CH353923A - Procédé de fabrication d'un transducteur céramique ferroélectrique - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'un transducteur céramique     ferroélectrique       Le présent brevet a pour objet un procédé de  fabrication d'un transducteur céramique     ferroëlectri-          que,    pouvant être facilement relié, d'une façon con  nue,<B>à</B> une ligne<B>à</B> retard solide, non cristalline, et<B>à</B>  une électrode arrière, pour fonctionnement suivant  le mode<B> </B> cisaillement<B> ,</B> par exemple<B>à</B> une ligne  <B>à</B> retard en verre on en silice fondue et<B>à</B> une élec  trode arrière composée     d7un    alliage     étain-plomb.     



  L'industrie a, pendant un certain temps, employé  des transducteurs en céramique     ferroélectrique    mon  tés pour mode de vibration longitudinal sur des lignes  <B>à</B> retard prévues pour des retards de courte durée.  Sur des lignes plus longues, ces transducteurs ont été  montés d'une façon     sinùlaire    et, en     l'absencee   <B>de</B>  connaissances sur la façon de monter directement  les transducteurs céramiques, pour vibration suivant  le mode<B> </B> cisaillement<B> ,</B> on a eu recours<B>à</B> l'emploi  de prismes<B>de</B> conversion. En     général,pour    des lignes  plus longues avec de nombreux trajets, de réflexion,  seule la vibration en épaisseur du quartz suivant un  mode<B> </B> cisaillement<B> </B> a donné satisfaction.

   Parmi  les avantages obtenus par l'emploi de transducteurs  en céramique     ferroëlectrique    faisant vibrer en épais  seur un quartz suivant un mode<B> </B> cisaillement<B> </B> se  trouvent la faible atténuation du signal principal, la  forte atténuation de l'indésirable signal parasite du       3ème    ordre et l'utilisation de verre optique peu coû  teux pour les lignes<B>à</B> retard courtes au lieu de la  silice coûteuse employée avec les transducteurs en  quartz. De plus, les transducteurs en céramique sont       thermiquement    stables et peuvent être plus facile  ment reproduits     qu'e    les transducteurs en quartz. Ils  présentent, déplus, l'avantage d'avoir de faibles per  tes d'insertion, par comparaison au quartz.  



  Le fait que les transducteurs en céramique ne  doivent pas être soumis pendant un temps     apprécia-          blé   <B>à</B> des températures excédant 2000<B>C</B> après leur    polarisation a,     jusqu!ici,    fait obstacle<B>à</B> leur utilisa  tion dans le mode<B> </B> cisaillement<B> </B> parce     qu7il        ii'exis-          tait    pas de procédé d'application<B>à</B> basse température       d#un    revêtement soudable.

   Bien qu'une telle tempé  rature soit dépassée par l'application      & un    filin     sou-          dable    par les procédés connus, cela n'a pas été un  obstacle<B>à</B> la production<B>de</B> transducteurs polarisés  pour le mode longitudinal. Dans ce cas, la surface  <B>à</B> réunir<B>à</B> la ligne<B>à</B> retard et la surface opposée<B>à</B>  connecter<B>à</B> une électrode arrière sont simplement  revêtues avant la polarisation du transducteur qui est  ensuite polarisé en réunissant pendant un court ins  tant les pellicules respectives aux bornes     d7une     source appropriée<B>à</B> courant continu<B>à</B> haute tension.  Le transducteur peut alors être réuni<B>à</B> la ligne<B>à</B>  retard, par un procédé connu.

   Un<B>de</B> ces procédés  est décrit dans le brevet français     No    1140481 du 12  décembre<B>1955</B> mais en réduisant les températures  <B>à</B> des valeurs suffisamment basses pour éviter une  influence néfaste sur la polarisation du transducteur.  



  Le procédé objet du présent brevet est caractérisé  en ce     qu7il    comprend le découpage     Cune    lame dans  un bloc polarisé de matière céramique     ferroëlectri-          que,    parallèlement<B>à</B> ses lignes de polarisation, et  l'application      & un    revêtement soudable<B>à</B> chacune des  grandes faces de la lame, parallèles aux lignes<B>de</B>  polarisation,<B>à</B> des températures inférieures<B>à</B> celles  qui seraient capables     d!altérer    la polarité du     trans"          ducteur.     



  Le brevet concerne également le transducteur  obtenu d'après le procédé susdit.  



  L'application des revêtements soudables peut  comprendre l'application<B>à</B> chacune des, grandes faces  d'un revêtement de base     d!un    métal noble par dépôt  sous vide,     le    dépôt d'une couche, de chrome sur ce  revêtement de base, le recouvrement du chrome par  un revêtement graduel contenant approximativement           80,%        Ni        et        20'%        Cr        avec        la        teneur        en        chrome        la     plus élevée,

  <B>à</B> la surface en contact avec le chrome  et la plus faible<B>à</B> la surface exposée et, finalement,  le recouvrement du revêtement graduel par une cou  che     d7or.     



  Un exemple du procédé est décrit en détail     ci-          après,    en référence au dessin annexé,<B>où:</B>  La     fig.   <B>1</B> est une vue, en perspective     eun    bloc de  céramique     ferroëlectrique    polarisé.  



  La     fig.    2 est une vue en élévation latérale,     re-          .présentant    schématiquement les pièces détachées     diun     transducteur en céramique et de ses revêtements res  pectifs disposés entre une électrode arrière et le re  vêtement d'une facette d'une ligne<B>à</B> retard<B>;</B> la ma  tière de liaison servant<B>à</B> relier le transducteur<B>à</B>  l'électrode, arrière et au revêtement<B>de</B> la facette  étant également représentée.  



  En se, reportant au dessin,<B>le</B> bloc<B>11</B> porte les  revêtements conducteurs 12 et<B>13</B> sur ses faces supé  rieure et inférieure qui ont été préalablement bran  chées aux bornes     d!une    source<B>à</B> courant continu<B>à</B>  haute tension pour lui donner des lignes de polarisa  tion transversales indiquées par les flèches<B>A,</B> de  sorte que lorsqu'une laine<B>15</B> est enlevée pour servir  de transducteur et     quune    de ses faces larges est  réunie<B>à</B> la surface d'une ligne<B>à</B> retard, il sera en  mode<B>de  </B> cisaillement<B> </B> par rapport<B>à</B> elle.  



  Spécifiquement, la première couche ou couche  de base d'environ<B>300</B>     angstr#ms    de platine ou     ear-          gent    est disposée sur les deux faces de la lame<B>15</B>  en céramique par évaporation dans le vide<B>à</B> la     tem-          perature    ambiante. Ce revêtement est, de préférence,  soumis<B>à</B> un chauffage en atmosphère libre<B>à</B> une  température     d7environ    2000<B>C</B> de<B>1</B> heure<B>à 18</B> heures  pour assurer une bonne adhérence.  



  La seconde couche     d#cnviron   <B>500</B>     angstr#ms   <B>de</B>  chrome est alors déposée par évaporation sous vide  <B>à</B> la température ambiante. Ce métal, qui est inso  luble dans la soudure, est destiné<B>à</B> former une bar  rière entre la soudure et<B>le</B> platine, qui est soluble.  



  La troisième couche d'environ<B>500</B>     angstr#ms,          qui        contient        environ        80%        Ni        et        201%        Cr,        est        éga-          lement    appliquée<B>à</B> la température ambiante par éva  poration sous le même vide que pendant     rapplica-          tion    de la seconde couche. Le dépôt est réalisé de  manière que la couche ait une teneur en     Cr    décrois  sant progressivement.  



  La quatrième couche, ou couche finale, d'environ  <B>500</B>     angstr#ms,    en or, est appliquée dans le même  vide que pour l'application<B>de</B> la     3ème    couche pour  préserver la surface métallique     nickel-chrome.     



  En opérant la réunion des couches finales en or  respectivement avec la matière formant la ligne<B>à</B>  retard et avec     rélectrode    arrière, ces couches peuvent  être presque instantanément dissoutes par les sou  dures employées. Pendant une telle opération de sou  dure, la soudure pénètre les revêtements     inulti-cou-          ches        jusqu!à    ce     q-delle    soit arrêtée, soit<B>à</B> la partie  riche en     Cr    de la couche     nickel/chrome,    soit<B>à</B> la  face intermédiaire     nickel-chrome/Cr.       Comme le montre la     fig.    2,

   la ligne<B>à</B> retard  porte une couche de platine sur sa facette 20 d'as  semblage au transducteur. La liaison par fusion de  sa surface<B>à</B> la surface d'or<B>de 15</B> est obtenue en  amenant de la chaleur entre les surfaces d'assem  blage jusqu'à ce qu'elles aient atteint 200,,<B>C</B> ou<B>à</B>  peu près et en appliquant sur elles de l'indium pur.  Ces surfaces sont ensuite nettoyées avec une brosse  vibrante en fibres de verre, revêtues d'indium pur  pris     d7une    source auxiliaire d'indium fondu et     Pin-          dium    est lentement étendu sur les surfaces     d7assem-          blage    de la façon décrite dans le brevet français  précité.

   Les surfaces respectives peuvent alors se re  froidir     jusqu7à    une température stabilisée entre     165o     et<B>1750 C</B> et après     Penlèvement    final d'une peau de  ces surfaces, celles-ci sont amenées en contact et  soumises<B>à</B> une pression augmentant graduellement  jusqu'à ce qu'elles soient refroidies<B>à 1350 C</B> en  viron.  



  <B>A</B> ce moment, la surface d'assemblage du trans  ducteur et l'électrode arrière sont nettoyés<B>à</B> l'aide        & une    brosse de fibres de verre revêtues d'une sou  dure de<B>65</B> In<B>- 35</B>     Sn,    assemblées, puis laissées<B>à</B> re  froidir. L'électrode arrière est, de préférence, un bloc       préformé        de        60        %        d'étain        et        40        %        de        plomb,        sui-          vant    indications du brevet précité.

    



  La soudure en excédent est enlevée de l'assem  blage terminé avec un couteau aiguisé ou une lame  <B>de</B> rasoir. Toute matière de revêtement vaporisée sur  la surface extérieure est facilement enlevée par un  dispositif<B>à</B> jet de sable.  



  Bien que la liaison entre le transducteur     ferro-          électrique    décrit une ligne<B>à</B> retard et une électrode  arrière     étain-plomb    soit pratiquement réalisée d'après  les indications du brevet français<B>déjà</B> cité, il est  bien évident que des assemblages semblables peuvent  être faits en utilisant toute soudure ayant une teneur  élevée en indium.

   La matière céramique     ferroëlec-          trique    utilisée contient approximativement 45 %       PbTiOa-        55        %        PbZnO3        mais        les        procédés        décrits     sont également applicables<B>à</B> d'autres compositions  céramiques     ferroëlectriques.  

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé de fabrication d7un transducteur céra mique ferroélectrique, caractérisé en ce qu'il com prend le découpage d'une lame dans un bloc polarisé de matière céramique ferroëlectrique, parallèlement <B>à</B> ses lignes de polarisation, et l'application d1n re vêtement soudable<B>à</B> chacune des grandes faces de la lame, parallèles aux lignes<B>de</B> polarisation,<B>à</B> des températures inférieures<B>à</B> celles qui seraient capa bles d!altérer la polarité du transducteur.

   SOUS-REVENDICATIONS <B>1.</B> Procédé selon la revendication<B>1,</B> caractérisé en ce que l'application des revêtements soudables comprend l'application<B>à</B> chacune des grandes faces d'un revêtement de base d'un métal noble par dépôt sous vide, le dépôt d'une couche<B>de</B> chrome sur ce revêtement de base, le recouvrement du chrome par un revêtement graduel contenant approximativement 80'D/o Ni et 20'()/o Cr avec la teneur en chrome la plus élevée<B>à</B> la surface en contact avec le chrome et la plus faible<B>à</B> la surface exposée et, finalement, le recouvrement du revêtement graduel par une cou che d'or. 2.

   Procédé selon la sous-revendication <B>1,</B> carac térisé en ce qu'il comporte l'application du revête ment soudable<B>à</B> une température ne dépassant pas 200o<B>C</B> environ. <B>3.</B> Procédé selon la sous-revendication 2, carac térisé par le chauffage du revêtement<B>de</B> métal no ble,<B>à</B> 2000<B>C</B> environ. REVENDICATION II Transducteur céramique ferroëlectrique obtenu d'après le -procédé selon la revendication<B>1.</B> SOUS-REVENDICATIONS 4. Transducteur selon la revendication II, carac térisé en ce que le revêtement comprend des couches d'un métal noble, de chrome, de nickel-chrome et d'or disposées dans l'ordre donné.

   <B>5.</B> Transducteur selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que<B>le</B> métal noble est de rargent. <B>6.</B> Transducteur selon la sous-revendication 4, caractérisé en ce que le métal noble est du platine.

   <B>7.</B> Transducteur selon la revendication .11, ca- ract6risé en ce que<B>le</B> revêtement comprend une couche en un métal soluble dans une. soudure<B>à</B> Pin- dium, recouverte par une couche d'un métal insolu ble dans cette soudure' cette dernière couche de métal étant recouverte d7un revêtement graduel de métal progressivement moins soluble dans cette sou <B>dure</B> en direction de sa face en contact avec la cou che insoluble.