Brevet FR2737919A1 — publié le 19970221

La présente invention concerne un procédé de fixation et de réalisation de contact d'éléments résistifs, qui présentent une couche résistive sous la forme d'une piste résistive en tant que film chaud se trouvant sur un substrat allongé, plan, sur une région plane d'un support de capteur d'un anémomètre à film chaud, ainsi qu'un capteur pour anémomètre à film chaud. Du document DE 4.122.295 A1, est connu un dispositif de mesure d'écoulement d'air pour la canalisation d'aspiration d'un moteur à combustion interne, qui présente un boîtier tubulaire se trouvant dans un tronçon de la canalisation d'admission avec un tube de Venturi, une première résistance étant disposée dans le tube de Venturi, dont la température et/ou la résistance est régulée par un circuit électrique, la grandeur de réglage constituant une mesure pour la masse d'air, ainsi qu'une deuxième résistance fonction de la température disposée dans le tube de Venturi en vue d'une compensation de la température; la première résistance étant réalisée sous forme de pont dans un évidement en forme de cadre d'une partie d'un support de puce faisant saillie dans le canal du tube de Venturi, un évidement en forme de U disposé en amont ou en aval de l'évidement formant un cadre étant prévu, au-dessus duquel la deuxième résistance sous forme de pont fait saillie. Dans une telle disposition, l'isolement thermique de la résistance vis-à-vis du support, ou vis-à-vis de la périphérie environnante ainsi que la difficulté d'effectuer une mesure exacte de la masse d'air en mouvement dans le cas d'un écoulement pulsé s'avère problématique. Du document DE 3.135.793 A1 est connu un procédé de mesure de la masse d'un fluide s'écoulant de façon pulsée dans une section d'écoulement, en particulier pour la mesure de la masse d'air d'aspiration de moteurs à combustion interne, dans lequel par détection différentielle entre des valeurs d'une résistance fonction de la température et d'une ou de deux résistances d'indication, peut être influencé le signal de mesure représentant la masse du fluide en mouvement en fonction du sens de l'écoulement. En outre, du document DE 3.637.541 A1, est connu un capteur de masse d'air avec reconnaissance d'une pulsation, dans lequel entre deux thermocapteurs est disposé un élément chauffant, de sorte que selon le sens de l'écoulement de l'air, le capteur de température balayé par l'élément chauffant détecte une température accrue; ainsi, le sens de l'écoulement peut être détecté. En outre, du document DE 3.935.778 A1, est connu un dispositif de mesure de masse d'air avec reconnaissance d'une pulsation, dans lequel deux films chauffants sont juxtaposés, de sorte que selon le sens de l'écoulement, un des films chauffants est totalement balayé, tandis que l'autre se trouve dans une zone d'absence d'écoulement. En vue de l'évaluation, est toujours utilisé le signal de mesure d'amplitude plus élevée. Du document DE-GM 89 03 330.1, est connu un découplage thermique simplifié de l'élément chauffant et des capteurs d'un anémomètre à film chaud, en tant que matériau support de conductibilité thermique plus faible est choisi le verre, de telle sorte que pour la réalisation peut être utilisée la structure SMT. Du document DE 3.829.195 Al, est connu un capteur de température rapide en vue de la détection de la température d'un fluide; dans lequel un élément résistif réalisé sous la forme d'une résistance sous forme de pellicule est disposé sur un émail, de manière à obtenir une membrane qui découple de façon très satisfaisante la couche résistive. En outre, du document EP O 447 596 B1, est connu un capteur de température avec une résistance de mesure fonction de la température disposé sur un substrat sous forme de couche, qui est protégée par une couche de recouvrement vis-à-vis d'influences de l'environnement, la couche de recouvrement étant recouverte d'une couche de protection en un métal faiblement réactif, de préférence du platine. Le but de la présente invention est de proposer un capteur pour anémomètre à film chaud, permettant d'une part une fabrication bon marché, cependant, d'autre part également, un temps de réponse rapide par utilisation d'un matériau inerte à faible conductibilité thermique; une évacuation thermique la plus faible possible depuis l'élément résistif vers le support du capteur étant ainsi obtenue; en outre, le capteur doit être hautement insensible à la corrosion et à l'encrassement, de manière à obtenir pratiquement une longévité élevée. Le but est atteint, conformément à l'invention, grâce au procédé selon lequel l'élément résistif avec au moins deux contacts de connexion disposés espacés l'un de l'autre dans sa région de bord, est introduit, mis en contact et maintenu dans une zone de connexion munie de ressorts de contact d'une borne de contact du support de capteur, caractérisé en ce que l'élément résistif est introduit unilatéralement avec ses contacts de connexion dans un évidement en forme de tiroir du support de capteur, de sorte que le côté inférieur de l'élément résistif repose par trois points d'appui disposés en triangle sur des parties surélevées de l'évidement en forme de tiroir et ensuite les contacts de connexion sont soudés à des parties de contact de la borne de contact, l'élément résistif étant poussé sur les parties surélevées par une précontrainte exercée sur son côté supérieur des ressorts de contact. Dans une forme de réalisation préférée du procédé, un contact de raccordement de l'élément résistif disposé à chaque extrémité et en une prise médiane d'une piste résistante réalisée sous forme de M ou de méandres, est disposé dans la plage de raccordement associée respective des bornes de contact. La plaque support est réalisée sous la forme d'une pièce moulée par injection de matière plastique, les plages de contact prévues à l'extrémité du ou des éléments résistifs étant prévus aux extrémités de lignes de raccordement, qui sont injectées sous la forme d'éléments découpés dans la plaque support. Grâce à un appui ponctuel du côté inférieur de l'extrémité de l'élément résistif sur trois parties surélevées et disposées triangulairement de l'évidement en forme de tiroir est supprimé un dégagement de chaleur de l'élément résistif à la zone de raccordement du support du capteur; les contacts élastiques exercent, grâce à leur précontrainte, une pression sur le côté supérieur à proximité des contacts de raccordement de l'élément résistif, de sorte que l'extrémité de l'élément résistif est poussée selon un appui en trois points stable sur les parties surélevées de l'évidement. Après liaison électrique et mécanique des contacts de raccordement juxtaposés des éléments résistifs avec les contacts élastiques des bornes de contact de la plaque support, la totalité de la plage de contact est soudée à l'aide d'une colle époxy, d'une colle à durcissement par UV ou d'une colle aux silicones; ceci sert non seulement à la fixation mais également à la protection contre la corrosion. Dans une forme de réalisation préférée, on utilise en tant que substrat un verre de conductibilité thermique de 0,96 W/(m x K), la capacité calorifique s'élève à 977 J/(kg x K). Selon une autre forme de réalisation avantageuse, on utilise en tant que substrat un émail de conductibilité thermique de 25,1 W/(m x K), celui-ci pouvant être réalisé de façon très mince et en raison de sa conductibilité thermique satisfaisante peut être échauffé rapidement lors d'un accroissement de la masse d'air. Les avantageuses dispositions suivantes sont, en outre, de préférence adoptées: - un contact de connexion de l'élément résistif disposé un à l'extrémité respective et un à une prise médiane d'une piste résistive réalisée en forme de M ou de méandres sont disposés dans la région de connexion associée des bornes de contact; - les ressorts de contact des bornes de contact respectives du support de capteur sont soulevées avant introduction de l'élément résistif et abaissées lentement après introduction de l'élément résistif sur les contacts de connexion de celui-ci; - les contacts de connexion de l'élément résistif sont reliés de facon inamovible grâce à un processus de fusion à la région de connexion des bornes de contact respectives; - la borne de contact respective présente une plage de contact, qui est réunie par soudage ou collage électriquement conducteur au contact de connexion de l'élément résistif; et - en vue de la stabilisation et de la protection contre la corrosion, une colle époxy, une colle durcissant par UV ou une colle aux silicones est déposée dans la zone de connexion de l'élément résistif. Le but est atteint, conformément à l'invention, par un capteur pour anémomètre à film chaud équipé d'une résistance de mesure et d'au moins un élément résistif allongé, plan, en tant que film chaud, qui présente au moins une couche résistive se trouvant sur un substrat allongé, plan, la résistance de mesure et l'élément résistif étant disposés dans des évidements en forme de cadre d'un support de capteur plan et étant solidarisés électriquement et mécaniquement avec celui- ci, au moins l'élément résistif étant introduit par une extrémité dans l'évidement en forme de tiroir, caractérisé en ce que l'élément résistif est maintenu sous la forme d'un appui à trois points sur trois parties surélevées de l'évidement en forme de tiroir du support de capteur, les trois points formant un triangle et l'élément résistif étant maintenu sur l'appui à trois points par pression sur ses contacts de connexion par précontrainte des ressorts de contact. Selon une caractéristique avantageuse, les zones de connexion de l'élément résistif sont reliées par soudure aux ressorts de contact réalisés sous la forme de plages de contact. S'avère comme particulièrement avantageuse la stabilité élevée de l'élément résistant disposé unilatéralement dans l'évidement sous forme de tiroir; grâce à l'application de la précontrainte des ressorts de contact, l'appui est en outre stabilisé. Ci-après, l'objet de l'invention est expliqué plus en détail à l'aide des Figures la, lb, lc, ld, 2a, 2b, 3a, 3b, 3c et 3d. La Figure la représente un capteur équipé d'un élément résistif avec prise médiane sur le substrat de verre, qui présente une conductibilité thermique faible, mais une capacité thermique relativement élevée; la Figure lb représente une coupe longitudinale selon la droite AA; la Figure lc représente un détail agrandi X de la Figure la; la Figure ld représente un détail Y de la Figure lb. La Figure 2a est axée sur la plage de tolérance de l'angle entre le plan du support de capteur et le substrat de l'élément chauffant, la Figure 2a représente une vue de dessus de l'appui en trois points, tandis que la Figure 2b représente une coupe longitudinale selon la droite AA. La Figure 3a est axée sur un support de capteur équipé de deux éléments chauffants sur le substrat d'émail, le matériau en émail présentant une conductibilité thermique relativement élevée, mais une faible capacité thermique; la Figure 3b représente une coupe longitudinale selon la droite AA de la Figure 3a, la Figure 3c représente un détail agrandi X de la Figure 3a et la Figure 3d représente un détail agrandi Y de la Figure 3b. Selon la Figure la, est prévu en vue du maintien des éléments résistifs, un support de capteur sous la forme d'une plaque support 1 en forme de cadre en matière plastique résistant à la chaleur, ainsi qu'il est connu du document cité dans l'introduction DE 4.122.295 A1. La plaque support présente des évidements en vue de la réception d'une résistance de mesure de température 2 en tant qu'élément résistif, ainsi que d'une résistance chauffante 3 en tant qu'élément résistif. Le capteur de température 2 se compose d'un élément stratifié mince de température en platine disponible de façon normalisée. La résistance chauffante 3 contient selon la Figure la et la Figure lc une couche résistive 7 en forme de méandres ou une piste résistive sur un substrat de verre présentant une conductibilité thermique de 0,96 W/(m x K) et une capacité calorifique de 977 J/(kg x K); l'épaisseur de la couche résistive 7 s'élève à 0,7 à 2,0 m, l'épaisseur du substrat 6 est comprise entre 0,1 mmn et 0,25 mm; la largeur du substrat 6 est comprise entre 1,9 mmn et 4,0 mm, sa longueur est de l'ordre de 4,0 à 16 mm. La plage de contact est munie d'un recouvrement électriquement isolant 8 en colle époxy. Le support proprement dit de la résistance chauffante 3 sur la plaque support 1 s'effectue par des profilés creux réalisés sous forme de tiroir en tant que zones d'arrêt ou de fixation 9, l'élément résistif étant relié à ses trois points de contact 10, 11 et 12 espacés les uns des autres sur le bord par soudage avec les ressorts de contact correspondants 13, 14 et 15 des bornes de contact des fils de connexion 16, 17, 18 reposant sur trois points 19. Ainsi qu'on le voit sur la Figure 2a, il s'agit d'un appui dit à trois points, avec trois points 19 se trouvant sur trois parties surélevées de l'évidement sous forme de tiroir et avec les trois contacts de liaison 10, 11 et 12, qui font selon l'élévation latérale de la Figure 2b un angle d'inclinaison entre 0 et 2'. En coupe sur la Figure lb, cet angle est représenté par 0 pour le cas idéal. Sur la Figure lc est visible la liaison des contacts de connexion 10, 11 de la résistance chauffante 3 avec les ressorts de contact 13, 14 de la plaque support 1, les fils de connexion 16, 17 étant formés par des éléments de cuivre découpés. Après établissement de la liaison par soudage selon la Figure la ou la Figure lc, la totalité de la plage de contact est moulée avec une colle époxy, afin de garantir une stabilité suffisante de la liaison ainsi qu'une protection suffisante contre la corrosion. Sur la Figure ld, est représentée la région de connexion de la résistance chauffante 3 avec son contact de liaison 11, qui est réunie par soudage dans la région du ressort de contact 14 avec le fil de raccordement 17 réalisé sous la forme d'un élément découpé en cuivre, la totalité de l'emplacement de la soudure étant recouvert de colle époxy en vue de l'accroissement de la stabilité mécanique et la résistance à la corrosion. La Figure 3a représente une disposition analogue à celle décrite des Figures la, lb, lc et ld, la mesure en fonction du sens n'étant pas ici représentée par un élément résistif comportant deux éléments partiels réunis par une prise médiane, mais par deux résistances chauffantes 20, 21; l'élément résistif servant de résistance chauffante 20 présente à chaque extrémité deux contacts de connexion juxtaposés 22, 23, qui sont munis de ressorts de contact 24, 25 prévus pour la soudure dans la région terminale de lignes de connexion 26, 27, les lignes de connexion 26, 27 étant réalisées à leur extrémité sous la forme d'éléments découpés en cuivre. La résistance chauffante 21 est de façon analogue reliée à l'aide de ces contacts de connexion 28, 29 aux extrémités des lignes de connexion 32, 33 réalisées sous la forme de ressorts de contact 30, 31, les lignes de connexion 32, 33 étant également réalisées sous la forme d'éléments en cuivre découpés (plot de connexion). Les couches résistives 34, 35 se composent respectivement d'une couche fonctionnelle en platine en forme de U ou de méandres qui présente une épaisseur de 0,7 pm à 2,0 pm, tandis que les substrats 36, 37 des résistances chauffantes 20, 21 se composent chacun d'un émail de conductibilité thermique de 25,1 W/(m x K) et d'une capacité calorifique de 190 J/(kg x K); l'épaisseur des substrats 36, 37 est comprise entre 0,1 mm et 0,25 mm, leur largeur est comprise entre environ 1,9 et 4,0 mmn, tandis que leur longueur est comprise entre 4,0 mm et 16 mmn. La Figure 3c représente un détail désigné par X de la Figure 3a, dans lequel l'extrémité de la résistance chauffante 20 munie des points d'appui 19 est visible avec son raccordement aux ressorts de contact 24, 25, la Figure 3d représente une coupe longitudinale à grande échelle selon la Figure 3b, sur laquelle est visible le point d'appui de la résistance chauffante 21 ainsi que le point de liaison. La structure de principe correspond à la Figure lb, telle que déjà décrite en détail. 1l R E V E N D I C A T I O NS 1. Procédé de fixation et de réalisation de contact d'éléments résistifs, qui présentent une couche résistante se trouvant sur un substrat allongé, plan, sous la forme d'une piste résistante en tant que film chaud, sur une région plane d'un support de capteur (1) d'un anémomètre à film chaud, selon lequel l'élément résistif avec au moins deux contacts de connexion disposés espacés l'un de l'autre dans sa région de bord, est introduit, mis en contact et maintenu dans une zone de connexion munie de ressorts de contact d'une borne de contact du support de capteur, caractérisé en ce que l'élément résistif est introduit unilatéralement avec ses contacts de connexion dans un évidement en forme de tiroir du support de capteur, de sorte que le côté inférieur de l'élément résistif repose par trois points d'appui disposés en triangle sur des parties surélevées de l'évidement en forme de tiroir et ensuite les contacts de connexion (10, 11, 12, 22, 23, 28, 29) sont soudés à des parties de contact de la borne de contact, l'élément résistif (2, 3, 20, 21) étant poussé sur les parties surélevées par une précontrainte exercée sur son côté supérieur des ressorts de contact (13, 14, 15, 24, 25, 30, 31). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un contact de connexion de l'élément résistif disposé un à l'extrémité respective et un à une prise médiane d'une piste résistive réalisée en forme de M ou de méandres sont disposés dans la région de connexion associée des bornes de contact. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ressorts de contact (13, 14, , 24, 25, 30, 31) des bornes de contact respectives du support de capteur sont soulevées avant introduction de l'élément résistif (2, 3, 20, 21) et abaissées lentement après introduction de l'élément résistif sur les contacts de connexion de celui-ci. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les contacts de connexion de l'élément résistif sont reliés de façon inamovible grâce à un processus de fusion à la région de connexion des bornes de contact respectives. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la borne de contact respective présente une plage de contact, qui est réunie par soudage ou collage électriquement conducteur au contact de connexion de l'élément résistif. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'en vue de la stabilisation et de la protection contre la corrosion, une colle époxy, une colle durcissant par UV ou une colle aux silicones est déposée dans la zone de connexion de l'élément résistif. 7. Capteur pour anémomètre à film chaud équipé d'une résistance de mesure et d'au moins un élément résistif allongé, plan, en tant que film chaud, qui présente au moins une couche résistive se trouvant sur un substrat allongé, plan, la résistance de mesure et l'élément résistif étant disposés dans des évidements en forme de cadre d'un support de capteur plan et étant solidarisés électriquement et mécaniquement avec celui- ci, au moins l'élément résistif (2, 3, 20, 21) étant introduit par une extrémité dans l'évidement en forme de tiroir, caractérisé en ce que l'élément résistif est maintenu sous la forme d'un appui à trois points sur trois parties surélevées de l'évidement en forme de tiroir du support de capteur (1), les trois points (19) formant un triangle et l'élément résistif étant maintenu sur l'appui à trois points par pression sur ses contacts de connexion (10, 11, 12, 22, 23, 28, 29) par précontrainte des ressorts de contact (13, 14, 15, 24, 25, 30, 31). 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les zones de connexion (10, 11, 12, 22, 23, 28, 29) de l'élément résistif sont reliées par soudure aux ressorts de contact (13, 14, 15, 24, 25, 30, 31) réalisés sous la forme de plages de contact.