Brevet FR2938780A1 — publié le 20100528

Ensemble à transducteur piezo-électrique à connexions électriques perfectionnées, émetteur ou récepteur sonore et dispositif capteur de détection de choc ou pincement d'un obstacle ainsi équipés L'invention concerne un ensemble à transducteur à disque piézo-électrique destiné notamment à un émetteur ou récepteur sonore pour un dispositif capteur de détection de choc ou pincement d'un obstacle contre un élément commandé en mouvement, par exemple une vitre entraînée en mouvement par un moteur électrique d'un véhicule automobile, en vue d'empêcher notamment le pincement de doigts entre le cadre de porte et la vitre correspondante. Néanmoins, un véhicule automobile est sujet à de multiples vibrations qui peuvent affecter les connexions du transducteur, notamment celles de la plaquette céramique et de son disque métallique support, lesquelles sont de type à fil soudé ou contact par ressort sur ceux-ci. Néanmoins, ces connexions affectent négativement la rigidité et la sensibilité propres du transducteur, notamment en raison des fils soudés soumis aux vibrations, ou de l'application à pression du ressort de contact. De plus, les soudures sont sujettes au vieillissement et au décollement accéléré du fait des vibrations. L'invention vise à pallier ces inconvénients et propose un ensemble à transducteur à disque piézo-électrique, notamment destiné à un émetteur et/ou récepteur sonore pour un dispositif capteur de détection de choc ou pincement d'un obstacle contre un élément commandé en mouvement, comportant : - au moins une chambre d'émission et/ou une chambre de réception d'ondes, notamment dans le domaine sonore, et - au moins une plaquette de circuit imprimé associée pour le traitement électronique du signal correspondant aux dites ondes, le disque piézo-électrique comportant une plaquette céramique fine généralement circulaire disposée sur un disque support fin métallique, en sa partie centrale, ledit ensemble transducteur étant caractérisé en ce que la connexion du disque piézo-électrique au circuit imprimé associé comprend : - au moins une première zone de contact formée sur la périphérie du disque piézo-électrique et appliquée directement contre une piste conductrice de la plaquette du circuit intégré, la dite zone de contact étant fixée à cette partie de contact de piste conductrice au moyen de matériaux de jonction compatibles, par exemple pour un bon contact de la jonction sans usure ni corrosion de celle ci, et - au moins une seconde zone de contact de polarité différente de la première zone de contact, formée entre la plaquette céramique et au moins une partie de contact proche correspondante de la plaquette de circuit imprimé et reliant de façon isolée la plaquette céramique et le circuit imprimé. La seconde zone de contact est avantageusement appliquée de façon isolée sur le disque support. Ladite seconde zone de contact est de préférence reliée à la périphérie de la plaquette céramique ou à son bord. Elle correspond avantageusement à la polarité d'alimentation de la plaquette céramique. Cette seconde zone de contact peut être réalisée à forme de couches minces, respectivement isolante, conductrice et protectrice successivement, notamment de très faible masse. En particulier elle n'affecte pas la rigidité du disque piézo-électrique, contrairement à un fil de liaison soudé de masse non négligeable et dont la partie de contact aurait été proche du centre de la plaquette céramique. Lesdites couches peuvent être issues de dépôt de matière en superposition, matière isolante, conductrice et isolante, successivement, par exemple par des techniques de pulvérisation ou sérigraphie, ou du dépôt de fines bandes superposées, par exemple à forme de films superposés successivement (technique dite du � tape bonding �), respectivement isolant, conducteur et isolant. La première zone de contact peut être au moins une partie d'une bande circulaire, correspondant au bord périphérique du disque support. Cette première zone de contact peut ainsi servir d'assise de positionnement du disque piézo-céramique sur la plaquette du circuit imprimé, en sorte de constituer, transducteur et circuit imprimé, un ensemble plat de faible épaisseur, sensiblement celle de la plaquette de circuit imprimé, et donc de faible encombrement. La seconde zone de contact peut former une jonction sensiblement plane depuis la périphérie ou le bord de la plaquette céramique jusque sur le circuit imprimé. La couche conductrice peut être disposée en lacet de manière à absorber la dilatation éventuelle de la liaison en fonction des variations de son environnement. La chambre d'émission et/ou réception acoustique de l'ensemble transducteur est avantageusement formée par un espace sous le disque piézo-électrique, par exemple par un arasement au moins de la couche conductrice de la plaquette de circuit imprimé sur laquelle peut reposer le disque piézo- céramique, sur la surface correspondant à celle du disque support, l'épaisseur d'une couche arasée (environ 35 �m) étant suffisante pour permettre le fonctionnement du disque piézo-électrique. Il en résulte la possibilité de réaliser grâce à cette disposition du disque piézo-électrique sur la plaquette du circuit imprimé différentes architectures d'ensembles transducteurs piézo-électriques, notamment pour un émetteur ou récepteur sonore dans le cadre d'un dispositif anti pincement d'élément mobile de véhicule automobile. Le disque piézo-électrique est avantageusement encastré dans la plaquette de circuit imprimé ou dans un ensemble de plaquettes superposées de circuit imprimé, dans une ouverture de celle-ci ou de celui-ci complémentaire du disque support de la plaquette céramique. De préférence, la surface supérieure de la plaquette céramique est dans le même plan que la surface supérieure de la plaquette ou ensemble de plaquettes de circuit imprimé, la dite ouverture comportant la première zone de contact et la seconde zone de contact est dans le dit plan de la plaquette céramique ou de la plaquette ou ensemble de plaquettes de circuit imprimé. Naturellement, le canal acoustique et évent de mise à l'atmosphère peuvent être formés directement dans l'épaisseur de la plaquette ou ensemble de plaquettes de circuit imprimé en liaison avec la chambre acoustique sous le disque piézo-électrique. De plus, plusieurs disques piézo-électriques (au moins deux) peuvent être montés de la façon précitée sur un ensemble de plaquettes de circuits imprimés, étant éventuellement opposés l'un à l'autre, et avec des chambres d'émission ou réception acoustique reliées l'une à l'autre ou non. L'invention est décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation de l'invention et en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la fig. 1 est une vue de dessus, hors couvercle, du montage d'un transducteur piézo-électrique selon l'invention, et - les fig. 2 et 3 sont des vues en coupe transversale respectivement de deux exemples de montage du transducteur sur une plaquette ou un ensemble de plaquettes de circuit imprimé. La fig.l représente selon une vue de dessus partielle l'intérieur d'un ensemble transducteur piézo-électrique 1 d'un émetteur ou récepteur sonore 3, notamment pour un dispositif capteur de détection de choc ou de pincement d'un obstacle, par exemple une vitre de véhicule entraînée en mouvement par un moyen moteur du véhicule. On se reportera à ce sujet à la Demande Internationale PCT/FR2008/000854 et à la Demande de Brevet Français N° 07 04496. Un tel ensemble transducteur 1 est logé dans un boîtier 5 dont seule une partie de la paroi 7 est représentée. Il comporte une plaquette de circuit imprimé 9, un disque piézo céramique 11 et une base support 13 solidaire du boîtier 5 sur laquelle sont montés la plaquette de circuit imprimé 9 et le disque piézo céramique 11. Le disque piézo céramique 11 comporte un disque métallique fin 15 support d'une plaquette céramique circulaire fine 17 constituant l'élément vibratoire actif du transducteur. Une chambre d'émission ou réception acoustique est formée sous le disque piézo-électrique. La profondeur de cette chambre est variable de l'épaisseur d'une couche interne de circuit imprimé (environ 0.5 mm) impliquant la découpe ou l'usinage du circuit imprimé, comme on le verra à la figure 2 ou 3. Cette découpe ou arasement de couche sont de préférence à forme de disque circulaire de diamètre légèrement inférieur à celui du disque support 15. En outre, la chambre d'émission ou réception sonore est reliée à un canal acoustique 19 débouchant sous celle-ci, ce canal étant relié à un tube d'acheminement du signal du dispositif capteur au moyen d'un élément de raccord adéquat 21, et elle est pourvue d'un évent fin 23 de mise à l'atmosphère formé transversalement ou au dessous dans l'épaisseur de la base 13 et débouchant dans le boîtier 5. Le disque piézo céramique 11 est monté sur le circuit imprimé 9 avec sa surface supérieure (de la plaquette céramique) venant en affleurement de celle de la plaquette de circuit imprimé 9. Sa surface inférieure repose collée sur un épaulement usiné de la plaquette de circuit imprimé, lequel est complémentaire du bord du disque support. Une jonction électrique, de préférence la jonction de masse électrique 25 est formée à la périphérie du disque support métallique 15, au moins sur une partie de celle-ci en contact avec une piste correspondante conductrice 27 du circuit imprimé. Cette jonction conductrice peut être réalisée par colle conductrice à base de résine de type argent reliant le disque à la piste conductrice. L'autre jonction électrique 29, destinée à alimenter la plaquette en céramique 17 et conventionnellement de polarité positive, est formée entre la plaquette céramique 17, sur une zone périphérique de celle-ci, et une piste conductrice proche supérieure 31 de la plaquette de circuit imprimé 9. Cette jonction est réalisée à forme de couches fines superposées sensiblement dans le plan de la surface supérieure de la plaquette céramique 17 et du circuit imprimé 9. Elle comporte successivement depuis la face du disque portant la céramique une couche isolante 33, une couche conductrice souple 35 et une couche de protection supérieure 37. Les couches sont de faible épaisseur, de l'ordre de quelques dizaines de micromètre et sont obtenues de préférence par sérigraphie, en dépôt successif de couches sur une trame définie. Cette jonction est de faible masse et en raison de son application à la périphérie de la plaquette céramique active 17, influence négligemment sa rigidité notamment, ce qui lui permet de fonctionner de façon optimale. De façon plus précise, la couche isolante 33 est déposée en premier lieu selon une bande de résine isolante électrique d'épaisseur suffisante pour isoler la bande conductrice sus-jacente 35, plus étroite et plus longue déposée en second lieu. Cette bande conductrice 35 dépasse à ses extrémités de celles de la couche isolante inférieure 33 d'une faible longueur par laquelle elle vient en contact électrique par une colle conductrice appliquée à ses extrémités respectivement sur la plaquette céramique 17 et sur la partie conductrice correspondante 31 du circuit imprimé 9. La couche de protection supérieure 37 est une bande de résine isolante électrique de dimensions un peu plus grandes que celles des précédentes et qui recouvre les deux couches respectivement isolante support 33 et conductrice médiane 35 précitées. Grâce à cette disposition, on obtient un ensemble transducteur de petites dimensions et qui peut occuper le volume de la plaquette de circuit imprimé 9 ou un peu plus, les composants du circuit imprimé (non représentés) pouvant être fixés sur celui-ci, à l'extérieur de l'emplacement du disque piézo-électrique 11 et de préférence au dessous de celui ci. Sur les figures 2 et 3, on a représenté deux montages possibles du disque piézo-électrique 11 sur une plaquette de circuit imprimé 9, 9' respectivement. Le montage de la fig. 2 montre un circuit 9 à trois couches de cuivre conductrices, respectivement une couche supérieure 39, une couche médiane 41 et une couche inférieure 43. Le disque piézo-électrique 11 est monté encastré dans le circuit 9 dans une découpe circulaire correspondante 45, la plaquette céramique 17 étant en affleurement de la couche conductrice supérieure 39 du circuit. La jonction masse électrique 25 du disque piézo-électrique est réalisée par un pont de colle conductrice 47 reliant en partie gauche supérieure le bord supérieur du disque support 15 à la piste conductrice correspondante de la couche conductrice supérieure 39. L'autre jonction 29 du disque piézo-électrique est réalisée par un segment 49 de couches superposées respectivement, isolante, conductrice et protectrice telles que précitées, appliqué en surface de la couche conductrice supérieure 39, entre une piste conductrice de celle-ci et la périphérie de la plaquette céramique 17 (représenté en partie droite supérieure). La chambre acoustique 51 est formée sous le disque piézocéramique 11 dans la couche intercalaire 53 et le canal acoustique 19 est formé dans le fonds de la chambre acoustique 51 entre les couches 41 et 43. A la fig. 3, le montage du transducteur diffère de celui de la fig. 2 en ce que le circuit 9' comporte quatre couches conductrices 39', 40, 41' et 43' et le disque support 15' de la plaquette céramique 17' du disque piézo-céramique Il' peut être relié électriquement par son bord inférieur (jonction masse 25') directement sur la seconde couche conductrice 40 proche de la couche supérieure 39' par une couche de colle conductrice intermédiaire, la jonction d'alimentation 29' de la plaquette céramique 17' étant identique. Naturellement de nombreuses variantes de montage du circuit peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention. Ainsi, le motif de connexion électrique peut comporter une symétrie axiale, relativement à l'axe du disque piézo-électrique, ce qui permet d'équilibrer en masse les liaisons en mouvement, d'augmenter les surfaces de connexion et d'utiliser des couches de connexion ultrafines et par là d'augmenter la fiabilité de la liaison électrique.On pourrait envisager une liaison annulaire. Le disque piézo-électrique peut encore être déporté du circuit imprimé, étant relié à celui-ci par au moins une des liaisons de type précité, notamment de type bande ou couches fines se rapportant à la plaquette céramique. De plus, plusieurs disques piézo-électriques peuvent être montés sur un même ensemble de plaquettes de circuit imprimé, par exemple en fixant le montage de la fig.3, inversé, sur celui de la fig. 2, à sa partie inférieure, les chambres acoustiques pouvant être reliées l'une à l'autre par leur canal acoustique avec une sortie adéquate, par exemple en dehors des disques piézo-électriques. L'invention apporte ainsi un ensemble transducteur à connexion électrique perfectionnée qui peut être mis en application dans de nombreux dispositifs capteurs ou émetteurs électroniques et elle concerne également un émetteur ou récepteur acoustique et un dispositif capteur équipés d'un tel transducteur. REVENDICATIONS1. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique (11, 11'), notamment destiné à un émetteur et/ ou récepteur sonore pour un dispositif capteur de détection de choc ou de pincement d'un obstacle contre un élément commandé en mouvement, comportant : au moins une chambre d'émission et/ou une chambre de réception d'ondes (51, 51'), notamment dans le domaine sonore, et au moins une plaquette de circuit imprimé (9,9') associée pour le traitement électronique du signal correspondant aux dites ondes, le disque piézo-électrique (11,11') comportant une plaquette céramique fine (17, 17') généralement circulaire disposée sur un disque support fin métallique (15, 15'), en sa partie centrale, ledit ensemble transducteur étant caractérisé en ce que la connexion du disque piézo-électrique (11, 11') au circuit imprimé (9, 9� associé comprend : au moins une première zone de contact (25, 25') formée sur la périphérie du disque piézo-électrique (11, 1l') et appliquée directement contre une piste conductrice (27) de la plaquette du circuit intégré (9, 9'), ladite zone de contact (25, 25') étant fixée à cette partie de contact de piste conductrice au moyen de matériaux de jonction compatibles (47), par exemple pour un bon contact de la jonction sans usure ni corrosion de celle ci, et au moins une seconde zone de contact (29, 29') de polarité différente de la première zone de contact (25, 251, formée entre la plaquette céramique (17, 17') et au moins une partie de contact proche correspondante (31) de la plaquette de circuit imprimé (9, 9') et reliant de façon isolée la plaquette céramique (17, 17') et le circuit imprimé (9, 9�. 2. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde zone de contact (29, 29') est reliée à la périphérie de la plaquette céramique (17, 17'). 3. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la dite seconde zone de contact (29, 29') correspond à la polarité d'alimentation de la plaquette céramique (17, 17�. 4. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite seconde zone de contact (29, 29') est réalisée à forme de couches minces superposées, respectivement isolante (33), conductrice (35) et protectrice (37), notamment de très faible masse. 5. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites couches minces (33, 35, 37) sont issues : de dépôt de matière en superposition, respectivement isolante, conductrice et isolante successivement, par exemple par des techniques de pulvérisation ou sérigraphie, ou du dépôt de fines bandes superposées, par exemple à forme de films, isolant, conducteur et isolant, superposés successivement. 6. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première zone de contact (25,25') est au moins une partie d'une bande circulaire, correspondant au bord périphérique du disque support (15, 151, cette première zone de contact pouvant ainsi servir d'assise de positionnement du disque piézo-céramique (11, 1l') sur la plaquette du circuit imprimé (9, 9'). 7. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde zone de contact (29, 29') forme une jonction sensiblement plane depuis la périphérie ou le bord de la plaquette céramique (17, 17') jusque sur le circuit imprimé (9, 9'). 8. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la couche conductrice (35) est disposée en lacet de manière à absorber la dilatation éventuelle de la liaison en fonction des variations de son environnement. 9. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre d'émission et/ou réception acoustique (51, 51') est formée par un espace sous le disque piézo-électrique (11, 111 par exemple par un arasement au moins de la couche conductrice supérieure (39, 39') de la plaquette de circuit imprimé (9, 9') sur la surface correspondante à celle du disque support (15, 15'). 10. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque piézo-électrique (11, 11') est encastré dans la plaquette de circuit imprimé (9,9') ou dans un ensemble de plaquettes superposées de circuit imprimé (9, 9'), dans une ouverture (45) de celle-ci ou de celui-ci complémentaire du disque support (15, 15') de la plaquette céramique (17, 17') . 11. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon la revendication 10, caractérisé en ce que la surface supérieure de la plaquette céramique (17, 17') est dans le même plan que la surface supérieure de la plaquette ou ensemble de plaquettes de circuit imprimé (9, 9'), la dite ouverture (45) comportant la première zone de contact (25, 25') et la seconde zone de contact (29, 29') est dans le dit plan de la plaquette céramique (17, 17') ou de la plaquette ou ensemble de plaquettes de circuit imprimé (9, 9'). 12. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le canal acoustique (19, 19') et l'évent de mise à l'atmosphère (23) sont formés directement dans l'épaisseur de la plaquette ou ensemble de plaquettes de circuit imprimé (9, 9'), en liaison avec la chambre acoustique (51, 51') sous le disque piézo-électrique (11, 11 ') . 13. Ensemble à transducteur à disque piézo-électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux disques piézo-électriques (11, 11') montés sur un ensemble de plaquettes de circuits imprimés (9, 9'), éventuellement opposés l'un à l'autre, et avec des chambres d'émission et réception acoustiques (51, 51') reliées l'une à l'autre ou non. 14. Emetteur et/ ou récepteur sonore (3) comprenant un ensemble à transducteur (1) à disque piézo-électrique (1l, 11') tel que défini selon l'une quelconque l'une des revendications précédentes. 15. Dispositif capteur, notamment pour la détection d'un choc ou d'un pincement d'un obstacle contre un élément commandé en mouvement, comprenant un émetteur et/ou récepteur sonore (3) selon la revendication 14.