Quartz piézoélectrique La présente invention a pour objet un quartz piézo électrique en forme de barreau recouvert d'électrodes sur les quatre faces principales, reliées aux fils de connexion et aptes à créer des champs électriques dans le barreau. Les quartz basse fréquence connus de ce type travaillent normalement en flexion et présentent un système d'élec trodes relativement compliqué qui permet de créer des champs électriques dans toutes les sections du barreau. Cette disposition conduit à un couplage électrique rela tivement bon et à une résistance série assez basse.
Dans bien des domaines de la micro-électronique, on cherche à réduire la consommation de courant des cir cuits. Aussi, pour un oscillateur, a-t-on intérêt à fabri quer un résonateur dont la résistance en résonance soit élevée, sans, pour autant, réduire le facteur de surten sion.
La présente invention a pour but de fournir un système d'électrodes et de métallisation d'un quartz piézo-électrique en forme de barreau qui réponde à ces exigences, tout en permettant une simplifacation des métallisations et par suite de la fabrication du quartz. Le quartz selon la présente invention est caractérisé en ce que lesdites électrodes susceptibles de créer des champs électriques sont limitées à une partie centrale du barreau, et sont connectées à des métallisations annulaires. Par la restriction des champs électriques à une partie seulement de la longueur totale du barreau qui résulte de cette forme d'électrode, on obtient une résistance en réso nance élevée, sans diminuer le facteur de surtension.
Les métallisations annulaires permettent une connexion sim ple des électrodes aux fils de connexion et constituent un blindage efficace.
<B>Il</B> est connu de ne recouvrir d'électrodes qu'une fai ble partie centrale des faces opposées d'une lame de quartz. Ces électrodes sont reliées aux fils de montage fixés aux extrémités de la lame par des ponts conduc teurs étroits. f I ne s'agit pas d'un barreau de quartz basse fréquence à flexion, mais d'une lame à vibration longitudinale, et il manque les métallisations annulaires constituant un blindage efficace et permettant la fixation des fils de connexion en plusieurs endroits.
On connaît également des éléments semi-conducteurs en forme de barreaux, dont les extrémités sont totale ment recouvertes d'électrodes. Cependant, ces éléments à caractéristique de diode n'ont rien à faire avec un bar reau piézo-électrique. II manque totalement les électro des sur les quatre faces principales du barreau.
L'invention sera maintenant expliquée plus en détail à l'aide du dessin, dans lequel la fig. 1 représente un quartz basse fréquence de construction connue ; la fig. 2 représente les champs électriques dans plu sieurs sections de ce quartz ; la fig. 3 est une vite en perspective d'un quartz selon l'invention ; la fig. 4 est une vue développée des métallisations du quartz selon la fig. 3, et la fig. 5 représente les champs électriques dans trois sections du quartz selon la fig. 3.
Les quartz basse fréquence travaillant en flexion dans le plan XY sont généralement pourvus d'électrodes dont la disposition est donnée sur la fig. 1. Les fils de connexion 1 et 2 sont électriquement reliés par l'inter médiaire des surfaces métallisées b, c, c' et b'. Les fils 3 et 4, par contre, ne sont pas reliés par le système d'élec trodes ou de métallisations, et ils doivent être reliés extérieurement si nécessaire.
Les surfaces d et d' peuvent être ou non reliées aux surfaces a et a' par des métallisa tions des extrémités e et c' respectivement. La fig. 2 donne la distribution du champ électrique dans les diver ses portions ou sections du cristal dans le cas où les sur faces e et e' ne sont pas métallisées. Selon la fig. 2, dans toutes les sections du quartz, on trouve une composante du champ parallèle à + X dans la moitié gauche et à - X dans la moitié droite, ce qui provoque une flexion dans le plan XY. Le couplage électrique est relativement bon, et la résistance série est assez basse.
Pour augmenter cette résistance et réduire la con sommation de courant, on a intérêt à fabriquer un réso nateur dont la résistance en résonance soit élevée, sans réduire le facteur de surtension. La fig. 3 représente un quartz selon la présente invention qui répond aux exi gences susmentionnées d'une manière simple et efficace. Le barreau de quartz est recouvert de deux métallisa tions. Les deux extrémités du barreau sont complètement recouvertes d'une métallisation continue annulaire ou tubulaire 5, respectivement 6 et d'une métallisation éventuelle de la face 7, respectivement 8.
La métallisa tion 5 présente des pattes 9 et 10, qui recouvrent les faces supérieure et inférieure de la partie centrale du barreau de quartz. De même, la métallisation 6 présente des pat tes 11 et 12, qui recouvrent les faces latérales opposées du barreau. Les pattes 9 à 12 forment deux paires d'élec trodes, dont deux électrodes opposées 9 et 10 sont élec triquement reliées et venues d'une pièce avec la métalli sation 5, tandis que l'autre paire d'électrodes 11 et 12 est électriquement relié., à la métallisation 6 et venue d'une pièce avec celle-ci.
La fabrication des métallisations de ce quartz est assez simple et peut être effectuée de pré férence comme suit : le barreau de quartz est d'abord complètement recouvert d'une seule métallisation conti nue et les électrodes 9 à 12, ainsi que les blindages 5 et 6 sont ensuite séparés en deux systèmes électriquement isolés par un gravage 13 en forme de méandre. Deux fils de connexion 1 et 2 ou 1 et 3 sont nécessaires, mais on peut prévoir les quatre fils de connexion indiqués sur la fig. 3 si des questions de rigidité mécanique l'imposent.
La fig. 5 représente la distribution des champs élec triques dans le barreau de quartz, créés par le système de métallisations représenté sur les fig. 3 et 4. Les extré mités I et III sont complètement blindées par les métal lisations tubulaires 5 et 6 et par les métallisations de face 7 et 8, de sorte que pratiquement aucun champ électri que n'existe dans ces parties du barreau, comme l'indi que la fig. 5. Les paires d'électrodes 9, 10 et 11, 12 pro duisent des champs électriques dans la partie centrale Il du barreau, comme indiqué sur la fig. 5.
La limitation des électrodes à la partie centrale du barreau de quartz a pour effet en premier lieu une augmentation de l'in- ductivité équivalente du cristal. L'inductivité est donnée approximativement par
EMI0002.0021
où 1q --- longueur totale du quartz, lm = longueur active de la métallisation. Outre l'augmentation voulue de la résistance en réso nance du quartz et, par conséquent, la réduction de la consommation de courant du quartz, on obtient les avan tages suivants 1. Un champ pratiquement symétrique dans le barreau. 2. Le champ électrique est restreint à une partie seule ment du résonateur.
3. Le champ électrique est pratiquement nul dans les autres parties du résonateur.
4. Le système d'électrodes permet la fixation par deux ou quatre points, selon la nécessité.
5. Les électrodes peuvent être obtenues sans caches de métallisation, la séparation se faisant par simple gravage.
Si, pour des raisons de commodité de fixation des quartz pendant<B>le</B> dépôt des métallisations, les extrémités du cristal n'étaient pas entièrement métallisées, cela n'aurait aucune influence sur les caractéristiques électri ques, puisque le champ est nul dans les extrémités 1 et II du barreau. On peut en particulier omettre les métal lisations 7 et 8.
D'autres formes d'exécution sont possibles, bien que la forme d'exécution représentée sur la fig. 3 soit parti culièrement simple, du fait que les électrodes 9 à 12 sont venues d'une pièce avec les métallisations 5 et 6. Il serait cependant possible de prévoir un système d'électrodes électriquement séparées des blindages 5 et 6. Les blinda ges 5 et 6 recouvrent complètement les extrémités du barreau, mais des métallisations annulaires ou tubulaires plus courtes peuvent être prévues.