Brevet FR2926884A1 — publié le 20090731

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de capteur pour saisir la pression dans un système fermé comprenant, un élément de capteur micromécanique dont la face avant est réalisée avec une membrane, dont la face postérieure est montée sur un support, et dont les branchements électriques traversent l'élément de capteur et le support. Etat de la technique Le document non publié antérieurement io DE 10 2007 035060 décrit un tel dispositif de capteur. Ce dispositif se compose d'un élément de capteur de pression fabriqué en technique micromécanique. Cet élément est monté sur une plaque de circuit par l'intermédiaire d'une couche de liaison en un vernis ou en un adhésif. La plaque de circuit fonctionne alors comme un support. Le contact 15 électrique de l'élément de capteur se fait à l'aide de broches de liaison traversant l'élément de capteur et la plaque de circuit ce qui permet d'assurer le branchement électrique de l'élément de capteur, à partir du dos de la plaque de circuit. L'objet du document rappelé ci-dessus est la réalisation de ce type de contact de l'élément de capteur, notamment la 20 réalisation des orifices traversant et des broches de liaison ainsi que la fixation mécanique et le branchement électrique des broches de liaison. But de l'invention Partant de cette situation, la présente invention a pour but de développer un dispositif de capteur qui puisse s'intégrer 25 facilement dans un système haute pression. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un dispositif de capteur du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le support est monté avec l'élément de capteur comme élément d'étanchéité dans une ouverture 30 du système de façon que la pression régnant dans celui-ci agisse sur la face avant de l'élément de capteur et pour établir le contact de l'élément de capteur avec l'extérieur. Ainsi, selon l'invention, le support avec l'élément de capteur et un disque d'étanchéité s'installe dans l'ouverture du système 35 à surveiller. Comme le dispositif de capteur selon l'invention est un dispositif de mesure de pression absolue, il faut un volume de référence fermé en dessous de la membrane. Si la membrane est réalisée par la mise en structure du dos de l'élément de capteur, alors le volume de référence sera délimité d'un côté par le support. Une liaison étanche à la pression entre l'élément de capteur et le support est nécessaire mais cela est relativement compliqué. Selon une variante particulièrement avantageuse de l'invention, on utilise un élément de capteur avec une membrane, en micromécanique de surface ce qui donne une cavité fermée sous la membrane à l'intérieur de l'élément de capteur. Dans ce cas, la technique de liaison se simplifie considérablement car il n'y a pas lieu de réaliser une liaison étanche à la pression entre l'élément de capteur et le support. Il est particulièrement avantageux de réaliser une liaison par enfichage entre l'élément de capteur et le support. Tout d'abord, on traite la surface de l'élément de capteur simplement par une couche de matière plastique, un oxyde, un nitrure ou une autre matière appropriée. Comme il n'y a pas de partie en contre-dépouille engendrée par des fils de liaison, on peut utiliser des procédés de revêtement en phase gazeuse. Il n'est pas nécessaire de prévoir aussi du gel pour protéger l'élément de capteur. En outre, les broches de liaison qui traversent les orifices de passage, alignés dans l'élément de capteur et dans le support, permettent, outre le branchement électrique de l'élément de capteur, un positionnement précis de l'élément de capteur sur le support. De plus, en fixant l'élément de capteur à l'aide de broches de liaison, on réduit les déformations d'origine thermique de la structure du capteur provoquées par les différents coefficients de dilatation thermique de l'élément de capteur et du support. La liaison par enfichage entre l'élément de capteur et le support du dispositif de capteur selon l'invention doit être étanche à la pression. On peut l'obtenir simplement par vitrification des broches de liaison dans les orifices de passage. En utilisant un verre approprié, on peut même engendrer une tension de pression dans les orifices de passage qui participe à la solidité de la liaison entre l'élément de capteur et la broche de liaison ainsi qu'entre le support et la broche de liaison, et par conséquent, également entre l'élément de capteur et le support. Habituellement, la surface supérieure de l'élément de capteur porte des chemins conducteurs. Lorsque les branchements électriques de l'élément de capteur se font, comme exposé ci-dessus, sous la forme de broches de liaison traversant l'élément de capteur et le support, ces chemins conducteurs arrivent au niveau des orifices de passage des broches de liaison. Le branchement électrique entre les broches de liaison et le chemin conducteur peut se faire de manière simple à l'aide de boules de soudure ou par soudage aux ultrasons. Il convient également de remarquer que les branchements électriques de l'élément de capteur qui passent par la face arrière du support peuvent également être réalisés différemment, par exemple sous la forme de zones fortement dopées dans l'élément de capteur, en liaison avec des zones conductrices du support. Comme déjà décrit en liaison avec la connexion entre l'élément de capteur et le support, il est possible de relier mécaniquement l'élément de capteur au support, uniquement par les branchements électriques traversant l'élément de capteur et le support. Cela est particulièrement avantageux pour assurer un bon découplage thermique de l'élément de capteur par rapport au support. Selon l'invention, le support avec l'élément de capteur est monté dans une ouverture du système à surveiller pour détecter la pression. Il est particulièrement avantageux d'installer le support avec l'élément de capteur dans un bouchon vissé sur l'orifice pour réaliser un bon blocage du dispositif de capteur. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 à 3 montrent l'assemblage et le montage d'un dispositif de capteur selon l'invention représenté en perspective, et - la figure 4 est une vue en perspective en coupe partielle du dispositif de capteur monté selon la figure 3. Description de modes de réalisation de l'invention Le dispositif de capteur 10 représenté sur les figures sert à détecter la pression dans un système fermé. Pour cela, le dispositif de capteur 10 comporte un élément de capteur micromécanique 1 avec une membrane 2 réalisée dans sa face avant. Sous la membrane 2 se trouve un volume de référence, fermé. Comme la membrane 2 est réalisée selon un procédé de micromécanique de surface, la cavité dans l'élément de capteur 1 sert de volume de référence. La figure 1 montre le montage de l'élément de capteur 1 sur un support 4 ; les branchements électriques de l'élément de capteur 1 traversent l'élément de capteur 1 et le support 4 sur sa face postérieure. A la fois le montage et aussi la mise en contact électrique de l'élément de capteur 1 se font, dans le cas de l'exemple de réalisation décrit, à l'aide de quatre broches de liaison 5. L'élément de capteur 1 comporte quatre orifices de passage 6 correspondant à la disposition des quatre broches de liaison 5 ce qui permet d'enficher simplement l'élément de capteur 1 sur les quatre broches de liaison 5 comme cela est représenté figure 2. Les orifices de passage 6 peuvent être obtenus par exemple par un procédé de réalisation de tranchées selon lequel on sépare un à un les éléments de capteur d'une forme quelconque. Ainsi, l'élément de capteur 1 a la forme d'un disque circulaire. Habituellement, la surface supérieure de l'élément de capteur 1 comporte des chemins conducteurs qui arrivent au niveau des orifices traversant 6 de celui-ci. Ces conducteurs ne sont pas détaillés ici. La liaison électrique entre les chemins conducteurs et les broches de liaison 5 peut se faire par exemple par soudage avec une boule de soudure. L'important est que les broches de liaisons soient isolées électriquement par rapport à la matière du substrat de l'élément de capteur 1 et par rapport à la matière de support. Pour cela, les broches de liaison 5 peuvent par exemple être fixées par vitrification. On réalise ainsi une liaison déjà relativement solide entre l'élément de capteur 1 et le support 4. En plus, on peut coller l'élément de capteur 1 à l'aide d'une colle souple au support 4. La figure 3 montre le dispositif de capteur 10 monté comme élément d'étanchéité dans le bouchon 21 d'un petit tube 20. Le petit tube 20 peut être par exemple le début d'un système fermé dans lequel règne une pression élevée. Du côté de l'extrémité, la paroi extérieure du petit tube 20 comporte un filetage non détaillé ici. Comme bouchon 21 on utilise un couvercle vissé 21 muni d'une plaque de fond 22 et d'une paroi périphérique 23 dont le côté intérieur comporte également un filetage de façon à pouvoir visser le couvercle 21 sur l'extrémité ouverte du petit tube. Le dispositif de capteur 10 est monté dans le couvercle à visser 21 pour que le support 4 s'applique contre la plaque de fond 22. Les broches de liaison 5 qui dépassent de la face inférieure du support 4 traversent un orifice de passage 24 central et circulaire réalisé dans la plaque de fond 22 du bouchon 21. Cet orifice de passage 24 est fermé par le dispositif de capteur 10 comme cela est représenté figure 4. L'effet d'étanchéité du dispositif de capteur 10 s'obtient dans l'exemple de réalisation décrit, de façon que le support 4 soit rond comme la section du petit tube 29 et s'étende pratiquement sur toute la surface de la plaque de fond 22 à l'intérieur de la paroi périphérique 23. De plus, le support 4 dépasse de l'élément de capteur 1 également en forme de disque circulaire. L'élément de capteur 1 s'étend en effet uniquement sur la section intérieure du petit tube 20. En vissant le bouchon 21 sur l'extrémité du petit tube 20, la paroi périphérique 23 du bouchon 21 entoure l'extrémité du petit tube 20 dont la paroi s'appuie contre le support 4 du dispositif de capteur 10 et l'élément de capteur 1 s'applique de l'intérieur contre la paroi du petit tube 20. La figure 4 montre que l'élément de capteur 1 à l'état installé reçoit la pression (p) régnant à l'intérieur du petit tube 20. Comme les broches de liaison 5 traversent l'orifice de passage 24 de la plaque de fond 22 du bouchon 21, on réalise ainsi le contact électrique extérieur avec l'élément de capteur 1.30 REVENDICATIONS 1 °) Dispositif de capteur pour saisir la pression dans un système fermé comprenant, un élément de capteur micromécanique (1) dont la face avant est réalisée avec une membrane (2), dont la face postérieure est montée sur un support (4), et dont les branchements électriques traversent l'élément de capteur (1) et le support (4), caractérisé en ce que le support (4) est monté avec l'élément de capteur (1) comme élément d'étanchéité dans une ouverture du système de façon que la pression régnant dans celui-ci agisse sur la face avant de l'élément de capteur (1) et pour établir le contact de l'élément de capteur (1) avec l'extérieur. 2°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' un volume fermé délimité d'un côté par le support se trouve sous la membrane. 3°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane (2) est réalisée par un procédé de micromécanique de surface pour réaliser cavité sous la membrane (2) dans l'élément de capteur (1) . 4°) Dispositif de capteur selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des chemins conducteurs réalisés dans la surface de l'élément de capteur (1), arrivent aux orifices de passage (6) de l'élément de capteur (1), et les orifices de passage (6) de l'élément de capteur (1) sont alignés par rapport à l'orifice de passage correspondant du support (4), et les broches de liaison (5) traversent les orifices de passage (6), alignés les uns par rapport aux autres. 5°) Dispositif de capteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les broches de liaison (5) sont logées dans les orifices traversant (6).6°) Dispositif de capteur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la liaison électrique est réalisée entre les broches de liaison et les chemins conducteurs par des boules de soudure ou par soudure aux ultrasons. 7°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de capteur est relié mécaniquement au support par les branchements électriques qui les traversent. 8°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de capteur est monté sur le support à l'aide d'un adhésif souple. 9°) Dispositif de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (4) est monté avec l'élément de capteur (1) dans un bouchon vissé (21) pour l'ouverture du système. 10°) Dispositif de capteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la forme de l'élément de capteur (1) est adaptée à la forme ronde du bouchon vissé (21) et notamment il est en forme de disque rond ou hexagonal.30