FR3042940B1 - PRINTED CIRCUIT BOARD WITH IMPROVED THERMAL DISSIPATION - Google Patents

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Abstract

Carte de circuit imprimé à dissipation thermique améliorée adaptée pour recevoir des composants électroniques émettant une grande quantité de chaleur. La carte est plus mince que les cartes habituelles et comprend des trous aux emplacements des composants électroniques. Ces trous sont tels que la surface totale de section du ou des trous correspondant à un composant électronique est suffisante pour évacuer la chaleur générée par le composant vers le dissipateur de façon à ce que la température du composant n'augmente pas au point de détériorer les caractéristiques du composant. Ces trous débouchent sur des dissipateurs thermiques.Improved heat dissipation printed circuit board adapted to receive electronic components emitting a large amount of heat. The card is thinner than the usual cards and includes holes at the locations of the electronic components. These holes are such that the total surface area of the hole or holes corresponding to an electronic component is sufficient to evacuate the heat generated by the component to the dissipator so that the temperature of the component does not increase to the point of deteriorating the characteristics of the component. These holes open on heat sinks.

Description

Carte de circuit imprimé à dissipation thermique amélioréePCB with improved heat dissipation

Domaine techniqueTechnical area

La présente invention concerne une carte de circuit imprimé. Plus précisément, la présente invention concerne une carte de circuit imprimé adaptée pour recevoir des composants électroniques émettant une grande quantité de chaleur, par exemple des composants délivrant de fortes puissances.The present invention relates to a printed circuit board. More specifically, the present invention relates to a printed circuit board adapted to receive electronic components emitting a large amount of heat, for example components delivering high power.

Etat antérieur de la techniquePrior state of the art

Une carte de circuit imprimé, parfois appelée PCB (acronyme de Printed Circuit Board en anglais: carte de circuit imprimé), est un support mécanique pour des composants électroniques, ce support comprenant des pistes en matériau conducteur qui connectent électriquement les composants et potentiellement des éléments extérieurs à la carte.A printed circuit board, sometimes called PCB (acronym for Printed Circuit Board), is a mechanical support for electronic components, this support comprising conductive material tracks that electrically connect the components and potentially elements. outside the map.

Un via thermique dans une carte de circuit imprimé est un trou qui perce la carte de circuit imprimé entre ses deux faces et qui fournit un passage pour que la chaleur générée sur une face puisse s'évacuer vers l'autre face.A thermal via in a printed circuit board is a hole that pierces the printed circuit board between its two faces and provides a passage for the heat generated on one face to escape to the other side.

On connaît les cartes de circuit imprimé percées de nombreux vias thermiques étroits disposés sous les composants électroniques et permettant à la chaleur générée par ces composants de s'évacuer vers un dissipateur thermique situé sur l'autre face de la carte.PCBs pierced with many narrow thermal vias arranged under the electronic components and allowing the heat generated by these components to escape to a heat sink on the other side of the card are known.

Une carte de circuit imprimé est généralement faite d'une plaque de FR4 (acronyme de Flame Retardant 4 en anglais : retardateur de flamme 4) et a typiquement une épaisseur d'au moins 1mm. Le FR4 est un matériau composite de résine époxy renforcé de fibres de verre, le tout étant laminé. Les nombreux vias thermiques contiennent généralement du cuivre qui est meilleur conducteur thermique que le matériau du FR4.A printed circuit board is generally made of a FR4 (Flame Retardant 4) plate and typically has a thickness of at least 1mm. The FR4 is a fiberglass reinforced epoxy resin composite material, all laminated. The many thermal vias generally contain copper which is better thermal conductor than the FR4 material.

Cependant, les vias thermiques étant étroits, la surface d'échange thermique entre le composant électronique et le dissipateur thermique, qui est la somme des surfaces des sections de tous les vias thermiques sous le composant est faible même si les vias sont nombreux car il y a une distance minimale à respecter entre les vias à cause des marges de tolérance de fabrication de la carte. Par conséquent, dans les cartes de circuit imprimé existant, la résistance thermique entre le composant et le dissipateur thermique est grande.However, the thermal vias being narrow, the heat exchange surface between the electronic component and the heat sink, which is the sum of the surfaces of the sections of all the thermal vias under the component is small even if the vias are numerous because there has a minimum distance between the vias because of the manufacturing margins of the card. Therefore, in existing printed circuit boards, the thermal resistance between the component and the heat sink is large.

Si la chaleur générée par effet Joule dans le composant n'est pas évacuée du composant, la température à l'intérieur de celui-ci augmente ce qui dégrade ses caractéristiques électroniques, potentiellement ses caractéristiques mécaniques, et éventuellement peut conduire à sa destruction. Si le composant électronique est une LED (acronyme de Light Emitting Diode en anglais: diode électroluminescente), un échauffement de la diode mène à une diminution de son efficacité.If the heat generated by the Joule effect in the component is not removed from the component, the temperature inside it increases which degrades its electronic characteristics, potentially its mechanical characteristics, and possibly can lead to its destruction. If the electronic component is an LED (acronym for Light Emitting Diode), a heating of the diode leads to a decrease in its efficiency.

De plus, les vias thermiques reviennent chers car des trous étroits sont complexes à fabriquer et parce que le cuivre est cher.In addition, thermal vias come back expensive because narrow holes are complex to manufacture and because copper is expensive.

Divulgation de l’invention L’invention a pour but d’améliorer l’échange thermique entre des composants montés sur une carte de circuit imprimé et des moyens d’évacuation thermique portés par la carte, et ce d’une manière simple et économique.Disclosure of the invention The object of the invention is to improve the heat exchange between components mounted on a printed circuit board and thermal evacuation means carried by the card, in a simple and economical manner.

Pour répondre à cet objet de la présente invention, il est prévu, suivant l’invention, une carte de circuit imprimé comprenant un matériau composite laminé incluant de la fibre de verre, la carte étant adaptée pour recevoir au moins un composant électronique et au moins un dissipateur thermique en vis-à-vis du composant, la carte comprenant au moins un trou traversant la carte et situé en vis-à-vis du composant et du dissipateur thermique, le trou contenant un matériau thermique de plus grande conductivité thermique que la conductivité thermique du matériau composite, caractérisée en ce que la surface totale de section dudit au moins un trou a une taille suffisante pour évacuer la chaleur générée par le composant vers le dissipateur de façon à ce que la température du composant n'augmente pas au point de détériorer les caractéristiques du composant, et en ce que la carte a une épaisseur au plus de sensiblement 600 micromètres.To meet this object of the present invention, there is provided, according to the invention, a printed circuit board comprising a laminated composite material including fiberglass, the card being adapted to receive at least one electronic component and at least one a heat sink vis-à-vis the component, the card comprising at least one hole through the card and located vis-à-vis the component and the heat sink, the hole containing a thermal material of greater thermal conductivity than the thermal conductivity of the composite material, characterized in that the total cross-sectional area of said at least one hole is of sufficient size to discharge the heat generated by the component to the dissipator so that the temperature of the component does not increase to the point to deteriorate the characteristics of the component, and in that the board has a thickness of at most substantially 600 micrometers.

Dans une telle carte de circuit imprimé mince, la distance que la chaleur doit parcourir entre le composant électronique et le dissipateur thermique est moindre que dans les cartes de circuit imprimé habituelles. Cela permet une résistance thermique moindre entre le composant électronique et le dissipateur thermique. Par conséquent, la température dans le composant sera moindre s'il est fixé à une carte selon l'invention que s'il est fixé à une carte habituelle.In such a thin circuit board, the distance that the heat must travel between the electronic component and the heat sink is less than in conventional printed circuit boards. This allows less thermal resistance between the electronic component and the heat sink. Therefore, the temperature in the component will be lower if it is attached to a card according to the invention than if it is attached to a usual card.

En outre, par rapport à une carte habituelle, une carte mince permet d'utiliser moins de matériau de plus grande conductivité thermique que la conductivité thermique du laminé. Comme ce matériau peut être relativement onéreux, notamment s'il s'agit de cuivre ou de pâte thermique, le fait d'en utiliser moins est avantageux.In addition, compared to a usual card, a thin card allows to use less material of higher thermal conductivity than the thermal conductivity of the laminate. As this material can be relatively expensive, especially if it is copper or thermal paste, the fact of using less is advantageous.

La taille de la section du ou des trous de la carte selon l'invention est suffisante pour évacuer suffisamment de chaleur générée par le composant vers le dissipateur thermique de façon à éviter une température tellement haute qu'elle détériorerait les caractéristiques du composant. L'invention permet d'améliorer le transport thermique depuis le composant vers le dissipateur, ce qui a pour effet de réduire l'augmentation de température à l'intérieur du composant due à la chaleur générée par effet Joule à l'intérieur du composant. La solution de l'invention est simple et bon marché.The size of the section or hole of the card according to the invention is sufficient to remove enough heat generated by the component to the heat sink so as to avoid a temperature so high that it would deteriorate the characteristics of the component. The invention improves heat transport from the component to the dissipator, which has the effect of reducing the temperature increase inside the component due to heat generated by the Joule effect inside the component. The solution of the invention is simple and cheap.

Selon différents modes de réalisation de l’invention, qui peuvent être pris ensemble ou séparément : - le matériau composite inclut du FR4; - la surface totale de section dudit au moins un trou est sensiblement voisine de la surface du composant qui fait face à la carte; - il y a un trou unique par composant électronique; - le trou dépasse le composant électronique d'au moins un côté dans au moins une direction latérale ; - le composant électronique dépasse le trou d'au moins un côté dans au moins une direction latérale; - le matériau thermique remplit substantiellement tout le trou; - le matériau thermique est une pâte thermique; - il y a au plus un dissipateur thermique par composant électronique; - la carte est flexible et le dissipateur thermique a une fonction de raidisseur permettant de maintenir la carte droite aux emplacements des composants électroniques; - le dissipateur thermique est adapté pour fixer la carte sur un support; - au moins un composant électronique est un composant de puissance; - au moins un composant électronique est une diode électroluminescente; - la carte est adaptée pour une application d'éclairage; et - la carte est adaptée pour être utilisée pour des dispositifs d’éclairage et/ou signalisation dans des véhicules.According to various embodiments of the invention, which can be taken together or separately: the composite material includes FR4; the total cross-sectional area of said at least one hole is substantially close to the surface of the component facing the card; - there is a single hole per electronic component; the hole exceeds the electronic component of at least one side in at least one lateral direction; the electronic component exceeds the hole of at least one side in at least one lateral direction; the thermal material substantially fills the entire hole; the thermal material is a thermal paste; - there is at most one heat sink per electronic component; - The card is flexible and the heatsink has a stiffener function to keep the card right at the locations of electronic components; the heat sink is adapted to fix the card on a support; at least one electronic component is a power component; at least one electronic component is an electroluminescent diode; - the card is suitable for a lighting application; and the card is adapted to be used for lighting and / or signaling devices in vehicles.

Brève description des figures D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins annexés.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge from the description given below, in a nonlimiting manner and with reference to the appended drawings.

La figure 1 illustre une vue latérale d'un schéma de carte de circuit imprimé selon une réalisation de l'invention.Figure 1 illustrates a side view of a printed circuit board diagram according to an embodiment of the invention.

La figure 2 illustre une vue du dessus d'un schéma de carte de circuit imprimé selon la même réalisation de l'invention.Figure 2 illustrates a top view of a printed circuit board diagram according to the same embodiment of the invention.

La figure 3 illustre une vue latérale d'un schéma de carte de circuit imprimé selon une autre réalisation de l'invention.Figure 3 illustrates a side view of a printed circuit board diagram according to another embodiment of the invention.

La figure 4 illustre une vue latérale d'un schéma de carte de circuit imprimé selon encore une autre réalisation de l'invention.Figure 4 illustrates a side view of a printed circuit board diagram according to yet another embodiment of the invention.

Modes de réalisation de l’inventionEmbodiments of the invention

La présente invention est décrite avec des réalisations particulières et des références à des figures mais l’invention n’est pas limitée par celles-ci. Les dessins ou figures décrits ne sont que schématiques et ne sont pas limitatifs. Dans les dessins, certains éléments ne sont pas à l’échelle.The present invention is described with particular embodiments and references to figures but the invention is not limited by them. The drawings or figures described are only schematic and are not limiting. In drawings, some elements are not scaled.

Dans les figures où un élément est représenté plusieurs fois, le nombre de fois qu’un élément est présent n’est pas nécessairement proche du nombre de fois que cet élément est présent dans des réalisations de l’invention.In the figures where an element is represented several times, the number of times an element is present is not necessarily close to the number of times that element is present in embodiments of the invention.

Sur les figures, les éléments identiques ou analogues peuvent porter les mêmes références.In the figures, identical or similar elements may bear the same references.

La figure 1 illustre une vue de côté d'une carte de circuit imprimé selon une réalisation de la présente invention. Une carte de circuit imprimé 101 est percée d'un trou 110 disposé sous un composant électronique 102. Le composant 102 est connecté électriquement à une première face de la carte de circuit imprimé par des connexions 103. Le composant électronique 102 est en contact thermique et mécanique avec une première surface d'un élément 104 conducteur thermique, disposé dans le trou 110. L'élément 104 est en contact thermique et mécanique, par une deuxième surface opposée à la première, avec une couche d'interface 105 qui est elle-même disposée sur une deuxième face de la carte de circuit imprimé opposée à la première. La couche d'interface 105 est en contact thermique et mécanique avec un dissipateur thermique, tel qu’un radiateur 106, le radiateur 106 étant placé en vis-à-vis du composant 102. La couche d'interface 105 est décrite plus loin. Dans une telle disposition, le composant 102 et le dissipateur thermique 106 sont en contact thermique par l'élément 104 conducteur thermique présent dans le trou 110.Figure 1 illustrates a side view of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention. A printed circuit board 101 is pierced with a hole 110 disposed under an electronic component 102. The component 102 is electrically connected to a first face of the printed circuit board by connections 103. The electronic component 102 is in thermal contact with the mechanical element with a first surface of a thermal conductive element 104, disposed in the hole 110. The element 104 is in thermal and mechanical contact, by a second surface opposite the first, with an interface layer 105 which is itself even disposed on a second face of the printed circuit board opposite the first. The interface layer 105 is in thermal and mechanical contact with a heat sink, such as a radiator 106, the radiator 106 being placed opposite the component 102. The interface layer 105 is described below. In such an arrangement, the component 102 and the heat sink 106 are in thermal contact with the thermal conductor element 104 present in the hole 110.

Dans une réalisation alternative de l'invention, la couche d'interface 105 présent un trou ou une épargne au niveau du trou 110 de la carte de circuit imprimé 101 et l'élément 104 conducteur thermique est partiellement dans ce trou de la couche d'interface 105 et est en contact thermique mécanique et thermique direct avec le dissipateur thermique 106.In an alternative embodiment of the invention, the interface layer 105 has a hole or a gap at the hole 110 of the printed circuit board 101 and the thermal conductive element 104 is partially in this hole of the interface 105 and is in direct mechanical and thermal thermal contact with the heat sink 106.

Le composant électronique 102 peut être un composant électronique dit "de puissance" car les tensions électriques et/ou les courants dans ce composant électronique sont élevés et créent beaucoup de chaleur par effet Joule. La puissance du composant électronique 102 peut par exemple être de l'ordre de 0.10 à 10 W et le courant dans le composant électronique 102 peut par exemple être de l'ordre de 0.1 à 20 A. Le composant électronique 102 peut aussi être une diode électroluminescente (ou Light Emitting Diode : LED en anglais). La chaleur émise par un composant électronique dépendant principalement des tensions électriques et des courants, un composant de puissance émet beaucoup de chaleur. Si cette chaleur n'est pas évacuée, la température à l'intérieur du composant augmente ce qui dégrade ses caractéristiques électroniques et potentiellement ses caractéristiques mécaniques. L'augmentation de température peut potentiellement conduire à une destruction du composant. Dans le cas d'une LED, un échauffement de la diode mène à une diminution de son efficacité.The electronic component 102 may be an electronic component called "power" because the electrical voltages and / or currents in this electronic component are high and create a lot of heat by Joule effect. The power of the electronic component 102 may for example be of the order of 0.10 to 10 W and the current in the electronic component 102 may for example be of the order of 0.1 to 20 A. The electronic component 102 may also be a diode electroluminescent (or Light Emitting Diode: LED in English). Since the heat emitted by an electronic component mainly depends on electrical voltages and currents, a power component emits a lot of heat. If this heat is not removed, the temperature inside the component increases which degrades its electronic characteristics and potentially its mechanical characteristics. The increase in temperature can potentially lead to destruction of the component. In the case of an LED, a heating of the diode leads to a decrease in its efficiency.

La carte de circuit imprimé 101 comprend une plaque de FR4 et des pistes en matériau conducteur qui connectent électriquement les composants. Elle comprend préférentiellement une seule couche de FR4 et un couche de matériau conducteur sur chaque face de la couche de FR4.The printed circuit board 101 includes a FR4 plate and conductive material tracks that electrically connect the components. It preferably comprises a single layer of FR4 and a layer of conductive material on each face of the FR4 layer.

Elle peut éventuellement comprendre plus que deux couches de matériau conducteur et plusieurs couches de FR4. Dans une réalisation de l'invention, la carte de circuit imprimé 101 a une épaisseur de 150 à 600 micromètres. Une telle carte de circuit imprimé 101 est plus mince que les cartes de circuit imprimé habituelles, ce qui permet que la distance que la chaleur doit parcourir entre le composant électronique 102 et le radiateur 106 soit plus courte et donc la résistance thermique plus faible que pour les cartes habituelles. Cela a pour conséquence une meilleure évacuation de la chaleur du composant 102 vers le radiateur 106 et donc une plus faible température dans le composant 102.It may possibly comprise more than two layers of conductive material and several layers of FR4. In one embodiment of the invention, the printed circuit board 101 has a thickness of 150 to 600 micrometers. Such a printed circuit board 101 is thinner than usual printed circuit boards, which allows the distance that the heat must travel between the electronic component 102 and the radiator 106 is shorter and therefore the thermal resistance lower than for the usual cards. This results in better heat dissipation of the component 102 to the radiator 106 and therefore a lower temperature in the component 102.

Le composant électronique 102 est fixé à la carte de circuit imprimé 101 par les connexions 103. Les connexions 103 ont une fonction électrique en reliant le composant 102 à des pistes de matériau électriquement conducteur sur la carte de circuit imprimé 101 et une fonction mécanique en fixant mécaniquement le composant 102 à la carte 101.The electronic component 102 is fixed to the printed circuit board 101 by the connections 103. The connections 103 have an electrical function by connecting the component 102 to tracks of electrically conductive material on the printed circuit board 101 and a mechanical function by fixing mechanically component 102 to map 101.

Le trou 110 est disposé en vis-à-vis du composant 102 et du radiateur 106 et traverse la carte de circuit imprimé 101 de part en part. Le trou 110 a une section suffisante pour que la température du composant 102 n'augmente pas jusqu'à une valeur où elle aurait des effets indésirables sur les caractéristiques électroniques, et potentiellement aussi sur les caractéristiques mécaniques, du composant 102. Il a préférentiellement une section sensiblement voisine ou supérieure à la surface du composant électronique 102 qui fait face au trou 110, ce qui permet une excellente évacuation de la chaleur générée par le composant 102 vers le radiateur 106.The hole 110 is disposed vis-à-vis the component 102 and the radiator 106 and passes through the printed circuit board 101 from one side. The hole 110 has a section sufficient for the temperature of the component 102 not to increase to a value where it would have undesirable effects on the electronic characteristics, and potentially also on the mechanical characteristics, of the component 102. It preferably has a section substantially adjacent or greater than the surface of the electronic component 102 which faces the hole 110, which allows an excellent evacuation of the heat generated by the component 102 to the radiator 106.

Dans une variante, il est possible de réaliser plusieurs trous en vis-à-vis du composant électronique 102. Dans ce cas, la somme de leur section est suffisamment grande pour que la température du composant 102 n'augmente pas jusqu'à une valeur où elle aurait des effets indésirables sur les caractéristiques électroniques, et potentiellement aussi sur les caractéristiques mécaniques, du composant 102. Dans ce cas, la somme de leur section a préférentiellement une surface voisine de ou au moins égale à la surface du composant 102 qui est en vis-à-vis du trou. Le trou 110 peut avoir une forme quelconque, rectangulaire, circulaire ou autre. Le trou 110 dépasse préférentiellement le composant électronique 102 dans toutes les directions latérales. La forme du trou 110 est telle que les connexions 103 issues du composant 102 sont en contact électrique avec les pistes de la carte 101. Le fait que le trou 110 couvre préférentiellement au moins la surface du composant 102 permet une excellente évacuation de la chaleur depuis le composant 102 vers l'autre côté de la carte où se trouve le radiateur 106. L'élément 104 conducteur thermique est disposé dans le trou 110. Avantageusement, l'élément 104 conducteur thermique remplit le trou 110. Dans des variantes de l'invention, l'élément 104 conducteur thermique est présent au centre du trou comme représenté à la figure 1, ou essentiellement sur le pourtour du trou. L'élément 104 conducteur thermique assure un passage thermique entre le composant électronique 102 et la couche d'interface 105 et/ou le radiateur 106. L'élément 104 conducteur thermique est constitué d'un ou plusieurs matériaux, dits "matériaux thermiques", dont la conductivité thermique est meilleure que celle du matériau de la carte de circuit imprimé 101. L'élément 104 conducteur thermique est préférentiellement fait de pâte thermique, c'est-à-dire d'un matériau malléable au moins lors de son application et bon conducteur thermique, qui peut être à base de silicone et/ou contenant des particules de céramique. La pâte thermique peut rester malléable après son application ou durcir après celle-ci. L'élément 104 conducteur thermique peut être fait de métal comme du cuivre.Alternatively, it is possible to make several holes vis-à-vis the electronic component 102. In this case, the sum of their section is large enough that the temperature of the component 102 does not increase to a value where it would have undesirable effects on the electronic characteristics, and potentially also on the mechanical characteristics, of the component 102. In this case, the sum of their section preferably has a surface close to or at least equal to the surface of the component 102 which is vis-à-vis the hole. The hole 110 may have any shape, rectangular, circular or other. The hole 110 preferably exceeds the electronic component 102 in all the lateral directions. The shape of the hole 110 is such that the connections 103 coming from the component 102 are in electrical contact with the tracks of the card 101. The fact that the hole 110 preferably covers at least the surface of the component 102 allows an excellent evacuation of heat since the component 102 to the other side of the card where the radiator 106 is located. The element 104 thermal conductor is disposed in the hole 110. Advantageously, the element 104 thermal conductor fills the hole 110. In variants of the In the invention, the thermal conductor element 104 is present at the center of the hole as shown in FIG. 1, or essentially around the periphery of the hole. The element 104 thermal conductor ensures a thermal passage between the electronic component 102 and the interface layer 105 and / or the radiator 106. The element 104 thermal conductor consists of one or more materials, called "thermal materials", whose thermal conductivity is better than that of the material of the printed circuit board 101. The element 104 thermal conductor is preferably made of thermal paste, that is to say a malleable material at least during its application and good thermal conductor, which may be silicone-based and / or containing ceramic particles. The thermal paste can remain malleable after its application or harden after it. The thermal conductor element 104 may be made of metal such as copper.

Dans une variante de l'invention, l'élément 104 conducteur thermique est de la colle ou un matériau de remplissage bon conducteur de chaleur. L'élément 104 conducteur thermique peut également être constitué d'un matériau se présentant sous forme de ruban comme un ruban adhésif. L'élément 104 conducteur thermique peut être partiellement disposé en-dehors du trou, par exemple en entourant partiellement ou totalement les côtés du composant électronique 102 afin d'en extraire un maximum de chaleur. L'élément 104 conducteur thermique peut avoir une fonction mécanique de maintien du composant électronique 102 en face du trou 110 de la carte de circuit imprimé 101. L'élément 104 conducteur thermique peut adhérer au composant 102, à la couche d'interface 105 et/ou au radiateur 106 et potentiellement à la carte de circuit imprimé 101. La solidité de la fixation mécanique entre le composant 102 et la carte 101 peut être assurée à la fois par les connexions 103 et l'élément 104. L'élément 104 conducteur thermique est de préférence isolant électriquement.In a variant of the invention, the element 104 thermal conductor is glue or a filling material good heat conductor. The thermal conductor element 104 may also be made of a material in the form of a tape such as an adhesive tape. The element 104 thermal conductor may be partially disposed outside the hole, for example by partially or completely surrounding the sides of the electronic component 102 in order to extract a maximum of heat. The thermal conductor element 104 may have a mechanical function of holding the electronic component 102 in front of the hole 110 of the printed circuit board 101. The thermal conductive element 104 may adhere to the component 102, to the interface layer 105 and or the radiator 106 and potentially to the printed circuit board 101. The strength of the mechanical fastening between the component 102 and the card 101 can be ensured both by the connections 103 and the element 104. The element 104 conductor thermal is preferably electrically insulating.

La couche d'interface 105 peut ne pas être présente dans une variante de réalisation de l'invention. Si la couche d'interface 105 est présente, elle peut couvrir la surface de la carte de circuit imprimé 101 correspondant au radiateur 106, au trou 110, présenter un trou au niveau du trou 110 pour que l'élément 104 conducteur touche le dissipateur thermique 106 ou s'étendre plus largement que le trou 110. La couche d'interface 105 assure l'adhésion du radiateur 106 à la carte de circuit imprimé 101. La couche d'interface 105 permet que la chaleur générée par le composant électronique 102 et transportée à travers le trou 110 par l'élément 104 conducteur thermique soit dispersée dans un plan parallèle à la carte de circuit imprimé 101 et soit transmise au radiateur 106. Dans une réalisation de l'invention, la couche d'interface 105 a une épaisseur de 100 à 200 micromètres. Dans une réalisation de l'invention, la couche d'interface 105 est constituée de pâte thermique. Dans une autre réalisation de l'invention, la couche d'interface 105 a la forme d'un ruban adhésif avant son assemblage. La couche d'interface 105 peut aussi être faite d'une colle ou d'un matériau de remplissage. La couche d'interface 105 est avantageusement dans un matériau bon conducteur de chaleur et est aussi, de préférence, électriquement isolante.The interface layer 105 may not be present in an alternative embodiment of the invention. If the interface layer 105 is present, it can cover the surface of the printed circuit board 101 corresponding to the radiator 106, the hole 110, have a hole in the hole 110 so that the conductive element 104 touches the heat sink 106 or extend more broadly than the hole 110. The interface layer 105 ensures the adhesion of the radiator 106 to the printed circuit board 101. The interface layer 105 allows the heat generated by the electronic component 102 and transported through the hole 110 by the thermal conductor element 104 is dispersed in a plane parallel to the printed circuit board 101 and is transmitted to the radiator 106. In one embodiment of the invention, the interface layer 105 has a thickness from 100 to 200 micrometers. In one embodiment of the invention, the interface layer 105 is made of thermal paste. In another embodiment of the invention, the interface layer 105 is in the form of an adhesive tape prior to assembly. The interface layer 105 may also be made of an adhesive or a filler material. The interface layer 105 is advantageously in a material that is a good conductor of heat and is also preferably electrically insulating.

Dans une variante de réalisation de l'invention, la couche d'interface 105 n'est pas présente dans la région correspondant au trou 110, ce qui fait que dans cette région, l'élément 104 conducteur thermique est en contact direct avec le radiateur 106 et potentiellement en contact latéral avec la couche d'interface 105. Dans ce cas, la couche d'interface 105 ne doit pas nécessairement être bonne conductrice de chaleur.In an alternative embodiment of the invention, the interface layer 105 is not present in the region corresponding to the hole 110, so that in this region, the element 104 thermal conductor is in direct contact with the radiator 106 and potentially in lateral contact with the interface layer 105. In this case, the interface layer 105 need not be a good heat conductor.

Dans une réalisation de l'invention, le radiateur 106 est une pièce en métal, par exemple en aluminium ayant la forme d'un bloc d'approximativement 2,5 mm d'épaisseur sur laquelle sont disposés des plots ou des ailettes 108 permettant de créer une grande surface dans un faible volume afin d'évacuer au mieux la chaleur reçue du composant électronique 102 via l'élément 104 conducteur thermique et la couche d'interface 105. De préférence, le radiateur a une grande surface d'échange thermique avec l'air.In one embodiment of the invention, the radiator 106 is a piece of metal, for example aluminum having the shape of a block of approximately 2.5 mm thick on which are arranged pads or fins 108 allowing create a large area in a small volume in order to best evacuate the heat received from the electronic component 102 via the thermal conductive element 104 and the interface layer 105. Preferably, the radiator has a large heat exchange surface with the air.

Dans l'exemple illustré à la figure 1, le trou 110 dépasse le composant électronique 102 dans les deux côtés d'une direction latérale. Généralement, il est préférable que le trou 110 dépasse le composant électronique 102 selon au moins un des côtés d'au moins une direction latérale, mais pas selon tous les côtés de toutes les directions latérale. En d'autres mots, le composant électronique 102 est préférentiellement partiellement, mais pas totalement en surplomb au-dessus du trou 110.In the example illustrated in Figure 1, the hole 110 exceeds the electronic component 102 in both sides of a lateral direction. Generally, it is preferable that the hole 110 exceeds the electronic component 102 in at least one of the sides of at least one lateral direction, but not on all sides of all lateral directions. In other words, the electronic component 102 is preferentially partially, but not totally overhanging, above the hole 110.

Dans une réalisation de la présente invention, les éléments de la figure 1 sont assemblés de la façon suivante: (1) La couche d'interface 105 est disposée sur le radiateur 106. (2) L'élément 104 conducteur thermique est déposé à l'endroit du radiateur correspondant au composant électronique 102. (3) La carte de circuit imprimé 101 sur laquelle le composant 102 est préalablement placé est disposée sur le radiateur 106 de façon à faire correspondre le trou 110 sous le composant 102 et l'élément 104 conducteur thermique.In one embodiment of the present invention, the elements of FIG. 1 are assembled as follows: (1) The interface layer 105 is disposed on the radiator 106. (2) The thermal conductive element 104 is deposited at the the location of the radiator corresponding to the electronic component 102. (3) The printed circuit board 101 on which the component 102 is previously placed is disposed on the radiator 106 so as to match the hole 110 under the component 102 and the element 104 thermal conductor.

Dans une autre réalisation de l'invention où la couche d'interface n'est par présente sous l'élément 104 conducteur thermique, les éléments sont assemblés de la façon suivante: (1) La couche d'interface 105 est disposée sous la carte de circuit imprimé 101. (2) L'élément 104 conducteur thermique est déposé à l'endroit du radiateur 106 correspondant au composant électronique 102. (3) La carte de circuit imprimé 101 sur laquelle le composant 102 est préalablement placé est disposée par placement adhésif sur le radiateur 106.In another embodiment of the invention where the interface layer is presently under the thermal conductor element 104, the elements are assembled as follows: (1) The interface layer 105 is disposed under the card printed circuit board 101. (2) The thermal conductor element 104 is deposited at the location of the radiator 106 corresponding to the electronic component 102. (3) The printed circuit board 101 on which the component 102 is previously placed is arranged by placement adhesive on the radiator 106.

La figure 2 illustre une vue du dessus d'une carte de circuit imprimé selon une réalisation de la présente invention. Les éléments représentés sont identiques à ceux représentés à la figure 1 et portent les mêmes références. Des pistes conductrices 120 de la carte de circuit imprimé 101 sont en outre représentées à la figure 2. Dans cette réalisation exemplative de l'invention, le composant 102, le trou 110 et le radiateur 106 sont rectangulaires, et la section du trou 110 est supérieure à la surface du composant 102. En outre, les connexions 103 partent du composant 102 et rejoignent les pistes 120 pour connecter électriquement et fixer mécaniquement le composant 102 aux pistes 120 de la carte 101. Egalement à titre d’exemple, le radiateur 106 s’étend largement autour du composant 102. Dans une variante de l'invention non-représentée, les connexions 103 ne sont présentes que sur certains des côtés du composant 102, ce qui permet que le trou 110 s'étende plus largement sur les côtés où il n'y a pas de connexion 103. Dans l'exemple illustré à la figure 2, le trou 110 dépasse le composant électronique 102 de trois côtés et le composant électronique 102 dépasse le trou 110 d'un quatrième côté.Figure 2 illustrates a top view of a printed circuit board according to an embodiment of the present invention. The elements shown are identical to those shown in Figure 1 and have the same references. Conductive tracks 120 of the printed circuit board 101 are further shown in FIG. 2. In this exemplary embodiment of the invention, the component 102, the hole 110 and the radiator 106 are rectangular, and the section of the hole 110 is greater than the surface of the component 102. In addition, the connections 103 leave the component 102 and join the tracks 120 to electrically connect and mechanically fix the component 102 to the tracks 120 of the card 101. Also by way of example, the radiator 106 extends widely around the component 102. In a variant of the invention not shown, the connections 103 are present only on some of the sides of the component 102, which allows the hole 110 to extend more widely on the sides. where there is no connection 103. In the example illustrated in Figure 2, the hole 110 exceeds the electronic component 102 on three sides and the electronic component 102 exceeds the hole 110 of a fourth side.

La figure 3 illustre une vue de côté d'une carte de circuit imprimé selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Une carte de circuit imprimé 401 est percée de trous 410, 411, 420, 430, analogues au trou 110 de la figure 1. Des composants électroniques 412, 422, 432 sont disposés sur les trous 410, 411, 420, 430.Figure 3 illustrates a side view of a printed circuit board according to another embodiment of the present invention. A printed circuit board 401 is pierced with holes 410, 411, 420, 430, similar to the hole 110 in FIG. 1. Electronic components 412, 422, 432 are arranged on the holes 410, 411, 420, 430.

Le composant électronique 412 est disposé en vis-à-vis de deux trous 410 et 411 et est connecté à la carte de circuit imprimé 401 par des connexions 413. Les trous 410 et 411 sont remplis de pâte thermique 414, 417 qui est en contact thermique sur une face de la carte de circuit imprimé 401 avec le composant électronique 412 et sur l'autre face de la carte de circuit imprimé 401 avec une couche de pâte thermique 415. La couche de pâte thermique 415 est en contact thermique avec un dissipateur thermique ou radiateur 416. La couche de pâte thermique 415 pourrait être absente au niveau des trous 410, 411, ce qui permettrait un contact thermique direct entre la pâte thermique 414, 417 et le radiateur 416.The electronic component 412 is disposed opposite two holes 410 and 411 and is connected to the printed circuit board 401 by connections 413. The holes 410 and 411 are filled with thermal paste 414, 417 which is in contact with each other. on one side of the printed circuit board 401 with the electronic component 412 and on the other side of the printed circuit board 401 with a thermal paste layer 415. The thermal paste layer 415 is in thermal contact with a heat sink Thermal or heat sink 416. The thermal paste layer 415 could be absent at the holes 410, 411, which would allow direct thermal contact between the thermal paste 414, 417 and the radiator 416.

Le composant électronique 422 est disposé en vis-à-vis d'un trou 420 et est connecté à la carte de circuit imprimé 401 par des connexions 423. Le trou 420 est rempli de pâte thermique 424 qui est en contact sur une face de la carte de circuit imprimé 401 avec le composant électronique 422 et sur l'autre face de la carte de circuit imprimé 401 avec une couche de pâte thermique 425. La couche de pâte thermique 425 est en contact avec un dissipateur thermique ou radiateur 426. La couche de pâte thermique 425 pourrait être absente au niveau du trou 420, ce qui permettrait un contact thermique direct entre la pâte thermique 424, 434 et le radiateur 426.The electronic component 422 is disposed opposite a hole 420 and is connected to the printed circuit board 401 by connections 423. The hole 420 is filled with thermal paste 424 which is in contact on one side of the printed circuit board 401 with the electronic component 422 and on the other side of the printed circuit board 401 with a thermal paste layer 425. The thermal paste layer 425 is in contact with a heat sink or radiator 426. The diaper thermal paste 425 could be absent at the hole 420, which would allow direct thermal contact between the thermal paste 424, 434 and the radiator 426.

Le composant électronique 432 est disposé en vis-à-vis d'un trou 430 et est connecté à la carte de circuit imprimé 401 par des connexions 433. Le trou 430 est rempli d’une pâte thermique 434 qui est en contact sur une face de la carte de circuit imprimé 401 avec le composant électronique 432 et sur l'autre face de la carte de circuit imprimé 401 avec la couche de pâte thermique 425.The electronic component 432 is disposed opposite a hole 430 and is connected to the printed circuit board 401 by connections 433. The hole 430 is filled with a thermal paste 434 which is in contact on one side of the printed circuit board 401 with the electronic component 432 and on the other side of the printed circuit board 401 with the thermal paste layer 425.

La figure 3 illustre plusieurs variantes possibles de l'invention. Plusieurs composants électroniques 412, 422, 432 peuvent être disposés sur la même carte de circuit imprimé 401. Ils peuvent, ou pas, correspondre au même radiateur 416, 426. Un composant électronique peut être disposé sur plusieurs trous 410, 411 ou un seul 420, 430. Les trous 410, 411, 420, 430 peuvent être remplis de pâte thermique, complètement ou non , comme sur la figure 1.Figure 3 illustrates several possible variants of the invention. Several electronic components 412, 422, 432 may be arranged on the same printed circuit board 401. They may or may not correspond to the same radiator 416, 426. An electronic component may be arranged on several holes 410, 411 or a single 420 , 430. The holes 410, 411, 420, 430 may be filled with thermal paste, completely or not, as in Figure 1.

Une carte telle que celle de la figure 3 peut être employée dans le cas où des composants émettant des quantités de chaleur très différentes sont présents. Un composant émettant peu de chaleur peut correspondre à un trou plus étroit que lui alors qu'un composant émettant beaucoup de chaleur peut correspondre à un trou plus large que lui. La détermination de la taille et position des trous en fonction des composants peut être faite par des modélisations thermiques.A card such as that of Figure 3 may be employed in the case where components emitting very different amounts of heat are present. A component emitting little heat can correspond to a hole narrower than him whereas a component emitting a lot of heat can correspond to a hole wider than him. The determination of the size and position of the holes according to the components can be made by thermal modeling.

Dans une réalisation de l'invention, certains composants électroniques sont sur une première face de la carte de circuit imprimé tandis que d'autres composants électroniques sont sur la seconde face. Les radiateurs des premiers composants électroniques sont alors sur la seconde face alors que les radiateurs des autres composants électroniques sont sur la première face.In one embodiment of the invention, some electronic components are on a first face of the printed circuit board while other electronic components are on the second face. The radiators of the first electronic components are then on the second side while the radiators of the other electronic components are on the first side.

La figure 4 illustre une vue de côté d'une carte de circuit imprimé selon encore une autre réalisation de la présente invention. Une carte de circuit imprimé 501 est percée de trous 510, 520. Des composants électroniques 512, 522 sont disposés sur les trous 510, 520.Figure 4 illustrates a side view of a printed circuit board according to yet another embodiment of the present invention. A printed circuit board 501 is pierced with holes 510, 520. Electronic components 512, 522 are arranged on the holes 510, 520.

Le composant électronique 512 est disposé sur un trou 510 et est connecté à la carte de circuit imprimé 501 par des connexions 513. Le trou 510 comprend un élément conducteur thermique 514 qui est en contact thermique sur une face de la carte de circuit imprimé 501 avec le composant électronique 512 et sur l'autre face de la carte de circuit imprimé 501 avec une couche de pâte thermique 515. La couche de pâte thermique 515 est en contact thermique avec un radiateur 516. La couche de pâte thermique 515 pourrait être absente au niveau du trou 510, ce qui permettrait un contact thermique direct entre l'élément conducteur thermique 514 et le radiateur 516.The electronic component 512 is disposed on a hole 510 and is connected to the printed circuit board 501 by connections 513. The hole 510 comprises a thermal conductive element 514 which is in thermal contact on a face of the printed circuit board 501 with the electronic component 512 and on the other side of the printed circuit board 501 with a thermal paste layer 515. The thermal paste layer 515 is in thermal contact with a radiator 516. The thermal paste layer 515 could be absent at hole level 510, which would allow direct thermal contact between the thermal conductor element 514 and the radiator 516.

De façon analogue, le composant électronique 522 est disposé sur un trou 520 et est connecté à la carte de circuit imprimé 501 par des connexions 523. Le trou 520 comprend un élément conducteur thermique 524 qui est en contact thermique sur une face de la carte de circuit imprimé 501 avec le composant électronique 522 et sur l'autre face de la carte de circuit imprimé 501 avec une couche de matériau conducteur thermique 525. La couche de matériau conducteur thermique 525 est en contact thermique avec un radiateur 526. La couche de pâte thermique 525 pourrait être absente au niveau du trou 520, ce qui permettrait un contact thermique direct entre l'élément conducteur thermique 524 et le radiateur 526.Similarly, the electronic component 522 is disposed on a hole 520 and is connected to the printed circuit board 501 by connections 523. The hole 520 comprises a thermal conductive element 524 which is in thermal contact on one side of the card. printed circuit board 501 with the electronic component 522 and on the other side of the printed circuit board 501 with a layer of thermal conductive material 525. The layer of thermal conductive material 525 is in thermal contact with a radiator 526. The layer of dough thermal 525 could be absent at the hole 520, which would allow direct thermal contact between the thermal conductive element 524 and the radiator 526.

La carte de circuit imprimé 501 présente une certaine zone courbée 550.The printed circuit board 501 has a certain curved area 550.

La carte de circuit imprimé 501 a une épaisseur entre 150 et 600 micromètre, ce qui lui permet d'être flexible. Dans la réalisation de l'invention illustrée à la figure 5, les zones de la carte de circuit imprimé 501 où se trouvent les composants électroniques 512, 522 ne sont pas courbées. Elles sont maintenues non-courbées par les radiateurs 516, 526 qui jouent un rôle de raidisseurs. Cette absence de courbure au niveau des composants permet que les connexions 513, 523 des composants ne soient pas soumises à des tensions qui risqueraient de les endommager et de diminuer ainsi la fiabilité de l'ensemble carte de circuit imprimé et composants électroniques.The printed circuit board 501 has a thickness between 150 and 600 micrometer, which allows it to be flexible. In the embodiment of the invention illustrated in Figure 5, the areas of the printed circuit board 501 where the electronic components 512, 522 are located are not curved. They are kept un-curved by radiators 516, 526 which act as stiffeners. This absence of bending at the component level allows the connections 513, 523 of the components not to be subjected to voltages which could damage them and thereby reduce the reliability of the printed circuit board and electronic components assembly.

Les zones de la carte de circuit imprimé 501 sans radiateur sont flexibles et la forme de la carte de circuit imprimé 501 peut s'adapter à des configurations où une carte de circuit imprimée courbée est requise. Comme la carte de circuit imprimé 501 peut être faite de FR4, elle revient beaucoup moins cher que les cartes de circuit imprimé flexibles habituelles faites de polyimide car le FR4 est un matériau moins cher que le polyimide.The areas of the circuit board 501 without a radiator are flexible and the shape of the printed circuit board 501 can accommodate configurations where a curved circuit board is required. As the printed circuit board 501 can be made of FR4, it is much cheaper than the usual flexible printed circuit boards made of polyimide because the FR4 is a cheaper material than the polyimide.

Dans l'ensemble des réalisations de l'invention, un "contact thermique" entre deux éléments peut être un contact thermique direct où les éléments en contact thermiques se touchent, ou un contact thermique indirect où de la chaleur peut passer d'un élément à l'autre via un troisième élément.In all the embodiments of the invention, a "thermal contact" between two elements may be a direct thermal contact where the elements in thermal contact are touching, or indirect thermal contact where heat can pass from an element to the other via a third element.

La carte de circuit imprimé de la présente invention peut être utilisée dans des applications d'éclairage et/ou de signalisation, en particulier, pour des véhicules automobiles. Une application particulière est le feu de freinage ou stop central surélevé, également connu sous les acronymes anglais HMSL ou CHMSL ou les feux de circulation diurne, également désignés sous l’acronyme DRL.The printed circuit board of the present invention can be used in lighting and / or signaling applications, in particular for motor vehicles. A particular application is the raised central brake or brake light, also known as HMSL or CHMSL or the daytime running lights, also referred to as DRL.

Il est bien entendu que la présente invention n’est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.It is understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made without departing from the scope of the appended claims.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Carte de circuit Imprimé comprenant un matériau composite laminé incluant de la fibre ds verre, ia carte étant adaptée peur recevoir au moins un composant électronique et au moins un dissipateur thermique en vis-à-vis du composant, te carte comprenant au moins un trou traversant la carte et situé en vis-à-vis du composent et du dissipateur thermique, ie tou contenant un matériau thermique de plus grande conductivité thermique que te conductivité thermique du matériau composite, caractérisée en ce que la surface totale de section dudit au moins un trou a une taille suffisante pour évacuer la chaleur générée par le composant vers te dissipateur de façon â ce que te température du composant n'augmente pas au point de détériorer les ' caractéristiques du composant, et en ce qu® te carte a un® épaisseur au plus de sensiblement 60G micromètres et en ce que te matériau composite inclut du FR4.1. Printed circuit board comprising a laminated composite material including glass fiber, the board being adapted to receive at least one electronic component and at least one heat sink vis-à-vis the component, the card comprising at least one hole through the board and located opposite the component and the heat sink, ie always containing a thermal material of greater thermal conductivity than the thermal conductivity of the composite material, characterized in that the total cross-sectional area of said at least one a hole is of sufficient size to discharge the heat generated by the component to the sink so that the temperature of the component does not increase to the point of deteriorating the characteristics of the component, and that the board has a thickness at most substantially 60G micrometers and in that the composite material includes FR4. 2. Carte de circuit imprimé selon îa revendication précédente, dans laquelle la surface totale de section dudit au moins un trou est sensiblement voisin® de la surface du composant qui fait face à te carte.2. Printed circuit board according to the preceding claim, wherein the total section area of said at least one hole is substantially close to the surface of the component facing the board. 3. Carte de circuit imprimé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ii y a un trou unique par composant électronique.A printed circuit board according to any one of the preceding claims, wherein there is a single hole per electronic component. 4. Carte de circuit imprimé selon te revendication 3, dans laquelle le ta dépasse te composant électronique d’au moins un côté dans au moins une direction latérale,A printed circuit board according to claim 3, wherein the ta exceeds the electronic component of at least one side in at least one lateral direction, 5, Carte de circuit imprimé selon la revendication 3 ou 4, dans laquelle le composant électronique dépasse te trou d’au moins un côté dans au moins une direction latérale. 6 Carte de circuit imprimé selon Tune quelconque dea revendications précédentes, dans laquelle 1e matériau thermique remplit substantiellement tout le trou.5, Printed circuit board according to claim 3 or 4, wherein the electronic component extends beyond the hole of at least one side in at least one lateral direction. A printed circuit board according to any one of the preceding claims, wherein the thermal material substantially fills the entire hole. 7. Carte de circuit imprimé selon l’une quelconque de® revendications précédentes, dans laquelle le matériau thermique est une pâte thermique. 8 Carte de circuit imprimé selon Tune quelconque des revendications précédentes, dans laquelle il y a au plus un dissipateur thermique par composant électronique,A printed circuit board according to any one of the preceding claims, wherein the thermal material is a thermal paste. A printed circuit board according to any one of the preceding claims, wherein there is at most one heat sink per electronic component, 9. Carte de circuit imprimé selon i’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la carte est flexible et te carte comporte le dissipateur thermique, le dissipateur ayant une fonction de raidisseur permettant d® maintenir te carte droite aux emplacements des composante électroniques.9. A printed circuit board as claimed in any one of the preceding claims, wherein the board is flexible and the board includes the heatsink, the heatsink having a stiffener function to hold the board straight at the locations of the electronic components. 10. Carte de circuit imprimé selon te revendication 9, dans laquelle ie dissipateur thermique est adapté pour Axer ia carte sur un support.10. Printed circuit board according to claim 9, wherein the heat sink is adapted to ax the board on a carrier. 11. Carte de circuit imprimé selon Fune quelconque des revendications précédentes dans laquelle au moins un composant électronique est un composant de puissance.11. A printed circuit board according to any one of the preceding claims wherein at least one electronic component is a power component. 12, Carte de circuit imprimé selon fune quelconque des revendications précédentes dans laquelle eu moins un composant électronique est un© diode électroluminescente,12, printed circuit board according to any one of the preceding claims wherein at least one electronic component is a light-emitting diode, 13. Carte de circuit imprimé selon Fune quelconque des revendications précédentes adaptée pour une application d'édairage.13. Printed circuit board according to any one of the preceding claims adapted for an illumination application. 14, Carte de circuit imprimé selon te revendication 13 adaptée pour être utilisée pour des dispositifs d’éclairage et/ou signalisation dans des véhicules.14, printed circuit board according to claim 13 adapted for use in lighting and / or signaling devices in vehicles.
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