FR2872277A1 - Equipement a capteur possedant une partie captante et procede pour fabriquer cet equipement - Google Patents

Equipement a capteur possedant une partie captante et procede pour fabriquer cet equipement Download PDF

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Abstract

L'équipement à capteur comprend un dispositif capteur (20) comportant une partie captante (21) et une partie de connexion électrique (30) recouverte d'un élément d'isolation électrique (40), la partie (30) établissant une connexion électrique entre un circuit externe et le dispositif capteur (20), tandis que l'élément d'isolation électrique (40) est un film mince disposé sur la partie de connexion (30).Application notamment à un capteur d'écoulement d'air placé dans la tubulure d'admission d'un véhicule automobile.

Description

EQUIPEMENT A CAPTEUR POSSEDANT UNE PARTIE CAPTANTE ET
PROCEDE POUR FABRIQUER CET EQUIPEMENT
La présente invention concerne un équipement à capteur possédant une partie captante, et un procédé pour fabriquer cet équipement à capteur.
Un équipement à capteur inclut un dispositif capteur comportant une partie captante. La partie captante est exposée à l'extérieur pour détecter un objet. Le dispositif capteur possède un connecteur destiné à établir une connexion avec un circuit externe. Le connecteur est protégé par un revêtement d'isolation électrique.
L'équipement à capteur est par exemple décrit dans la demande de brevet japonais publiée sous le N 2000-2572. L'équipement à capteur est un capteur d'écoulement d'air de type thermique comportant un substrat semiconducteur.
Le capteur d'écoulement d'air possède un dispositif de détection d'écoulement d'air en tant que dispositif capteur. Le dispositif de détection d'écoulement d'air est formé d'un substrat en silicium. Une résistance de dégagement de la chaleur, c'est-à-dire un dispositif de chauffage en tant que partie captante, est formée sur la surface du substrat. Lorsque l'air circule sur la surface du dispositif de détection d'écoulement d'air, le rayonnement de chaleur du dispositif de chauffage est modifié. Cette variation est détectée en tant que variation de la valeur résistive de sorte que la quantité d'écoulement d'air est mesurée par traitement de la variation de la valeur résistive avec un circuit électrique.
Ici, le dispositif de détection d'écoulement d'air et le circuit électrique sont connectés électriquement par un fil de liaison. Un connecteur électrique du dispositif de détection de l'écoulement d'air est recouvert par un élément d'étanchéité tel qu'un élément d'isolation électrique servant à fournir une protection vis-à-vis de l'érosion et analogue.
Dans la technique de l'art antérieur, l'élément d'étanchéité est formé d'un gel. C'est pourquoi, lorsque le gel de l'élément d'étanchéité est fixé par adhérence au dispositif de chauffage du dispositif de détection d'écoulement d'air, le rayonnement de chaleur du dispositif de chauffage est réduit. Par conséquent la sensibilité de détection d'un écoulement d'air du dispositif est réduite. C'est pourquoi le dispositif de détection d'écoulement d'air inclut un dispositif d'arrêt servant à empêcher le retrait de l'élément d'étanchéité. Le dispositif d'arrêt est formé sur le dispositif de détection d'écoulement d'air.
Cependant, l'élément d'étanchéité s'altère dans le temps et c'est pourquoi l'élément d'étanchéité reflue à l'extérieur ou reflue sur la surface du dispositif de détection d'écoulement d'air. De ce fait, la sensibilité de détection d'écoulement d'air de l'équipement à capteur est réduite. Ce problème apparaît non seulement dans le capteur d'écoulement d'air, mais également dans un capteur possédant une partie captante exposée à l'extérieur et un connecteur électrique protégé par un revêtement réalisant une isolation électrique.
Compte tenu du problème indiqué précédemment, un but de la présente invention est de fournir un équipement à capteur possédant une partie captante, qui n'est pas polluée par un revêtement isolant d'une partie de connexion électrique.
L'équipement à capteur comprend: un dispositif capteur possédant une partie captante; et une partie de connexion électrique recouverte par un élément d'isolation électrique. La partie de connexion électrique connecte électriquement un circuit externe et le dispositif capteur. L'élément d'isolation électrique est un film mince disposé sur la partie de connexion électrique. Dans l'équipement à capteur, l'élément isolant est formé par le film de dépôt, qui ne s'altère pas dans le temps. C'est pourquoi l'élément d'isolation ne reflue pas vers l'extérieur à partir de la partie de connexion. Par conséquent la sensibilité de détection de l'équipement à capteur ne peut pas diminuer.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le film mince est formé d'un film organique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le film mince est formé d'un film de Palyrène.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie de connexion électrique inclut un fil de liaison, une partie de connexion entre le fil de liaison et le dispositif capteur, et une autre partie de connexion entre le fil de liaison et le circuit externe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif capteur détecte une quantité d'écoulement d'air moyennant l'utilisation d'une résistance dégageant de la chaleur ou une résistance sensible à la température en tant que partie captante, et l'élément d'isolation électrique possède une caractéristique thermostable.
Un procédé pour la fabrication de l'équipement à capteur comprend les étapes consistant à préparer un dispositif capteur comportant une partie captante, préparer un masque possédant une ouverture correspondant à une partie de connexion électrique pour connecter le dispositif capteur et un circuit externe; et déposer un film mince sur la partie de connexion électrique moyennant l'utilisation du masque de manière à former un élément d'isolation électrique, et que lors de l'étape de dépôt du film mince, la partie de connexion électrique est exposée à travers l'ouverture du masque de sorte que la partie de connexion électrique est recouverte par le film mince. Le procédé fournit l'équipement à capteur possédant un élément d'isolation formé du film de dépôt, qui ne s'altère pas dans le temps. C'est pourquoi l'élément d'isolation ne reflue pas vers l'extérieur à partir de la partie de connexion. La sensibilité de détection de l'équipement à capteur ne peut pas diminuer.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le masque comprend une partie formant tampon pour réduire la force appliquée au dispositif capteur lors de l'étape de dépôt du film mince, et la partie formant tampon est disposée sur une partie, en laquelle le dispositif capteur est en contact avec le masque.
Selon d'autres caractéristiques: - le film mince est formé d'un film organique; - le film mince est formé d'un film de Palyrène; - la partie de connexion électrique inclut un fil de liaison, une partie de connexion entre le fil de liaison et le dispositif capteur, et une autre partie de connexion entre le fil de liaison et le circuit externe; - le dispositif capteur détecte une quantité d'écoulement d'air moyennant l'utilisation d'une résistance dégageant de la chaleur ou une résistance sensible à la température en tant que partie captante, et que l'élément d'isolation électrique possède une caractéristique.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe transversale montrant un équipement à capteur monté sur l'équipement de détection d'écoulement d'air conformément à une forme de réalisation préférée de la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale représentant l'équipement à capteur selon la forme de 35 réalisation préférée; - la figure 3 est une vue en plan représentant l'équipement à capteur conformément à la forme de réalisation préférée; la figure 4 est une vue en coupe transversale partielle à plus grande échelle montrant un élément d'isolation électrique déposé sur un fil de liaison, conformément à la forme de réalisation préférée; et - la figure 5A est une vue en coupe transversale montrant l'équipement à capteur monté dans un moule avant que l'élément d'isolation soit formé, et la figure 5B est une vue en plan représentant l'équipement à capteur conformément à la forme de réalisation préférée.
L'équipement à capteur 100 conformément à une forme de réalisation préférée de la présente invention est représenté sur la figure 2. La figure 1 représente un équipement de détection d'écoulement d'air 800 comportant l'équipement à capteur 100. L'équipement à capteur 100 est utilisé de façon appropriée pour un capteur d'écoulement d'air de type thermique. L'équipement de détection d'écoulement d'air 800 est monté dans une conduite d'admission 900 d'un véhicule automobile. L'air circule dans le conduit d'admission 900. L'équipement de détection d'écoulement d'air 800 inclut un module de circuit 810, un passage pour l'air 820 et l'équipement à capteur 100 en tant que capteur d'écoulement d'air. L'équipement de détection d'écoulement d'air 800 est formé d'une résine, qui est conformée de manière à constituer un boîtier.
Comme cela est représenté sur la figure 1, le passage pour l'air de l'équipement de détection d'écoulement d'air 800 est inséré dans un trou de montage 910 du conduit d'admission 900. Par conséquent le passage pour l'air 820 est disposé dans le conduit d'admission 900. Le trou de montage 910 est fermé de façon étanche par un élément d'étanchéité 840 tel qu'un joint torique. L'élément d'étanchéité 840 est monté dans l'équipement de détection d'écoulement d'air 800.
Le module de circuit 810 inclut un circuit (non représenté) de traitement des signaux et un connecteur 811. Le circuit de traitement des signaux est disposé dans le module de circuit 810. Le connecteur 811 établit une connexion avec le circuit extérieur. Le connecteur 811 est connecté à un fil tel qu'un faisceau de fils. Le connecteur 811 est connecté électriquement à une unité de commande de moteur au moyen du fil.
Le passage pour l'air 820 inclut un passage de by-pass 821. Le passage de by-pass 821 possède une forme de U retourné et réalise une dérivation de l'air à partir du conduit d'admission 900. L'air provenant du conduit d'admission 900 est introduit dans le passage de by-pass 821. Ensuite, l'air circule dans le passage de by-pass 821. Ensuite l'air revient à nouveau au conduit d'admission 900. L'équipement à capteur 100 est disposé dans le passage pour l'air 820 de manière à faire saillie dans le passage de bypass 821. Par conséquent une partie captante 21 d'une puce de capteur 20 dans l'équipement de capteur 100 est exposée à l'écoulement d'air du passage de by-pass 821.
L'équipement à capteur 100 est monté sur une base ou analogue moyennant l'utilisation d'un adhésif, de sorte que l'équipement à capteur 100 est fixé au passage pour l'air 820 par la base. L'équipement à capteur 100 est connecté électriquement à un circuit situé dans le module de circuit 810 à l'aide d'un fil (non représenté). Dans l'équipement de détection d'écoulement d'air 800 indiqué ci-dessus, l'équipement à capteur 100 exposé à l'écoulement d'air, qui est un objet de détection, génère un signal correspondant à la quantité d'écoulement d'air. Le signal est envoyé au module de circuit 810. Alors le signal est traité par le module de circuit 810. Le signal traité est envoyé à une unité de commande du moteur et analogue au moyen du connecteur 811.
Ci-après on va décrire de façon détaillée l'équipement de capteur 100 en référence aux figures 2 à 4.
L'équipement à capteur 100 inclut un boîtier 10, la puce de capteur 20 et un dispositif capteur possédant la partie captante 21, un fil de liaison 30 et un élément d'isolation électrique 40. Le boîtier 10 possède une borne 11 pour sa connexion à un circuit externe. La partie captante 21 de la puce de capteur 20 détecte la quantité d'écoulement d'air. Le fil de liaison 30 connecte électriquement la puce de capteur 20 et la borne 11 de sorte que le fil de liaison agit en tant que partie de connexion électrique. L'élément d'isolation 40 recouvre et protège le fil de liaison 30.
Le boîtier 10 de l'équipement à capteur 100 est formé d'un matériau constitué d'une résine telle que du PPS (c'est-à-dire du polysulfure de phénylène), du PBT (c'est-à-dire du polytéréphtalate de butylène) ou une résine époxy. De façon spécifique, le boîtier 10 est formé au moyen d'un procédé de moulage de résine. La partie supérieure du boîtier 10 possède une concavité 11 pour le montage de la puce de capteur 20. Le boîtier 10 comporte en outre une borne 12 en tant qu'élément conducteur. La borne 12 et intégrée au boîtier 10 au moyen d'un procédé de moulage par insertion. La borne 12 est formée d'un matériau conducteur tel que du cuivre. Une partie de la borne 12 est exposée à la surface du boîtier 10. La partie exposée de la borne 12 est disposée à proximité de la puce de capteur 20. La partie exposée de la borne 12 est recouverte d'or de sorte que la partie exposée agit en tant que plot de liaison. L'autre extrémité de la borne 12, qui est située à l'opposé de la partie exposée de la borne 12, fait saillie par rapport au boîtier 10. La partie saillante de la borne 12 peut être aisément connectée à un fil extérieur.
Comme cela est représenté sur la figure 2, la borne 12 inclut huit bornes 12. La borne 12 agit en tant que borne pour la délivrance du signal depuis l'équipement à capteur 100 au circuit extérieur.
La puce de capteur 20 est par exemple une puce de capteur d'écoulement à film mince servant à détecter la quantité d'écoulement d'air en utilisant la dépendance à la température de la valeur résistive de la résistance dégageant la chaleur ou d'une résistance sensible à la température, qui est disposée sur une membrane. Sur les figures 2 et 3, la puce de capteur 20 inclut une partie mince de la membrane pour la partie captante 21. La résistance de chauffage ou la résistance sensible à la température est formée sur la partie mince.
La partie captante 21 est exposée dans l'écoulement d'air présent dans le passage de by-pass 821 de l'équipement de détection d'écoulement d'air 800. Le signal correspondant à la quantité d'écoulement d'air est délivré par la partie captante 21. La puce de capteur 20 est réalisée au moyen d'un procédé classique de fabrication de semiconducteurs, comme par exemple un processus d'attaque chimique de sorte que la puce 20 est formée sous la forme d'une puce à semiconducteurs. Par exemple la puce 20 est formée à partir d'un substrat en silicium et analogue. La puce de capteur 20 est montée dans le fond de la concavité 11 du boîtier 10 moyennant l'utilisation d'un adhésif, comme par exemple une résine et une céramique (non représentée). La puce de capteur 20 est fixée au boîtier 10. Comme représenté sur la figure 2, la partie supérieure de la puce de capteur 20 et la surface supérieure droite du boîtier 10 sont situées presque dans le même plan. La puce de capteur 20 inclut des bornes d'entrée et de sortie, qui sont connectées aux plots de connexion de la borne 12 par l'intermédiaire du fil de liaison 30 tel qu'un fil d'or, et un film d'aluminium.
Le fil de liaison 30 est une partie de connexion 35 pour connecter électriquement la puce de capteur 20 et la borne 12. Ici, la partie de connexion inclut en outre le fil de liaison 30, une partie de connexion entre le fil de liaison 30 et la puce de capteur 20, et une autre partie de connexion entre le fil de liaison 30 et la borne 12.
La partie captante 21 de la puce de capteur 20 est exposée. En outre la partie de connexion incluant le fil de liaison 30 est recouverte par l'élément d'isolation 40. L'élément d'isolation 40 est formé au moyen d'un procédé de dépôt par évaporation de sorte que la partie de connexion est recouverte par l'élément d'isolation 40. Le procédé d'évaporation est par exemple un procédé CVD (c'est-à-dire un procédé de dépôt chimique en phase vapeur), un procédé PVD (c'est-à-dire un procédé de dépôt physique en phase vapeur) et un procédé de pulvérisation.
Le film de dépôt en tant qu'élément d'isolation 40 est par exemple un film organique, comme par exemple un film de Palyrène ou un film minéral comme par exemple un film de nitrure de silicium et un film d'oxyde de silicium. De façon spécifique, il est préférable que le film de Palyrène soit utilisé pour recouvrir la partie de connexion électrique.
L'équipement de capteur 100 est fabriqué comme indiqué ci-après. Tout d'abord, la borne 12 est intégrée dans le boîtier 10 au moyen d'un procédé de moulage par insertion. La puce de capteur 20 est montée sur le boîtier 10. La puce de capteur 20 et la borne 12 sont connectées avec le fil de liaison. Ensuite, l'élément d'isolation 40 est déposé sur la partie de connexion y compris le fil de liaison 30 à l'aide du procédé d'évaporation.
On va décrire la formation du film de dépôt en tant qu'élément d'isolation 40. La figure 5A représente l'équipement à capteur 100 avant la formation de l'élément d'isolation 40. Sur la figure 5A, l'équipement à capteur 100 est monté sur un moule 200 en tant que masque. La figure 5B représente l'équipement à capteur 100 sans la partie supérieure 220 du moule 220.
On place l'équipement à capteur 100 sur le moule 200 en tant que masque. Ensuite on dépose le film de dépôt en tant qu'élément d'isolation 40 sur la partie de connexion. Ici, le moule 200 comprend la partie supérieure 220 et une partie inférieure 210, qui coopèrent entre elles. Par exemple, on place l'équipement à capteur 100 sur une partie inférieure 210 du moule 200. Ensuite on recouvre la partie inférieure 210 par la partie supérieure 220 du moule 200. La partie supérieure 220 et la partie inférieure 210 sont fixées à l'aide d'une vis et analogue.
La partie supérieure 220 du moule 200 inclut une partie d'ouverture 221 correspondant à la partie de connexion. En outre la partie supérieure 220 recouvre la partie captante 21 de la puce de capteur 20. Ensuite, on dépose sur la partie de connexion le film de dépôt en tant qu'élément d'isolation 40. Par conséquent on recouvre l'équipement à capteur 100 possédant la partie de connexion, avec l'élément d'isolation 40. C'est pourquoi la partie captante 21 de la puce de capteur 20 est exposée.
Le moule 200 inclut en outre une partie formant tampon 222 pour réduire une force appliquée à la puce de capteur 200. La partie formant tampon 222 du moule 200 est disposée sur une partie, au niveau de laquelle la partie supérieure 220 est en contact avec la puce de capteur 20. La partie formant tampon 222 est constituée d'un ressort 223 et d'un bloc 224. Le bloc 224 est monté sur le ressort 223.
Lorsque l'équipement à capteur est monté sur le moule 200, le bloc 224 est en contact avec la puce de capteur 20. La force appliquée à la puce de capteur 20 par le bloc 224 est réduite par le ressort 223. Ainsi la contrainte appliquée à la puce de capteur 20 par le moule 200 est réduite. C'est pourquoi l'endommagement de la puce de capteur 20 est réduit.
Bien que la partie formant tampon 222 soit constituée du ressort 223 et du bloc 224. La partie formant tampon 222 peut être formée d'autres pièces, tant que la partie formant tampon 222 réduit la force appliquée à la puce de capteur 20. Par exemple la partie formant tampon 222 peut être réalisée en un caoutchouc, qui est fixé à une partie, au niveau de laquelle la partie formant tampon 222 est en contact avec la puce de capteur 20. De façon spécifique, le caoutchouc est disposé dans la paroi intérieure de la partie supérieure 220.
Par conséquent l'élément d'isolation électrique 40 est formé sur la partie de connexion incluant le fil de liaison 30 au moyen du procédé d'évaporation. Par conséquent, l'équipement à capteur 100 est achevé.
L'équipement à capteur 100 est monté sur l'équipement de détection d'écoulement d'air 800. Alors l'équipement 800 détecte la quantité d'air d'écoulement dans le conduit d'admission 900 du véhicule automobile.
Dans l'équipement à capteur 100, l'élément d'isolation 40 est formé par le film de dépôt, qui ne s'altère pas avec le temps, par rapport à un film formé d'un gel dans la technique classique. C'est pourquoi, l'élément d'isolation ne reflue pas vers l'extérieur à partir de la partie de connexion. Par conséquent l'élément d'isolation 40 n'adhère pas à la partie captante 21 de sorte que la sensibilité de détection de l'équipement à capteur 100 ne peut pas diminuer. De ce fait l'élément d'isolation électrique 40 possède une propriété thermostable de sorte que l'élément d'isolation 40 ne s'écoule pas depuis la partie de connexion. De ce fait, la partie captante n'est pas contaminée par l'élément d'isolation 40.
On va indiquer ci-après des modifications possibles pouvant être apportées à l'invention.
Bien que l'équipement à capteur 100 soit utilisé pour le capteur d'écoulement d'air, l'équipement à capteur 100 peut être utilisé pour d'autres capteurs. Par exemple l'équipement à capteur 100 peut être utilisé pour un capteur d'humidité, un capteur de gaz, un capteur photosensible, un capteur de pression et un capteur DPF (filtre à particules diesel). De façon spécifique, l'équipement à capteur 100 peut être utilisé pour un capteur, qui doit posséder des propriétés de résistance à l'environnement.
On comprendra que de tels changements et modifications entrent dans le cadre de la présente invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1. Equipement à capteur, caractérisé en ce qu'il comporte: un dispositif capteur (20) possédant une partie captante (21), et une partie de connexion électrique (30) recouverte par un élément d'isolation électrique (40), et que la partie de connexion électrique (30) connecte électriquement un circuit externe et le dispositif capteur (20) et que l'élément d'isolation électrique (40) est un film mince (40) disposé sur la partie de connexion électrique (30).
2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé 15 en ce que le film mince (40) est formé d'un film organique.
3. Equipement selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le film mince (40) est formé d'un film de Palyrène.
4. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie de connexion électrique (30) inclut un fil de liaison (30), une partie de connexion entre le fil de liaison (30) et le dispositif capteur (20), et une autre partie de connexion entre le fil de liaison (30) et le circuit externe.
5. Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif capteur (20) détecte une quantité d'écoulement d'air moyennant l'utilisation d'une résistance dégageant de la chaleur ou une résistance sensible à la température en tant que partie captante (21), et que l'élément d'isolation électrique (40) possède une caractéristique thermostable.
6. Procédé pour fabriquer un équipement à capteur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: préparer un dispositif capteur (20) comportant une partie captante (21), préparer un masque (200) possédant une ouverture (221) correspondant à une partie de connexion électrique (30) pour connecter le dispositif capteur (20) et un circuit externe; et déposer un film mince (40) sur la partie de connexion électrique (30) moyennant l'utilisation du masque (200) de manière à former un élément d'isolation électrique (40), et que lors de l'étape de dépôt du film mince (40), la partie de connexion électrique (30) est exposée à travers l'ouverture (221) du masque (200) de sorte que la partie de connexion électrique (30) est recouverte par le film mince (40).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en 15 ce que le masque (200) comprend une partie formant tampon (222) pour réduire la force appliquée au dispositif capteur (20) lors de l'étape de dépôt du film mince (40), et que la partie formant tampon (222) est disposée sur une partie, en laquelle le dispositif capteur (20) est en contact avec le 20 masque (200).
8. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le film mince (40) est formé d'un film organique.
9. Procédé selon l'une quelconque des 25 revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le film mince (40) est formé d'un film de Palyrène.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la partie de connexion électrique (30) inclut un fil de liaison (30), une partie de connexion entre le fil de liaison (30) et le dispositif capteur (20), et une autre partie de connexion entre le fil de liaison (30) et le circuit externe.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le dispositif capteur (20) détecte une quantité d'écoulement d'air moyennant l'utilisation d'une résistance dégageant de la chaleur ou une résistance sensible à la température en tant que partie captante (21), et que l'élément d'isolation électrique (40) possède une caractéristique thermostable.
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