Brevet FR2532420A1 — publié le 19840302

PROCEDE DE FABRICATION D'UNE SONDE DE MESURE L'invention concerne un procédé pour la fabrication d'une sonde de mesure destinée à être mise en oeuvre dans un environnement intensément corrosif, notamment pour mesurer la masse et/ou la température d'un fluide en écoulement, sonde compre- nant un support, un système de couches rapporté sur le suppor et un film de protection recouvrant le tout de façon étanche. Un procédé de ce type a déjà été proposé (DE-OS 29 19 433), dans lequel deux films de matière plastique identiques sont soudés ensemble. La sonde de mesure ainsi obtenue neest pas auto-portan- te et nécessite en conséquence un cadre pour son maintien et-sa fixation En outre, un tel substrat en forme de film ne peut être chargé que faiblement au point de vue mécanique et présente peu de tenue lors de sollicitations mécaniques. L'invention a pour objet une sonde caractérisée en ce que, sur le support est rapporté un film de matière plastique en utilisant la pression et la chaleur à lanfaçon d'un scellement à chaud. Cette sonde présente leavantage de constituer un dispositif auto-portant avec une sta- bilité mécanique élevée, et cependant avec de bonnes propriétés de détection, c'est-à-dire avec une adaptation rapide à la modification des conditions environnantes. La sonde peut aussi bien comporter des détecteurs à résistance qu'également des hybri- des de branchement avec des éléments à couches minces et des éléments constitutifs discrets, ces derniers étant déposés ultérieurement sur les zones du support non recouvertes par le film, Dans le cas de la couche à protéger, il peut s'agir d'une structure à couches minces ou bien d'une structure à couches épaisses. Il s'est avéré particulièrement avantageux, d'un point de vue technique et économique, de ne pas réaliser de telles sondes de mesure individuellement, mais de déposer le film de protection tout d'abord sur un substrat de grande surface qui, ensuite, est divisé, de préférence au moyen d'un rayon laser, pour fournir les sondes individuelles Lors de ce processus de division, il s'effectue en outre, un soudage des bords du film de protection avec le matériau support et on obtient, de ce fait, une étanchéité particuliè rement sure des zones de bordure. Par rapport à d'autres revêtements de protection, le procédé selon l'invention présente l'avantage que l'épaisseur de la couche est suscep- tible d'être exactement reproduite, si bien qu'il n'en résulte aucune fluctuation dans les réponses des diverses sondes de mesure du fait d'épaisseurs différentes de la couche de protection Ceci est particulièrement important dans le cas de détecteur de température o les temps de réponse, dans tous les domaines des sondes de mesure, doivent être iden- tiques entre eux. L'épaisseur de la couche de protection est susceptible d'être sélectionnée en utilisant un film d'épaisseur convenable et des films d'une épaisseur de couches >-12 microns étant de préférence mis en oeuvre La couche de protection ainsi obtenue est très résistante à l'humidité et à la décomposition par oxydation et elle présente également une très bonne résistance chimique La couche de protection, par exemple lors de l'utilisa- tion d'un film de polyimide, de préférence enduit, est susceptible d'être mise en oeuvre dans des gammes de températures comprises entre -2000 C et + 2500 C O La liaison entre le support et-le filea de protection est susceptible d'être réalisée-de façon simple et sûre avec un coût de fabrication réduit selon un type de scellement à chaud, en utilisant simultanément la chaleur et la pression. La description ci-après se rap- porte a un exemple de réalisation de Invention représenté schématiquement sur les dessins annexés dans lesquels: = la figure 1 montre un support avec des voies conductrices de raccordement et deux structures de résistance, la figure 2 montre un film de protection en polyimide avec un revêtement FEP (TEFLON, tétrafluorethylène), la figure 3 montre un support revêtu d'un film de protection comportant des évidements de protection au voisinage des voies conductrices de raccordement, la figure 4 montre un support de grande surface réalisé avant sa division en sondes de mesure individuelles, la figure 5 est une vue en coupe d'un support avec une structure en couche mince et un film de protection. Sur les figures, la référence 10 désigne un support sur lequel est rapportée une structure en couche mince 11 et sur celle-ci un film de protection 12 Cet ensemble constitue une sonde de mesure qui, du fait de sa protection de surface, est bien adaptée à une mise en oeuvre dans un envi- ronnement intensément corrosif comme par exemple/ dans le canal d'as piration ou dans l'échappement d'un véhicule automobile, ou bien à l'extérieur de la car- rosserie du véhicule automobile dans lequel, notamment en hiver, des influences corrosives importantes. interviennent. La sonde de mesure ainsi repré- sentée, peut par exemple être utilisée pour déterminer la masse et/ou la température d'un fluide en écoulement, lequel agit notamment à partir de la face du film dé protection 12 sur le système en couche mince 11. Le film de protection 12 recouvre le dispositif en couche mince 11 de façon absolument étanche, car grâce à l'utilisation de la chaleur et de la pression, le matériau fondu du film de protec- tion 12 adhère, par scellement à chaud, à la surface du support 10. Dans les figures 1 à 5, les parti- cularités du procédé en se rapportant à différentes dispositions, sont exposées plus en détail La figure 1 montre le support 10 muni d'un modèle constitué de deux structures de résistance 13, comportant chacune deux voies conductrices de raccordement 14. Sur cet ensemble est rapporté le film de protection 12 muni d'un ajour 15, et qui est constitué par un film de polyimide 16 et un revêtement sousjacent FEP 17 (TEFLON, tétrafluoréthylène) Le film de protection 12 est mis, par découpage, estampage ou procédé de séparation analogue, sous la forme géométrique selon laquelle il devra ultérieurement recouvrir le support 10. La figure 3 montre le support 10 revêtu du film de protection 12 Dans la zone de l'ajour 15, se trouvent les extrémités des voies conductrices de raccordement 14 avec lesquelles les contacts vont être établis, Le film de protection 12 est déposé avec la couche FEP 17 sur le support 10 et ajusté Au moyen d'un dispositif de scellement connu, et non représenté, le support 10 et le film de protection 12, sont pressés ensemble en les chauf- fant à environ 3000 C, grâce à quoi s'effectue le scellement du revêtement FEP avec le support 100 Le revêtement FEP 17 fond et pénètre partiellement dans la partie supérieure du support 10, tandis que le film de polyimide 16 n'est pas plastifié et cons- titue une couche de protection d'épaisseur uniforme. La fabrication des sondes de mesure d'après le procédé conforme à linvention, est particulièrement rationnelle et garantit une étanchéité absolue des bordures lorsque le film de protection 12 selon la figure 4, est tout d'abord rapporté sur un support 10 de grande surface qui est ensuite divisé, en utilisant un rayon laser,, en sondes de mesure individuelles, comme cela est indiqué sur la figure 5 Il se produit alors un soudage des bords 18 du film de protection 12 et du support 10, si bien que les zones de bordure parti- culièrement exposées sont absolument étanches. Comme support 10 conviennent notamment le verre et la céramique, mais-on peut également utiliser des supports en matière plastique résistant à la température ou bien des substrats métalliques, avec un revêtement isolant Pour l'isolation des substrats métalliques, on peut envi- sager aussi bien des couches d'isolation en couches minces telles que par exemple Si O 2, Si 3 N 4, A 1203 que des couches d'isolation en couches épaisses, telles que du verre imprimé à l'écran de soie ou bien des matières plastiques chargées d'oxyde On peut également mettre en oehvre des couches combinées à partir des différentes isolations. Grâce au procédé selon l'inven- tion, il est possible de réaliser de façon particuliè- rement économique des sondes de mesure qui sont insensibles aux influences corrosives et qui permet- tent une construction simple et sûre -Même lors de leur utilisation dans des emplacements o la corro- sion est aussi intense que, par exemple, dans l'échap- pement d'un véhicule automobile, une longue durée de vie est garantie Les systèmes à couches minces qui peuvent être, par exemple, des systèmes de résistance métalliques en couches 13, sont munis d'une couche de protection 12 hermétiquement étanche, qui empêche toute action de l'environnement agressif On obtient ainsi qu'aucune erreur de mesure ne risque de se reproduire, soit du fait d'une quelconque conduc- tibilité électrique du milieu d'environnement qui se dépose, soit par modification de la couche anti- corrosive 13, et décomposition galvanique de cette couche Malgré l'étanchéité absolue, il est possible de réaliser une couche relativement mince, si bien qu'un fonctionnement correct et rapide du détecteur est garanti La transmission de chaleur, dans le cas d'un détecteur de température entre le milieu environnant et la couche résistante 13, n'est que peu gênée par la faible épaisseur du film de protection 12, si bien que le détecteur répond rapidement aux variations de température Comme film, un film de 253242 O polyimide est indiqué, lequel peut en outre, être revêtu avec un hydrocarbure fluoré. Le procédé de fabrication ainsi décrit est susceptible d'être utilisé aussi bien pour la réalisation de sondes de mesure avec des structures à couches minces, qu'également avec des structures à couches épaisses, car aucun défaut d'étanchéité ne peut s'instaurer à la transition entre le support 10 et le-systeme à couches 110 Des opérations telles que l'étamage des voies conductrices de raccordement 14 ou bien le soudage ou le collage de parties constitutives s'effectuent après le dépôt de film de protection 12 sur la sonde de mesure. A cet effet, les emplacements de soudagé ou de col- lage sont, avant le dépot, réservés en dehors du film de protection 12, si bien que les opérations suivantes ne sont pas gênées Pour des raisons de fabrication, on utilise de préférence des films à partir d'une épaisseur de 12 microns Les épais- se 3 urs des filma de protection 12 sont, pour des films courants du commerce, très constantes et se tradui- sent en conséquence également, par des épaisseurs constantes des couches de protection La mise en place du film de protection 12 par scellement à chaud est connue et n'a pas besoin d'être précisée dans une description. REVENDICATIONS 1 Procédé pour la fabrication d'une sonde de mesure destinée à être mise en oeuvre dans un environnement intensément corrosif, notamment -pour mesurer la masse et/ou la température d'un fluide en écoulement, sonde comprenant un support, un système de couches rapporté sur le support et un film de protection recouvrant le tout de façon étanche, procédé caractérisé en ce que, sur le sup- port ( 10) est rapporté un film de matière plastique ( 12) en utilisant la pression et la chaleur à la façon d'un scellement à chaud. 2-Procédé selon la revendi- cation 1, caractérisé en-ce que le film de protec- tion ( 12) est rapporté sur un support de grande surface ( 10, figure 4) lequel est ultérieurement divisé en sondes de mesure individuelles (figure 3). 3 Procédé selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que le support ( 10) de -grande surface est divisé après son revêtement au moyen d'un rayon laser, en soudant en même temps les bords du film de protection ( 12) et les supports individuels ( 10) dans les sondes de mesure. 4 Procédé selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le film de protection ( 12) est rapporté sur un support ( 10) en verre, en céramique, en matière plas- tique, ou bien constitué d'un substrat métallique muni d'un revêtement isolant.