Brevet FR2525776A1 — publié le 19831028

Capteur de proximité a influence magnétique L'invention concerne les capteurs de proximité à influence magnétique dont la propriété est de fournir une information relative å leur proximité d'un objet produisant ou déviant un champ magnétique Les capteurs connus de ce type comportent toujours un bobinage entourant un noyau magnétique, lorsqu'ils sont du type à simple magnéto-inductance, et souvent une partie mobile lorsqu'ils sont du type à noyau plongeur. Le but de l'invention est de simplifier le capteur luimême et sa fabrication en réalisant un capteur de proximité qui ne comporte aucun bobinage entourant un noyau magnétique, ni aucune partie mobile. Pour cela, conformément å l'invention, l'inductance du capteur variant avec la proximité du champ magnétique est simplement constituée par un conducteur mince de section inférieure a 104t m2 plaqué de façon la plus intime possible sur un matériau ferro-magnétique doux, cristallin ou amorphe, d'épaisseur inférieure à 100 rm. Le plaquage du conducteur sur le matériau peut être réalisé par simple collage, par exemple à l'aide de colle cyanolite ou époxy, ou par l'utilisation des techniques de dépôt en couches minces des conducteurs De la même façon, le matériau magnétique peut être constitué par un ou plusieurs feuillards laminés minces collés entre eux ou par une couche mince déposée sur un support approprié. Pour la constitution du capteur, cette inductance constitue un des éléments d'un circuit oscillant ou relaxateur, complété éventuellement par tout dispositif électronique d'amplification ou de traitement Selon l'invention et pour certaines applications, les composants électroniques de ces divers circuits, oscillateur, amplificateur et de traitement, et l'inductance elle-même sont intégrés ou fixés sur un même support D'autres particularites de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation et de plusieurs variantes donnees à titre d'exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel la fig. l représente un capteur de proximité à fil conducteur collé; la fig. 2 représente un capteur similaire mais à fils conducteurs collés sur les deux faces du matériau magnétique;; la fig. 3 représente un capteur de proximité hybride obtenu par dépôt de conducteur et de matériau magnétique sur un substrat céramique; la fig. 4 représente un capteur de proximité intégré obtenu par dépôt de conducteur et de matériau magnétique sur un substrat de silicium permettant l'intégration de l'électro- nique de traitement; la fig. 5 représente un capteur à fil conducteur enroulé autour d'un support en époxy avec matériau magnétique plaque sur les deux faces; et la fig. 6 représente un capteur à fil conducteur sérigraphie sur un substrat céramique avec couches magnétiques minces déposées sur les deux faces. Dans l'exemple représenté sur la fig. 1, un fil conducteur l est collé en zig-zag sur le feuillard-2, qui est plat, mince et à haute perméabilité magnétique. Le nombre de circonvolutions du conducteur l peut varier d'une dizaine une centaine selon les dimensions et la fréquence désirées. Le champ magnétique incident, de direction H ou H', ou toute autre direction intermédiaire, peut être produit par un aimant permanent ou un électro-aimant avec ses lignes de force orientées dans le sens représenté par les flèches H ou H'. Pour constituer le capteur de proximité, l'inductance 1-2 est insérée dans un circuit intégré classique quadruple NI (ou"NAND") à deux entrées (respectivement 3, 4, 5 et 6) ou quadruple inverseur monté en relaxateur, qui engendre des signaux dont la fréquence varie avec la proximité du champ incident sur une grande plage intermédiaire. Le condensateur 7 a une capacité déterminée de manière a ajuster la fréquence de l'oscillateur en l'absence de champ incident. Pour augmenter la sensibilité du dispositif de captage 1-2, on peut comme dans l'exemple représenté sur la fig. 2, coller deux fils conducteur la et lb respectivement sur les deux faces du matériau magnétique central 2, lequel est constitué par une ou plusieurs tôles magnetiques minces, l'ensemble étant soumis au même champ magnétique H ou H'. Dans une autre variante de réalisation représentée sur la fig. 3, le conducteur lc est deposé par sérigraphie sur la couche mince magnétique 2, elle-même déposée sur un substrat céramique 8. Cette technique permet de réaliser un capteur complet hybride, puisque le condensateur 7 et le circuit intégrés formant le circuit relaxateur décrit en référence à la fig l peuvent être implantés sur la face vierge du substrat céramique, moyennant une gravuré préalable des parties conductrices. Dans l'exemple de réalisation de la fig. 4, le capteur de proximité est intégré, c'est-à-dire constitué à partir d'un substrat de silicium 9 sur la face duquel on dépose une couche de passivation 10, avant de déposer sur celle-ci une couche magnétique 2, et sur cette dernière le conducteur id par un procédé classique de métallisation. L'autre face du substrat de silicium 9 est utilisée au préalable pour intégrer le condensateur d'ajustement 7 et les quatre portes 3, 4, 5 et 6 constituant le circuit oscillateur. Selon le mode de réalisation de la fig. 5, le conducteur l est bobiné autour d'une plaque mince non magnétique, par exemple en époxy 11, et deux feuillards minces de matériau magnétique doux 2a et 2b sont collés de façon la plus intime possible de chaque côté de la plaque époxy il, par dessus le conducteur 1. A titre de variante, au lieu de réaliser le bobinage d'un fil 1 sur la plaque époxy il, on peut réaliser une gravure des conducteurs du type circuit imprime double face avec trous de traversée métallisés pour fermer chaque spire. Le nombre de spires de conducteur peut varier là encore d'une dizaine à une centaine selon les dimensions et la fréquence desirées. Dans la variante de la fig. 6, le support en époxy il de la fig. 5 est remplacé par un substrat en céramique 12 sur lequel sont sérigraphies les conducteurs le. Les couches minces maqnétiques 2a et 2b sont ensuite déposées sur le substrat céramique 12 par dessus ces conducteurs le. Avec toutes les variantes envisagées, on obtient un capteur de proximité qui realise toutes les fonctions voulues sous un très faible volume et à un cout modéré. REVENDICATIONS 1. Capteur de proximité à influence magnétique constitué par une inductance soumise à l'influence d'un champ magnétique variable, et insérée dans un circuit électronique associé constitué de divers composants pour réaliser en particulier un circuit oscillant ou relaxateur, caractérisé par le fait que ladite inductance est constituée par au moins un conducteur mince (1, la à le) de section inférieure à 1 4t m2, que le circuit magnétique est constitué par au moins une couche mince d'un matériau ferromagnétique doux, cristallin ou amorphe d'épaisseur inférieure à lOOysm, et que l'un des deux, conducteur ou circuit magnétique, est plaqué de façon la plus intime possible sur l'autre. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le plaquage est réalisé par collage. 3. Capteur selon ia revendication 1, caractérisé par le fait que le plaquage est réalisé par dépôt en couche mince. 4. Capteur selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'inductance est constituée par une couche magnétique mince (2) sur une face de laquelle est plaqué un conducteur (1) à trajet sinueux. 5. Capteur selon une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'inductance est constituée par une couche ferromagnétique mince sur chacune des faces de laquelle est plaqué un conducteur a trajet sinueux (la, lb). 6. Capteur selon une des revendications l à 3, caractérisé par le fait que l'inductance est constituée par une couche mince non magnétique (11, 12), servant de support pour le conducteur unique (l; le) disposé en spires s'étendant alternativement sur les deux faces de ce support, et un circuit magnétique constitué par deux couches ferromagnétiques minces déposées respectivement sur chacune des faces de ce support. 7. Capteur selon une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'ensemble de l'inductance est réalisé sur un substrat céramique (8) servant également de support pour les composants du circuit électronique associé (3 à 7) afin de constituer un ensemble hybride. 8. Capteur selon une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'ensemble de l'inductance est déposé sur un substrat semi-conducteur (9) servant en même temps à constituer les composants du circuit électronique associé (3 à 7) afin de constituer un ensemble intégré.