Brevet FR2952429A1 — publié le 20110513

Capteur gyroscopique et procédé de fabrication d'un tel capteur La présente invention concerne un capteur gyroscopique comprenant : - un élément sensible propre à vibrer ; - un porte-électrodes apte à porter des électrodes d'excitation de l'élément sensible et des électrodes de détection de la vibration de l'élément sensible ; et - des tiges de support propres à porter le porte-électrodes. Un tel capteur gyroscopique est, par exemple, décrit dans la demande de brevet 10 FR2859017. Dans ce type de capteur gyroscopique, les tiges conductrices sont généralement constituées par des pilotis cylindriques fixés à une de leurs extrémités au porte-électrodes. Toutefois, ce type de gyroscope présente une faible tenue mécanique. L'invention a notamment pour but de proposer un capteur gyroscopique présentant une meilleure tenue mécanique. A cet effet, l'invention a pour objet un capteur gyroscopique dont les tiges de support comportent au moins une extrémité renflée. Suivant des modes particuliers de réalisation, le capteur gyroscopique comporte 25 l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - chaque extrémité renflée comprend une face extrême plane ; - l'extrémité renflée est fixée à au moins une électrode d'un porte-électrodes ; - le capteur gyroscopique comporte une embase qui est apte à porter les tiges de support et à laquelle est fixée l'extrémité renflée ; 30 - le porte-électrodes comporte une première face principale en regard de l'élément sensible et une seconde face principale opposée à la première face principale, les électrodes s'étendant en continu sur la première face principale, la tranche et la deuxième face principale du porte-électrodes. 15 20 A cet effet, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un capteur gyroscopique comportant un élément sensible propre à vibrer ; un porte-électrodes apte à porter des électrodes d'excitation de l'élément sensible et des électrodes de détection de la vibration de l'élément sensible ; des tiges de support propres à porter le porte-électrodes ; le procédé selon l'invention comportant une étape de fabrication de tiges de support comportant au moins une extrémité renflée. En variante, le porte-électrodes du capteur gyroscopique comporte une première face principale en regard de l'élément sensible, une tranche et une seconde face principale opposée à la première face principale ; et le procédé comporte une étape de dépôt d'une partie d'électrode par pulvérisation cathodique sur la première face principale et sur la tranche au travers d'un masque en créneau, et une étape de dépôt d'une partie complémentaire de ladite électrode par pulvérisation cathodique sur la seconde face principale et sur la tranche au travers d'un autre masque en créneau ; les dépôts se superposant sur la tranche du porte-électrodes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée 20 uniquement au titre d'exemple et faite en se référant aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un capteur gyroscopique selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe axiale du capteur gyroscopique illustré sur la figure 1. L'invention est décrite par rapport à un capteur gyroscopique à résonateur en cloche ou en calotte. Toutefois, elle pourrait également être appliquée à un autre type de capteur gyroscopique. 30 Dans la suite de la description, les termes « supérieur », « inférieur » sont définis par rapport au capteur gyroscopique dans une position telle qu'illustrée sur les figures 1 et 2. 25 En référence aux figures 1 et 2, le capteur gyroscopique 2 selon l'invention comprend : - un élément sensible, dit ci-après résonateur 4, qui peut être notamment de forme hémisphérique comme illustré et qui possède un axe 6 pour sa fixation ; - une pièce portant les électrodes nécessaires à la mise en oeuvre du résonateur 4, dite ci-après porte-électrodes 8, dans laquelle l'axe 6 du résonateur 4 est ancré ; - une embase 10 permettant la fixation du capteur gyroscopique sur un coeur 11 ; et - un capot 12 fixé à l'embase 10 et formant avec celle-ci une chambre étanche de vide 14 contenant le porte-électrodes 8 et le résonateur 4. Des électrodes 20 d'excitation du résonateur 4 et de détection de la vibration du résonateur 4 sont déposées sur le porte-électrodes 8. Les électrodes 20 s'étendent à la fois sur une face principale 22 du porte-électrodes en regard du résonateur, sur la tranche 24 et sur une autre face principale 26 opposée à la face principale 22. Le porte-électrodes 8 peut avoir différentes configurations. Il peut être plan, avec des électrodes placées en face de la tranche 15 du résonateur 4, comme illustré sur la figure 2. Il peut également être hémisphérique, avec des électrodes placées en regard de la face interne du résonateur. Cette configuration n'est pas illustrée. Le porte-électrodes 8 est porté par neuf tiges de support conductrices 16 portées par l'embase 10. Les tiges de support 16 comportent deux extrémités renflées 17, formant des « têtes de clou ». 25 De préférence, chaque extrémité renflée 17 comprend une face extrême plane qui présente une surface supérieure à la section des tiges de support. Cette surface est environ égale à 1 à 3 millimètres. Cette surface peut être modifiée en fonction de la tenue mécanique souhaitée. 30 Les extrémités renflées 17 supérieures des tiges de support 16 sont fixées aux électrodes 20 du porte-électrodes, par exemple, par collage conducteur ou par brasage. 10 15 20 Même si un collage conducteur mince est reconduit entre les tiges de support 16 et le porte-électrodes 8, les surfaces et les volumes de colle sont faibles de sorte que le dégazage dans la chambre 14 est amélioré. Avantageusement, la face extrême plane permet d'assurer la liaison électrique et mécanique de façon coplanaire avec la face inférieure du porte-électrodes 8. Avantageusement, les faces extrêmes des tiges de support 16 sont disposées dans un même plan parallèle de sorte que la longueur des tiges de support peut être mieux 10 maîtrisée. Comme la fréquence de vibration des tiges de support est fonction de la position de fixation des tiges de support, le plan de fréquence des gyroscopes est mieux maîtrisé. L'embase 10 est munie de quatre éléments 33 de fixation au support 11, par 15 exemple, constitués par des orifices taraudés destinés à recevoir des vis de fixation. L'embase 10 est réalisée par cocuisson à haute température de couches de céramique. Les extrémités renflées 17 inférieures des tiges de support 16 sont brasées à l'embase 10. Avantageusement, le brasage des extrémités inférieures des tiges de support 16 sur l'embase 10 permet de mieux maîtriser les modes de vibration des tiges de support. Selon une variante non représentée, l'embase 10 est, par exemple, réalisée en métal. 25 Dans ce cas, l'embase comporte des traversées étanches dans lesquelles les tiges de support 16 sont enverrées. Le capteur gyroscopique 2 comporte en outre un circuit électronique 36 connecté aux tiges de support 16, et un boîtier 58 de protection du circuit électronique 36 qui 30 permet de maintenir le circuit électronique 36 dans une atmosphère contrôlée. 20 L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel capteur gyroscopique qui comporte une étape de fabrication de tiges de support 16 comportant au moins une extrémité renflée ayant, de préférence, une face extrême plane. En particulier, le procédé comporte une étape de dépôt des électrodes 20 sur le porte-électrodes 8. Cette étape est réalisée par pulvérisation cathodique d'une partie d'électrode sur la première face principale 22 et de la tranche 24 au travers d'un masque mécanique en créneau, et une étape de dépôt d'une partie d'électrode complémentaire par pulvérisation cathodique sur l'autre face principale 26 et de la tranche 24 au travers d'un autre masque en créneau ; les dépôts se superposant sur la tranche 24 du porte-électrodes. Les autres étapes du procédé de fabrication sont connues et ne seront pas décrit dans cette demande de brevet. Avantageusement, la pulvérisation cathodique est réalisée en même temps sur l'une des faces principales du porte-électrodes et sur la tranche. Avantageusement, le dépôt sur la face supérieure du porte-électrodes répond aux exigences de gravure des électrodes, le même procédé est utilisé sur la face inférieure du porte-électrodes, la jonction entre les deux dépôts se fait naturellement par recouvrement au niveau de la tranche. Avantageusement, la pulvérisation cathodique permet de dissocier les exigences de gravure pour la face supérieure et de brasage pour la face inférieure. Avantageusement, la pulvérisation cathodique permet de réaliser des électrodes minces n'ayant aucun effet mécanique sur le porteûélectrodes et donc sur l'entrefer. Avantageusement, les deux étapes de dépôt d'électrodes et l'étape de gravure 30 ionique peuvent être réalisées dans un même bâti. Avantageusement, le porte-électrodes n'est plus traversé par des canons de sorte qu'il est plus simple à réaliser et à nettoyer.25 Avantageusement, il n'est plus nécessaire de relier électriquement les canons aux électrodes. Ces avantages permettent de diminuer les coûts de production, le rendement et les performances des gyroscopes. Avantageusement, la liaison électrique électrodes-tige par la tranche permet d'éviter les inconvénients : - des vias dans le porte électrodes (perçage petit diamètre, localisation précise) ; - des canons (dilatation thermique cause de ruptures) ; - des colles (dégazage limitant la qualité et la durée du vide, souplesse et définition approximative des bords dégradant la stabilité du plan de fréquence, dilatation thermique cause de ruptures et instabilité de l'entrefer en température).15 REVENDICATIONS1.- Capteur gyroscopique (2) comprenant : - un élément sensible (4) propre à vibrer ; - un porte-électrodes (8) apte à porter des électrodes (20) d'excitation de l'élément sensible (4) et des électrodes (20) de détection de la vibration de l'élément sensible (4) ; et - des tiges de support (16) propres à porter le porte-électrodes (8) ; caractérisé en ce que les tiges de support (16) comportent au moins une extrémité renflée (17). 2.- Capteur gyroscopique (2) selon la revendication 1, dans lequel chaque extrémité renflée (17) comprend une face extrême plane. 3. - Capteur gyroscopique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ladite extrémité renflée (17) est fixée à au moins une électrode (20) du porte-électrodes (8). 20 4.- Capteur gyroscopique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, qui comporte une embase (10) apte à porter les tiges de support (16) ; et dans lequel ladite extrémité renflée (17) est fixée à l'embase (10). 5.- Capteur gyroscopique (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans 25 lequel le porte-électrodes (8) comporte une première face principale (22) en regard de l'élément sensible (4) et une seconde face principale (26) opposée à la première face principale (22), et dans lequel les électrodes (20) s'étendent en continu sur la première face principale (22), la tranche (24) et la deuxième face principale (26) du porte-électrodes (8). 30 6.- Procédé de fabrication d'un capteur gyroscopique (2) comprenant un élément sensible (4) propre à vibrer ; un porte-électrodes (8) apte à porter des électrodes (20) d'excitation de l'élément sensible (4) et des électrodes (20) de détection de la vibration15de l'élément sensible (4) ; des tiges de support (16) propres à porter le porte-électrodes (8) ; caractérisé en ce qu'il comporte une étape de fabrication de tiges de support (16) comportant au moins une extrémité renflée (17). 7.- Procédé de fabrication selon la revendication 6, le porte-électrodes (8) du capteur gyroscopique (2) comportant une première face principale (22) en regard de l'élément sensible (4), une tranche (24) et une seconde face principale (26) opposée à la première face principale (22), 10 et dans lequel le procédé comporte une étape de dépôt d'une partie d'électrode (20) par pulvérisation cathodique sur la première face principale (22) et sur la tranche (24) au travers d'un masque en créneau, et une étape de dépôt d'une partie complémentaire de ladite électrode (20) par pulvérisation cathodique sur la seconde face principale (26) et sur la tranche (24) au travers d'un autre masque en créneau ; les dépôts 15 se superposant sur la tranche (24) du porte-électrodes (8).