Brevet FR3074292A1 — publié le 20190531

DOMAINE DE L'INVENTION La présente inven._i.n cerne le domaine de. la mesure de - 3sion et les cantrs éreq de oressior de fluide uui app L iautiqes, et notamment les capturs de type MEMS. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION leur de pression élsc-ronlenar-7;ue c :L.pr général une membrane en silicti e e 10 silici.1. sur la face avant de T annelle snr iuiornrtées des j aunes de déformation piézoélestriques . en pont cia ,f:.-atFt ne et reliées à une =lité électruTi.u.Je de traitement par des fils de conne>'dn. La rie-ré opposée àca.e portant les jau, une 15 nesurer qui, en qéf,=ai la les jauges pernes écsr que de la. pression. La msmbrane usl généralesnt montée sur un sut) at. lui aussi en '-- Le sil ium par Tfement sensible attaques 20 Lil u 3i la membrane est TC' ee à u trs-ité nr,cuit rempli d'un fli-J de tir rt, ,raleent de l'huile silicone. L'autre extremié du conduit est lermée par une pastille en acier inoxydable dont une face est en contact avec le fluide dont la 25 pression est à mesurer. pression as, e sur la pastille en acier ir:oxyc.aL1e est 2 par l'interriaire du fluide de Lransiert, à a rnbrane de silici r. et mesurée par l'unité de traiteTunt à partir des ,naux fournis par les jauges de diPriation. 30 signal élect-'cue ernendré par l'unité de trait,at ensuite transmis à un réseau de communicatio Le capteur siasi -,teru est en=hrant, lourd CL COUteUX, notammen._ en ra-Dn la présence du conduis ils et des éléments 35 d'étanchéité assoc:es. En effet, l'huile doit 2 absolument incompressible,et de telles huiles sont chères et se figent eusse température au point de tYe 5me .ans lns cas, où elles ne sont -a -ment axes p 'mpuretcs et/ou de radicaux Ires, ces huile:; .Jenée-atrices de dérive électriaues lorsqu'elles sont soumises à une tension électridu. Le reiplisege eonduit cylindrique doit être u r:f'ecr de Here em rr2momeee rigoureuse 5L la d'air dï:Is le Tt er:Lrait e coeteur 10 in:r4eTs, voire inopérant. Cette ue ration et son contrôle alourdissent les coûts de eiuceion du cap ur. Un tel capteur est extrêmement sensible a= varlueions rapides de température du fluide d'Diet la prP. I st à mesurer. En effe-:, L capteurs pénc.éice Haques 15 reme présenter LUX vu du fluide ns de température, les compurements eransfert et du conduit induisért des à compenser. De plus, è 1-3 erreurs et urat us: oxtrémement basses, le fluide de t:n1rs 20 peu: liqes et rendre le capueur inoperent. Eu support sur lequel -_ monté le capteur de pressi . se déforme sels elie 'une sollicitation thermique et crct i:qors des tensions sur la membrane. Ces t.nrsions, en s'aj.utt ou en .e soust ayart à l'effort eroé par le 25 flu sur la membrne, a'tèrent la n-:-e ision de la _ Ie. preslon. Pour réduire t.n Ismi.F.sion des variations thermiques de l'environement du capteur depuis son suo'oort jusqu'à la membrane, il a été envisagé de fixer 30 le e.éeoteur sur son support à l'aide de liants ucueles comme par exemple de la colle silicone. Un tel - emLiage qr:i_eve de liser un cordor de colle ricTe'eeuseent uvoéteique et esTpt de bulle d'air sous peine e__ générer une hysterésis en température et pressico. Autre aspect 35 délicat de réalisation d'un tel capteur la colle doit être généralement stabilisée pendant isieurs semaines en étant souTise des cyc,as dc mpérati- ai co aLu.. a,cJriecta-,-uideràble=nL -odu on. égalort interpacac une pièce interméd -lire flexible entre . capteur et son support de manière à atténuer les différenoe,, de dilatation Cependant, une trop forte flexib' de ce intermédiaire rend le capteur sensible cr vibrations au chocs. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de réduire la sensibilité du capteur aux variations thermiques de son RESUME DE L'INVENTION A cet effet, an préccit un 'tif de déte on de pression cc.nprc: un capteur de pression et un support t une. cmière face en saillie de laquell s'étend un pie_ dort est solidaire unc nlaiae qui uH le capteur au déinissant a e=einte étacohe. U- canal s'étt da:1J -l.eJ po-, dâbher p,.7 r une première en rcHmité dans chr par deuxième extrémité sur une deuxième face au support. La platine 't pourvue d'au moins une rainure pour assurer un déonplage mécanique cactiel du capLeu7 par oort au r'invent , la rainure est circulaire et centrée d'un axe du pied. La rainure circulaire crée une zone de flexion plane sur la platine qui permet d'attuer les -turbations thermomé.otnic prHa ci suten Dn, autour de la uzrd:rsu du u,LJ2teur. is. rainure ement d'atténuer sc efits d'une di_ .ion ou u cn de la platine sur la déformation dans un plan longi-...udinal (tension) et transversal (flexion) de la membrane. 4 Avantageuseffe_-_t, le ratio entre la profondeur de la rainure et sa -L est égal 5. Ceci perme._ er le qui a pou-= origine la perturba tho=ique- 5 pr_ 2.ip:A rt dans le plan de la membrane défo=ble et a pour de découpler encore plus effica le capteur. n un. mode cn résTisation ave , le ,Le _saon comprend un membrane déformable de 10 _,:ju_aire ou carrée. forme de membrane permet cencenlicJ le irel de pression sur les si Ja sensibilité du capteur ,Ju_rPs Caraé±stiq:55 e s avantages 15 ressortircsL S la lecture de la des- ript_on qui sJit de modes de rée isation particuliers non limitatifs de l'invention. 'ESCRIPTION DES DESSINS .7erce aux dessins ajsi:uya. parmi 20 lesquels - la figure 1 est une r '-ertatio:ï emanque en coupe transversale d'un premier mode de réalisaLion du dispositif selon 'invention ; - la e 2 est une vue schénatique de:sus 25 partiellement écorcLf3e du dispositi fleure: - la figure S est une vue schématique détail du Lsuositif de la cure 1 ; - la figure 4 est une epréscntation identiquecell a figure 1 d'un mieme mode de réalisation du dispeselon l'invention. DESCRIPTION DETAITUEE DE - -VENTION En référence à la fi:::ure 1, le dispositif de ecsu de pisssior: selon l'invention, et généralement signe 1, compLund un capteur de pression 2 et -in support. 3. Un pied 4 s'étendant en saillie de la première du support 3 selon un axe X :-2E;t_ solidaire de la re d'une platine 7, silicium, gui apteur 2. Le pied 4 est. ici , par brocsa. t 3. Le _upLeur 2 comprend une portion périphérique 20 e annulaire entourant rr2. membràne 21 dlicr 5 de dc orre carrée qui s'éte '.-egard 8 2e la plat1re 7 C.pç.Osru I la capteur 2 d4- alors avec la platine 7 10 enceinte délimitée par la portion erique 20, ainsi qua la face avant 22 de la mcrsh:ooe 21 et la deuxième face 8 de la platine 7. La memb 21 est, i en silicium. La face arrière 2 riembranc 21 opposés la 15 ant2.l reçoit OUF. ic. jauc-, ectriues 25 de neatstone dont bornes sont quatre postes conductrices iT17limées sur la membrane 21 à des plots 27 de contour uclliLdras de portion ai:uulaire 20. fils r 20 chacun ces plots 27 a un circu IbmisF,t0n , non représenté. Un couvcr le 28 s'éLsnc. en de la face arrière 23 de 1u r:vilrane deformable 21 la bor- on péripnércrue 20, la f.. arrière 23 de la meTbrane 21 et la face inférieure couvercle 28. L'enceinte étanche 41 constitue une cavité de référence 42 dans laquelle règne une pression de référence qui 30 sui la face ar7-He 23 de la membrane 21. de référence 47 oermet,dans 1-con ut'or.e ue de référence nulle, de Ce absolues, c'est-à-dire décorrél pression atmosphérique, et donc éventuellement - de la 35 Le dispositif 1 comprend égalemoLé un _ives. 1 31 se sur une face supérieure 29 de la portion -1uue 20. Le couvercle 28 Jefinit alors avec le une deuxième enceinte e 41 imitée par 6 qui s'étend au moins dans le pied 4 pour c.boucher par une pr.a:ï ère extrémi-é 32 dars la première enceinte 'tanctie La uieuxieTe du reil 31 un ce çage 34 li rersetit le support sur su :ace TO Hij suppor Come visible sur les figures 1 et 2, la platine 7 esc pourvue de deux rainures circu1a as 35 et 36 centrées autour de 1 déc place mécanique par 10 c:c. 4. X destinées t a:u.u7er un _ du capteur 2 par rapper-__ au référence à la figure 3, un découpled thermomécanique particulièrement efficace pst obtc- 1-_Eque le ratio entre la pro'd-d irar -36, ou 1 est deux, et sa lé:.-,q 15 'DU éCIL:.1 à 3. Cc telles rain_ ota 7)e37.11 q.Do-Jr Deep R:cactive Io mpaIa ivement avec des rainures en gravure chimique, uns rainure dont les 1.L,i 20 selon une direcrlrsii essentiellement perp n 1-met d réalise Ls urahd membrano de rail_l_rc,s sur une mëmu surface et offre en découplage très efficace. En nctionneme:)- le fluide donL la pression P est à mesurar pénéi rlans le canal 31 par l'orifice 34 et occupe l'enceinte étanche 40. Sous l'en la prirsion P, la membra: ce déforme et la résistance R aux _:,ornes des quatre jeupsu piézoélectriques varie. La varaur de la résistance R est transmise via les pistes ulues 26 aux plots 27 et au circuit de an i.ar extérieur. 1 q la température cW fluide dont la pression est à mesurer rie, le support 3 fa platine 7 tIT>tssent des déformations thermomé ,ques pouvant résulter en des contraintes sur la iraricrane 21. Les , dr us une ries peuvent 7re uotenues parc-i-u1(: profonde ar sèche de Etching). c,Dherue3 7 rai :res 35 et 36 créent des zones concrle es de f- . i:lan la platine 7 qu_ permeLo L de dor- la n et r énue-- les rh&-,sicn: mécaniques, piii.c pa1er.ert en. flexion, autour de la mems,:_ire 21 carrée en centeur 2. Les rainures 35 et 36 ré.:alisent alors un , age thermique du et de son s.nnort 3. L' Irfluoi:cn des déformations cfles cl-u s 3 ayant pour origine des .(_51 de ra- -- de l'environnTert du capteur notamment 1, flui ' est réduite. Les éléments identiques ou analogues précédemment décrits porterc- ..me IL.fé-'- à 7,7 numér-H.L.e identique è ceux-ci dans -.?s--ipLjcn -1 suit d'un deuxième mode de réalisation nt 5 5 En -fr.:2r 1 .-fure 4, le couvercle. 28 reçoit sur ,,, face 50 s'é eciTet en regard de la face arrière 23 de la membrane 21 ece première électrr 51. La 7,e1-,-.'7,ane 21 porte quant r elle une r2 J 52 _st en rc.gé .2tée de la 10 51 u'uns distance trodes 5: sont reliées à une unité de trairemént..53 par des pist,-i.., conductrices 54 et respectivement imprimées sur la face 50 du couve cle 28 et la face arrière 23 de la membrane 21. L' de traitement are solidaire de la portion 15 cd phique 20 et est l.ié.e par un fil au t de cc=inic eus. L'unité de traitemen ici une unité e ASIC (de l'ang_Lais plication Specific Ixiee sces Jnité », est agencée pour délivrer un sign - _que en d 20 dis. r noce -,,-parant la premie =c,de 51 éli Le platine 7 ei.J.nprend une rainure circulaire 57 17.cur de l'axe X du pied 4. in rainure 57 est délimitée par un voile 58 en U et possède: .me profonuéu 25 p supérieure à î.sseur e de la platir.a 7. Le voile 10 définissant la rainure 57 présente donc une portion qui en saillie de la fac:2 6. Le voi.lc 5 REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de ,7,11 de [ cession ant un capteur (2) de press ...,- un supï 3) une première face (5) en saillie ée.T.aruulle s'étend un pi_ . (4) dont est solidairn une *,e (7) qui porte le ,i'.u.p. un- (2) n définissan 7 -ci une pronY-- ancLirile étancb:: i4ii ' :1dt .a-J da .e pied (4) -,-)ou... J 31!:Tgler ol cmere extrémit ) dans l'enceiL 7Fnche (40) cc pci une deuxième extrémité (34) sur ccc deuxième face (10) du support (3), la platine (7) éta:1L orui7vue Li1au 70 . 1 une rainure (7.3, 36) pour assurer un uscti capteur (2) pc race que la rainure (35, . d'un axe (X) du pied. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel le ratio entre la profondeur (p) de la rainure et sa largeur (1) est supérieur ou égal à cinq. 3. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel le capteur (2) de pression est un canteur résis Dispositif (1) ssc la :vendication 1, dans lequel capteur (2) de ession est un capteur capacitif. 5. Dispositif (1) selon la rev ledue le capteur (2) de pression décrmable (21) ainsi qu'une deuxiéTe cnceint (41) Jans laquelle règne une press_on de référence s'aopliquant sur une des faces (23) de la TeTbrané " ,Drmable (21). 12 6. Dispositif (1) selon la revendication 1, s lc le capteur (2) de pression cornrend de ormable (21) de forme rectangulaire 7. Dispositif (1) selon la rev -.-Hiation 1, dnis lc:el a membrane est délimitée par un voile (-8) ser:--Thlemet e Te de U.