FR2875903A1 - Capteur de debit de type thermique et procede pour sa fabrication - Google Patents

Abstract

Ce capteur comprend une puce de détection de débit (10) ayant un élément de paroi mince (12), une partie de détection de débit à dispositif de chauffage (13) au niveau de la partie (12), une puce à circuit (20) connectée électriquement à la partie de détection de débit par un fil (60), une partie formant conducteur (30) connectée à la partie de circuit par un fil (61), un élément de support (40) comportant une partie (41) définissant une rainure pour fixer la puce, et un matériau de moulage (50) enveloppant des composants en laissant exposée la partie de détection de débit, la puce étant insérée dans la partie (41) en définissant un interstice (42) avec cette dernière en formant une portion formant cavité (11) communiquant avec l'extérieur par une partie de communication (42,43), l'interstice étant bloqué en partie par un matériau de remplissage (44).Application aux débitmètres thermiques.

Description

CAPTEUR DE DÉBIT DE TYPE THERMIQUE ET PROCÉDÉ POUR SA

FABRICATION

La présente invention concerne un capteur de débit de type thermique et un procédé pour sa fabrication.

Par exemple un capteur de débit de type thermique décrit dans JP-B23328547 détecte un débit d'un fluide en utilisant le fait que la chaleur produite par un dispositif de chauffage est évacuée par le fluide passant au voisinage du dispositif de chauffage.

Le capteur de débit de type thermique indiqué dans JP-B2 3328547 inclut une puce de détection de débit, une puce à circuit, des conducteurs et un élément de support.

La puce de détection de débit possède une partie de détection de débit incluant un dispositif de chauffage (résistance dégageant de la chaleur) formé dans une partie de paroi mince d'un substrat semiconducteur. La puce à circuit possède une partie de circuit connectée électriquement à la partie de détection de débit par l'intermédiaire de fils de connexion et traite un signal de sortie de la partie de détection de débit. Les conducteurs sont connectés électriquement à la partie de circuit par l'intermédiaire des fils de connexion et l'élément de support est prévu pour le montage au moins de la puce de détection de débit.

Lorsque la puce de détection de débit est à l'état monté sur l'élément de support, une zone prédéterminée incluant chaque partie connectant les fils de connexion et la partie de détection de débit et la partie de circuit, chaque partie connectant les fils de connexion et la partie de circuit et les conducteurs, et la puce à circuit, est recouverte d'un seul tenant par un matériau de moulage de manière à exposer une portion de la partie de détection de débit, y compris le dispositif de chauffage, à un fluide mesuré (par exemple de l'air).

L'élément de support possède une surface d'extrémité et deux surfaces latérales, qui sont coudées dans une direction perpendiculaire à partir d'une partie de surface inférieure, là où la puce de détection de débit est disposée. La puce de détection de débit est positionnée au moyen d'une surface d'extrémité et des deux surfaces latérales, et est disposée sur l'élément de support de manière à fermer une portion formant cavité de la portion inférieure d'une partie de film mince d'un substrat de la puce de détection de débit. Par conséquent, la portion formant cavité de la partie inférieure de la partie de paroi mince de la puce de détection de débit est bloquée par l'élément de support, et n'est pas exposée directement au fluide mesuré.

Par conséquent lorsqu'une partie circonférentielle de la portion formant cavité est fixée (par exemple par adhérence) à l'élément de support de manière à entourer la portion formant cavité du substrat, la température du fluide (air) renfermé de façon étanche dans la portion formant cavité peut difficilement suivre une variation de température autour du capteur de débit de type thermique, et une erreur de mesure apparaît.

En outre, si la puce de détection de débit est partiellement fixée à l'élément de support, la portion formant cavité peut communiquer avec l'extérieur au moyen de l'interstice situé entre la puce de détection de débit et l'élément de support. Cependant, il existe un interstice prédéterminé entre chacune des surfaces latérales (et une surface d'extrémité) de l'élément de support positionnant la puce de détection de débit, et la surface latérale de la puce de détection de débit. C'est pourquoi, le matériau de moulage pénètre dans cet interstice pendant le moulage intégral. Dans ce cas, le matériau de moulage peut pénétrer dans la portion formant cavité conformément à la différence de disposition de la puce de détection de débit, et avec la différence de formation des deux surfaces latérales (et d'une surface d'extrémité) de l'élément de support. C'est pourquoi, la portion formant cavité est bloquée par ce matériau de moulage et une erreur de mesure apparaît.

Compte tenu des problèmes indiqués précédemment, un but de la présente invention est de fournir un capteur de débit de type thermique et son procédé de fabrication, qui permettent de réduire des bruits entraînés par un écoulement turbulent et réduire une erreur de mesure.

Selon un aspect de la présente invention, il est prévu un capteur de débit de type thermique comprenant une puce de détection de débit comprenant un substrat possédant une partie de paroi mince et une partie de détection de débit comportant un dispositif de chauffage situé dans la partie de paroi mince, une puce à circuit connectée électriquement à la partie de détection de débit par l'intermédiaire d'un premier fil de connexion et possédant une partie de circuit pour commander l'entrée et la sortie de la partie de détection de débit, une partie formant conducteur connectée électriquement à la partie de circuit par l'intermédiaire d'un second fil de connexion, un élément de support possédant une partie définissant une rainure, dans laquelle la puce de détection de débit est fixée, et un matériau de moulage, qui est mis en forme par moulage, de manière à couvrir de façon intégrale une zone prédéterminée incluant la puce à circuit, des parties de connexion du premier fil de connexion avec la partie de détection de débit et la partie de circuit, et des parties de connexion du second fil de connexion avec la partie de circuit et la partie formant conducteur de manière à exposer une portion de la partie de détection de débit, y compris le dispositif de chauffage, à un fluide mesuré, caractérisé en ce que la puce de détection de débit est située dans la partie définissant une rainure de l'élément de support de manière à définir un interstice avec la partie définissant une rainure et former une portion formant cavité à l'intérieur de la partie de paroi mince, et que la portion formant cavité communique avec un côté extérieur de la partie de paroi mince au moyen d'une partie de communication qui inclut l'interstice, et que l'interstice est bloqué par un matériau de remplissage au moins dans une partie disposée dans la zone prédéterminée, et que le matériau de remplissage empêche une pénétration du matériau de moulage dans l'interstice lors de la mise en forme par moulage.

Par conséquent, la portion formant cavité de la puce de détection de débit positionnée et disposée dans la partie définissant une rainure de l'élément de support n'est pas exposée directement au fluide mesuré. Par conséquent, des bruits dus à un écoulement turbulent peuvent être réduits par rapport à une structure dans laquelle aucun élément de support n'est disposé. En outre, la portion formant cavité située à l'intérieur de la partie de paroi mince du substrat n'est pas entièrement bloquée par l'élément de support et communique avec l'extérieur de la puce de détection de débit, au moyen de la partie de communication formée dans l'élément de support. Cependant, conformément à la présente invention, l'interstice est bloqué par le matériau de remplissage au moins dans une partie située dans la zone prédéterminée, et le matériau de remplissage empêche que le matériau de moulage ne pénètre dans l'interstice lors de l'exécution du moulage. Par conséquent, il permet d'empêcher que le matériau de moulage ne pénètre dans la portion formant cavité et que cette dernière ne soit bloquée.

Lorsque la puce de détection de débit disposée dans la partie définissant la rainure possède une surface qui est disposée approximativement sur la même surface qu'une surface de l'élément de support, des bruits produits par un élément turbulent du fluide (l'air) peuvent être réduits de façon supplémentaire. Par exemple le matériau de remplissage est un adhésif. Dans ce cas, la puce de détection de débit peut être fixée étroitement à l'élément de support.

En outre, l'élément de support et la partie formant conducteur peuvent être réalisés avec le même matériau. Dans ce cas la structure du capteur de débit peut être réalisée de façon simple. En outre on peut utiliser comme substrat un substrat semiconducteur.

En outre la portion de communication comprend une rainure de communication qui est prévue dans l'élément de support pour communiquer avec l'interstice. En outre la rainure de communication peut communiquer avec l'interstice entre une paroi latérale de la puce de détection de débit et la partie définissant la rainure située en vis-à-vis de la paroi latérale. Par conséquent ceci permet d'empêcher qu'une grande quantité de fluide mesuré tel que l'air ne pénétre dans la portion formant cavité et le bruit dû à l'écoulement du fluide mesuré peut être réduit de façon effective. En outre, une portion de la partie définissant la rainure peut être utilisée comme une partie d'appui, dans laquelle le matériau de remplissage est prévu.

L'élément de support, peut être réalisé avec une première partie de support possédant un trou traversant dans lequel est disposée une puce de détection de débit et avec une seconde partie de support servant à supporter la première partie de support. Dans ce cas, la seconde partie de support comporte une rainure de communication utilisée en tant que partie de communication, et la rainure de communication communique avec un interstice présent entre une surface latérale extérieure de la première partie de support et une surface latérale de la seconde partie de support en vis-à-vis de la surface latérale extérieure de la première partie de support.

Conformément à un autre aspect de la présente invention, il est prévu un procédé de fabrication d'un capteur de débit de type thermique, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer une puce de détection de débit dans une partie définissant une rainure d'un élément de support pour former un interstice avec la partie définissant une rainure, la puce de détection de débit comprenant un substrat possédant une partie de paroi mince et une partie de détection de débit comportant un dispositif de chauffage, situé dans une portion formant cavité à l'intérieur de la partie de paroi mince, connecter électriquement la puce de détection de débit à une puce à circuit et à une partie formant conducteur en utilisant des fils de connexion, injecter un matériau de remplissage dans l'interstice pour bloquer au moins une partie de ce dernier, et mouler intégralement un matériau de moulage pour recouvrir intégralement une zone prédéterminée incluant la puce à circuit et des parties de connexion des fils de connexion, pour exposer une portion de la partie de détection de débit, y compris le dispositif de chauffage, à un fluide mesuré, et que l'interstice est bloqué au moins dans une étendue située à l'intérieur de la zone prédéterminée de telle sorte que le matériau de moulage ne peut pas pénétrer dans l'interstice lors du moulage intégral.

Par conséquent le procédé permet d'empêcher une pénétration du matériau de moulage dans la portion formant cavité à l'intérieur de la partie de paroi mince.

La connexion électrique peut être exécutée avant l'assemblage ou peut être exécutée après l'assemblage.

En outre, l'élément de support peut être formé en disposant une première partie de support possédant un trou traversant sur une seconde partie de support de manière à former la partie définissant une rainure en utilisant le trou traversant et une surface de la seconde partie de support.

Dans ce cas, la première partie de support peut être montée sur la seconde partie de support après que la puce de détection de débit a été fixée à la première partie de support. Par exemple, la puce de détection de débit peut être fixée à la première partie de support en utilisant le matériau de remplissage.

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 1A est une vue en plan schématique représentant un capteur de débit de type thermique selon une première forme de réalisation de la présente invention, et la figure 1B est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 1B-1B sur la figure 1A; - la figure 2 est une vue en plan représentant une puce de détection de débit du capteur de débit de type thermique de la figure 1A; - les figures 3A à 3C sont des vues en coupe schématique illustrant respectivement un processus de connexion électrique, un processus d'injection d'un matériau de remplissage et un processus de moulage d'une résine, dans un procédé de fabrication d'un capteur de débit de type thermique selon la première forme de réalisation; - la figure 4A est une vue en plan schématique montrant un capteur de débit de type thermique selon une seconde forme de réalisation préférée de la présente invention, et la figure 4B est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne IVB-IVB sur la figure 4A; et - les figures 5A à 5C sont des vues en coupe schématique illustrant respectivement un procédé d'injection d'un matériau de remplissage, un processus de moulage et un processus de formage d'une rainure, lors d'un procédé de fabrication d'un capteur de débit de type thermique selon la seconde forme de réalisation.

Comme cela est représenté sur les figures lA et 1B, un capteur de débit de type thermique 100 correspondant à une première forme de réalisation est réalisé avec une puce 10 de détection de débit exposée partiellement à un fluide mesuré (par exemple de l'air, dans cette forme de réalisation) , et détectant le débit de ce fluide, une puce à circuit 20 pour commander l'entrée et la sortie de la puce 10 de détection de débit, des conducteurs 30 connectés électriquement à la puce à circuit 20 et connectés à l'extérieur, un élément de support 40 pour le montage au moins de la puce 10 de détection de débit et un matériau de moulage 50. Le matériau de moulage 50 est moulé en utilisant un matériau formé d'une résine par exemple pour recouvrir d'une manière intégrale une partie de la puce 10 de détection de débit, de la puce à circuit 20 et une partie des conducteurs 30. Sur les figures lA et 1B les chiffres de référence 60 et 61 désignent respectivement des fils de connexion pour établir une connexion électrique avec la puce 10 de détection de débit et la puce à circuit 20, et des fils de liaison pour la connexion électrique de la puce à circuit 20 et des conducteurs 30.

Par exemple, la puce 10 de détection de débit est réalisée avec un substrat semiconducteur en silicium. Une partie de détection de débit de la puce 10 de détection de débit comporte une partie de paroi mince (membrane) 12 constituée par un film isolant mince formé sur une portion formant cavité 11. La portion de paroi mince 12 est formée par attaque chimique du substrat semiconducteur et par formation de la partie formant cavité 11. Comme représenté sur la figure 1B, la partie formant cavité 11 est formée à l'intérieur de la partie de paroi mince 12. Un dispositif de chauffage 13 est disposé dans la partie de paroi mince 12. Lorsque le substrat semiconducteur en silicium est utilisé en tant que substrat de la puce 10 de détection de débit, la partie de paroi mince 12 peut être formée de façon simple par exécution de l'attaque chimique à partir du côté de la surface arrière de la partie de paroi mince 12. Dans ce cas, le dispositif de chauffage 13 peut fonctionner en tant que partie de détection de débit possédant une haute sensibilité comme décrit plus loin. Par conséquent, dans le capteur de débit de type thermique 100, la puce 10 de détection de débit peut être agencée de façon compacte, tout en présentant une haute sensibilité et peut être fabriquée à un faible coût.

On va décrire de façon plus détaillée la puce 10 de détection de débit en référence à la figure 2. La figure 2 est une vue en plan représentant la structure de la puce 10 de détection de débit. Sur la figure 2, à titre de commodité, on a représenté la puce 10 de détection de débit en omettant le matériau de moulage 50. C'est-à-dire que le côté droit par rapport à la ligne en trait mixte représente une partie recouverte par le matériau de moulage 50.

Etant donné que la partie de paroi mince 12 est formée d'une manière très mince par rapport à une autre partie dans le substrat, la capacité thermique de la partie de paroi mince 12 est faiblement limitée et l'isolation thermique par rapport au substrat est garantie dans la partie de paroi mince 12. Comme cela est représenté sur la figure 2, une paire de dispositifs de chauffage 13 constitués avec une résistance générant de la chaleur sont formés sur le côté amont et sur le côté aval d'un écoulement d'air dans la partie de paroi mince 12. Une paire de parties de détection de température 14 réalisées avec une résistance de mesure de température sont formées sur le substrat autour de la partie de paroi mince 12 sur le côté amont et sur le côté aval du dispositif de chauffage 13 dans l'écoulement d'air.

Chaque dispositif de chauffage 13 a pour rôle de détecter sa propre température sur la base d'une variation de son propre coefficient de température de résistance en plus du rôle de résistance générant de la chaleur, servant à produire de la chaleur sous l'effet de la quantité d'alimentation par un courant électrique. Le débit d'air est détecté sur la base de la chaleur évacuée par l'air circulant, à partir de la chaleur produite par chacun des dispositifs de chauffage amont et aval 13. C'est-à-dire que le débit d'air est détecté sur la base de la chaleur transmise à l'air, parmi la chaleur générée par chacun des dispositifs de chauffage 13. En outre, la quantité de courant électrique envoyée à chaque dispositif de chauffage 13 est commandée sur la base d'une différence de température entre le dispositif de chauffage amont 13 et la partie de détection de température amont 14, et une différence de température entre le dispositif de chauffage aval 13 et la partie 14 de détection de la température aval.

Sur la figure 2, le chiffre de référence 15 désigne une partie de câblage et le chiffre de référence 16 désigne une partie formant plot d'électrode disposée sur une partie d'extrémité de la partie de câblage 15. La partie de détection de débit de la puce 10 de détection de débit et une partie de circuit de la puce à circuit 20 sont connectées électriquement au moyen du fil de liaison 60 connecté aux parties formant plots 16. Dans cette forme de réalisation, la partie de détection de débit est constituée avec les dispositifs de chauffage 13 formés dans les parties de paroi mince 12, les parties de détection de température 14 et les parties de câblage 15. Comme représenté sur la figure 2, une portion des parties de câblage 15 et des parties formant plots 16 sont recouvertes par le matériau de moulage 50 (la zone située sur le côté droit par rapport à la ligne formée d'un trait mixte sur la figure 2).

L'élément de support 40 sert à installer au moins la puce 10 de détection de débit et est formé au moyen d'un traitement (attaque chimique, etc.) du même matériau que le conducteurs 30 dans cette forme de réalisation. Lorsque l'élément de support 40 est formé du même matériau que les conducteurs 30, la structure du capteur de débit de type thermique 100 peut être simplifiée. En outre, étant donné que la puce 10 de détection de débit est montée sur l'élément de support 40, la portion formant cavité 11 de la puce 10 de détection de débit n'est pas directement exposée à l'air en tant que fluide mesuré. Par conséquent, des bruits dus à un écoulement turbulent du fluide mesuré peuvent être réduits par rapport à une structure dans laquelle aucun élément de support n'est disposé dans la partie inférieure de la portion formant cavité 11.

Par exemple, comme cela est représenté sur les figures lA et 1B, une partie 41 définissant une rainure, qui possède approximativement les mêmes dimensions que la forme extérieure de la puce 10 de détection de débit, est formée sur un côté d'extrémité de l'élément de support 40 moyennant l'exécution par exemple d'une demi-attaque chimique. La puce 10 de détection de débit est disposée dans cette partie 41 définissant la rainure. A titre d'exemple, la puce 10 de détection de débit est réunie et fixée à la surface inférieure de la partie 41 définissant la rainure moyennant l'utilisation d'un adhésif, par application de la surface arrière de la partie de détection de débit sur une surface inférieure. Dans cet état d'agencement, la surface de formation de la partie de détection de débit de la puce 10 de détection de débit est positionnée approximativement dans le même plan que la surface de l'élément de support 40. Par conséquent, il est possible d'empêcher l'influence d'un écoulement turbulent produit par la différence de niveau entre la puce 10 de détection de débit et l'élément de support 40. En outre la production d'une bavure est limitée pendant une opération de moulage intégral moyennant l'utilisation du matériau de moulage 50 décrit plus loin. Dans cette forme de réalisation, la puce à circuit 20 possédant la partie de circuit non représentée servant à commander l'entrée et la sortie de la partie de détection de débit est réunie et fixée à l'élément de support 40 moyennant l'utilisation d'un adhésif, au niveau de l'autre partie d'extrémité de l'élément de support 40. Comme cela est représenté sur la figure 2, la surface arrière de la surface formant partie de circuit est réunie à l'élément de support 40.

En outre, dans un état dans lequel la puce 10 de détection de débit est disposée dans la partie 41 définissant la rainure, une partie de communication servant à mettre en communication la portion formant cavité 11 et l'extérieur de la puce 10 de détection de débit est formée dans l'élément de support 40. C'est-à-dire que la portion formant cavité 11 de la puce 10 de détection de débit n'est pas complètement bloquée par l'élément de support 40, mais communique avec l'extérieur (c'est-à-dire l'air en tant que fluide mesuré) sur la puce 10 de détection de débit au moyen de la partie de communication. Par conséquent, la température du fluide dans la portion formant cavité 11 peut être modifiée sous l'effet du suivi d'une variation de température autour de la puce 10 de détection de débit. Par conséquent une erreur de mesure due à la variation de température de l'air peut être réduite par rapport à une structure permettant de fermer d'une manière entièrement étanche la portion formant cavité 11 par l'élément de support 40.

Comme cela est représenté sur les figures lA et 1B, la partie 41 définissant la rainure est formée de manière à établir un interstice prédéterminé par rapport à la puce 10 de détection de débit. Lorsque la puce 10 de détection de débit est positionnée et placée à l'intérieur de la partie 41 définissant la rainure, l'interstice prédéterminé 42 est formé entre la surface latérale de la partie 41 définissant la rainure et la surface latérale de la puce 10 de détection de débit située en vis-à-vis. Dans cette forme de réalisation, une partie 43 formant une rainure de communication, qui communique avec l'interstice 42, est formée dans la partie inférieure de la portion formant cavité 11, et ce au moyen d'une demi-attaque chimique. Par conséquent, la partie de communication est constituée avec cette partie 43 définissant une rainure de communication et l'interstice 42. Lorsque la partie de communication est constituée avec la partie 43 définissant la rainure de communication et l'interstice 42 de cette manière, la structure de la partie de communication peut être simplifiée. En outre étant donné que l'air (le fluide mesuré) peut pénétrer dans la portion formant cavité 11 à partir de l'extérieur sur la puce (plaquette) 10 de détection de débit au moyen de l'interstice 42 et de la partie 43 définissant la rainure de communication, une quantité importante d'air ne pénètre pas dans la portion formant cavité 11 et les bruits dus à l'écoulement turbulent d'air peuvent être efficacement réduits.

La partie de communication peut être prévue en un seul emplacement par rapport à la portion formant cavité 11 et peut être également prévue en plusieurs emplacements. L'emplacement de disposition de la partie de communication peut être déterminé conjointement avec la forme, la taille, etc. en tenant compte de la commodité de production de l'écoulement turbulent dans la portion formant cavité 11, et de la propriété indiquée ci-après en rapport avec la variation de température alentour. Dans cette forme de réalisation, la partie 43 définissant la rainure de communication est formée dans une direction d'écoulement de l'air, et la partie de communication est formée en deux emplacements par rapport à la puce 10 de détection de débit.

Un matériau de remplissage 44 est injecté dans au moins une partie de manière à empêcher que le matériau de moulage 50 ne pénètre dans l'interstice 42 du moulage intégral. C'est-à-dire qu'au moins une partie de l'interstice 42 est bloquée grâce à l'utilisation du matériau de remplissage 44 de manière à empêcher que le matériau de moulage 50 ne pénètre dans l'interstice 42 dans le moulage intégral. Par conséquent, même lorsque la portion formant cavité 11 de la puce 10 de détection de débit n'est pas complètement bloquée par l'élément de support 40 et est agencée de manière à communiquer avec l'extérieur sur la surface de formation de la puce 10 de détection de débit au moyen de la partie de communication, ceci empêche que le matériau de moulage 50 ne pénètre jusque dans la portion formant cavité 11 pendant le moulage intégral et que la portion formant cavité 11 soit bloquée.

Pour constituer le matériau de remplissage 44, on peut utiliser n'importe quel matériau, si ce dernier peut être injecté dans l'interstice 42 entre la surface latérale de la partie 41 définissant la rainure et la surface latérale de la puce 10 de détection de débit, et durcit après l'injection et peut empêcher l'introduction du matériau de moulage 52 dans l'interstice 42. Par exemple on peut utiliser un gel (gel de silicone, gel fluoré, etc.), une résine thermoplastique, un adhésif, etc. Lorsque notamment on utilise l'adhésif, la puce 10 de détection de débit peut être fixée étroitement à l'élément de support 40. Dans cette forme de réalisation, un adhésif époxy est utilisé de façon typique en tant que matériau de remplissage 44.

Une position d'injection du matériau de remplissage 44 dans l'interstice 42 peut être réglée uniquement dans une position permettant d'empêcher la pénétration du matériau de moulage 50 pendant le moulage intégral d'un matériau formé d'une résine. Le matériau de moulage 50 est agencé de manière à protéger la partie de circuit formée dans la puce à circuit 20, les fils de liaison 60, 61 et les parties de connexion avec les fils de liaison 60, 61. La puce 10 de détection de débit, la puce à circuit 20 et les conducteurs 30 sont connectés électriquement au moyen des parties de connexion avec les fils de liaison 60, 61. Etant donné qu'une zone étendue prédéterminée de la puce 10 de détection de débit y compris les parties formant plots 16 est recouverte par le matériau de moulage 50, il est préférable d'injecter le matériau de remplissage 44 dans l'interstice 42 à l'intérieur de la surface recouverte du matériau de moulage 50, et dans l'interstice 42 dans une zone prédéterminée s'étendant à partir de lalimite avec la surface recouverte. Ici l'interstice 42 est bloqué par le matériau de remplissage 44 avant que le moulage intégral soit exécuté, de sorte qu'aucun matériau de moulage 50 ne pénètre dans l'interstice 42 lors du moulage intégral.

Dans cette forme de réalisation, comme représenté sur la figure 1A, une partie d'appui 45, dans laquelle le matériau de remplissage 44 est supporté, est formée par élargissement de la partie 41 définissant la rainure, dans une direction plane. La partie d'appui 45 s'étend depuis la zone recouverte par le matériau de moulage 50 jusqu'à une zone découverte comme représenté sur la figure 1A. Par conséquent une pénétration du matériau de moulage 50 dans l'interstice 42 lors du moulage intégral est empêchée au moyen de l'injection du matériau de remplissage 44 dans cette partie d'appui 45. Par conséquent lorsque la partie d'appui 45 servant à supporter le matériau de remplissage 44 dans une portion de la partie 41 formant la rainure est formée, le matériau de remplissage 44 peut être disposé de manière à être supporté dans une position prédéterminée (c'est-à-dire la partie d'appui 45) de l'interstice 42, même lorsque un matériau de remplissage 44 possèdant une bonne fluidité (faible viscosité) est utilisé au moment de l'injection. Sur la figure 1A, la partie d'appui 45 est structurée de telle sorte que le matériau de remplissage 44 est supporté dans la direction plane de l'interstice 42. Cependant la partie d'appui 45 peut être structurée de manière à s'étendre dans le sens de la profondeur sans modification de la largeur de l'interstice 42.

Le matériau de moulage 50 est formé d'un matériau électriquement isolant tel qu'une résine époxy, etc, pouvant être moulé d'un seul tenant, et la puce 10 de détection du débit est disposée dans la partie 41 définissant la rainure de l'élément de support 40. La portion formant cavité 11 communique avec l'extérieur sur la surface frontale de la puce 10 de détection de débit au moyen de la partie de communication. Une fois que le matériau de remplissage 44 est injecté dans une zone prédéterminée de l'interstice 42 entre la puce 10 de détection de débit et la partie 41 définissant la rainure de l'élément de support 40, la puce à circuit 20 qui inclut la partie à circuit, les fils respectifs de liaison 60 et 61 et les parties de connexion des fils respectifs 60, 61 connectées aux parties respectives (la puce 10 de détection de débit, la puce à circuit 20 et les conducteurs 30) sont recouverts d'un seul tenant par le matériau de moulage 50.

On va décrire ci-après un exemple d'un procédé de fabrication du capteur de débit de type thermique 100 possédant la structure indiquée précédemment, en référence aux figures 3A à 3C. Les figures 3A à 3C sont des vues en coupe transversale illustrant le procédé de fabrication du capteur de débit de type thermique 100. La figure 3A illustre un processus de connexion électrique, la figure 3B représente un processus d'injection de l'agent de remplissage et la figure 3C illustre un processus de moulage. La partie 41 définissant la rainure et la partie 43 définissant la rainure de communication sont formées par avance, par attaque chimique, dans l'élément de support 40.

Tout d'abord, comme représenté sur la figure 3A, la puce 10 de détection de débit est positionnée par rapport à la partie 41 définissant la rainure de l'élément de support 40 et est réunie et fixée à l'élément de support 40 par exemple. A cet instant, la surface de formation de la partie de détection de débit de la puce 10 de détection de débit et la surface de l'élément de support 40 se situent environ dans le même plan, et l'interstice prédéterminé 42 est formé entre la puce 10 de détection de débit et la surface latérale de la partie 41 définissant la rainure. En outre la puce 20 à circuit comportant la partie de circuit est positionnée dans une zone d'extrémité de l'élément de support 40 et est réunie et fixée à l'élément de support 40. La partie de détection de débit et la partie de circuit sont connectées électriquement au moyen des fils de liaison 60, et la partie de circuit et les conducteurs 30 sont connectés électriquement par les fils de liaison 61.

Ensuite, on injecte le matériau de remplissage 44 et on le fait durcir dans une zone d'injection (c'est-à- dire la zone de la partie d'appui 45 sur la figure 1A) de l'interstice 42. Ici, la zone d'injection de l'interstice 42 inclut une zone de l'interstice 42 positionnée dans la surface recouverte du matériau de moulage 50 à partir de la limite du matériau de moulage 50, et une zone de l'interstice 42 positionnée dans l'étendue non recouverte du matériau de moulage 50 à partir de la limite. En outre la zone d'injection est réglée de manière à ne pas bloquer la partie de communication (la partie 43 définissant la rainure de communication et l'autre partie de l'interstice 42). C'est-à-dire que l'interstice 42 est bloqué par le matériau de remplissage 44 de sorte qu'aucun matériau de moulage 50 ne pénètre dans l'interstice 42 pendant le processus de moulage.

Une fois que la zone prédéterminée de l'interstice 42 est bloquée par le matériau de remplissage 44, comme représenté sur la figure 3C, on moule d'un seul tenant le matériau de moulage 50 en utilisant une matrice prédéterminée de manière à recouvrir intégralement la puce à circuit 20, les fils respectifs de connexion 60, 61 et les parties de connexion des fils de liaison 60, 61 avec les parties respectives (c'est-à-dire la puce 10 de détection de débit, la puce à circuit 20 et les conducteurs 30). Par conséquent, le capteur de débit de type thermique 100 de cette forme de réalisation permet de réduire les bruits dus à un écoulement turbulents et permet de réduire une erreur de mesure due à une variation de la température.

L'élément de support 40 et le conducteur 30 sont constitués par le même matériau et sont intégrés au moyen d'un cadre circonférentiel extérieur non représenté, lors du processus indiqué précédemment. Après le moulage, le capteur de débit de type thermique 100 est formé par découpage et retrait de la partie de cadre circonférentiel extérieur.

L'injection du matériau de remplissage 44 dans l'interstice 42 peut être également exécutée dans un état dans lequel la puce 10 de détection de débit est fixée à la partie 41 définissant la rainure de l'élément de support 40. C'est-à-dire que l'injection du matériau de remplissage 44 peut être également exécutée avant que la connexion électrique soit réalisée en utilisant les fils de liaison 60, 61.

Ci-après on va décrire une seconde forme de réalisation de la présente invention en référence aux figures 4A, 4B et aux figures 5A à 5C.

Un capteur de débit de type thermique 100 et son procédé de fabrication correspondant à la seconde forme de réalisation comportent des parties communes avec la première forme de réalisation. Par conséquent, on ne donnera pas d'explications détaillées des parties communes, et on va décrire principalement les parties différentes.

Dans le capteur de débit de type thermique 100 de cette forme de réalisation, comme représenté sur les figures 4A, 4B, l'élément de support 40 pour le montage d'au moins une puce 10 de détection de débit est constitué par un premier élément de support 40a et par un second élément de support 40b.

Par exemple, le premier élément de support 40a est formé avec le même matériau que les conducteurs 30, et un trou traversant 46 permettant de disposer la puce 10 de détection de débit est formé à la place de la partie 41 définissant une rainure de la première forme de réalisation. Dans cette forme de réalisation, l'épaisseur du premier élément de support 40a est égale approximativement à celle de la puce 10 de détection de débit, et la taille du trou traversant 46 est réglée sur une forme approximativement la même que la forme extérieure de la puce 10 de détection de débit.

Par exemple le second élément de support 40b est formé avec un matériau constitué d'une résine comme par exemple du sulfure de polyphénylène (PPS) , etc. et on forme la partie de communication. Lorsque le premier élément de support 40a est situé sur le second élément de support 40b, une partie définissant une rainure pour recevoir la puce 10 de détection de débit est formée par une surface du second élément de support 40b et le trou traversant 46 formé dans le premier élément de support 40a. Dans cette forme de réalisation, une partie 48 définissant une rainure de communication, qui communique avec l'interstice 47 entre la surface extérieure du premier élément de support 40a et la surface latérale du second élément de support 40b située en vis- à-vis de cette surface extérieure est formée en tant que partie de communication. C'est-à-dire que la partie de communication est constituée par la partie 48 définissant une rainure de communication et l'interstice 47 entre les premier et second corps de support 40a, 40b.

Dans la seconde forme de réalisation, le trou traversant 46 est formé avec un interstice prédéterminé entre le premier élément de support 40a et la surface latérale extérieure de la puce 10 de détection de débit. C'est pourquoi, lorsque la puce 10 de détection de débit est disposée à l'intérieur du trou traversant 46, un interstice prédéterminé 42 est formé entre la surface latérale du trou traversant 46 et la surface latérale de la puce 10 de détection de débit. L'interstice 42 est bloqué par injection d'un matériau de remplissage 44, alors que la partie de communication n'est pas bloquée. C'est pourquoi, il est possible d'empêcher le matériau de moulage 50 de pénétrer dans l'interstice 42 dans le moulage intégral.

Dans cette forme de réalisation, la partie de communication formée dans le second élément de support 40b est réalisée avec la partie 48 définissant une rainure de communication et est agencée de manière à communiquer en partie avec l'interstice 42 entre la surface latérale du trou traversant 46 et la surface latérale de la puce 10 de détection de débit. Cependant, le matériau de remplissage 44 est injecté dans l'interstice 42 avant que le premier élément de support 40a soit fixé au second élément de support 40b. Par conséquent un adhésif, en tant que matériau de remplissage 44, est injecté sur l'ensemble de la circonférence de la surface latérale de la puce 10 de détection de débit de manière à fixer la puce 10 de détection de débit à la surface de paroi du trou traversant 46 du premier élément de support 40a. Lorsque l'adhésif en tant que matériau de remplissage 44 est injecté de cette manière sur l'ensemble de la circonférence de la surface latérale de la puce 10 de détection de débit, la force de connexion de la puce 10 de détection de débit par rapport au trou traversant 46 du premier élément de support 40a peut être effectivement améliorée efficacement.

Par conséquent, la portion formant cavité 11 de la puce 10 de détection de débit n'est pas exposée directement à l'air en tant que fluide mesuré dans le capteur 100 de débit de type thermique de cette forme de réalisation. Par conséquent des bruits dus à un écoulement turbulent de l'air peuvent être réduits par rapport à une structure dans laquelle aucun élément de support 40 (40b) n'est disposé dans la partie inférieure de la portion formant cavité 11. En outre, la portion formant cavité 11 de la puce 10 de détection de débit n'est pas complètement bloquée par l'élément de support 40 (40a, 40b) et est dans un état communiquant avec l'extérieur de la puce 10 de détection de débit, au moyen de la partie de communication formée dans le second élément de support 40b. Par conséquent, la température du fluide à l'intérieur de la portion formant cavité 11 peut être modifiée conformément à une variation de température autour du capteur de débit de type thermique 100. Par conséquent une erreur de mesure due à la variation de température peut être réduite.

En outre, dans un état dans lequel la puce 10 de détection de débit est disposée dans le trou traversant 6 du premier élément de support 40a, la surface de la partie de détection de débit de la puce 10 de détection de débit et la surface du premier élément de support 40a sont positionnées approximativement dans le même plan. En outre, un adhésif tel que le matériau de remplissage 44 est injecté dans l'interstice 42 entre la surface latérale du trou traversant 46 du premier élément de support 40a et la surface latérale de la puce 10 de détection de débit de sorte qu'au moins une partie de l'interstice 42 est bloquée de manière à empêcher une pénétration du matériau de moulage 50 dans l'interstice 42 lors du moulage. Par conséquent, même lorsque la portion formant cavité 11 n'est pas complètement bloquée par l'élément de support 40 (40a, 40b) et est dans un état communiquant avec l'extérieur sur la puce 10 de détection de débit par l'intermédiaire de la partie de communication, le matériau de moulage 50 ne peut pas pénétrer dans la portion formant cavité 11. Par conséquent, ceci permet d'empêcher un blocage de la portion formant cavité 11 par le matériau de moulage 50 lors du moulage.

Par exemple, le capteur de débit de type thermique 100 possédant la structure indiquée précédemment peut être réalisé au moyen d'un procédé décrit plus loin. Le trou traversant 46 possédant une taille légèrement supérieure à la dimension extérieure de la puce 10 de détection de débit est formé par avance dans le premier élément de support 40a.

Tout d'abord, comme représenté sur la figure 5A, le premier élément de support 40a et les conducteurs 30 sont intégrés à l'aide d'un cadre circonférentiel extérieur non représenté et sont disposés sur une base 200. En outre, la puce 10 de détection de débit traversant 46 du premier élément état d'agencement, la surface de débit de la puce 10 de détection premier élément de support 40a se dans le même plan. On injecte et est disposée dans le trou de support 40a. Dans cet la partie de détection de de débit et la surface du situent approximativement on fait durcir un adhésif constituant le matériau de remplissage 44 dans l'interstice 42 entre la surface latérale du trou traversant 46 et la surface latérale de la puce 10 de détection de débit. Ici, une extrémité du trou traversant 46 est fermée par la surface de la base 200. Par conséquent, la puce 10 de détection de débit est fixée au premier élément de support 40a par le matériau de remplissage 44 et l'interstice 42 est bloqué de telle sorte qu'aucun matériau de moulage 50 ne pénètre dans l'interstice 42 lors d'un processus de moulage décrit plus loin. On connecte électriquement la partie de détection de débit et une partie de circuit par les fils de liaison 60. En outre on connecte électriquement la partie de circuit et les conducteurs 30 au moyen les fils de liaison 61. Ensuite on retire la base 200.

Ensuite, comme représenté sur la figure 5B, on moule d'un seul tenant le matériau de moulage 50 en utilisant une matrice prédéterminée, de manière à recouvrir la puce à circuit 20, les fils de liaison respectifs 60, 61 et les parties de connexion des fils de liaison 60, 61 connectées aux parties respectives.

Enfin, on fixe le premier élément de support 40a dans une position prédéterminée par rapport au second élément de support 40b à l'aide d'un adhésif par exemple. Par conséquent, dans la seconde forme de réalisation, la partie 41 définissant la rainure servant à recevoir la puce 10 de détection de débit est formée par le trou traversant 46 du premier élément de support 40a et par la surface du second élément de support 40b. La portion formant cavité 11 de la puce 10 de détection de débit communique avec l'extérieur de la surface de la puce 10 de détection de débit au moyen de la partie de communication. Ici, la partie de communication est constituée par la partie 48 définissant la rainure de communication, formée dans le second élément de support 40b, et l'interstice 47 entre la surface extérieure du premier élément de support 40a et la surface latérale du second élément de support 40b. Après le processus de moulage ou le processus de formation de la partie définissant la rainure, on forme le capteur de débit de type thermique 100 par découpage et retrait de la partie de cadre circonférentiel extérieur.

Dans la seconde forme de réalisation on injecte l'adhésif en tant que matériau de remplissage 44 sur l'ensemble de la circonférence de la surface latérale de la puce de détection de débit 10 à titre d'exemple, de sorte que la puce 10 de détection de débit est fixée au trou traversant 46 du premier élément de support 40a. Cependant, le matériau de remplissage 44 formé d'un adhésif peut être partiellement injecté dans l'interstice 42. Par exemple l'interstice 42 peut être partiellement bloqué de sorte qu'aucun matériau de moulage 50 ne pénètre dans l'interstice 42 lors du processus de moulage.

Conformément à la seconde forme de réalisation, le capteur de débit de type thermique 100 permet de réduire des bruits dus à un écoulement turbulent de l'air (le 10 fluide) et permet de réduire une erreur de mesure due à une variation de température de l'air.

Bien que l'on ait décrit la présente invention en relation avec certaines formes de réalisation préférées, en référence aux dessins annexés, on notera que différents changements et modifications apparaîtront au spécialiste de la technique.

Par exemple, dans les formes de réalisation décrites précédemment, le substrat servant à former la puce de détection de débit 10 est un substrat semiconducteur formé de silicium. Lorsqu'on utilise le substrat semiconducteur en tant que puce de détection de débit 10, la portion formant cavité 11 et la partie de paroi mince 12 peuvent être aisément réalisées dans le substrat semiconducteur au moyen d'une technique générale de fabrication de semiconducteurs. Dans ce cas, le capteur de débit du type thermique 100 peut être réalisé à faible coût. Cependant on peut utiliser comme substrat un substrat en verre, etc. En outre, dans la forme de réalisation décrite précédemment, on décrit un exemple dans lequel l'élément de support 40 est formé par un seul élément ou par deux éléments (c'est-à-dire le premier élément de support 40a et le second élément de support 40b). Cependant, la structure de l'élément de support 40 n'est pas limitée à l'exemple indiqué précédemment. Par exemple l'élément de support 40 peut être formé par plusieurs éléments, en un nombre supérieur à deux.

En outre, dans les formes de réalisation décrites précédemment, la puce à circuit 20 est disposée sur le même élément de support 40 que la puce 10 de détection de débit. Cependant la puce à circuit 20 peut être disposée dans un élément diffèrant de l'élément de support 40 pour le support de la puce 10 de détection de débit. Dans ce cas, la puce à circuit 20 peut être réalisée avec le même matériau que les conducteurs 30 et peut être intégrée à l'élément de support 40a moyennant l'utilisation du cadre circonférentiel extérieur.

En outre, dans les formes de réalisation décrites précédemment, la portion formant cavité 11 peut être prévue uniquement en un emplacement ou peut être prévue en plusieurs emplacements.

Bien que l'invention ait été décrite en référence à des formes de réalisation préférées, on comprendra que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation et structures préférées. L'invention est censée englober différentes variantes et agencements équivalents. En outre, bien que les différents éléments des formes de réalisation préférées soient représentés selon différentes combinaisons et configurations, qui sont préférées, on peut envisager d'autres combinaisons et configurations incluant plus d'un élément, moins d'un élément ou un seul élément.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Capteur de débit de type thermique, comprenant: une puce (10) de détection de débit comprenant un substrat possédant une partie de paroi mince (12) et une partie de détection de débit comportant un dispositif de chauffage (13) situé dans la partie de paroi mince, une puce à circuit (20) connectée électriquement à la partie de détection de débit par l'intermédiaire d'un premier fil de connexion (60) et possédant une partie de circuit pour commander l'entrée et la sortie de la partie de détection de débit, une partie formant conducteur (30) connectée électriquement à la partie de circuit par l'intermédiaire d'un second fil de connexion (61), un élément de support (40) possédant une partie définissant une rainure (41), dans laquelle la puce de détection de débit est fixée, et un matériau de moulage (50), qui est mis en forme par moulage, de manière à couvrir de façon intégrale une zone prédéterminée incluant la puce à circuit, des parties de connexion du premier fil de connexion avec la partie de détection de débit et la partie de circuit, et des parties de connexion du second fil de connexion avec la partie de circuit et la partie formant conducteur de manière à exposer une portion de la partie de détection de débit, y compris le dispositif de chauffage, à un fluide mesuré, caractérisé en ce que la puce de détection de débit est située dans la partie définissant une rainure de l'élément de support de manière à définir un interstice (42) avec la partie définissant une rainure et former une portion formant cavité (11) à l'intérieur de la partie de paroi mince, et que la portion formant cavité communique avec un côté extérieur de la partie de paroi mince au moyen d'une partie de communication (42,43,48) qui inclut l'interstice (42), et que l'interstice est bloqué par un matériau de remplissage (44) au moins dans une partie disposée dans la zone prédéterminée, et que le matériau de remplissage empêche une pénétration du matériau de moulage dans l'interstice lors de la mise en forme par moulage.

2. Capteur de débit de type thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la puce (10) de détection de débit disposée dans la partie définissant une rainure (41) possède une surface qui est disposée approximativement sur la même surface qu'une surface de l'élément de support.

3. Capteur de débit de type thermique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que 15 le matériau de remplissage est un adhésif.

4. Capteur de débit de type thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de support et la partie formant conducteur sont réalisés avec le même matériau.

5. Capteur de débit de type thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie de communication comprend en outre une rainure de communication (43,48) qui est prévue dans l'élément de support pour communiquer avec l'interstice (42).

6. Capteur de débit de type thermique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rainure de communication (43,48) communique avec l'interstice entre une paroi latérale de la puce de détection de débit et la partie définissant la rainure située en vis-à-vis de la paroi latérale.

7. Capteur de débit de type thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une portion de la partie définissant la rainure (41) possède une partie d'appui (45), dans laquelle le matériau de remplissage est disposé.

8. Capteur de débit de type thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément de support (40) inclut une première partie de support (40a) possédant un trou traversant (46), dans lequel est disposée la puce de détection de débit, et une seconde partie de support (40b) servant à supporter la première partie de support (40a).

9. Capteur de débit de type thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que: la seconde partie de support comporte une rainure de communication (48) utilisée en tant que partie de communication, et la rainure de communication communique avec un interstice (47) présent entre une surface latérale extérieure de la première partie de support et une surface latérale de la seconde partie de support en vis-à-vis de la surface latérale extérieure de la première partie de support.

10. Capteur de débit de type thermique selon l'une 20 quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le substrat est un substrat semiconducteur.

11. Procédé de fabrication d'un capteur de débit de type thermique, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer une puce (10) de détection de débit dans une partie définissant une rainure (41) d'un élément de support (40) pour former un interstice (42) avec la partie définissant une rainure (41), la puce (10) de détection de débit comprenant un substrat possédant une partie de paroi mince (12) et une partie de détection de débit comportant un dispositif de chauffage (13), situé dans une portion formant cavité (11) à l'intérieur de la partie de paroi mince, connecter électriquement la puce de détection de débit à une puce à circuit (20) et à une partie formant 35 conducteur (30) en utilisant des fils de connexion (60,61), injecter un matériau de remplissage (44) dans l'interstice pour bloquer au moins une partie de ce dernier, et mouler intégralement un matériau de moulage (50) pour recouvrir intégralement une zone prédéterminée incluant la puce à circuit (20) et des parties de connexion des fils de connexion, pour exposer une portion de la partie de détection de débit, y compris le dispositif de chauffage, à un fluide mesuré, et que l'interstice est bloqué au moins dans une étendue située à l'intérieur de la zone prédéterminée de telle sorte que le matériau de moulage ne peut pas pénétrer dans l'interstice lors du moulage intégral.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé 15 en ce que la connexion électrique est exécutée avant la mise en place.

13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite portion définissant la cavité communique avec le fluide mesuré à l'extérieur de la partie de paroi mince par l'intermédiaire d'une partie de communication (42,43), qui inclut l'interstice (42).

14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau de remplissage est un adhésif et que la puce de détection de débit est fixée à l'élément de support après l'injection.

15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à former l'élément de support en disposant une première partie de support (40a) possédant un trou traversant (46) sur une seconde partie de support (40b) de manière à former la partie définissant une rainure en utilisant le trou traversant et une surface de la seconde partie de support.

16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que la première partie de support (40a) est montée 35 sur la seconde partie de support (40b) après que la puce (10) de détection de débit a été fixée à la première partie de support (40a).

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la puce (10) de détection de débit est fixée à la 5 première partie de support (40a) en utilisant le matériau de remplissage.