Brevet FR2819370A1 — publié le 20020712

L'invention concerne un compartiment d'électronique étanche pour un appareil de commande de véhicule automobile, intégré dans le moteur ou la boîte de vitesses, qui est réalisé dans une cavité en forme de cuvette d'une plaque support. Un appareil de commande de véhicule automobile destiné à être monté dans une boîte de vitesses ou un moteur de véhicule automobile (ce qu'on appelle un appareil de commande intégré) est décrit dans la demande de brevet allemand DE 197 12 842. L'appareil de commande présente un boîtier composé d'une plaque de base et d'un couvercle de boîtier en forme de capot. Pour la connexion électrique d'une électronique de commande logée dans le boîtier, il est prévu un circuit imprimé flexible qui pénètre dans le boîtier à travers une fente ménagée entre la plaque de base et le couvercle du boîtier. Pour garantir la nécessaire étanchéité du boîtier par rapport à un milieu environnant, une garniture d'étanchéité moulée est disposée dans la région de la fente. Le couvercle du boîtier est ancré dans la plaque de base par une liaison mécanique solide, au moyen d'un assemblage par chevilles emmanchées à force. Un inconvénient consiste dans la complexité relativement grande de cet appareil de commande sous l'aspect de la construction et de la technique de montage. On connaît, par le document DE 195 42 883 A1, un compartiment d'électronique étanche qui comprend une plaque support présentant une cavité en forme de cuvette, qui forme un logement pour un composant électronique. Un circuit imprimé flexible pénètre dans la cavité en passant par- dessus le bord de cette dernière et établit le contact avec le composant qui y est disposé. On connaît aussi, par le document DE 199 07 949 A1, un compartiment d'électronique étanche pour un appareil de commande, dans lequel un circuit imprimé flexible pénètre pour établir le contact. L'invention a pour but de créer un compartiment d'électronique étanche destiné à abriter une électronique d'appareil de commande qui puisse être réalisé économiquement. Selon l'invention, ce problème est résolu par un compartiment d'électronique étanche pour un appareil de commande de véhicule automobile intégré dans le moteur ou dans la boîte de vitesses, comprenant - une plaque support qui présente une cavité en forme de cuvette formant un logement pour une électronique de commande, - un circuit imprimé flexible qui est collé à joint étanche sur la plaque support dans une région qui entoure la cavité, est introduit dans cette cavité en passant par-dessus un bord de cette dernière et est mis en contact électrique avec l'électronique de commande qui y est disposée, et - un recouvrement qui est fixé à la plaque support par un collage qui l'assemble au circuit imprimé flexible et ferme ainsi la cavité à joint étanche.. Un aspect essentiel de l'invention consiste à monter un recouvrement pour la fermeture étanche à l'huile du compartiment d'électronique et à fixer ce recouvrement au circuit imprimé flexible par collage. De cette façon, on peut se dispenser d'un couvercle de boîtier séparé. Par ailleurs, les garnitures d'étanchéité moulées utilisées habituellement sont supprimées. Etant donné que le collage assure à lui seul l'étanchéité aussi bien que la fixation mécanique du recouvrement par rapport à la plaque support, la nécessité d'autres dispositions de fixation du recouvrement à la plaque support disparaît. Le recouvrement est de préférence constitué par une feuille de matière plastique, en particulier une feuille de polyimide, par une plaque mince en matière plastique ou en métal, ou par une plaque composite faite d'une plaque mince en matière plastique ou métal, sur laquelle la feuille de matière plastique est apportée par stratification. En dehors de l'aspect de l'économie de pièces, la solution selon l'invention est aussi particulièrement économique grâce au fait que des modifications de la construction intéressant le contour de la feuille de matière plastique ou de la plaque mince ou de la plaque composite - qui sont nécessaires, par exemple à la suite de modifications de la configuration de la cavité - n'ont que peu d'influence sur le coût. Dans le cas de l'utilisation d'une feuille de matière plastique, un avantage consiste en ce que cette feuille peut bien s'adapter, en se bombant, à des conditions de pression variables dans le moteur ou dans la boîte de vitesses. On obtient aussi une adaptation à la pression, dans une plus faible mesure, en utilisant une plaque mince ou plaque composite souple en flexion. Une autre disposition avantageuse est caractérisée en ce que la cavité de la plaque support présente des angles dans son pourtour et en ce que le circuit imprimé flexible est fendu ou évide dans la région des angles. Les fentes ou évidements évitent que le circuit imprimé flexible ne forme des plis saillants dans la région des angles, ce qui pourrait compromettre l'étanchéité du collage. Le collage peut être réalisé, soit sous la forme d'une feuille de colle fixée au recouvrement, soit sous la forme d'un cordon de colle déposé sur le circuit imprimé flexible. Les particularités suivantes peuvent s'avérer avantageuses lors de la mise en oeuvre de l'invention: - la feuille de matière plastique est d'épaisseur inférieure à 100,um et présente en particulier une épaisseur d'entre 25 jlm et 75 ptm; - le recouvrement est une mince plaque de matière plastique, en particulier de PA6.6 GF30, ou une plaque métallique mince, en particulier d'aluminium; - le recouvrement est une mince plaque de matière plastique ou de métal sur la face dirigée vers la plaque support de laquelle est collée une mince feuille de matière plastique; le recouvrement est souple en flexion; - la cavité est de forme arrondie dans la région de transition entre le fond et la région de paroi de la cavité et/ou dans la région de transition entre la région de paroi et la surface de la plaque support; - le collage est réalisé sous la forme d'une feuille de colle appliquée au recouvrement; - le collage est réalisé par un cordon de colle déposé sur le circuit imprimé flexible; - la plaque support est une pièce de matière plastique et une plaque métallique est prévue dans la région du fond de la cavité en forme de cuvette; - la plaque support est une pièce métallique présentant une cavité formée par coulée sous pression, par emboutissage ou par matriçage; - le compartiment d'électronique est rempli d'un gel. L'invention est décrite ci-après à propos d'un exemple de réalisation et d'une variante de cet exemple, en regard des dessins. Sur ces derniers: La Fig. 1 montre une vue de dessus d'une plaque support selon I'invention présentant une cavité en forme de cuvette; La Fig. 2 montre la plaque support représentée sur la Fig. 1, en vue de côté; La Fig. 3 montre une représentation en perspective éclatée d'un appareil de commande intégré possédant un compartiment d'électronique étanche selon l'invention: La Fig. 4 montre une représentation en coupe partielle du compartiment d'électronique selon l'invention à l'état assemblé; La Fig. 5 montre dans une vue de dessus une variante de plaque support représentée sur la Fig. 1; et La Fig. 6 montre dans une représentation en perspective éclatée une variante du compartiment d'électronique représenté sur la Fig. 3. Selon la Fig. 1, une plaque support plane 1, faite de préférence d'aluminium, présente une cavité 2 en forme de cuvette qui est prévue pour recevoir une électronique de commande. Dans l'exemple représenté ici, la cavité 3 en forme de cuvette présente une forme de base rectangulaire. Elle peut être formée, par exemple dans le cadre d'une fabrication de la plaque support par coulée sous pression, ou encore elle peut être formée par une étape d'emboutissage ou de matriçage. La plaque support 1 est prévue pour être montée, par exemple dans une boîte de vitesses de véhicule automobile et elle y forme une surface de montage pour d'autres organes internes à la boîte de vitesses, comme des capteurs et des actionneurs. La Fig. 2 montre la plaque support en vue de côté. Il est visible que les régions 3 de la paroi de la cavité 2 sont réalisées par des surfaces obliques qui sont formées avec un arrondi aussi bien dans la région de transition côté fond que dans la région du bord de la cavité 2 qui se raccorde à la face supérieure de la plaque support 1. Des régions de paroi 3 orientées perpendiculairement à la surface de la plaque support sont également possibles. La Fig. 3 montre une représentation en perspective éclatée de l'ensemble de l'appareil de commande. Au-dessus de la plaque support 1, on a représenté un circuit imprimé flexible 4 qui présente, dans une région centrale, un évidement 5 dont la conformation correspond sensiblement à la conformation de la cavité 2 dans ses régions d'angle. Dans les autres régions, qui se trouvent entre celles-ci, quatre segments 6 en forme de languette du circuit imprimé 4 s'étendent vers I'intérieur ou vers le centre, de sorte qu'à leurs angles avants, ils sont de nouveau presque en contact. Une électronique de commande 7 est représentée au-dessus du circuit imprimé flexible 4. Cette électronique de commande 7 est réalisée sur un support de circuit 8, par exemple sur un substrat en céramique. Elle est composée de composants électroniques 9 qui sont connectés électriquement au plan des conducteurs du support de circuit 8. Le support de circuit 8 est mis à son tour en liaison électrique avec le circuit imprimé flexible 4 par des fils de bonding 10. Au-dessus de l'électronique de commande 7, on a représenté un élément d'étanchéité plat 11 qui peut être réalisé, soit sous la forme d'une feuille de matière plastique, par exemple d'une feuille de Kapton, soit sous la forme d'une plaque de matière plastique mince (de préférence en PA6.6 GF30), soit sous la forme d'une plaque métallique (par exemple en aluminium). Une autre possibilité consiste à fabriquer l'élément d'étanchéité 1 1 en une plaque métallique mince (en particulier une plaque d'aluminium) ou en une plaque de matière plastique, qui est revêtue d'une feuille de matière plastique (par exemple d'une feuille de Kapton), sur sa face dirigée vers la plaque support 1. L'épaisseur de la feuille de matière plastique peut être inférieure à 100 pm. Par exemple, elle peut valoir entre 25 tam et 75 pm. Les dimensions latérales de l'élément d'étanchéité 11 doivent être nettement supérieures aux dimensions latérales de la cavité 2 afin qu'elles puissent la recouvrir entièrement et qu'on dispose encore d'une place suffisante latéralement en dehors de la cavité 2 pour permettre de coller l'élément d'étanchéité 11 sur le circuit imprimé flexible 4. Par ailleurs, la profondeur de la cavité 2 et la hauteur d'encombrement de l'électronique de commande 7 doivent être adaptées l'une à l'autre de manière que, lorsqu'elle est mise en place, l'électronique de commande 7 ne fasse saillie en aucun endroit au-dessus du niveau du bord supérieur de la cavité 2 en forme de cuvette. L'assemblage de l'appareil de commande représenté sur la Fig. 3 s'effectue de la façon suivante: Tout d'abord, le circuit imprimé flexible 4 est apporté par stratification (c'est-à-dire collé) au bon emplacement sur la face supérieure de la plaque support 1. A cet effet, on utilise une colle étanche à l'huile qui est fixée contre la face inférieure du circuit imprimé flexible 4, par exemple sous la forme d'une feuille de colle qui porte une couche de protection pelable. Il est aussi possible de déposer de la colle sur la face supérieure de la plaque support 1 avant l'étape de collage. Il est important que la colle entoure la cavité 2 de tous côtés de manière à réaliser entre le circuit imprimé flexible 4 et la plaque support 1 un assemblage étanche qui entoure entièrement la cavité 2. L'étape de stratification s'effectue habituellement dans une presse avec application de hautes pressions. Dans une étape suivante, le support de circuit 8 est collé sur le fond de la cavité 2. Ensuite, les contacts de l'électronique de commande 7 avec le circuit imprimé flexible 4 sont réalisés dans la position de montage, au moyen des fils de bonding 10. Grâce à la conformation du circuit imprimé flexible 4 possédant les segments 6 en forme de languettes qui s'étendent vers l'électronique de commande 7, pratiquement toute la périphérie de l'électronique de commande 7 peut être mise à profit pour la réalisation des contacts (au moyen des fils de bonding 10). Dans l'étape suivante, I'élément de fermeture étanche plat 11 est collé sur la face supérieure du circuit imprimé flexible 4. Egalement pour ce collage, on utilise une colle étanche à l'huile qui entoure le contour de la cavité sur tous les côtés et sans interruption. Par exemple, la colle peut être appliquée sur la face inférieure de l'élément d'étanchéité plat 11 sous la forme d'une feuille de colle couvrant toute la surface - ou avec une fenêtre dans la région de la cavité 2. Une autre possibilité consiste à déposer la colle sur la surface du circuit imprimé flexible 4 sous la forme d'un cordon de colle qui entoure entièrement la cavité 2. L'élément d'étanchéité 11 peut être apporté par stratification dans des régions qui se trouvent en dehors du circuit imprimé flexible 4 ou, dans le cas d'une forme du circuit imprimé flexible 4 qui n'entoure pas entièrement la cavité 2, également à joint étanche sur la face supérieure de la plaque support 1. Dans l'étape de stratification proprement dite, I'élément d'étanchéité plat 11 (comme on l'a déjà mentionné, il peut s'agir, par exemple, d'une simple feuille, d'une plaque mince ou d'un élément composite formé d'une plaque mince portant une feuille apportée par stratification) est pressé et collé à chaud, par exemple à l'aide d'une spire chauffante, sur le circuit imprimé flexible 4 et éventuellement sur des régions de la plaque support 1. L'étanchéité du compartiment d'électronique créé entre la cavité 2 de la plaque support 1 et I'élément d'étanchéité plat 11 est assurée par la stratification. Aucune autre mesure ni aucun autre dispositif auxiliaire (comme, par exemple, des garnitures d'étanchéité moulées, des éléments de fixation ou de serrage, etc.) n'est nécessaire pour obtenir un assemblage entièrement étanche et d'une solidité mécanique durable, entre l'élément d'étanchéité plat 11 et le circuit imprimé flexible 4 ou éventuellement des parties de la plaque support 1. Comme colle, on peut utiliser, par exemple, une colle acrylique. Pour garantir la sécurité du processus du recouvrement et assurer une protection du compartiment d'électronique en fonctionnement, en particulier lorsque l'élément d'étanchéité plat 11 est simplement composé d'une feuille de matière plastique, on peut monter en supplément sur la plaque support 1 un recouvrement protecteur (non représenté), par exemple formé d'un simple couvercle métallique, en le vissant ou en le rivant sur l'élément d'étanchéité plat 11. Le recouvrement protecteur n'assure pas de fonction d'étanchéité. La Fig. 4 montre une vue en coupe partielle de la plaque support 1 avec un circuit imprimé flexible 4 et un élément d'étanchéité 1 1 disposé pardessus. Il est visible que l'on réalise un appareil de commande de forme très plate, possédant des propriétés extrêmement favorables en ce qui concerne le comportement de dissipation de la chaleur, ainsi que la répartition des trajets de signaux et de conduction électrique au moyen du circuit imprimé flexible 4, ainsi qu'un principe de fermeture étanche économique et universellement utilisable. Le compartiment d'électronique étanche formé entre la cavité 2 et l'élément d'étanchéité plat 11 peut être rempli d'un gel 12, en particulier d'un gel de silice, pour la stabilité, la protection contre les vibrations et la compensation de la pression extérieure. Les Fig. 5 et 6 représentent une variante de l'exemple de réalisation représenté sur les Fig. 1 et 3. Les mêmes éléments sont désignés par les mêmes signes de référence. La différence essentielle par rapport à l'exemple de réalisation sur les Fig. 1 à 4 consiste en ce que la plaque support 1' est une pièce de matière plastique résistante à l'huile de la boîte de vitesses, fabriquée, par exemple, en une polyamide renforcée de fibres de verre (par exemple PA6.6 GF30). Le fond de la cavité 2 est réalisé par une plaque métallique plane 13, en particulier une plaque d'aluminium qui est moulée par injection dans la plaque support en matière plastique 1'. Une autre différence consiste en ce que le circuit imprimé flexible 4' est engagé dans la cavité 2, non pas par plusieurs segments 6 en forme de languettes mais par un segment unique 6' qui s'étend sur la circonférence sans interruption. Dans cette réalisation du circuit imprimé flexible 4', on vise à faire en sorte, par une stratification étanche du circuit imprimé flexible 4', y compris dans la région inférieure de la cavité, que la formation de plis saillants du circuit imprimé flexible 4' qui se produit dans la région des angles de la cavité 2 ne risque pas de conduire à un défaut d'étanchéité de l'appareil de commande. L'assemblage de l'appareil de commande représenté sur les Fig. 5 et 6, ainsi que les étapes de collage qui doivent être exécutées dans cette opération s'effectuent de la façon déjà décrite. Ici, on est toujours certain d'obtenir, par une simple étape de collage entre l'élément d'étanchéité plat 11 et le circuit imprimé flexible 4, 4', une fermeture entièrement étanche du compartiment d'électronique, les différentes formes de construction des réalisations de l'appareil de commande électronique qui sont représentées sur les Fig. 1 à 4 et 5, 6 pouvant être combinées entre elles d'une façon quelconque. REVENDICATIONS 1. Compartiment d'électronique étanche pour un appareil de commande de véhicule automobile intégré dans le moteur ou dans la boîte de vitesses, comprenant - une plaque support (1, 1') qui présente une cavité (2) en forme de cuvette, formant un logement pour une électronique de commande (7), - un circuit imprimé flexible (4, 4') qui est collé à joint étanche sur la plaque support (1, 1') dans une région qui entoure la cavité (2), pénètre dans cette cavité (2) en passant par-dessus un bord de cette dernière et est mis en contact électrique avec l'électronique de commande (7) qui y est disposée, et - un recouvrement (11) qui est fixé à la plaque support (1, 1') par un collage qui l'assemble au circuit imprimé flexible (4, 4') et ferme ainsi la cavité (2) à joint étanche. 2. Compartiment d'électronique étanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le recouvrement est une feuille de matière plastique (11), en particulier une feuille de polyimide. 3. Compartiment d'électronique étanche selon la revendication 2, caractérisé en ce que - la feuille de matière plastique (11) est d'épaisseur inférieure à 100 pm et présente en particulier une épaisseur d'entre 25 Fm et 75 gm. 4. Compartiment d'électronique étanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le recouvrement (11) est une mince plaque de matière plastique, en particulier de PA6.6 GF30, ou une plaque métallique mince, en particulier d'aluminium. 5. Compartiment d'électronique étanche selon la revendication 1, caractérisé en ce que - le recouvrement (1 1) est une mince plaque de matière plastique ou de métal sur la face dirigée vers la plaque support (1, 1') de laquelle est collée une mince feuille de matière plastique. 6. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - le recouvrement (1 1) est souple en flexion. 7. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - la cavité (2) présente des angles dans son pourtour, et - le circuit imprimé flexible (4) est fendu ou évidé dans la région d'un angle. 8. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - la cavité (2) est de forme arrondie dans la région de transition entre le fond et la région de paroi (3) de la cavité (2) et/ou dans la région de transition entre la région de paroi (3) et la surface de la plaque support (1, 1'). 9. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - le collage est réalisé sous la forme d'une feuille de colle appliquée au recouvrement (11). 10. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - le collage est réalisé par un cordon de colle déposé sur le circuit imprimé flexible (4, 4'). 11. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - la plaque support (1') est une pièce de matière plastique et - une plaque métallique (13) est prévue dans la région du fond de la cavité en forme de cuvette (2). 12. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - la plaque support (1) est une pièce métallique présentant une cavité (2) formée par coulée sous pression, par emboutissage ou par matriçage. 13. Compartiment d'électronique étanche selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que - le compartiment d'électronique est rempli d'un gel (12).