Brevet FR2824416A1 — publié le 20021108

et le comptage desdites cellules défaillantes jusqu'audit seuil. Cette invention concerne un capteur comprenant une carte de support qui est disposée dans un boîtier fabriqué au moins partiellement par un processus de moulage par in- jection et qui est équipée de composants électroniques, op- tiques, électromécaniques et/ou optoélectroniques. Des capteurs de ce type sont utilisés, par exemple, comme capteurs magnétiques, inductifs ou capteurs optoélec- troniques de la manière la plus variée. Dans ce contexte, il est souhaitable en particulier de pouvoir aussi utiliser les capteurs dans des conditions extrêmes, par exemple avec des températures très élevées ou variant considérablement, ou dans des pièces mobiles o les capteurs sont exposés à des accélérations élevées. Avec les capteurs connus, il se produit le fait dés avantageux que lesdites contraintes de température entraî nent fréquemment des dégâts aux composants du capteur ou à l'ensemble du capteur, ce qui peut finalement provoquer un dysfonctionnement ou un arrêt de machines ou d'équipements dans lesquels est utilisé le capteur. Un but de l' invention consiste à améliorer encore un capteur du type énoncé initialement, de sorte que sa capaci té de résistance à des variations de température et aussi, en particulier, à des forces d'accélération, et donc sa du rée de vie, soient augmentées. Ce but est atteint selon ltinvention en ce qu'une région de la carte de support et au moins certains des com posants disposés sur elle sont disposés dans un espace creux formé dans le boîtier qui est au moins partiellement moulé par injection. En raison du fait que, selon l' invention, une région de la carte de support est disposée dans un espace creux, il n'existe pas de possibilité pour que des variations de dimension dues à la température dans ladite région de la carte de support, telle qu'une dilatation de ladite région, provoquent des dommages à la carte de support, étant donné qu'une place suffisante est prévue dans llespace creux selon l' invention pour de telles dilatations. En conséquence, ces variations de dimension dues à la température ne peuvent pas entraîner de dégâts aux composants disposés sur ladite ré- gion de la carte de support. En outre, ladite région de la carte de support a un lO tel volume disponible dans l'espace creux qu'elle peut exé- cuter des vibrations déclenchées par des accélérations du capteur. Dans ce but, la carte de support doit présenter une certaine élasticité, or l'élasticité des cartes du commerce est suffisante. En raison de la possibilité qu'a la carte de lS vibrer, les accélérations du capteur ne sont pas transmises directement aux composants disposés sur ladite région de la carte de support; au contraire, ces accélérations sont plu- tôt "amorties". En conséquence, un capteur selon l'invention a une résistance accrue à des variations de température, en parti- culier à une importante baisse de température, et aux accélérations. Pour les composants disposés dans l'espace creux, il est préférable qu'ils soient disposés écartés des bords ou de la limite de l'espace creux. De cette manière, on garan- tit que des forces d'accélération ne peuvent pas être trans- mises directement aux composants; une vibration de la carte de support est rendue possible qui amortit les accélérations et les transmet seulement aux composants d'une manière atténuée. Il est avantageux que le côté inférieur ou face in- férieure et le côté supérieur ou face supérieure de la ré- gion de la carte de support disposée dans un espace creux soient disposés écartés de la limite de l'espace creux. De cette manière, on obtient que la carte de support puisse exécuter des vibrations à la fois vers le haut et vers le bas. Une accélération agissant sur le capteur peut donc faire entrer la carte de support en une vibration harmonieu se qui diminue lentement, ce qui entraîne une réduction op timisée des forces diaccélération agissant sur les composants. I1 est particulièrement avantageux que les faces d'extrémité de la région de la carte de support disposée dans l'espace creux soient disposées écartées de la limite de l'espace creux. De cette manière, ladite région peut se dilater dans toutes les directions en raison d' augmentations de température et/ou il devient possible pour le boîtier de se rétracter sans que la carte de support et la limite de l'espace creux butent l'une contre l'autre. Un cisaillement de composants entourés par un matériau moulé par injection, qui est possible dans l'art antérieur, est évité également, étant donné que, selon l'invention, les composants ne sont pas entourés par un matériau moulé par injection, mais sont disposés dans l'espace creux. Des forces dues à la tempéra- ture s'exeracant sur la carte de support et/ou les compo- sants, et des dommages qui en résulteraient, sont ainsi évités en général. La carte de support peut être fixée, par exemple, seulement à un seul côté de l'espace creux dans le matériau entourant l'espace creux, de sorte que la carte de support s'avance dans l'espace creux comme un tremplin. Un optimum de possibilités de dilatation et de vibrations est ainsi obtenu. Dans ce contexte, on préfère particulièrement que la région de la carte de support disposée en dehors de l'espace creux soit au moins entourée partiellement par un matériau de boîtier moulé par injection pour maintenir la carte de support dans l'espace creux. Au moins un élément de limitation de déplacement peut s'avancer dans l'espace creux, et sa région d'extrémité tournée vers la carte de support est disposée espacée de la carte de support. Un tel élément de limitation de déplace ment peut servir à limiter les flexions de la carte de sup- port provoquées par ses vibrations, de sorte que les flexions de la carte de support se produisent toujours dans son domaine dlélasticité, et ainsi une rupture de la carte de support est évitée. Dans ce contexte, l'espacement entre la région d'extrémité de l'élément de limitation de déplace- ment et la carte de support doit être optimisé pour que, d'une part, des vibrations ayant une amplitude qui est aussi grande que possible soient autorisées afin d'obtenir un amortissement maximal des accélérations agissant sur les composants, et pour que, d'autre part, ces oscillations soient limitées afin que leur amplitude ne puisse pas deve l0 nir suffisamment grande pour qu'une rupture de la carte de support se produise. L'élément de limitation de déplacement, avantageuse- ment, est disposé sur le côté de l'espace creux éloigné de la région o est fixée la carte de support dans le matériau lS entourant l'espace creux. On s'assure ainsi que l'élément de limitation de déplacement est disposé là o les amplitudes les plus grandes de vibrations de la carte de support se produisent. Il est avantageux que deux éléments de limitation de déplacement soient prévus, dont l'un est orienté ou tourné vers le côté supérieur et l'autre vers le côté inférieur de la carte de support. Les amplitudes de vibrations de la car- te de support peuvent ainsi être limitées directement dans les deux directions. Le ou les éléments de limitation de déplacement peuvent être formés, par exemple, par le maté- riau du boîtier et peuvent être fabriqués au cours du pro- cessus de moulage par injection du boîtier. Des composants supplémentaires disposés à l'exté- rieur de l'espace creux et entourés par du matériau de boî tier moulé par injection peuvent être montés sur la carte de support. En particulier, de tels composants peuvent convenir lorsqu'ils sont moins sensibles à des accélérations, de sor- te qu'ils peuvent se dispenser de la protection contre les accélérations qui est nécessitée par les dispositions selon l' invention. L'espace creux selon l' invention peut être formé par un manchon, en particulier un manchon en forme de gobelet, s qui recoit complètement la carte de support et dans lequel du matériau de boîtier est injecté localement de sorte que la région de la carte de support agencée dans l'espace creux soit disposée à l'extérieur du matériau de boîtier et que la région de la carte de support agencée en dehors de l'espace creux soit entource par du matériau de boîtier moulé par injection. En variante, l'espace creux selon l' invention peut aussi être formé au moyen d'un procédé de pression interne de gaz connu dans l'art antérieur. Dans ce cas, le manchon décrit ci-dessus peut être supprimé. De plus, dans ce cas, l'ensemble du boîtier peut être fabriqué au cours d'un seul processus de moulage par injection. Un moule complexe néces- saire dans d'autres processus de fabrication est ainsi évité. D'autres modes de réalisation préférés de llinven- tion sont décrits dans les revendications dépendantes. L' invention va être décrite dans ce qui suit en se référant aux modes de réalisation et aux dessins joints don nés uniquement à titre d'exemple et non limitatifs, dans lesquels: la fig. l est une vue en coupe de la structure géné- rale d'un capteur selon l'invention; les fig. 2a, 2b sont respectivement une vue en coupe transvereale et en coupe longitudinale d'un manchon qui peut être utilisé dans le cadre d'un premier mode de réalisation de l' invention; la fig. 3 est une vue semblable à la fig. 2b, mais avec une carte de support insérée dans le manchon; les fig. 4a, 4b sont respectivement une vue en coupe transversale et en coupe longitudinale d'un manchon selon la fig. 3, avec un matériau de boîtier injecté en lui; et les fig. 5 à 8 représentent quatre étapes d'un pro cédé pour fabriquer un deuxième mode de réalisation d'un capteur selon l' invention au moyen du procédé de pression interne de gaz. La fig. 1 représente un boîtier 1 de capteur dont la section en coupe est pratiquement rectangulaire avec des bords arrondis, et un espace creux 2 est formé dans le boî- tier 1 de capteur, ledit espace creux, entouré complètement S par du matériau de boîtier, ayant lui aussi une section en coupe de forme sensiblement rectangulaire et s'étendant, vu dans le sens longitudinal du boîtier 1 de capteur, sur une région de celui-ci. Une carte 3 de support est disposée dans le boîtier 1 de capteur, et une région de la carte 3 de support est disposée à l'intérieur de l'espace creux 2, et la région restante de la carte 3 de support est disposée à l'extérieur de l'espace creux 2. Dans-ce contexte, la région de la carte 3 de support disposée à l' extérieur de l' espace creux 2 est entourée par du matériau de boîtier. Des composants électroniques et électromécaniques 4, sensibles aux chocs, sont disposés dans la région de la car- te 3 de support située à l'intérieur de l'espace creux 2. Les composants 4, comme le côté inférieur S de la carte 3 de support et la face 6 d'extrémité de la carte 3 de support, présentent un espacement par rapport à la limite 7 de l'es- pace creux 2. La carte 3 de support avec les composants 4 est ain- si maintenue en place dans sa région disposée à l'extérieur de l'espace creux 2 par le matériau de boîtier du boîtier 1 de capteur et, en conséquence, s'avance comme un tremplin dans l'espace creux 2. Sur le côté de l'espace creux 2, éloignés de la fixation de la carte 3 de support, deux éléments 8 de limi tation de déplacement sont prévus qui s'avancent dans l'es- pace creux 2 et sont dirigés respectivement vers le côté supérieur 9 et le côté inférieur S de la carte 3 de support. Dans ce contexte, les éléments 8 de limitation de déplace- ment se terminent à une distance réduite du côté supérieur 9 ou du côté inférieur 5. De plus, des composants 10 insensibles aux chocs sont disposés sur le côté supérieur 9 de la carte 3 de support et sont situés, cependant, en dehors de l'espace creux 2 et sont entourés par du matériau du boîtier 1 de capteur. Une gaine isolante 11 de câble est associée au maté riau du boîtier 1 de capteur et des fils 12 sont guidés de- puis cettte gaine à l'intérieur du boîtier 1 de capteur vers la carte 3 de support fabriquée, par exemple, sous la forme d'une carte de circuit imp rimé. Une alimentation en énergie ou une transmission de données peuvent être réalisées par l'intermédiaire des fils 12. Ce qui suit est obtenu par l'agencement selon l' in- vention de la fig. 1. Etant donné que la carte 3 de support est seulement entourée par du matériau de boîtier et est donc maintenue en place par sa région disposée à droite de l'espace creux 2 sur la fig. 1, et étant donné que la région restante de la carte 3 de support s'avance comme un tremplin dans l'espace creux 2, on garantit que la région de la carte 3 de support disposée dans l'espace creux 2 peut se dilater ou se contracter à la suite de variations de température, sans que la carte 3 de support ou les composants 4 montés sur elle butent sur la limite 7 de l'espace creux. Des dommages cau sés à la carte 3 de support et aux composants 4 par l'effet de la température sont ainsi évités efficacement. En outre, on garantit que la carte 3 de support peut vibrer autour d'un axe passant pratiquement par le point 13 de la fig. 1 et s'étendant perpendiculairement au plan du dessin quand des accélérations du boîtier 1 de capteur sur viennent, et l'amplitude de ces vibrations est limitée par les deux éléments 8 de limitation de déplacement. Seules des forces d'accélération atténuées ou amorties sont transmises aux composants 4 en raison de cette possibilité de vibra- tion, de sorte que les composants 4, sensibles aux chocs, peuvent être utilisés dans un capteur selon l'invention. La limitation de l'amplitude des vibrations due aux éléments 8 de limitation de déplacement garantit que les composants 4 ne peuvent pas se détacher de la carte 3 de support en raison des vibrations et des flexions de celle-ci, et que les points de soudure des composants 4 ne sont pas endommagés. Les fig. 2 à 8 décrites dans ce qui suit représen tent deux possibilités différentes de fabrication d'un cap- teur selon l'invention, et tous les avantages qui ont été décrits ci-dessus en liaison avec la fig. 1 peuvent être obtenus avec les deux variantes. Les fig. 2a et 2b représentent respectivement une vue en coupe transversale (fig. 2a) et en coupe longitudina- le (fig. 2b) d'un manchon 14 qui peut être utilisé dans le cadre de l' invention et qui a une forme cylindrique sur son côté extérieur et est fermé à une-face 15 d'extrémité, de sorte que le manchon 14 a finalement la forme d'un gobelet. 1S Deux rainures allongéss 16 diamétralement opposées sont pra tiquées dans le côté intérieur du manchon et s'étendent de puis la face 15 d'extrémité jusqu'à une région 18 du manchon 14 espacée d'une face 17 d' extrémité disposée à l' opposé de la face 15. La fig. 3 est une représentation selon la fig. 2b, mais avec une carte 3 de support insérée dans les rainures allongées 16, de sorte que son extrémité en regard de la face 15 d'extrémité du manchon 14 vienne à être située à une certaine distance de cette face 15 d'extrémité. Les compo sants 4 et les composants 10 sont disposés respectivement sur le côté supérieur 9 et le côté inférieur 5 de la carte 3 de support, et les composants 10 sont tous disposés à une distance plus grande de la face 15 d'extrémité que les com- posants 4. Les composants 4 sont des composants sensibles aux chocs, tandis que les composants 10 sont insensibles aux chocs. Si des composants optiques sont utilisés aussi, il est judicieux de munir le manchon 14 d'une fenêtre que les radiations puissent traverser. Les fils 12 qui sont regroupés dans une gaine iso lante 11 de câble sont reliés à la carte 3 de support. g L'extrémité de la gaine isolante 11 de câble tournée vers la carte 3 de support se termine à l'intérieur du manchon 14. L'épaisseur de la carte 3 de support est choisie de sorte qu'elle puisse toujours se déplacer vers le haut et vers le bas dans les rainures allongées 16 sur une distance limitée de déplacement. La fig. 3 représente une position de la carte 3 de support dans laquelle elle est disposée au milieu des rainures allongées 16, de sorte que théoriquement elle puisse se déplacer à la fois vers le haut et le bas. Le procédé d' injection décrit dans ce qui suit en liaison avec la fig. 4 se déroule pendant que la carte 3 de support est fixée dans la position représentée à la fig. 3 au moyen d'un outil approprié de maintien. Selon la fig. 4b, un matériau 19 de boîtier est in jecté dans le manchon 14 depuis la face 17 drextrémité, tan- dis que la carte 3 de support est fizée de la manière précitée. Le matériau 19 de boîtier et le manchon 14 sont de préférence en un même matériau, étant donné qulune liaison et/ou un scellement de bonne qualité en résultent entre le matériau 19 de boîtier et le manchon 14. Le processus de moulage par injection est poursuivi jusqulà ce que le maté- riau 19 de boîtier entoure la gaine isolante 11 de câble, les fils 12 et tous les composants 10. Le processus de mou- lage par injection se termine immédiatement après, de sorte que le matériau 19 de boîtier n'atteint pas les composants 4. De cette manière, on obtient que la carte 3 de sup- port s'avance à partir du matériau 19 de boîtier comme un tremplin en direction de la face 15 d'extrémité, de sorte que les composants 4 viennent finalement se loger dans un espace creux 2 formé à l'intérieur du manchon 14. La carte 3 de support peut se déplacer vers le haut et le bas dans la rainure allongée 16 (voir la fig. 4a) dans cet espace creux 2, de sorte qu'elle peut exécuter les vi brations décrites ci-dessus. L' amplitude de ces vibrations est limitée cependant par la rainure allongée 16. Ainsi, la fonction des rainures allongées 16 correspond, quand le capteur est fini de fabriquer, à la fonction des éléments 8 de limitation de déplacement de la fig. 1. I1 est important que les dimensions de la carte 3 de support perpendiculaires au plan du dessin soient choisies S de manière que la carte 3 de support puisse se déplacer - là o elle n'est pas maintenue en place par le matériau 19 de boîtier - perpendiculairement au plan du dessin dans toutes les directions, telles que par exemple dans la direction de la face 15 d'extrémité (fig. 4b) et dans les directions per pendiculaires à celle-ci (fig. 4a), étant donné que la carte 3 n'est pas en butée sur le manchon 14 dans ces directions. Ceci a pour effet que la carte 3 de support peut se dilater perpendiculairement au plan du dessin ou que le manchon 14 peut se contracter dans le cas dlaugmentations de température. La fig. 5 représente une carte 3 de support ayant les composants 4 sensibles aux chocs et les composants 10 insensibles aux chocs montés sur elle. Deux fils 12 sont reliés à la carte 3 de support et débouchent dans une gaine isolante 11 de câble. La disposition desdites parties 3, 4, , 11 et 12 correspond à celles des fig. 3 et 4. L'ensemble représenté à la fig. 5 est maintenant introduit dans un moule à injection - non représenté - dont les dimensions intérieures correspondent au moins sensible ment au contour extérieur du boîtier de capteur devant fina lement être obtenu. L'injection du matériau 19 de boîtier dans le moule à injection est ensuite entreprise, et cette procédure d'injection a lieu du même côté du capteur que celui décrit en liaison avec la fig. 4. Dans l'étape du procédé de moulage par injection représentée à la fig. 6, les composants 10 insensibles aux chocs, la région correspondante de la carte 3 de support, les fils 12 et la gaine isolante 11 de câble sont entourés par le matériau 19 de boîtier. On peut voir en outre à la fig. 6 qu'une buse 20 d' injection de gaz est disposée dans la région des compo sants 4 sensibles aux chocs et permet la mise en oeuvre d'un processus de moulage par injection sous pression interne de gaz connu dans l'art antérieur. Au cours de la suite de la procédure de moulage par injection représentée à la fig. 7, le matériau de boîtier pénètre jusque dans la région des composants 4 sensibles aux chacs, et en même temps du gaz est amené dans la région des composants 4 sensibles aux chocs par l'intermédiaire de la buse 20 d'injection de gaz. L' introduction de ce gaz par la buse 20 d'injection de gaz a pour effet qu'un espace creux 2 commence à se former dans la région des composants 4 sensi- bles aux chocs. En poursuivant le procédé décrit, le moule à injec- tion - non représenté - est finalement rempli du matériau 19 de boîtier (voir la fig. 8), et simultanément l'espace creux 2 est agrandi par l' introduction continuelle de gaz, de sor- te que tous les composants 4 sont disposés à l'intérieur de l'espace creux 2 et qu'un intervalle est touj ours présent entre la limite 7 de l'espace creux et les composants 4 ou la carte 3 de support, de sorte qu'aucun contact direct ne se produit entre la carte 3 de support et le matériau 19 de boîtier (voir de nouveau la fig. 8). Juste avant la fin de la procédure d'injection, la buse 20 d' injection de gaz est retirée de la région du boî- tier de capteur devant être formé, de sorte que l'espace creux 2 ou l'ouverture de la buse peuvent être obturés com- plètement à la fin de la procédure d'injection. En variante, l'ouverture de la buse peut aussi être fermée ultérieurement au moyen d'une broche. Ainsi que la montre la fig. 8, au moyen de ce der nier procédé on obtient aussi que la carte de support s'avance comme un tremplin dans l'espace creux 2 avec les composants 4 sensibles aux chocs et soit écartée de la limi- te 7 de l'espace creux. La dimension de l'espace creux 2 se rétrécissant vers la face 15 d'extrémité du capteur a la même fonction dans ce cas que les éléments 8 de limitation de déplacement de la fig. 1. Liste des numéros de référence 1 boîtier de capteur 2 espace creux 3 carte de support 4 composants côté inférieur 6 face d'extrémité 7 limite d'espace creux 8 éléments de limitation de déplacement 9 côté supérieur composants 11 gaine isolante de cable 12 fits 13 position 14 manchon face d'extrémité 16 rainures allongées 17 face d'extrémité 19 matériau de Dottier 20 buse d' injection de gaz REVENDICATIONS 1. Capteur ayant une carte (3) de support qui est disposée dans un boîtier fabriqué au moins partiellement par un processus de moulage par injection et qui est munie de composants électroniques, optiques, électromécaniques et/ou optoélectroniques (4, 10), caractérisé en ce qulune région de la carte (3) de support et au moins un des composants (4) montés sur elle sont disposés dans un espace creux (2) formé à l'intérieur du boîtier fabriqué au moins partiellement par moulage par injection. 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants (4) disposés dans l'espace creux (2) sont écartés de la limite (7) de l'espace creux. 3. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le côté inférieur (5) et le côté supérieur (9) de la région de la carte (3) de sup- port disposée dans l'espace creux (2) sont disposés à l'écart de la limite (7) de l'espace creux. 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces (6) d'extrémité de la région de la carte (3) de support disposée dans l'es- pace creux (2) sont disposées à l'écart de la limite (7) de l'espace creux. 5. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la carte (3) de support est fisée seulement d'un seul côté de l'espace creux (2) dans un matériau (19) entourant l'espace creux, de sorte que la carte (3) de support s'avance dans l'espace creux (2) à la manière d'un tremplin. 6. Capteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la région de la carte (3) de support disposée à l'ex térieur de l'espace creux (2) est entourée au moins partiel lement par le matériau (19) de boîtier moulé par injection afin de fixer la carte (3) de support dans l'espace creux (2). 7. Capteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un élément (8, 16) de limitation de déplacement s'avance dans l'espace creux (2) et que sa région d'extrémité tournée vers la carte (3) de support est disposée à l'écart de la carte (3) de support. 8. Capteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément (8) de limitation de déplacement est dispo sé sur le côté de l'espace creux (2) qui est éloigné de la région dans laquelle est fixée la carte (3) de support dans le matériau (l9) entourant l'espace creux. lO 9. Capteur selon l'une queleonque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que deux éléments (8) de limita tion de déplacement sont prévus, dont un est tourné vers le côté supérieur (9) de la carte (3) de support et l'autre est tourné vers le côté inférieur (5) de la carte (3) de support. lO. Capteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que des composants sup- plémentaires (lO) entourés par le matériau (19) de boîtier moulé par injection et disposés en dahors de l'espace creux (2) sont montés sur la carte (3) de support. 11. Capteur selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que l'espace creux (2) est formé par un manchon (14), en particulier un manchon en forme de gobelet, qui reacoit entièrement la carte (3) de support et dans lequel du matériau (19) de boîtier est in- jecté seulement en certains endroits de sorte que la région de la carte (3) de support située dans l'espace creux (2) soit disposée à l'extérieur du matériau (19) de boîtier et que la région de la carte (3) de support située hors de l'espace creux (2) soit entourée par du matériau (19) de boîtier moulé par injection. 12. Capteur selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 10, caractérisé en ce que l'espace creux (2) est