EP4008015A1 - Composant électronique comprenant au moins deux condensateurs - Google Patents

Composant électronique comprenant au moins deux condensateurs

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Publication number
EP4008015A1
EP4008015A1 EP20745239.2A EP20745239A EP4008015A1 EP 4008015 A1 EP4008015 A1 EP 4008015A1 EP 20745239 A EP20745239 A EP 20745239A EP 4008015 A1 EP4008015 A1 EP 4008015A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrically conductive
conductive layer
capacitor
terminal
electronic component
Prior art date
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Pending
Application number
EP20745239.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas ALLALI
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
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Publication of EP4008015A1 publication Critical patent/EP4008015A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/38—Multiple capacitors, i.e. structural combinations of fixed capacitors
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/02—Mountings
    • H01G2/06—Mountings specially adapted for mounting on a printed-circuit support
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    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/40—Structural combinations of fixed capacitors with other electric elements, the structure mainly consisting of a capacitor, e.g. RC combinations
    • H—ELECTRICITY
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    • H05K1/023—Reduction of cross-talk, noise or electromagnetic interference using auxiliary mounted passive components or auxiliary substances
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    • H05K2201/10431—Details of mounted components
    • H05K2201/10507—Involving several components
    • H05K2201/10522—Adjacent components

Definitions

  • Electronic component comprising at least two capacitors
  • the present invention relates to an electronic component comprising at least two capacitors.
  • Such an electronic component is for example used to produce a
  • This voltage converter for example a DC / DC voltage converter, or an inverter / rectifier.
  • This voltage converter can be integrated into a hybrid or electric vehicle, such as an automobile, and belong to the electrical circuit supplying an electric propulsion motor of this vehicle.
  • Capacitors are frequently used across a DC voltage source upstream or downstream of a switch arm to filter high frequency harmonics generated by switches on the switch arm and prevent overvoltages. Each of these capacitors has its own inductance and the parallel connection of these capacitors generates a parasitic inductance. All these inductors reduce the bandwidth offered by these capacitors.
  • the invention aims to meet this need and it achieves this, in one of its aspects, by means of an electronic component, comprising:
  • first capacitor having a first terminal electrically connected to the first electrically conductive layer and a second terminal electrically connected to the second electrically conductive layer
  • the first and the second capacitor being arranged so that, with respect to a plane orthogonal to at least one of the first and the second layer, with respect to which are defined a first and a second side, the first and the second capacitor have their respective first terminal disposed on the first side, and their respective second terminal disposed on the second side.
  • the term “connected” refers to an electrical connection while the term “arranged” refers to a spatial arrangement.
  • the first and the second capacitor are thus connected in parallel, since they are each connected between the first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer, but they have different orientations since the terminal of the first capacitor which is connected to the first electrically conductive layer is not disposed on the same side as the terminal of the second capacitor connected to this first electrically conductive layer.
  • the first and the second capacitor can thus be considered as connected in parallel, electrically speaking, although it can be considered as connected in an inverted manner, spatially speaking.
  • Each electrically conductive layer can define planes, and the use of these planes reduces the parasitic inductance associated with the interconnection between these capacitors.
  • Each electrically conductive layer may be in the form of a plate, this plate extending between two surfaces parallel to each other.
  • the electronic component may comprise a portion of a printed circuit board, each capacitor being in particular mounted on the same end surface of this portion of the printed circuit board.
  • At least one of the first and second electrically conductive layers may be disposed within the portion of the printed circuit board.
  • One of the electrically conductive layers is for example a layer defining an outer surface of the portion of the printed circuit board, for example the upper surface or the lower surface while the other electrically conductive layer is a layer disposed inside of this portion of the printed circuit board.
  • each of the electrically conductive layers is disposed within the portion of the printed circuit board.
  • each of the electrically conductive layers is a layer defining an outer surface of the printed circuit board portion, one of these layers being the upper surface of this printed circuit board portion and the other of these layers. being the lower surface of this portion of the printed circuit board.
  • the first and second capacitors may be carried by an outer surface of the printed circuit board portion.
  • these two electrically conductive layers can define between them a high frequency capacitor, having in particular an intrinsic inductance of less than 1 nH, as disclosed in the application filed in France on April 1, 2019 under number 19 03457 by the Applicant.
  • the first electrically conductive layer can include several sublayers connected in parallel.
  • the second electrically conductive layer can include several sublayers connected in parallel.
  • the electronic component may comprise an alternation of a sublayer of the first electrically conductive layer and of a sublayer of the second electrically conductive layer, these sublayers then being stacked.
  • Only some of these sublayers of the first, respectively second, electrically conductive layer can be disposed within the printed circuit board portion.
  • all of these sublayers of the first, respectively second, electrically conductive layer are disposed within the portion of the printed circuit board.
  • All the sublayers forming the first electrically conductive layer are for example arranged inside the portion of the printed circuit board and / or all the sublayers forming the second electrically conductive layer are for example arranged inside the printed circuit board portion. the printed circuit board portion.
  • the invention is not limited to a component comprising a portion of a printed circuit board.
  • the component comprises for example two bus bars and each of these bus bars has the shape of a plate so as to define respectively the first and the second electrically conductive layer.
  • the electrically conductive layers can be spatially parallel to each other. In this case, the direction with respect to which the first side and the second side are defined may be normal to each electrically conductive layer.
  • the first and the second electrically conductive layer can be superimposed in whole or in part.
  • one of the layers is superimposed with the entirety of the other of the layers.
  • the electronic component may further comprise a third capacitor, this third capacitor having a first terminal electrically connected to the first electrically conductive layer and a second terminal electrically connected to the second electrically conductive layer, the first capacitor, the second capacitor and the third capacitor being arranged so that the second capacitor is disposed between the first and the third capacitor.
  • the capacitors can be arranged in parallel spatially speaking, that is to say that, a line being defined for each capacitor between its first and its second terminal, these lines are parallel from one capacitor to l 'other.
  • the first capacitor and the second capacitor can extend in parallel planes, and the minimum distance in each of these planes between these two capacitors can be between 0.1mm and 2cm. These capacitors can thus be arranged adjacent while reducing the aforementioned inductances.
  • one or more vias may be provided to allow the electrical connection between a terminal d a capacitor and the corresponding electrically conductive layer.
  • Each via is for example formed by a metallized hole or by a laser via.
  • each of the capacitors may have a capacitance between 1 pF and 1000 F, in particular between 10 pF and 100 mF or between 1F and 1000F.
  • the component may also include at least one switching arm connected in parallel between the first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer, this switching arm being formed by the series connection of two electronic switches, at least one of which is controllable and which define between them a midpoint.
  • the electronic component can define a voltage converter is for example a DC / DC voltage converter, for example between a DC voltage of 12V and a DC voltage of 48V, or between a DC voltage of 12V and a DC voltage of higher value at 300V.
  • a voltage converter is for example a DC / DC voltage converter, for example between a DC voltage of 12V and a DC voltage of 48V, or between a DC voltage of 12V and a DC voltage of higher value at 300V.
  • Such a converter can be integrated into the on-board network of an electric or hybrid vehicle.
  • the first electrically conductive layer may be at a potential of 48V and the second electrically conductive layer may be grounded.
  • the invention then applies to capacitors connected in parallel with the voltage input, the value of which is 48V
  • the first electrically conductive layer may be at a potential of 12V and the second electrically conductive layer may be grounded.
  • the invention then applies to capacitors connected in parallel with the voltage input whose value is 12V.
  • the invention is then on the one hand applied to the capacitors connected in parallel with the voltage input whose value is 48V via the first electrically conductive layer at 48V and the second electrically conductive layer to ground, and also to the capacitors connected in parallel with the voltage input whose value is 12V via the first electrically conductive layer to 12V and the second electrically conductive layer to ground.
  • the first electrically conductive layer may be at a potential greater than 300V and the second electrically conductive layer may be grounded.
  • the invention then applies to capacitors connected in parallel with the voltage input whose value is greater than 300V.
  • the first electrically conductive layer may be at a potential of 12V and the second electrically conductive layer may be at the bottom. mass.
  • the invention then applies to capacitors connected in parallel with the voltage input whose value is 12V.
  • the invention is then on the one hand applied to the capacitors connected in parallel with the voltage input whose value is greater than 300V via the first electrically conductive layer with a potential greater than 300V and the second electrically conductive layer to ground, and also to the capacitors connected in parallel with the voltage input whose value is 12V via the first electrically conductive layer at 12V and the second electrically conductive layer to ground.
  • the electronic component can form an inverter / rectifier, in which case the direct voltage has for example a value of 12V or 48V or of a value greater than 300V.
  • each electronic switch may be controllable.
  • Each controllable switch can be a transistor using gallium nitride (GaN) or silicon carbide (SiC) or silicon.
  • switching arms can be mounted in parallel, for example between one and six switching arms.
  • each electrically conductive layer can be made of copper, being for example a copper plate.
  • the invention applies to any type of capacitor, for example a through capacitor or a non-through capacitor, a ceramic capacitor, a chemical capacitor, a plastic capacitor.
  • FIG. 1 schematically represents an electronic component defining a DC / DC voltage converter according to an exemplary implementation of the invention
  • FIG. 2 shows a top view of part of the component of Figure 1, the latter comprising a portion of the printed circuit board,
  • FIG. 5 is a top view similar to Figure 2 of a component according to a second example of implementation of the invention.
  • FIG. 1 An electronic component 1 forming in the example considered a DC / DC voltage converter.
  • this is a 12V / 48V voltage converter, but the invention is not limited to such an example.
  • this converter 1 comprises a first DC voltage input 4, a second DC voltage input 5 and one or more switching arms 6 making it possible to convert the voltage value on the first DC voltage input 4 into another value. voltage available on the second DC voltage input 5, and vice versa.
  • the switching arm 6 comprises in the example considered two switches
  • controllable electronics 10 which are connected in series and which define between them a midpoint connected to the second voltage input 5.
  • Each controllable switch 10 is here a MOSFET transistor, using for example galium nitride, silicon carbide or silicon.
  • the electronic component 1 further comprises two capacitors 11 and 12, these two capacitors both being connected in parallel, and in parallel with the switching arm 6.
  • These two capacitors 11 and 12 are for example of the same type, namely in particular chemical capacitors or ceramic capacitors. As can be seen in Figure 2, these capacitors 11 and 12 are mounted in the example considered on an outer surface 13 of a portion of printed circuit board 14 of electronic component 1.
  • the two capacitors 11 and 12 each comprise two terminals, and it is possible, with respect to a plane (D) perpendicular to the outer surface 13 of the printed circuit board portion 14, define for each of the capacitors 11 and 12 a first terminal 15 arranged on a first side C1 of this plane (D) and a second terminal 16 disposed on a second side C2 of this plane (D).
  • the distance measured between the first capacitor 11 and the second capacitor 12 is for example between 0.1 mm and 2 cm.
  • the two capacitors 11 and 12 are arranged spatially in parallel on the outer surface 13. It is in fact observed that the line connecting the first terminal 15 and the second terminal 16 of one of the capacitors is substantially parallel to the line connecting the first terminal 15 and the second terminal 16 of the other capacitor.
  • the printed circuit board portion 14 comprises two inner layers 17 and 18 which are electrically conductive. Each layer 17, 18 is here formed by a copper plate.
  • first electrically conductive layer 17 is at the electric potential of the positive terminal of the first DC voltage input 4, which is here the potential of 48V, while the other of these layers, also called “second electrically conductive layer 18” is at the electric potential of the other terminal of this first direct voltage input 4, which is here ground.
  • first electrically conductive layer 17 extends in planes which are parallel to the planes in which the second electrically conductive layer 18 extends. It is also noted in the example considered, that these planes are also parallel to the plane in which extends the outer surface 13 of the printed circuit board portion 14.
  • first electrically conductive layer 17 and a single second electrically conductive layer 18 it is possible to replace them with a plurality of respective sub-layers, these sub-layers being able to define half-waves, similar to this which is shown in Figure 7 which shows another product.
  • the sublayers replacing the first electrically conductive layer 17 are also referenced “17” in this FIG. 7 and the sublayers replacing the second electrically conductive layer 18 are also referenced “18” in FIG. 7.
  • first sublayers 17 and all of the second sublayers 18 are necessarily disposed within the printed circuit board portion 14.
  • each first sublayer 17 may be electrically in contact with the metallized wall of a first via 30 and each second sublayer 18 may be electrically in contact with the metallized wall of. a second via 30.
  • the capacitors 11 and 12 although electrically connected in parallel can be considered to be arranged in reverse.
  • first capacitor 11 has its first terminal 15 electrically connected to the first electrically conductive layer 17 while the other capacitor, hereinafter called “second capacitor 12 ”presents its first terminal 15 electrically connected to the second electrically conductive layer 18.
  • second capacitor 12 presents its first terminal 15 electrically connected to the second electrically conductive layer 18.
  • first capacitor 11 has its second terminal 16 electrically connected to the second electrically conductive layer 18 while the second capacitor 12 has its second terminal 16 electrically connected to the first electrically conductive layer 17.
  • Each of these electrical connections from a capacitor terminal to the corresponding electrically conductive layer is made, for example, through a part of the printed circuit portion via of a via 19 being a metallized hole.
  • the first terminals 15 are thus electrically connected inversely, as are the second terminals 16.
  • Such an inverted assembly of the corresponding terminals of the first capacitor 11 to the second capacitor 12 makes it possible to reduce the specific inductance of each of these capacitors. Furthermore, the connection of these capacitors 11 and 12 to electrically conductive layers 17 and 18 which are planar makes it possible to reduce the parasitic inductance resulting from the connection of these two capacitors 11 and 12, as will be explained later with reference to figure 6.
  • FIG. 5 represents another example of implementation of the invention.
  • four capacitors 20 are connected in parallel, each of these capacitors 20 being connected in parallel with the first voltage input 4, electrically speaking. Similar to the example of Figures 2 to 4, the capacitors 20 are arranged in parallel, spatially speaking, on the end surface 13 of the printed circuit board portion 14. Similar to FIG. 2, it is possible to define, for each capacitor 20, a first terminal 21 disposed on a first side of a reference plane, and a second terminal 22 disposed on a second side of a reference plane. In the example of Figure 5, two adjacent capacitors, spatially speaking, have their corresponding terminals connected inverted, i.e. one of the capacitors 20 has its first terminal 21 electrically connected to the first layer electrically conductive 17 and its second terminal 22 electrically connected to the second electrically conductive layer 18.
  • each branch being constituted by a capacitor 20 connected in series with an inductor.
  • capacitors From branch to branch, capacitors have their first terminal electrically connected to the same electrical potential of 48V and their second terminal electrically connected to an inductor, the latter being for each branch connected to ground.
  • Each of these capacitors here has a capacity of 2.2 pF and it is connected in series with an inductance of 3 nH

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Abstract

Composant électronique (1), comprenant : - une première couche électriquement conductrice (17), à un premier potentiel électrique - une deuxième couche électriquement conductrice (18), à un deuxième potentiel électrique, - un premier condensateur (11) ayant une première borne (15) électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice (17) et une deuxième borne (16) électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice (18), et - un deuxième condensateur (12) ayant une première borne (15) connectée à la deuxième couche électriquement (18) conductrice et une deuxième borne (16) connectée à la première couche électriquement conductrice (17), le premier (11) et le deuxième (12) condensateur étant disposés de manière à ce que, par rapport à un plan (D) orthogonal à l'une au moins de la première (17) et de la deuxième (18) couche, par rapport auquel sont définis un premier (C1) et un deuxième (C2) côté, le premier (11) et le deuxième (12) condensateur aient leur première borne (15) respective disposée du premier côté (C1), et leur deuxième borne (16) respective disposée du deuxième côté (C2).

Description

Composant électronique comprenant au moins deux condensateurs
La présente invention concerne un composant électronique comprenant au moins deux condensateurs. Un tel composant électronique est par exemple utilisé pour réaliser un
convertisseur de tension, par exemple un convertisseur de tension continue/continue, ou encore un onduleur/redresseur. Ce convertisseur de tension peut être intégré à un véhicule hybride ou électrique, telle qu’une automobile, et appartenir au circuit électrique d’alimentation d’un moteur électrique de propulsion de ce véhicule.
Les condensateurs sont fréquemment utilisés aux bornes d’une source d’une tension continue en amont ou en aval en d’un bras de commutation pour filtrer les harmoniques hautes fréquences générées par les interrupteurs du bras de commutation et éviter les surtensions. Chacun de ces condensateurs présente une inductance propre et la connexion en parallèle de ces condensateurs génère une inductance parasite. Toutes ces inductances réduisent la bande passante offerte par ces condensateurs.
Il existe un besoin pour permettre de connecter des condensateurs en parallèle, par exemple en amont ou en aval d’un bras de commutation, tout en réduisant les inductances propres de ces condensateurs et l’inductance parasite résultant de la connexion en parallèle de ces condensateurs.
L’invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l’un de ses aspects, à l’aide d’un composant électronique, comprenant :
- une première couche électriquement conductrice, à un premier potentiel électrique
- une deuxième couche électriquement conductrice, à un deuxième potentiel électrique,
- un premier condensateur ayant une première borne électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice et une deuxième borne électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice, et
- un deuxième condensateur ayant une première borne connectée à la deuxième couche électriquement conductrice et une deuxième borne connectée à la première couche électriquement conductrice,
le premier et le deuxième condensateur étant disposés de manière à ce que, par rapport à un plan orthogonal à l’une au moins de la première et de la deuxième couche, par rapport auquel sont définis un premier et un deuxième côté, le premier et le deuxième condensateur aient leur première borne respective disposée du premier côté, et leur deuxième borne respective disposée du deuxième côté.
Dans tout ce qui suit, et sauf en cas de mention contraire explicite, le terme « connecté » se réfère à une connexion électrique tandis que le terme « disposé » se réfère à une disposition spatiale. Le premier et le deuxième condensateur sont ainsi connectés en parallèle, puisqu’ils sont chacun connectés entre la première couche électriquement conductrice et la deuxième couche électriquement conductrice mais ils possèdent des orientations différentes étant donné que la borne du premier condensateur qui est connectée à la première couche électriquement conductrice n’est pas disposée du même côté que la borne du deuxième condensateur connectée à cette première couche électriquement conductrice. Le premier et le deuxième condensateur peuvent ainsi être considérés comme montés en parallèle, électriquement parlant, bien que pouvant être considérés comme montés de manière inversée, spatialement parlant.
Chaque couche électriquement conductrice peut définir des plans et l’emploi de ces plans permet de réduire l’inductance parasite liée à l’interconnexion entre ces condensateurs.
Chaque couche électriquement conductrice peut se présenter sous la forme d’une plaque, cette plaque s’étendant entre deux surfaces parallèles entre elles.
Le composant électronique peut comprendre une portion de carte de circuit imprimé, chaque condensateur étant notamment monté sur une même surface d’extrémité de cette portion de carte de circuit imprimé.
L’une au moins de la première et de la deuxième couche électriquement conductrice peut être disposée à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé. L’une des couches électriquement conductrices est par exemple une couche définissant une surface extérieure de la portion de carte de circuit imprimé, par exemple la surface supérieure ou la surface inférieure tandis que l’autre couche électriquement conductrice est une couche disposée à l’intérieur de cette portion de carte de circuit imprimé.
En variante, chacune des couches électriquement conductrices est disposée à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé.
En variante encore, chacune des couches électriquement conductrices est une couche définissant une surface extérieure de la portion de carte de circuit imprimé, l’une de ces couches étant la surface supérieure de cette portion de carte de circuit imprimé et l’autre de ces couches étant la surface inférieure de cette portion de carte de circuit imprimé.
Dans le cas d’une portion de carte de circuit imprimé, le premier et le deuxième condensateur peuvent être portés par une surface extérieure de la portion de carte de circuit imprimé.
Toujours dans le cas d’une portion de carte de circuit imprimé et lorsque chacune de la première et de la deuxième couche électriquement conductrice est disposée à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé, ces deux couches électriquement conductrices peuvent définir entre elles un condensateur haute fréquence, ayant notamment une inductance propre inférieure à 1 nH, comme divulgué dans la demande déposée en France le 1er avril 2019 sous le numéro 19 03457 par la Demanderesse. La première couche électriquement conductrice peut comprendre plusieurs sous-couches connectées en parallèle.
La deuxième couche électriquement conductrice peut comprendre plusieurs sous-couches connectées en parallèle.
Le cas échéant, le composant électronique peut comprendre une alternance de sous-couche de la première couche électriquement conductrice et de sous-couche de la deuxième couche électriquement conductrice, ces sous-couches étant alors empilées.
Seules certaines de ces sous-couches de la première, respectivement deuxième, couche électriquement conductrice peuvent être disposées à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé.
En variante, toutes ces sous-couches de la première, respectivement deuxième, couche électriquement conductrice sont disposées à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé.
Toutes les sous-couches formant la première couche électriquement conductrice sont par exemple disposées à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé et/ou toutes les sous- couches formant la deuxième couche électriquement conductrice sont par exemple disposées à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé.
L’invention n’est pas limitée à un composant comprenant une portion de carte de circuit imprimé. Le composant comprend par exemple deux barres-bus et chacune de ces barre-bus présente une forme de plaque de manière à définir respectivement la première et la deuxième couche électriquement conductrice.
Les couches électriquement conductrices peuvent être spatialement parallèles entre elles. Dans ce cas, la direction par rapport à laquelle sont définis le premier côté et le deuxième côté peut être la normale à chaque couche électriquement conductrice.
Dans tout ce qui précède, la première et la deuxième couche électriquement conductrice peuvent être superposées en tout ou partie. L’une des couches est par exemple superposée avec l’intégralité de l’autre des couches.
Dans tout ce qui précède, le composant électronique peut comprendre en outre un troisième condensateur, ce troisième condensateur ayant une première borne électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice et une deuxième borne électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice, le premier condensateur, le deuxième condensateur et le troisième condensateur étant disposés de manière à ce que le deuxième condensateur soit disposé entre le premier et le troisième condensateur. Dans tout ce qui précède, les condensateurs peuvent être disposés en parallèle spatialement parlant, c’est-à-dire que, une droite étant définie pour chaque condensateur entre sa première et sa deuxième borne, ces droites sont parallèles d’un condensateur à l’autre.
Le premier condensateur et le deuxième condensateur peuvent s’étendre dans des plans parallèles, et la distance minimale dans chacun de ces plans entre ces deux condensateurs peut être comprise entre 0,1mm et 2cm. On peut ainsi disposer ces condensateurs de façon adjacente tout en réduisant les inductances précitées.
Dans tout ce qui précède, et notamment lorsque l’une au moins des couches électriquement conductrices est disposée à l’intérieur d’une portion de carte de circuit imprimé, un ou plusieurs vias peut être ménagé pour permettre la connexion électrique entre une borne d’un condensateur et la couche électriquement conductrice correspondante. Chaque via est par exemple formé par un trou métallisé ou par un via laser.
Dans tout ce qui précède, chacun des condensateurs peut présenter une capacité comprise entre 1 pF et 1000 F, notamment comprise entre 10 pF et 100 mF ou entre 1F et 1000F.
Le composant peut encore comprendre au moins un bras de commutation connecté en parallèle entre la première couche électriquement conductrice et la deuxième couche électriquement conductrice, ce bras de commutation étant formé par la connexion en série de deux interrupteurs électroniques dont un au moins est commandable et qui définissent entre eux un point milieu.
Le composant électronique peut définir un convertisseur de tension est par exemple un convertisseur de tension continue/continue, par exemple entre une tension continue de 12V et une tension continue de 48V, ou encore entre une tension continue de 12V et une tension continue de valeur supérieure à 300V. Un tel convertisseur peut être intégré au réseau de bord d’un véhicule électrique ou hybride.
Dans une application à un convertisseur de tension continue 12/48V, la première couche électriquement conductrice peut être à un potentiel de 48V et la deuxième couche électriquement conductrice peut être à la masse. L’invention s’applique alors aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est de 48V
En variante, dans une application à un convertisseur de tension continue 12/48V, la première couche électriquement conductrice peut être à un potentiel de 12V et la deuxième couche électriquement conductrice peut être à la masse. L’invention s’applique alors aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est de 12V.
En variante encore, dans une application à un convertisseur de tension continue 12/48V, il existe une première couche électriquement conductrice à un potentiel de 12V, une autre première couche électriquement conductrice à un potentiel de 48V, et la deuxième couche électriquement conductrice est à la masse. L’invention est alors d’une part appliquée aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est de 48V via la première couche électriquement conductrice à 48V et la deuxième couche électriquement conductrice à la masse, et également aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est de 12V via la première couche électriquement conductrice à 12V et la deuxième couche électriquement conductrice à la masse.
Dans une application à un convertisseur de tension continue entre une tension continue de 12V et une tension continue de valeur supérieure à 300V, la première couche électriquement conductrice peut être à un potentiel supérieur à 300V et la deuxième couche électriquement conductrice peut être à la masse. L’invention s’applique alors aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est supérieure à 300V.
En variante, dans une application à un convertisseur de tension continue entre une tension continue de 12V et une tension continue de valeur supérieure à 300V, la première couche électriquement conductrice peut être à un potentiel de 12V et la deuxième couche électriquement conductrice peut être à la masse. L’invention s’applique alors aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est de 12V.
En variante encore, dans une application à un convertisseur de tension continue entre une tension continue de 12V et une tension continue de valeur supérieure à 300V, il existe une première couche électriquement conductrice à un potentiel de 12V, une autre première couche électriquement conductrice à un potentiel de valeur supérieure à 300V, et la deuxième couche électriquement conductrice est à la masse. L’invention est alors d’une part appliquée aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est supérieure à 300V via la première couche électriquement conductrice de potentiel supérieur à 300V et la deuxième couche électriquement conductrice à la masse, et également aux condensateurs connectés en parallèle de l’entrée en tension dont la valeur est de 12V via la première couche électriquement conductrice à 12V et la deuxième couche électriquement conductrice à la masse.
En variante, le composant électronique peut former un onduleur/redresseur, auquel cas la tension continue a par exemple une valeur de 12V ou de 48V ou de valeur supérieure à 300V.
Dans tout ce qui précède, chaque interrupteur électronique peut être commandable.
Chaque interrupteur commandable peut être un transistor utilisant du nitrure de gallium (GaN) ou du carbure de silicium (SiC) ou du silicium.
Plusieurs bras de commutation peuvent être montés en parallèle, par exemple entre un et six bras de commutation.
Dans tout ce qui précède, chaque couche électriquement conductrice peut être réalisée en cuivre, étant par exemple une plaque de cuivre. L’invention s’applique à tout type de condensateur, par exemple un condensateur traversant ou un condensateur non traversant, un condensateur en céramique, un condensateur chimique, un condensateur plastiques.
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci et à l’examen du dessin annexé sur lequel :
- la figure 1 représente de façon schématique un composant électronique définissant un convertisseur de tension continue/continue selon un exemple de mise en œuvre de l’invention,
- la figure 2 représente une vue de dessus d’une partie du composant de la figure 1, ce dernier comprenant une portion de carte de circuit imprimé,
- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe, respectivement selon III- III et selon IV-IV du composant de la figure 2,
- la figure 5 est une vue de dessus similaire à la figure 2 d’un composant selon un deuxième exemple de mise en œuvre de l’invention,
- la figure 6 représente une courbe illustrant le gain apporté par une partie de l’invention dans un exemple spécifique, et
- la figure 7 est extraite de la demande déposée en France le 1er avril 2019 sous le numéro 19 03457 par la Demanderesse et représente un exemple d’empilement de sous-couches
électroniques dans une portion de carte de circuit imprimé.
On a représenté à la figure 1 un composant électronique 1 formant dans l’exemple considéré un convertisseur de tension continue/continue. Dans l’exemple considéré, il s’agit d’un convertisseur de tension 12V/48V mais l’invention n’est pas limitée à un tel exemple.
De façon connue, ce convertisseur 1 comprend une première entrée en tension continue 4, une deuxième entrée de tension continue 5 et un ou plusieurs bras de commutation 6 permettant de convertir la valeur de tension sur la première entrée en tension continue 4 en une autre valeur de tension disponible sur la deuxième entrée en tension continue 5, et réciproquement.
Le bras de commutation 6 comprend dans l’exemple considéré deux interrupteurs
électroniques commandables 10 qui sont connectés en série et qui définissent entre eux un point milieu relié à la deuxième entrée en tension 5.
Chaque interrupteur commandable 10 est ici un transistor MOSFET, utilisant par exemple du nitrure de galium, du carbure de silicium ou du silicium.
Le composant électronique 1 comprend encore deux condensateurs 11 et 12, ces deux condensateurs étant tous deux connectés en parallèle, et en parallèle du bras de commutation 6.
Ces deux condensateurs 11 et 12 sont par exemple du même type, à savoir notamment des condensateurs chimiques ou des condensateurs en céramique. Comme on peut le voir sur la figure 2, ces condensateurs 11 et 12 sont montés dans l’exemple considéré sur une surface extérieure 13 d’une portion de carte de circuit imprimé 14 du composant électronique 1. Les deux condensateurs 11 et 12 comprennent chacun deux bornes, et on peut, par rapport à un plan (D) perpendiculaire à la surface extérieure 13 de la portion de carte de circuit imprimé 14, définir pour chacun des condensateurs 11 et 12 une première borne 15 disposée d’un premier côté Cl de ce plan (D) et une deuxième borne 16 disposée d’un deuxième côté C2 de ce plan (D). La distance mesurée entre le premier condensateur 11 et le deuxième condensateur 12 est par exemple comprise entre 0, 1 mm et 2 cm.
On constate dans l’exemple considéré que les deux condensateurs 11 et 12 sont disposés spatialement de façon parallèle sur la surface extérieure 13. On constate en effet que la ligne reliant la première borne 15 et la deuxième borne 16 de l’un des condensateurs est sensiblement parallèle à la ligne reliant la première borne 15 et la deuxième borne 16 de l’autre condensateur. Comme on le comprend en observant les figures 3 et 4, la portion de carte de circuit imprimé 14 comprend deux couches intérieures 17 et 18 qui sont électriquement conductrices. Chaque couche 17, 18 est ici formée par une plaque en cuivre. L’une de ces couches, encore appelée « première couche électriquement conductrice 17 » est au potentiel électrique de la borne positive de la première entrée en tension continue 4, qui est ici le potentiel de 48V, tandis que l’autre de ces couches, encore appelée « deuxième couche électriquement conductrice 18 » est au potentiel électrique de l’autre borne de cette première entrée en tension continue 4, qui est ici la masse.
On constate que la première couche électriquement conductrice 17 s’étend dans des plans qui sont parallèles aux plans dans lesquels s’étend la deuxième couche électriquement conductrice 18. On constate encore dans l’exemple considéré, que ces plans sont également parallèles au plan dans lequel s’étend la surface extérieure 13 de la portion de carte de circuit imprimé 14.
A la place d’une seule première couche électriquement conductrice 17 et d’une seule deuxième couche électriquement conductrice 18, il est possible de les remplacer par une pluralité de sous- couches respectives, ces sous-couches pouvant définir des alternances, similairement à ce qui est représenté sur la figure 7 qui représente un autre produit. Les sous-couches remplaçant la première couche électriquement conductrice 17 sont encore référencées « 17 » sur cette figure 7 et les sous- couches remplaçant la deuxième couche électriquement conductrice 18 sont encore référencées « 18 » sur la figure 7.
Similairement à ce qui est représenté sur la figure 7, quatre sous-couches électriquement conductrices peuvent être introduites à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé 14 entre les surfaces extérieures de cette portion de carte de circuit imprimé, à savoir :
- deux premières sous-couches 17 au potentiel électrique de la borne positive de la première entrée en tension continue, et - deux deuxièmes sous-couches 18 à la masse.
On obtient ainsi trois alternances de ces sous-couches électriquement conductrices au sein de la portion de carte de circuit imprimé 14, puisque deux premières sous-couches 17 ne sont pas immédiatement adjacentes au sein de la portion de carte de circuit imprimé 14 et que deux deuxièmes sous-couches 18 ne sont pas immédiatement adjacentes au sein de cette carte.
Toutes les premières sous-couches 17 et toutes les deuxièmes sous-couches 18 ne sont pas nécessairement disposées à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé 14.
Similairement à ce qui est représenté sur la ligure 7, chaque première sous-couche 17 peut être électriquement en contact avec la paroi métallisée d’un premier via 30 et chaque deuxième sous- couche 18 peut être électriquement en contact avec la paroi métallisée d’un deuxième via 30.
Selon l’invention, comme cela va être maintenant décrit en référence aux figures 2 à 4, les condensateurs 11 et 12, bien que connectés électriquement en parallèle peuvent être considérés comme disposés de façon inversée. On constate sur la figure 3 que l’un des condensateurs, appelé par la suite « premier condensateur 11 » présente sa première borne 15 électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice 17 tandis que l’autre condensateur, appelé par la suite « deuxième condensateur 12 » présente sa première borne 15 électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice 18. Similairement, on constate sur la figure 4 que le premier condensateur 11 présente sa deuxième borne 16 électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice 18 tandis que le deuxième condensateur 12 présente sa deuxième borne 16 électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice 17. Chacune de ces connexions électriques d’une borne de condensateur à la couche électriquement conductrice correspondante se fait par exemple à travers une partie de la portion de circuit imprimé par l’intermédiaire d’un via 19 étant un trou métallisé.
Du premier condensateur 11 au deuxième condensateur 12, les premières bornes 15 sont ainsi électriquement connectées de façon inverse, tout comme le sont les deuxièmes bornes 16.
Un tel montage inversé des bornes correspondantes du premier condensateur 11 au deuxième condensateur 12 permet de réduire l’inductance propre de chacun de ces condensateurs. Par ailleurs, la connexion de ces condensateurs 11 et 12 à des couches électriquement conductrices 17 et 18 qui sont planes permet de réduire l’inductance parasite résultant de la connexion de ces deux condensateurs 11 et 12, comme cela sera expliqué plus tard en référence à la figure 6.
La figure 5 représente un autre exemple de mise en œuvre de l’invention. Selon cet exemple, quatre condensateurs 20 sont connectés en parallèle, chacun de ces condensateurs 20 étant connecté en parallèle de la première entrée en tension 4, électriquement parlant. Similairement à l’exemple des figures 2 à 4, les condensateurs 20 sont disposés de façon parallèle, spatialement parlant, sur la surface d’extrémité 13 de la portion de carte de circuit imprimé 14. Similairement à la figure 2, on peut définir, pour chaque condensateur 20 une première borne 21 disposée d’un premier côté d’un plan de référence, et une deuxième borne 22 disposée d’un deuxième côté d’un plan de référence. Dans l’exemple de la figure 5, deux condensateurs adjacents, spatialement parlant, ont leurs bornes correspondantes connectées de façon inversée, c’est-à-dire que l’un des condensateurs 20 a sa première borne 21 électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice 17 et sa deuxième borne 22 électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice 18.
La figure 6 représente ;
- selon une courbe 100 l’impédance équivalente en dB du montage formé par quatre branches en parallèle, chaque branche étant constituée par un condensateur 20 connecté en série avec une inductance. D’une branche à l’autre, les condensateurs ont leur première borne électriquement connectée à un même potentiel électrique de 48V et leur deuxième borne électriquement connectée à une inductance, cette dernière étant pour chaque branche connectée à la masse.
Chacun de ces condensateurs a ici une capacité de 2,2 pF et il est connecté en série avec une inductance de 3 nH
- selon une courbe 110 l’impédance équivalente en dB d’un montage ne différant du précédent selon la courbe 100 que par le fait que les condensateurs 20 ont leur première et deuxième borne connectées selon l’invention, c’est-à-dire avec des bornes connectées de façon inversée.
On constate en comparant les courbes 100 et 110 que la fréquence de résonance augmente lorsque les condensateurs 20 sont connectés selon l’invention, de sorte que l’impédance équivalente à ces condensateurs est réduite pour les hautes fréquences. Le filtrage des
harmoniques hautes fréquences à l’aide des condensateurs 20 est donc amélioré.

Claims

Revendications
1. Composant électronique (1), comprenant :
- une première couche électriquement conductrice (17), à un premier potentiel électrique
- une deuxième couche électriquement conductrice (18), à un deuxième potentiel électrique,
- un premier condensateur (11) ayant une première borne (15) électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice (17) et une deuxième borne (16) électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice (18), et
- un deuxième condensateur (12) ayant une première borne (15) connectée à la deuxième couche électriquement (18) conductrice et une deuxième borne (16) connectée à la première couche électriquement conductrice (17),
le premier (11) et le deuxième (12) condensateur étant disposés de manière à ce que, par rapport à un plan (D) orthogonal à l’une au moins de la première (17) et de la deuxième (18) couche, par rapport auquel sont définis un premier (Cl) et un deuxième (C2) côté, le premier (11) et le deuxième (12) condensateur aient leur première borne (15) respective disposée du premier côté (Cl), et leur deuxième borne (16) respective disposée du deuxième côté (C2),
l’une au moins de la première couche électriquement conductrice (17) et de la deuxième couche électriquement conductrice (18) comprenant plusieurs sous-couches connectées en parallèle.
2. Composant électronique selon la revendication 1, le composant électronique (1) comprenant une portion de carte de circuit imprimé (14), chaque condensateur (11, 12) étant monté sur une même surface d’extrémité (13) de cette portion de carte de circuit imprimé (14), et l’une au moins de la première (17) et de la deuxième (18) couche électriquement conductrice étant notamment disposée à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé (14).
3. Composant électronique selon la revendication 1 ou 2, comprenant une alternance de sous- couches de la première couche électriquement conductrice (17) et de sous-couches de la deuxième couche électriquement conductrice (18), ces sous-couches étant empilées.
4. Composant selon la revendication 2 ou 3, tout ou partie des sous-couches de la première couche électroniquement conductrice (17) et/ou tout ou partie des sous-couches de la deuxième couche électroniquement conductrice (18) étant disposées à l’intérieur de la portion de carte de circuit imprimé (14).
5. Composant électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, les couches électriquement conductrices (17, 18) étant spatialement parallèles entre elles.
6. Composant électronique selon la revendication 4, les couches électriquement conductrices (17, 18) étant en tout ou partie superposées.
7. Composant électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un troisième condensateur (20), ce troisième condensateur ayant une première borne (21) électriquement connectée à la première couche électriquement conductrice (17) et une deuxième borne (22) électriquement connectée à la deuxième couche électriquement conductrice (18), le premier condensateur, le deuxième condensateur et le troisième condensateur étant disposés de manière à ce que le deuxième condensateur soit disposé entre le premier et le troisième condensateur.
8. Composant électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, une droite étant définie pour chaque condensateur entre sa première et sa deuxième borne, et les droites étant parallèles d’un condensateur à l’autre.
9. Composant électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, le premier condensateur (11) et le deuxième condensateur (12) s’étendant dans des plans parallèles et la distance minimale dans ces plans entre ces deux condensateurs étant comprise entre 0,1mm et 2cm.
10. Composant électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un ou plusieurs vias (19) pour permettre la connexion électrique entre une borne (15, 16) d’un condensateur (11, 12) et la couche électriquement conductrice correspondante (17, 18).
11. Composant électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, chaque condensateur (10, 11) présentant une capacité comprise entre lOpF et lOOmF
12. Composant électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant encore au moins un bras de commutation (6) connecté en parallèle entre la première couche électriquement conductrice (17) et la deuxième couche électriquement conductrice (18), ce bras de commutation étant formé par la connexion en série de deux interrupteurs électroniques (10) dont un au moins est commandable et qui définissent entre eux un point milieu.
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