes de tension v d sp et v q sp , à partir notamment des consignes de courants i d sp et i q sp , et des courants mesurés exprimés dans le repère de Park i d mes et i q mes , Des moyens de vectorisation de la modulation de largeur d’impulsion PWM VECT en fonction des consignes de tension v d sp et v q sp , les moyens de vectorisation de la modulation de largeur d’impulsion déterminent N rapports cycliques T a (k), T b (k), T c (k) pour chaque bras de commutation (avec k valant de 0 à N-1), les moyens de vectorisation de la modulation de largeur d’impulsion PWM VECT peuvent également dépendre d’une mesure de la position angulaire θ du rotor de la machine électrique, qui peut être obtenue par un capteur CAP, ces moyens mettent en œuvre l’étape 2 décrite ci-dessous, Des moyens de démultiplexage DMX des N rapports cycliques déterminés par les moyens de vectorisation de la modulation de largeur d’impulsion PWM VECT, pour déterminer un rapport cyclique de chaque bras de commutation T abc à la fréquence de découpage, ces moyens mettent en œuvre l’étape 3 décrite ci-dessous, Des moyens de commande MOD des commutateurs des bras de commutation de l’onduleur OND à la fréquence de découpage, pour déterminer les états des commutateurs g a , g b , g c à partir du rapport cyclique de chaque bras de commutation T abc .
1) Détermination de la fréquence de régulation Lors de cette étape, on détermine une fréquence de régulation, de telle sorte que la fréquence de découpage soit proportionnelle à la fréquence de régulation. Pour cette proportionnalité, le coefficient de proportionnalité (c’est-à-dire le rapport entre la fréquence de découpage et la fréquence de régulation) est un nombre entier. La fréquence de régulation est la fréquence à laquelle sont mises en œuvre les étapes de régulation : par exemple les étapes de transformée de Park, de détermination des consignes de tension, etc. Ainsi, ces étapes de régulation ne sont pas réalisées à la fréquence de découpage. Il est donc possible d’augmenter la fréquence de découpage pour limiter les pertes, sans mettre en œuvre un calculateur spécifique avec un microprocesseur spécifique.
Avec f dec la fréquence de découpage, K le coefficient de proportionnalité avec K entier, et f reg la fréquence de régulation.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, le coefficient de proportionnalité peut être variable. Ainsi, il est possible d’avoir le maximum d’amplitude de variation du découpage effectif.
Selon un mode de réalisation, lorsqu’il est variable, K peut varier entre 1 et 10, de préférence entre 2 et 5. Lorsqu’il est constant, K peut être choisi entre 2 et 10, de préférence entre 2 et 5.
A titre d’exemple non limitatif, la fréquence de régulation peut valoir entre 5 et 15 kHz, et la fréquence de découpage entre 5 et 60 kHz.
2) Détermination du vecteur de N rapports cycliques
Lors de cette étape, on détermine, à chaque période de la fréquence de régulation, N rapports cycliques de chaque bras de commutation par une méthode de modulation de largeur d’impulsion. Un rapport cyclique est le rapport du temps de fermeture d’un commutateur du bras de commutation par rapport à la période de découpage. Chaque rapport cyclique est déterminé par la méthode de largeur d’impulsion pour former un signal sinusoïdal. Le nombre N de rapports cycliques est égal au coefficient de proportionnalité entre la fréquence de découpage et la fréquence de régulation. Ainsi, lors de cette étape, on détermine un vecteur qui comporte N valeurs consécutives des rapports cycliques pour chaque bras de commutation. De cette manière, on détermine tous les rapports cycliques consécutifs des commutateurs de la période de régulation. Autrement dit, le vecteur comprend un nombre de valeurs qui correspond à la multiplication de N par le nombre de bras de commutation de l’onduleur (qui correspond au nombre de phases de la machine électrique). Au sein de ce vecteur, chaque valeur est identifiée avec le bras de commutation concerné ainsi que la période de découpage concernée au sein de la période de régulation.
Selon un mode de réalisation, on peut mesurer la position angulaire du rotor de la machine électrique au moyen d’un capteur de position angulaire ou d’un capteur de vitesse de rotation. En variante, on peut estimer la position angulaire du rotor de la machine électrique au moyen d’un estimateur, un tel estimateur peut dépendre notamment des consignes de tensions et/ou courants et/ou de tensions et/ou courants mesurés.
Pour l’une ou l’autre des mises en œuvre décrites ci-dessus, on peut déterminer les N rapports cycliques en prenant en compte ladite position angulaire du rotor de ladite machine électrique. Ainsi, on peut déterminer la position du rotor à chaque période de découpage au sein de la période de régulation, et la détermination des N rapports cycliques peut alors être ajustée à la position angulaire du rotor.
Conformément à une mise en œuvre de l’invention, pour la détermination de chacun des N rapports cycliques déterminés, on peut mettre en œuvre N transformées de Park inverse pour déterminer le repère tournant lié au rotor (le repère de Park). De cette manière, on peut appliquer les rapports cycliques adaptés à chacun des N rapports cycliques. Dans ce cas, on peut déterminer la position du rotor de la machine électrique au moyen de la formule suivante :
La illustre, schématiquement et de manière non limitative, les rapports cycliques déterminés à la fréquence de régulation pour un exemple d’application du procédé selon l’invention. Les rapports cycliques sont indiqués Ti/Tpwm, avec i représentant une des phases de la machine électrique. Pour l’exemple, i peut être choisi par les trois phases a, b et c de la machine électrique (correspondant aux bras de l’onduleur). Pour cet exemple, le coefficient de proportionnalité, et a fortiori le nombre N, valent 5. Ainsi, la période de régulation Treg vaut 5 périodes de découpage Tpwm. Pour une meilleure lisibilité de la figure, la période de régulation Treg débute à 0,1 ms. A cet instant, on détermine un vecteur des N rapports cycliques de chaque phase. Ce vecteur comprend les rapports cycliques de la phase a pour les N périodes de découpage de la période de régulation, ces rapports cycliques sont notés Ta(0) à Ta(4) et les valeurs sont représentées par des segments continus. Ce vecteur comprend également les rapports cycliques de la phase b pour les N périodes de découpage de la période de régulation, ces rapports cycliques sont notés Tb(0) à Tb(4) et les valeurs sont représentées par des segments pointillés. Ce vecteur comprend en outre les rapports cycliques de la phase c pour les N périodes de découpage de la période de régulation, ces rapports cycliques sont notés Tc(0) à Tc(4) et les valeurs sont représentées par des segments discontinus ayant une alternance de tirets et de points.
Conformément à une mise en œuvre, la fonction de modulation de largeur d’impulsion peut comprendre l’injection d’harmoniques de tensions pour compenser des harmoniques de courants ou de couple. Pour cette mise en œuvre, un critère peut être de prédire, notamment en boucle ouverte, à l’horizon de temps de la période de régulation, la compensation des harmoniques souhaitée.
Le procédé peut comprendre, après l'étape c3), une étape c4) de mise en forme de la feuille de plante reconstituée 3 produite à l'étape c3) sous forme particulaire, sous forme de feuille crêpée, sous forme de scaferlatis.
Cette étape c4) peut être réalisée par toute technique connue de l'homme du métier.
Exemples Exemple 1 : Fabrication de consommables selon le procédé de la présente invention.
Dans cet exemple, les consommables des échantillons 1 à 14 ont été fabriqués comme suit : 1/ un tube conventionnel pour cigarette en papier a été fabriqué par le procédé conventionnel suivant : un rectangle de papier de 70 mm x 25 mm a été découpé dans une bobine de cape, 1,68 mg de colle a été appliqué tout au long des 70 mm du rectangle de papier sur une largeur de 2 mm avec une spatule de 2 mm de largeur, le papier est enroulé autour d'une première tige en acier inoxydable de 100 mm de long et de 7 mm +/- 0,02 mm de diamètre, en rapprochant le côté collé du côté non collé de manière à former un tube d'emballage, une pression manuelle a été appliquée sur toute la longueur des 70 mm, la tige en acier inoxydable étant toujours à l'intérieur du tube d'enveloppe, la première tige en acier inoxydable a ensuite été retirée pour obtenir le tube, 630 mg de feuille de tabac reconstitué (sous forme de scaferlati) ont été introduits dans la chambre de l'appareil à fabriquer des cigarettes Coresta Making (7,2 mm de diamètre), fabriqué par EFKA (Allemagne). Le tube préparé a été installé dans le dispositif Coresta Making à l'endroit prévu à cet effet. En actionnant le levier de l'appareil à cigarettes, la feuille de tabac reconstitué a été poussée à l'intérieur du tube creux. Une tige de tabac reconstitué de 70 mm de long a ainsi été préparée. 2/ Deux secondes tiges en acier inoxydable de plus petit diamètre (5 mm de diamètre) ont été placées à chaque extrémité ouverte de la tige de tabac reconstitué, puis insérées simultanément à l'intérieur du tube. En conséquence, la feuille de tabac reconstitué a été compactée à l'intérieur du tube et deux vides de 4 mm chacun se sont formés à chaque extrémité ouverte du tube une fois les deux tiges en acier inoxydable retirées. 3/ Le scellement des deux extrémités ouvertes du tube est réalisé de la manière suivante : une tige en acier inoxydable est retirée d'une extrémité ouverte, 0,136 mg de colle a été appliqué avec une spatule sur une largeur de 1 mm sur le papier, à l'intérieur de l'extrémité ouverte, le long de la moitié du diamètre du tube, cette extrémité ouverte a été pressée avec une plaque en acier inoxydable pendant 5 secondes pour obtenir un scellement efficace, ces 3 étapes ont été dupliquées à l'autre extrémité ouverte du tube pour obtenir le consommable.
Tous les exemples sont réalisés avec ce protocole, sauf les échantillons 9, 10, 12, 13, 14, qui ont été réalisés avec : un rectangle initial de 70 mm x 27 mm, une première tige en acier inoxydable d'un diamètre de 7,8 mm+0,02 mm, une machine à fabriquer des cigarettes Privileg de King size (8 mm de diamètre), 0,151 mg de colle appliquée à l'intérieur de l'extrémité ouverte, 875 mg de tabac utilisé pour les échantillons 9 et 10 , 1050 mg pour l'échantillon 12, 1138 mg pour l'échantillon 13, et 1488 mg pour l'échantillon 14.
Les formes de ces Echantillons 1 à 14 sont adaptées pour être incorporées dans le logement dédié d'un dispositif de chauffage Arkx®.
Les différences entre les différents consommables sont le papier (voir les propriétés des différents papiers dans le [Tableau 1] ci-dessous), la colle et le tabac reconstitué. Ces différences sont présentées dans le [Tableau 2] ci-dessous.
Papier Grammage du papier (g/m²) Perméabilité à l'air du papier (Coresta) Epaisseur (µm) Cape de tabac 46 50 100 Papier à cigarettes 23.5 25 40 Papier pour filtre poreux 21.5 27100 82
Exemple 2 : Comparaison de la résistance au tirage et des propriétés organoleptiques des aérosols générés par les consommables de l'exemple 1 et un consommable commercialisé.
Les propriétés organoleptiques des aérosols générés par les échantillons 1 à 11 de l'Exemple 1 sont évaluées par un expert indépendant selon le protocole suivant.
Ces échantillons sont évalués successivement par un expert indépendant dans le dispositif de chauffage Arkx®. La feuille de tabac reconstitué du bâton consommable commercialisé Heets TM est également évaluée dans le même système de chauffage, mais cette feuille de tabac reconstitué n'est pas enveloppée.
L'expérience procurée par tous les consommables selon l'invention est comparable à l'expérience procurée par le consommable commercialisé.
Néanmoins, l'expérience procurée par certains consommables selon l'invention est plus satisfaisante,
En détail : - l'aérosol généré par le consommable de l'échantillon 1 a un goût de tabac plus intense que l'aérosol généré par les échantillons 3 et 5, - l'aérosol généré par le consommable de l'échantillon 2 a un goût de tabac plus intense que l'aérosol généré par les échantillons 4 et 6, - par rapport au consommable de l'échantillon 7, le consommable de l'échantillon 9 génère un aérosol ayant un goût de tabac plus intense, un volume plus important, une amplitude en bouche plus importante et une irritation plus importante (ce qui est positif car plus proche des expériences procurées par la cigarette conventionnelle). En outre, le consommable de l'échantillon 9 permet une expérience plus longue. Le consommable de l'échantillon 9 permet également une expérience plus confortable puisque la résistance à l'aspiration est plus confortable et moins variable, et - par rapport au consommable de l'échantillon 10, le consommable de l'échantillon 8 génère un aérosol ayant une intensité de goût de tabac plus élevée. De plus, le consommable de l'échantillon 8 permet une expérience plus longue et plus confortable. En effet, la résistance au tirage est plus confortable et moins variable.