Brevet FR3033663A1 — publié le 20160916

PASSAGE ADAPTE La présente invention concerne un passage adapté comprenant un corps de support pourvu d'au moins une ouverture de passage ainsi que d'un élément fonctionnel, qui est inséré dans un matériau de fixation, de manière préférée dans un matériau en verre, dans l'ouverture de passage, l'élément fonctionnel présentant une surface périphérique extérieure et l'élément fonctionnel étant maintenu dans la zone de la surface périphérique extérieure dans le matériau de fixation. Le coefficient de dilatation thermique du corps de support et celui du matériau de fixation sont sensiblement égaux. L'élément fonctionnel peut être par exemple une broche de contact, un 10 conducteur creux ou un élément de support pour d'autres éléments fonctionnels, etc. En général, on distingue, en termes de passage, des passages adaptés, dans lesquels les coefficients de dilatation du matériau de support et du matériau de fixation à travers lequel les éléments fonctionnels, par exemple les broches de contact, sont guidés, sont sensiblement égaux, et ce qu'on appelle les passages en 15 verre comprimé, dans lesquels le coefficient de dilatation thermique du matériau de fixation diffère du coefficient de dilatation thermique du corps de support si bien qu'une charge de compression concentrique sur le verre a lieu. Des passages en verre comprimé trouvent en premier lieu application dans le domaine des passages pour des systèmes d'allumage de coussins gonflables de sécurité, tels que décrits par 20 exemple dans le document EP 1 455 160. Dans le cas d'un passage adapté, pour lequel les coefficients de dilatation du corps de support et du matériau de fixation sont sensiblement égaux, le problème vient de la nécessité d'établir une herméticité du passage, cette dernière n'étant pas automatiquement de mise, comme dans le cas d'un passage non adapté, du fait de la pression de compression. 25 Dans l'état de la technique, une liaison entre le métal et le verre, par exemple par un pont en oxyde métallique, est rendue possible, l'oxyde métallique présentant un coefficient de dilatation, qui correspond sensiblement à la dilatation longitudinale du matériau de fixation. A cet effet, ont été mis en oeuvre, dans l'état de la technique, de manière préférée, des alliages de nickel et de fer ou des alliages de nickel, de fer 30 et de cobalt, par exemple le « KOVAR® ». L'utilisation d'alliages de ce type de nickel et de fer ou de nickel, de fer et de cobalt a toutefois pour inconvénient que 3033663 2 lesdits alliages ne fournissent pas une résistance à la corrosion suffisante. Dans un mode de réalisation perfectionné, il était par voie de conséquence prévu dans l'état de la technique que la zone des éléments fonctionnels, qui n'avait pas été incorporée par vitrification dans le matériau de fixation, avait été pourvue d'un revêtement de 5 surface, la plupart du temps d'un revêtement de nickel. Néanmoins, des fissures sont apparues, dans le cas d'une configuration de ce type, dans la zone de transition du matériau de fixation et de l'élément fonctionnel, lesquelles constituaient un problème non pas pour l'étanchéité aux gaz et la résistance de l'isolation électrique, ces dernières étant limitées localement, mais pour la résistance à la corrosion des composants, puisque la zone des fissures laisse apparaître des zones de l'élément fonctionnel non protégées par un revêtement de surface. Par voie de conséquence, une corrosion non souhaitée de l'élément fonctionnel peut apparaître dans la zone des fissures, laquelle corrosion peut conduire à une rupture de la broche de contact. Le document EP 0157685 Al décrit un passage adapté résistant à la corrosion. Dans le document EP 0157685 Al, le problème de corrosion, décrit plus haut, dans la zone des fissures, avait aussi été décrit. Afin d'éviter des fissures de ce type, le document EP 0157685 Al prévoit d'utiliser, en lieu et place d'un élément fonctionnel composé d'un unique matériau, un élément fonctionnel composé d'un bimétal du côté intérieur jusqu'au côté extérieur du passage, la partie, s'étendant vers l'extérieur, de la broche de contact étant confectionnée à partir d'un matériau électroconducteur résistant à la corrosion et la partie, dirigée vers l'intérieur, de l'élément fonctionnel devant obligatoirement fournir uniquement la conduction électrique et la résistance mécanique. Le système selon le document EP 0157685 Al avait pour inconvénient que l'utilisation d'un bimétal composé de différents matériaux pour l'élément fonctionnel, en particulier pour la broche de contact, nécessite un renfort de moyens important en termes de fabrication. Un autre inconvénient est que la transition entre les deux matériaux n'est pas toujours parfaitement lisse et parfaite, ce qui favorise en supplément des inclusions de gaz dans le vitrage. On connaît d'après le document EP 0157 685 Al un passage adapté, qui comprend un corps de support pourvu au moins d'une ouverture de passage ainsi que d'un élément fonctionnel pourvu d'une surface périphérique extérieure. L'élément fonctionnel est maintenu dans l'ouverture de passage par un matériau de fixation, en 3033663 3 particulier par un matériau en verre. Afin d'empêcher toute corrosion, le document EP 0157 685 Al propose de réaliser l'élément fonctionnel, en particulier la broche de contact, sous la forme d'un conducteur en bimétal, en d'autres termes sous la forme d'un conducteur composé de deux métaux différents. Un revêtement d'un conducteur servant à éviter la corrosion n'est pas illustré dans le document EP 0157 685. Le document DE 103 48 943 Al illustre un dispositif de passage électrique hermétiquement étanche pourvu d'une broche incorporée par vitrification dans un matériau de fixation. Dans le cas du document DE 103 48 943 Al, il ne s'agit néanmoins pas d'un passage adapté. De même, un revêtement d'un conducteur n'est 10 pas illustré dans le document DE 103 48 943 Al. Le document US 2003/0096162 Al illustre un passage pour une batterie lithium-ion. Le matériau de verre mis en oeuvre en tant que matériau de fixation est un système à base de CaO-A1203-MgO-B203 ou de Ca0-A1203-B203, qui dispose d'une dilatation thermique concordant largement avec la dilatation thermique de la 15 broche de métal incorporée par vitrification se présentant sous la forme d'une broche à base de molybdène. Les broches de métal issues du document US 2003/0096162 Al sont pourvues d'un revêtement, toutefois sur toute la longueur de la broche incorporée par vitrification. Sont indiqués, en tant que matériaux de revêtement, le platine, le platine-iridium, des alliages à base de platine, des métaux 20 similaires au platine tels que le titane, l'aluminium, le platine-aluminium, l'iridium, le rhénium, le ruthénium, l'osmium, le palladium, le niobium, le chrome, le tantale ou des combinaisons des métaux mentionnés ci-avant ou leurs oxydes. Les revêtements servent en plus à mieux relier la broche de métal au matériau de fixation situé tout autour, une liaison chimique étant réalisée entre le matériau de fixation et 25 la broche de métal. Une résistance à la corrosion n'est pas obtenue grâce au revêtement, mais le choix des types de verre fournit plutôt la résistance à la corrosion. Le document US 2004/0101746 Al illustre un passage en verre, dans lequel le conducteur à base de KOVAR® comprend, au niveau de la périphérie extérieure, au moins en partie un revêtement. Uniquement la partie supérieure et la partie 30 inférieure du conducteur sont, dans le document US 2004/0101746 Al, pourvues d'un revêtement, la partie centrale est sans revêtement. Le document US 2004/0101746 Al n'illustre aucun conducteur à base de KOVAR®, dans lequel un revêtement à base de nickel se trouve en contact avec le matériau de fixation. La 3033663 4 couche à base de nickel du document US 2004/0101746 Al est un promoteur d'adhérence sous un placage d'or de sorte qu'un contact existe entre le matériau de fixation et l'or, en revanche pas entre le matériau de fixation et le nickel. Une action anti-corrosion de la couche à base de nickel n'est pas décrite dans le document 5 US 2004/0101746 Al, la couche à base de nickel fait davantage office à cet endroit uniquement de promoteur d'adhérence. La présente invention a pour objectif de fournir un passage adapté, qui évite les inconvénients mentionnés plus haut de l'état de la technique. Elle vise en particulier à fournir un passage adapté résistant à la corrosion, lequel se distingue par 10 des moyens peu importants en termes de fabrication. Selon l'invention, cet objectif est atteint en ce que dans le cas d'un passage adapté pourvu d'un corps de support et au moins d'une ouverture de passage, le corps de support présente un premier coefficient de dilatation thermique al. Par ailleurs, le passage comprend au moins un élément fonctionnel et un matériau de 15 fixation, le matériau de fixation présentant un deuxième coefficient de dilatation thermique a2 et le deuxième coefficient de dilatation thermique Gl2 étant sensiblement égal au premier coefficient de dilatation thermique al. Par ailleurs, l'élément fonctionnel comprend une surface périphérique extérieure. L'élément fonctionnel est maintenu par la surface périphérique extérieure dans le matériau de fixation de 20 l'ouverture de passage. L'élément fonctionnel peut par exemple être une broche de contact. Selon l'invention, la broche de contact est recouverte en partie d'un revêtement composé de nickel ou d'un alliage de nickel, en particulier d'un alliage de nickel et de phosphore. De manière préférée, l'élément fonctionnel est inséré dans le matériau de fixation isolant, en particulier dans le matériau en verre, sur toute une 25 longueur L, que l'on appelle une longueur d'incorporation par vitrification. Afin de fournir non seulement une action anti-corrosion mais également une étanchéité hermétique, il est prévu que le revêtement ne soit appliqué que sur une partie de la longueur d'incorporation par vitrification L sur l'élément fonctionnel, de manière préférée, sur la broche. De manière préférée, la zone pourvue du revêtement 30 est appliquée sur au moins 95 %, de manière préférée au moins 80 %, en particulier au moins 70 %, de manière préférée au moins 60 %, en particulier au moins 50 %, de manière tout particulièrement préférée au moins 40 %, en particulier au moins 20 %, 3033663 5 de manière tout particulièrement préférée au moins 5 % de la longueur d'incorporation par vitrification. Les inventeurs ont découvert en effet de manière surprenante qu'un élément fonctionnel pourvu d'un revêtement sur la totalité de la longueur d'incorporation par 5 vitrification L, en particulier une broche, est certes résistant à la corrosion, ne fournit toutefois pas l'étanchéité requise présentant un taux de fuite inférieur à 10-8 mbar/1 pour de l'hélium sous forme gazeuse. Un élément fonctionnel pourvu d'un revêtement sur toute la longueur L, en particulier une broche, affiche en effet une étanchéité de seulement 10-6 mbar/1 pour l'hélium sous forme gazeuse. Ledit taux de 10 fuite n'est pas suffisant pour une étanchéité hermétique. Si le revêtement comprend seulement une partie de la longueur d'incorporation par vitrification L, par exemple inférieure à 95 % et au moins 5 % de la longueur d'incorporation par vitrification L, on atteint ainsi aussi bien une étanchéité hermétique présentant un taux de fuite inférieur à 10-8mbar/1 pour l'hélium sous forme gazeuse ainsi qu'une résistance à la 15 corrosion suffisante. La solution selon l'invention se distingue en ce qu'au moins en partie un revêtement est appliqué sur la surface périphérique extérieure de l'élément fonctionnel si bien qu'il en résulte une zone pourvue d'un revêtement et une zone sans revêtement sur la surface périphérique extérieure. Le passage adapté présente 20 une structure telle que le matériau de fixation recouvre au moins en partie la zone pourvue d'un revêtement ainsi que la zone sans revêtement. Un tel agencement permet de garantir que du fait du revêtement uniquement partiel de l'élément fonctionnel, se présentant en particulier sous la forme d'une broche de contact, la partie sans revêtement de la broche de contact peut établir une liaison chimique entre 25 le verre et la broche de contact, tandis que la partie pourvue d'un revêtement contribue à l'amélioration de la résistance à la corrosion dans une zone du matériau de fixation, en particulier d'un verre, laquelle peut être attaquée, par exemple du fait d'une fissure, par la corrosion. Grâce au revêtement partiel de la broche de contact, le revêtement atteignant 30 au moins une partie du matériau de fixation, on parvient d'une part à élaborer dans les zones, dans lesquelles le revêtement n'a pas été appliqué, l'étanchéité hermétique de la broche de contact et du matériau de fixation par la liaison de la broche de contact et du matériau de fixation, et d'autre part à empêcher l'apparition de 3033663 6 corrosion dans la zone pourvue d'un revêtement. Le revêtement partiel le long de la longueur d'incorporation par vitrification L fournit en particulier l'étanchéité hermétique présentant un taux de fuite inférieur à 10-8 mbar 1/s pour l'hélium, ce qui était surprenant pour l'homme du métier. 5 Contrairement à la solution décrite dans le document EP 0157685 Al, la configuration selon l'invention se distingue par une très grande simplicité de fabrication, une étanchéité élevée ainsi que par une résistance élevée à la corrosion. Il ne faut en particulier mettre en oeuvre aucun bimétal en tant que conducteur. Dans un mode de réalisation avancé du passage adapté, il peut être prévu que 10 la différence Au entre le premier coefficient de dilatation thermique al et le deuxième coefficient de dilation thermique a2 soit Au REVENDICATIONS1. Passage adapté comprenant : - un corps de support (100) pourvu au moins d'une ouverture de passage (110), le corps de support (100) présentant un premier coefficient de dilatation thermique al, - au moins un élément fonctionnel (200) et un matériau de fixation (120) à isolation électrique composé d'un matériau en verre, le matériau de fixation (120) présentant un deuxième coefficient de dilatation thermique a2 et le deuxième coefficient de dilatation thermique a2 étant essentiellement égal au premier coefficient de dilatation thermique al ou bien la différence entre le premier coefficient de dilatation thermique al et le deuxième coefficient de dilatation thermique a2 étant inférieure à 20%, - l'élément fonctionnel (200) présentant une surface périphérique extérieure (210) et étant maintenu par le matériau de fixation (120) dans l'ouverture de passage (110), caractérisé en ce que - la surface périphérique extérieure (210) comprend au moins en partie un revêtement 15 comprenant du nickel et/ou un alliage de nickel, donnant lieu à une zone pourvue d'un revêtement (200.1) et à une zone sans revêtement (200.2) de la surface périphérique extérieure (210), et - le matériau de fixation (120) recouvre au moins en partie la zone pourvue d'un revêtement (200.1) et la zone sans revêtement (200.2). 20 2. Passage adapté selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément fonctionnel (200) est inséré dans le matériau de fixation (120) isolant sur une longueur L, en particulier sur une longueur d'incorporation par vitrification L. 25 3. Passage adapté selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone revêtue de l'élément fonctionnel (200) s'étend sur au moins 95 %, de manière préférée au moins 80 %, en particulier au moins 80 %, de manière préférée 30 au moins 60 %, en particulier de manière préférée au moins 50 %, de manière tout 3033663 16 particulièrement au moins 40 %, en particulier au moins 30 %, de manière préférée au moins 20 %, en particulier au moins de 5 %, de la longueur L. 4. Passage adapté selon la revendication 3, 5 caractérisé en ce que la zone pourvue d'un revêtement de l'élément fonctionnel représente entre 95 % et 5 % de la longueur L. 5. Passage adapté selon les revendications 1 à 4, 10 caractérisé en ce que la différence entre le premier coefficient de dilatation OEi et le deuxième coefficient de dilatation a2 est inférieure à 5 %. 6. Passage adapté selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le coefficient de dilatation al ainsi que le coefficient de dilatation a2 se situent dans la plage 0,1 10-6/K 7. Passage adapté selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps de support comprend un alliage de fer, de nickel et de cobalt. 8. Passage adapté selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément fonctionnel (200) est un élément en forme de broche, en particulier un conducteur en forme de broche, en particulier une broche de contact. 9. Passage adapté selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément en forme de broche, en particulier le conducteur en forme de broche, en particulier la broche de contact, comprend au moins un des matériaux suivants : 3033663 17 - un alliage de nickel, NiFe, NiFeCo, NiFeCr, NiCr ; - du NiFe comprenant une partie intérieure en Cu et/ou une enveloppe en Cu. 10. Passage adapté selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 5 caractérisé en ce qu'au moins 30 %, de manière préférée au moins 50 %, en particulier au moins 60 %, en particulier entre 30 % et 70 %, de la surface périphérique extérieure (410) de l'élément fonctionnel sont pourvus d'un revêtement. 10 11. Passage adapté selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le matériau de fixation (120) comprend un matériau inorganique, en particulier un matériau en verre, de manière préférée un matériau en verre de borosilicate, présentant en particulier la composition qui suit exprimée en pourcentage en poids : 15 Si02 61 - 72 A1203 12. Passage adapté selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le passage est, au moins dans une zone de l'ouverture de passage (120), 20 résistant à la corrosion selon le standard MIL-STD-883J Méthode 1009.8 Test Condition A. 13. Passage adapté selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce 3033663 18 qu'au moins l'élément fonctionnel (200) est, au moins dans la zone de l'ouverture de passage (120), résistante à la corrosion selon le standard MIL-STD-883J Méthode 1009.8 Test Condition A. 5 14. Utilisation d'un passage adapté selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans une conduite d'acheminement, en particulier dans une conduite d'acheminement présentant un faible taux de fuite par rapport aux gaz, de manière préférée présentant un taux de fuite d'au moins 108 mbar/1 pour de l'hélium sous 10 forme gazeuse, et/ou dans une conduite d'acheminement équipée d'une isolation électrique. 15. Utilisation d'un passage adapté selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 14 dans des applications dans le secteur aéronautique et/ou 15 aérospatial. 16. Utilisation d'un passage adapté selon au moins l'une quelconque des revendications 1 à 15 dans des boîtiers hybrides hermétiquement étanche, en particulier dans des capteurs et/ou des composants pour des systèmes électroniques 20 de mesure et/ou de commande et/ou pour des microprocesseurs, en particulier pour des applications de radiodétection et/ou pour des systèmes avertisseurs laser et/ou pour des convertisseurs CC/CC.