Brevet FR2778817A1 — publié le 19991119

- 1 - DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la production d'appareils et d'instruments, plus particulièrement ceux soumis à des conditions d'utilisation et/ou de nettoyage extrêmes, et a pour objet un procédé de fabrication d'un appareil ou instrument, ainsi qu'un appareil ou instrument, notamment du type thermomètre électronique, obtenu par ce procédé. Certains appareils ou instruments renfermant des composants électriques et/ou électroniques peuvent être mis en oeuvre dans des conditions de chocs, d'exposition à des liquides, de désinfection et d'agressions chimiques et physiques poussées. Tel est notamment le cas des thermomètres électroniques, notamment ceux utilisés en milieu hospitalier. Or, ces instruments sont actuellement fabriqués par assemblage, par exemple par vissage, soudage ou encliquetage, de deux demi-coques ou par assemblage d'un corps monocoque avec un capuchon, la carte ou le circuit imprimé supportant les éléments fonctionnels étant introduit(e) préalablement dans les corps de ces instruments. Il en résulte des lignes de joint et des discontinuités de surface qui constituent des zones de faiblesse en termes d'étanchéité, pouvant entraîner un endommagement de l'instrument, notamment lorsqu'il est plongé pendant une durée prolongée dans un liquide, par exemple désinfectant, et nécessitent un temps de nettoyage et de désinfection important, pénalisant pour le personnel en charge de cette opération et de ce fait souvent tronqué. On connaît, par ailleurs, des techniques de fabrication de pièces ou d'éléments par surmoulage par injection de matière thermoplastique, permettant de réaliser des pièces et des éléments résistants aux chocs, compacts et relativement étanches, sans nécessiter le recours à des procédés d'assemblage fastidieux et pénalisants économiquement. Toutefois, les techniques de surmoulage actuelles font appel à des éléments de calage débouchant sur la face externe de la pièce surmoulée et constituant des discontinuités à ce niveau, n'autorisent pas le surmoulage des pièces sensibles à la chaleur, ou à la pression, ne permettent pas de ménager de passage s'étendant de l'élément à surmouler jusqu'à la surface extérieure du produit surmoulé et entraînent une consommation importante de matériau thermoplastique, pénalisante pour le coût de revient et le poids du produit fini. -2- La présente invention a notamment pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un appareil ou d'un instrument par surmoulage total ou partiel de ses éléments fonctionnels, notamment de ses composants et circuits électriques et/ou électroniques, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer la structure support portant lesdits éléments fonctionnels et pouvant se présenter notamment sous la forme d'une ou de plusieurs carte(s) ou plaque(s), dans un moule à injection, ladite structure support étant positionnée dans le moule notamment par l'intermédiaire d'au moins un élément en forme de capot ou de coque rapporté sur ladite structure support et dont une portion de paroi au moins repose directement contre la face interne dudit moule, puis à injecter, après fermeture du moule, le matériau thermoplastique destiné à former le corps de l'appareil ou de l'instrument concerné et recouvrant entièrement la structure support, les éléments fonctionnels et le ou les élément(s) en forme de capot ou de coque, à l'exception de la ou des paroi(s) ou portion(s) de paroi(s) en contact avec la face interne du moule de ce(s) dernier(s) et, enfin, après solidification du matériau thermoplastique, à extraire ledit appareil ou instrument dudit moule. L'invention a également pour objet un thermomètre électronique comprenant une carte ou un circuit imprimé supportant ses éléments fonctionnels et relié à un module capteur de température se terminant par une sonde, caractérisé en ce que le corps dudit thermomètre est réalisé par surmoulage d'un matériau thermoplastique et en ce que ledit corps comporte au moins une cavité creuse délimitée, chacune, d'une part, par la carte ou le circuit imprimé et, d'autre part, par un élément en forme de capot ou de coque rapporté sur ladite carte ou ledit circuit imprimé et dont une portion de paroi au moins n'est pas recouverte par le matériau thermoplastique et est affleurante avec la surface extérieure dudit corps. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe d'une structure support d'éléments fonctionnels disposé dans un moule à injection, avant surmoulage; la figure 2 est vue en élévation latérale et en coupe d'un ensemble module capteur de température/circuit imprimé d'un thermomètre électronique disposé dans un moule à injection, avant surmoulage, et, 3- la figure 3 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un thermomètre électronique selon l'invention. Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, le procédé de fabrication selon l'invention consiste essentiellement à disposer la structure support 2 portant lesdits éléments fonctionnels 3, 3' et pouvant se présenter notamment sous la forme d'une ou de plusieurs carte(s) ou plaque(s), dans un moule à injection 4, ladite structure support 2 étant positionnée dans le moule 4 notamment par l'intermédiaire d'au moins un élément 5 en forme de capot ou de coque rapporté sur ladite structure support 2 et dont une portion de paroi 5' au moins repose directement contre la face interne 4' dudit moule 4, puis à injecter, après fermeture du moule 4, le matériau thermoplastique destiné à former le corps 6 de l'appareil ou de l'instrument I concerné et recouvrant entièrement la structure support 2, les éléments fonctionnels 3 et le ou les élément(s) 5 en forme de capot ou de coque, à l'exception de la ou des paroi(s) ou portion(s) de paroi(s) 5' en contact avec la face interne 4' du moule 4 de ce(s) dernier(s) et, enfin, après solidification du matériau thermoplastique, à extraire ledit appareil ou instrument I dudit moule 4. L'élément 5 peut, par conséquent, dans certains cas, assurer à lui seul le maintien de la structure support 2 dans le moule 4 et formera ainsi le seul élément surmoulé débouchant sur la face extérieure de l'appareil ou de l'instrument 1. La paroi ou portion de paroi 5' pourra réaliser plusieurs fonctions, éventuellement cumulables, à la fois technique et esthétique. Ainsi, la paroi ou portion de paroi 5' du capot ou de la coque 5 en contact avec la face interne 4' du moule 4 peut être transparente sur au moins une partie de sa surface et/ou présenter une texture souple et flexible sur au moins une partie de sa surface. Les dispositions précitées permettront de disposer sous ladite paroi ou portion de paroi 5' des voyants de signalisation ou des moyens d'affichage, par exemple du type DEL ou LCD, ainsi que des moyens de commande du type boutons ou analogue, permettant de réaliser une liaison interactive entre l'utilisateur et l'instrument ou l'appareil 1, sans compromettre l'étanchéité de ce dernier. En outre, en formant des cavités creuses, ledit au moins un élément 5 en forme de capot ou de coque permet de réduire la quantité de matière thermoplastique nécessaire au surmoulage. -4- De plus, en vue d'éviter tout endommagement des éléments fonctionnels 3, 3' au cours du surmoulage, compte tenu des conditions de température, de pression et de vitesse d'injection liées à cette opération, ledit au moins un élément 5 rapporté en forme de capot ou de coque constitue avec la carte ou plaque 2 correspondante une structure sensiblement fermée, isolant le ou les circuits ou composants sensibles 3', notamment celui ou ceux sensible(s) à la chaleur, du matériau thermoplastique chaud injecté. Lorsqu'un maintien supplémentaire de la carte ou plaque 2 dans le moule 4 est nécessaire, il peut être prévu que cette dernière comporte également au moins une pièce de calage 7 rapportée reposant contre la face interne 4' du moule 4 fermé par l'intermédiaire d'un contact ponctuel ou quasi-ponctuel, ou non, suivant qu'il est prévu que l'extrémité de ladite pièce de calage 7 soit visible ou non (voir notamment figure 1 des dessins annexés). Afin d'alléger d'avantage encore l'instrument ou l'appareil 1 concerné, de pouvoir définir une couche d'enrobage ou de surmoulage sensiblement constante, même en cas de forme extérieure à section fortement variable, et de pouvoir équilibrer la répartition de la masse dudit appareil ou instrument 1, le procédé peut consister à rapporter sur la ou les carte(s) 2 plusieurs éléments 5, 8 constituant des structures creuses fermées ou formant avec la carte 2 des structures creuses fermées, dont au moins une est en contact avec la face interne 4' du moule 4 et/ou dont au moins une recouvre au moins un circuit ou composant sensible 3' en l'isolant de tout contact avec le matériau thermoplastique injecté, destiné à former le corps 6. En vue d'assurer une étanchéité totale entre l'élément 5 ou les éléments 5 et le matériau thermoplastique formant le corps 6 au plus prés de la surface externe 6' de l'appareil ou de l'instrument 1, chaque élément 5 en forme de capot ou de coque présente au niveau de ses parois latérales 5", à proximité de sa paroi ou de sa portion de paroi 5' en contact avec la face interne 4' du moule 4, au moins une bande 9 de surface périphérique non plane, comportant par exemple des conformations en forme de nervure(s) et de rainure(s), formant des chicanes d'étanchéité. Bien que le procédé de fabrication puisse être mis en oeuvre pour la réalisation de divers appareils ou instruments 1, il est particulièrement bien adapté pour la réalisation de thermomètres électroniques ou de dispositifs de mesure analogues. Un tel thermomètre électronique comprendra une carte 2 supportant les composants électriques et électroniques 3, 3' et un module 10 capteur de -5- température, relié à ladite carte 2 et intégrant une sonde correspondante. Ce module 10 est encapsulé, préalablement au surmoulage du corps 6 du thermomètre 1, dans une coque 11 en un matériau adapté, seule une portion arrière 11' de ladite coque 11, dirigée vers la carte 2, étant surmoulée par le matériau thermoplastique formant le corps 6. Le module 10 capteur de température pourra préférentiellement être monté sur ou relié à la carte ou plaque 2 par une liaison rigide et servir ainsi de pièce de maintien et de calage de ladite carte ou plaque 2 dans le moule 4, sa partie non recouverte par le matériau thermoplastique pouvant reposer directement contre la face interne dudit moule 4 et être éventuellement pincé entre les parties constitutives de ce dernier. La présente invention a également pour objet un appareil ou instrument électrique ou électronique présentant un corps résultant d'un surmoulage partiel ou total de ses éléments fonctionnels et obtenu par l'intermédiaire du procédé de fabrication décrit précédemment. Enfin, l'invention concerne, en outre, comme le montre la figure 3 des dessins annexés, un thermomètre électronique 1 comprenant une carte ou un circuit imprimé 2 supportant ses éléments fonctionnels 3, 3' et relié à un module capteur de température intégrant au moins une sonde. Le corps 6 de ce thermomètre 1 est réalisé par surmoulage d'un matériau thermoplastique de nature bio-compatible et ledit corps 6 comporte au moins une cavité creuse 6' délimitée, chacune, d'une part, par la carte ou le circuit imprimé 2 et, d'autre part, par un élément 5 en forme de capot ou de coque rapporté sur ladite carte ou ledit circuit imprimé 2 et dont une portion de paroi 5' au moins n'est pas recouverte par le matériau thermoplastique et est affleurante avec la surface extérieure 6" dudit corps 6. La paroi ou portion de paroi ou portion de paroi 5' affleurante et non recouverte par le matériau thermoplastique formant le corps 6 est au moins partiellement souple et/ou au moins partiellement transparente, ledit élément 5 en forme de capot ou de coque s'étendant par dessus au moins un composant ou circuit 3' sensible, notamment à la chaleur, et/ou au moins un composant ou circuit de signalisation lumineuse ou sonore, tels que des voyants, un écran d'affichage, un vibreur, un bip ou analogue. Selon une caractéristique de l'invention, représentée à la figure 3 des dessins annexés, le module 10 capteur de température est encapsulé dans une coque 11 en un matériau adapté dont seule une portion d'extrémité arrière 11' est recouverte par le matériau thermoplastique de surmoulage. -6- Ladite portion d'extrémité arrière 11' pourra également comporter des conformations en rainures et nervures, destinées à permettre un liaisonnement solide et étanche par imbrication entre le corps 6 surmonté et la coque 1 1 recouvrant et renfermant le module 10, le matériau thermoplastique pouvant avantageusement former un joint à lèvre extérieur. Cette coque 11 pourra elle-même être du type surmoulé et réalisée en un matériau bon conducteur de chaleur. Comme déjà indiqué précédemment, le corps 6 surmoulé pourra avantageusement comporter plusieurs cavités creuses 6' délimitées par des éléments creux fermés 8 et/ou en forme de capot ou de coque 5 rapportés sur ladite carte ou ledit circuit imprimé 2, dont au moins un est affleurant au niveau de la surface externe 6" du corps 6 et/ou encapsule au moins un composant sensible 3'. De manière préférentielle, le thermomètre électronique 1 précité est obtenu au moyen du procédé de fabrication décrit, ci-dessus, en tant que produit fini venu de moulage et présente une forme extérieure galbée, sensiblement dépourvue de renfoncement et d'interstice. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. -7- REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'un appareil ou d'un instrument par surmoulage total ou partiel de ses éléments fonctionnels, notamment de ses composants et circuits électriques et/ou électroniques, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer la structure support (2) portant lesdits éléments fonctionnels (3, 3') et pouvant se présenter notamment sous la forme d'une ou de plusieurs carte(s) ou plaque(s), dans un moule à injection (4), ladite structure support (2) étant positionnée dans le moule (4) notamment par l'intermédiaire d'au moins un élément (5) en forme de capot ou de coque rapporté sur ladite structure support (2) et dont une portion de paroi (5') au moins repose directement contre la face interne (4') dudit moule (4), puis à injecter, après fermeture du moule (4), le matériau thermoplastique destiné à former le corps (6) de l'appareil ou de l'instrument (1) concerné et recouvrant entièrement la structure support (2), les éléments fonctionnels (3) et le ou les élément(s) (5) en forme de capot ou de coque, à l'exception de la ou des paroi(s) ou portion(s) de paroi(s) (5') en contact avec la face interne (4') du moule (4) de ce(s) dernier(s) et, enfin, après solidification du matériau thermoplastique, à extraire ledit appareil ou instrument (1) dudit moule (4). 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit au moins un élément (5) rapporté en forme de capot ou de coque constitue avec la carte ou plaque (2) correspondante une structure sensiblement fermée, isolant le ou les circuits ou composants sensibles (3'), notamment celui ou ceux sensible(s) à la chaleur, du matériau thermoplastique injecté, ladite carte ou plaque (2) pouvant également comporter au moins une pièce de calage (7) rapportée reposant contre la face interne (4') du moule (4) fermé par l'intermédiaire d'un contact ponctuel ou quasi-ponctuel. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la paroi ou portion de paroi (5') du capot ou de la coque (5) en contact avec la face interne (4') du moule (4) est transparente sur au moins une partie de sa surface. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la paroi ou portion de paroi (5') du capot ou de la coque (5) en contact avec la face interne (4') présente une texture souple et flexible sur au moins une partie de sa surface. -8- ) Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à rapporter sur la ou les carte(s) (2) plusieurs éléments (5, 8) constituant des structures creuses fermées ou formant avec la carte (2) des structures creuses fermées, dont au moins une est en contact avec la face interne (4') du moule (4) et/ou dont au moins une recouvre au moins un circuit ou composant sensible (3') en l'isolant de tout contact avec le matériau thermoplastique injecté, destiné à former le corps (6). 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque élément (5) en forme de capot ou de coque présente au niveau de ses parois latérales (5"), à proximité de sa paroi ou de sa portion de paroi (5') en contact avec la face interne (4') du moule (4), au moins une bande (9) de surface périphérique non plane, comportant par exemple des conformations en forme de nervure(s) et de rainure(s). 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'instrument (1) consiste en un thermomètre électronique comprenant une carte (2) supportant les composants électriques et électroniques (3, 3') et un module (10) capteur de température, relié à ladite carte (2) et intégrant une sonde correspondante, ledit module (10) étant encapsulé, préalablement au surmoulage du corps (6) du thermomètre (1), dans une coque (11) en un matériau adapté, seule une portion arrière (11') de ladite coque (11), dirigée vers la carte (2), étant surmoulée par le matériau thermoplastique formant le corps (6). 8) Appareil ou instrument électrique ou électronique présentant un corps obtenu par surmoulage partiel ou total de ses éléments fonctionnels, caractérisé en ce qu'il est obtenu par l'intermédiaire du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 9) Thermomètre électronique comprenant une carte ou un circuit imprimé supportant ses éléments fonctionnels et relié à un module capteur de température se terminant par une sonde, caractérisé en ce que le corps (6) dudit thermomètre (1) est réalisé par surmoulage d'un matériau thermoplastique et en ce que ledit corps (6) comporte au moins une cavité creuse (6') délimitée, chacune, d'une part, par la carte ou le circuit imprimé (2) et, d'autre part, par un élément (5) en forme de capot ou de coque rapporté sur ladite carte ou ledit circuit imprimé (2) et dont une portion de paroi (5') au moins n'est pas recouverte par le matériau thermoplastique et est affleurante avec la surface extérieure (6") dudit corps (6). 10) Thermomètre électronique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la paroi ou portion de paroi (5') affleurante et non recouverte par le matériau thermoplastique formant le corps (6) est au moins partiellement souple -9- et/ou au moins partiellement transparente, ledit élément (5) en forme de capot ou de coque s'étendant par dessus au moins un composant ou circuit (3') sensible, notamment à la chaleur, et/ou au moins un composant ou circuit de signalisation lumineuse ou sonore. 1 1) Thermomètre électronique selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que le module (10) capteur de température est encapsulé dans une coque (11) en un matériau adapté dont seule une portion d'extrémité arrière (11') est recouverte par le matériau thermoplastique de surmoulage. 12) Thermomètre électronique selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le corps (6) surmoulé comporte plusieurs cavités creuses (6') délimitées par des éléments creux fermés (8) et/ou en forme de capot ou de coque (5) rapportés sur ladite carte ou ledit circuit imprimé (2), dont au moins un est affleurant au niveau de la surface externe (6") du corps (6) et/ou encapsule au moins un composant sensible (3'). 13) Thermomètre électronique selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il est obtenu au moyen du procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, en tant que produit fini venu de moulage et présente une forme extérieure galbée, sensiblement dépourvue de renfoncement et d'interstice.