Brevet FR2872964A1 — publié le 20060113

L'invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication d'une liaison électrique et mécanique ainsi que d'un scellement moulé en matière plastique, de pièces, notamment des extrémités de connexion d'un câble électrique et d'un circuit intégré. Un tel procédé et un dispositif correspondant sont connus dans leur principe, par exemple d'après le document DE 197 22 507 Al. Ce document décrit la réalisation d'une liaison conductrice sur le plan électrique d'un toron de câble avec les extrémités de connexion d'un circuit intégré, les pièces étant tout d'abord reliées sur le plan électrique et mécanique, au cours d'une opération de travail préliminaire, puis déposées dans une pièce formant boîtier ou carter, fabriquée également au cours d'une opération de travail séparée, et ensuite entourées, en commun avec ce boîtier, par un scellement en matière plastique obtenu par moulage par injection. Un tel déroulement du processus ne peut pas être automatisé ou seulement de manière très difficile, et, en raison des différentes opérations de travail devant être effectuées manuellement lors de la fabrication et du transfert des pièces entre l'outillage de fabrication de la liaison et l'outillage de moulage par injection de thermoplastiques, ce processus est coûteux en temps et peu économique, notamment à cause du dispositif de support pour la réception des pièces à relier, qui doit être fabriqué séparément. Comme les dispositifs de supports utilisés sont le plus souvent également en des matières plastiques du type thermoplastique, des tolérances de fabrication immanentes au processus conduisent, dans le cas des processus séparés, à des surfaces d'appui et de support imprécises pour les pièces à relier, ce qui peut conduire, notamment dans le cas de composants électroniques sensibles, lors de la réalisation de l'enveloppe par moulage par injection, le plus souvent en un matériau thermoplastique, à des ruptures et des fissurations dans les pièces, en raison des sollicitations de pression et de température qui sont très élevées. Le but de l'invention consiste à indiquer un procédé et un dispositif de réalisation d'une liaison électrique et mécanique de pièces, ainsi que de leur scellement moulé en matière plastique, qui assurent une amélioration de la qualité et de la production des modules électriques ou électroniques. En-dehors de l'amélioration de la fiabilité de fabrication, on doit ici chercher une solution peu coûteuse, qui notamment améliore la liaison et le scellement moulé en matière plastique, de composants électriques et électroniques avec un câble de connexion ou de branchement et leur scellement moulé final, étanche, en matière plastique. Ce but est atteint conformément à l'invention, grâce à un procédé du type de celui mentionné en introduction et caractérisé en ce que les pièces sont positionnées et orientées dans un outil auxiliaire réutilisable pouvant être intégré dans un outillage de moulage par injection, sont ensuite reliées ensemble par soudage ou brasage dans l'outil auxiliaire, puis finalement scellées par moulage dans de la matière plastique dans l'outillage de moulage par injection pour former un module qui, avant d'être scellé définitivement par moulage, est prélevé hors de l'outil auxiliaire et est introduit dans un outillage de moulage par injection pour le scellement moulé final. Le but recherché est également atteint en ce qui concerne le dispositif correspondant, grâce au fait qu'un outil auxiliaire réutilisable, en un matériau céramique, destiné à recevoir les pièces, est réalisé en tant que pièce d'insert d'un outillage de moulage par injection de matière plastique. Ce procédé et ce dispositif permettent, à l'aide d'un faible nombre d'opérations de travail, de fabriquer par un procédé pouvant être aisément automatisé, l'enveloppement notamment de composants électriques et électroniques sensibles, ceci avec un minimum de rebut de fabrication et de faibles coûts, par un moulage par injection directe autour des différentes pièces à relier. Il s'est avéré particulièrement avantageux que le procédé et l'outil auxiliaire utilisés soient conçus de façon telle, que les connexions à contacter chacune électriquement, des pièces à relier, sont positionnées de manière à se chevaucher dans des évidements de l'outil auxiliaire, et sont isolées par rapport à des connexions voisines, parce que cela permet de garantir un maintien et un positionnement particulièrement fiables des pièces, et simultanément d'empêcher de manière sûre, le risque de courtscircuits entre les différentes branches de liaison. Notamment dans le cas du soudage des connexions des pièces à relier, il s'avère avantageux que le procédé et le dispositif soient conçus de façon telle que les électrodes, ou au moins une électrode, destinées au soudage des connexions des pièces à relier, puissent être amenées à travers l'outil auxiliaire à partir de côtés opposés, jusqu'aux connexions à relier. La réalisation de la liaison est facilitée et améliorée davantage encore, lorsque les torons des extrémités dénudées d'un brin d'un câble électrique sont compactés par voie électro-thermique, avant l'introduction dans l'outil auxiliaire et avant le soudage ou le brasage avec les connexions de la pièce à relier audit câble, parce que cela permet de faciliter davantage encore le positionnement des extrémités d'un câble, et d'empêcher des défectuosités ou erreurs produites par des torons individuels d'un brin, qui auraient pu s'échapper hors de l'ensemble. Le procédé conforme à l'invention et le dispositif correspondant se sont avérés particulièrement appropriés pour envelopper directement par moulage, à la façon d'un support, les pièces à relier d'un capteur de vitesse de rotation et de son câble de connexion, au moyen d'une matière plastique du type thermoplastique, notamment d'un capteur de vitesse de rotation destiné à être utilisé dans un véhicule automobile. Dans ce cas, en raison des sollicitations mécaniques et thermiques élevées en fonctionnement, une liaison des pièces résistante et fiable à long terme, est particulièrement importante, des exigences particulièrement strictes étant imposées en raison du potentiel élevé de risques en cours de fonctionnement d'un véhicule automobile. Selon une configuration avantageuse du dispositif conforme à l'invention, l'outil auxiliaire pour le positionnement et l'orientation des pièces, est d'une configuration de forme complémentaire à celle des pièces. D'après un développement avantageux de l'invention, l'outil auxiliaire présente au moins un évidement en forme de goulotte, ces évidements étant destinés à recevoir, chacun, une extrémité de connexion des pièces à relier. Selon une autre configuration de l'invention, l'outil auxiliaire est d'une configuration permettant le positionnement de pièces supplémentaires d'un agencement de circuit électrique, qui sont enveloppées par moulage par injection, en commun avec les pièces à relier, au moyen d'une matière plastique du type thermoplastique, à la manière d'un support. Ainsi, selon un cas particulier, dans l'outil auxiliaire peuvent être positionnés, en plus des pièces à relier, au moins un aimant permanent et un autre composant de circuit intégré. D'après une configuration, de l'invention, l'outil auxiliaire, dans sa zone inférieure, opposée à celle où sont reçues les pièces à relier, est d'une configuration de forme complémentaire à celle d'un évidement dans la partie inférieure de l'outillage de moulage par injection. En guise de matériau pour la fabrication de l'outil auxiliaire, il s'est avéré avantageux d'utiliser notamment des matériaux céramiques, parce que ceux-ci, en raison de leurs coefficients de dilatation thermique pouvant être adaptés à ceux de l'acier à outillage, garantissent une minimisation des tolérances de fabrication. En outre, l'utilisation de matériaux céramiques pour la fabrication de l'outil auxiliaire, présente l'avantage suivant, à savoir que les surfaces sur lesquelles viennent s'appuyer les composants électroniques, peuvent être réalisées particulièrement planes, de sorte qu'elles supportent les composants de manière idéale à l'encontre de la pression de fabrication en minimisant ainsi le risque de rupture dû à la fabrication. D'autres détails et configurations avantageuses de l'invention, vont faire l'objet de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé, qui montre. Fig. 1 une représentation en perspective d'un outil auxiliaire conforme à l'invention, dans lequel sont maintenues les pièces à relier, et Fig. 2 une coupe longitudinale d'un outillage de moulage par injection dans lequel est inséré l'outil auxiliaire, y compris les pièces à relier et à sceller en les entourant de 5 matière plastique par moulage. Sur la figure 1, le repère 10 désigne un câble de raccordement ou de connexion électrique à trois brins, comprenant les brins 12, 14 et 16 dont les extrémités de connexion dénudées 18, 20 et 22 sont compactées par voie électro-thermique et présentent une section transversale carrée ou rectangulaire. L'enveloppe du câble 1 présente, juste avant son extrémité, dans la zone du scellement moulé final, ultérieur, une rugosité d'accroche ou un creux 24 pour le blocage fiable du câble dans le scellement moulé final. Les extrémités de connexion 18, 20 et 22 du câble 10 sont positionnées en commun avec les connexions 26, 28 et 30 d'un circuit intégré 32, dans des évidements 34, 36, 38 d'un outil auxiliaire 40, et sont orientées de façon telle, qu'elles puissent être reliées respectivement entre elles, de préférence par soudage. Le soudage s'effectue par des électrodes représentées symboliquement par les flèches 42 et 44, mobiles selon des sens opposés, qui sont disposées côte à côte selon un nombre correspondant au nombre des connexions électriques à réaliser. L'électrode de soudage supérieure, représentée par la flèche 42, est appliquée directement sur l'extrémité de connexion à souder du câble électrique 10, tandis que l'électrode opposée est amenée auprès de la connexion correspondante du circuit intégré 32, à travers une ouverture 46 dans l'outil auxiliaire 40. En-dehors des connexions du câble 10 et du circuit intégré 32, à relier électriquement et mécaniquement, dans l'outil auxiliaire 40 sont en plus maintenus positionnés et orientés pour le scellement moulé final, qui suit, un aimant permanent 48 et un autre composant de circuit intégré 50, de manière spécifique au module à obtenir. A cet effet, l'outil auxiliaire 40 présente, en-dehors des évidements 34, 36 et 38 pour les extrémités de connexion à relier, d'autres creux 52 et supports 54 dans une configuration correspondant à la forme des composants devant y être reçus. La figure 2 montre en plus de l'agencement selon la figure 1, un outillage de moulage par injection 56 comprenant une partie supérieure 56a et une partie inférieure 56b destinée à recevoir l'outil auxiliaire 40 avec les pièces déjà reliées. L'outil auxiliaire 40 est ici logé par complémentarité de forme dans un évidement 58 de la partie inférieure 56b de l'outillage de moulage par injection 56. L'extrémité du câble électrique 10 avec son creux 24 et ses brins 12, 14, 16, sont disposés à distance des parois intérieures de l'outillage de moulage par injection 56, et maintenus de manière étanche le long d'un bord périphérique 60 sur la partie supérieure 56a et la partie inférieure 56b. La matière plastique 62 injectée parvient, à travers un alésage 64 dans la partie supérieure 56a et/ou dans la partie inférieure 56b, dans l'espace creux 66 à l'intérieur de l'outillage 56. Le scellement moulé en matière plastique recouvre alors tout autour, l'extrémité du câble 10 s'engageant dans l'outillage de moulage par injection, ainsi que ses brins 12, 14 et 16, tandis que les extrémités de connexion 18, 20 et 22 du câble 10, les connexions 26, 28 et 30 du circuit intégré 32, ainsi que l'aimant permanent 48 et l'autre composant de circuit intégré 50 ne sont enveloppés de matière plastique que dans la mesure où leur surface extérieure n'est pas recouverte par les différents tronçons de l'outil auxiliaire 40. Après achèvement de ce premier scellement moulé, on ouvre l'outillage de moulage par injection 56, et on retire de l'outillage l'outil auxiliaire 40 comprenant les pièces par endroits. L'outil séparé du module formé, opérations de moulage. connexion du câble 10, de moulage par injection 56, ainsi que le module formé et ayant été scellées par moulage, auxiliaire 40 peut alors être et être réutilisé pour d'autres Le module avec l'extrémité de le circuit intégré 32 devant y être relié et les 15 présent une unité individuels sont autres pièces 48 et 50, forment à stable dans laquelle les composants maintenus de façon fiable et positionnés de manière exacte, ce qui n'est pas garanti dans le cas de L'utilisation d'un support séparé dans lequel les composants individuels ne sont que déposés avant le scellement. Après que les pièces à relier, par exemple les pièces d'un capteur de vitesse de rotation, de son câble de raccordement ou de connexion et éventuellement d'autres pièces de fixation non représentées sur les dessins, aient été entourées directement par moulage par injection, à la manière d'un support, le module produit grâce au procédé conforme à l'invention est alors enveloppé par moulage par injection dans un scellement moulé final, par une enveloppe de matière plastique dense, résistant à la rupture. Ce scellement moulé final est effectué dans un outillage traditionnel, correspondant quant à son principe, à l'outillage de moulage par injection 56 représenté. L'élément essentiel de l'invention est un outil auxiliaire 40 réutilisable, de préférence en un matériau céramique, dans lequel sont déposés aussi bien le câble électrique 10, que les pièces ou composants électriques et/ou électroniques qui doivent y être reliés et, le cas échéant être reliés entre eux. La liaison des pièces ou composants est effectuée dans cet outil auxiliaire 40, de préférence par soudage, une liaison par brasage étant toutefois également possible à la place. En raison de sa propriété de non conduction électrique, un outil auxiliaire 40 réalisé en céramique est ici également adapté à un soudage par résistance. La possibilité d'une configuration précise d'un tel outil auxiliaire, permet de garantir un support fiable des pièces à relier, à l'encontre de la pression d'injection élevée lors du moulage par injection de matière plastique, les pièces étant insérées, en commun avec l'outil auxiliaire, dans l'outillage de moulage par injection 56, en vue de la réalisation du scellement moulé, à la manière d'un support, du module. En raison des surfaces de l'outil auxiliaire 40, définies de manière exacte, l'insertion ou la mise en place des pièces peut également être aisément automatisée. Ici, il est en outre possible, par des évidements de matériau appropriés, non représentés sur le dessin pour des raisons de meilleure clarté de représentation, d'éviter des retraits de matériau dans le scellement moulé, qui peuvent conduire au décollement de la matière plastique des pièces à relier. Le démoulage du module de l'outil auxiliaire 40, est effectué de préférence directement après l'injection, le démoulage étant toutefois également possible après le transfert du module avec l'outil auxiliaire 40 dans un outillage pour l'enveloppement final par moulage par injection, cette opération de transfert pouvant également être automatisée en raison des surfaces de l'outil auxiliaire, définies de manière exacte sur le plan géométrique. Après le démoulage, l'outil auxiliaire est réutilisable et permet ainsi d'économiser les coûts d'un support pour les pièces, fabriqué séparément. Globalement, le procédé conforme à l'invention, permet ainsi une diminution des pièces de rebut, une amélioration de la reproductibilité du scellement moulé en matière plastique, et un abaissement des coûts de fabrication du processus. Par rapport à des solutions de scellements moulés classiques ou des dispositifs de protection en forme de pot pour les pièces à sceller, on obtient des avantages de prix considérables. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'une liaison électrique et mécanique ainsi que d'un scellement moulé en matière plastique, de pièces, notamment des extrémités de connexion d'un câble électrique et d'un circuit intégré, caractérisé en ce que les pièces (10, 32) sont positionnées et orientées dans un outil auxiliaire (40) réutilisable pouvant être intégré dans un outillage de moulage par injection (56), sont ensuite reliées ensemble par soudage ou brasage dans l'outil auxiliaire (40), puis finalement scellées par moulage dans de la matière plastique (62) dans l'outillage de moulage par injection (56), pour former un module qui, avant d'être scellé définitivement par moulage, est prélevé hors de l'outil auxiliaire (40) et est introduit dans un outillage de moulage par injection pour le scellement moulé final. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les connexions (18, 20, 22) à contacter chacune électriquement, des pièces (10, 12) à relier, sont positionnées de manière à se chevaucher dans des évidements (34, 36, 38) de l'outil auxiliaire (40), et sont isolées par rapport à des connexions voisines. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les torons des extrémités dénudées (18, 20, 22) d'un brin (12, 14, 16) d'un câble électrique (10) sont compactés par voie électro-thermique, avant l'introduction dans l'outil auxiliaire (40) et avant le soudage ou le brasage avec les connexions (26, 28, 30) de la pièce (32) à relier audit câble. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une électrode (42, 44) destinée au soudage des connexions (18, 20, 22; 26, 28, 30) des pièces à relier (10, 32), est amenée à travers l'outil auxiliaire (40). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par son utilisation pour envelopper directement par moulage, à la façon d'un support, les pièces à relier (10, 32) d'un capteur de vitesse de rotation et de son câble de connexion (10), au moyen d'une matière plastique (62) du type thermoplastique. 6. Dispositif de fabrication d'une liaison électrique et mécanique ainsi que d'un scellement moulé en matière plastique, de pièces, notamment des extrémités de connexion d'un câble électrique et d'un circuit intégré, caractérisé en ce qu'un outil auxiliaire (40) réutilisable, en un matériau céramique, destiné à recevoir les pièces (10, 32), est réalisé en tant que pièce d'insert d'un outillage de moulage par injection (56) de matière plastique. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'outil auxiliaire (40) pour le positionnement et l'orientation des pièces (10, 32), est d'une configuration de forme complémentaire à celle des pièces. 8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'outil auxiliaire (40) présente au moins un évidement (34, 36, 38) en forme de goulotte, ces évidements étant destinés à recevoir, chacun, une extrémité de connexion des pièces (10, 32) à relier. 9. Dispositif selon l'une des revendication 6 à 8, caractérisé en ce que l'outil auxiliaire (40) est d'une configuration permettant le positionnement de pièces supplémentaires (48, 50) d'un agencement de circuit électrique, qui sont enveloppées par moulage par injection, en commun avec les pièces (10, 32) à relier, au moyen d'une matière plastique (62) du type thermoplastique, à la manière d'un support. 10. Dispositif selon l'une des revendication 6 à 9, caractérisé en ce que dans l'outil auxiliaire (40) peuvent être positionnés, en plus des pièces (10, 32) à relier, au moins un aimant permanent (48) et un autre composant de circuit intégré (50). 11. Dispositif selon l'une des revendication 6 à 10, caractérisé en ce que l'outil auxiliaire (40), dans sa zone inférieure, opposée à celle où sont reçues les pièces (10, 32) à relier, est d'une configuration de forme complémentaire à celle d'un évidement (58) dans la partie inférieure (56b) de l'outillage de moulage par injection (56).