Brevet FR2767249A1 — publié le 19990212

L'invention concerne un appareil de commande électronique, qui comprend un boîtier, comportant une plaquette de base et un couvercle en matière plastique, et au moins une broche de contact, et un procédé de fabrication d'un tel appareil de commande. Des appareils de commande électronique de ce type sont principalement utilisés dans la technique automobile et servent notamment à commander un moteur et/ou une boîte de vitesses automatique. Si un tel appareil de commande électronique doit, avec les capteurs associés, être totalement intégré dans une boîte de vitesses automatique, il convient que cet appareil de commande électronique puisse être réalisé d'une manière hermétiquement étanche. Il en est de même si une commande de moteur doit être réalisée sous forme d'une "électronique périphérique". Par la demande de brevet allemand publiée avant examen DE 195 41 925 Al, on connaît un appareil de, commande dans lequel sont présents une plaquette métallique de support et un substrat portant des pistes conductrices. Des composants de puissance sont disposés sur la plaquette de support dans une première zone dont l'étanchéité est assurée par rapport à une seconde zone. Une barrette de connexion est montée sur une face métallique de la plaquette de support, des contacts électriques parvenant jusqu'aux pistes conductrices du substrat en traversant un évidement ménagé dans la plaquette de support. La demande de brevet allemand publiée avant examen DE 25 09 507 Al présente un boîtier pour circuit intégré, comprenant une plaquette de base et un couvercle. Des broches de raccordement sont soudées sur la plaquette de base, ces broches s'étendant à travers la plaquette de base et faisant saillie hors du boîtier. Par la demande de brevet allemand publiée avant examen DE 43 05 793 Al, on connaît un module de puissance comportant des composants à semiconducteur qui sont disposés sur des corps de support séparés et situés l'un au-dessus de l'autre, dans un boîtier formé d'une plaquette de support et d'un couvercle. Par la demande de brevet allemand publiée avant examen DE 27 02 173 Ai, on connaît un appareil de commande électronique pour dispositif d'allumage à transistors, qui comprend un boîtier formé par coulée sous pression et comportant une ouverture pour élément de connexion. Un scellement partiel du boîtier au moyen d'une résine coulée permet d'obtenir l'étanchéité sur une barrette de connexion. La barrette de connexion doit être fixée sur une plaquette à circuit imprimé au moyen d'éléments de fixation. La plaquette à circuit imprimé doit à son tour être fixée à l'intérieur du boîtier par vissage. La demande de brevet EP 0 113 073 Ai présente un appareil électrique pour véhicule automobile, comprenant un boîtier étanche à l'humidité. La partie de boîtier qui reçoit un circuit électrique est fermée par une membrane flexible étanche à l'humidité. Des éléments de connexion sont intégrés dans le boîtier d'une manière étanche à l'humidité. Des pièces de liaison sont prévues, à l'intérieur du boîtier, entre les éléments de connexion et une plaquette à circuit imprimé. Ces pièces de liaison sont habituellement des fils de bonding. Un but de l'invention est de fournir un appareil de commande électronique, qui peut être fabriqué d'une manière particulièrement simple, et un procédé pour la fabrication de celui-ci. A cet effet, l'invention a pour objet un appareil de commande électronique, du type comprenant un boîtier comportant une plaquette de base et un couvercle en matière plastique, et au moins une broche de contact, caractérisé en ce que la broche de contact est fixée dans le couvercle en matière plastique et s'étend à travers une ouverture ménagée dans la plaquette de base, et l'appareil comprend en outre un support de circuit comportant un circuit de commande électronique, qui est fixé sur la face de la plaquette de base située en regard du couvercle en matière plastique, et un support de pistes conductrices qui produit une liaison électrique entre la broche de contact et le support de circuit et qui est fixé sur la face de la plaquette de support située en regard du couvercle en matière plastique. L'appareil de commande électronique peut aussi comporter une ou plusieurs des particularités suivantes: - le support de pistes conductrices s'étend dans la zone d'appui entre la plaquette de base et le couvercle en matière plastique, - la plaquette de base est réalisée sous forme d'une plaquette de refroidissement métallique ou métallisée, - le support de pistes conductrices est collé ou déposé d'une manière stratifiée sur la plaquette de base et l'étanchéité du couvercle est assurée par rapport au support de pistes conductrices, d'une manière étanche aux liquides, dans une zone qui est située entre la broche de contact et le support de circuit, - des ouvertures ménagées dans la plaquette de base sont pourvues de douilles en matière plastique et le couvercle en matière plastique est fixé à la plaquette de base au moyen de multiples liaisons par serrage entre une broche de contact et une douille en matière plastique, - une piste conductrice du support de pistes conductrices est serrée entre une douille en matière plastique et une broche de contact, - le support de circuit est collé, dans une section centrale, sur la plaquette de base et, dans une section périphérique, est collé sur le support de pistes conductrices au moyen d'une colle électriquement conductrice, - à une extrémité, la ou les broches de contact sont mises totalement en place à l'injection dans le couvercle en matière plastique, - par leur extrémité de contact, la ou les broches de contact font saillie par la face de la plaquette de base située à l'opposé du couvercle en matière plastique. L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d'un appareil de commande électronique, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes: - un support de pistes conductrices est déposé d'une manière stratifiée sur une plaquette de base, - au moins dans une section périphérique, un support de circuit est collé sur le support de pistes conductrices au moyen d'une colle électriquement conductrice, - des broches de contact sont placées en partie dans un couvercle en matière plastique, - le couvercle en matière plastique et la plaquette de base sont assemblés, de façon telle que les broches de contact traversent des ouvertures de la plaquette de base et une liaison électrique est réalisée entre les broches de contact et le support de pistes conductrices. Etant donné qu'une liaison électrique est produite entre une broche de contact et le support de circuit au moyen d'un support de pistes conductrices, il est possible de renoncer à un procédé complexe de liaison, tel que par exemple le bonding. De préférence, le support de pistes conductrices s'étend dans la zone d'appui entre la plaquette de base et le couvercle en matière plastique. L'étanchéité de la cavité entourée par le couvercle en matière plastique se réalise d'une manière très simple, étant donné que les broches de contact ne doivent pas être contenues dans la cavité dont l'étanchéité est assurée. Si la plaquette de base est réalisée sous forme d'une plaquette de refroidissement, on obtient une action particulièrement bonne de refroidissement pour le circuit de commande électronique lorsque le support de circuit est fixé sur la plaquette de refroidissement au moyen d'une colle thermoconductrice. Grâce à l'emboîtement du couvercle en matière plastique, hors duquel les broches de contact font saillie, sur la plaquette de base, il est possible, en une seule opération, à la fois de produire une liaison électrique entre les broches de contact et le support de circuit et d'obtenir une fixation mécanique du couvercle en matière plastique sur la plaquette de base. L'action de fixation peut encore être accrue au moyen d'une colle. La colle peut alors servir en même temps de moyen permettant d'assurer l'étanchéité de l'intérieur du boîtier. C'est notamment lorsqu'il est prévu un moyen d'étanchéité par rapport à la cavité du boîtier qu'il est aussi possible d'obtenir sans problème une étanchéité protégeant de milieux fluides agressifs, tel qu'huile de boîte de vitesses ou essence. D'autres avantages, particularités et possibilités d'application ressortent de la description des exemples de réalisation en liaison avec les dessins. On voit: à la figure 1, une vue en coupe d'un appareil de commande, à la figure 2, une vue en coupe d'un appareil de commande comportant un élément séparé d'étanchéité et, à la figure 3, une vue de dessous d'un appareil de commande électronique. La figure 1 représente la structure d'un appareil de commande électronique pour une commande totalement intégrée de boîte de vitesses. Un tel appareil de commande est disposé dans le carter d'huile d'une boîte de vitesses automatique. Une pièce de support ou plaquette de base 1 est réalisée sous forme d'une plaquette de refroidissement en aluminium. Un support de pistes conductrices 11, pour lequel il s'agit d'une feuille flexible à pistes conductrices, est déposé d'une manière stratifiée sur la plaquette de base 1. La liaison stratifiée entre la plaquette de base 1 et le support de pistes conductrices 2 est absolument étanche aux liquides. Il n'est pas associé de support de pistes conductrices 11 à la plaquette de base 1 dans une zone centrale. Cette zone centrale est recouverte par un support de circuit 12, pour lequel il s'agit d'un substrat en céramique (LTCC). Le support de circuit 12 comporte des composants électroniques 121 d'un circuit de commande électronique. Dans une section périphérique, le support de circuit 12 est collé sur le support de pistes conductrices 11 au moyen d'une colle électriquement conductrice, par exemple une colle conductrice à l'argent. Il en résulte une liaison électriquement conductrice entre les pistes conductrices 111 du support de pistes conductrices et les composants électroniques 121 du support de circuit. Dans la zone de contact, le support de pistes conductrices 11 et le support de circuit comportent l'un et l'autre des surfaces de contact ou plages qui se font face et sont reliées électriquement au moyen d'une colle conductrice et qui produisent chacune respectivement une liaison d'une piste conductrice avec le composant associé. En outre, dans une section centrale, le support de circuit 12 est fixé directement, au moyen d'une colle thermoconductrice, sur la plaquette de base en aluminium qui constitue en même temps une paroi de boîtier de l'appareil de commande électronique. Il en résulte une dissipation optimale de la chaleur à partir du support de circuit 12. La plaquette de base 1 peut présenter une partie en surélévation dans la zone du support de circuit, de façon telle que la surface de la partie en surélévation soit au même niveau que l'arête supérieure du support de pistes conductrices. Des douilles 131 en matière plastique sont placées dans des ouvertures 13 de la plaquette de base 1. Avant la pose du couvercle 2 en matière plastique sur la plaquette de base 1, une piste conductrice 111 du support de pistes conductrices 11 s'étend par-dessus la douille 131 en matière plastique. Des broches de contact 21 font saillie hors du couvercle 2 en matière plastique, en sortant de la zone qui est prévue pour l'appui sur la plaquette de base 1. Ces broches de contact sont mises en place au moulage par injection dans le couvercle en matière plastique ou emboîtées à force dans celui-ci. Si le couvercle 2 en matière plastique est assemblé à la plaquette de base 1, les broches de contact 21 sont en même temps enfichées dans les douilles 131 en matière plastique. Pour chacune de ces douille 131, une piste conductrice 111 du support de pistes conductrices est entraînée dans cette douille. Il en résulte la réalisation d'un contact électrique entre la broche de contact 21 et la piste conductrice 111 associée, laquelle relie la broche de contact au support de circuit 12. La douille 131 en matière plastique peut présenter une partie en saillie se dressant en direction de la broche de contact. Une telle partie en saillie assure un contact électrique fiable de la piste conductrice 111 par rapport à la broche de contact 21 et empêche un déchirement de cette piste conductrice. L'ouverture de la douille 131 en matière plastique présente une dimension inférieure par rapport à la broche de contact 21. Une fois cette broche 21 poussée dans la douille 131, il se présente une liaison par frottement entre la broche et la douille. Par conséquent, la pose du couvercle 2 en matière plastique sur la plaquette de base 1 assure à la fois une liaison électrique entre les broches de contact 21 et le support de circuit 12 et une liaison mécanique entre le couvercle 2 et la plaquette de base 1. Etant donné qu'un tel appareil de commande comporte habituellement environ à 30 broches de contact 21 réparties à la périphérie de l'appareil, la liaison entre les broches et la plaquette de base bénéficie d'une force de maintien suffisante. Celle-ci peut en outre être renforcée par une couche de colle dans la zone d'appui du couvercle en matière plastique. Cela améliore en même temps l'étanchéité du boîtier. La figure 2 représente un appareil de commande électronique qui comprend un couvercle 2 en matière plastique comportant une rainure 22 qui en fait tout le tour dans la zone d'appui sur la plaquette de base 1, et plus précisément dans la zone d'appui sur le support de pistes conductrices 11. Cette rainure 22 sert à loger une garniture d'étanchéité 3 qui fait tout le tour. Pour cette garniture 3, il peut s'agir d'une garniture d'étanchéité aux liquides ou d'un joint torique. La garniture d'étanchéité- 3 est disposée plus près de l'intérieur du boîtier que les broches de contact 21. Il n'est donc pas nécessaire qu'une étanchéité soit prévue pour les ouvertures 13 de la plaquette de base 1 pour que l'étanchéité du support de circuit 12 par rapport à un milieu fluide, tel qu'huile ou essence, soit assurée. La figure 3 représente une vue de dessous d'un appareil de commande électronique conforme à l'invention. On peut constater que l'appareil de commande comporte de multiples broches de contact 21 dans une section périphérique de la plaquette de base 1. Les broches de contact 21 sont disposées perpendiculairement à la plaquette de base 1. REVENDICATIONS 1. Appareil de commande électronique, du type comprenant - un boîtier comportant une plaquette de base (1) et un couvercle (2) en matière plastique, et - au moins une broche de contact (21), caractérisé en ce que - la broche de contact (21) est fixée dans le couvercle (2) en matière plastique et s'étend à travers une ouverture (13) ménagée dans la plaquette de base (1), et l'appareil comprend en outre: - un support de circuit (12) comportant un circuit de commande électronique, qui est fixé sur la face de la plaquette de base (1) située en regard du couvercle (2) en matière plastique, et - un support de pistes conductrices (11) qui produit une liaison électrique entre la broche de contact (21) et le support de circuit (12) et qui est fixé sur la face de la plaquette de support (1) située en regard du couvercle (2) en matière plastique. 2. Appareil de commande électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support de pistes conductrices (11) s'étend dans la zone d'appui entre la plaquette de base (1) et le couvercle (2) en matière plastique. 3. Appareil de commande électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plaquette de base (1) est réalisée sous forme d'une plaquette de refroidissement métallique ou métallisée. 4. Appareil de commande électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support de pistes conductrices (11) est collé ou déposé d'une manière stratifiée sur la plaquette de base (1) et en ce que l'étanchéité du couvercle (2) est assurée par rapport au support de pistes conductrices (11), d'une manière étanche aux liquides, dans une zone qui est située entre la broche de contact (21) et le support de circuit (12). 5. Appareil de commande électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des ouvertures (13) ménagées dans la plaquette de base (1) sont pourvues de douilles (131) en matière plastique et en ce que le couvercle en matière plastique est fixé à la plaquette de base (1) au moyen de multiples liaisons par serrage entre une broche de contact (21) et une douille (131) en matière plastique. 6. Appareil de commande électronique suivant la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une piste conductrice (111) du support de pistes conductrices (11) est serrée entre une douille (131) en matière plastique et une broche de contact (21). 7. Appareil de commande électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support de circuit (12) est collé, dans une section centrale, sur la plaquette de base (1) et, dans une section périphérique, est collé sur le support de pistes conductrices (11) au moyen d'une colle électriquement conductrice. 8. Appareil de commande électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'à une extrémité, la ou les broches de contact (21) sont mises totalement en place à l'injection dans le couvercle (2) en matière plastique. 9. Appareil de commande électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, par leur extrémité de contact, la ou les broches de contact (21) font saillie par la face de la plaquette de base (1) située à l'opposé du couvercle (2) en matière plastique. 10. Procédé de fabrication d'un appareil de commande électronique, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes: il - un support de pistes conductrices (11) est déposé d'une manière stratifiée sur une plaquette de base (1), - au moins dans une section périphérique, un support de circuit (12) est collé sur le support de pistes conductrices (11) au moyen d'une colle électriquement conductrice, - des broches de contact (21) sont placées en partie dans un couvercle (2) en matière plastique, - le couvercle (2) en matière plastique et la plaquette de base (1) sont assemblés, de façon telle que les broches de contact (21) traversent des ouvertures (13) de la plaquette de base (1) et une liaison électrique est réalisée entre les broches de contact (21) et le support de pistes conductrices (11).