Brevet FR2864700A1 — publié le 20050701

L'invention concerne la réalisation d'un capteur avec son boîtier de protection. II s'agit plus particulièrement d'enrober par moulage cette unité électronique. Les capteurs de roue actifs sont, dans le domaine automobile, particulièrement concernés par cette technique de fabrication. Dans ce cas, et de manière plus générale pour différent types de capteurs, il est connu de mouler tout d'abord une première partie de boîtier, en réservant dans cette première partie de boîtier un logement pour y placer l'unité électronique (typiquement dénommée I.C. "Integrated Circuit", circuit intégré), ainsi que des moyens de positionnement appropriés (ergots, plots...) associés à des moyens de maintien en position de l'unité électronique une fois celle-ci placée dans la partie de boîtier concernée (élément de retenue élastique à force "clips", ergots de bouterollage...). Une fois cette première partie de boîtier moulée avec le logement approprié pour l'unité électronique, on y place cette dernière, on bloque en position l'unité, pour mettre en contact électrique des bornes de connexion de cette unité avec un câble électrique de liaison, puis on surmoule (en une ou plusieurs étapes) la partie restante du boîtier, de sorte qu'en fin de surmoulage l'unité électronique est enfermée dans son boîtier de protection. Une telle technique d'assemblage présente différents inconvénients. On peut en particulier noter une mise en position relativement aléatoire de l'unité électronique compte tenu des tolérances sur le pliage des bornes de connexion (en particulier s'il s'agit de pattes), des divers retraits survenant typiquement lors du moulage de la première partie du boîtier et des tolérances de réalisation liées à ces retraits, ou encore lors du maintien en position de l'unité électronique dans le boîtier, en cours de fabrication. La position de l'unité électronique dans son boîtier devant être précisément réalisée, en particulier à l'endroit de l'extrémité distale libre du boîtier lorsque notamment il y a détection d'un champ magnétique et/ou que le capteur est un capteur de roue actif, on risque de créer un entrefer non approprié et générer un défaut de lecture une fois le capteur opérationnel. Par ailleurs, les bornes de connexion (typiquement en forme de pattes ou de plaques) de l'unité électronique risquent d'être endommagées lors du surmoulage en raison des très fortes pressions d'injection de la matière plastique. L'épaisseur surmoulée s'avère en outre en pratique souvent insuffisante. On peut également noter, un risque d'emmagasiner de l'air entre l'unité électronique du capteur et la première partie de boîtier, ce qui peut se traduire par un "IC" endommagé ("brûlé") lors du surmoulage. Cette mise en position aléatoire impose par ailleurs, comme indiqué ci avant, un maintien ferme en position (clips, bouterollage), ce qui génère un temps et un coût de fabrication supplémentaires. De manière globale, on peut donc noter dans la solution précitée une difficulté 5 à garantir une étanchéité et une résistance mécanique appropriées du capteur. L'invention a pour objet d'améliorer cela, en apportant une solution meilleure qu'antérieurement. Pour cela, il est en particulier proposé que le procédé d'enrobage d'une unité électronique d'un capteur soit tel que: - on (sur)moule l'unité électronique avec une première partie de boîtier moulable, - on place ensuite un câble de liaison électrique dans cette première partie de boîtier, en contact électrique avec des bornes de connexion dont est pourvue l'unité électronique, - et on surmoule la partie restante du boîtier, (au moins localement) par dessus l'unité électronique, pour enfermer ladite unité dans ce boîtier. En particulier pour résoudre le problème évoqué avant d'entrefer inapproprié susceptible de générer des défauts de lecture, on conseille par ailleurs que l'unité électronique comprenant un élément sensible de capteur adapté pour détecter un champ magnétique, on place une surface d'extrémité plane de cet élément dans le moule, de manière qu'une fois moulé avec la première partie du boîtier ladite surface plane d'extrémité du capteur soit située à proximité immédiate d'une extrémité libre également plane de la première partie de boîtier et, lors du surmoulage de la deuxième partie du boîtier, on conserve la surface plane du capteur à proximité immédiate de l'extrémité libre encore plane du boîtier surmoulé. lors du moulage de l'unité électronique avec la première partie de boîtier, on noie au moins localement les bornes de connexion de l'unité électronique dans la matière moulée de cette première partie de boîtier. Ainsi, on assure un positionnement précis et on évite les risques d'endommagement mécanique de ces bornes lors du surmoulage final. Outre un tel procédé d'enrobage, l'invention concerne également le capteur électronique en lui-même, ce capteur ayant pour objet d'apporter bien entendu une solution performante aux imperfections constatées. Dans ce but, une caractéristique importante du capteur de l'invention prévoit 35 que celui-ci comprenne: - une unité électronique comportant, unis en une seule pièce, un élément sensible de détection d'une grandeur physique, un circuit électronique à microprocesseur(s) et des bornes de connexion à un câble de liaison électrique, - un boîtier moulable de protection de l'unité électronique, - l'unité électronique étant intégrée à une première partie du boîtier par (sur)moulage, une deuxième partie de boîtier, surmoulée, complétant la première pour que ladite unité électronique soit noyée dans le boîtier. A noter qu'avec les éléments de solution qui précèdent, on positionne beaucoup plus précisément (et a priori définitivement) l'unité électronique vis-à-vis de son boîtier protecteur. On peut également considérer comme résolus les problèmes de défaut d'entrefer ou d'étanchéité défectueuse (et ceux d'unités électroniques mal surmoulées et/ou apparentes par voie de conséquence). L'unité électronique est typiquement maintenue en place par des centreurs intégrés au moule et qui ne dépendent donc plus de la qualité de fabrication de la première partie du boîtier ni des opérations de positionnement et de fixation évoquées ci avant. En outre, la présence d'air entre l'unité électronique et le boîtier (en particulier sa première partie) peut être considérée comme exclue, ce qui élimine les risques d'endommagement par chauffage excessif de l'unité électronique, lors du surmoulage final. A noter également un point important lié au fait que les pattes ou bornes de connexion de l'unité électronique peuvent maintenant être noyées dans la matière plastique de la première partie du boîtier et sont donc protégées contre les déformations ou tensions mécaniques excessives qui pouvaient antérieurement survenir lors du surmoulage final. La solution ici proposée élimine en outre les opérations antérieures de maintien en position et bouterollage, en particulier. On peut également noter que dans la solution présentée de l'art antérieur, une unité électronique "générique" applicable à différents boîtiers, pouvait être appliquée dans tous les cas de figures "spécifiques" de tel ou tel boîtier, par modification de la première partie de boîtier ou du surmoulage final. Or, cette souplesse est ici maintenue, dès lors que la solution de l'invention ne touche pas à l'aspect "générique" de l'unité électronique, mais s'applique à supprimer certaines opérations ou certains inconvénients sources de problèmes. Une description encore plus détaillée de l'invention va maintenant être fournie 35 en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre en perspective une unité électronique de capteur applicable au contexte de l'invention, - la figure 2 montre l'unité électronique de la figure 1 intégrée de moulage avec la première partie en matière plastique du boîtier de protection, - la figure 3 montre une vue en coupe de l'unité électronique selon la section A-A de la figure 2, - la figure 4 montre l'unité électronique moulée avec la première partie de boîtier comme sur la figure 2, le câble de liaison électrique étant ici en position, - la figure 5 montre une étape ultérieure correspondant à un surmoulage intermédiaire, - et la figure 6 montre le capteur entièrement protégé par son boîtier, en fin 10 d'étapes de surmoulage. Le capteur est prêt à monter. Sur la figure 1, on voit représenté dans son ensemble 1 ce qu'on a dénommé "unité électronique" d'un capteur 20 de détection d'une grandeur physique. II peut en particulier s'agir d'un capteur de roue actif pour le domaine automobile. Le capteur peut être de type à Effet HALL et donc fonctionner comme 15 détecteur de champ magnétique. Dans l'exemple illustré, l'unité électronique 1 comprend une enveloppe plastique 3 renfermant l'élément sensible 5 (sensible à la grandeur physique à détecter) relié à un bloc de traitement 7 à microprocesseur(s). Des premières pattes de liaison électrique 9a, 9b relient électriquement (et maintiennent) réunis l'enveloppe 3 et une capacité de sortie 11 enfermée dans sa protection 13. A l'opposé de l'enveloppe 3 s'étendent deux bornes de connexion électrique 15a, 15b, pour l'alimentation électrique de l'unité électronique 1 par l'intermédiaire du câble 17 de la figure 4 (et plus précisément de ses deux fils conducteurs 17a, 17b). Les bornes 15a, 15b se présentent typiquement comme des lames ou pattes relativement plates, parallèles entres-elles et en l'espèce planes (avec juste une extrémité libre légèrement recourbée), alors que les pattes intermédiaires de liaison 9a, 9b sont coudées. La mise sous protection de l'unité électronique 1 dans le boîtier protecteur 10 de la figure 6 commence par une mise en place de l'unité électronique 1 dans un moule 30 de moulage du boîtier 10. La conformation intérieure du moule (matrice et/ou poinçon), ou d'éléments annexes rajoutés, permet de maintenir en position l'unité électronique 1 à l'intérieur du moule. La matière de moulage (matière plastique) est alors apportée dans le moule. II peut s'agir d'une injection. Ceci conduit à (sur)mouler une première partie 10a du boîtier (figure 2) avec l'unité électronique 1, laquelle est donc intégrée en une seule pièce avec la partie de boîtier 10a. Sur la figure 2, on peut constater qu'on voit encore apparaître la face supérieure des pattes de connexion 15a, 15b, ces pattes étant toutefois partiellement intégrées dans la matière de la partie de boîtier 10a (les extrémités recourbées de ces pattes facilitant leur intégration dans ladite matière). Comme illustré à la figure 3, l'enveloppe 3 est intégrée dans la partie du boîtier 10a. Cette enveloppe, dans le mode de réalisation illustré, présente de la matière plastique autour de l'unité électronique, des premières parties des broches 9a, 9b, de la protection 13 de la capacité de sortie 11, et partiellement en ce qui concerne les pattes de connexion 15a, 15b. En effet, deux espaces 40a, 40b sont ménagés au dessus et au dessous des pattes de connexion 15a, 15b, afin de permettre la soudure des deux conducteurs électriques 17a, 17b. Il est ainsi laissé suffisamment d'espace pour qu'une machine de soudage électrique, par exemple, puisse venir se positionner au contact des parties métalliques. Néanmoins, il est recommandé de bloquer l'extrémité des pattes de connexion 15a, 15b dans la matière plastique surmoulée, afin d'assurer un bon maintien desdites pattes lors des étapes ultérieures de surmoulage du capteur. Un tel maintien évite que les pattes de connexion 15a, 15b ne se tordent ou ne se cassent. La figure 3 montre l'extrémité de ses pattes 15a, 15b recourbée afin de mieux se solidariser à la matière plastique constitutive de la partie du boîtier 10a. D'autres modes de réalisation équivalents peuvent être réalisés. Sur la figure 2, on peut constater que la première partie 10a du boîtier enrobe essentiellement le dessous de l'unité électronique 1 et se prolonge à l'arrière par une zone creuse 19 allongée suivant l'axe général 21 du capteur (et donc du boîtier), de manière à ce qu'on puisse y loger l'extrémité de liaison du câble 17, comme on peut le voir sur la figure 4. On peut ainsi constater que la partie dénudée de chacun des deux conducteurs électriques 17a, 17b vient s'engager dans l'un des deux passages 23a, 23b qui terminent le creux 19 du côté de l'unité électronique 1. Ces parties dénudées viennent au contact des bornes 15a, 15b, par dessus, pour assurer la liaison électrique. La partie plus à l'arrière du câble 17 ressort de la partie 10a de boîtier par l'ouverture axiale arrière 25. Une fois le câble 17 ainsi positionné, et donc la liaison électrique avec l'unité électronique 1 réalisée, on peut effectuer un surmoulage intermédiaire, comme illustré sur la figure 5 en noyant la zone du câble 17 qui ressort du boîtier en 25 à l'intérieur d'une gaine protectrice moulée 27. Une excroissance transversale 29 est également créée entre la zone avant de la partie 10a de boîtier et la gaine 27. Un orifice 31 traverse l'excroissance transversale 29 pour la fixation du capteur 20, une fois celui-ci entièrement moulé, comme on peut le voir sur la figure 6. A l'étape de surmoulage intermédiaire de la figure 5, les conducteurs 17a, 17b apparaissent toujours, et toute la zone avant du boîtier située entre l'excroissance 29 et l'extrémité libre frontale 10' est dans le même état que lors du (sur)moulage de la première partie de boîtier de la figure 2. Lors de la dernière étape de la figure 6, on complète donc la réalisation de ce boîtier par le surmoulage de la partie supérieure 10b du boîtier qui vient définitivement enrober les conducteurs 17a, 17b ainsi que le dessus de l'unité électronique 1 que l'on discernait encore. Lors du surmoulage de la partie 10b, une étanchéité appropriée gaz/liquide est assurée et les exigences de fiabilité et de robustesse du capteur final (en particulier de l'unité électronique 1) sont réalisées, cette unité étant entièrement enrobée dans le boîtier 10. A noter encore qu'en particulier dans le cas où l'unité électronique 1 comprend un élément sensible 5 adapté pour détecter un champ magnétique, l'extrémité plane 3a de cet élément sensible (et plus précisément de l'enveloppe 3 qui l'enrobe hermétiquement) est placée dans le moule de manière qu'une fois moulée avec la première partie de boîtier 10a, cette surface plane 3a soit située à proximité immédiate de l'extrémité libre frontale 10' du boîtier, laquelle extrémité 10' se présente comme une surface essentiellement plane, sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 21 du capteur dans son ensemble. A noter encore que l'on conserve la position de la surface plane "active" 3a de l'élément sensible à proximité immédiate de l'extrémité libre du boîtier dans son ensemble, lorsque ce boîtier est entièrement surmoulé comme on le voit sur la figure 6, l'extrémité 10" correspondante du boîtier étant alors toujours située à proximité immédiate de l'extrémité de détection 3a, avec une surface transversale 10" sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 21 du boîtier et plane. Un tel positionnement précis assure une distance constante entre le capteur 30 et l'émetteur de l'information à détecter et donc résout les problèmes d'entrefer et d'imprécision de lecture évoqués plus haut dans le texte. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enrobage d'une unité électronique d'un capteur, dans un boîtier (10) dans lequel: - on moule l'unité électronique (1) avec une première partie (10a) du boîtier moulable, - on place ensuite un câble (17) de liaison électrique dans cette première partie de boîtier, en contact électrique avec des bornes de connexion (15a, 15b) dont est pourvue l'unité électronique, - et on surmoule la partie restante (10b) du boîtier par dessus l'unité électronique, pour enfermer ladite unité dans ce boîtier. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, l'unité électronique (1) comprenant un élément (5) sensible de capteur adapté pour détecter un champ magnétique, on place une surface (3a) d'extrémité plane de cet élément dans le moule, de manière qu'une fois moulé avec la première partie (10a) du boîtier ladite surface plane,d'extrémité du capteur soit située à proximité immédiate d'une extrémité libre (10') également plane de la première partie de boîtier et, lors du surmoulage de la deuxième partie du boîtier, on conserve la surface plane du capteur à proximité immédiate de l'extrémité libre (10") encore plane du boîtier (10) surmoulé. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lors du moulage de l'unité électronique (1) avec la première partie de boîtier (10a), on noie au moins localement les bornes (15a, 15b) de connexion de l'unité électronique dans la matière moulée de cette première partie du boîtier. 4. Capteur électronique comprenant: - une unité électronique (1) comportant, unis en une seule pièce, un élément (5) sensible de détection d'une grandeur physique, un circuit électronique (7, 11) à microprocesseur(s) et des bornes (15a, 15b) de connexion à un câble (17) de liaison électrique, - un boîtier (10, 10a, 10b) moulable de protection de l'unité électronique, caractérisé en ce que l'unité électronique (1) est intégrée à une première partie (10a) du boîtier par moulage, une deuxième partie (10b) de boîtier, surmoulée, complétant la première pour que ladite unité électronique soit noyée dans le boîtier.