Brevet FR2880117A1 — publié le 20060630

DETECTEUR DE PRESSION RESISTANT AUX ACIDES La présente invention est relative à un détecteur de pression résistant aux acides. Un détecteur de pression comprend généralement un boîtier en résine dans lequel est inséré par moulage un élément conducteur tel qu'une borne, et un élément de détection monté sur le boîtier en résine et connecté électriquement à l'élément conducteur. Dans le boîtier, l'élément conducteur et l'élément de détection sont couverts par un élément de protection en matériau électriquement isolant tel qu'un gel. Par exemple, dans un détecteur de pression décrit dans US 6 512 255 correspondant à JPA-2001-304 999, un élément de protection a une structure à double couche de telle manière qu'un deuxième élément de protection est superposé à un premier élément de protection. Le premier élément de protection, en caoutchouc fluoré, couvre l'élément conducteur et une partie de connexion électrique entre l'élément conducteur et un câblage connecté à l'élément de détection. Le deuxième élément de protection, en gel fluoré, couvre l'élément de détection et une partie de connexion entre l'élément de détection et le câblage connecté à l'élément conducteur. Généralement, un fil de connexion connecte l'élément conducteur et l'élément de détection. La première couche de protection a un module de Young relativement grand, c'est-à-dire une grande élasticité. Le deuxième élément de protection a un module de Young plus faible, c'est-à-dire une élasticité inférieure à celle du premier élément de protection. On a considéré que le premier élément de protection empêche l'air piégé entre l'élément conducteur et le boîtier de se répandre et de circuler dans l'élément de protection, car le premier élément de protection à grande élasticité couvre l'élément conducteur et le pourtour de celui-ci. On peut ainsi empêcher une réduction des performances d'isolation du matériau de protection. Par ailleurs, l'élément de détection est couvert par le deuxième élément de protection à faible élasticité de façon que la pression exercée sur le détecteur soit convenablement transmise à l'élément de détection par l'intermédiaire du deuxième élément de protection. Par conséquent, les caractéristiques de détection du détecteur sont convenablement assurées. En outre, le deuxième élément de protection couvre la partie de connexion entre l'élément de détection et le fil de connexion sous la forme d'un câblage, ce qui empêche donc la déconnexion du fil de connexion. Dans le détecteur décrit ci-dessus, cependant, le deuxième élément de protection en gel fluoré est découvert sur sa surface supérieure. Le gel fluoré ne peut pas tolérer un état de forte acidité, par exemple avec un pH inférieur à 3. Par conséquent, lorsqu'on utilise le détecteur dans de telles conditions, il se produit une corrosion du deuxième élément de protection. Par suite de la corrosion, de l'eau risque de pénétrer dans le deuxième élément de protection, aussi l'élasticité du deuxième élément de protection risque-t-elle de changer. De ce fait, par exemple, il peut se produire des variations de la transmission de pression à l'élément de détection par l'intermédiaire du deuxième élément de protection et les caractéristiques du détecteur risquent de changer. Compte tenu du problème décrit ci-dessus, la présente invention vise à réaliser un détecteur de pression à grande résistance aux acides sans dégradation des caractéristiques du détecteur. Un détecteur de pression comprend un boîtier dans lequel est inséré par moulage un élément conducteur tel qu'une borne, un élément de détection disposé dans le boîtier et électriquement connecté à l'élément conducteur, un élément de protection à propriété d'isolation électrique, couvrant l'élément conducteur et l'élément de détection. L'élément de détection détecte la pression et produit un signal électrique en fonction de la pression détectée. L'élément de protection a une structure à triple couche de telle manière qu'un deuxième élément de protection est superposé à un premier élément de protection et qu'un troisième élément de protection couvre le deuxième élement de protection. Le premier élément de protection est en caoutchouc fluoré et couvre l'élément conducteur et une partie de connexion électrique entre l'élément conducteur et l'élément de détection. Le deuxième élément de protection, en gel fluoré est disposé à l'extérieur du premier élément de protection pour couvrir l'élément de détection et la partie de connexion électrique entre l'élément de détection et un câblage connecté à l'élément conducteur. Le troisième élément de protection, en matière à plus grande résistance aux acides que le gel fluoré, est disposé à l'extérieur du deuxième élément de protection afin de couvrir le deuxième élément de protection. Le troisième élément de protection, à plus grande résistance aux acides que le gel fluoré, protège une surface supérieure du deuxième élément de protection en gel fluoré. Par ailleurs, l'élément de détection est couvert par le deuxième élément de protection à élasticité relative faible, aussi la pression appliquée au détecteur est-elle convenablement transmise à l'élément de détection par l'intermédiaire du deuxième élément de protection. Par conséquent, les caractéristiques du détecteur sont convenablement assurées. Ainsi, le détecteur a une grande résistance aux acides sans dégradation des caractéristiques du détecteur. Avantageusement, le troisième élément de protection est en caoutchouc fluoré ou en gel fluoré contenant une huile fluorée. L'invention a également pour objet un détecteur de pression comprenant un boîtier ayant un élément conducteur disposé dans celui-ci et une partie creuse; un élément de détection disposé dans une surface inférieure de la partie creuse du boîtier, l'élément de détection détectant une pression et produisant un signal électrique en fonction de la pression détectée; un élément de câblage servant à la connexion électrique entre l'élément conducteur et l'élément de détection; et un élément de protection qui possède une propriété d'isolation électrique et couvre l'élément conducteur, l'élément de détection et l'élément de câblage, caractérisé en ce que l'élément conducteur comporte une partie découverte à l'extérieur du boîtier (10), l'élément de protection comporte un premier élément de protection, un deuxième élément de protection et un troisième élément de protection, le premier élément de protection est en caoutchouc fluoré et est disposé dans la partie creuse afin de couvrir l'élément conducteur, le deuxième élément de protection est en gel fluoré et disposé sur le premier élément de protection afin de couvrir l'élément de détection, et le troisième élément de protection est en matière à résistance aux acides supérieure à celle du gel fluoré et disposé sur le deuxième élément de protection afin de couvrir la partie creuse du boîtier. Dans les deux variantes de détecteur, avantageusement, le troisième élément de protection est en caoutchouc fluoré et fait corps avec le premier élément de protection (51) pour constituer un élément de protection d'une seule pièce (50) qui contient le deuxième élément de protection (52). Les objectifs, caractéristiques et avantages ci-dessus et d'autres de la présente invention apparaîtront plus clairement grâce à la description détaillée ci-après faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la Fig. 1 est une vue schématique en coupe représentant un détecteur de pression selon une forme de réalisation de la présente invention; et la Fig. 2 est une vue schématique en coupe illustrant une variante du détecteur de pression représenté sur la Fig. 1. On se reportera à la Fig. 1, qui représente un détecteur 100 de pression selon une forme de réalisation de la présente invention. A titre d'exemple, le détecteur 100 de pression est un détecteur de pression de collecteur, qui est utilisé dans un environnement constitué par des substances chimiques telles que de l'essence. Le détecteur 100 comprend un boîtier 10, un élément de détection 20, des bornes 30, des fils de connexion 40 et un élément de protection 50. Le boîtier 10 est en résine telle que du poly(sulfure) de phénylène (PPS), du poly(téréphtalate) de polybutylène (PBT) ou une résine époxy. Le boîtier 10 comporte sur sa surface supérieure une partie creuse 11 destinée à recevoir l'élément de détection 20. Les bornes 30 qui constituent un élément conducteur font corps avec le boîtier 10 du fait d'un procédé d'insertion par moulage et dépassent partiellement d'une surface inférieure de la partie creuse 11. Les bornes 30 sont en matériau conducteur tel que le cuivre. Les parties découvertes des bornes 30 portent un placage d'or de façon à servir de plages de connexion. Les bornes 30 comportent d'autres parties découvertes (non représentées) que les parties formant plages de connexion de manière à connecter le détecteur à un dispositif extérieur. L'élément de détection 20, qui est monté dans la partie creuse 11 du boîtier 10, comprend une puce 21 de détecteur et un socle 22 en verre destiné à supporter la puce 21 de détecteur. La puce 21 de détecteur est une puce à semi-conducteur qui détecte la pression et produit un signal électrique en fonction de la pression détectée. A titre d'exemple, la puce 21 de détecteur détecte la pression à l'aide de l'effet de piézorésistance. La puce 21 de détecteur comporte une membrane 21a, qui se déforme au moment où elle reçoit la pression sur sa surface, et une résistance à diffusion (non représentée). La puce 21 de détecteur est fixée à la surface inférieure de la partie creuse 11 à travers le socle 22 en verre, par exemple par un élément adhésif 23 tel que du caoutchouc de silicone. La puce 21 de détecteur est connectée électriquement aux plages de connexion des bornes 30 par l'intermédiaire des fils de connexion 40 en or, en aluminium ou autre. Ainsi, l'élément de détection 20 est monté dans la partie creuse 11 du boîtier 10 et est électriquement connecté aux bornes 30. Comme représenté sur la Fig. 1, la partie creuse 11 du boîtier 10 est remplie avec l'élément de protection 50 qui possède une propriété d'isolation électrique et couvre l'élément de détection 20 et les bornes 30. L'élément de protection 50 a une structure à triple couche d'une manière telle qu'un deuxième élément de protection 52 est superposé à un premier élément de protection 51 placé au contact de la surface inférieure de la partie creuse 11 et qu'un troisième élément de protection 53 est superposé au deuxième élément de protection 52. L'élément de protection 50 couvre l'élément de détection 20, les bornes 30, les fils de connexion 40, les parties de connexion électrique où les fils de connexion sont connectés à la puce 21 de détecteur et aux bornes 30. Par conséquent, l'élément de détection 20, les bornes 30, les fils de connexion 40 et les parties de connexion électrique sont protégés contre les attaques chimiques, les courts-circuits électriques, la corrosion et autres. Le premier élément de protection 51 est disposé de manière à couvrir les bornes 30, une interface entre le boîtier 10 et les bornes 30, et la partie de connexion électrique où les bornes 30 sont connectées à des premières extrémités des fils de connexion 40. Dans ce cas, les fils de connexion 40 sont découverts aux autres extrémités à connecter à l'élément de détection 20. Le deuxième élément de protection 52 est disposé de manière à couvrir une surface supérieure du premier élément de protection 51, l'élément de détection 20, la partie de connexion électrique où l'élément de détection 20 est connecté aux autres extrémités des fils de connexion 40, et les fils de connexion 40. Le premier élément de protection 51 est en caoutchouc fluoré possédant une grande élasticité afin d'empêcher la production de bulles depuis une interface entre les bornes 30 et le boîtier 10. Le deuxième élément de protection 52 est en gel fluoré possédant une faible élasticité afin de réduire le plus possible les contraintes appliquées à l'élément de détection 20 et aux fils de connexion 40. A titre d'exemple, le premier élément de protection 51 peut être en caoutchouc fluoré ou en caoutchouc de fluorosilicone qui possèdent une propriété d'isolation électrique et un module de Young relativement élevé, de 0,1 mégapascals (MPa) ou plus. Le deuxième élément de protection 52 peut être en gel fluoré ou en gel de fluorosilicone qui possèdent une propriété d'isolation électrique et un module de Young relativement bas de manière à avoir 10 de pénétration ou plus à l'occasion d'un essai de chute de quart de cône défini dans la norme industrielle japonaise JIS K2220. Par ailleurs, dans le détecteur selon la présente forme de réalisation, le troisième élément de protection 53 est disposé de manière à couvrir le deuxième élément de protection 52. Le troisième élément de protection 53 est en matière à plus grande résistance aux acides que le gel fluoré. A titre d'exemple, le troisième élément de protection 53 peut être en caoutchouc fluoré, en gel fluoré contenant une huile fluoré, ou en caoutchouc fluoré contenant une huile fluorée, qui ont une résistance aux acides plus grande que le gel fluoré. On va maintenant décrire le procédé de fabrication du détecteur 100. On réalise un boîtier 10 dans lequel sont insérées par moulage les bornes 30. L'élément de détection 20 est monté sur le boîtier 10 par l'intermédiaire de l'élément adhésif 23. La puce 21 de détecteur est connectée aux bornes 30 par le procédé de connexion par fils. Ensuite, l'élément de protection 50 (c'est-à-dire les premier à troisième éléments de protection 51-53) est noyé dans la partie creuse 11 du boîtier 10 et est durci par traitement thermique. Lors de ce processus, le premier élément de protection 51, le deuxième élément de protection 52 et le troisième élément de protection 53 sont successivement noyés dans la partie creuse 11 et sont durcis de manière indépendante ou collective. Ainsi est fabriqué le détecteur 100. Le détecteur 100 est installé d'une manière telle que la partie creuse 11 est couplée à un conduit d'entrée de moteur pour détecter la pression dans un collecteur à l'aide de l'élément de détection 20. La pression dans le collecteur est ici une pression négative. Dans le détecteur 100, le troisième élément de protection 53, à résistance aux acides plus grande que celle du gel fluoré, protège la surface supérieure du deuxième élément de protection 52 en gel fluoré. Par ailleurs, l'élément de détection 20 est couvert par le deuxième élément de protection 52 à faible élasticité relative de façon que la pression appliquée au détecteur 100 soit convenablement transmise à l'élément de détection 20 par l'intermédiaire du deuxième élément de protection 52. Par conséquent, les caractéristiques de détection du détecteur 100 sont assurées de façon adéquate. Ainsi, le détecteur 100 de pression a une grande résistance aux acides sans dégradation des caractéristiques de détection. Comme décrit plus haut, le premier élément de protection 51 est en caoutchouc fluoré et le troisième élément de protection 53 est en caoutchouc fluoré ou en gel fluoré contenant une huile fluorée. Par conséquent, le premier élément de protection 51 et le troisième élément de protection 53 peuvent être réalisés avec la même matière, à savoir le caoutchouc fluoré. On se reportera à la Fig. 2, qui représente un détecteur 110 de pression selon une variante du détecteur 100. Dans le détecteur 110, le premier élément de protection 51 et le troisième élément de protection 53 de l'élément de protection 50 sont en caoutchouc fluoré. Comme représenté sur la Fig. 2, le premier élément de protection 51 et le troisième élément de protection 53 se présentent sous la forme d'un seul élément qui contient le deuxième élément de protection 52 en gel fluoré. Ainsi, le troisième élément de protection 53 à résistance aux acides plus grande que celle du gel fluoré couvre le deuxième élément de protection 52 en gel fluoré. Par conséquent, le détecteur 110 de pression possède la résistance accrue aux acides sans perte des caractéristiques de détection. La forme de réalisation décrite ci-dessus peut être modifiée de diverses manières. Par exemple, la matière servant à réaliser le boîtier 10 ne se limite pas à une résine pour autant que les bornes 30 constituant un élément conducteur peuvent être insérées par moulage dans le boîtier 10. L'élément conducteur ne se limite pas aux bornes 30 pour autant que l'élément conducteur soit disposé près de l'élément de détection 20 et qu'il soit électriquement connecté à l'élément de détection 20. Le type de l'élément de détection 20 ne se limite pas à un type à membrane en semi-conducteur utilisant l'effet de piézorésistance, mais peut être d'autres types, par exemple du type à capacité électrostatique ou du type à élément piézoélectrique. L'élément de détection 20 et les bornes 30 peuvent être connectés à l'aide de brasure, d'un adhésif conducteur ou analogue plutôt que par les fils de connexion 40. La présente invention peut être employée dans divers types de détecteurs dont le détecteur de pression dans un collecteur. REVENDICATIONS 1. Détecteur de pression, comprenant: un boîtier (10) dans lequel est inséré par moulage un élément conducteur (30) ; un élément de détection (20) disposé dans le boîtier (10) et connecté électriquement à l'élément conducteur (30), l'élément de détection (20) détectant une pression et produisant un signal électrique en fonction de la pression détectée; et un élément de protection (50) qui possède une propriété d'isolation électrique et couvre l'élément conducteur (30) et l'élément de détection (20), caractérisé en ce que l'élément de protection (50) comprend un premier élément de protection (51), un deuxième élément de protection (52) et un troisième élément de protection (53), le premier élément de protection (51) est en caoutchouc fluoré et couvre l'élément conducteur (30) et une partie de connexion entre l'élément conducteur (30) et l'élément de détection (20), le deuxième élément de protection (52) est en gel fluoré et disposé à l'extérieur du premier élément de protection (51) pour couvrir l'élément de détection (20) et la partie de connexion, et le troisième élément de protection (53) est en matière à résistance aux acides plus grande que celle du gel fluoré et est disposé à l'extérieur du deuxième élément de protection (52) afin de couvrir le deuxième élément de protection (52). 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième élément de protection (53) est en caoutchouc fluoré ou en gel fluoré contenant une huile fluorée. 3. Détecteur de pression, comprenant: un boîtier (10) ayant un élément conducteur (30) disposé dans celui-ci et une partie creuse (11) ; un élément de détection (20) disposé dans une surface inférieure de la partie creuse (11) du boîtier (10), l'élément de détection (20) détectant une pression et produisant un signal électrique en fonction de la pression détectée; un élément de câblage (40) servant à la connexion électrique entre l'élément conducteur (30) et l'élément de détection (20) ; et 30 un élément de protection (50) qui possède une propriété d'isolation électrique et couvre l'élément conducteur (30), l'élément de détection (20) et l'élément de câblage (40), caractérisé en ce que l'élément conducteur (30) comporte une partie découverte à l'extérieur du boîtier (10), l'élément de protection (50) comporte un premier élément de protection (51), un deuxième élément de protection (52) et un troisième élément de protection (53), le premier élément de protection (51) est en caoutchouc fluoré et est disposé dans la partie creuse (11) afin de couvrir l'élément conducteur (30), le deuxième élément de protection (52) est en gel fluoré et disposé sur le premier élément de protection (51) afin de couvrir l'élément de détection (20), et le troisième élément de protection (53) est en matière à résistance aux acides supérieure à celle du gel fluoré et disposé sur le deuxième élément de protection (52) afin de couvrir la partie creuse (11) du boîtier (10). 4. Détecteur selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le troisième élément de protection (53) est en caoutchouc fluoré et fait corps avec le premier élément de protection (51) pour constituer un élément de protection d'une seule pièce (50) qui contient le deuxième élément de protection (52).