FR2865275A1 - Element d'acquisition de grandeur physique ayant une structure amelioree convenant pour une liaison electrique et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
Un élément d'acquisition de grandeur physique conforme à l'invention comprend une couche isolante et une couche d'acquisition. La couche d'acquisition est configurée pour générer un signal électrique en fonction d'une grandeur physique appliquée à celle-ci, et présente une surface qui comprend une première et une seconde zones. La première zone est complètement recouverte de la couche isolante de sorte que la grandeur physique doit être appliquée à la fois à la couche isolante et à la couche d'acquisition au travers de la première zone, la seconde zone est exposée à un sens d'application de la grandeur physique sans être recouverte de la couche isolante et sans être soumise à l'application de la grandeur physique. Avec une telle structure, une connexion électrique aisée et fiable de l'élément d'acquisition de grandeur physique à des dispositifs et circuits externes est assurée. En outre, plusieurs procédés pratiques de fabrication de l'élément d'acquisition de grandeur physique conforme à l'invention sont également fournis.
Description
2865275.
ELEMENT D'ACQUISITION DE GRANDEUR PHYSIQUE AYANT UNE STRUCTURE
AMELIOREE CONVENANT POUR UNE LIAISON ELECTRIQUE ET SON PROCEDE
DE FABRICATION
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION 1. Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte d'une façon générale à des capteurs de grandeurs physiques destinés à détecter des grandeurs physiques telles qu'une force, une pression, un couple, une vitesse, une accélération, une résistance aux chocs, un poids, une masse, un degré de vide, un effort de torsion, une vibration et du bruit. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à une structure améliorée d'un élément d'acquisition de grandeurs physiques qui assure une connexion électrique aisée et fiable de l'élément d'acquisition à des dispositifs et circuits externes.
2. Description de la technique apparentée
Des capteurs de grandeurs physiques, tels que des capteurs de charge utilisant des matériaux piézorésistifs et des capteurs de pression employant des éléments sensibles à la pression, sont largement utilisés. Les matériaux piézorésistifs désignent ici des matériaux qui présentent un effet piézorésistif tel que lorsqu'une contrainte, telle qu'une contrainte de compression, une contrainte de traction, une contrainte de cisaillement et une contrainte hydrostatique, est appliquée au matériau, la résistance électrique du matériau varie en fonction de la contrainte.
En général, un élément d'acquisition de grandeur physique, qui compose un capteur de grandeur physique, détecte une grandeur physique telle qu'une pression, génère un signal électrique indicatif de la pression détectée, et fournit en sortie le signal électrique généré à des dispositifs et circuits externes. En conséquence, l'élément d'acquisition est doté essentiellement de moyens de fourniture en sortie de signaux électriques, tels que des électrodes et des bornes. 10
De tels moyens de fourniture en sortie de signaux électriques destinés à l'élément d'acquisition peuvent être fournis de manières différentes selon la structure de l'élément d'acquisition.
Par exemple, un élément d'acquisition de grandeur physique classique présente une structure où une paire de couches d'électrodes est disposée respectivement sur chacune des deux faces principales d'une couche sensible à la pression au travers desquelles une grandeur physique doit être appliquée à la couche sensible à la pression, et où une paire de couches isolantes sont disposées respectivement sur chacune des deux couches d'électrodes. En outre, la paire de couches d'électrodes est agencée de manière à dépasser vers l'extérieur des couches isolantes, en formant ainsi des parties en saillie des couches d'électrodes qui servent de moyens de fourniture en sortie de signaux électriques de l'élément d'acquisition.
Avec une telle structure, les couches d'électrodes peuvent être endommagées lorsqu'une grandeur physique importante est appliquée à l'élément de détection, de sorte que l'élément de détection ne peut pas fournir un signal électrique correct représentatif de la grandeur physique appliquée.
De plus, la demande de brevet japonais non examinée N 2002-202 209, dont l'équivalent anglais est la publication de demande de brevet des EtatsUnis N 2004/0 074 306 Al, décrit un autre type d'élément d'acquisition de grandeur physique.
L'élément d'acquisition de grandeur physique comprend un corps d'acquisition de pression qui présente une paire opposée de faces principales perpendiculaires à la direction d'application de la grandeur physique devant être détectée, et une paire opposée de faces latérales parallèles à la direction d'application de la grandeur physique. L'élément de détection comprend en outre une paire de corps sur lesquels s'exercent une pression et une paire d'électrodes servant de moyens de fourniture en sortie de signaux électriques de l'élément d'acquisition. Les corps sur lesquels s'exerce une pression sont disposés respectivement sur chacune des deux faces principales du corps d'acquisition de la pression, alors que les électrodes sont disposées respectivement sur chacune des deux faces latérales de celui-ci.
Comme les électrodes sont disposées sur les faces latérales du corps d'acquisition de la pression qui ne sont pas soumises à l'application de la grandeur physique, elles peuvent être empêchées d'être endommagées du fait de l'application de grandeurs physiques importantes. Cependant, avec un tel agencement d'électrodes, il devient difficile de réaliser une connexion électrique de l'élément d'acquisition avec des dispositifs et des circuits externes au moyen par exemple de bornes électriques et d'une liaison par fil.
Claims (1)
11 est préférable que le matériau piézorésistif utilisé pour la couche d'acquisition 3 soit le La1_XSrxMnO3 (0 x 5 1).
La céramique constituant la matrice peut comprendre un ou plusieurs types de substances telles que ZrO2 (zircone), Al2O3, MgAl2O4, SiO2, 3Al2O3. 2SiO2, Y203, CeO2, La203, et Si3N4.
Dans ce mode de réalisation, la céramique constituant la matrice est de la zircone qui présente une résistance élevée et une ténacité à la rupture élevée à des températures normales.
Pour ce qui concerne les détails relatifs à la structure et aux matériaux de la couche d'acquisition 3, on peut se référer aux publications de brevet japonais non examinées N 2002-202 209, N 2001-2 420 et N 2002-145 664.
Comme la couche d'acquisition 3, à la fois les première et seconde couches isolantes 2 et 4 sont principalement constituées d'une céramique afin d'avoir une résistance élevée. De même, la céramique peut comprendre un ou plusieurs types de substances telles que ZrO2 (zircone), Al2O3, MgAl2O4, SiO2, 3Al2O3. 2SiO2, Y203, CeO2, La203, et S i 3N4.
Dans ce mode de réalisation, les deux couches isolantes sont constituées de la même céramique que la couche d'acquisition 3, c'est-à-dire de zircone. En outre, des matériaux piézorésistifs peuvent également être ajoutés à la zircone dans la mesure où aucune propriété de conduction électrique n'est conférée à ces couches isolantes.
Comme de la zircone est utilisée pour la couche d'acquisition 3 et les couches isolantes 2 et 4, l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 présente une résistance à la chaleur élevée, une résistance élevée et une ténacité à la rupture élevée.
De plus, la structure décrite ci-dessus de la couche d'acquisition 3 dote la couche d'acquisition 3 d'une propriété telle que la résistance ohmique de la couche d'acquisition 3 varie en fonction de la grandeur physique F qui lui est appliquée. En conséquence, la grandeur physique F appliquée à l'élément d'acquisition 1 peut être acquise en fonction de la variation de la résistance ohmique de la couche d'acquisition 3.
Pour résumer, l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 conforme au présent mode de réalisation présente une structure où la couche d'acquisition 3, qui est configurée pour générer un signal électrique représentatif de la grandeur physique F qui lui est appliquée, est prise en sandwich entre les première et seconde couches isolantes 2 et 4.
La couche d'acquisition 3 présente une surface qui comprend une première zone qui est complètement recouverte de la première couche isolante 2 et une seconde zone constituée des zones de connexion électrique 3a. Les première et seconde zones constituent ensemble la face principale de la couche d'acquisition 3 qui est une surface unitaire plate. La grandeur physique F doit être appliquée à la fois à la première couche isolante 2 et à la couche d'acquisition 3 à travers la première zone, en conséquence la seconde zone n'est pas soumise à une application de la grandeur physique F à l'élément d'acquisition 1.
De plus, les zones de connexion électrique triangulaires 3a, sur lesquelles les électrodes 5 de réception en entrée/de fourniture en sortie de signaux électriques sont disposées, sont positionnées de manière symétrique sur la périphérie extérieure de la face principale.
En conséquence, la structure de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 empêche les électrodes 5 d'être endommagées du fait de l'application de la grandeur physique F, tout en facilitant la connexion électrique des électrodes 5 à la puce de circuit 12 et aux extrémités de bornes lla par une liaison par fil 6.
Il devra être noté que, au lieu de la face principale décrite ci-dessus de la couche d'acquisition 3, les zones de connexion électriques 3a peuvent également être disposées sur l'autre face principale de la couche d'acquisition 3 qui est en butée sur la seconde couche isolante 4 de la manière qui a été décrite jusqu'à présent. En d'autres termes, l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 conforme au présent mode de réalisation comporte les zones de connexion électrique 3a, sur lesquelles aucune couche isolante n'est disposée, prévues sur l'une quelconque des deux faces principales de la couche d'acquisition 3 qui sont perpendiculaires à la direction d'application de la grandeur physique F. [Variantes] Les figures 3A à 3D illustrent des variantes de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 conforme au premier mode de réalisation de l'invention.
La figure 3A représente la formation des zones de connexion électrique 3a de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1. Comme décrit précédemment, la couche isolante 2 (ou 4) a la forme d'un prisme octogonal et est disposée de manière centrale sur la face principale correspondante de la couche d'acquisition 3 qui présente une forme quadrangulaire, de sorte que quatre zones de connexion électrique triangulaires 3a sont exposées aux coins de la face principale.
La figure 3B représente une variante de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1. Comme représenté sur la figure, la couche isolante 2 (ou 4) présente la forme d'un prisme quadrangulaire et est disposée sur la face principale de la couche d'acquisition 3, laquelle présente une forme quadrangulaire, de sorte qu'une paire de zones de connexion électrique quadrangulaires 3a sont formées sur deux côtés opposées de la face principale.
La figure 3C représente une autre variante de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1. La couche isolante 2 (ou 4) présente, comme représenté sur la figure, la forme d'un cylindre circulaire et est disposée de manière centrale sur la face principale de la couche d'acquisition 3, qui présente une forme quadrangulaire, de sorte que quatre zones de connexion électrique 3a, dont chacune comprend une limite d'arc circulaire, sont formées aux coins de la face principale.
La figure 3D représente encore une autre variante de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1. Comme représenté sur la figure, la couche isolante 2 (ou 4) présente la forme d'un prisme hexagonal et est disposée sur la face principale de la couche d'acquisition 3, laquelle présente une forme quadrangulaire, de sorte qu'une paire de zones de connexion électrique triangulaires 3a est formée à deux coins opposés de la face principale.
En dehors de ces variantes illustratives décrites ci-dessus, il peut exister diverses manières de former les zones de connexion électrique 3a sur l'une quelconque des deux faces principales de la couche d'acquisition 3, sans s'écarter de la portée de la présente invention.
De manière à réaliser la connexion électrique de la couche d'acquisition 3 avec des dispositifs et circuits externes, il est généralement nécessaire de fournir au moins deux électrodes 5, qui constituent les moyens de fourniture en sortie de signaux électriques de la couche d'acquisition 3, sur les zones de connexion électrique 3a.
Quand la totalité des électrodes 5 sont disposées sur une seule zone de connexion électrique 3a, de manière proche les unes des autres, les signaux électriques qui ne représentent que des informations locales, plutôt que globales, relatives à la grandeur physique F sont obtenus. En outre, pour disposer les électrodes 5 sur la seule zone de connexion électrique 3a à l'écart les unes des autres, il est nécessaire que la zone de connexion électrique 3a soit grande. Cependant, la fourniture d'une grande zone de connexion électrique 3a peut avoir pour résultat la réduction correspondante de la première zone de la face principale de la couche d'acquisition 3 au travers de laquelle la grandeur physique F est appliquée à l'élément d'acquisition 1. En conséquence, une grande partie de l'élément d'acquisition 1 ne peut pas être utilisée dans le but d'acquérir la grandeur physique F. En conséquence, pour disposer les électrodes 5 à l'écart les unes des autres sans augmenter la zone de connexion électrique 3a, il est préférable que deux zones de connexion électrique 3a ou plus soient formées sur la face principale de la couche d'acquisition 3 de sorte que les électrodes 5 puissent être disposées sur les différentes zones de connexion électrique 3a respectivement.
En outre, il est préférable que les zones de connexion électrique 3a soient disposées de manière symétrique sur la face principale de la couche d'acquisition 3. En conséquence, des informations globales relatives à la grandeur physique F appliquée à l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 peuvent être obtenues, en assurant ainsi une précision élevée de l'élément d'acquisition 1. En outre, une zone de connexion électrique 3a peut également être disposée sur la zone centrale de la face principale, en assurant ainsi une acquisition plus précise de la grandeur physique F en même temps qu'avec les autres zones de connexion électrique disposées symétriquement 3a. Il est également préférable que les zones de connexion électrique 3a
soient disposées sur la périphérie extérieure de la face principale de la couche d'acquisition 3, de manière à rendre aisée la formation sur ces zones de moyens de fourniture en sortie de signaux électriques, tels que des bornes et des électrodes, et à faciliter la connexion électrique de la couche d'acquisition 3 à des dispositifs et circuits externes, par exemple, par liaison par fil.
Les zones de connexion électrique 3a présentent de préférence la forme triangulaire décrite ci-dessus telle que représentée sur la figure 3A. Une telle forme triangulaire peut être obtenue par exemple d'une manière très simple dans laquelle une couche isolante et une couche d'acquisition, les deux ayant la même forme de prisme quadrangulaire, sont empilées ensemble de sorte qu'une face principale de la couche d'acquisition soit complètement recouverte par la couche isolante, et ensuite quatre parties de coins de la couche isolante sont découpées de manière à exposer les zones de coins correspondantes de la face principale de la couche d'acquisition, en formant ainsi les zones de connexion électrique triangulaires 3a.
Ii a été mentionné qu'au moins deux électrodes 5 sont nécessaires pour réaliser la connexion électrique de la couche d'acquisition 3 avec des dispositifs et des circuits externes. Ces électrodes 5 peuvent être formées sur les zones de connexion électrique 3a, par exemple, par brasage ou par métallisation. En conséquence, la couche d'acquisition 3 peut être reliée à la puce de circuit 12 et aux extrémités de bornes lla par une liaison par fil 6 à un faible coût.
Les électrodes 5 peuvent également être disposées de différentes autres manières. Par exemple, comme représenté sur la figure 4, lorsque l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 doit être monté sur le substrat 50, les électrodes 5 peuvent être formées auparavant sur le substrat 50, au lieu de l'être sur les zones de connexion électrique 3a de la couche d'acquisition 3. Après le montage, la couche d'acquisition 3 est connectée au substrat 50 par l'intermédiaire des électrodes 5, en formant ainsi une structure d'acquisition intégrée comprenant l'élément d'acquisition 1 et le substrat 50.
[Second mode de réalisation] La figure 5 représente un élément d'acquisition de grandeur physique 1' conforme au second mode de réalisation de la présente invention.
L'élément d'acquisition de grandeur physique 100 présente une structure presque identique à celle de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 conforme au mode de réalisation précédent. En conséquence, la seule différence entre les structures des éléments d'acquisition de grandeur physique 1 et 1' sera décrite ci-dessous.
Comme décrit précédemment, dans l'élément d'acquisition de grandeur physique 1, la surface de la couche d'acquisition 3 comprend une première zone qui est complètement recouverte par la première couche isolante 2 et une seconde zone qui est constituée des zones de connexion électrique 3a. La première et la seconde zones constituent ensemble la face principale de la couche d'acquisition 3 qui est une surface plate unitaire.
Par comparaison, dans l'élément d'acquisition de grandeur physique l', les première et seconde zones sont situées dans des plans différents. Plus particulièrement, comme représenté sur la figure 5, la face principale de la couche d'acquisition 3 ne comprend que la première zone qui est complètement recouverte par la première couche isolante 2, la seconde zone qui est constituée des zones de connexion électrique 3a est inclinée par rapport à la première zone d'un angle donné.
Dans certains cas, il peut être difficile de réaliser la connexion électrique de la couche d'acquisition 3 avec des dispositifs et circuits externes dans le sens A indiqué sur la figure 5, du fait de la forme d'une liaison 20 telle que représentée sur la figure 1 et/ou de la forme d'un dispositif d'application de grandeur physique devant être relié à l'élément d'acquisition 1' par l'intermédiaire de la liaison 20. Dans de tels cas, il est préférable de réaliser la connexion électrique de la couche d'acquisition 3 dans le sens B indiqué sur la figure 5 plutôt que dans le sens A. La seconde zone étant inclinée par rapport à la première zone, dans l'élément d'acquisition de grandeur physique l', il devient facile de réaliser la connexion électrique de la couche d'acquisition 3, par exemple par une liaison par fil 6 dans le sens B, en facilitant ainsi la connexion électrique de la couche d'acquisition 3.
En outre, le procédé de connexion électrique peut être exécuté facilement en inclinant le capteur entier 100 qui comprend l'élément d'acquisition 1' de sorte que les zones de connexion électrique 3a soient situées sur le plan horizontal, en d'autres termes que le sens B en vienne à représenter le sens vertical vers le bas.
[Troisième mode de réalisation] La figure 6 illustre un procédé de fabrication d'un élément 30 d'acquisition de grandeur physique de l'invention conforme au présent mode de réalisation.
Sur la figure, il est représenté l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 du premier mode de réalisation de l'invention. Cependant, le procédé de fabrication du présent mode de réalisation ne devrait pas être limité à la fabrication de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 spécifique. Il peut également être applicable à la fabrication de tout autre élément d'acquisition de grandeur physique conforme à l'invention.
La fabrication de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 a été conduite grâce aux étapes suivantes.
Dans l'étape 1, des poudres d'un matériau piézorésistif de Lao, 62Sro, 38MnO3 et d'une céramique de ZrO2 additionnée de 12 % en poids de CeO2 constituant la matrice sont mélangées à un rapport donné, par exemple de 3:7, pour fournir une poudre mélangée destinée à former la couche d'acquisition 3. La poudre mélangée est ensuite mélangée et écrasée pendant quatre heures dans un broyeur-pulvérisateur, par exemple un broyeur à boulets et séchée pour obtenir une poudre mélangée. La poudre mélangée est placée dans un mélangeur par agitation en même temps qu'un liant de résine, de l'eau et des additifs, et est malaxée afin d'obtenir une bouillie. La bouillie est ensuite utilisée pour former des feuilles d'acquisition présentant chacune une épaisseur donnée, par exemple de 100 m grâce à une méthode à la raclette. Trois feuilles d'acquisition ainsi formées sont stratifiées ensemble afin d'obtenir un stratifié d'acquisition 3S. Il devra être noté que le nombre et l'épaisseur des feuilles d'acquisition utilisées pour former le stratifié d'acquisition 3S ont été déterminés en prenant en compte la contraction des feuilles d'acquisition qui doit avoir lieu dans le procédé de frittage suivant.
Ensuite, en tant que matériau destiné à former les première et seconde couches isolantes 2 et 4, une poudre de la céramique de ZrO2 additionnée de 12 % en poids de CeO2 est préparée. La poudre est ensuite traitée de la même manière que la poudre mélangée pour la couche d'acquisition 3. En particulier, la poudre est malaxée, en même temps qu'un liant de résine, de l'eau et des additifs, dans un mélangeur d'agitation de manière à obtenir une bouillie. En utilisant la bouillie, des feuilles isolantes présentant chacune une épaisseur donnée, par exemple de 100 m, sont formées par un procédé à la raclette. Trois des feuilles isolantes ainsi formées sont stratifiées ensemble afin de former un premier stratifié isolant 2S, et trois autres de celles-ci sont également stratifiées ensemble pour former un second stratifié isolant 4S. Le nombre et l'épaisseur des feuilles isolantes pour former les stratifiés isolants 2S et 4S ont également été déterminés en prenant en compte la contraction des feuilles isolantes devant survenir dans le procédé de frittage suivant. En outre, les premier et second stratifiés isolants 2S et 4S sont formés de manière à avoir la même taille de face principale que le stratifié d'acquisition 3S.
Il devra être noté que les trois couches 2S, 3S et 4S présentent la même épaisseur de 300 pm sur la figure 6, cependant, les trois couches peuvent avoir des épaisseurs différentes, par exemple de 600 m, 300 m, 600 m respectivement.
A l'étape 2, le stratifié d'acquisition 3S et les premier et second stratifiés isolants 2S et 4S sont empilés, comme représenté sur la figure 6, afin de former une structure à stratifiés multiples 1S dans laquelle le stratifié d'acquisition 3S est pris en sandwich entre les deux stratifiés isolants 2S et 4S. Après cela, la structure à stratifiés multiples 1S subit un processus de thermocompression par exemple grâce à une presse à chaud. Elle est ensuite cuite dans un four afin d'ôter les liants de résine par l'intermédiaire d'une décomposition thermique. Après un pressage hydrostatique à froid (CIP), la structure à stratifiés multiples 1S est frittée dans un four de frittage dans des conditions données, par exemple à une température de 1 500 C et durant une période de 4 heures. En conséquence, une structure multicouche est obtenue, laquelle est constituée de trois couches frittées solidaires, c'est-à- dire la première couche isolante 2, la couche d'acquisition 3 et la seconde couche isolante 4.
A l'étape 3, la structure multicouche est découpée en blocs multicouches, dont chacun présente une taille donnée, par exemple, de 5 mm x 5 mm x 0,9 mm.
A l'étape 4, des parties prédéterminées de la première couche isolante 2 sont découpées du bloc multicouche de manière à fournir des zones exposées sur la face principale de la couche d'acquisition 3, sur laquelle la première couche isolante 2 est disposée.
En conséquence, l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 est obtenu, dans lequel les zones exposées constituent les zones de connexion électrique 3a de l'élément d'acquisition 1.
En outre, de la pâte d'argent est cuite sur les zones de connexion électrique 3a de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 de manière à former sur celles-ci les électrodes 5. [Variantes] A l'étape 3 du procédé conforme au précédent mode de réalisation, à la fois les premier et second stratifiés isolants 2S et 4S sont liés au stratifié d'acquisition 3S par thermocompression. La thermocompression a également pour effet d'éliminer le liant de résine provisoire et d'effectuer un frittage provisoire.
Au lieu de la thermocompression, ces stratifiés isolants 2S et 4S peuvent également être liés au stratifié d'acquisition 3S par un procédé très simple, c'est-à-dire en utilisant un agent adhésif organique, un agent adhésif inorganique ou une couche de liaison (non représenté).
Cependant, lorsqu'un agent adhésif utilisé dans la liaison n'est pas résistant à des températures élevées (en particulier dans le cas d'un agent adhésif organique), il ne peut pas supporter la chaleur qui lui est appliquée dans le processus de frittage.
Dans de tels cas, les stratifiés 2S, 3S et 4S peuvent être frittés séparément à l'avance, et ensuite être liés ensemble par l'agent adhésif. En conséquence, la structure multicouche peut être obtenue par l'intermédiaire d'opérations très simples à faible coût.
En outre, dans le procédé du mode de réalisation précédent, la structure multicouche est formée et découpée en blocs multicouches à l'avance, et ensuite des parties prédéterminées de la première couche d'acquisition 2 de chaque bloc sont découpées afin de former les zones de connexion électrique 3a.
Cependant, avant de former la structure à stratifiés multiples 1S à l'étape 2, des parties prédéterminées du premier stratifié isolant 2S peuvent être découpées à l'avance, de manière à exposer les zones de connexion électrique 3a dans la structure à stratifiés multiples formée ensuite.
De cette manière, l'étape 4 du procédé conforme au mode de réalisation précédent peut être omise, en améliorant ainsi le rendement de fabrication de l'élément d'acquisition de grandeur physique.
[Quatrième mode de réalisation] Dans ce mode de réalisation, un autre procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique de l'invention est fourni, lequel est différent du procédé du précédent mode de réalisation.
La description suivante est effectuée particulièrement pour la fabrication de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1. Cependant, il devra être noté que le procédé du présent mode de réalisation peut également être applicable à la fabrication de tous autres éléments d'acquisition de grandeurs physiques conformes à l'invention.
Conformément au procédé du présent mode de réalisation, la fabrication de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 a été exécutée par les étapes suivantes.
A l'étape 1, des poudres de Lao, 62Sro,38MnO3 et de ZrO2 additionnée de 12 % en poids de CeO2 sont mélangées à un rapport donné, par exemple de 3:7 pour fournir une poudre mélangée afin de former la couche d'acquisition 3. Ensuite, en tant que matériau destiné à former les première et seconde couches isolantes 2 et 4, une poudre de ZrO2 est préparée.
A l'étape 2, la poudre de ZrO2 est déposée pour former une seconde couche de poudre isolante 4P présentant une épaisseur donnée, par exemple de 300 m, et ensuite la poudre mélangée est déposée sur la couche de poudre 4P pour former une couche de poudre d'acquisition 3P ayant une épaisseur donnée, par exemple de 300 m. En outre, sur la couche de poudre d'acquisition 3P, la poudre de ZrO2 est à nouveau déposée pour former une première couche de poudre isolante 2P présentant une épaisseur donnée, par exemple de 300 m. De cette manière, une structure multicouche de poudre 1P est obtenue, laquelle a une taille par exemple de 40 mm x 40 mm x 0,9 mm.
La structure multicouche de poudre 1P est ensuite frittée pour former une structure multicouche qui est constituée de trois couches frittées de manière solidaire, c'est-à-dire la première couche isolante 2, la couche d'acquisition 3 et la seconde couche isolante 4.
Il devra être noté que les trois couches de poudre 2P, 3P et 4P ont la même épaisseur de 300 pm dans la description ci-dessus. Cependant, les trois couches de poudre peuvent avoir des épaisseurs différentes, par exemple de 800 m, 300 m, 800 m respectivement. En outre, les trois couches de poudre dans la structure multicouche de poudre 1P sont frittées simultanément par frittage sous pression.
A l'étape 3, la structure multicouche est découpée en blocs multicouches ayant chacun une taille donnée de, par exemple, 5 mm x 5 mm x 0,8 mm.
A l'étape 4, des parties prédéterminées de la première couche isolante 2 sont découpées du bloc multicouche de manière à fournir des zones exposées sur la face principale de la couche d'acquisition 3 sur laquelle la première couche isolante 2 est déposée.
En conséquence, l'élément d'acquisition de grandeur physique 10 1 est obtenu, où les zones exposées constituent les zones de connexion électrique 3a de l'élément d'acquisition 1.
[Variantes] La fabrication de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 conforme au procédé du précédent mode de réalisation a été simplifiée en utilisant un cadre dans l'étape 2 du procédé.
Comme représenté sur la figure 7, un cadre 60 est disposé, dans l'étape 2 du procédé, sur la face principale de la couche de poudre d'acquisition 3P. Ensuite, la poudre de ZrO2 est déposée sur la zone restante de la face principale pour former la première couche de poudre isolante 2P.
Le cadre 60 présente une forme telle que, lorsqu'il est ôté de la structure multicouche frittée à l'étape suivante 3, une pluralité de parties de la face principale de la couche d'acquisition 3 sont exposées, formant ainsi les zones de connexion électrique 3a.
En conséquence, l'élément d'acquisition de grandeur physique 1 est achevé à l'étape 4 consistant à découper la structure multicouche en blocs multicouches présentant chacun une taille donnée, sans aucune autre étape pour découper des parties de la première couche d'acquisition 2 afin de former les zones de connexion électrique 3a.
En outre, le cadre 60 peut prendre diverses formes correspondant aux formes désirées des zones de connexion électrique 3a de l'élément d'acquisition de grandeur physique 1. De plus, il est nécessaire que le cadre 60 soit réalisé en un matériau pouvant résister à une température élevée de frittage.
Bien que les modes de réalisation particuliers ci-dessus de l'invention aient été représentés et décrits, il sera compris par ceux qui mettent en pratique l'invention et l'homme de l'art que divers modifications, changements et améliorations peuvent être apportés à l'invention sans s'écarter de l'esprit du concept décrit. De tels modifications, changements et améliorations qui ressortissent de la technique sont prévus être
couverts par les revendications annexées.
REVENDICATIONS
1. Elément d'acquisition de grandeur physique comprenant: une couche isolante, et une couche d'acquisition configurée pour générer un signal électrique en fonction d'une grandeur physique appliquée à celle-ci, ladite couche d'acquisition présentant une surface qui comporte une première et une seconde zones, la première zone étant complètement recouverte de ladite couche isolante de sorte que la grandeur physique doit être appliquée à la fois à ladite couche isolante et à ladite couche d'acquisition au travers de la première zone, la seconde zone étant exposée à une direction d'application de la grandeur physique sans être recouverte de ladite couche isolante et sans être soumise à l'application de la grandeur physique.
2. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 1, dans lequel les première et seconde zones de la surface de ladite couche d'acquisition sont parallèles l'une à l'autre et constituent ensemble une face principale plate de ladite couche d'acquisition.
3. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 2, dans lequel la seconde zone de la face principale de ladite couche d'acquisition est constituée de deux sous-zones séparées ou plus.
4. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 3, dans lequel les sous-zones séparées constituant la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition sont positionnées symétriquement sur la face principale de ladite couche d'acquisition.
5. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 3, dans lequel la face principale de ladite couche d'acquisition présente une forme quadrangulaire, et dans lequel la première zone de la face principale, qui est recouverte de ladite couche isolante, présente une forme octogonale et est positionnée de manière centrale sur la face principale, de sorte que quatre sous-zones, présentant chacune une forme triangulaire, qui constituent la seconde zone de la face principale, sont disposées aux quatre sommets de la face principale de ladite couche d'acquisition.
6. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 2, dans lequel la seconde zone de la face principale de ladite couche d'acquisition est positionnée sur une périphérie extérieure de la face principale.
7. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 1, dans lequel la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition est inclinée d'un angle donné inférieur à 90 degrés par rapport à la première zone de celle-ci.
8. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 7, dans lequel la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition est constituée de deux sous-zones séparées ou plus.
9. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 8, dans lequel les sous-zones séparées constituant la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition sont symétriquement disposées autour d'une périphérie extérieure de la première zone de la surface de ladite couche d'acquisition.
10. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 1, comprenant en outre deux bornes électriques ou plus disposées sur la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition en vue de réaliser une connexion électrique de ladite couche d'acquisition avec un dispositif externe.
11. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 1, dans lequel ladite couche d'acquisition est principalement constituée d'une céramique et d'un matériau piézorésistif, et ladite couche isolante est principalement constituée d'une céramique.
12. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 11, dans lequel les deux céramiques, dont ladite couche d'acquisition et ladite couche isolante sont principalement constituées, sont de la zircone.
13. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 11, dans lequel le matériau piézorésistif, dont ladite couche d'acquisition est principalement constituée, est du Lal_XSr,çMnO3 (0 x 1).
14. Elément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 1, dans lequel une résistance ohmique de ladite couche d'acquisition varie en fonction de la grandeur physique appliquée à celle-ci, et dans lequel la grandeur physique doit être acquise en fonction d'une variation de la résistance ohmique de ladite couche d'acquisition.
15. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique, comprenant les étapes consistant à : fournir une couche isolante et une couche d'acquisition qui peut générer un signal électrique en fonction d'une grandeur physique appliquée à celle-ci, ladite couche d'acquisition présentant une surface qui comprend une première et une seconde zones, ladite couche isolante ayant une forme telle que ladite couche isolante peut recouvrir complètement à la fois les première et seconde zones de la surface de ladite couche d'acquisition, former une structure multicouche en déposant ladite couche isolante sur à la fois les première et seconde zones de la surface de ladite couche d'acquisition de sorte que la grandeur physique doive être appliquée à la fois à ladite couche isolante et à ladite couche d'acquisition au travers de la première zone, sans que la seconde zone soit soumise à l'application de la grandeur physique, et ôter une partie de ladite couche isolante de la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition de manière à exposer la seconde zone.
16. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de 40 grandeur physique selon la revendication 15, dans lequel l'étape 2865275 27 consistant à former la structure multicouche comprend le collage de ladite couche isolante à ladite couche d'acquisition par un agent adhésif.
17. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 15, dans lequel l'étape de formation de la structure multicouche comprend le fait de lier ladite couche isolante à ladite couche d'acquisition par thermocompression.
18. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique, comprenant les étapes consistant à : fournir une couche isolante et une couche d'acquisition qui peut générer un signal électrique en fonction d'une grandeur physique appliquée à celle-ci, ladite couche d'acquisition présentant une surface qui comprend une première et une seconde zones, ladite couche isolante ayant une forme telle que ladite couche isolante ne peut recouvrir complètement que la première zone de la surface de ladite couche d'acquisition, tout en laissant la seconde zone de celle-ci exposée, et former une structure multicouche en disposant ladite couche isolante sur la première zone de la surface de ladite couche d'acquisition, de sorte que la grandeur physique doive être appliquée à la fois à ladite couche isolante et à ladite couche d'acquisition au travers de la première zone, alors que la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition reste exposée sans être soumise à l'application de la grandeur physique.
19. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 18, dans lequel l'étape consistant à former la structure multicouche comprend le collage de ladite couche isolante à ladite couche d'acquisition par un agent adhésif.
20. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 15, dans lequel l'étape de formation de la structure multicouche comprend le fait de lier ladite couche isolante à ladite couche d'acquisition par thermocompression.
21. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique, comprenant les étapes consistant à : fournir une première poudre pour former une couche d'acquisition pouvant générer un signal électrique en fonction d'une grandeur physique appliquée à celle-ci, et une seconde poudre destinée à former une couche isolante, déposer la première poudre pour former une première couche de poudre présentant une épaisseur donnée, déposer la seconde poudre sur une surface de la première 10 couche de poudre pour former une seconde couche de poudre présentant une épaisseur donnée, former une structure multicouche comprenant ladite couche d'acquisition et ladite couche isolante en frittant à la fois les première et seconde couches de poudre, ladite couche d'acquisition présentant une surface qui est recouverte de ladite couche isolante et comprend une première zone, au travers de laquelle la grandeur physique doit être appliquée à la fois à ladite couche isolante et à ladite couche d'acquisition, et une seconde zone étant exempte d'application de la grandeur physique, et ôter une partie de ladite couche isolante de la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition de manière à exposer la seconde zone.
22. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 21, dans lequel l'étape de formation de la structure multicouche comprend le frittage à la fois des première et seconde couches de poudre simultanément par frittage sous pression.
23. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique, comprenant les étapes consistant à : fournir une première poudre afin de former une couche d'acquisition pouvant générer un signal électrique en fonction d'une grandeur physique appliquée à celle-ci, et une seconde poudre destinée à former une couche isolante, déposer la première poudre pour former une première couche de poudre présentant une épaisseur donnée, la première couche de poudre présentant une surface qui comprend une première et une seconde zones, déposer la seconde poudre sur la première zone de la surface de la première couche de poudre, un cadre étant disposé sur la seconde zone de celle-ci, pour former une seconde couche de poudre présentant une épaisseur donnée, former une structure multicouche comprenant ladite couche d'acquisition et ladite couche isolante en frittant à la fois les première et seconde couches de poudre, et ôter le cadre de la seconde zone de la surface de ladite couche d'acquisition de manière à exposer la seconde zone. 10 24. Procédé de fabrication d'un élément d'acquisition de grandeur physique selon la revendication 23, dans lequel l'étape consistant à former le structure multicouche comprend le frittage à la fois des première et seconde couches de poudre simultanément par frittage sous pression.
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