Brevet FR2893191A1 — publié le 20070511

L'invention concerne une traversée verre-métal pour la transmission d'un signal électrique depuis une face vers une autre face opposée, un initiateur électro-pyrotechnique comportant cette traversée, ainsi qu'un procédé pour la fabrication de celle-ci. Un domaine d'application de l'invention concerne les initiateurs électro-pyrotechniques, devant mettre à feu des générateurs de gaz pour activer des dispositifs de protection des occupants de véhicules automobiles, tels que par exemple des coussins gonflables ou des prétensionneurs de ceinture. Dans un initiateur électro-pyrotechnique, la traversée comporte habituellement un bouchon de verre entouré par une pièce métallique, et deux broches d'amenée du signal depuis l'extérieur, qui sont isolées l'une de l'autre par le bouchon. Le signal électrique est amené à un élément de chauffage touchant une charge pyrotechnique située dans un compartiment de l'initiateur, fermé par le bouchon de verre, afin que cet élément de chauffage allume la charge. La traversée doit à la fois fermer hermétiquement le compartiment contenant la charge pyrotechnique, et résister aux pressions de fonctionnement et aux sollicitations environnementales (par exemple climatiques et / ou mécaniques). En outre, pour contribuer à la résistance aux décharges électrostatiques, l'une des deux broches est reliée à la masse électrique en étant reliée à la pièce métallique entourant le bouchon, cette broche étant alors dite coaxiale et la traversée de verre étant alors dite traversée de verre, isolée, hermétique et coaxiale. Le document US-B-6,274,252 décrit une traversée de verre, dans laquelle une broche traverse le bouchon de verre, tandis que l'autre broche est directement soudée à la pièce métallique. L'inconvénient de cette traversée est que les deux broches ne sont pas identiques. De plus, sa fabrication nécessite plusieurs étapes, à savoir d'abord le montage de la broche traversante dans le bouchon et la pièce métallique, puis le soudage de la broche coaxiale sous la pièce métallique. Cette traversée oblige à rendre dissymétrique les broches, voire à compliquer la définition de la broche coaxiale. Le document US-B-6,755,670 décrit une traversée, dans laquelle une pièce de couverture revêtue de soudure est scellée dans le bouchon de verre conjointement avec les deux broches métalliques. Cette pièce de couverture assure la connexion électrique entre la broche qu'elle entoure et la gaine métallique entourant le bouchon de verre, mais présente l'inconvénient d'être compliquée à assembler avec le bouchon de verre. De plus, cette traversée oblige à utiliser un bouchon de verre de forme spécifique pour pouvoir ajouter la pièce de couverture. L'invention vise à obtenir une traversée verre-métal, un initiateur électro-pyrotechnique et un procédé de fabrication de la traversée, qui pallient les inconvénients de l'état de la technique en étant simples et peu chers à mettre en oeuvre. A cet effet, un premier objet de l'invention est une traversée verre - métal de transmission d'un signal électrique depuis une face vers une autre 20 face opposée, comportant : - un bouchon de verre, - deux broches métalliques, conductrices de l'électricité, de transmission du signal électrique, qui traversent le bouchon de verre en étant fixées à celui-ci et qui dépassent desdits deux faces opposées du 25 bouchon, - une pièce métallique, conductrice de l'électricité et entourant le bouchon de verre entre les deux faces opposées du bouchon, caractérisée en ce qu'elle comprend - un moyen de liaison conductrice de l'électricité entre une première 30 des deux broches métalliques et la pièce métallique, disposé sur la première face inférieure du bouchon, le moyen de liaison conductrice de l'électricité étant constitué par une préforme de brasure, fixée sur la première broche et sur la pièce métallique et apte à conduire l'électricité entre la première broche et la pièce métallique. L'invention présente l'avantage d'une meilleure reproductibilité, du fait notamment de la soudure directe de la première broche coaxiale à la pièce métallique. L'invention se dispense d'une pièce intermédiaire de couverture pourvue d'un revêtement, qui soit strictement de forme complémentaire du bouchon de verre comme c'est le cas dans le document US-B-6,755,670 mentionné ci-dessus, ce qui simplifie la réalisation de la connexion de la première broche coaxiale à la pièce métallique. Un deuxième objet de l'invention est un initiateur électro û pyrotechnique, comportant : - un capuchon renfermant une charge pyrotechnique, - une plaque isolante de circuit imprimé, comportant une première face, sur laquelle se trouve un élément résistif de chauffage de la charge pyrotechnique, recouvert par cette dernière, et une deuxième face opposée à la première face, caractérisé en ce que l'initiateur comporte : - la traversée verre - métal telle que décrite ci-dessus, qui supporte sur la deuxième face du bouchon, opposée à la première face du bouchon, la deuxième face de la plaque isolante de circuit imprimé, et qui ferme le capuchon, les deux broches métalliques étant reliées électriquement à l'élément 25 résistif de chauffage. Un troisième objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une traversée verre - métal telle que décrite ci-dessus, caractérisé en ce que la préforme de brasure ayant un trou de passage de la première 30 broche, on dispose autour de la première broche la préforme de brasure, le scellement du bouchon de verre dans la pièce métallique et la soudure de la préforme de brasure à la pièce métallique et à la première broche sont effectués par un unique passage dans un four. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va 5 suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective éclatée des différentes parties d'une traversée suivant l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective, vue depuis le dessus, de la 10 traversée suivant la figure 1 à l'état assemblé ; et la figure 3 est une vue en perspective, vue du dessous, de la traversée suivant la figure 1 à l'état assemblé ; et la figure 4 est une vue en coupe verticale d'un initiateur électropyrotechnique, dans lequel la traversée suivant les figures 1 à 3 est 15 montée. Aux figures 1 à 3, la traversée de verre 1, isolée, hermétique et coaxiale, comporte une pièce métallique 2 extérieure, enserrant de manière hermétique au vide un bouchon 3 de verre. La pièce métallique 2 est par exemple en forme de tronçon tubulaire circulaire, communément appelé 20 oeillet métallique. Le bouchon 3 de verre comporte une première face inférieure 31 et une deuxième face supérieure 32, éloignée de la première face inférieure 31. La pièce métallique 2 entoure la surface latérale 33 du bouchon 3, qui relie la première face 31 à la deuxième face 32. La pièce métallique 2 et le bouchon de verre ont par exemple la même hauteur h 25 entre les faces 31 et 32. Le bouchon 3 comporte deux trous traversants 34 et 35, allant chacun de la première face 31 à la deuxième face 32. Deux première et deuxième broches 4, 5 traversent respectivement les trous 34 et 35 de manière hermétique, en ayant une longueur inférieure dépassant de la face 30 inférieure 31, plus grande que leur longueur dépassant de la face supérieure 32. Les deux broches 4 et 5 sont par exemple entièrement cylindriques circulaires et strictement identiques. Ainsi que le montre la figure 4, lorsque la traversée 1 assemblée est montée dans un initiateur électro-pyrotechnique 100, la deuxième face supérieure 32 est la face tournée vers la charge pyrotechnique 22, 23 d'allumage de l'initiateur, tandis que la première face inférieure 31 est la face devant être tournée vers l'extérieur. La charge pyrotechnique 22, 23 est enfermée entre la deuxième face supérieure 32 et un capuchon métallique 6 enserrant la face extérieure 25 de la pièce métallique 2. Ainsi, la traversée 1 ferme l'extrémité ouverte du capuchon 6 et est fixée à cellleci. La première face inférieure 31 de la traversée 1 et la partie inférieure du capuchon 6 peuvent éventuellement être enserrés dans un surmoulage (par exemple en plastique). Le surmoulage permet d'adapter l'allumeur au générateur. Sur la deuxième face supérieure 32 du bouchon 3 est prévu une plaque 15 isolant de l'électricité, qui est traversée par les deux extrémités supérieures 4a et 5a des broches 4 et 5. La première face supérieure 18 de la plaque 15 porte un circuit imprimé comportant un élément résistif 21 de chauffage, qui est connecté par des pistes conductrices imprimées aux deux extrémités 4a et 5a des deux broches 4 et 5 dépassant de la face 18. La surface supérieure 24 de l'élément résistif 21 de chauffage est en contact avec et est recouverte par la charge pyrotechnique 22 d'amorçage, elle-même recouverte par la charge pyrotechnique 23 d'allumage. A l'opposé de la première face supérieure 18, la deuxième face inférieure 19 de la plaque isolante 15 se trouve sur la deuxième face supérieure 32 de la traversée 1. Les deuxièmes extrémités inférieures 4b et 5b des broches 4 et 5, éloignées des premières extrémités 4a et 5a tournées vers la charge pyrotechnique 22, 23, sont destinées à la connexion électrique vers l'extérieur, pour l'envoi d'un signal électrique de chauffage de l'élément 21, lequel provoque alors dans ce cas l'allumage des charges pyrotechniques 22 et 23. Suivant l'invention, sur la première face inférieure 31 du bouchon 3 de verre est prévue une préforme 7 de brasure conductrice de l'électricité, reliant électriquement la pièce métallique 2 à la première broche 4, la deuxième broche 5 restant isolée électriquement de la première broche 4. Par exemple, la préforme 7 de brasure est en forme de rondelle entourant la première broche 4 sur la première face 31 du bouchon 3 de verre. Les dimensions de la préforme 7 de brasure sont choisies en fonction de la distance entre la première broche 4 coaxiale et la face interne de la pièce métallique 2, ainsi que du diamètre des broches 4, 5. Le diamètre extérieur de la préforme 7 de brasure permet un contact initial entre cette préforme 7 de brasure et la pièce métallique 2. Le diamètre intérieur de la préforme 7 de brasure permet de l'enfiler par son trou 71 de passage autour de la première broche 4 et de la faire coulisser le long de celle-ci, pour permettre un assemblage aisé entre celles-ci. La préforme 7 de brasure a par exemple une épaisseur, prise dans la direction verticale perpendiculaire à la face inférieure 31, supérieure ou égale à 0,3 millimètres et inférieure ou égale à 0,5 millimètres, pour obtenir une soudure de qualité optimale. La première face 31 du bouchon 2 de verre, sur laquelle est disposée la préforme 7 de brasure, est formée par une surface plane. On se dispense ainsi de devoir adopter, du fait de la présence de la connexion électrique entre la broche 4 et la pièce métallique 2, une forme particulière du bouchon 3 de verre. La préforme 7 de brasure forme un lamage autour de la première broche 4 sur le première face 31. La préforme 7 de brasure est en un métal ou en un alliage de métaux. Le matériau de la préforme 7 de brasure est choisi en fonction de sa température de liquidus, qui est la température à laquelle la solidification du matériau commence, ou en fonction de sa température de solidus, qui est la température à laquelle le matériau commence à fondre. La préforme 7 de brasure est en un métal de brasure ou en un alliage de métaux de brasure, ayant une température de liquidus, respectivement de solidus, comprise entre la température de liquidus, respectivement solidus, du verre du bouchon 3 et la température maximale de scellement du bouchon 3 de verre dans la pièce métallique 2. Le matériau de la préforme 7 de brasure est choisi en fonction de sa mouillabilité par rapport au métal ou aux métaux de la broche 4 et de la pièce 2. Par exemple, la préforme de brasure est en un alliage de métaux de brasure choisis parmi les alliages cuivre û argent et les alliages cuivre û argent - nickel. Le procédé de fabrication de la traversée verre-métal 1 décrite ci-dessus est rendu particulièrement simple, rapide et économique. Les composants 2, 3, 4, 5 et 7 de la traversée 1 sont initialement assemblés dans le même outillage de graphite. Cet outillage de graphite est adapté pour recevoir la préforme 7 de brasure autour de la première broche coaxiale 4. La profondeur du lamage est étudiée pour éviter le déséquilibre du bouchon 3 de verre lors de la phase d'assemblage. Le procédé de scellement entre le bouchon 3 de verre et la pièce métallique 2 est du type à compression. Le scellement des deux broches 4 et 5 dans le bouchon 3 de verre et la soudure de la préforme 7 de brasure à la première broche coaxiale 4 et à la pièce métallique 2 sont effectués en un seul passage dans un four, utilisant un profil adapté au type de scellement choisi. La disposition de la préforme 7 de brasure sur la face inférieure 31 opposée à la face supérieure 32 devant être tournée vers la charge pyrotechnique 22, 23 de l'initiateur 100, ajoutée à l'utilisation de broches cylindriques identiques, évite tout risque de mélange de composants lors de la fabrication de la traversée 1. REVENDICATIONS 1. Traversée verre - métal de transmission d'un signal électrique depuis une face (31) vers une autre face (32) opposée, comportant : - un bouchon (3) de verre, - deux broches (4, 5) métalliques, conductrices de l'électricité, de transmission du signal électrique, qui traversent le bouchon (3) de verre en étant fixées à celui-ci et qui dépassent desdits deux faces opposées (31, 32) du bouchon (3), - une pièce métallique (2), conductrice de l'électricité et entourant le bouchon (3) de verre entre les deux faces opposées (31, 32) du bouchon 10 (3), caractérisée en ce qu'elle comprend - un moyen de liaison conductrice de l'électricité entre une première des deux broches métalliques (4, 5) et la pièce métallique (2), disposé sur la première face inférieure (31) du bouchon, 15 le moyen de liaison conductrice de l'électricité étant constitué par une préforme (7) de brasure, fixée sur la première broche (4) et sur la pièce métallique (2) et apte à conduire l'électricité entre la première broche (4) et la pièce métallique (2). 2. Traversée verre - métal suivant la revendication 1, caractérisée en 20 ce que la préforme (7) de brasure est en forme de rondelle entourant la première broche (4) sur la première face (31) du bouchon (3) de verre. 3. Traversée verre - métal suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que 25 la première face (31) du bouchon (3) de verre, sur laquelle est disposée la préforme (7) de brasure, est formée par une surface plane. 4. Traversée verre - métal suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la préforme (7) de brasure forme un lamage autour de la première 30 broche (4) sur le première face (31). 5. Traversée verre - métal suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la préforme (7) de brasure a une épaisseur supérieure ou égale à 0,3 millimètre et inférieure ou égale à 0,5 millimètre. 6. Traversée verre - métal suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la préforme (7) de brasure est en un métal de brasure ou en un alliage de métaux de brasure, ayant une température de liquidus comprise entre la température de liquidus du verre et la température maximale de scellement du bouchon de verre dans la pièce métallique. 7. Traversée verre - métal suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la préforme de brasure est en un alliage de métaux de brasure choisis parmi les alliages cuivre û argent et les alliages cuivre û argent - nickel. 8. Initiateur électro û pyrotechnique, comportant : - un capuchon (6) renfermant une charge pyrotechnique (22, 23), - une plaque (15) isolante de circuit imprimé, comportant une première face (18), sur laquelle se trouve un élément (21) résistif de chauffage de la charge pyrotechnique (22, 23), recouvert par cette dernière, et une deuxième face (19) opposée à la première face (18), caractérisé en ce que l'initiateur comporte : -la traversée verre - métal (1) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, qui supporte sur la deuxième face (32) du bouchon (3), opposée à la première face (31) du bouchon (3), la deuxième face (19) de la plaque (15) isolante de circuit imprimé, et qui ferme le capuchon (6), les deux broches métalliques (4, 5) étant reliées électriquement à l'élément résistif (21) de chauffage. 9. Procédé de fabrication d'une traversée verre - métal suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce quela préforme (7) de brasure ayant un trou (71) de passage de la première broche (4), on dispose autour de la première broche (4) la préforme (7) de brasure, le scellement du bouchon (2) de verre dans la pièce métallique (2) et la soudure de la préforme (7) de brasure à la pièce métallique (2) et à la première broche (4) sont effectués par un unique passage dans un four.