EP3891789A1 - Module electronique - Google Patents

Module electronique

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Publication number
EP3891789A1
EP3891789A1 EP19813027.0A EP19813027A EP3891789A1 EP 3891789 A1 EP3891789 A1 EP 3891789A1 EP 19813027 A EP19813027 A EP 19813027A EP 3891789 A1 EP3891789 A1 EP 3891789A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
electronic module
control
traces
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19813027.0A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Matthieu Treguer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur SAS filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur SAS
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a TML electronic module (in English Transfer Molded Leadframe or in French bus molded by transfer), in particular for rotary electrical machine, comprising an overmolding for holding pins.
  • TML technology is used for the manufacture of electronic modules, for example intended to power an electric motor.
  • Patent application US2010140786 A1 presents an electronic module produced using this TML technology.
  • components are mounted on tracks transmitting a power or control signal to the components.
  • An electrical insulator is overmolded on the tracks and the components.
  • the electrical insulator is, for example, a thermosetting resin of the epoxy type.
  • Such an electrical insulator allows in particular mechanical maintenance between the traces and the components.
  • Certain traces extend outside of the electrical insulation, in particular to allow electrical connections.
  • Certain traces are intended, for example, to power an electric machine.
  • Other traces, or control pins are intended to transmit a control signal to a control module.
  • the control module is for example a control card positioned parallel to the part covered with the electrical insulation of the electronic module and at a distance therefrom. The control pins therefore extend between the overmolded electrical insulation and the control module.
  • control pins may be bent. This results in difficulties or even inability to connect the control pins to the control module. For example in the case of control pins passing through the control card in openings made in the control card, it is necessary to have a good positioning of the control pins relative to the control module which is made impossible if the control pins are bent.
  • control in order to be able to make a quality weld or solder between the control pins and the control module.
  • the length of the control pins, their possible deformation as well as the positioning tolerances between the control module and the part covered with the electrical insulation of the electronic module make precise positioning difficult and therefore risk causing bad welds or bad soldering.
  • the present invention aims to eliminate all or part of these drawbacks.
  • the invention relates to an electronic module comprising:
  • a first housing overmolded on the electronic component and on the two tracks, and a second housing for mechanical support of the two tracks, placed at a distance from the first housing.
  • the second holding box allows relative holding between the tracks. Thanks to this holding, the traces, or pins, can have a more precise relative position. Positioning between the pins and a secondary electronic module, such as a control module, is then facilitated. This correct positioning allows in particular the insertion of the pins into the secondary electronic module without risking twisting the pins when they are inserted into the connection holes of the secondary electronic module.
  • first and second boxes are only connected to each other by the traces.
  • the offset along the tracks between the first case and the second case can make it possible to provide a zone for folding the tracks.
  • the second holding box also allows precise positioning of the ends of the traces, or pins, relative to the secondary electronic module. This precise positioning facilitates the electrical connection between the pins and the secondary electronic module. In particular, it allows good quality soldering / soldering between the pins and the secondary electronic module thanks to the soldering / wave soldering technique.
  • This soldering / brazing technique requires that the traces exceed a precise length of the module connection holes, here the secondary electronic module, with which an electrical connection must be made.
  • the length of protrusion of the traces is for example 1, 2mm +/- 0.4mm.
  • the secondary electronic module is for example an electronic card supporting electronic components.
  • the electronic card has connection holes in which the traces, or pins, are inserted.
  • the second holding box makes it possible to obtain a precise positioning of the ends of the traces relative to the face of the electronic card by which the traces come out of the connection holes.
  • the second housing is molded.
  • the overmolding technique ensures good positioning of the traces between them and relative to the second housing.
  • the portion of the traces which is overmolded by the second housing may comprise a holding element, in particular a protuberance and / or a notch and / or a folding, so as to improve the fixing between the traces and the second overmolded housing.
  • the first housing and the second housing are made of the same material.
  • the realization of the first housing and the second housing in the same material allows a simplification of the manufacture of the electronic module. Thanks to this characteristic, it is possible to produce the first housing and the second housing during a single molding operation.
  • the material of the first housing and the second housing is an epoxy resin.
  • the second housing comprises a positioning means with respect to a secondary electronic module, in particular a control module intended to control the electronic module, the electronic module being in particular a control card.
  • a positioning means simplifies the manufacture and the shaping of the pins. Indeed without positioning means, it is necessary to shape the end of the pins in particular in the shape of a diamond point. Thanks to the use of the positioning means, this costly shaping operation is no longer necessary.
  • the positioning means comprises protuberances formed in the second overmolded housing.
  • the protrusions can be used as a positioning means.
  • the cost of this solution is particularly low. Indeed, the shapes necessary for positioning are obtained directly during the molding operation of the second housing.
  • the positioning means comprises a pin.
  • the pawn is formed from the same material as one of the traces.
  • the positioning means is attached to the second housing.
  • the second housing comprises a surface receiving a seal.
  • a seal on the second housing makes it possible, for example, to ensure a seal between two zones located on either side of the second housing along the tracks.
  • the seal may, for example, be in contact with a surface of a support housing separating these two zones. Thanks to this seal it is then possible to use a protective gel in one of these zones while preventing the gel from penetrating into the other of these zones.
  • a peripheral surface of the second housing is able to follow the shape of a chimney of a support housing on which the secondary electronic module is fixed.
  • This characteristic also makes it possible to ensure a seal between two zones situated on either side of the second housing along the tracks.
  • the electronic module comprises a second electronic component on which the second housing is molded.
  • Component integration increases the compactness of the electronic module.
  • the housing of a TML-type electronic module may have a generally flat shape.
  • the use of a second box in addition to the first box can reduce the surface of the first box by integrating components in the second box which can be located in a different plane thanks to the possibility of folding traces between the first box and the second box.
  • the second housing can allow the use of a component having, for example, a lower temperature withstand than the component on which the first housing is molded.
  • a component having, for example, a lower temperature withstand than the component on which the first housing is molded For example in case of overheating of the component overmolded in the first housing, it is useful to have, in the second housing, components intended to monitor the component overmolded in the first housing to control a safety device.
  • Figure 1 shows, in exploded view, an inverter of an electric machine comprising an electronic module according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows, in partial sectional view, the inverter of Figure 1
  • Figure 4 shows, in partial section view, an inverter of an electric machine comprising an electronic module according to a second embodiment of the invention
  • Figure 5 shows, in partial sectional view, an inverter of an electric machine comprising an electronic module according to a third embodiment of the invention
  • Figure 6 shows, in partial sectional view, an inverter of an electric machine comprising an electronic module according to a fourth embodiment of the invention
  • Figure 7 shows an electronic module according to a fifth embodiment of the invention
  • FIG. 8 represents, the electronic module of FIG. 7 in a first intermediate manufacturing step
  • Figure 9 shows, the electronic module of Figure 7 in a second intermediate manufacturing step.
  • FIG. 1 represents an inverter of a rotating electric machine.
  • the inverter is a voltage converter connected between an electrical power source and the rotating electrical machine to convert between the DC voltage of the electrical power source and the phase voltages of the rotating electrical machine.
  • Such an inverter is for example used to supply electrical energy to a motor-generator linked in rotation to the crankshaft of an internal combustion engine by means of a belt or an electric motor propelling an electric vehicle.
  • the inverter comprises at least one electronic module 1 mounted on a heat exchange surface 22 of a heat sink 4.
  • the heat exchange between the heat exchange surface 22 of the heat sink 4 and the electronic module 1 is carried out for example by contact, direct or through a thermally conductive paste, between the heat exchange surface 22 of the dissipator 4 and the electronic module 1.
  • the inverter also includes a support box 3 on which is fixed a secondary electronic module such as a control module 2.
  • a control module 2 is a control card.
  • the support box 3 is mounted on the heat sink 4.
  • FIG. 2 represents a first embodiment of the electronic module 1 according to the invention.
  • Such an electronic module 1 comprises components mounted on power traces 5 transmitting a power signal from the or to the components and control traces 6 transmitting a control signal from the or to the components.
  • An electrical insulator is overmolded on the tracks and the components. This electrical insulator forms a first housing 7.
  • the electrical insulator is for example a thermosetting resin of the epoxy type.
  • Such an electrical insulator allows in particular mechanical maintenance between the traces and the components.
  • Certain traces extend outside of the electrical insulation, in particular to allow electrical connections.
  • the traces of power 5 are for example intended to supply an electric machine or receive electrical energy from an electrical energy source such as a battery.
  • the control traces 6, or control pins, are intended for the transmission of a control signal between the control module 2 and the components.
  • the components are for example controllable electronic switches 19.
  • the controllable electronic switches are preferably transistors, for example field effect transistors with a metal-oxide-semiconductor structure (from the English "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” or MOSFET) having a grid electrically connected to one of the control traces 6, and a drain and a source electrically connected to two of the power traces 5.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
  • the electronic module 1 comprises a second housing 8.
  • the second housing 8 is molded onto the control traces 6.
  • the second housing 8 is placed at a distance from the first housing 7.
  • the second housing allows maintenance of the control traces 6.
  • the second housing 8 is made of the same material as the first housing 7.
  • the second housing 8 is therefore for example made of a thermosetting resin of the epoxy type.
  • FIG. 3 represents the electronic module 1 in the environment of the inverter.
  • the support housing 3 comprises a wall 24.
  • the wall 24 comprises a first face 25 and a second face 26 opposite the first face 25.
  • the first housing 7 is located on the side of the first face 25.
  • the control module 2 is located on the side of the second face 26.
  • First holes 9 are formed in the wall 24 to allow the passage of the control traces 6.
  • Second holes 10 are formed in the control module 2 to allow the passage of the control traces 6 and allow an electrical connection between the control traces 6 and the control module 2.
  • the control traces 6 may include an end 23 in the shape of a diamond tip or frustoconical shape. Such an end shape facilitates the insertion of the control traces 6 in the first holes 9 and the second holes 10.
  • the first holes 9 may for example have a frustoconical shape, the large base of which is situated at the level of the first face 25. Such a frustoconical shape makes it possible to facilitate the insertion of control traces 6 in the first holes 9.
  • the face of the second housing 8 through which the control traces 6 emerge is a bearing face 27.
  • the length H is the distance between the end 23 of the control traces 6 and a face of the control module through which the control traces 6 exit.
  • This improvement in the precision of the length H allows an improvement in the electrical connection between the control traces 6 and the control module 2.
  • the electrical connection between the control traces 6 and the control module 2 is carried out by a solder / wave solder. Thanks to the improvement of the control of the length H, a preferred length H of 1, 2mm +/- 0.4mm can be obtained.
  • This improvement in the length H is obtained thanks to a reduction in the length of the dimension chain between the end 23 of the control trace 6 and the control module 2.
  • the production of the second housing 8 by overmolding allows a good control of the position of the end 23 of the control trace 6 relative to the second box 8.
  • the second box 8 being supported on the support box 3 which carries the control module 2, the dimension chain is very short .
  • the control traces 6 comprise in an area located between the first housing 7 and the second housing 8 an adaptation zone 28.
  • This adaptation zone makes it possible to increase the deformation capacity of the control trace and therefore to avoid significant constraints in the control traces 6 as well as at the interface between the control traces 6 and the first and second housing 7 and 8.
  • FIG. 4 represents a second embodiment of the electronic module 100 according to the invention in the environment of the inverter. This second embodiment is similar to the first embodiment.
  • control module 2 of the inverter being here protected by a protective gel 1 1 received in the support box 3 and the support box 3 comprising the first holes 9 for passage of the control traces 6, it may be necessary to d '' ensure a seal between the control traces 6 and the support box 3.
  • the seal is produced by a seal 12 carried by an external peripheral surface of the second housing 8.
  • the support housing comprises a chimney 13 inside which the control traces 6 pass to join the holes 9 in the wall 24 of the support housing.
  • An external surface of the seal 12 is in contact with the internal surface of the chimney 13.
  • the seal 12 provides a first seal between the chimney 13 of the support housing 3 and the second housing 8.
  • the housing 8 being overmolded on the traces of control 6, the protective gel 1 1 cannot flow between the second housing 8 and the traces 6. A second seal between the control traces 6 and the housing 8 is therefore ensured.
  • the first seal and the second seal therefore make it possible to ensure the seal between the support box 3 and the control traces 6.
  • FIG. 5 represents a third embodiment of the electronic module 101 according to the invention in the environment of the inverter. This third embodiment is a variant of the second embodiment.
  • the internal surface of the chimney 13 has a draft d.
  • the second housing 8 has an external surface which matches the shape of the draft d of the chimney 13. The seal between the support housing 3 and the second housing 8 is ensured by this complementarity of shapes between the draft d of the chimney and the outer surface of the second housing 8.
  • control of the length H defined above is not ensured by contact between the bearing face 27 and the first face 25 of the wall 24 of the support housing 3 but by contact between the surface external of the second housing 8 and the clearance of the chimney 13.
  • FIG. 6 represents a fourth embodiment of the electronic module 102 according to the invention in the environment of the inverter here limited to the control module 2 to facilitate reading of the figure.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the second housing 8 comprises a positioning means making it possible to facilitate the insertion of the control traces 6 in the second holes 10 of the control module 2.
  • the positioning means can also facilitate the insertion of the control traces 6 into the support box 3 (not shown).
  • the positioning means comprises two pins 14 and 14 ’.
  • the two pins 14 and 14 ’ have a longer end than the control traces 6.
  • the two pins 14 and 14 ′ may, for example, have one end in the shape of a diamond point. It is then possible not to make a diamond point shape on the control traces 6. This can allow a reduction in the cost of the electronic module 102.
  • the pins 14 and 14 ′ are made of the same material and at the same time as the second housing 8.
  • the pins 14 and 14 ' are inserts, for example made of metal.
  • the second box 8 is overmolded on the pins 14 and 14 ’and the control traces 6.
  • the pins 14 and 14 ’ are made of the same material as the control traces 6.
  • FIG. 7 represents a fifth embodiment of electronic module 103 according to the invention. This embodiment is similar to the first embodiment of the invention. However, a first electronic component 15, a second electronic component 16 and a third electronic component 17 are electrically connected to the control traces 6 and are overmolded with the control traces 6 in the second housing 8.
  • the first electronic component 15 has two connection terminals. A terminal is electrically connected to a control trace 6. This electrical connection also allows mechanical attachment of the first electronic component 15 to the control trace 6. Another terminal of the first electronic component 15 is electrically connected to another control trace by through an electrical conductor 18.
  • the electronic component is for example a capacitor, a resistor or a thermistor such as a Negative Temperature Coefficient (NTC) thermistor.
  • the two terminals of the second electronic component 16 are electrically and mechanically connected to two control traces 6.
  • the second electronic component 16 can for example be a capacitor, a resistor or a thermistor such as a Negative Temperature Coefficient (NTC) thermistor.
  • NTC Negative Temperature Coefficient
  • a control trace 6 can also be interrupted and form a first part of control trace 61 and a second part of control trace 62.
  • a first terminal of the third electronic component 17 is electrically connected to the first part of control trace 61 and a second terminal of the third electronic component 17 is electrically connected to the second part of control trace 62.
  • the third electronic component 17 is for example a fuse or a shunt.
  • Figures 8 and 9 show the electronic module 103 at different stages of its manufacture.
  • the electronic components are soldered / soldered onto a metal plate 20 grouping together all of the power traces 5 and control traces 6 as well as the gripping zones 29 of the electronic module 103. These gripping zones 29 are useful for moving the module unfinished electronics in the different stages that make up its manufacturing process.
  • the power traces 5, the control traces 6 and the gripping zones 29 are linked together by connecting zones 21.
  • FIG. 8 represents the metal plate 20 on which the controllable electronic switches 19, the first electronic component 15, the second electronic component 16 and the third electronic component 17 have been welded / soldered.
  • Figure 9 shows the electronic module in its state shown in Figure 8 to which the first housing 7 and the second housing 8 have been added.
  • the first housing 7 and the second housing 8 are preferably produced in a single overmolding step.
  • the gripping zones 29, the connecting zones 21 are cut out and separated from the electronic module.
  • the power traces 5 and the control traces 6 are folded to give them their final shape.
  • the control traces are folded at 90 ° so as to allow their insertion into the holes 9 and the holes 10.
  • the second box 8 is overmolded on the traces of power 5.
  • the second box 8 is molded only on certain traces of control 6 and / or some of traces of power 5. According to the invention, the characteristics of the various embodiments described can be combined.

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Abstract

L'invention concerne un module électronique 1 comprenant : - un composant électronique 19, - au moins deux traces 5, 6 pour transmettre un signal de puissance ou de commande au composant, - un premier boitier surmoulé 7 sur le composant électronique 1 et sur les deux traces 5, 6, et un deuxième boîtier 8 de maintien mécanique des deux traces 5, 6, disposé à distance du premier boîtier 7.

Description

Module électronique
L’invention porte sur un module électronique TML (en anglais Transfer Molded Leadframe soit en français barre bus moulé par transfert), notamment pour machine électrique tournante, comprenant un surmoulage de maintien de broches.
De manière connue, la technologie TML est utilisée pour la fabrication de modules électronique par exemple destinés à alimenter un moteur électrique.
La demande de brevet US2010140786 A1 présente un module électronique réalisé grâce à cette technologie TML.
Dans un tel module électronique, des composants sont montés sur des traces transmettant un signal de puissance ou de commande aux composants. Un isolant électrique est surmoulé sur les traces et les composants. L’isolant électrique est par exemple une résine thermodurcissable de type époxy. Un tel isolant électrique permet notamment un maintien mécanique entre les traces et les composants. Certaines traces s’étendent hors de l’isolant électrique notamment pour permettre des connexions électriques. Certaines traces sont destinées, par exemple, à alimenter une machine électrique. D’autres traces, ou broches de contrôle, sont destinées à transmettre un signal de commande à un module de contrôle. Le module de contrôle est par exemple une carte de contrôle positionnée parallèlement à la partie recouverte de l’isolant électrique du module électronique et à distance de celle-ci. Les broches de contrôle s’étendent donc entre l’isolant électrique surmoulé et le module de contrôle.
Lors du transport les broches de contrôle risquent d’être déformées. Cela entraîne des difficultés voire une impossibilité à connecter les broches de contrôle au module de contrôle. Par exemple dans le cas de broches de contrôle traversant la carte de contrôle dans des ouvertures réalisées dans la carte de contrôle, il est nécessaire d’avoir un bon positionnement des broches de contrôle par rapport au module de contrôle ce qui est rendu impossible si les broches de contrôle sont déformées.
Dans ce type de réalisation il est également nécessaire de respecter un positionnement précis entre l’extrémité des broches de contrôle et le module de contrôle pour pouvoir réaliser une soudure ou une brasure de qualité entre les broches de contrôle et le module de contrôle. La longueur des broches de contrôle, leur possible déformation ainsi que les tolérances de positionnement entre le module de contrôle et la partie recouverte de l’isolant électrique du module électronique rendent difficile le positionnement précis et donc risquent d’entrainer la réalisation de mauvaises soudures ou de mauvaises brasures.
La présente invention vise à supprimer tout ou partie de ces inconvénients. L’invention porte sur un module électronique comprenant :
- un composant électronique,
- au moins deux traces pour transmettre un signal de puissance ou de commande au composant,
- un premier boîtier surmoulé sur le composant électronique et sur les deux traces, et un deuxième boîtier de maintien mécanique des deux traces, disposé à distance du premier boîtier.
Le deuxième boîtier de maintien permet un maintien relatif entre les traces. Grâce à ce maintien, les traces, ou broches, peuvent avoir une position relative plus précise. Le positionnement entre les broches et un module électronique secondaire, tel un module de contrôle, est alors facilité. Ce bon positionnement permet en particulier l’insertion des broches dans le module électronique secondaire sans risquer de tordre les broches lors de leur insertion dans des trous de connexion du module électronique secondaire.
Par exemple, le premier et le deuxième boîtier ne sont reliés entre eux que par les traces. Le décalage le long des traces entre le premier boîtier et le deuxième boîtier peut permettre de ménager une zone de pliage des traces.
Le deuxième boîtier de maintien permet également un positionnement précis des extrémités des traces, ou broches, par rapport au module électronique secondaire. Ce positionnement précis facilite la connexion électrique entre les broches et le module électronique secondaire. Il permet notamment la réalisation de soudure/brasure de bonne qualité entre les broches et le module électronique secondaire grâce à la technique de soudure/brasure à la vague. En effet cette technique de soudure/brasure nécessite que les traces dépassent d’une longueur précise des trous de connexion du module, ici le module électronique secondaire, avec lequel une connexion électrique doit être réalisée. La longueur de dépassement des traces est par exemple 1 ,2mm +/- 0,4mm.
Le module électronique secondaire est par exemple une carte électronique supportant des composants électroniques. La carte électronique comporte des trous de connexion dans lesquels sont insérées les traces, ou broches. Le deuxième boîtier de maintien permet d’obtenir un positionnement précis des extrémités des traces par rapport à la face de la carte électronique par laquelle les traces sortent des trous de connexion.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le deuxième boîtier est surmoulé.
La technique du surmoulage permet d’assurer un bon positionnement des traces entre elles et par rapport au deuxième boîtier.
La partie des traces qui est surmoulée par le deuxième boîtier peut comprendre un élément de maintien, notamment une excroissance et/ou une encoche et/ou un pliage, de manière à améliorer la fixation entre les traces et le deuxième boîtier surmoulé.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le premier boîtier et le deuxième boîtier sont réalisés dans le même matériau.
La réalisation du premier boîtier et du deuxième boîtier dans le même matériau permet une simplification de la fabrication du module électronique. Grâce à cette caractéristique, il est possible de réaliser le premier boîtier et le deuxième boîtier lors d’une opération de moulage unique.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le matériau du premier boîtier et du deuxième boîtier est une résine époxy.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le deuxième boîtier comporte un moyen de positionnement par rapport à un module électronique secondaire, notamment un module de contrôle destinée à contrôler le module électronique, le module électronique étant notamment une carte de contrôle. L’utilisation d’un moyen de positionnement permet de simplifier la fabrication et la mise en forme des broches. En effet sans moyen de positionnement, il est nécessaire de mettre en forme l’extrémité des broches notamment en forme de pointe de diamant. Grâce à l’utilisation du moyen de positionnement cette opération coûteuse de mise en forme n’est plus nécessaire.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le moyen de positionnement comprend des protubérances formées dans le deuxième boîtier surmoulé.
Les protubérances peuvent servir de moyen de positionnement. Le coût de cette solution est particulièrement faible. En effet les formes nécessaires au positionnement sont obtenues directement lors de l’opération de moulage du deuxième boîtier.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le moyen de positionnement comprend un pion.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le pion est formé dans le même matériau qu’une des traces.
La réalisation du pion dans le même matériau qu’une des traces permet de simplifier le procédé de fabrication du module électronique. Cela permet notamment d’éviter la manipulation du pion, le pion pouvant être solidaires des traces lors de l’opération de moulage du deuxième boîtier.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le moyen de positionnement est rapporté dans le deuxième boîtier.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le deuxième boîtier comprend une surface recevant un joint d’étanchéité.
L’utilisation d’un joint sur le deuxième boîtier permet, par exemple, d’assurer une étanchéité entre deux zones situées de part et d’autre du deuxième boîtier le long des traces. Le joint peut, par exemple, être en contact avec une surface d’un boîtier support séparant ces deux zones. Grâce à ce joint il est alors possible d’utiliser un gel de protection dans une de ces zones en évitant que le gel ne pénètre dans l’autre de ces zones. Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, une surface périphérique du deuxième boîtier est apte à épouser la forme d’une cheminée d’un boîtier support sur lequel est fixé le module électronique secondaire.
Cette caractéristique permet également d’assurer une étanchéité entre deux zones situées de part et d’autre du deuxième boîtier le long des traces.
Selon une caractéristique supplémentaire de l’invention, le module électronique comprend un deuxième composant électronique sur lequel est surmoulé le deuxième boîtier.
L’intégration de composant permet d’augmenter la compacité du module électronique. Par exemple le boîtier d’un module électronique de type TML peut présenter une forme globalement plate. L’utilisation d’un deuxième boîtier en plus du premier boîtier peut permettre de réduire la surface du premier boîtier en intégrant des composants dans le deuxième boîtier qui peut être situé dans un plan différent grâce à la possibilité de pliage des traces entre le premier boîtier et le deuxième boîtier.
De plus le deuxième boîtier peut permettre l’utilisation de composant ayant par exemple une tenue en température plus faible que le composant sur lequel est surmoulé le premier boîtier. Par exemple en cas de surchauffe du composant surmoulé dans le premier boîtier, il est utile de disposer, dans le deuxième boîtier, de composants destinés à surveiller le composant surmoulé dans le premier boîtier pour contrôler un dispositif de sécurité.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en oeuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- la [Figure 1 ] représente, en vue éclatée, un onduleur de machine électrique comprenant un module électronique selon un premier mode de réalisation de l’invention,
- la [Figure 2] représente, le module électronique de la figure 1 ,
- la [Figure 3] représente, en vue en coupe partielle, l’onduleur de la figure 1 , - la [Figure 4] représente, en vue en coupe partielle, un onduleur de machine électrique comprenant un module électronique selon un deuxième mode de réalisation de l’invention,
- la [Figure 5] représente, en vue en coupe partielle, un onduleur de machine électrique comprenant un module électronique selon un troisième mode de réalisation de l’invention,
- la [Figure 6] représente, en vue en coupe partielle, un onduleur de machine électrique comprenant un module électronique selon un quatrième mode de réalisation de l’invention,
- la [Figure 7] représente, un module électronique selon un cinquième mode de réalisation de l’invention,
- la [Figure 8] représente, le module électronique de la figure 7 dans une première étape intermédiaire de fabrication,
- la [Figure 9] représente, le module électronique de la figure 7 dans une deuxième étape intermédiaire de fabrication.
Sur toutes les figures, les éléments identiques ou assurant la même fonction portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.
La figure 1 représente un onduleur de machine électrique tournante. L’onduleur est un convertisseur de tension connecté entre une source d’alimentation électrique et la machine électrique tournante pour effectuer une conversion entre la tension continue de la source d’alimentation électrique et les tensions de phase de la machine électrique tournante. Un tel onduleur est par exemple utilisé pour alimenter en énergie électrique un moteur-générateur lié en rotation au vilebrequin d’un moteur à combustion interne par l’intermédiaire d’une courroie ou un moteur électrique de propulsion d’un véhicule électrique. L’onduleur comprend au moins un module électronique 1 monté sur une surface d’échange thermique 22 d’un dissipateur thermique 4. L’échange thermique entre la surface d’échange thermique 22 du dissipateur 4 et le module électronique 1 est réalisé par exemple grâce à un contact, direct ou par l’intermédiaire d’une pâte conductrice thermiquement, entre la surface d’échange thermique 22 du dissipateur 4 et le module électronique 1 .
L’onduleur comprend également un boîtier support 3 sur lequel est fixé un module électronique secondaire comme un module de contrôle 2. Dans l’exemple de la figure 1 le module de contrôle 2 est une carte de contrôle.
Le boîtier support 3 est monté sur le dissipateur thermique 4.
La figure 2 représente un premier mode de réalisation du module électronique 1 selon l’invention. Un tel module électronique 1 comprend des composants montés sur des traces de puissance 5 transmettant un signal de puissance des ou aux composants et des traces de contrôle 6 transmettant un signal de contrôle des ou aux composants. Un isolant électrique est surmoulé sur les traces et les composants. Cet isolant électrique forme un premier boîtier 7. L’isolant électrique est par exemple une résine thermodurcissable de type époxy. Un tel isolant électrique permet notamment un maintien mécanique entre les traces et les composants. Certaines traces s’étendent hors de l’isolant électrique notamment pour permettre des connexions électriques. Les traces de puissance 5 sont par exemple destinées à alimenter une machine électrique ou recevoir de l’énergie électrique d’une source d’énergie électrique telle une batterie. Les traces de contrôle 6, ou broches de contrôle, sont destinées à la transmission d’un signal de commande entre le module de contrôle 2 et les composants.
Les composants sont par exemple des interrupteurs électroniques commandables 19. Les interrupteurs électroniques commandables sont de préférence des transistors, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l’anglais « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) présentant une grille électriquement reliée à une des traces de contrôle 6, et un drain et une source électriquement reliés à deux des traces de puissance 5.
Le module électronique 1 comprend un deuxième boîtier 8. Le deuxième boîtier 8 est surmoulé sur les traces de contrôle 6. Le deuxième boîtier 8 est disposé à distance du premier boîtier 7. Le deuxième boîtier permet un maintien des traces de contrôle 6. Le deuxième boîtier 8 est réalisé dans la même matière que le premier boîtier 7. Le deuxième boîtier 8 est donc par exemple réalisé dans une résine thermodurcissable de type époxy.
La figure 3 représente le module électronique 1 dans l’environnement de l’onduleur.
Le boîtier support 3 comprend une paroi 24. La paroi 24 comprend une première face 25 et une deuxième face 26 opposée à la première face 25. Le premier boîtier 7 est situé du côté de la première face 25. Le module de contrôle 2 est situé du côté de la deuxième face 26.
Des premiers trous 9 sont formés dans la paroi 24 pour permettre le passage des traces de contrôle 6.
Des deuxièmes trous 10 sont formés dans le module de contrôle 2 pour permettre le passage des traces de contrôle 6 et permettre une connexion électrique entre les traces de contrôle 6 et le module de contrôle 2.
Les traces de contrôle 6 peuvent comprendre une extrémité 23 en forme de pointe de diamant ou forme tronconique. Une telle forme d’extrémité permet de faciliter l’insertion des traces de contrôle 6 dans les premiers trous 9 et les deuxièmes trous 10.
Les premiers trous 9 peuvent par exemple présenter une forme tronconique dont la base la grande est située au niveau de la première face 25. Une telle forme tronconique permet de faciliter l’insertion de traces de contrôle 6 dans les premiers trous 9.
Les traces de contrôle 6 sortent du premier boîtier 7 puis traversent le deuxième boîtier 8. La face du deuxième boîtier 8 par laquelle sortent les traces de contrôle 6 est une face d’appui 27. Lors du montage du boîtier support 3 et du module électronique 1 , la face d’appui 27 est en contact avec la première face 25 de la paroi 24 du boîtier support 3. Grâce à cet appui il est possible d’améliorer la maîtrise d’une longueur H correspondant à la longueur des traces de contrôle 6 dépassant du module de contrôle 2 par les deuxièmes trous 10. La longueur H est la distance entre l’extrémité 23 des traces de contrôle 6 et une face du module de contrôle par laquelle sortent les traces de contrôle 6. Cette amélioration de la précision de la longueur H permet une amélioration de la connexion électrique entre les trace de contrôle 6 et le module de contrôle 2. Par exemple la connexion électrique entre les trace de contrôle 6 et le module de contrôle 2 est réalisée par une soudure/brasure à la vague. Grâce à l’amélioration de la maîtrise de la longueur H, une longueur H préférée de 1 ,2mm +/-0,4mm peut être obtenue.
Cette amélioration de la longueur H est obtenue grâce à une réduction de la longueur de la chaîne de cote entre l’extrémité 23 de la trace de contrôle 6 et le module de contrôle 2. En effet la réalisation du deuxième boîtier 8 par surmoulage permet une bonne maîtrise de la position de l’extrémité 23 de la trace de contrôle 6 par rapport au deuxième boîtier 8. Le deuxième boîtier 8 étant en appui sur le boîtier support 3 qui porte le module de contrôle 2, la chaîne de cote est très courte.
Les traces de contrôle 6 comprennent dans une zone située entre le premier boîtier 7 et le deuxième boîtier 8 une zone d’adaptation 28. Cette zone d’adaptation permet d’augmenter la capacité de déformation de la trace de contrôle et donc d’éviter des contraintes importantes dans les traces de contrôle 6 ainsi qu’à l’interface entre les traces de contrôle 6 et les premier et deuxième boîtier 7 et 8.
La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation du module électronique 100 selon l’invention dans l’environnement de l’onduleur. Ce deuxième mode de réalisation est similaire au premier mode de réalisation.
Cependant, le module de contrôle 2 de l’onduleur étant ici protégé par un gel de protection 1 1 reçu dans le boîtier support 3 et le boîtier support 3 comportant les premiers trous 9 de passage des traces de contrôle 6, il peut être nécessaire d’assurer une étanchéité entre les traces de contrôle 6 et le boîtier support 3.
Dans ce mode de réalisation l’étanchéité est réalisée grâce à un joint 12 porté par une surface périphérique externe du deuxième boîtier 8.
Le boîtier support comprend une cheminée 13 à l’intérieur de laquelle les traces de contrôle 6 passent pour rejoindre les trous 9 de la paroi 24 du boîtier support. Une surface externe du joint 12 est en contact avec la surface interne de la cheminée 13. Ainsi le joint 12 réalise une première étanchéité entre la cheminée 13 du boîtier support 3 et le deuxième boîtier 8. Le boîtier 8 étant surmoulé sur les traces de contrôle 6, le gel de protection 1 1 ne peut pas s’écouler entre le deuxième boîtier 8 et les traces de contrôle 6. Une deuxième étanchéité entre les traces de contrôle 6 et le boîtier 8 est donc assurée.
La première étanchéité et la deuxième étanchéité permettent donc s’assurer l’étanchéité entre le boîtier support 3 et les traces de contrôle 6.
La figure 5 représente un troisième mode de réalisation du module électronique 101 selon l’invention dans l’environnement de l’onduleur. Ce troisième mode de réalisation est une variante du deuxième mode de réalisation.
Dans ce troisième mode de réalisation la surface interne de la cheminée 13 présente une dépouille d. Le deuxième boîtier 8 présente une surface externe qui épouse la forme de la dépouille d de la cheminée 13. L’étanchéité entre le boîtier support 3 et le deuxième boîtier 8 est assurée par cette complémentarité de formes entre la dépouille d de la cheminée et la surface externe du deuxième boîtier 8.
Dans ce troisième mode de réalisation, la maîtrise de la longueur H définie précédemment n’est pas assurée par un contact entre la face d’appui 27 et la première face 25 de la paroi 24 du boîtier support 3 mais par le contact entre la surface externe du deuxième boîtier 8 et la dépouille de la cheminée 13.
La figure 6 représente un quatrième mode de réalisation du module électronique 102 selon l’invention dans l’environnement de l’onduleur ici limité au module de contrôle 2 pour faciliter la lecture de la figure.
Ce mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que le deuxième boîtier 8 comprend un moyen de positionnement permettant de faciliter l’insertion des traces de contrôle 6 dans les deuxièmes trous 10 du module de contrôle 2.
Le moyen de positionnement peut également faciliter l’insertion des traces de contrôle 6 dans le boîtier support 3 (non représenté).
Le moyen de positionnement comprend deux pions 14 et 14’. Les deux pions 14 et 14’ présentent une extrémité plus longue que les traces de contrôle 6.
Pour faciliter leur insertion dans le module de contrôle 2 les deux pions 14 et 14’ peuvent par exemple présenter une extrémité en forme de pointe de diamant. Il est alors possible de ne pas réaliser de forme en pointe de diamant sur les traces de contrôle 6. Cela peut permettre une réduction du coût du module électronique 102. Dans une variante du quatrième mode de réalisation, les pions 14 et 14’ sont réalisés dans la même matière et en même temps que le deuxième boîtier 8.
Dans une autre variante de réalisation du quatrième mode de réalisation, les pions 14 et 14’ sont des pièces rapportées, par exemple en métal. Le deuxième boîtier 8 est surmoulé sur les pions 14 et 14’ et les traces de contrôle 6.
Dans une autre variante de réalisation du quatrième mode de réalisation, les pions 14 et 14’ sont réalisés dans la même matière que les traces de contrôle 6.
La figure 7 représente un cinquième mode de réalisation de module électronique 103 selon l’invention. Ce mode réalisation est similaire au premier mode de réalisation de l’invention. Cependant un premier composant électronique 15, un deuxième composant électronique 16 et un troisième composant électronique 17 sont connectés électriquement aux traces de contrôle 6 et sont surmoulés avec les traces de contrôle 6 dans le deuxième boîtier 8.
La figure 7 donne différents exemples d’implantation de composants électroniques. Le premier composant électronique 15 possède deux bornes de connexion. Une borne est connectée électriquement à une trace de contrôle 6. Cette connexion électrique permet également une fixation mécanique du premier composant électronique 15 sur la trace de contrôle 6. Une autre borne du premier composant électronique 15 est connecté électriquement à une autre trace de contrôle par l’intermédiaire d’un conducteur électrique 18. Le composant électronique est par exemple un condensateur, une résistance ou une thermistance telle une thermistance à Coefficient de Température Négatif (CTN).
Les deux bornes du deuxième composant électronique 16 sont connectées électriquement et mécaniquement à deux traces de contrôle 6. Le deuxième composant électronique 16 peut être par exemple un condensateur, une résistance ou une thermistance telle une thermistance à Coefficient de Température Négatif (CTN).
Une trace de contrôle 6 peut aussi être interrompue et former une première partie de trace de contrôle 61 et une deuxième partie de trace de contrôle 62. Une première borne du troisième composant électronique 17 est connectée électriquement à la première partie de trace de contrôle 61 et une deuxième borne du troisième composant électronique 17 est connectée électriquement à la deuxième partie de trace de contrôle 62. Le troisième composant électronique 17 est par exemple un fusible ou un shunt.
Les figures 8 et 9 représentent le module électronique 103 à différentes étapes de sa fabrication.
Les composants électroniques sont soudés/brasés sur une plaque métallique 20 regroupant l’ensemble des traces de puissances 5 et des traces de contrôle 6 ainsi que des zones de préhension 29 du module électronique 103. Ces zones de préhension 29 sont utiles pour déplacer le module électronique non fini dans les différentes étapes qui constituent son procédé de fabrication. Les traces de puissance 5, les traces de contrôle 6 et les zones de préhension 29 sont liées entre elles par des zones de liaison 21 .
La figure 8 représente la plaque métallique 20 sur laquelle a été soudés/brasés les interrupteurs électroniques commandables 19, le premier composant électronique 15, le deuxième composant électronique 16 et le troisième composant électronique 17.
La figure 9 représente le module électronique dans son état représenté sur la figure 8 auquel le premier boîtier 7 et le deuxième boîtier 8 ont été ajoutés. Le premier boîtier 7 et le deuxième boîtier 8 sont réalisés de manière préférentielle en une seule étape de surmoulage.
Dans une étape ultérieure du procédé de fabrication du module électronique 103, les zones de préhension 29, les zones de liaison 21 sont découpées et séparées du module électronique.
Dans une étape ultérieure du procédé de fabrication du module électronique 103, les traces de puissance 5 et les traces de contrôle 6 sont pliées pour leur donner leur forme définitive. Par exemple les traces de contrôle sont pliées à 90° de manière à permettre leur insertion dans les trous 9 et les trous 10.
Dans un autre mode réalisation non représenté, le deuxième boîtier 8 est surmoulé sur les traces de puissance 5.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, le deuxième boîtier 8 est surmoulé seulement sur certaines traces de contrôle 6 et/ou certaines de traces de puissance 5. Selon l’invention, les caractéristiques des différents modes de réalisation décrits peuvent être combinées.

Claims

Revendications
1. Module électronique (1 , 100, 101 , 102, 103) comprenant :
- un composant électronique (19),
- au moins deux traces (5, 6) pour transmettre un signal de puissance ou de commande au composant,
- un premier boîtier surmoulé (7) sur le composant électronique (1 ) et sur les deux traces (5, 6), et un deuxième boîtier (8) de maintien mécanique des deux traces (5, 6) , disposé à distance du premier boîtier (7).
2. Module électronique (1 , 100, 101 , 102, 103) selon la revendication précédente dans lequel le deuxième boîtier (8) est surmoulé.
3. Module électronique (1 , 100, 101 , 102, 103) selon la revendication précédente dans lequel le premier boîtier (7) et le deuxième boîtier (8) sont réalisés dans le même matériau.
4. Module électronique (1 , 100, 101 , 102, 103) selon la revendication précédente dans lequel le matériau du premier boîtier (7) et du deuxième boîtier (8) est une résine époxy.
5. Module électronique (102) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le deuxième boîtier (8) comporte un moyen de positionnement par rapport à un module électronique secondaire (2), notamment un module de contrôle destiné à contrôler le module électronique, le module électronique étant notamment une carte de contrôle.
6. Module électronique (102) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 2 dans lequel le moyen de positionnement comprend des protubérances formées dans le deuxième boîtier surmoulé (8).
7. Module électronique (102) selon l’une des revendications 5 et 6 dans lequel le moyen de positionnement comprend un pion (14, 14’).
8. Module électronique (102) selon la revendication 7 dans lequel le pion (14, 14’) est formé dans le même matériau qu’une des traces (5, 6).
9. Module électronique (102) selon l’une des revendications 5 et 6 dans lequel le moyen de positionnement est rapporté dans le deuxième boitier (8).
10. Module électronique (100) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le deuxième boitier (8) comprend une surface recevant un joint d’étanchéité (12).
1 1 . Module électronique (101 ) selon l’une des revendications 1 à 9 dans lequel une surface périphérique du deuxième boitier (8) est apte à épouser la forme d’une cheminée (13) d’un boitier support (3) sur lequel est fixé le module électronique secondaire (2).
12. Module électronique (103) selon l’une des revendications 2 à 1 1 comprenant un deuxième composant électronique (15, 16, 17) sur lequel est surmoulé le deuxième boitier (8).
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