Brevet FR3015026A1 — publié le 20150619

La présente invention a pour objet un capteur de mesure, et notamment un capteur de pression et/ou de température. Les capteurs de mesure comprennent généralement différents composants sensibles, comme par exemple des circuits imprimés, qui doivent être protégés des attaques extérieures par un matériau d'enrobage, typiquement une résine thermodurcissable. Par exemple, dans le cas d'un capteur de pression et de température utilisé dans un collecteur d'admission, les composants doivent être protégés des attaques acides des condensats (acides, sulfures, ...) issus de la combustion du carburant. La figure 1 illustre schématiquement en coupe verticale un capteur de mesure 1 de l'état de la technique. Le capteur 1 comprend une cavité la, un bassin lb de dépôt de matériau d'enrobage situé au-dessus de la cavité la et débouchant dans la cavité la, ainsi qu'une ouverture lc débouchant dans la cavité la. Dans la cavité la est disposé un composant sensible, qui est par exemple un circuit imprimé 2, et sur le circuit imprimé 2, un composant de mesure 3 de pression tel qu'une puce électronique est situé dans l'alignement de l'ouverture lc. L'ouverture lc est située en vis-à-vis du composant 3 de manière à permettre au composant 3 d'effectuer une mesure. La figure 1 montre le début de l'injection d'un matériau d'enrobage 4, typiquement un matériau d'enrobage thermodurcissable, comme par exemple une résine liquide thermodurcissable, destiné à enrober le circuit imprimé 2. On peut injecter un mélange d'un matériau d'enrobage thermodurcissable, mono- ou bi-composant, notamment une résine et un durcisseur. La résine 4 est introduite dans le bassin lb et s'écoule par gravité dans la cavité la. A la fin de l'injection de la résine 4, tel qu'illustré à la figure 2, sur laquelle les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes références, la résine 4 s'est écoulée dans la cavité la et recouvre le circuit imprimé 2. Un risque existe, lors de l'injection de la résine 4, consistant à venir recouvrir le composant 3. Or, si le composant de mesure 3 est recouvert de résine 4, il ne fonctionne plus. Ce recouvrement du composant 3 peut être par exemple du à la présence localement d'une vague que fait la résine lors de son écoulement. Ce risque peut être aggravé dans certaines conditions de pression d'injection de la résine et/ou peut être dû à la viscosité de celle-ci. Ces paramètres d'injection sont difficilement maîtrisables ce qui rend le procédé de fabrication de tels capteurs complexe et couteux. La figure 3 illustre l'état final du capteur de mesure 1 lorsque la 5 résine 4 s'est complètement écoulée dans la cavité la. La résine 4 à l'équilibre recouvre ici complètement le composant de mesure 3, ce qui rend impossible la mesure de pression. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'invention propose en particulier un capteur de mesure permettant 10 d'éviter un recouvrement, même temporaire, des composants de mesure par le matériau d'enrobage des composants sensibles, suite à l'injection du matériau d'enrobage. L'invention a ainsi pour objet un capteur de mesure, comprenant : - une cavité dans laquelle se situent au moins un composant sensible 15 et au moins un composant de mesure, la cavité recevant un matériau d'enrobage, notamment une résine, recouvrant le composant sensible et laissant à découvert au moins partiellement le composant de mesure, ce matériau d'enrobage étant déposé dans la cavité par écoulement dans la cavité, 20 - au moins une ouverture communiquant avec la cavité et située en vis-à-vis du composant sensible pour permettre au composant sensible d'effectuer une mesure, - au moins un orifice de purge distinct de l'ouverture, situé sur le chemin d'écoulement du matériau d'enrobage, de manière à permettre une 25 purge d'au moins une partie de l'air présent dans la cavité lors de l'écoulement du matériau d'enrobage. L'effet d'un tel orifice est de permettre une purge d'au moins une partie de l'air présent dans la cavité, au niveau dudit orifice. Ceci permet de favoriser la purge de la cavité lorsque le matériau d'enrobage pénètre dans 30 cette cavité. Cette purge peut avantageusement être réalisée localement dans une zone dans laquelle une vague peut avoir comme conséquence le recouvrement du composant de mesure. En d'autres termes, un tel orifice permet de localiser judicieusement la zone dans laquelle la purge est réalisée. Le matériau d'enrobage, notamment la résine peut être choisie dans le groupe constitué par une résine époxy, silicone ou polyuréthane, mono- ou bi5 composants. Le nombre d'orifices de purge peut être au moins égal à deux, notamment égal à 3, par exemple égal à 4. Le diamètre de l'orifice de purge peut être compris entre 0,2mm et 10mm, notamment entre 05mm et 3mm. 10 L'orifice de purge peut être formé à une extrémité d'une colonne d'évent du capteur, permettant au matériau d'enrobage de monter par capillarité lors de l'écoulement du matériau d'enrobage. L'orifice de purge peut également être formé par une paroi, notamment plane, du capteur. 15 Le ou les orifices de purge peuvent être situés autour du composant de mesure. Le ou les orifices de purge peuvent être situés en vis-à-vis du pourtour du composant de mesure. Avantageusement, le ou les orifices peuvent être situés en vis-à-vis 20 d'une zone située à une distance comprise entre 10mm et 40mm du pourtour du composant de mesure. En variante, le ou les orifices peuvent être situés en vis-à-vis d'une zone située à une distance d'au moins 10mm du pourtour du composant de mesure, notamment à une distance d'au moins 40mm. 25 Le composant de mesure peut être un capteur de pression. Le ou les composants sensibles peuvent comprendre un circuit imprimé. Le capteur peut comprendre en outre un connecteur électrique relié au circuit imprimé. 30 Le capteur peut comporter un bassin de dépôt du matériau d'enrobage, le bassin communiquant avec la cavité de manière à permettre l'écoulement du matériau d'enrobage dans la cavité. L'orifice de purge peut être distinct du bassin et distinct de l'ouverture. Le bassin de dépôt peut présenter un volume choisi de manière à permettre de recevoir tout le matériau d'enrobage du capteur lors du dépôt du matériau, le bassin étant au moins partiellement vidé à l'issue de l'écoulement du matériau d'enrobage dans la cavité. Le bassin de dépôt peut déboucher dans une extrémité latérale de la cavité, de manière à permettre un écoulement latéral horizontal du matériau d'enrobage dans la cavité après son injection. Le capteur peut comprendre en outre un capteur de température. L'invention a également pour objet un procédé de remplissage en 10 matériau d'enrobage d'un capteur de mesure décrit ci-dessus, le procédé comprenant l'injection de matériau d'enrobage dans le bassin de dépôt. Le procédé peut comprendre, postérieurement à l'étape d'injection de matériau d'enrobage, une étape d'écoulement du matériau d'enrobage dans la cavité, conduisant à une position d'équilibre du matériau d'enrobage dans 15 laquelle le matériau d'enrobage recouvre chaque composant sensible sans recouvrir le ou les composants de mesure, puis une étape de durcissement du matériau d'enrobage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à 20 titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures 1 à 3, déjà décrites, sont des vues schématiques en coupe d'un capteur de mesure de l'état de la technique lors de différentes étapes de remplissage du capteur en matériau d'enrobage, 25 - les figures 4 à 6 sont des vues schématiques en coupe d'un capteur de mesure selon l'invention lors de différentes étapes de remplissage du capteur en matériau d'enrobage, conformément à un premier mode de réalisation, - les figures 7 à 9 sont des vues schématiques en coupe d'un capteur 30 de mesure selon l'invention lors de différentes étapes de remplissage du capteur en matériau d'enrobage, conformément à un deuxième mode de réalisation, - la figure 10 est une vue en perspective du capteur de mesure selon l'invention, et - la figure 11 illustre un exemple de mise en oeuvre du capteur selon l'invention. Tel qu'illustré à la figure 4, sur laquelle les éléments identiques à ceux des figures 1 à 3 portent les mêmes références, un capteur de mesure 1 selon l'invention est doté d'un bassin lb dont le volume permet de préférence de recevoir toute la résine lors du début de l'injection de celle-ci. Le bassin de dépôt lb peut déboucher dans une extrémité latérale de la cavité la. Ainsi, lors de l'injection de la résine 4 dans le bassin de dépôt lb, la résine 4 s'écoule par gravité vers le fond de la cavité la. Comme représenté à la figure 5, la résine 4 est en cours d'écoulement latéral horizontal dans le reste de la cavité la. Le capteur 1 comprend ici un orifice de purge ld communiquant avec la cavité. Cet orifice, distinct de l'ouverture lc, est situé sur le chemin d'écoulement de la résine 4, ce qui permet une purge d'au moins une partie de l'air présent dans la cavité la lors de l'écoulement de la résine 4. Lors de cette purge d'air, la résine 4 qui se trouve au niveau de l'orifice ld est évacuée via l'orifice ld ce qui permet d'éviter le recouvrement d'un composant de mesure 3, par exemple un composant électronique de mesure tel qu'un capteur, par la résine 4 lors de l'écoulement de la résine 4. Conformément à un premier mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 5, l'orifice de purge ld, qui peut être de forme circulaire, est formé dans une paroi le, notamment plane et horizontale, du capteur 1. La résine 4 est évacuée autour de l'orifice ld, sur la surface supérieure de la paroi le. La figure 6 illustre l'état final du capteur de mesure 1 lorsque la résine 4 s'est complètement écoulée dans la cavité la. La résine 4 à l'équilibre se situe au-dessus et en dessous du circuit imprimé 2, mais elle ne recouvre pas la surface supérieure du composant de mesure3 qui et opposée à la face avec laquelle elle est en contact avec le circuit 2, ce qui rend possible la mesure de pression. Il reste également de la résine 4 autour de l'orifice ld, sur la surface supérieure de la paroi le. Le procédé s'achève avec le durcissement de la résine 4. Dans un deuxième mode de réalisation, tel qu'illustré aux figures 7 à 9, sur lesquelles les éléments identiques portent les mêmes références, l'orifice de purge 1d est formé à une extrémité d'une colonne d'évent 1f du capteur 1, permettant à la résine 4 de monter par capillarité (figure 8), puis de redescendre sous l'action de la gravité (figure 9), lors de l'écoulement de la résine 4. La colonne d'évent 1f peut être de forme cylindrique. Là aussi, la présence de la ou des colonnes d'évent 1f permet un écoulement de résine 4 qui ne conduise pas à un recouvrement du composant de mesure3. Dans ce dernier mode de réalisation, la colonne d'évent 1f permet en outre de guider un surplus de résine hors de la cavité lors de l'écoulement de la résine dans la cavité. Ce surplus de résine peut ensuite revenir dans la cavité par gravité, lorsque la résine s'est totalement écoulée du bassin dans la cavité. La figure 10 est une vue détaillée du capteur de mesure 1. Le 15 capteur 1 peut comprendre une zone de connexion électrique 5 destinée à être reliée au circuit imprimé 2, ainsi qu'un capteur de température 6, qui est typiquement placé dans l'ouverture 1c. Le capteur de mesure 1 selon l'invention peut être tout type de capteur dont des éléments sensibles doivent être recouverts de matériau d'enrobage 20 dans une cavité fermée. Le capteur de mesure 1 peut en particulier être utilisé pour mesurer le volume d'air qui va être mélangé à l'essence dans un système de recirculation des gaz d'échappement, en aval d'un papillon d'admission d'air 7, tel qu'illustré à la figure 11. Le principe d'un système à recirculation de gaz d'échappement, également appelé EGR pour « Exhaust Gas Recirculation » 25 en langue anglaise, consiste à prélever une partie des gaz d'échappement, comportant des gaz inertes, pour la faire recirculer dans le circuit d'admission, à l'aide d'une vanne EGR 8. La présence en zone d'admission des gaz inertes des gaz d'échappement permet de ralentir la vitesse de combustion et d'absorber les calories, et entraîne ainsi une baisse de l'émission d'oxydes 30 d'azote. REVENDICATIONS1. Capteur de mesure (1), comprenant : - une cavité (1a) dans laquelle se situent au moins un composant sensible (2) et au moins un composant de mesure (3), la cavité (1a) recevant un matériau d'enrobage (4), notamment une résine, recouvrant le composant sensible (2) et laissant à découvert au moins partiellement le composant de mesure (3), ce matériau d'enrobage (4) étant déposé dans la cavité (1a) par écoulement dans la cavité (1a), - au moins une ouverture (1c) communiquant avec la cavité (1a) et située en vis-à-vis du composant de mesure (3) pour permettre au composant de mesure (3) d'effectuer une mesure, - au moins un orifice de purge (1d) distinct de l'ouverture (1c), situé sur le chemin d'écoulement du matériau d'enrobage (4), de manière à permettre une purge d'au moins une partie de l'air présent dans la cavité (1a) lors de l'écoulement du matériau d'enrobage (4). 2. Capteur selon la revendication 1, dans lequel le nombre d'orifices de purge (1d) est au moins égal à deux, notamment égal à 3, par exemple égal à 4. 3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le diamètre de l'orifice de purge (1d) est compris entre 0.5mm et 3mm. 4. Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'orifice de purge (1d) est formé à une extrémité d'une colonne d'évent (1f) du capteur (1), permettant au matériau d'enrobage (4) de monter par capillarité lors de l'écoulement du matériau d'enrobage (4). 5. Capteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'orifice de purge (1d) est formé par une paroi (1e), notamment plane, du capteur (1). 6. Capteur selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le composant de mesure (3) est un capteur de pression (3). 7. Capteur selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le ou les composants sensibles (2) comprennent un circuit imprimé (2). 8. Capteur selon la revendication 7, comprenant en outre un connecteur électrique (5) relié au circuit imprimé (2). 9. Capteur selon l'une des revendications 1 à 8, comportant un bassin de dépôt (lb) du matériau d'enrobage (4), le bassin (lb) communiquant avec la cavité (1a) de manière à permettre l'écoulement du matériau d'enrobage (4) dans la cavité (1a). 10.Capteur selon la revendication 9, dans lequel le bassin de dépôt (lb) présente un volume choisi de manière à permettre de recevoir tout le matériau d'enrobage (4) du capteur (1) lors du dépôt du matériau (4), le bassin (lb) étant au moins partiellement vidé à l'issue de l'écoulement du matériau d'enrobage (4) dans la cavité (1a). 11.Capteur selon la revendication 10, dans lequel le bassin de dépôt (lb) débouche dans une extrémité latérale de la cavité (1a), de manière à permettre un écoulement latéral horizontal du matériau d'enrobage (4) dans la cavité (1a) après son injection. 12.Capteur selon l'une des revendications 1 à 11, comprenant en outre un capteur de température (6). 13. Procédé de remplissage en matériau d'enrobage (4) d'un capteur (1) de mesure selon l'une des revendications 9 à 12, comprenant l'injection de matériau d'enrobage (4) dans le bassin de dépôt (lb). 14.Procédé selon la revendication 13, comprenant, postérieurement à l'étape d'injection de matériau d'enrobage (4), une étape d'écoulement du matériau d'enrobage (4) dans la cavité (1a), conduisant à une position d'équilibre du matériau d'enrobage (4) dans laquelle le matériau d'enrobage (4) recouvre chaque composant sensible (2) sansrecouvrir le ou les composants de mesure (3), puis une étape de durcissement du matériau d'enrobage (4).