FR3058517A1 - Procede de fabrication d'un capteur pour vehicule automobile - Google Patents

Procede de fabrication d'un capteur pour vehicule automobile Download PDF

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un capteur (1) pour véhicule automobile et un capteur obtenu par ce procédé. Le procédé comprend une étape de fourniture d'une thermistance (2) comportant un élément sensible à la température (3) relié à deux fils métalliques (4), l'élément sensible à la température (3) étant destiné à mesurer la température d'un gaz circulant à l'intérieur du véhicule automobile. Selon l'invention, le procédé comprend : - une première étape de surmoulage d'une résine autour des fils métalliques (4) de l'élément sensible à la température (3) de façon à obtenir des fils métalliques (4) recouverts par une couche de résine (8), - une deuxième étape de surmoulage d'un boitier de protection (5) autour de la couche de résine (8), - une étape de positionnement d'un circuit imprimé (6) dans le boitier de protection (5), et - une étape de connexion des extrémités (7) des fils métalliques (4) sur le circuit imprimé (6).

Description

Titulaire(s) : SC2N.
Mandataire(s) : VALEO SYSTEMES DE CONTROLE MOTEUR Société par actions simplifiée.
(04) PROCEDE DE FABRICATION D'UN CAPTEUR POUR VEHICULE AUTOMOBILE.
FR 3 058 517 - A1 (5/) La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un capteur (1) pour véhicule automobile et un capteur obtenu par ce procédé. Le procédé comprend une étape de fourniture d'une thermistance (2) comportant un élément sensible à la température (3) relié à deux fils métalliques (4), l'élément sensible à la température (3) étant destiné à mesurer la température d'un gaz circulant à l'intérieur du véhicule automobile.
Selon l'invention, le procédé comprend:
- une première étape de surmoulage d'une résine autour des fils métalliques (4) de l'élément sensible à la température (3) de façon à obtenir des fils métalliques (4) recouverts par une couche de résine (8),
- une deuxième étape de surmoulage d'un boitier de protection (5) autour de la couche de résine (8),
- une étape de positionnement d'un circuit imprimé (6) dans le boitier de protection (5), et
- une étape de connexion des extrémités (7) des fils métalliques (4) sur le circuit imprimé (6).
Procédé de fabrication d'un capteur pour véhicule automobile
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur pour véhicule automobile et un capteur obtenu avec ce procédé, en particulier un capteur destiné à être monté sur un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule automobile pour mesurer la température d'un gaz.
Ce type de capteur comprend une sonde de température pour mesurer la température d'un mélange gazeux circulant dans le répartiteur d'admission d'un moteur thermique d'un véhicule. Le mélange gazeux est constitué essentiellement d'air mais peut comporter également des gaz d'échappement qui recirculent dans l'admission, des vapeurs d'huile provenant du recyclage des gaz des carters, et des vapeurs de carburant pouvant provenir du réservoir.
La sonde de température est classiquement une thermistance CTN (à Coefficient de Température Négatif).
Ce capteur comprend également une sonde de pression pour mesurer la pression du mélange gazeux. Cette sonde de pression est distincte de la sonde de température.
Ce capteur est communément appelé capteur TMAP («Température Manifold Air Pressure »).
La mesure de la pression et de la température permet au système de contrôle pilotant le moteur thermique de déterminer entre autre la quantité de l'air admis. Cette information permet d'optimiser le pilotage du moteur afin de réduire les émissions polluantes et d'augmenter les performances.
Les capteurs connus comprennent un substrat qui peut être un circuit imprimé ou une céramique. La thermistance est connectée électriquement au substrat. La thermistance comprend un élément sensible à la température.
Afin d'obtenir une température représentative de la température réelle de l'écoulement du fluide gazeux, l'élément sensible à la température est généralement disposé sensiblement au centre de la veine du fluide.
Pour éviter que le substrat ne soit endommagé par la température du mélange gazeux, il est séparé de l'élément sensible et connecté électriquement à ce dernier par des pattes ou fils métalliques ayant une longueur classiquement comprise entre 10 et 50 mm.
Selon le procédé de fabrication du capteur, la thermistance est réceptionnée sur une bande comprenant plusieurs thermistances non pliées.
Ensuite, la thermistance est pliée et intégrée dans un boîtier de protection en plastique comprenant un circuit imprimé (PCB).
La thermistance est ensuite soudée au PCB.
Pour des thermistances ayant des fils métalliques très fins (0,15 mm de diamètre), la thermistance est soudée puis un point de colle (ou boutterollage du plastique) est ajouté pour éviter toute rupture du composant soumis à des vibrations ou puises d'air.
Pour augmenter les temps de réponse, le diamètre des fils métalliques est de plus en plus fin (< 0.6 mm).
Selon un autre procédé de fabrication connu, il est possible de surmouler le boitier de protection autour des fils métalliques.
Cependant, de tels fils métalliques ne peuvent pas être surmoulés directement dans le plastique destiné à former le boitier car ils cassent sous les pressions d'injection (~ 1 190 bars).
L'invention a donc pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de fabrication d'un capteur pour véhicule automobile permettant d'utiliser une étape de surmoulage d'un boîtier de protection autour de fils métalliques de thermistance ayant un diamètre très fin.
L'invention vise également à fournir un capteur notamment pour répartiteur d'air d'admission comprenant une sonde de température ayant un temps de réponse plus court et résistant aux vibrations.
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un capteur pour véhicule automobile comprenant une étape de fourniture d'une thermistance comportant un élément sensible à la température relié à deux fils métalliques. L'élément sensible à la température est destiné à mesurer la température d'un gaz circulant à l'intérieur du véhicule automobile.
Selon l'invention, le procédé comprend :
une première étape de surmoulage d'une résine autour des fils métalliques de l'élément sensible à la température de façon à obtenir des fils métalliques recouverts par une couche de résine, une deuxième étape de surmoulage d'un boitier de protection autour de la couche de résine des fils métalliques, une étape de positionnement d'un circuit imprimé dans le boitier de protection, une étape de connexion des extrémités des fils métalliques au circuit imprimé.
Selon un premier mode de réalisation, lors de la première étape de surmoulage, la résine est surmoulée autour de chaque fil métallique individuellement de façon à obtenir deux fils métalliques recouverts chacun par une couche de résine distincte.
Selon un deuxième mode de réalisation, lors de la première étape de surmoulage, la résine est surmoulée autour des deux fils métallique de façon à obtenir deux fils métallique recouverts par une même couche de résine.
En variante, après l'étape de fourniture d'une thermistance, les deux fils métalliques de l'élément sensible à la température sont sensiblement rectilignes et parallèles.
L'invention concerne également un capteur pour véhicule automobile comprenant :
- une thermistance comportant un élément sensible à la température relié à deux fils métalliques. L'élément sensible à la température est destiné à mesurer la température d'un gaz circulant à l'intérieur du véhicule automobile,
- un circuit imprimé connecté à chacune des extrémités des fils métalliques, et
- un boitier de protection dans lequel est logé le circuit imprimé.
Selon l'invention, les fils métalliques sont recouverts par une couche de résine. Et les fils métalliques recouverts par la couche de résine sont intégrés dans le boîtier de protection par surmoulage.
Le capteur peut en outre comprendre une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison.
Selon un premier mode de réalisation, les deux fils métalliques sont recouverts par deux couches de résine distinctes.
Selon un deuxième mode de réalisation, les deux fils métalliques sont recouverts par une même couche de résine.
En variante, les fils métalliques sont sensiblement rectilignes et parallèles l'un par rapport à l'autre.
Selon une autre variante, la résine est une résine thermodurcissable et de préférence une résine époxy.
Selon une autre variante, la couche de résine s'étend le long des fils métalliques depuis une première zone située à proximité de l'élément sensible à la température jusqu'à une deuxième zone située à proximité des extrémités des fils métalliques.
L'invention fournit ainsi un procédé de fabrication d'un capteur pour véhicule automobile permettant d'utiliser une étape de surmoulage d'un boîtier de protection autour de fils métalliques ayant un diamètre très fin (< 0.6 mm).
L'invention fournit un capteur notamment pour répartiteur d'air d'admission comprenant une sonde de température ayant un temps de réponse plus court, dû au faible diamètre des fils, et résistant aux vibrations.
L'invention permet de surmouler des thermistances ayant différents diamètres de soies (suppression du support, de la colle) et offre une grande flexibilité sur le positionnement de la thermistance dans le boîtier de protection.
La thermistance est surmoulée dans un moule auquel il est possible de varier la géométrie.
L'avantage est qu'il n'est plus nécessaire de plier mécaniquement la thermistance avec une machine de cambrage.
Le surmoulage de la thermistance permet de conserver un faible encombrement du composant.
De même, plus la tête et les fils métalliques de la thermistance sont petits, plus la thermistance est fragile et son temps de réponse rapide. Le surmoulage permet de renforcer la résistance mécanique de la thermistance sans réduire son temps de réponse à un changement de température.
L'invention s'applique pour tous les capteurs nécessitant l'intégration d'une thermistance dans un boîtier plastique, à minima pour les capteurs de pression et/ou température (TMAP, IATS, TR2S, par exemple).
Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d'une thermistance ;
la figure 2 est une représentation schématique d'une thermistance recouverte de résine selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 3 est une représentation schématique d'une thermistance recouverte de résine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
la figure 4 est une représentation schématique d'un capteur comprenant une thermistance ;
la figure 5 est une représentation par transparence de ce capteur.
Le procédé de fabrication d'un capteur 1 pour véhicule automobile comprend une étape de fourniture d'une thermistance 2 comportant un élément sensible à la température 3 relié à deux fils métalliques 4, comme illustré sur la figure 1.
L'élément sensible à la température 3 est destiné à mesurer la température d'un gaz circulant à l'intérieur du véhicule automobile.
Avantageusement, les deux fils métalliques 4 de l'élément sensible à la température 3 sont rectilignes et sensiblement parallèles.
Les deux fils métalliques 4 peuvent présenter une section courbée 11. La plus grande portion 12 des deux fils métalliques 4 est rectiligne. Cette forme facilite le surmoulage et simplifie le procédé de fabrication.
Selon l'invention, le procédé de fabrication comprend ensuite une première étape de surmoulage d'une résine autour des fils métalliques 4 de l'élément sensible à la température 3 de façon à obtenir des fils métalliques 4 recouverts (ou entourés) d'une couche de résine 8, comme illustré sur les figures 2 et 3. La couche de résine 8 forme comme une gaine de protection autour des fils métalliques 4.
La figure 2 est une représentation schématique d'une thermistance 2 recouverte de résine selon un premier mode de réalisation de l'invention.
Lors de la première étape de surmoulage, la résine est surmoulée autour de chaque fil métallique 4 individuellement de façon à obtenir deux fils métalliques 4 recouverts chacun par une couche de résine 8 ou gaines de protection distincte.
Chaque fil métallique 4 est recouvert par sa propre couche de résine 8. La thermistance 2 comprend donc deux couches de résine 8 séparées.
La figure 3 est une représentation schématique d'une thermistance 2 recouverte de résine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.
Lors de la première étape de surmoulage, la résine est surmoulée autour des deux fils métallique 4 de façon à obtenir deux fils métallique 4 recouverts par une même couche de résine 8 ou même gaine de protection.
Quel que soit le mode de réalisation, la couche de résine 8 s'étend le long des fils métalliques 4 depuis une première zone 9 située à proximité de l'élément sensible à la température 3 jusqu'à une deuxième zone 10 située à proximité des extrémités 7 des fils métalliques 4.
La résine est une résine thermodurcissable et de préférence une résine époxy.
La résine peut être une résine époxy, par exemple, présentant un faible retrait. La résine permet de protéger les soies (extrémités 7) de la thermistance 2 lors de l'injection du plastique.
Les résines époxy présentent une haute résistance à la température et aux pressions.
Les fils métalliques 4 présentent avantageusement un diamètre compris entre 0,15 et 0,4 mm. Ils peuvent avoir un diamètre plus grand en variante.
Le procédé de fabrication comprend une deuxième étape de surmoulage d'un boîtier de protection 5 autour de la couche de résine 8 des fils métalliques 4.
Un plastique ou polymère est injecté dans un moule pour former le boîtier de protection 5. Le plastique englobe ainsi la ou les couches de résine 8 des fils métalliques 4.
La couche de résine 8 protège les fils métalliques 4, empêchant ces derniers de casser sous l'effet de la température élevée.
Il n'y a pas ou peu de jeu entre le boîtier de protection 5 et les fils métalliques 4. Les extrémités 7 des fils métalliques 4 ressortent dans une cavité 13 du boîtier de protection 5, comme illustré sur la figure 4.
Le surmoulage de la thermistance 2 garantit son maintien mécanique dans le boîtier de protection 5 et évite à la thermistance 2 d'être endommagée lors de l'injection plastique.
Le procédé de fabrication comprend une étape de positionnement d'un circuit imprimé 6, de type PCB par exemple, dans la cavité 13 du boîtier de protection 5.
Le procédé de fabrication comprend ensuite une étape de connexion des extrémités 7 des fils métalliques 4 ou soies au circuit imprimé 6 par soudure ou brasage, par exemple. Des plots sont prévus sur le circuit imprimé 6 pour être connectés aux extrémités 7 des fils métalliques 4.
La figure 5 représente un capteur 1 obtenu par ce procédé. Le capteur est destiné à être monté sur un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule automobile.
L'invention s'applique pour tous les capteurs nécessitant l'intégration d'une thermistance dans un boîtier plastique, à minima pour les capteurs de pression et/ou température (TMAP, IATS, TR2S, par exemple).
Le capteur 1 comprend une sonde de pression 15 montée sur le circuit imprimé 6.
La sonde de pression 15 est destinée à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission. La sonde de pression 15 est distincte de la thermistance 2.
Le capteur 1 de type TMAP comprend un connecteur 16, comme représenté sur la figure 4, permettant de le connecter à un dispositif électronique, apte à émettre le signal de mesure de la sonde de pression 15 et de la thermistance 2.
L'élément sensible à la température 3 est protégé par une arche 17. Cette arche 17 permet de protéger l'élément sensible à la température 3 des chocs pouvant se produire lors du transport du composant avant son assemblage sur un répartiteur d'air d'admission 2.
L'arche 17 est largement ajourée et n'empêche pas le flux d'air d'accéder à l'élément sensible à la température 3.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de fabrication d'un capteur (1) pour véhicule automobile comprenant une étape de fourniture d'une thermistance (2) comportant un élément sensible à la température (3) relié à deux fils métalliques (4), l'élément sensible à la température (3) étant destiné à mesurer la température d'un gaz circulant à l'intérieur du véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend :
    une première étape de surmoulage d'une résine autour des fils métalliques (4) de l'élément sensible à la température (3) de façon à obtenir des fils métalliques (4) recouverts par une couche de résine (8), une deuxième étape de surmoulage d'un boîtier de protection (5) autour de la couche de résine (8), une étape de positionnement d'un circuit imprimé (6) dans le boîtier de protection (5), et une étape de connexion des extrémités (7) des fils métalliques (4) au circuit imprimé (6).
  2. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de la première étape de surmoulage, la résine est surmoulée autour de chaque fil métallique (4) individuellement de façon à obtenir deux fils métalliques (4) recouvert chacun par une couche de résine (8) distincte.
  3. 3. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lors de la première étape de surmoulage, la résine est surmoulée autour des deux fils métallique (4) de façon à obtenir deux fils métallique (4) recouverts par une même couche de résine (8).
  4. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, après l'étape de fourniture d'une thermistance (2), les deux fils métalliques (4) de l'élément sensible à la température (3) sont sensiblement rectilignes et parallèles.
  5. 5. Capteur (1) pour véhicule automobile comprenant :
    - une thermistance (2) comportant un élément sensible à la température (3) relié à deux fils métalliques (4), l'élément sensible à la température (3) étant destiné à mesurer la température d'un gaz circulant à l'intérieur du véhicule automobile,
    - un circuit imprimé (6) connecté à chacune des extrémités (7) des fils métalliques (4),
    - un boîtier de protection (5) dans lequel est logé le circuit imprimé (6), caractérisé en ce que :
    les fils métalliques (4) sont recouverts par une couche de résine (8), les fils métalliques (4) recouverts par la couche de résine (8) sont intégrés dans le boîtier de protection (5) par surmoulage.
  6. 6. Capteur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux fils métalliques (4) sont recouverts chacun par une couche de résine (8) distincte.
  7. 7. Capteur (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux fils métalliques (4) sont recouverts par une même couche de résine (8).
  8. 8. Capteur (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les fils métalliques (4) sont sensiblement rectilignes et parallèles l'un par rapport à l'autre.
  9. 9. Capteur (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la résine est une résine thermodurcissable et de préférence une résine époxy.
  10. 10. Capteur (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la couche de résine (8) s'étend le long des fils métalliques (4) depuis une première zone (9) située à proximité de l'élément sensible à la température (3) jusqu'à une deuxième zone (10) située à proximité des extrémités (7) des fils métalliques (4).
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