Brevet FR2655809A1 — publié le 19910614

La présente invention est relative à un procédé d'assemblage d'un boîtier de protection, et au boîtier de protection obtenu par la mise en oeuvre de ce procédé. Plus particulièrement, l'invention est relative d procédé d'assemblage d'un boîtier conçu pour protéger un module électronique des agressions d'un environnement sévère tel qu'on en rencontre en électronique automobile. Les véhicules automobiles sont de plus en plus chargés d'équipements commandés par des modules électroniques. Certains sont placés dans l'habitacle et d'autres sont installés dans le compartiment moteur, par exemple les modules de commande d'injection de carburant et/ou d'allumage, d'anti-blocage des roues, etc... . Ces derniers doivent alors résister à des conditions difficiles de température et d'humidité, à des projections de boue, de sels ou de poussières, etc... . A cet effet, les modules sont enfermés dans des boîtiers en métal ou en matière plastique et éventuellement noyés dans une résine ou un gel protecteur coulé dans le boîtier. Le boîtier lui-meme est constitué de plusieurs pièces, fond, couvercle, ceinture latérale, par exemple, qui doivent être assemblés de manière étanche, quand le module n'est pas noyé dans une résine ou gel de protection. Pour assurer un tel assemblage on utilise couramment des cordons de colle qui assurent à la fois la liaison mécanique des pièces assemblées et l'étanchéité de la liaison. Une autre solution connue consiste à assurer la liaison mécanique avec des vis ou des rivets, par exemple, de manière à comprimer un joint en matériau organique installe entre les pièces assemblées pour assurer l'étanchéité de la liaison. Ces deux solutions présentent l'une et l'autre des inconvénients. Les colles utilisées sont le plus souvent des colles organiques durcissant par polymérisation. L'assemblage de deux pièces du boîtier exige alors deux opérations : le dépôt de la colle puis la polymérisation de celle-ci, généralement opérée à une température supérieure à la température ambiante. Si la pièce collée ferme le boîtier, il faut alors prévoir dans celui-ci un trou d'évent pour empêcher qu'une surpression ne se forme dans le boîtier, surpression qui tendrait à décoller les pièces à assembler ou à créer des trous dans le cordon destiné à assurer l'étanchéité. Ce trou d'évent doit ensuite être rebouché par un point de colle ou par fusion des parois du trou si la pièce percée est en matière plastique, par exemple.En outre le produit utilisé comme colle pour l'assemblage devant présenter à la fois de bonnes propriétés de résistance mécanique et d'étanchéité, son choix doit s'opérer parmi un nombre de produits plus restreint que si ce produit n'avait que l'une de ces deux fonctions à remplir. Lorsqu'on utilise des joints d'étanchéité, il y a obligation de fabriquer un joint spécifique à chaque liaison, conforme au contour suivant lequel les pièces s'assemblent. Il faut s'assurer aussi par des contrôles appropriés que les surfaces des pièces à assembler qui doivent venir en contact avec le joint présentent une planéité et un état de surface compatible avec l'obtention de l'étanchéité recherchée. Il faut s'assurer en outre que le joint restera constamment sous pression, pendant toute la durée d'utilisation du boîtier, de manière à ne pas perdre cette étanchéité. Il apparaît ainsi que l'assemblage de boîtiers étanches suivant les techniques antérieures décrites cidessus implique des opérations nombreuses qui grèvent les coûts de fabrication des boîtiers ainsi obtenus. La présente invention a donc pour but de fournir un procédé d'assemblage d'un boîtier de protection étanche et de bonne tenue mécanique, qui soit de mise en oeuvre peu coûteuse. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui permette de se passer d'un trou d'évent. La présente invention a encore pour but de fournir un tel procédé d'assemblage permettant d'établir dans le boîtier une atmosphère contrôlée. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront dans la suite de la présente description, avec un procédé d'assemblage d'au moins deux parties d'un boîtier de protection, suivant lequel on fixe mécaniquement les deux parties l'une à l'autre de manière qu'elles s'appliquent l'une sur l'autre par des plages en regard définissant une interface suivant un contour fermé. Ce procédé est remarquable en ce qu'on coule sur ce contour un produit d'étanchéité durcissable propre à obturer tout passage entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier, au niveau de l'interface entre les parties assemblées. Ainsi, suivant l'invention, on sépare les fonctions de liaison mécanique et d'étanchéité, ce qui permet de choisir pour les mettre en oeuvre des moyens parfaitement adaptés à la fonction unique qui leur est assignée. Suivant une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, on utilise un produit d'étanchéité thermodurcissable et on laisse napper ce produit sur ce contour à la température de durcissement. Comme on le verra dans la suite, cette disposition permet de se passer d'un trou d'évent dans le boîtier, même lorsque l'on utilise un produit d'étanchéité dont le durcissement exige un chauffage du boîtier. Suivant une autre caractéristique du procédé d'assemblage selon l'invention, on réalise l'opération de nappage dans une enceinte contenant une atmosphère contrôlée constituée, par exemple, par un gaz neutre et sec, de manière à introduire ce gaz dans le boîtier avant la fermeture complète et étanche de celui-ci. Le boîtier suivant l'invention est du type qui comprend une ceinture et au moins une paroi d'extrémité s'adaptant complémentairement l'une à l'autre suivant un contour fermé et des moyens pour fixer mécaniquement la ceinture et la paroi dans une position d'assemblage. Le boîtier est remarquable en ce que la ceinture et la paroi sont conformées de manière & délimiter ensemble un canal suivant le contour fermé, un produit durcissable étant coulé dans le canal pour assurer après durcissement l'étanchéité de la jonction de la ceinture et de la paroi. L'interface de la ceinture et de la paroi au niveau du contour fermé débouche dans la partie du canal qui est obturée par le produit d'étanchéité. Suivant un mode de réalisation préféré du boîtier selon l'invention, une des parties assemblées se prolonge dans le canal par une nervure découpée de passages, permettant au produit d'étanchéité de venir mouiller le débouché de l'interface dans le canal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante et à l'examen de dessin annexé dans lequel - la Figure 1 est une vue de dessus d'un boîtier obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention - la Figure 2 est une vue partielle en coupe prise suivant le trait de coupe AA de la Figure 1. - la Figure 3 est une vue partielle en coupe prise suivant le trait de coupe BB de la Figure 2, et - la Figure 4 est une vue partielle en coupe prise suivant le trait de coupe CC de la figure 2. On se réfère aux Figures 1 et 2 où il apparaît que le boîtier obtenu par la mise en oeuvre du procédé d'assemblage suivant l'invention comprend plusieurs parties, un fond 1, une ceinture 2 et un couvercle 3. La ceinture 2 présente une forme rectangulaire et sa hauteur est telle qu'après assemblage (voir Figure 2), elle ménage entre le fond 1 et le couvercle 3 un espace intérieur au boîtier, suffisant pour recevoir un module électronique à protéger. Celui-ci peut se présenter sous la forme d'une carte portant un ou plusieurs circuits imprimés et des composants électroniques passifs et actifs, ainsi que des circuits intégrés encapsulés. Un connecteur (2') intégré à la ceinture (2) assure classiquement le raccordement du module à des équipements extérieurs au boîtier. Suivant le procédé d'assemblage selon l'invention, on assemble tout d'abord le fond 1 et la ceinture 2, grâce à des moyens de fixation qui sont représentés à la Figure 2. De la ceinture 2 débordent des oreilles 4, 4' (voir Figure 1) perpendiculairement à la surface de cette ceinture, de manière a ce que ces oreilles s'appliquent, en position d'assemblage avec le fond, contre des parties latérales 5, 5' respectivement de ce fond. Sur la figure 2 il apparaît que l'oreille 4 et la partie latérale 5 du fond qui lui est adjacente en position d'assemblage sont assemblées par un rivet 6 qui s'appuie d'une part sur l'oreille 4 et qui est serti d'autre part dans une gorge 7 prévue dans la partie latérale 5. Le rivet 6 est creux et ménage ainsi un espace axial 8 dans lequel on peut introduire un organe de fixation, vis, boulon, etc, permettant de fixer le boîtier sur un support, par exemple à l'intérieur du compartiment moteur d'un véhicule automobile. Bien entendu le rivet 6 n'a été décrit qu'à titre d'exemple.Bien d'autre organes de fixation d'usage courant pourraient être utilisés en lieu et place de ce rivet pour assembler le fond 1 et la ceinture 2. Sur la figure 2 il apparaît encore que le couvercle 3 est fixé sur la ceinture 2 grâce à des moyens de clipsage constitués par au moins une patte 9 dont l'extrémité présente une dent 10 conçue pour venir s'accrocher sur un épaulement 11 prévu à l'extrémité d'une surface inclinée 12 formée sur la paroi intérieure de la ceinture 2. Lors de la mise en place du couvercle 3 sur le boîtier suivant l'invention, pour fermer ce dernier, la face inclinée 12 chasse élastiquement la patte 9 vers l'intérieur du boîtier jusqu a ce que la dent 10 dépasse l'épaulement 11, position dans laquelle la patte 9, sous l'effet de son élasticité, accroche la dent 10 sur l'épaulement 11.La hauteur de la patte 9 est telle, que le couvercle 3 étant ainsi accroché sur la ceinture 2, le couvercle et la ceinture s'appuient en outre l'un sur l'autre suivant deux plages en regard définissant une interface 13. Cette interface 13 suit le contour rectangulaire du boîtier, tel que celui-ci apparaît à la Fig. 1. On remarquera que les moyens de fixation du couvercle et du fond sur la ceinture n'assurent aucune étanchéité du boîtier. Des fluides ou particules diverses peuvent en effet pénétrer dans le boîtier en passant dans l'interface 13, là où les deux plages en regard de la ceinture et du couvercle ne sont pas parfaitement appliquées l'une sur l'autre, du fait des tolérances de fabrication, de la rugosité des surfaces en regard, etc. Il en est de même d'ailleurs au niveau d'une interface 14 entre le fond 1 et la ceinture 2, interface qui débouche d'un côté à l'intérieur du boîtier et de l'autre côté à l'extérieur de celui-ci. Ainsi, si le couvercle, la ceinture et le fond du boîtier sont parfaitement assemblés, du point de vue mécanique, par les moyens de fixation décrits ci-dessus, il reste encore à prévoir des moyens permettant de rendre le boîtier étanche. Suivant l'invention, on conforme à cet effet les parties 1, 2 et 3 du boîtier de manière que celles-ci comprennent des surfaces en regard délimitant des canaux 15 et 16, adjacents respectivement aux interfaces 13 et 14. Le canal 15 prend la forme d'une rigole creusée à la partie supérieure de la ceinture 2, et dans l'épaisseur de celle-ci, cette rigole étant recouverte partiellement par une partie périphérique du couvercle 3 qui s'étend au delà de l'interface 13. De même le canal 16 est délimité par une rigole creusée dans le fond 1 du boîtier, en adjacence avec l'interface 14 et à l'extérieur de cet interface par rapport à l'intérieur du boîtier. Suivant la présente invention, on assure l'étanchéité du boîtier en coulant dans les canaux 15 et 16 un produit d'étanchéité propre à obturer tout passage entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier, au niveau des interfaces 13 et 14. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse du procédé suivant l'invention, le produit d'étanchéité utilisé n'a plus a présenter, après durcissement, de bonnes caractéristiques mécaniques propres a assurer la fixation du fond et du couvercle sur la ceinture, contrairement aux colles utilisées dans la technique antérieure pour assurer à la fois l'assemblage de ces diverses parties du boîtier et l'étanchéité des interfaces entre ces parties. On peut alors choisir le produit d'étanchéité dans une large gamme de produits, ce qui permet de sélectionner un produit propre à assurer au mieux l'unique fonction d'étanchéité requise, compte tenu des matériaux choisis pour constituer le boîtier, des conditions opératoires de fabrication et des conditions d'environnement du boîtier une fois celui-ci mis en service. On pourra ainsi choisir des produits d'étanchéité à base de polyuréthane, des produits à base de silicones ou des résines époxy par exemple. En ce qui concerne les produits à base de polyurétane on pourra choisir, à titre d'exemple, le produit référencé 7026 dans les catalogues de la société HYSOL (USA) ou le produit référencé ALB 20600 dans les catalogues de la société CFPI (FRANCE). En ce qui concerne les produits à base de silicones on pourra utiliser le produit DOW CORNING (USA) référencé Q3 6527, le produit de la société française RHONE-POULENC référencé RTV 132 ou le produit Toshiba (Japon) référencé TSE 325. Une résine époxy convenant comme produit d'étanchéité est la résine référencée Eccobond 285 de la société Emerson et Cuming (USA). Sur les vues en coupe partielle des Figures 3 et 4, on remarque que le couvercle 3 est ceint d'une nervure crénelée 17 qui pénètre dans le canal 15 (Fig. 3), tandis que la ceinture 2 s'enfonce par une autre nervure crénelée 18 dans le canal 16 (Fig. 4). Ces nervures assurent, d'une manière supplétive seulement, l'assemblage des parties 1, 2 et 3 du boîtier. Les créneaux définissent alors des passages pour qu'un produit d'étanchéité 19 déposé dans les canaux 15, 16 puissent venir mouiller les extrémités des interfaces 13, 14 qui débouchent dans les canaux, de manière à assurer ainsi l'étanchéité du boîtier. L'injection du produit d'étanchéité dans chacun des deux canaux peut être réalisée soit par une buse d'injection tournant autour du boîtier soit par un ensemble de plusieurs buses distribuées autour du boîtier. Le produit 20, 20' ainsi répandu dans les canaux 15, 16 respectivement, commence alors à s'étaler. Du fait de sa viscosité, il ne mouille pas instantanément les jonctions définies par les interfaces 13 et 14, sur toute leur longueur. Les produits d'étanchéité préférés utilisables dans l'invention sont à base de polyurétane ou de silicones. Le choix sera opéré en fonction des températures maximales que devra supporter le boîtier dans son milieu d'utilisation. Le temps nécessaire à l'étalement uniforme et complet du produit 20, 20' dans chaque canal ("nappage") est lié aux caractéristiques physico-chimiques du produit utilisé : viscosité, tension superficielle, etc ... et aux conditions opératoires, la température notamment. Après nappage, les jonctions des parties du boîtier selon l'invention qui débouchent dans chaque canal sont entièrement mouillées et, après durcissement, l'on obtient ainsi une étanchéité parfaite du boîtier. Si l'on utilise comme produit d'étanchéité un produit organique thermodurcissable par polymérisation, on doit chauffer le boîtier à cette température ce qui aide au nappage du produit dans les canaux. C'est le cas notamment lorsqu'on utilise un produit d'étanchéité à base de silicones. Toute surpression à l'intérieur du boîtier dûe au chauffage est alors évitée car l'étanchéité du boîtier n'est pas établie avant que le produit d'étanchéité ne se soit réparti parfaitement dans les deux canaux. En assurant ainsi à la fois le nappage et le durcissement du produit d'étanchéité par chauffage, on supprime le trou d'évent qui était auparavant nécessaire pour empêcher une surpression dans un boîtier étanche chauffé. Grâce à l'invention on peut encore introduire dans le boîtier une atmosphère contrôlée, qui restera prisonnière du boîtier étanche. Pour cela il suffit de réaliser l'opération de nappage dans une enceinte. Après avoir établi le vide dans cette enceinte, on introduit une atmosphère contrôlée dans l'enceinte, alors que l'opération de nappage n'est pas terminée. Cette atmosphère pénètre alors dans le boîtier pour s'y trouver retenue une fois l'étanchéité du boîtier établie. L'atmosphère contrôlée peut être constituée par de l'azote débarrassé de toute humidité, par exemple. Ainsi, le procédé suivant l'invention permet d'assembler un boîtier de protection dont l'étanchéité peut être assurée en une seule opération de coulée, d'un produit choisi en fonction de ses seules performances en matière d'étanchéité et non de tenue mécanique. Si un chauffage du produit est cependant nécessaire pour obtenir son durcissement, le procédé suivant l'invention permet, en rendant concomitant le nappage et le durcissement du produit, de se passer d'un trou d'évent et d'avoir à reboucher celui-ci par la suite. Le procédé suivant l'invention permet encore d'injecter simplement un gaz neutre et sec dans le boîtier avant que celui-ci ne soit définitivement scellé. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Ainsi, le boîtier pourrait être constitué d'un fond à rebord et d'un couvercle s'adaptant sur ce rebord, un seul canal d'étanchéité étant alors à prévoir. On préfère cependant concevoir des boîtiers à fond séparé d'une ceinture, ce qui permet de réaliser celle-ci en matière plastique alors que le fond est métallique pour assurer une meilleure dissipation de la chaleur émise par le module. L'invention n'est pas non plus limitée à un boîtier protégeant un module électronique et s'étend au contraire à tout boîtier de protection étanche, quel que soit le produit protégé par ce boîtier. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'un boîtier de protection comprenant au moins deux parties, suivant lequel on fixe mécaniquement les deux parties l'une à l'autre de manière qu'elle s'applique l'une sur l'autre par des plages en regard définissant une interface suivant un contour fermé, caractérisé en ce qu'on coule sur ce contour un produit d'étanchéité durcissable propre à obturer tout passage entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier, au niveau de l'interface entre les parties assemblées. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise un produit d'étanchéité thermodurcissable et on laisse napper ce produit sur le contour à la température de durcissement. 3. Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on réalise le nappage dans une enceinte contenant une atmosphère contrôlée, de manière à introduire cette atmosphère dans le boîtier avant la fermeture complète de celui-ci. 4. Boîtier de protection, notamment pour module électronique, du type comprenant une ceinture (2) et au moins une paroi d'extrémité (1;3) s'adaptant complémentairement l'une à l'autre suivant un contour fermé, des moyens (6 ; 9,11) pour fixer mécaniquement la ceinture et la paroi dans une position d'assemblage, caractérisé en ce que la ceinture (2) et la paroi (1;3) sont conformées de manière à délimiter ensemble un canal (15;16) suivant le contour fermé, un produit durcissable (20;20') étant coulé dans le canal pour assurer après durcissement l'étanchéité de la jonction de la ceinture (2) et de la paroi (1;3). 5. Boîtier conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la dite jonction est constituée par une interface (13;14) d'application de la ceinture et de la paroi au niveau du contour fermé, cette interface débouchant dans la partie du canal qui est remplie par le produit d'étanchéité (20;20'). 6. Boîtier conforme a la revendication 5, caractérisé en ce qu'une des parties du boîtier se prolonge dans le canal (15;16) par une nervure (17;18) découpée de passages permettant au produit d'étanchéité (20;20') de venir mouiller le débouché de l'interface (13;14) dans le canal (15;16). 7. Boîtier conforme à l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend un fond (1) et une ceinture (2) assemblés mécaniquement par rivetage, au moins un rivet (6) définissant un passage axial pour un organe de fixation du boîtier sur un support. 8. Boîtier conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un couvercle (3) fixé sur une ceinture (2) par des moyens de clipsage (9;10).