Brevet FR2564246A1 — publié le 19851115

I La présente invention concerne un dispositif de fixation destiné à maintenir dans un champ magnétique une plaquette de Hall qui consiste en une plaquette de semicon- ducteur avec une couche de surface dopée. Les dispositifs à effet Hall ou plaquettes de Hall en matière semiconductrice sont fragiles et on doit donc les maintenir à l'aide de moyens de fixation pour les utiliser dans des applications pratiques. Le brevet britan- nique n 2 106 710 décrit des moyens de fixation pour une plaquette de Hall comprenant un bloc, par exemple en matiè- re plastique, dans lequel la plaquette est moulée, et dans lequel on peut également mouler des plaquettes polaires en matière ferromagnétique. La plaquette de semiconducteur est ici enveloppée des deux côtés par une matière diélectrique et il existe un grand entrefer entre les plaquettes polai- res. Lorsqu'on mesure le champ magnétique dans l'entrefer d'un circuit magnétique en fer, ceci a un effet d'affai- blissement important sur le champ magnétique présent dans le circuit magnétique. On connaît également des dispositifs de fixation pour des plaquettes de Hall d'après le brevet des E.U.A. no 2 725 504 qui décrit des dispositifs consis- tant en une couche isolante placée sur les faces supérieure et inférieure du semiconducteur, avec des plaquettes polai- res en matière ferromagnétique à l'extérieur de ces cou- ches. Dans ce cas également, la plaquette de semiconducteur en matière diélectrique est enveloppée des deux côtés, ce qui fait que l'entrefer est grand. En outre, les plaquettes de Hall ayant ce type de moyens de fixation donnent un si- gnal de sortie faible du fait que la plaquette est épaisse. Les plaquettes de Hall ayant un signal de sortie de niveau élevé, qui sont minces, ont leurs connexions électriques sur la surface supérieure de la plaquette de semiconducteur et sont difficiles à isoler avec ce type de fixation. Conformément à l'invention, les difficultés men- tionnées ci-dessus sont éliminées par un dispositif de fi- xation pour une plaquette de Hall très mince qui présente un très faible entrefer. Un aspect préféré de l'invention porte sur un dispositif de fixation destiné à maintenir une plaquette de Hall sur une plaquette de circuit dans un champ magnétique, caracté- risé en ce que la plaquette de circuit est percée d'un trou, une plaquette polaire en matière ferromagnétique est fixée sur une face de la plaquette de circuit, cette pla- quette polaire comporte une saillie qui est introduite dans le trou et sur la surface d'extrémité de laquelle est dis- posée la plaquette de Hall, et en ce qu'une seconde pla- quette polaire en matière ferromagnétique est fixée par l'intermédiaire d'une entretoise à l'autre côté de la pla- quette de circuit, exactement face au trou, de façon à établir un entrefer défini entre la seconde plaquette po- laire et la saillie qui se trouve sur la première plaquette polaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 montre la mesure d'un champ magnéti- que dans un circuit magnétique en fer à l'aide d'une pla- quette de Hall; la figure 2 est une représentation en perspective d'une plaquette de Hall de type connu; la figure 3 est une coupe d'un dispositif de fi- xation conforme à l'invention, en compagnie d'une plaquette de Hall; la figure 4 représente schématiquement un champ magnétique intéressant le dispositif de fixation, pendant une mesure dans un circuit magnétique en fer; et la figure 5 représente un autre mode de réalisa- tion de l'invention, avec un dispositif de fixation formé sur une plaquette. La figure I représente une utilisation connue de plaquettes de Hall pour la mesure de l'intensité d'un courant électrique. Un circuit magnétique en fer 1 est équipé d'une bobine 2 dans laquelle circule un courant I m qu'on désire mesurer. Un entrefer 3 dans le circuit magné- tique en fer contient une plaquette de Hall 4 qui est tra- versée par un champ magnétique B dont l'intensité dépend du courant Im. On applique un courant connu Ih à la pla- quette de Hall, et le signal de sortie Vh de celle-ci réa- git à ce courant et au champ magnétique B. Le signal de sortie Vh fournit ainsi une mesure du courant Im- On désire souvent que le signal de sortie Vh soit grand par rapport au courant Im à mesurer. Le signal de sortie Vh varie en proportion inverse de l'épaisseur de la plaquette de Hall, et une condition essentielle est donc que la plaquette de Hall soit mince. La figure 2 montre une telle plaquette de Hall 15 de type connu. Une plaquette 5 en matière semiconductrice, par exemple en silicium ou en arséniure de gallium, comporte une couche active 7 sur sa surface supérieure 6. Cette couche com- porte des surfaces de connexion 8 pour le courant Ih et des surfaces de connexion 9 pour mesurer le signal de sor- tie Vh. On forme la couche active 7 et les surfaces de connexion 8 et 9 au moyen d'une substance de dopage diffu- sée dans la matière de base au niveau de la surface de la plaquette. La couche 7 et les surfaces de connexion, dont l'épaisseur est seulement d'environ I nm, ont une résisti- vité faible comparée à celle de la matière de base dans la plaquette 5. Les surfaces de connexion sont situées sur la surface supérieure 6 de la plaquette 5, ce qui fait qu'on peut fixer des fils de connexion aux surfaces avec des techniques de fabrication classiques. Une autre condition essentielle pour obtenir un signal de sortie Vh de niveau élevé est que l'intensité du champ magnétique appliqué à la plaquette de Hall soit élevée. Comme on l'a indiqué, ceci exige que l'entrefer soit petit, bien que l'intensité du champ puisse être affec- tée par la concentration du champ magnétique dans la pla- quette de Hall. La figure 2 montre un mode de réalisation d'un dispositif de fixation conforme à l'invention dans le- quel ces objectifs sont atteints. Deux plaquettes polaires 11 et 12 en matière ferromagnétique comportent des saillies respectives 13 et 14 qui sont placées face à face et dont les surfaces en regard sont parallèles. Un entrefer est formé entre les saillies dont les surfaces sont notablement plus petites que celles des plaquettes polaires, et la pla- quette de Hall 15, décrite ci-dessus, est placée dans l'en- trefer. Un châssis 10 en matière diélectrique situé entre les plaquettes polaires, qui entoure les saillies, détermine la distance entre les plaquettes polaires et donc la largeur de l'entrefer. Les plaquettes polaires sont fixées au chas- sis à l'aide de colle et le châssis est formé par la combi- naison d'une partie inférieure 10a et d'une partie supérieu- re 10b. ia plaquette de Hall est fixée par sa surface infé- rieure à la saillie 14, par exemple & l'aide de colle, et sa surface supérieure 6 se trouve à une faible distance de la saillie 13. li matière de base de la plaquette 5 consti- tue une couche isolante entre la couche active 7 et la saillie 14. Des fils de connexion électriques 16 connectent les surfaces de connexion 8 et 9 aux surfaces de connexion 17 sur la partie inférieure 10a du châssis. Ces surfaces sont à leur tour connectées électriquement aux surfaces de connexion extérieures 18 à l'extérieur du châssis, au moyen de conducteurs 19. Les surfaces de connexion 17 et 18, ainsi que les conducteurs 19, sont appliqués sur la partie inférieure 10a du châssis par un procédé tel que celui qu'on utilise pour les circuits imprimés, avant de fixer la partie supérieure 10b du châssis sur la partie inférieu- re. L'entrefer du dispositif de fixation décrit peut être petit, du fait qu'il n'y a pas de matière isolante autour de la plaquette de Hall, et que la distance entre les saillies 13 et 14 doit seulement être suffisamment grande pour loger entre ces saillies la plaquette 5, avec de la place pour les fils de connexion 16. La figure 4 re- présente schématiquement le champ magnétique dans la pla- quette de Hall. Les surfaces dirigées vers l'extérieur des plaquettes polaires 11 et 12 portent contre les pôles du circuit magnétique en fer 1, et du fait que la plus faible distance entre les plaquettes polaires se trouve au niveau des saillies 13 et 14, le champ magnétique B est concentré dans ces dernières. Dans le mode de réalisation, le ch&ssis comprend deux parties 10a et 0lob, mais on peut évidemment le former en une seule pièce, avec des ouvertures pour des conduc- teurs électriques allant vers la plaquette de Hall. Comme on peut le voir, le dispositif de fixation décrit en rela- tion avec le mode de réalisation consiste en une capsule qui peut être fermée hermétiquement et qui est susceptible de satisfaire des exigences très élevées en ce qui concerne l'étanchéité. Le ch&ssis 10 est dans ce cas en une matière imperméable, par exemple en céramique, et les plaquettes polaires sont fixées au ch&ssis par une matière telle que du verre ou de la soudure. Dans ce dernier cas, le châssis comporte un revêtement de métal au niveau des plaquettes polaires, pour que la soudure puisse y adhérer. La figure 5 représente un autre mode de réalisa- tion de l'invention dans lequel un dispositif de fixation est formé sur une plaquette de circuit 21 portant des circuits électriques 22, et la plaquette de circuit fait partie du dispositif de fixation. La plaquette polaire 12 est fixée à la face inférieure de la plaquette de circuit, avec sa saillie 14 logée dans un trou dans la plaquette de circuit. Du côté supérieur de la plaquette de circuit, se trouve un élément de châssis 24 qui est fixé de façon à entourer ce trou, et la plaquette polaire 11 est fixée au châssis avec la saillie 13 dirigée vers la saillie 14. Ia plaquette de Hall 15 qui se trouve sur la saillie 14 est connectée aixcircuits électriques 22 présents sur la pla- quette de circuit par l'intermédiaire de fils de connexion 16 et de conducteurs 23 qui sont imprimés sur la surface de la plaquette de circuit. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation destiné à maintenir une plaquette de Hall sur une plaquette de circuit dans un champ magnétique, caractérisé en ce que la plaquette de circuit (21) est percée d'un trou, une plaquette polaire (12) en matière ferromagnétique est fixée sur une face de la plaquette de circuit, cette plaquette polaire comporte une saillie (14) qui est introduite dans le trou et sur la surface d'extrémité de laquelle est disposée la plaquette de Hall (15), et en ce qu'une seconde plaquette polaire (11) en matière ferromagnétique est fixée par l'intermédiai- re d'une entretoise (24) à l'autre côté de la plaquette de circuit (21), exactement face au trou, de façon à établir un entrefer défini entre la seconde plaquette polaire (11) et la saillie (14) qui se trouve sur la première plaquette polaire (12). 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entretoise (24) consiste en un châssis fermé. 3. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pla- quette de circuit (21) et l'entretoise (24) sont en céra- mique. 4. Dispositif de fixation selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les pla- quettes polaires (11, 12) sont respectivement fixées à l'entretoise (24) et à la plaquette de circuit (21) à l'aide d'une matière imperméable à la diffusion.