FR2809280A1 - Circuit electronique a dissipateur de chaleur de mise en place aisee et a surface d'echange etendue - Google Patents

Circuit electronique a dissipateur de chaleur de mise en place aisee et a surface d'echange etendue Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un ensemble formé d'une carte-support (300) de circuit électronique et d'un dissipateur de chaleur (100) pour composant électronique (200), le dissipateur de chaleur (100) comprenant une portion de lame (110) parallèle à la carte (300), destinée à parcourir au moins partiellement une face du composant (200), caractérisé en ce que la carte-support (300) présente une ouverture traversante (310) au sein de laquelle s'étend cette portion de lame (110) parallèle à la carte-support (300).

Description

L'invention concerne les dissipateurs de chaleur pour les composants électroniques.
Dans les véhicules automobiles, ces dissipateurs de chaleur sont particulièrement nécessaires dans les centrales d'habitacles selon la terminologie anglophone, dans les body controlers .
On proposé de nombreux dissipateurs de chaleur pour composants électroniques.
Les aménagements les plus employés consistent à positionner des canaux dans une carte support du circuit imprimé, s'étendant notamment sous une semelle du composant de puissance et en éloignement de celle- ci, ces canaux étant remplis de brasure.
canaux remplis de brasure sont en outre disposés contact de lames de cuivre situées sur l'une ou les deux faces de la carte. La chaleur est alors canalisée le long de la brasure et dissipée par les lames de cuivre.
Toutefois, les lames de cuivre présentent une faible efficacité dissipative. Les canaux et la carte présentent en outre une forte résistance thermique. II s'ensuit un échauffement excessif du composant de puissance.
On a également proposé dans le document US 5 130 888 un dissipateur en U au fond duquel on plaque le composant de puissance, le fond de ce U étant maintenu légèrement espacé de la carte. Un dispositif s'avère fastidieux à fixer sur la carte en position légèrement espacée de celle-ci.
La présente invention se propose de résoudre ces inconvénients, c'est à dire de proposer un aménagement pour dissiper la chaleur dégagée par un composant qui soit efficace themiquement, peu coûteux, et de montage aisé.
Ce but est atteint selon l'invention grâce à un ensemble formé d'une carte-support de circuit électronique et d'un dissipateur de chaleur pour composant électronique, le dissipateur de chaleur comprenant portion de lame parallèle à la carte, destinée à parcourir au moins partiellement une face du composant, caractérisé en ce que la carte-support présente une ouverture traversante au sein de laquelle s'étend cette portion lame parallèle à carte-support.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence figures annexées sur lesquelles - la figure 1 représente en coupe verticale un ensemble, centre de circuit imprimé/dissipateur/composant électronique de puissance selon une première variante de l'invention ; - la figure 2 représente le même ensemble dans un plan coupe vertical perpendiculaire à celui de la figure 1 ; - figure 3 représente en coupe verticale un ensemble carte/dissipateur/composant selon une seconde variante de l'invention ; - la figure 4 représente ce même ensemble en perspective.
- la figure 5 représente en perspective un ensemble selon une variante de l'invention.
Sur les figures 1 et 2, le dissipateur de chaleur 100 est formé par un ruban métallique décrivant sensiblement une forme en U.
Le fond de ce U forme une lame plane 110, suffisamment étendue pour recevoir sur sa face supérieure l'ensemble d'une face inférieure d'un composant électronique 200.
Le U présente deux branches 120 qui s'étendent sur une hauteur légèrement supérieure à celle du composant 200 et de manière légerement espacée des côtés du composant.
En outre, entre la portion de fond 110 et chacune des branches 120, le ruban 100 forme à chaque fois une ondulation sous forme de deux plis à 90 , constituant un décrochement 115 vers le haut par rapport au fond plan 110. Ce décrochement constitue un épaulement qui s'étend sur toute la largeur du ruban 100.
Ainsi, en coupe selon la longueur du ruban représentée (figure 1), le fond plan 110 présente, à chaque extrémité, un premier repli à l'équerre vers le dessus, puis un second repli à l'équerre prolongé par un palier plan, puis un troisième pli à l'équerre entre ce court palier horizontal et la branche correspondante du U.
L'ensemble représenté aux figures 1 et 2 présente en outre une carte imprimée 300 munie d'une ouverture rectangulaire 310 qui a sensiblement les mêmes dimensions que la paroi plane de fond 110 du dissipateur Les deux épaulements 115 du dissipateur 100 sont posés deux bords opposés de la fenêtre traversante et la portion de paroi verticale de chaque décrochement 115 vient se loger face à une bordure interne de la fenêtre 310.
Les décrochements 115 permettent en outre -de garantir la planéité du plan de pose du composant.
Du fait de la présence des décrochements 115, la paroi plane 110 du fond du U se trouve en outre inscrite dans le prolongement la carte 300, entre face supérieure et la face inférieure de la carte, coplanaire avec la carte.
La face inférieure de la paroi de fond 110 se trouve notamment en position adjacente à la face inférieure de la carte 300, découverte à l'air ambiant et dégagée de tout obstacle qui nuirait à son refroidissement par convection.
Ainsi le dissipateur 110 présente, outre ses ailettes de refroidissement formées par les branches du U, une surface de refroidissement particulièrement étendue constituée par la face inférieure de la paroi de fond 110.
En outre, le présent dissipateur ne nécessite aucun aménagement de montage complexe pour être fixé sur la carte.
Grâce aux décrochements 115, le dissipateur 100 est ainsi facilement imbriqué sur la carte, sans risque d'erreur de positionnement.
Un dissipateur ou radiateur 100 ne nécessite aucun dispositif de fixation complexe, il est simplement fixé sur la face supérieure de la carte 300 par brasage sur celle-ci au niveau de ses décrochements 115, brasage qui peut être réalisé de manière simultanée au brasage du composant 200 sur le radiateur 100. Dans le présent mode de réalisation, l'ouverture 310 dans la carte 300 est prévue légèrement supérieure à la taille de la paroi du fond 110.
On notera également que le composant 200 inclut une semelle 210 placée contre la paroi de fond 110, apte à conduire efficacement la chaleur entre partie de puissance du composant et le fond 110. Cette semelle 210 directement en contact avec l'élément formant radiateur 110.
La paroi de fond 110 du U présente une étendue légèrement supérieure à celle de la semelle 210.
Le composant 200 présente en outre des pattes conductrices 220 sous forme de lamelles métalliques souples qui s'étendent vers l'extérieur du radiateur par ses côtés non bordés par des ailettes de refroidissement 120. pattes 220 sont soudées sur des pistes présentes sur carte 300.
présent dissipateur 100 est particulièrement peu coûteux à réaliser.
II est constitué par un simple morceau de tôle emboutie pliée.
On a représenté aux figures 3 et 4 une seconde variante de l'invention, dans laquelle le dissipateur 100 est là encore, formé par un ruban plié 100. Ce dissipateur forme un épaulement 135 tourné vers le composant situé entre la paroi de fond 110 et chacune des branches 120 du U, à un niveau légèrement plus haut que la paroi de fond 110. Ces épaulements 135 reçoivent le composant en position légèrement espacée du fond 110 du dissipateur.
Ainsi, le dissipateur 100 de cet exemple présente un fond dont les dimensions sont plus faibles que celles de la semelle 210 du composant. Le dissipateur présente ainsi, dans le présent exemple, des épaulements sous forme de cavités, ménagées dans des parois verticales bordant cette paroi de fond 110 pour recevoir les deux bordures opposées de la semelle 210.
Ces épaulements 135 sont placés ici à une hauteur intermédiaire entre la face supérieure de la paroi de fond 110 et la face superieure des parois qui forment les épaulements d'appui 115 précédemment décrits. Ces épaulements 135 sont formés par défaut de matière au raccordement entre une paroi latérale verticale bordant le fond 110 et une paroi horizontale d'appui 115 directement adjacente. Le fait de ménager un tel espace libre entre la semelle 210 et paroi de fond 110 du dissipateur 100 augmente la surface d'échange thermique du dissipateur avec l'air ambiant.
La dissipation d'une interface métal/air étant toutefois moins bonne que celle d'une interface métal/métal, on met, selon une variante, un intercalaire thermique conducteur entre la surface inférieure de la semelle 210 et la paroi de fond 110, qui améliore la dissipation. Cet intercalaire thermique est par exemple réalisé en graisse, en mousse ou en gel.
ruban présente une largeur constante, et la fenêtre 310 présente une longueur légèrement supérieure à celle du ruban 100, de sorte qu'il existe léger espace entre les bords du ruban 100 et les cotés correspondants de la fenêtre 310.
Les présents dissipateurs 100 permettent une dissipation thermique particulièrement efficace pour une surface occupée à peine supérieure à celle du composant lui-même.
On notera que, dans une variante, le dissipateur de chaleur 100 présente, à au moins une extrémité de la portion de lame parallèle à la carte-support 300, un bord d'appui 115 coopérant avec la carte-support 300 et décalé vers le composant 200 par rapport à un plan principal de ladite portion de lame 110 et le dissipateur 100 présente préférentiellement des ailettes dissipatrices 120, situées en prolongement de ladite portion lame 110 et s'étendant en éloignement de la carte-support 300.
Selon une variante également, l'ensemble inclut en outre un composant électronique 200, 210 ayant une face parallèle à la carte support 300 et en ce que la portion de lame 110 parcourt l'ensemble de cette face du composant 200.
Selon une variante également, le dissipateur de chaleur 00 est constitue par un ruban sensiblement en U, dont le fond 110 forme ladite portion lame 110 parallèle à la carte-support 300, et les branches 120 sont prévues pour s'étendre le long de deux côtés opposés d'un composant électronique 200, 210.
Selon une variante également, le dissipateur 100 présente des épaulements 135 aux extrémités de ladite portion de lame 110 parallèle à la carte-support 300, qui sont tournés vers une direction d'éloignement de la carte 300, et qui reçoivent des bordures d'extrémités composant, ces épaulements 135 étant décalés par rapport à la portion lame 110 de telle sorte qu'il existe un espace libre entre le composant et portion de lame 110.
Selon une variante également, le dissipateur 100 présente des épaulements 135 aux extrémités de ladite portion de lame 110 parallèle à la carte-support 300, qui sont tournés vers une direction d'éloignement de la carte 300, et qui reçoivent des bordures d'extrémités composant, ces épaulements 135 étant décalés par rapport à la portion lame 110 de telle sorte existe un logement entre le composant et la portion de lame 110, et en qu'il comprend une couche formant interface thermique conducteur située dans ce logement.

Claims (1)

<U>REVENDICATIONS</U>
1. Ensemble formé d'une carte-support (300) de circuit électronique et d'un dissipateur de chaleur (100) pour composant électronique (200), le dissipateur de chaleur (100) comprenant une portion de lame (110) parallèle à la carte (300), destinée à parcourir au moins partiellement une face composant (200), caractérisé en ce que la carte-support (300) présente ouverture traversante (310) au sein de laquelle s'étend cette portion de lame (1 parallèle à la carte-support (300). Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dissipateur de chaleur (100) présente, à au moins une extrémité de la portion de lame parallèle à la carte-support (300), un bord d'appui (11 coopérant avec la carte-support (300) et décalé vers le composant (200) rapport à un plan principal de ladite portion de lame (110). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que dissipateur (100) présente des ailettes dissipatrices (120), situées prolongement de ladite portion de lame (110) et s'étendant en éloignement de la carte-support (300). 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il inclut en outre un composant électronique (200, 21 ayant une face parallèle à la carte-support (300) et en ce que la portion lame (110) parcourt l'ensemble de cette face du composant (200). 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le composant inclut une semelle (210) au contact de ladite portion de lame (110). 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dissipateur de chaleur (100) est constitué par un ruban sensiblement en U, dont le fond (110) forme ladite portion de lame (110) parallèle à la carte-support (300), et les branches (120) sont prévues pour s'étendre le long de deux côtés opposés d'un composant électronique (200,210). 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé en ce qu'il inclut un composant électronique (200), et ce que le dissipateur (100) présente des épaulements (135) aux extrémités de ladite portion de lame (110) parallèle à la carte-support (300), qui sont tournés vers une direction d'éloignement de la carte (300), et qui reçoivent des bordures d'extrémités du composant, ces épaulements (135) étant décalés par rapport à la portion de lame (110) de telle sorte qu'il existe un espace libre entre le composant et la portion de lame (110). Ensemble selon la revendication précédente, caractérise en ce que épaulements (135) recevant le composant (200) sont réalisés sous forme de cavités dans des parois du dissipateur (100) qui bordent paroi de fond (110). 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé en ce qu'il inclut un composant électronique (200), en que le dissipateur (100) présente des épaulements (135) aux extrémités de ladite portion lame (110) parallèle à la carte-support (300), qui sont tournés vers direction d'éloignement de la carte (300), et qui reçoivent des bordures d'extrémités du composant, ces épaulements (135) étant décalés par rapport à la portion de lame (110) de telle sorte qu'il existe un logement entre le composant et la portion de lame (110), et en ce qu'il comprend une couche formant interface thermique conducteur située dans ce logement.
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