FR2470373A1 - Procede de formage d'un diaphragme flexible utilisable dans un transducteur de pression - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FORMAGE D'UN DIAPHRAGME FLEXIBLE UTILISABLE DANS UN TRANSDUCTEUR DE PRESSION. CE PROCEDE SE CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND LES ETAPES DE FORMAGE ET D'ASSEMBLAGE DE DEUX COUCHES 14, 16 DE FACON QUE L'UNE DES COUCHES 14 COMPRENNE UNE OUVERTURE 24 QUI COOPERE AVEC L'AUTRE COUCHE 16 AFIN DE DELIMITER LEDIT DIAPHRAGME 28. APPLICATION AUX TRANSDUCTEURS DE PRESSION NOTAMMENT POUR JAUGES DE CONTRAINTE.

Description

La présente invention concerne un procédé de formage d'un diaphragme

flexible utilisable dans un transducteur de pression.

Les deux types actuellement sur le marché de transducteurs de pres-

sion à semi-conducteur pour jauge de contraintes sont (1) le transducteur de pression de type à poutrelle, tel que celui décrit dans le brevet améri- cain no 3 611 767 délivré au nom de J. P. A. Pugnaire le 12 octobre 1971 et (2) le transducteur de pression du type à diaphragme diffusé tel que celui décrit dans l'ouvrage "Transducers, Pressure and Temperature, 1974", catalogue de transducteurs de pression et de température à circuit intégré publié par la Société dite: "National Semiconductor Corporation" de Santa

Clara, Californie.

Le transducteur de type à poutrelle, tel que celui représenté dans le brevet Pugnaire, comprend de manière générale un diaphragme usiné faisant partie intégrante d'un boîtier ou réalisé comme élément séparé et supporté par un boîtier. Une poutrelle de détection est usinée comme partie intégrante d'une structure de support, ou est supportée par un tel support constitué par exemple par un-anneau apte à s'emboîter dans le boîtier de façon qu'une déviation du diaphragme provoque une déviation de la poutrelle Au moins deux petites barres semi-conductrices dopées en germanium ou silicium sont collées sur les côtés opposés de la poutrelle de détection, le long de celle-ci, de sorte que l'une des barres soit soumise à une compression et l'autre à une tension lorsque le diaphragme provoque une déviation de la poutrelle. Les barres forment deux éléments de jauge de contraintes qui sont ensuite incorporés dans un pont de Wheatstone en connectant les deux barres l'une à l'autre et à deux résistances externes complémentaires. Dans ce dernier cas, l'ensemble constitue une configuratio en pont à moitié active. En variante, on peut prévoir une configuration en pont entièrement active (1) en collant deux barres sur chaque côté de la poi trelle de sorte que deux soient sous compression et deux sous tension lorsq

la poutrelle dévie en réponse à une déviation du diaphragme et (2) en con-

nectant de manière appropriée les deux barres de façon à former le pont de Wheatstone. Dans les deux configurations à moitié active et entièrement active, l'application d'une pression sur le diaphragme provoque une déviati

de la poutrelle de détection proportionnelle à la pression appliquée.

Cette déviation provoque, à son tour, une modification de la résistivité des barres semi-conductrices collées sur la poutrelle, ce qui a pour résultat une tension ou un courant de sortie du pont de Wheatstone, sortie

qui est proportionnelle à la pression appliquée.

Un transducteur à semi-conducteur de type à diaphragme diffusé pour jauge de contraintes comprend un diaphragme réalisé par attaque chimique dans un substrat de silicium,lesjauges à semi-conducteurs étant diffusées par des techniques de fabrication de semi-conducteurs standard dans la surface du diaphragme de silicium. Les jauges a semi-conducteur (réalisées par exemple par diffusion d'impuretés de bore dans le substrat de silicium) sont réalisées typiquement selon une configuration en pont de Wheatstone de manière appropriée, de sorte que, lorsqu'une pression est appliquée sur le diaphragme, la pression a pour effet de provoquer une contrainte et, par conséquent, des modifications piezo-résistives des jauges diffusées semblables à celles du transducteur de type à poutrelle décrit ci-dessus. Il en résulte une sortie électrique en réponse à la pression appliquée et proportionnelle à elle. De manière générale, le diaphragme diffusé peut être fabriqué en grande série, par exemple, en diffusant des jauges sur une plaquette de silicium à une pluralité d'emplacements

de façon à réaliser une configuration en pont de Wheatstone à chaque empla-

cement. La plaquette est soumise à une attaque chimique sélective pour former un diaphragme (généralement d'une épaisseur de 0,0254 mm) à chaque emplacement par la mise en oeuvre de techniques standard. La plaquette est ensuite découpée en dés pour réaliser un seul diaphragme par dé. Le dé peut être collé sur un substrat de support, tel que du verre ou du silicium, pour obtenir une chambre ou orifice de référence entre le diaphragme et le substrat. Le procédé d'assemblage diaphragme-substrat peut être effectué sous vide, de façon à obtenir une cellule de référence sous vide de type à pression, obtenant ainsi un détecteur de pression absolue. En variante, on peut prévoir un petit trou dans le substrat pour mettre la cavité en communication avec l'atmosphère

afin d'obtenir un transducteur de pression manométrique.

Un avantage qu'apporte le transducteur de type à poutrelle est

qu'il permet une flexibilité de conception en vue de diverses applications.

En outre, le diaphragme peut être réalisé à partir de divers matériaux résistant à la corrosion, par exemple l'acier inoxydable, le cuivre au béryllium, l'inconel X, le monel, etc. Le module de détection peut être ainsi protégé vis-à-vis du milieu mesuré en choisissant un matériau approprié

à l'application envisagée. La gamme de mesures du dispositif peut être aisé-

ment modifiée en changeant l'épaisseur du diaphragme. L'inconvénient majeur de ce type de construction, toutefois, est le coût de fabrication relativement

élevé comparativement à celui d'un transducteur à diaphragme diffusé.

En outre, la conception d'un transducteur de type à poutrelle, comme on l'a décrit, nécessite des pièces usinées individuellement (diaphragme,

poutrelle et accessoires) qui doivent être toutes assemblées individuel-

lement. L'automatisation des procédures d'assemblage nécessite des méca-

nismes spécialement conçus qui ne sont pas toujours disponibles et doivent

être par conséquent réalisés sur commande. Le prix minimum final serait tou-

jours supérieur au prix désiré. L'avantage principal du type à semiconducteur diffusé pour jauge de contraintesest son coût de fabrication apparemment faible. Des centaines

de détecteurs peuvent être fabriqués à partir d'une seule plaquette de si-

licium par la mise en oeuvre de techniques de fabrication de circuits intégrés relativement standard. Toutefois, le diaphragme est en silicium, qui n'est pas nécessairement compatible avec les milieux mesurés. Plus précisément, pour de nombreuses applications les milieux mesurés doivent être en contact avec les éléments essentiels du dispositif, par exemple les conducteurs des jauges diffusées, les résistances complémentaires

etc... Il en résulte une limitation de l'utilité du dispositif de base.

Les éléments sont souvent revêtus d'une couche de protection, telle que le parylène, compatible avec de nombreuses applications. Toutefois,

même avec une telle couche de protection, du fait que les jauges sont dispo-

sées dans le diaphragme mince, elles sont souvent influencées par les tem-

pératures des milieux mesurés qui entrent directement en contact avec le

diaphragme. D'autres problèmes associés au transducteur de type à diaphra-

gme diffusé sont rencontrés lors de la fabrication. Par exemple, des fabri-

cants ont rencontré des problèmes de rendement, c'est-à-dire, le manque de reproductibilité d'un ensemble de transducteurs à l'autre, ce qui conduit à

des coûts de fabrication plus élevés.

En conséquence, un but de la présente invention est de fournir un procédé perfectionné de formage de diaphragmes flexibles utilisables dans des transducteurs de pression à semi-conducteur pour jauge de contraintes qui conservent sensiblement tous les avantages de ceux des deux types de transducteurs de l'art antérieur, tout en réduisant ou

sensiblement éliminant les inconvénients de chacun d'eux.

Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé perfectionné de formage de diaphragmes flexibles utilisables dans des transducteurs de pression à semi-conducteur pour jauge de contraintes

qui peuvent être aisément réalisés sous forme de structure mécanique in-

trinséquement reproductible pour un coût relativement faible.

Un autre but de la présente invention est de fournir un tel procédé qui permet de fabriquer des transducteurs en grande série en lots comprenant un grand nombre de dispositifs, ce dont il résulte une

fabrication d'ensembles permetIant des tolérances plus étroites d'un ensem-

ble à l'autre que les techniques actuelles, assurant ainsi un meilleur ren-

dement et des ensembles qui sont reproductibles et ce qui permet d'obtenir des transducteurs moins sensibles à des tolérances absolues que les transducteurs de type à diaphragme diffusé. Le transducteur de pression perfectionné équipé d'un diaphragme obtenu par ce procédé, est réalisé à partir de matériaux en feuilles d'épaisseurs prédéterminées dans l'une desquelles on réalise au moins une ouverture pour délimiter une poutrelle de déviation. La poutrelle est apte à porter au moins deux détecteurs. Une autre feuille délimite une portion de diaphragme plane et flexible recouvrant la poutrelle et fixée (1) de façon à être immobile dans son plan relativement à la poutrelle et (2) pour que (a) la poutrelle dévie en réponse à une déviation du diaphragme selon au moins une direction et (b) les détecteurs répondent de façon à indiquer l'importance de la déviation du diaphragme. En utilisant des matériaux en feuilles pourréaliser le transducteur, une multitude de transducteurs peut 9tre réalisée et assemblée simultanément à partir de plaquettes ou feuilles principales et ensuite découpée en transducteurs individuels, par la mise en oeuvre de techniques standard de fabrication de

semi-conducteurs ou d'autres techniques connues.

Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure I est une vue longitudinale en coupe transversale du mode de réalisation préféré du transducteur équipé du diaphragme obtenu par le procédé selon la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne

2-2 de la figure 1; -

- la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure I; - la figure 4 est un schéma représentant le circuit électrique du transducteur des figures I à 3; - la figure 5 est une vue en perspective permettant de faire mieux comprendre une technique préférée pour le formage à faible coût du mode de réalisation de la figure 1; - la figure 6 est une vue en perspective d'une modification du mode de réalisation de la figure I; - la figure 7 est une vue en perspective éclatée d'un autre mode de réalisation du transducteur équipé du diaphragme obtenu par le procédé selon la présente invention;

24703:

- la figure 8 est une vue en coupe transversale des éléments consti-

tutifs assemblés, suivant la ligne 8-8 de la figure 7; et - la figure 9 est une vue en perspective éclatée permettant de faire mieux comprendre un autre procédé de formage du diaphragme conforme à la présente invention. Les mêmes chiffres de référence désignent, dans toutes les figures,

les mêmes éléments ou des éléments analogues.

Dans tous les modes de réalisation décrits, les composants essentiels du transducteursont réalisés à partir de matériaux en feuilles, dont les épaisseurs peuvent être aisément et rigoureusement contrôlées et des techniques de fabrication bon marché peuvent être mises en oeuvre pour la production en grande série des transducteurs avec un taux de reproductibilité relativement élevé. Le mode de réalisation préféré,

représenté sur les figures I à 3,est établi de préférence avec des tech-

niques de fabrication de semi-conducteur et d'attaque chimique, comme

cela ressortira de la description de la figure 5.

En se référant aux figures I à 3, les éléments du transducteur selon le mode de réalisation représenté forment les éléments essentiels de l'ensemble transducteur 10. L'ensemble 10 préféré comprend une structure stratifiée de trois couches ou feuilles 12, 14 et 16. La première couche 12, formant poutrelle, de préférence en silicium ou germanium,a une épaisseur prédéterminée et comporte deux ouvertures 18 de façon à former entre elles la poutrelle de déviation 20 fixée à ses extrémités opposées 22. L'axe

cristallographique du matériau semi-conducteur de la couche formant poutrel-

le est choisi pour présenter des caractéristiques de détection optimales (le long de la poutrelle 20). La couche intermédiaire ou d'écartement 14 comprend une ouverture centrale 24 et des moyens de transmission de force sous forme de pilier 26. La troisième couche 16, formant diaphragme, est réalisée à partir d'un matériau flexible en feuilles d'une épaisseur prédéterminée. Les couches 14 et 16 sont de préférence en un matériau présentant un coefficient de dilatation thermique voisin de celui de la feuille 12. Dans le mode de réalisation préféré, dans lequel la feuille 12 est en silicium, les feuilles 14 et 16 peuvent être en verre à faible coefficient de dilatation, tel que la silice fondue ou un verre fabriqué par la société dite: "Caning Glass Works" de Corning, New York, sous la marque "Pyrex". Les couches sont assemblées de façon qu'elles soient fixées, l'une par rapport à l'autre, dans le plan et que la couche 16 coopère avec les ouvertures 24 de la couche d'écartement 14 pour délimiter une portion de diaphragme active 28. Le pilier 26 est situé pour qu'il puisse être fixé aux centres approximatifs de la poutrelle 20 et de la portion de

diaphragme 28.

La structure stratifiée des couches 12, 14 et 16 peut être logée de manière appropriée en fixant, de manière étanche, le bord périphérique de la couche du diaphragme 16 à une extrémité d'un orifice de pression

32, tout en laissant l'autre extrémité de l'orifice ouverte en 34. Un boî-

tier adéquat 36 est fixé sur une extrémité de 1' orifice 32 et fermé à

son autre extrémité par une coiffe 38.

De préférence, une configuration en pont à moitié active est prévue, comme le montre au mieux la figure 2, deux détecteurs 30, chacun

étant de préférence en un matériau piézo-résistant, étant réalisé par dif-

fusion ou par implantation d'ions ou autrement sur un c6té de la poutrelle , à savoir le c8té de la poutrelle 20 opposé au pilier 26 orienté latéralement. Lorsque les détecteurs sont réalisés par diffusion ou implantation d'ions, le niveau de leur dopage est choisi pour assurer des

propriétés piézo-résistantes optimales le long de l'axe cristallographique.

Les détecteurs 30 sont positionnés sur la poutrelle de façon qu'un détecteur soit sous compression et l'autre sous tension lorsque la poutrelle 20

dévie en réponse à une déviation de la portion de diaphragme 28. En particu-

lier, le détecteur 30A est porté par la poutrelle 20 à proximité d'une extrémité 22 de celle-ci de façon qu'il soit sous compression en réponse à une pression différentielle positive, c'est-à-dire, lorsque la pression des milieux mesurés dans l'orifice 32 dépasse la pression de référence dans le boîtier 36 et sous tension en réponse à une pression différentielle

négative, c'est-à-dire lorsque la pression des milieux mesurés dans l'ori-

fice 32 est inférieure à la pression de référence dans le boîtier 36.

Inversement, le détecteur 30 B est disposé à proximité du centre de la pou-

trelle, de façon qu'il soit sous tension en réponse à une pression diffé-

rentielle positive et sous compression en réponse à une pression différen-

tielle négative.

Comme on le voit au mieux sur la figure 1, les détecteurs 30A et B sont reliés ensemble et à des bornes adéquates 40 (dont une seule est représentée). Comme le montre la figure 4, les bornes 40 peuvent être à leur tour connectées à des résistances externes complémentaires 42A et 42B de façon à frmer un circuit en pont, les détecteurs 30A et 30B constituant deux branches du pont. Comme cela est bien connu, une source de courant adéquate

44 est connectée au pont aux points nodaux opposés de façon à imprimer un si-

gnal d'entrée égal, d'une part, aux deux branches combinées du pont formées par les détecteurs 30A et 30B et, d'autre part, aux deux autres branches du pont formées par les résistances 42A et 42B. Comme c'est bien gonnu, on connecte un appareil de mesure 46 sur les autres points nodaux pour qu'une modification des résistances des détecteurs 30A et 30B en réponse à une déviation de la poutrelle 20 entraîne une modification de la lecture de l'appareil de mesure. On conçoit aisément que deux détecteurs supplémentaires équivalents respectivement aux détecteurs 30A et 30B peuvent être portés par la poutrelle 20 de sorte que, des quatre détecteurs portés par cette poutrelle, deux seront sous compression et les deux autres sous tension lors d'une déviation de la poutrelle. Dans une telle configuration, les quatre détecteurs sont connectés de manière appropriée pour réaliser une configuration en pont entièrement active. Comme cela est bien connu dans la technique, dans les deux types de configuration, le pont est équilibré

selon des techniques bien connues.

On va décrire maintenant le procédé préféré de réalisation de l'ensemble 10 en se référant à la figure 5. En particulier, l'ensemble est réalisé par formage et assemblage de trois plaquettes 50, 52 et 54 (correspondant aux couches 12, 14 et 16 d'une pluralité d'ensembles

) de sorte que (1) la plaquette 50 formant poutrelle comprend de multi-

ples ouvertures 18 de façon à délimiter une pluralité de poutrelles 20, chaque poutrelle étant dotée du nombre approprié de détecteurs 30, (2) la plaquette d'écartement 52 comprend une même pluralité d'ouvertures 24

et des piliers 26 positionnés de manière appropriée par rapport aux pou-

trelles respectives 20 et (3) la plaquette 54 formant diaphragme comprend

une même pluralité de portions de diaphragme 28.

De manière générale, le procédé préféré comprend une étape d'attaque chimique permettant de réaliser les ouvertures 18 et 24, une étape de collage ou de fusion permettant d'assembler les plaquettes et une étape de diffusion ou d'implantation d'ions permettant de réaliser les détecteurs 30. Plus précisément, les ouvertures 18 et 24 sont réalisées par masquage approprié des plaquettes 50 et 52 et par attaque chimique pour réaliser les ouvertures dans les plaquettes respectives 50 et 52 aux emplacements prédéterminés. Dans le mode de réalisation préféré, la plaquette 50 en silicium ou germanium et la plaquette 52 en un verre à faible coefficient de dilatation peuvent être masquées et réalisées de n'importe quelle manière connue, par exemple par attaque chimique ou par usinage par ultrasons, les deux techniques étant bien connues. Les détecteurs 30 sont diffusés dans la plaquette 50 aux emplacements précis et appropriés de chaque poutrelle formée dans la plaquette 50. Pour ce faire, des dopants adéquats, tels que le bore, sont incorporés par diffusion ou implantation d'ions dans la

plaquette 50 à chaque emplacement prédéterminé.

Les plaquettes 50, 52 et 54 sont assemblées, soit par collage, soit par fusion sous une température relativement élevée. L'ensemble composé résultant est ensuite découpé pour obtenir des ensembles indivi-

duels 10, comme indiqué en 56 sur la figure 5.

La séquence précise des étapes du procédé préféré est fonction, d'une part, du choix desmatériaux constitutifs des plaquettes 50, 52 et 54. En général, les plaquettes 52 et 54 sont d'abord assemblées par collage ou par fusion à température élevée. Chaque ouverture 24 est ensuite réalisée par attaque chimique à l'emplacement approprié, tout en laissant chaque pilier 26 intact. Il va de soi que la portion de diaphragme active résultante 28 n'est pas réalisée par attaque chimique et, par conséquent, on évite les exigences critiques, nécessaires pour contrôler l'épaisseur du

diaphragme, qui sont associées à la réalisation du diaphragme d'un transdûc-

teur de type à diaphragme diffusé de l'art antérieur. Si la plaquette 50 est assemblée par fusion avec les plaquettes combinées résultantes 52 et 54, l'étape suivante du procédé dépend de la température de fusion et de la température résultante de la réalisation des détecteurs 30 par diffusion ou implantation. En général, on effectue d'abord l'étape mettant en oeuvre la température la plus élevée. Ainsi, si la température de diffusion ou d'implantation est supérieure à la température de fusion, on réalise les détecteurs 30 par diffusion ou implantation à chaque emplacement avant de réaliser la fusion, en alignement, de la plaquette 50 et de la plaquette gravée 52, ce pour éviter la séparation des couches. Par contre, si la fusion s'effectue à une température plus élevée, la plaquette non gravée est assemblée par fusion avec la plaquette gravée 52. Les détecteurs sont ensuite réalisés par diffusion ou implantation d'ions aux emplacements précis. Dans les deux méthodes, la plaquette non gravée 50 sera mise en place par rapport à la plaquette gravée 52 pour que les détecteurs se situent dans les positions correctes. Les poutrelles individuelles 20 sont ensuite réalisées individuellement en réalisant des ouvertures 18 par attaque chimique dans l'ensemble composé résultant. Cet ensemble composé

résultant est ensuite découpé pour obtenir les ensembles individuels 10.

Les ensembles découpés résultants 10 peuvent être fixés de manière appropriée à l'orifice de pression 32, par exemple par fusion ou par collage des bords périphériques de la couche 28 formant diaphragme sur l'extrémité de l'orifice. Le boîtier 36 peut être ensuite fixé en position et les détecteurs 30 peuvent être connectés les uns aux autres ainsi qu'à des bornes , après quoi la coiffe 38 est mise en place. Le boîtier peut être rendu étanche de façon à assurer une pression de référence prédéterminée du

transducteur (par exemple un vide), ou peut être mis à l'air libre.

Bien que l'on vient de décrire un mode d'exécution préféré du transducteur et desonprocédé, on peut y apporter plusieurs modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, comme on le voit sur la figure 6, une multitude d'orifices de pression 32A peut être réalisée à partir d'une seule plaquette 58, de préférence en verre tel que la silice fondue, par exemple par attaque chimique ou par usinage à ultrasons de la plaquette aux emplacements sélectionnés de façon à former

des cavités 60, une pour chaque ensemble 10, sur un c8té de la plaquette.

La plaquette est encore soumise à une attaque chmique ou à une opération d'usinage pour réaliser une ouverture de mise à l'air libre 62 reliant chaque cavité avec le côté opposé de la plaquette 58. Lors des étapes de formage et d'assemblage des plaquettes 50, 52 et 54, la plaquette gravée 58 est assemblée par exemple, par collage ou par fusion avec la plaquette 54 de façon que chaque cavité 60 soit en face d'une portion de diaphragme

respectif 28 qu'elle circonscrit. L'étape qui consiste à assembler la pla-

quette 58 avec la plaquette 54 peut être aisément effectuée en suivant les étapes d'assemblage de la plaquette 50 avec la plaquette 52 et du formage

des ouvertures 24.

Les étapes restantes de formage et d'assemblage des ensembles 10 seraient comme on l'a déjà décrit en regard de la figure 5, de façon que,

lorsque l'ensemble composé stratifié est ultérieurement découpé en ensem-

bles individuels 10, chacun de ceux-ci comprenne un orifice de pression 32A

équivalent à l'orifice de pression 32 de la figure 1.

En outre, bien que le transducteur proposé soit réalisé à partir de matériaux semi-conducteurs et selon des techniques semi-conductrices, on conçoit aisément que d'autres matériauxc et techniques peuvent être mis en oeuvre. Par exemple, les plaquettes 50 et 52 peuvent être en métaux ou en alliage de métaux tels que l'acier inoxydable et le cuivre aubéryllium,

respectivement et peuvent être pressés à chaud, braisés par voie métallur-

gique, collées ou assemblées d'une autre façon pour réaliser une construc-

tion stratifiée à deux couches. Les ouvertures 24 et les orifices 32A peuvent être ensuite réalisés par attaque chimique sélective du cuivre

aubéryllium à l'aide de n'importe quel produit d'attaque, tel que le feiri-

chlorure, qui sera inerte vis-à-vis de la plaquette d'acier inoxydable 54.

De manière analogue, la plaquette 50 peut être réalisée en un métal tel que le cuivre aubéryllium et les détecteurs 30 peuvent être en conséquence collés sur place et les ouvertures 18 peuvent être aisément réalisées par attaque chimique à l'aide de ferrichlorure. En outre, on peut mettre en oeuvre d'autres techniques destinées au formage des ouvertures 18 et 24. Par exemple, comme on le voit sur les figures 7 à 9, les plaquettes individuelles 50A et 52A peuvent être en un métal ou un alliage de métaux, tels que le cuivre aubéryllium et des ouvertures 18A et 24A peuvent être réalisées par une opération d'emboutissage. Dans le mode de réalisation représenté, les piliers 26 sont supprimés et les ouvertures circulaires 24A sont réalisées dans la plaquette 52A, les moyens de transmission de force étant réalisés dans la plaquette 52A, les moyens de transmission de force étant réalisés par estampage des ouvertures 18A effectués de façon qu'au moins une et,de préférence deux, oreilles métalliques pliables 62

fassent corps avec le centre approximatif de chaque poutrelle 20. Les pla-

quettes 50A, 52A et 54A peuvent être ensuite assemblées en couches par brasage métallurgique, collage, préssage à chaud ou autre technique analogue connue. Dans ce dernier mode de réalisation, les oreilles individuelles peuvent être pliées par rapport à chaque poutrelle avant l'étape de mise en couches, de façon à ce qu'elles soient en contact avec le centre approximatif de la portion de diaphragme 28 lors de l'étape de mise en couches. La plaquette entière composée peut être ensuite découpée pour obtenir les ensembles individuels, chaque ensemble étant fixé sur un

orifice de pression 32, comme on le voit au mieux sur les figures 7 et 8.

La conception de l'ensemble conforme à l'invention permet une écono-

mie sur le coût du fait que les transducteurs peuvent être fabriqués en lots comprenant une pluralité d'ensembles, par exemple cent ou plus par

ensemble composé. Un autre avantage apporté par la conception de Sensem-

ble est que, en plus de leur fabrication bon marché en lots comprenant plusieurs ensembles, chaque ensemble individuel peut être fabriqué selon des tolérances plus étroites qu'avec les techniques actuelles, ce qui a pour conséquence un rendement plus élevé. On arrive à ce résultat du fait que l'épaisseur de la portion de diaphragme 28 peut être maintenue dans des limites extrêmement étroites du fait qu'il n'est pas besoin de

la réaliser par attaque chimique comme c'est le cas du diaphragme du trans-

ducteur à diaphragme diffusé. En général, il est relativement plus aisé de réaliser par attaque chimique ou par tout autre moyen les ouvertures 18 et24 conformes à la présente invention que de réaliser le diaphragme

diffusé conforme à l'art antérieur, tout en faisant appel à la même tech-

nologie de production élevée. Les matériaux choisis pour constituer les plaquettes 50, 52 et 54 peuvent être choisis pour présenter des paramètres

24703,7-

Il différents vis-à-vis de l'attaque chimique, de façon à permettre de percer la plaquette 52 par attaque chimique tout en laissant la plaquette 54

inchangée. En outre, les détecteurs sont mieux isolés thermiquement vis-

à-vis des milieux mesurés dans l'orifice de pression 32 (étant séparés par la portion de diaphragme 28, la couche 14 et la plupart de la couche 16 comparativement au diaphragme mince, ayant une épaisseur typique de 0, 0254 mm pour un transducteur de type à diaphragme diffusé). En outre, la géométrie de l'ensemble conforme à la présente invention est moins sensible à des tolérances absolues que celle du transducteur de type à diaphragme diffusé de l'art antérieur, grâce au fait que les plaquettes peuvent être.réalisées dans des limites étroites. Par exemple, on croit pouvoir obtenir les résultats suivant avec un ensemble transducteur de type à semi-conducteurs comprenant des détecteurs diffusés pour un dispositif

allant jusqu'à 105Pa, la déformation moyenne par détecteur étant de 700, M/m.

L'ensemble à semi-conducteurs réalisé selon la technique décrite en regard

de la figure 5 aurait une sensibilité estimée d'un ensemble à l'autre infé-

rieure à + 10 % de la valeur nominale.

Si l'on compare ce résultat avec un ensemble transducteur de

type à diaphragme diffusé de l'art antérieur réalisé selon les mêmes dimen-

sions et les mêmes exigences de conception, la sensibilité par ensemble serait d'environ + 44 % de la surface de détection sur le diaphragme d'une épaisseur de 0,0254 mm. Les dimensions que l'on vient de citer permettant d'obtenir environ 100 ensembles à partir d'un seul ensemble composé d'un diamètre de 7,62 cm. On peut entreprendre d'autres études avec des ensembles pour lesquels les détecteurs sont collés sur la poutrelle. Les exigences,de tolérance sont toujours moins astreignantessi l'on choisit

un rapport correct épaisseur de diaphragme/épaisseur de poutrelle.

Il va de soi que, bien que l'on vienne de décrire la poutrelle.16 comme étant fixée par les deux extrémités, on peut prévoir en variante une seule ouverture réalisée de façon à avoir une poutrelle en porte-à-faux fixée par une seule extrémité. En outre, on peut supprimer la couche 14, auquel cas seules les plaquettes 50 et 54 constituent l'ensemble composé initial. Dans ce dernier cas, la forme de la poutrelle serait modifiée, de façon que les détecteurs portés par la poutrelle fournissent la réponse

désirée lorsque la poutrelle dévie.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrit et représenté, sans pour autant sortir de

cadre de l'invention.

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Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Procédé de formage d'un diaphragme flexible utilisable dans un transducteur dépression, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de formage et d'assemblage de deux couches (14; 16) de façon que l'une des couches (14) comprenne une ouverture (24) qui coopère avec l'autre couche

(16) afin de délimiter ledit diaphragme (28).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes de formage et d'assemblage des deux couches (14; 16) comprennent les étapes qui consistent à assembler les couches sous forme stratifiée et à réaliser l'ouverture (24) dans la première couche (14) par attaque chimique.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes de formage et d'assemblage des deux couches (14; 16) comprennent les étapes qui consistent à assembler lesdites couches sous forme stratifiée et à réaliser ladite ouverture (24) dans la première couche (14)

par usinage par ultrasons.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes

de formage et d'assemblage des deux couches (14; 16) comprennent l'estam-

page de la première couche (14) de façon à réaliser ladite ouverture (24)

et à assembler en stratifié lesdites couches.