BRPI1105443A2 - màdulo eletrânico destinado a ser embarcado em um veÍculo - Google Patents

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Abstract

MàDULO ELETRâNICO DESTINADO A SER EMBARCADO EM UM VEÍCULO.Um módulo eletrônico (10), destinado a ser embarcado em um veículo, compreende um caráter(11) que contém pelo menos duas placas eletrônicas (12, 13) ligadas entre si por pelo menos um condutor elétrico (14), o condutor tendo uma de suas extremidades soldada em urna das placas eletrônicas e a outra de suas extremidades soldada na outra placa eletrônica,as extremidades do condutor sendo soldadas pela técnica da soldagem em bisel ou "wedge bonding", o cárter conteúdo por outro lado uma resina de proteção (17) que reveste pelo menos uma das extremidades soldadas do condutor elétrico. Essa resina é uma resina de poliuretano.

Description

"MÓDULO ELETRÔNICO DESTINADO A SER EMBARCADO EM UM VEÍCULO"
DESCRIÇÃO
DOMÍNIO TÉCNICO
A invenção se refere a um módulo eletrônico destinado a ser embarcado em um veículo, em especial em um veículo automotivo. Ela se refere a qualquer união de placas eletrônicas ou PCB (para "Printed-Circuit Board") instaladas em um cárter metálico ou plástico (eletrônica de potência, eletrônica de comando), em um ambiente mecatrônico, eletrônico embarcado. Ainda que uma aplicação especial seja aquela do automotivo, a invenção pode se aplicar a domínios que apresentam restrições de utilização próximas ou similares.
ESTADO DA TÉCNICA ANTERIOR
Atualmente os módulos eletrônicos embarcados em um automóvel são submetidos a choques térmicos e a vibrações de acordo com os cadernos de encargos respectivos de cada montadora. Para respeitar as exigências de qualidade de cada montadora, as placas eletrônicas equipadas (potência e comando) são fixadas em cárteres, suas interconexões sendo asseguradas por diferentes tecnologias, notadamente aquela chamada "wedge bonding".
A técnica do "wedge bonding" se define como se segue. Um fio, na maior parte das vezes feito de alumínio é trazido por uma ferramenta (chamada estilete ou agulha), ele é aplicado sobre o contato a soldar. A ligação entre o fio e a zona a conectar é efetuada combinando-se pressão e
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vibração ultrassônica. Trata-se de uma soldagem dita "a frio". E a energia ultrassônica que acarreta o amolecimento do fio, semelhante ao efeito obtido por uma elevação de temperatura. O fio é em seguida guiado pela ferramenta para o segundo contato e a soldagem é efetuada. Os fios podem ter diâmetros compreendidos entre 75 μιη e 650 μιτι. Para proteger essas soldas contra a oxidação, os choques térmicos, as vibrações e o calor úmido são utilizadas resinas de base epóxi ou acrílica ou géis de silicone. As resinas são colocadas localmente com o auxílio de distribuidores. Elas são polimerizadas ou no forno, ou por UV. Os géis de silicone são vazados em zonas de retenção nas quais são soldados os fios de ligação ("bonding").
As resinas epóxi ou acrílicas, assim como os géis de silicone, apresentam bons desempenhos térmicos, de isolamento elétrico e mecânico. No entanto a utilização dos mesmos, para os módulos eletrônicos embarcados é causa de um preço de custo destes módulos julgado excessivo pelas montadoras automobilísticas notadamente. EXPOSIÇÃO DA INVENÇÃO
A fim de corrigir o problema de custo exposto acima, é proposto substituir o material de proteção das placas eletrônicas dispostas em um cárter (resina epóxi, resina acrílicas, géis de silicone) por uma resina de poliuretano. A resina de poliuretano apresenta desempenhos térmicos, de isolamento elétrico e mecânico equivalentes àqueles dos materiais da arte anterior (resina epóxi, resina acrílica, gel de silicone), no entanto o ganho econômico que resulta do material e de sua utilização é muito grande.
Devido a suas propriedades mecânicas e a sua dilatação térmica (220. IO"6 m/°C), a invenção se aplica vantajosamente em fios de alumínio de diâmetro superior ou igual a 250 μηι e em fitas de alumínio.
A invenção tem portanto como objeto um módulo eletrônico destinado a ser embarcado em um veículo, o módulo compreendendo um cárter que contém pelo menos duas placas eletrônicas ligadas entre si por pelo menos um condutor elétrico, o condutor tendo uma de suas extremidades soldada em uma das placas eletrônicas e a outra de suas extremidades soldada na outra placa eletrônica, as extremidades do condutor sendo soldadas pela técnica da soldagem em bisel ou "wedge bonding", o cárter contendo por outro lado uma resina de proteção que reveste pelo menos uma das extremidades soldadas do condutor elétrico, caracterizado pelo fato de que a resina é uma resina de poliuretano.
Uma das duas placas eletrônicas pode ser uma placa de potência, a outra placa eletrônica pode ser uma placa de comando.
De acordo com um primeiro modo de realização, a resina de proteção reveste completamente as placas eletrônicas.
De acordo com um segundo modo de realização, a resina de proteção só reveste a placa eletrônica de potência. Nesse caso, a placa de comando pode repousar sobre a resina de revestimento.
O condutor elétrico pode ser um fio de alumínio de diâmetro superior a 250 μηι. Pode se tratar também de uma fita de alumínio.
O cárter pode vantajosamente ser feito de alumínio. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A invenção será melhor compreendida e outras vantagens e particularidades aparecerão com a leitura da descrição que vais e seguir, dada a título de exemplo não limitativo, acompanhada dos desenhos anexos entre os quais;
- a figura 1 representa um primeiro modo de execução da invenção para um módulo eletrônico que compreende uma placa eletrônica de potência e uma placa eletrônica de comando,
- a figura 2 representa um segundo modo de execução da invenção para um módulo eletrônico que compreende uma placa eletrônica de potência e uma placa eletrônica de comando.
EXPOSIÇÃO DETALHADA DE MODOS DE REALIZAÇÃO ESPECIAIS
A figura 1 representa um módulo eletrônico 10 destinado a ser embarcado, a título de exemplo, em um veículo automotivo. O módulo compreende um cárter 11, por exemplo feito de alumínio, que contém duas placas eletrônicas 12 e 13. As placas eletrônicas 12 e 13 (ou PCB para "Printing Circuit Board") são fixadas ao cárter 11 por meios de fixação não representados (tirantes, hastes rosqueadas e porcas por exemplo).
A placa eletrônica 12 é por exemplo uma placa de potência e a placa eletrônica 13 é uma placa de comando. Foi representado na figura 1, por preocupação de simplificação, um só condutor elétrico 14 de ligação entre as duas placas eletrônicas 12 e 13 mas pode haver vários deles aí. Do mesmo modo, o módulo 10 pode conter mais de duas placas eletrônicas, cada placa podendo ser ligada a uma outra placa por um ou vários condutores elétricos.
O condutor elétrico 14 liga eletricamente um contato eletricamente condutor 15 da placa eletrônica 12 a um contato eletricamente condutor 16 da placa eletrônica 13. As extremidades do condutor elétrico 14 são soldadas nos contatos 15 e 16 pela técnica da soldagem em bisel ou "wedge bonding". Assim, um ou vários componentes eletrônicos da placa eletrônica 12 é ou são conectados a um ou vários componentes eletrônicos da placa eletrônica 13.
Como o mostra a figura 1, uma resina de revestimento 17 foi vazada e polimerizada no cárter 11 de maneira a revestir as duas placas eletrônicas. Assim as extremidades soldadas do condutor elétrico 14 são protegidas da oxidação, dos choques térmicos, das vibrações e do calor úmido.
A figura 1 mostra um modo de realização da invenção no qual as placas eletrônicas são completamente revestidas de resina, o que tem como efeito proteger também os componentes situados sobre as placas eletrônicas e as próprias placas que são submetidas notadamente a tensões de vibração. A resina de proteção poderia também só ser distribuída em
uma das extremidades soldadas do condutor elétrico, ou nas duas extremidades desse condutor elétrico.
A figura 2 representa um segundo exemplo de execução da invenção. Nesse exemplo, o módulo eletrônico 20 compreende um cárter 21 »
que contém duas placas eletrônicas 22 e 23. Como no exemplo precedente, as placas eletrônicas 22 e 23 são fixadas ao cárter 21 por meios de fixação não representados. Como precedentemente também, a placa eletrônica 22 é uma placa de potência e a placa eletrônica 23 é uma placa de comando. O condutor elétrico 24 liga eletricamente um contato eletricamente condutor 25 da placa eletrônica 22 e um contato eletricamente condutor 26 da placa eletrônica 23. As extremidades do condutor elétrico 24 são soldadas nos contatos 25 e 26 pela técnica do "wedge bonding".
No caso do módulo ilustrado pela figura 2, uma resina de revestimento 27 foi vazada e polimerizada no cárter 21 de maneira a revestir somente a placa eletrônica 22.
A resina de poliuretano utilizada para executar a presente invenção pode ser uma resina comercializada pela empresa SEG Diélectriques e polimerizável em temperatura ambiente. É possível assim obter módulos eletrônicos que resistem a choques térmicos entre -40°C e +125°C e satisfatórios em testes de vibração para uma vibração superior a 30 G.
A resina de poliuretano permite a evacuação de calorias geradas pelas placas eletrônicas de potência, à razão de 0,4 W/m.°C, para o cárter metálico do módulo. A utilização de uma resina de poliuretano permite evitar a
utilização de um forno de polimerização. O módulo eletrônico ilustrado na figura 1, no qual o condutor elétrico de ligação é completamente revestido de resina, apresenta a vantagem de não necessitar de robô de colocação de resina e do conjunto que compreende uma lâmpada UY e uma guia de fibras ópticas para a polimerização. O tempo de ciclo de fabricação é reduzido.
O preço da resina de poliuretano é também vantajoso. Assim, estima-se diminuir, para o exemplo ilustrado pela figura 1, de 75 % o custo de execução em relação a uma resina epóxi.Por outro lado, a resina de poliuretano favorece a evacuação das calorias. A resina de poliuretano é por exemplo um material que pertence à escala de dureza Shore A.
A invenção também se refere a um módulo de potência que compreende pelo menos um componente de potência. O módulo de potência compreende uma caixa na qual o componente de potência é montado e que contém resina de poliuretano para proteger o componente tal como descrito no módulo eletrônico acima. O componente de potência é por exemplo um chip eletrônico. De preferência, o componente de potência é ligado eletricamente com um contato eletricamente condutor 15, 16, 25, 26 ou com um outro componente de potência por condutores 14 soldados pela técnica do "wedge bonding" tal como precedentemente descrito. O condutor elétrico 14 é soldado em uma faixa de soldagem respectiva do componente.
Em um modo de realização, o condutor 14 e as faixas de soldagem dos componentes ou os contatos eletricamente condutores 15, 16, 25, 16 apresentam características que permitem obter uma forma de condutor elétrico 14 que melhora sua resistência na resina de poliuretano, em especial sua resistência mecânica. Em especial, o condutor elétrico 14 tem uma forma recurvada na proximidade do contato condutor 15, 16, 25, 26 ou da faixa de soldagem.
Por exemplo, o condutor 14 é soldado em suas duas extremidades, e a distância horizontal entre as duas soldas é superior ou igual a 6 mm. A distância vertical entre as duas soldas pode ser inferior ou igual a mm, e o comprimento do condutor 14 pode ser inferior ou igual a um valor de 15OxD onde D é o diâmetro do condutor 14. De preferência, o condutor 14 tem um diâmetro D compreendido entre 300 e 500 μηι. Essas características melhoram a resistência do condutor 14 na resina de poliuretano.

Claims (8)

1. Módulo eletrônico (10, 20) destinado a ser embarcado em um veículo, o módulo compreendendo um cárter (11, 21) que contém pelo menos duas placas eletrônicas (12, 13; 22, 23) ligadas entre si por pelo menos um condutor elétrico (14, 24), o condutor tendo uma de suas extremidades soldada em uma das placas eletrônicas e a outra de suas extremidades soldada na outra placa eletrônica, as extremidades do condutor sendo soldadas pela técnica da soldagem em bisel ou "wedge bonding", o cárter contendo por outro lado uma resina de proteção (17, 27) que reveste pelo menos uma das extremidades soldadas do condutor elétrico, caracterizado pelo fato de que a resina é uma resina de poliuretano.
2. Módulo eletrônico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma (12, 22) das duas placas eletrônicas é uma placa de potência, a outra placa eletrônica (13, 23) sendo uma placa de comando.
3. Módulo eletrônico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a resina de proteção (17) reveste completamente as placas eletrônicas (13, 23).
4. Módulo eletrônico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a resina de proteção (27) só reveste a placa eletrônica de potência (22).
5. Módulo eletrônico de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a placa de comando (23) repousa sobre a resina de revestimento (27).
6. Módulo eletrônico de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o condutor elétrico (14, 24) é um fio de alumínio de diâmetro superior a 250 μηι.
7. Módulo eletrônico de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o condutor elétrico (14, (24) é uma fita de alumínio.
8. Módulo eletrônico de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o cárter (11, 21) é feito de alumínio.
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