WO2022079206A1 - Procédé et système de fabrication d'un capteur par repère et marquage, et capteur correspondant - Google Patents

Procédé et système de fabrication d'un capteur par repère et marquage, et capteur correspondant Download PDF

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WO2022079206A1
WO2022079206A1 PCT/EP2021/078530 EP2021078530W WO2022079206A1 WO 2022079206 A1 WO2022079206 A1 WO 2022079206A1 EP 2021078530 W EP2021078530 W EP 2021078530W WO 2022079206 A1 WO2022079206 A1 WO 2022079206A1
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integrated circuit
sensor
magnetic element
marking
positioning reference
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Application number
PCT/EP2021/078530
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Inventor
Hervé CONTET
Norbert Genevois
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Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
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    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/026—Housings for speed measuring devices, e.g. pulse generator

Definitions

  • the present invention relates to the field of sensors for motor vehicles and more particularly to a method of manufacturing a sensor as well as a sensor for a motor vehicle.
  • the invention aims in particular to improve the accuracy of existing sensors.
  • the senor comprises an integrated circuit and a magnet, arranged in line with said integrated circuit. which includes measurement cells.
  • the integrated circuit is in the form of a flat plate of rectangular shape overmoulded with a polyepoxide material while the magnet is in the form of a hollow cylinder of circular section.
  • an electrical connection frame comprising pins is formed in a metal base plate by being connected to the frame of said base plate by retaining links, then the integrated circuit is placed on the electrical connection frame and is electrically connected to each of the pins. Then, the electrical connection grid being still connected to the frame of the base plate, the integrated circuit and the electrical connection grid are coated in an overmoulding leaving the pins protruding to allow the electrical connection of the sensor in the vehicle subsequently. Then, the magnet is fixed on the overmolding of the electrical lead frame and the integrated circuit, in line with said integrated circuit. Integral overmolding can then be carried out before breaking the retaining ties connecting the electrical connection grid to the frame so that the sensor is ready to be used in a vehicle.
  • the positioning of the integrated circuit on the electrical leadframe, the overmolding of the electrical leadframe and the integrated circuit as well as the positioning of the magnet to fix it on the overmolding of the electrical leadframe and of the integrated circuit each induce positioning tolerances.
  • the minimum number of tolerances observed in the manufacturing dimension chain is four tolerances: the position of the measurement cells of the integrated circuit with respect to the base plate, the position of the integrated circuit with respect to the base plate, the position of the base plate with respect to the overmolding and the position of the overmolding with respect to the magnet.
  • the positioning of the integrated circuit with respect to the base plate can be carried out with respect to marks located on the base plate which are relatively far from the measurement cells, which increases the tolerance, and which disappear when the sensor is separated from the base plate.
  • the invention firstly relates to a method of manufacturing a sensor for a motor vehicle, said sensor comprising a lead frame, an integrated circuit and a magnetic element, said lead frame comprising a zone support of said integrated circuit and a plurality of branches constituting electrical tracks, said branches comprising at least one positioning reference mark, the integrated circuit comprising at least one measurement cell, said magnetic element being mounted in electromagnetic proximity to the au at least one measuring cell, said method comprising the steps of:
  • the method according to the invention therefore makes it possible to reduce the manufacturing dimension chain to only two tolerances (position of the measurement cells relative to the marks and position of the magnet relative to the marks) when the measurement cells are detected by the camera and only three tolerances (position of the measurement cells relative to the integrated circuit, position of the measurement cells relative to the marks and position of the magnet relative to the marks) when the measurement cells are not detected by the camera allowing thus significantly improving the accuracy of the sensor.
  • the traceability of the position or positions coded in the second marking makes it possible to subsequently correct the positioning of the elements (integrated circuit, overmoulding, magnetic element) during the subsequent manufacture of other sensors.
  • the first marking and the second marking are in the form of a code comprising the determined position, such a code being a simple and effective means of storing the position information.
  • the code is a two-dimensional barcode, preferably of the “Data matrix” type, such a code being simple and quick to read.
  • the second marking is applied to the magnetic element so that it can still be visible on the finished sensor after final overmolding in order to be able to read it easily.
  • the second marking can thus always be visible on the finished sensor after final overmoulding, which consequently makes it possible to know very precisely the relative position of the at least one measuring cell or of the integrated circuit with respect to the magnetic element for each sensor manufactured with the method according to the invention.
  • the second marking is applied to the molding of the magnetic element if necessary, for example on the side of the molding, in order to make it visible when the sensor is mounted in certain suitable positions.
  • the method further comprises, between the overmolding step and the step of positioning the magnetic element, a step of determining the position of the overmolding relative to the at least one positioning reference mark and a step of applying a third marking to the base plate, said third marking indicating said determined position.
  • This third marking can be used to know the relative position of the overmolding in relation to the measurement cells and the magnetic element.
  • the advantage is to be able to know with a certain precision, the position of the measurement cells and the magnetic element in the finished product, in the case of a recovery of this sub-assembly taking as reference the epoxy box. This information could advantageously be added in the second marking.
  • the position information of the overmolding relative to at least one positioning reference mark can also be added to the second marking in order to be able to have this information on the finished sensor.
  • the placement of the magnetic element in electromagnetic proximity to the at least one measuring cell is carried out at a predetermined fixed distance from said integrated circuit so as to form a space between the magnetic element and the integrated circuit. to improve the accuracy of the measurements.
  • the invention also relates to a system for manufacturing a sensor for a motor vehicle, said system comprising a camera and a control unit capable of implementing the method according to any one of the preceding claims.
  • the invention also relates to a computer program product characterized in that it comprises a set of program code instructions which, when executed by one or more processors, configure the processor or processors to put implement a method as presented above.
  • the invention also relates to a sensor for a motor vehicle, said sensor comprising a lead frame, an integrated circuit and a magnetic element, said lead frame comprising a support zone of said integrated circuit and a plurality of branches electrically connected to the integrated circuit and constituting electrical tracks allowing the sensor to be connected to an electrical connector of the vehicle, the integrated circuit comprising at least one measurement cell, the said magnetic element being mounted at electromagnetic proximity of the at least one measurement cell, said sensor being characterized in that the branches comprise at least one positioning reference mark and in that it comprises a second marking indicating the position of the magnetic element relative to the at least one positioning reference mark.
  • the invention also relates to a motor vehicle comprising a sensor according to the preceding claim.
  • Figure 1 schematically illustrates in perspective an embodiment of the sensor according to the invention.
  • FIG. 2 Figure 2 schematically illustrates in perspective two electrical connection grids of the sensor of Figure 1 fixed on a frame.
  • FIG. 3 schematically illustrates in perspective the electrical lead frames of Figure 2 on each of which is mounted an integrated circuit.
  • FIG. 4 Figure 4 schematically illustrates in perspective the electrical connection grids of Figure 3 each covered with an overmoulding.
  • FIG. 5 schematically illustrates in perspective the electrical lead frames and the overmoldings of Figure 4 on each of which has been placed a magnet.
  • Figure 6 is a bottom view of the assembly of Figure 5.
  • Figure 7 illustrates an embodiment of the manufacturing method according to the invention.
  • the sensor according to the invention is intended to be mounted in a vehicle, in particular a motor vehicle, in the electromagnetic proximity of an element capable of varying the magnetic field, for example a target of a drive shaft of said vehicle.
  • the sensor can for example be a position sensor making it possible to determine the angular position of a shaft, for example a crankshaft or a camshaft, or a speed sensor making it possible to determine the speed of rotation of a shaft, in particular a crankshaft or camshaft.
  • the measurement and application functions of this type of sensor being known per se and not being the subject of the invention, they will not be further detailed. here.
  • the invention could be applied to any type of magnetic field variation measurement sensor comprising a measurement cell comprising an integrated circuit and a magnetic element to be placed in electromagnetic proximity to said integrated circuit, such as including a Hall effect measurement cell.
  • the sensor 1 comprises an electrical lead frame 10, an overmolding 20, a magnetic element in the form of an overmolded magnet 30 and an integrated circuit 40 coated in the overmolding 20, therefore not visible in FIG. 1 but visible in the figure 3.
  • the electrical connection grid 10 is made of a metallic material and comprises branches 10-1 constituting electrical tracks making it possible to electrically connect the sensor 1 to a computer of the vehicle in order to send it the data and/or the signals generated by said sensor 1.
  • the branches 10-1 are arranged side by side and are three in number: a supply branch of the sensor 1, a ground branch and a transmission branch allowing the sensor 1 to send the signals containing the data measured by said sensor 1.
  • the number of branches could be less or more than three.
  • the electrical lead frame 10 comprises, in addition to the branches 10-1, a substantially planar support zone 10A making it possible to receive the integrated circuit 40, as illustrated in FIG. 3.
  • the integrated circuit 40 is fixed to the support area 10A, for example by gluing, and is electrically connected to the branches 10-1 of the electrical lead frame 10.
  • the overmolding 20 coats both the support zone 10A and the integrated circuit 40 in order to protect it.
  • the overmolding is preferably made of a polyepoxide material.
  • the overmolding 20 partially covers the electrical lead frame 10 leaving the three branches 10-1 protruding and leaving the pins 11 visible, described below.
  • the magnet 30 here has a substantially cylindrical shape of circular section without this limiting the scope of the present invention.
  • the magnet 30 is fixed on the molding 20 close to the integrated circuit 40.
  • the integrated circuit 40 comprises a plurality of measurement cells 41, four in this example, making it possible to measure the variations in magnetic field , generated for example by the passage of a drive shaft of the vehicle, close to the magnet 30.
  • the magnet 30 is placed so as to interact electromagnetically with the measurement cells 41.
  • the magnet 30 is preferably centered with respect to the measurement cells 41.
  • the measurement cells 41 are preferably distributed in the most balanced manner around the center of the magnet 30.
  • the magnet 30 is not necessarily centered on the measurement cells 41.
  • the branches 10-1 of the electrical lead frame 10 comprise at least one marker 11 constituting a positioning reference on the one hand of the measurement cells 41 or of the integrated circuit 40 with respect to said branches 10 - 1 and on the other hand of the magnet 30 with respect to said branches 10-1.
  • the sensor 1 comprises two positioning reference marks 11 each in the form of an orifice formed in each of the outer branches 10-1 of the set of three branches 10-1, for example by boring.
  • the pins 11 are positioned in the immediate vicinity of the overmolding 5 in order to increase the precision of the positioning of the measurement cells 41 (or of the integrated circuit 40) with respect to the electrical lead frame 10 and the positioning of the magnet 30 relative to the measurement cells 41, as will be explained below.
  • the use of two positioning reference marks 11 rather than just one makes it possible to improve the precision of the positioning of the measurement cells 41 (or of the integrated circuit 40) with respect to the electrical lead frame 10 and of the positioning of the magnet 30 with respect to the measurement cells 41.
  • the sensor 1 could comprise more or less than two positioning reference marks 11 .
  • the positioning reference marks 11 could be placed at other locations on the sensor 1 or on the base plate 100, but preferably as close as possible to the measurement cells 41 in order to improve the accuracy of the sensor 1 and to keep these marks 11 on the sensor 1 once said sensor 1 has been separated from its frame 100A.
  • the manufacture of the sensor 1 is carried out by a manufacturing system comprising a camera and a control unit.
  • the manufacture of the electrical lead frame 10 is made from a base plate 100 as shown in Figure 2 which illustrates the formation of two electrical connection grids 10 in the same base plate 100 in order to make the manufacture of the sensors 1 faster and less expensive on an assembly line.
  • the electrical connection grids 10 are formed in the base plate 100 in a step E0 by machining or trimming or any suitable method. When the electrical connection grids 10 have been formed, the electrical connection grids 10 each remain connected to the frame 100A of the base plate 100 at the level of the two external branches 10-1 via two retaining links 101 for the continuation of the manufacture of the sensor 1.
  • the integrated circuit 40 is fixed on the support area 10A of the electrical lead frame 10, which has been previously formed in a metal base plate 100 of manner known per se.
  • the fixing of the integrated circuit 40 on the support zone 10A can for example be achieved by gluing or using an adhesive tape.
  • integrated circuit 40 is centered on said support area 10A.
  • the integrated circuit 40 is then electrically connected to the branches 10-1 of the electrical lead frame 10, for example by soldering, in a step E2, in a manner known per se.
  • a camera (not shown) placed facing the electrical connection frame 10 makes it possible to generate images of said electrical connection frame 10, in particular of the two orifices constituting the positioning reference marks 11 and of the support zone 10A. These images are sent in real time to the control unit which then detects in the images received the measurement cells 41 or the integrated circuit 40 in a step E3, by any known detection method. Depending on the quality of the images and the detection method used, the control unit preferably detects the measurement cells 41 or, failing that, the outline of the integrated circuit 40.
  • the control unit determines in a step E4 the position of the measurement cells 41 or, failing that, of the integrated circuit 40, relative to the two orifices constituting the positioning reference marks 11 and records this relative position in its memory area.
  • the control unit inserts the relative position information in a first marking M1 or code, for example of the “Data matrix” code type, which is then engraved on the base plate 100 in a step E5 (FIG. 3). This relative position information is used in the rest of the manufacturing process for the placement of the magnet 30.
  • the magnet 30 is positioned on said overmolding in electromagnetic proximity to the at least one measurement cell 41 and then fixed to the overmolding, for example by gluing or using an adhesive. , in a step E7.
  • the camera then generates a sequence of images of the magnet 30 and the markers 11. These images are sent in real time to the control unit which then detects the magnet 30 in the images received, by any process known detection and then determines, in a step E8, the position of the magnet 30, preferably on the side which will be in contact with the epoxy molding to overcome the perpendicularity tolerances of the magnets relative to the two reference marks 11 of positioning and saves this relative position in its memory zone.
  • the control unit inserts the relative position information of the magnet 30 with respect to the pins 11 in a second marking M2 or code, for example of the "Data matrix” code type, which is then engraved on the overmolding 20 or on the magnet 30 (in particular in the case where the magnet 30 is made of plasto-ferrite or is overmolded) in a step E9, preferably on the face of the overmolding 20 which will be visible when using the sensor 1 (figure 6).
  • a second marking M2 or code for example of the "Data matrix” code type
  • the information of the first marking M1 corresponding to the relative position of the measurement cells 41 or of the integrated circuit 40 with respect to the pins 11 can also be inserted into this second marking M2 in order to be able to trace and store the information. of position of the measurement cells 41 (or of the integrated circuit 40) on the sensor 1 separated from its frame 100A.
  • a step E10 once the second marking M2 has been applied, the retaining links 101 are broken so as to release the sensor 1, which is then ready to be installed in a motor vehicle.
  • the method may comprise, between the overmolding step and the step of positioning the magnet 30, a step of determining the position of the overmolding 20 relative to the positioning reference marks 11 and a step of applying a third marking on the base plate 100, said third marking M3 (visible in FIGS. 4 and 5) indicating said determined position in order to improve the traceability of the manufacturing dimensions of the sensor 1 between the integrated circuit 40, the molding 20 and the magnet 30.
  • This position information of the molding 20 relative to the positioning reference marks 11 can be transferred to the second marking M2 made on molding 20 after gluing the magnet in order to be able to keep this information once the sensor is finished.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to reduce the production dimension chain to only two tolerances (position of the measurement cells 41 relative to the pins 11 and position of the magnet relative to the pins 11) when the measurement cells 41 are detected by the camera and with only three tolerances (position of the measurement cells 41 relative to the integrated circuit 40, position of the measurement cells 41 relative to the markers 11 and position of the magnet relative to the markers 11) when the cells of measurement 41 are not detected by the camera, thus significantly improving the precision of the sensor on two axes. Furthermore, when a sensor 1 proves to be inaccurate during its use, the traceability of the position or positions coded in the second marking M2 makes it possible to subsequently correct the positioning of the elements (integrated circuit 40, overmolding 20, magnet 30) during subsequent manufacture of other sensors 1 .

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

Procédé de fabrication d'un capteur (1) pour véhicule automobile, comprenant notamment le placement d'une caméra face à la grille de connexion (10) de sorte à générer une séquence d'images montrant au moins un repère (11) de référence de positionnement et au moins une cellule de mesure (41) ou un circuit intégré (40), la détection de l'au moins une cellule de mesure ou du circuit intégré sur les images générées par la caméra, la détermination de la position de l'au moins une cellule de mesure ou du circuit intégré relativement à l'au moins un repère (11), l'application d'un premier marquage (M1) sur une plaque de base, ledit premier marquage comportant une information représentant ladite position déterminée, le surmoulage (20) de l'ensemble formé par la zone de support et le circuit intégré, l'au moins un repère (11) étant toujours visible, le positionnement de I' élément magnétique (30) à proximité électromagnétique de l'au moins une cellule de mesure (41), la détection de l'élément magnétique (30) sur les images générées par la caméra, la détermination de la position de I' élément magnétique (30) relativement à l'au moins un repère (11), et l'application d'un deuxième marquage (M2) sur le capteur (1), ledit deuxième marquage (M2) comportant une information représentant ladite position déterminée.

Description

DESCRIPTION
PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE FABRICATION D'UN CAPTEUR PAR REPÈRE ET MARQUAGE, ET CAPTEUR CORRESPONDANT
[Domaine technique]
[0001] La présente invention concerne le domaine des capteurs pour véhicule automobile et plus particulièrement un procédé de fabrication d’un capteur ainsi qu’un capteur pour véhicule automobile. L’invention vise notamment à améliorer la précision des capteurs existants.
[Etat de la technique antérieure]
[0002] Dans certains types de capteur utilisés dans les véhicules automobiles, tels que par exemple les capteurs de position ou de vitesse d’arbre à cames ou de vilebrequin, le capteur comprend un circuit intégré et un aimant, disposé au droit dudit circuit intégré qui comporte des cellules de mesure. Une telle superposition permet à ces cellules de mesures du circuit intégré de mesurer les variations de champ électromagnétique perçues par l’aimant. Dans une solution connue, le circuit intégré se présente sous la forme d’une plaque plate de forme rectangulaire surmoulée d’un matériau polyépoxyde tandis que l’aimant se présente sous la forme d’un cylindre creux de section circulaire.
[0003] De manière connue, la fabrication d’un tel capteur est réalisée en plusieurs étapes. Tout d’abord, une grille de connexion électrique comportant des broches est formée dans une plaque de base métallique en étant reliée au cadre de ladite plaque de base par des liens de maintien, puis le circuit intégré est placé sur la grille de connexion électrique et est relié électriquement à chacune des broches. Ensuite, la grille de connexion électrique étant toujours reliée au cadre de la plaque de base, le circuit intégré et la grille de connexion électrique sont enrobés dans un surmoulage en laissant dépasser les broches pour permettre la connexion électrique du capteur dans le véhicule ultérieurement. Ensuite, l’aimant est fixé sur le surmoulage de la grille de connexion électrique et du circuit intégré, au droit dudit circuit intégré. Un surmoulage intégral peut ensuite être réalisé avant de rompre les liens de maintien reliant la grille de connexion électrique au cadre afin que le capteur soit prêt à être utilisé dans un véhicule.
[0004] Cependant, le positionnement du circuit intégré sur la grille de connexion électrique, le surmoulage de la grille de connexion électrique et du circuit intégré ainsi que le positionnement de l’aimant pour le fixer sur le surmoulage de la grille de connexion électrique et du circuit intégré induisent chacun des tolérances de positionnement. Notamment, dans les procédés de fabrication existants, le nombre minimum de tolérances observé dans la chaîne de cote de fabrication est de quatre tolérances : la position des cellules de mesure du circuit intégré par rapport à la plaque de base, la position du circuit intégré par rapport à la plaque de base, la position de la plaque de base par rapport au surmoulage et la position du surmoulage par rapport à l’aimant. Notamment, le positionnement du circuit intégré par rapport à la plaque de base peut être réalisé par rapport à des repères situés sur la plaque de base qui sont relativement éloignés des cellules de mesure, ce qui augmente la tolérance, et qui disparaissent dès lors que le capteur est séparé de la plaque de base.
[0005] Or, ces tolérances ne sont pas nécessairement maîtrisées et se cumulent, ce qui peut diminuer la précision du capteur de manière significative.
[0006] Il existe le besoin d’une solution simple, fiable et efficace de fabrication d’un capteur permettant d’améliorer la reproductibilité de la fabrication d’un tel capteur, notamment le positionnement des éléments du capteur entre eux, afin de réduire le nombre de tolérances et augmenter ainsi la précision dudit capteur.
[Exposé de l’invention]
[0007] A cette fin, l’invention concerne tout d’abord un procédé de fabrication d’un capteur pour véhicule automobile, ledit capteur comprenant une grille de connexion, un circuit intégré et un élément magnétique, ladite grille de connexion comportant une zone de support dudit circuit intégré et une pluralité de branches constituant des pistes électriques, lesdites branches comprenant au moins un repère de référence de positionnement, le circuit intégré comprenant au moins une cellule de mesure, ledit élément magnétique étant monté à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure, ledit procédé comprenant les étapes de :
- placement du circuit intégré sur la zone de support de la grille de connexion formée dans une plaque de base métallique,
- liaison électrique du circuit intégré avec les branches de la grille de connexion,
- placement d’une caméra face à la grille de connexion de sorte à générer une séquence d’images montrant l’au moins un repère de référence de positionnement et l’au moins une cellule de mesure ou le circuit intégré,
- détection de l’au moins une cellule de mesure ou du circuit intégré sur les images générées par la caméra,
- détermination de la position de l’au moins une cellule de mesure ou du circuit intégré relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement,
- application d’un premier marquage sur la plaque de base, ledit premier marquage indiquant ladite position déterminée, - surmoulage de l’ensemble formé par la zone de support et le circuit intégré, de préférence à l’aide d’un matériau polyépoxyde, l’au moins un repère de référence de positionnement étant toujours visible,
- positionnement de l’élément magnétique à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure,
- détection de l’élément magnétique sur les images générées par la caméra,
- détermination de la position de l’élément magnétique relativement à l’au moins une cellule par l’intermédiaire de l’au moins un repère de référence de positionnement et du premier marquage,
- application d’un deuxième marquage sur le capteur, ledit deuxième marquage indiquant ladite position déterminée.
[0008] Le procédé selon l’invention permet donc de réduire la chaîne de cote de fabrication à seulement deux tolérances (position des cellules de mesure relativement aux repères et position de l’aimant relativement aux repères) lorsque les cellules de mesure sont détectées par la caméra et à seulement trois tolérances (position des cellules de mesure par rapport au circuit intégré, position des cellules de mesure relativement aux repères et position de l’aimant relativement aux repères) lorsque les cellules de mesure ne sont pas détectées par la caméra permettant ainsi d’améliorer significativement la précision du capteur. En outre, lorsqu’un capteur s’avère imprécis pendant son utilisation, la traçabilité de la ou des positions codées dans le deuxième marquage permet de corriger ultérieurement le positionnement des éléments (circuit intégré, surmoulage, élément magnétique) lors de la fabrication ultérieure d’autres capteurs.
[0009] De préférence, le premier marquage et le deuxième marquage se présentent sous la forme d’un code comportant la position déterminée, un tel code étant un moyen simple et efficace de stocker l’information de position.
[0010] De préférence encore, le code est un code-barres bidimensionnel, de préférence de type « Data matrix », un tel code étant simple et rapide à lire.
[0011] Selon un aspect de l’invention, le deuxième marquage est appliqué sur l’élément magnétique de façon qu’il puisse être toujours visible sur le capteur fini après surmoulage final afin de pouvoir le lire aisément. Le deuxième marquage peut ainsi être toujours visible sur le capteur fini après un surmoulage final, ce qui, par conséquent, permet de connaître de façon très précise, la position relative de l’au moins une cellule de mesure ou du circuit intégré par rapport à l’élément magnétique pour chaque capteur fabriqué avec le procédé selon l’invention. [0012] En variante ou en complément, le deuxième marquage est appliqué sur le surmoulage de l’élément magnétique le cas échéant, par exemple sur le côté du surmoulage, afin de le rendre visible lorsque le capteur est monté dans certaines positions idoines.
[0013] Avantageusement, le procédé comprend en outre, entre l’étape de surmoulage et l’étape de positionnement de l’élément magnétique, une étape de détermination de la position du surmoulage relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement et une étape d’application d’un troisième marquage sur la plaque de base, ledit troisième marquage indiquant ladite position déterminée. Ce troisième marquage peut servir à connaître la position relative du surmoulage par rapport aux cellules de mesure et à l’élément magnétique. L’avantage est de pouvoir connaître avec une certaine précision, la position des cellules de mesure et de l’élément magnétique dans le produit fini, dans le cas d’une reprise de ce sous ensemble en prenant comme référence le boitier époxy. Cette information pourrait avantageusement être ajoutée dans le deuxième marquage.
[0014] L’information de position du surmoulage relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement peut également être ajoutée au deuxième marquage afin de pouvoir avoir cette information sur le capteur fini.
[0015] Avantageusement encore, le placement de l’élément magnétique à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure est réalisé à une distance fixe prédéterminée dudit circuit intégré de sorte à former un espace entre l’élément magnétique et le circuit intégré afin d’améliorer la précision des mesures.
[0016] L’invention concerne également un système pour la fabrication d’un capteur pour véhicule automobile, ledit système comprenant une caméra et une unité de pilotage apte à mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
[0017] L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que présenté précédemment.
[0018] L’invention concerne également un capteur pour véhicule automobile, ledit capteur comprenant une grille de connexion, un circuit intégré et un élément magnétique, ladite grille de connexion comportant une zone de support dudit circuit intégré et une pluralité de branches reliées électriquement au circuit intégré et constituant des pistes électriques permettant de connecter le capteur à un connecteur électrique du véhicule, le circuit intégré comprenant au moins une cellule de mesure, ledit élément magnétique étant monté à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure, ledit capteur étant caractérisé en ce que les branches comprennent au moins un repère de référence de positionnement et en ce qu’il comprend un deuxième marquage indiquant la position de l’élément magnétique relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement.
[0019] L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant un capteur selon la revendication précédente.
[Description des dessins]
[0020] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[Fig. 1] La figure 1 illustre schématiquement en perspective une forme de réalisation du capteur selon l’invention.
[Fig. 2] La figure 2 illustre schématiquement en perspective deux grilles de connexion électrique du capteur de la figure 1 fixées sur un cadre.
[Fig. 3] La figure 3 illustre schématiquement en perspective les grilles de connexion électrique de la figure 2 sur chacune desquelles est monté un circuit intégré.
[Fig. 4] La figure 4 illustre schématiquement en perspective les grilles de connexion électrique de la figure 3 recouvertes chacune d’un surmoulage.
[Fig. 5] La figure 5 illustre schématiquement en perspective les grilles de connexion électrique et les surmoulages de la figure 4 sur chacun desquels a été placé un aimant.
[Fig. 6] La figure 6 est une vue de dessous de l’ensemble de la figure 5.
[Fig. 7] La figure 7 illustre un mode de réalisation du procédé de fabrication selon l’invention.
[Description des modes de réalisation]
[0021] Le capteur selon l’invention est destiné à être monté dans un véhicule, notamment automobile, à proximité électromagnétique d’un élément pouvant faire varier le champ magnétique, par exemple une cible d’un arbre d’entrainement dudit véhicule. Le capteur peut par exemple être un capteur de position permettant de déterminer la position angulaire d’un arbre, par exemple un vilebrequin ou un arbre à cames, ou un capteur de vitesse permettant de déterminer la vitesse de rotation d’un arbre, notamment un vilebrequin ou un arbre à cames. Les fonctions de mesure et d’application de ce type de capteur étant connues en soi et n’étant pas l’objet de l’invention, elles ne seront pas davantage détaillées ici. En particulier, on notera que l’invention pourrait s’appliquer à tout type de capteur de mesure de variations de champ magnétique comportant une cellule de mesure comprenant un circuit intégré et un élément magnétique devant être disposé à proximité électromagnétique dudit circuit intégré, tel que notamment une cellule de mesure à effet Hall.
[0022] On a représenté à la figure 1 un exemple de capteur 1 selon l’invention. Le capteur 1 comprend une grille de connexion électrique 10, un surmoulage 20, un élément magnétique se présentant sous la forme d’un aimant 30 surmoulé et un circuit intégré 40 enrobé dans le surmoulage 20 donc non visible sur la figure 1 mais visible sur la figure 3.
[0023] La grille de connexion électrique 10 est réalisée en un matériau métallique et comprend des branches 10-1 constituant des pistes électriques permettant de connecter électriquement le capteur 1 à un calculateur du véhicule afin de lui envoyer les données et/ou les signaux générées par ledit capteur 1. Dans l’exemple décrit sur les figures et de manière connue, les branches 10-1 sont disposées côte à côte et sont au nombre de trois : une branche d’alimentation du capteur 1 , une branche de masse et une branche de transmission permettant au capteur 1 d’envoyer les signaux contenant les données mesurées par ledit capteur 1. Dans une autre forme de réalisation, le nombre de branches pourrait être inférieur ou supérieur à trois.
[0024] En référence à la figure 2, qui représente une plaque de base 100 métallique dans laquelle ont été formées deux grilles de connexion électrique 10, par exemple par usinage ou par détour de matière ou toute méthode adaptée, la grille de connexion électrique 10 comprend, outre les branches 10-1 , une zone de support 10A sensiblement plane permettant de recevoir le circuit intégré 40, comme illustré sur la figure 3.
[0025] Le circuit intégré 40 est fixé sur la zone de support 10A, par exemple par collage, et est relié électriquement aux branches 10-1 de la grille de connexion électrique 10.
[0026] Le surmoulage 20 enrobe à la fois la zone de support 10A et le circuit intégré 40 afin de le protéger. Le surmoulage est de préférence réalisé en un matériau polyépoxyde. Le surmoulage 20 recouvre en partie la grille de connexion électrique 10 en laissant dépasser les trois branches 10-1 et en laissant visibles les repères 11 , décrits ci-après.
[0027] En référence aux figures 1 et 5, l’aimant 30 présente ici une forme sensiblement cylindrique de section circulaire sans que cela ne soit limitatif de la portée de la présente invention. L’aimant 30 est fixé sur le surmoulage 20 à proximité du circuit intégré 40. En référence à la figure 3, le circuit intégré 40 comprend une pluralité de cellules de mesure 41 , quatre dans cet exemple, permettant de mesurer les variations de champ magnétique, générées par exemple par le passage d’un arbre d’entrainement du véhicule, à proximité de l’aimant 30. L’aimant 30 est placé de sorte à interagir électromagnétiquement avec les cellules de mesure 41. Afin d’améliorer la précision du capteur 1 , l’aimant 30 est de préférence centré par rapport aux cellules de mesure 41. Autrement dit, les cellules de mesure 41 sont de préférence réparties de la manière la plus équilibrée autour du centre de l’aimant 30. En variante, l’aimant 30 n’est pas nécessairement centré sur les cellules de mesure 41.
[0028] Selon l’invention, les branches 10-1 de la grille de connexion électrique 10 comprennent au moins un repère 11 constituant une référence de positionnement d’une part des cellules de mesures 41 ou du circuit intégré 40 par rapport auxdites branches 10- 1 et d’autre part de l’aimant 30 par rapport auxdites branches 10-1. Dans l’exemple décrit sur les figures, le capteur 1 comprend deux repères 11 de référence de positionnement se présentant chacune sous la forme d’un orifice formé dans chacune des branches 10-1 extérieures de l’ensemble de trois branches 10-1 , par exemple par alésage.
[0029] De préférence et dans cet exemple, les repères 11 sont positionnés à proximité immédiate du surmoulage 5 afin d’augmenter la précision du positionnement des cellules de mesure 41 (ou du circuit intégré 40) par rapport à la grille de connexion électrique 10 et du positionnement de l’aimant 30 par rapport aux cellules de mesure 41 , comme cela sera expliqué ci-après. L’utilisation de deux repères 11 de référence de positionnement plutôt que d’une seule permet d’améliorer la précision du positionnement des cellules de mesure 41 (ou du circuit intégré 40) par rapport à la grille de connexion électrique 10 et du positionnement de l’aimant 30 par rapport aux cellules de mesure 41. Dans une autre forme de réalisation, le capteur 1 pourrait comprendre plus ou moins de deux repères 11 de référence de positionnement. En outre, les repères 11 de référence de positionnement pourraient être placées à d’autres endroits du capteur 1 ou sur la plaque de base 100, mais de préférence le plus près possible des cellules de mesure 41 afin d’améliorer la précision du capteur 1 et de conserver ces repères 11 sur le capteur 1 une fois ledit capteur 1 désolidarisé de son cadre 100A.
[0030] Un mode de réalisation préféré du procédé de fabrication du capteur 1 va maintenant être décrit en référence aux figures 2 à 7.
[0031] La fabrication du capteur 1 est réalisée par un système de fabrication comprenant une caméra et une unité de pilotage.
[0032] Tout d’abord, la fabrication de la grille de connexion électrique 10 est réalisée à partir d’une plaque de base 100 comme illustré sur la figure 2 qui illustre la formation de deux grilles de connexion électrique 10 dans une même plaque de base 100 afin de rendre la fabrication des capteurs 1 plus rapide et moins coûteuse sur une chaîne d’assemblage.
[0033] Les grilles de connexion électrique 10 sont formées dans la plaque de base 100 dans une étape E0 par usinage ou détourage ou toute méthode adaptée. Lorsque les grilles de connexion électrique 10 ont été formées, les grilles de connexion électrique 10 restent chacune reliées au cadre 100A de la plaque de base 100 au niveau des deux branches 10- 1 extérieures par l’intermédiaire de deux liens de maintien 101 pour la suite de la fabrication du capteur 1.
[0034] Ensuite, dans une étape E1 , en référence à la figure 3, le circuit intégré 40 est fixé sur la zone de support 10A de la grille de connexion électrique 10, qui a été préalablement formée dans une plaque de base 100 métallique de manière connue en soi. La fixation du circuit intégré 40 sur la zone de support 10A peut par exemple être réalisé par collage ou à l’aide d’une bande adhésive. De préférence, lors de son positionnement sur la zone de support 10A, le circuit intégré 40 est centré sur ladite zone de support 10A.
[0035] Le circuit intégré 40 est ensuite relié électriquement aux branches 10-1 de la grille de connexion électrique 10, par exemple par soudure, dans une étape E2, de manière connue en soi.
[0036] Une caméra (non représentée) placée face à la grille de connexion électrique 10 permet de générer des images de ladite grille de connexion électrique 10, en particulier des deux orifices constituant les repères 11 de référence de positionnement et de la zone de support 10A. Ces images sont envoyées en temps réel à l’unité de pilotage qui détecte alors dans les images reçues les cellules de mesure 41 ou le circuit intégré 40 dans une étape E3, par tout procédé de détection connu. Selon la qualité des images et du procédé de détection utilisé, l’unité de pilotage détecte de préférence les cellules de mesures 41 ou, à défaut, le contour du circuit intégré 40.
[0037] L’unité de pilotage détermine alors dans une étape E4 la position des cellules de mesure 41 ou, à défaut, du circuit intégré 40, relativement aux deux orifices constituant les repères 11 de référence de positionnement et enregistre cette position relative dans sa zone mémoire. L’unité de pilotage insère l’information de position relative dans une premier marquage M1 ou code, par exemple de type code « Data matrix », qui est ensuite gravé sur la plaque de base 100 dans une étape E5 (figure 3). Cette information de position relative est utilisée dans la suite du procédé de fabrication pour le placement de l’aimant 30. [0038] En référence à la figure 4, les grilles de connexion électrique 10 étant toujours liées au cadre 100A de la plaque de base 100 par les liens de maintien 101 , un surmoulage 20 de l’ensemble formé par la zone de support 10A et le circuit intégré 40 est réalisé, par exemple à l’aide d’un matériau polyépoxyde, sur chaque grille de connexion électrique 10 dans une étape E6 tout en laissant les repères 11 visibles pour la suite.
[0039] Une fois le surmoulage réalisé, l’aimant 30 est positionné sur ledit surmoulage à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure 41 puis fixé sur le surmoulage, par exemple par collage ou à l’aide d’un adhésif, dans une étape E7.
[0040] La caméra génère alors une séquence d’images de l’aimant 30 et des repères 11. Ces images sont envoyées en temps réel à l’unité de pilotage qui détecte alors dans les images reçues l’aimant 30, par tout procédé de détection connu et détermine alors, dans une étape E8, la position de l’aimant 30, de préférence du côté qui sera en contact avec le moulage époxy pour s’affranchir des tolérances de perpendicularité des aimants relativement aux deux repères 11 de référence de positionnement et enregistre cette position relative dans sa zone mémoire.
[0041] L’unité de pilotage insère l’information de position relative de l’aimant 30 par rapport aux repères 11 dans un deuxième marquage M2 ou code, par exemple de type code « Data matrix », qui est ensuite gravé sur le surmoulage 20 ou sur l’aimant 30 (notamment dans le cas où l’aimant 30 est en plasto-ferrite ou est surmoulé) dans une étape E9, de préférence sur la face du surmoulage 20 qui sera visible lors de l’utilisation du capteur 1 (figure 6).
[0042] Avantageusement, l’information du premier marquage M1 correspondant à la position relative des cellules de mesure 41 ou du circuit intégré 40 par rapport aux repères 11 peut également être insérée dans ce deuxième marquage M2 afin de pouvoir tracer et conserver l’information de position des cellules de mesures 41 (ou du circuit intégré 40) sur le capteur 1 désolidarisé de son cadre 100A.
[0043] Dans une étape E10, une fois le deuxième marquage M2 appliqué, les liens de maintien 101 sont rompus de sorte à libérer le capteur 1 , qui est alors prêt à être installé dans un véhicule automobile.
[0044] De manière optionnelle, le procédé peut comprendre, entre l’étape de surmoulage et l’étape de positionnement de l’aimant 30, une étape de détermination de la position du surmoulage 20 relativement aux repères 11 de référence de positionnement et une étape d’application d’un troisième marquage sur la plaque de base 100, ledit troisième marquage M3 (visible sur les figures 4 et 5) indiquant ladite position déterminée afin d’améliorer la traçabilité des côtes de fabrication du capteur 1 entre le circuit intégré 40, le surmoulage 20 et l’aimant 30. Cette information de position du surmoulage 20 relativement aux repères 11 de référence de positionnement peut être reportée sur le deuxième marquage M2 réalisé sur moulage 20 après collage de l’aimant afin de pouvoir conserver cette information une fois le capteur fini.
[0045] Le procédé selon l’invention permet donc de réduire la chaîne de cote de fabrication à seulement deux tolérances (position des cellules de mesure 41 relativement aux repères 11 et position de l’aimant relativement aux repères 11) lorsque les cellules de mesure 41 sont détectées par la caméra et à seulement trois tolérances (position des cellules de mesure 41 par rapport au circuit intégré 40, position des cellules de mesure 41 relativement aux repères 11 et position de l’aimant relativement aux repères 11) lorsque les cellules de mesure 41 ne sont pas détectées par la caméra permettant ainsi d’améliorer significativement la précision du capteur sur deux axes. En outre, lorsqu’un capteur 1 s’avère imprécis pendant son utilisation, la traçabilité de la ou des positions codées dans le deuxième marquage M2 permet de corriger ultérieurement le positionnement des éléments (circuit intégré 40, surmoulage 20, aimant 30) lors de la fabrication ultérieure d’autres capteurs 1 .
[0046] On peut très bien imaginer aussi des applications ou variantes sans aimants dans le cas de cible magnétiques et non ferromagnétiques.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de fabrication d’un capteur (1) pour véhicule automobile, ledit capteur (1) comprenant une grille de connexion (10), un circuit intégré (40) et un élément magnétique (30), ladite grille de connexion (10) comportant une zone de support (10A) dudit circuit intégré (40) et une pluralité de branches (10-1) constituant des pistes électriques, lesdites branches comprenant au moins un repère de référence de positionnement, le circuit intégré (40) comprenant au moins une cellule de mesure, ledit élément magnétique (30) étant monté à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure (41), ledit procédé comprenant les étapes de :
- placement du circuit intégré (40) sur la zone de support (10A) de la grille de connexion (10) formée dans une plaque de base (100) métallique,
- liaison électrique du circuit intégré (40) avec les branches (10-1) de la grille de connexion (10),
- placement d’une caméra face à la grille de connexion (10) de sorte à générer une séquence d’images montrant l’au moins un repère de référence de positionnement et l’au moins une cellule de mesure ou le circuit intégré,
- détection de l’au moins une cellule de mesure ou du circuit intégré (40) sur les images générées par la caméra,
- détermination de la position de l’au moins une cellule de mesure ou du circuit intégré (40) relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement,
- application d’un premier marquage sur la plaque de base (100), ledit premier marquage indiquant ladite position déterminée,
- surmoulage de l’ensemble formé par la zone de support (10A) et le circuit intégré (40), l’au moins un repère de référence de positionnement étant toujours visible,
- positionnement de l’élément magnétique (30) à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure (41),
- détection de l’élément magnétique (30) sur les images générées par la caméra,
- détermination de la position de l’élément magnétique (30) relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement,
- application d’un deuxième marquage sur le capteur (1), ledit deuxième marquage indiquant ladite position déterminée.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le premier marquage et le deuxième marquage se présentent sous la forme d’un code comportant la position déterminée.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 2, dans lequel le code est un code- barres bidimensionnel, de préférence de type « Data matrix ».
[Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le deuxième marquage est appliqué sur l’élément magnétique ou sur le surmoulage.
[Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre, entre l’étape de surmoulage et l’étape de positionnement de l’élément magnétique, une étape de détermination de la position du surmoulage relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement et une étape d’application d’un troisième marquage sur la plaque de base (100), ledit troisième marquage indiquant ladite position déterminée.
[Revendication 6] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le placement de l’élément magnétique (30) à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure (41) est réalisé à une distance fixe prédéterminée dudit circuit intégré (40) de sorte à former un espace entre l’élément magnétique (30) et le circuit intégré (40).
[Revendication 7] Système pour la fabrication d’un capteur pour véhicule automobile, ledit système comprenant une caméra et une unité de pilotage apte à mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
[Revendication 8] Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconques des revendications 1 à 6.
[Revendication 9] Capteur pour véhicule automobile, ledit capteur comprenant une grille de connexion (10), un circuit intégré (40) et un élément magnétique (30), ladite grille de connexion (10) comportant une zone de support (10A) dudit circuit intégré (40) et une pluralité de branches (10-1) reliées électriquement au circuit intégré (40) et constituant des pistes électriques permettant de connecter le capteur à un connecteur électrique du véhicule, le circuit intégré (40) comprenant au moins une cellule de mesure, ledit élément magnétique (30) étant monté à proximité électromagnétique de l’au moins une cellule de mesure (41), ledit capteur étant caractérisé en ce que les branches comprennent au moins un repère de référence de positionnement et en ce qu’il comprend un deuxième marquage indiquant la position de l’élément magnétique (30) relativement à l’au moins un repère de référence de positionnement. [Revendication 10] Véhicule automobile comprenant un capteur selon la revendication précédente.
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