FR3097077A1

FR3097077A1 - Module électronique

Info

Publication number: FR3097077A1
Application number: FR1905911A
Authority: FR
Inventors: Pascal Pranyies; Philippe DANIAUD; Francis Descours; Isabelle Toubhans; Franck PECAL; Charlie Koechlin
Original assignee: SODERN SA
Current assignee: SODERN SA
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2039-06-04
Also published as: FR3097077B1

Abstract

Module électronique comprenant des composants électroniques (10a, 10b) montés sur une platine (1) en matériau céramique. La platine (1) est équipée d’un caloduc formé par une structure capillaire et une enceinte hermétique renfermant un fluide sous forme liquide en équilibre avec sa phase gazeuse. Au moins un conduit (4, 4a, 4b) est formé dans l'épaisseur du corps (2) de la platine et débouche sur au moins une face (5) de ce corps par un premier orifice (60), ce conduit délimitant en partie l'enceinte hermétique du caloduc et formant une zone d'absorption thermique du caloduc. Au moins une conduite métallique (34), extérieure à la platine (1), est raccordée au conduit au niveau du premier orifice (60), de manière étanche et par l'intermédiaire d'un raccord métallique (50), cette conduite métallique (34) délimitant en partie l'enceinte hermétique du caloduc et formant la zone de dissipation thermique du caloduc. Figure 1

Description

Module électronique

Le présent exposé concerne un module électronique formé de composants électroniques montés sur une platine. Plus particulièrement, il concerne le refroidissement d'un tel module.

Arrière plan

Tout module électronique comprend des points ayant une température plus élevée que le reste du module. Ces points chauds correspondent aux endroits où se trouvent des composants électroniques émettant de la chaleur en fonctionnement, par exemple des processeurs. Cette chaleur est transmise à la platine sur laquelle reposent les composants et provoque la dilatation thermique de la platine et des composants eux-mêmes. Cette dilatation risque à son tour de provoquer le décalage des composants entre eux et/ou par rapport à leur position de référence, décalage qui peut nuire au bon fonctionnement du module. Un problème est donc de contrôler au mieux les températures dans le module électronique pour éviter ou limiter les phénomènes de dilatation thermique. Ce problème devient d’autant plus complexe dans un environnement où la légèreté, la compacité et la faible consommation électrique des équipements sont recherchées.

Présentation générale

L'invention concerne un module électronique comprenant des composants électroniques montés sur une platine. La platine comprend un corps en matériau céramique ayant une surface de support sur laquelle sont arrangés les composants électroniques. La platine est équipée d’un caloduc formé par une structure capillaire et une enceinte hermétique renfermant un fluide sous forme liquide en équilibre avec sa phase gazeuse (fluide diphasique). Le caloduc permet d'évacuer la chaleur transmise au corps de la platine par les composants électroniques en fonctionnement.

Au moins un conduit est formé dans l'épaisseur du corps de la platine et débouche sur au moins une face de ce corps par un premier orifice. Ce conduit délimite en partie l'enceinte hermétique du caloduc et forme une zone d'absorption thermique (ou zone d'évaporation) du caloduc.

En outre, au moins une conduite métallique, extérieure à la platine, est raccordée au conduit au niveau du premier orifice, de manière étanche et par l'intermédiaire d'un raccord métallique. Cette conduite métallique délimite en partie l'enceinte hermétique du caloduc et forme la zone de dissipation thermique (ou zone de condensation) du caloduc.

En évacuant de manière efficace la chaleur transmise au corps de la platine par les composants électroniques, le caloduc permet de limiter l'échauffement de la platine et l'élévation de température des composants. Ceci permet de limiter les problèmes liés à la dilatation thermique de la platine ou des composants. Ceci permet également, pour un échauffement de la platine donné, d'utiliser des composants plus puissants qui dégagent plus de chaleur en fonctionnement, ces composants étant mieux refroidis. Enfin, il s'agit d'une solution de régulation de température "passive" qui ne consomme pas d'énergie électrique.

Le fait de réaliser le corps de la platine en un matériau présentant une bonne conductivité thermique et un faible coefficient de dilatation thermique, comme un matériau céramique, permet d'obtenir une bonne stabilité mécanique et thermique de la platine. Par exemple, le corps de la platine est réalisé en céramique dite "ultra-stable", comme le carbure de silicium (SiC).

Comme le (ou les) conduit du caloduc se situe dans l'épaisseur du corps de la platine, il est proche des composants et l'évacuation de chaleur est optimale. En particulier, le conduit est situé juste en dessous de la surface de support. Cette configuration s'avère plus intéressante qu'une configuration dans laquelle le caloduc serait fixé sur la surface de support, car elle permet de se dispenser de fixations pour fixer le caloduc sur la surface de support et, donc, de limiter le poids de l'ensemble du dispositif, de ne pas introduire des interfaces présentant un coefficient d'échange thermique de contact relativement faible, et de ne pas créer de liaison entre des matériaux aux coefficients de dilatation différents. Cette configuration permet, en outre, de préserver l'intégralité de la surface de support pour les composants. Cette configuration s'avère également plus intéressante qu'une configuration dans laquelle le caloduc serait fixé sous la platine, i.e. du côté opposé à la surface de support, car elle permet une meilleure évacuation de chaleur, le caloduc étant plus proche des composants, et elle permet de se dispenser de fixations pour fixer le caloduc sous la platine. Ceci permet également de libérer de l'espace sous la platine, par exemple pour la disposition de composants additionnels.

L'enceinte hermétique du caloduc est délimitée, en particulier, par le conduit formé dans l'épaisseur du corps de la platine et la conduite métallique extérieure à la platine. La conduite métallique prolonge le conduit à l'extérieur de la platine en assurant la continuité nécessaire au mouvement du fluide (sous forme liquide et gazeuse) à l'intérieur de l'enceinte du caloduc.

La conduite métallique n'est pas raccordée directement mais indirectement au conduit, par l'intermédiaire d'un raccord métallique. Comparé à une fixation directe par brasage ou vissage de la conduite métallique sur la platine en céramique, une fixation indirecte au moyen d'un raccord métallique intermédiaire facilite la mise en œuvre, permet de satisfaire plus facilement les critères d'étanchéité requis et présente l'avantage d'être plus facilement réparable et/ou démontable.

Les dispositions suivantes peuvent être adoptées pour le raccord métallique, de manière indépendante ou combinée.

Le raccord métallique peut comprendre deux brides disposées de part et d'autre d'une paroi du corps de la platine, et des tiges traversant cette paroi. Dans ce cas, la conduite métallique est fixée à l'une des deux brides, considérée comme étant la première bride, et les deux brides peuvent être rapprochées l'une de l'autre par actionnement des tiges, pour serrer la paroi entre elles. De cette manière, la paroi n'est sollicitée qu'en compression. On tire ainsi avantage de la bonne résistance en compression du matériau céramique constitutif de la paroi (et du corps de platine en général), tout en évitant d'être pénalisé par la faible résistance en flexion de ce matériau. En outre, le fait d'utiliser des brides permet de mieux répartir les contraintes sur la paroi.

Les brides peuvent être réalisées en un matériau métallique ayant un coefficient de dilatation thermique linéaire αi tel que α1 < αi < α2, où α1 est le coefficient de dilatation thermique linéaire du matériau céramique du corps de la platine et où α2 est le coefficient de dilatation thermique linéaire du matériau métallique de la conduite. Ceci permet de limiter les problèmes de dilatation différentielle entre les brides et la platine, et entre la première bride et la conduite métallique. Par exemple, le matériau métallique des brides est un alliage fer-nickel. Un tel alliage a un coefficient de dilatation faible, proche de celui d'un matériau céramique, et peut être soudé à un alliage métallique ayant un coefficient de dilatation plus élevé comme un acier inoxydable. On notera que, dans le présent exposé, le coefficient de dilatation thermique linéaire est appelé plus simplement "coefficient de dilatation thermique" ou "coefficient de dilatation".

La conduite métallique peut être fixée à la première bride par l'intermédiaire d'un manchon métallique, le manchon métallique étant soudé à une de ses extrémités à la première bride et à son autre extrémité à la conduite. Ce manchon peut être réalisé dans un matériau qui, par nature, est analogue ou identique au matériau constitutif de la conduite métallique. Du fait des couples de matériaux en présence, la soudure du manchon métallique à la première bride est plus technique que la soudure du manchon métallique à la conduite métallique. Par exemple, le manchon métallique peut être soudé à la première bride par soudage laser, alors que la conduite métallique peut être soudée au manchon par soudage à l'arc de type TIG. Une telle configuration permet de souder d'abord le manchon métallique à la première bride sur un site doté d'un équipement de soudage spécifique, et de souder ensuite la conduite métallique au manchon sur un autre site, équipé d'un équipement de soudage plus standard. La conduite métallique peut ainsi être montée ou remplacée plus facilement. Dans certains modes de réalisation, un joint métallique est disposé entre la première bride et la paroi du corps de platine. Un tel montage permet d'assurer un haut niveau d'étanchéité, sur de longues durées, y compris lorsque le fluide du caloduc est corrosif et que la pression de ce fluide est élevée. Ce joint métallique doit être suffisamment écrasé pour obtenir l'étanchéité souhaitée, mais pas trop écrasé non plus, pour ne pas être abîmé (ce qui occasionnerait des fuites).

Dans certains modes de réalisation, les tiges ont une extrémité filetée et la deuxième bride est percée de trous taraudés dans lesquels se vissent les extrémités filetées des tiges. Une telle fixation par vissage permet de bien contrôler le serrage et, en particulier, les contraintes exercées sur la paroi de la platine, mais également de bien contrôler l’écrasement du joint métallique précité. Dans certains modes de réalisation, la deuxième bride est en au moins deux parties reparties de part et d'autre du conduit. En particulier, les deux parties de la deuxième bride peuvent être logées, respectivement, dans deux fentes ménagées dans le corps de la platine, de part et d'autre du conduit, le fond de chaque fente ayant une forme complémentaire de la face interne de la partie de la deuxième bride correspondante. Une telle configuration facilite le montage des brides sur la platine.

Les dispositions suivantes peuvent être adoptées pour la platine, de manière indépendante ou combinée.

Le matériau céramique constitutif de la platine peut être à base de carbure de silicium, le carbure de silicium présentant une excellente stabilité mécanique et thermique.

Le corps de la platine peut être monobloc, i.e. fait d'un seul bloc de céramique, ou multibloc. Lorsqu'il est multibloc, les différents blocs constitutifs du corps peuvent être assemblés par des solutions d'assemblage connues comme des liaisons mécaniques (e.g. par vissage ou boulonnage), le collage ou le brasage. Comparé à un corps multi-bloc, un corps monobloc permet de se dispenser de solution d'assemblage et, ainsi, de limiter le poids total de la platine. Utiliser un corps monobloc permet également d'éviter l'apparition de contraintes mécaniques au niveau des liaisons d'assemblage, du fait d'une différence de dilatation entre le corps et le système d'assemblage utilisé. Lorsque le corps est monobloc, le conduit est formé dans l'épaisseur du bloc de céramique constitutif du corps. Par exemple, lorsque le corps est réalisé par frittage d'une poudre, le conduit peut être formé dans la "pièce à vert", après le compactage de la poudre et avant l'étape de frittage. Lorsque le corps est multi-bloc, une partie du conduit peut être délimitée par un bloc et une autre partie du conduit par un autre bloc. Typiquement, le plan de joint entre les blocs passe par l'axe central du conduit.

La platine peut être sensiblement plate et définir une seule surface de support pour les composants, sensiblement plane, ou au contraire avoir une forme plus complexe et définir plusieurs surfaces de support. Par exemple, la platine peut avoir une section transversale en "U" et définir trois surfaces de support adjacentes, sensiblement planes. Le corps d'une platine de forme complexe peut être monobloc ou multi-bloc. En particulier, les différents blocs constitutifs du corps peuvent définir chacun une surface de support pour composants et être assemblés entre eux par des solutions d'assemblage connues (e.g. liaisons mécaniques, collage ou brasage).

Le corps de la platine peut comprendre sur la face opposée à la surface de support, au moins un bourrelet délimitant ledit conduit. Cette configuration permet d'alléger la masse du corps de la platine, tout en conservant le caloduc dans l'épaisseur du corps.

Au moins une nervure de renfort peut s'étendre le long du bourrelet. Une telle nervure permet de rigidifier la platine, et donc de renforcer sa résistance et sa stabilité mécanique. En particulier, deux nervures de renfort peuvent s'étende de part et d'autre du bourrelet.

Dans certains modes de réalisation, les composants sont arrangés en ligne sur la surface de support. En particulier, les composants peuvent être arrangés suivant une ou plusieurs lignes. Ces lignes peuvent être parallèles entre elles. Ces lignes peuvent également être adjacentes de manière à former une matrice de composants.

Dans certains modes de réalisation, le conduit s'étend parallèlement à une ligne de composants. En particulier, le conduit peut s'étendre sous cette ligne, le long de celle-ci. En d'autres termes, le conduit et la ligne de composants sont superposés. Dans le cas ou le dispositif comprend plusieurs lignes de composants, plusieurs conduits peuvent être prévus et être superposés, respectivement, aux lignes de composants. Selon une variante, le ou les conduits peuvent s'étendre sous les lignes de composants, au milieu de chaque paire de lignes (i.e. sensiblement à équidistance de deux lignes adjacentes). Ces différentes configurations permettent d'évacuer au mieux la chaleur dégagée par les composants, tout en évitant qu'il ne se crée des dilatations thermiques différentielles dans la platine.

Plus le nombre de composants est élevé, plus la quantité de chaleur transmise à la platine est élevée et plus l'intérêt de la solution proposée s'en trouve renforcé. En particulier, dans certains modes de réalisation, la longueur de la ligne de composants est supérieure à 10 cm.

Le caloduc se présente sous la forme d’une enceinte hermétique qui renferme un fluide, dit fluide caloporteur, sous forme liquide et en équilibre avec sa phase gazeuse. Ce fluide peut, par exemple, être de l'ammoniac. D'un côté, dans une première zone du caloduc proche des composants à refroidir, le liquide se vaporise en gaz en emmagasinant de l'énergie provenant de la chaleur émise par les composants. Cette première zone est appelée "zone d'absorption thermique" ou "zone d'évaporation" du caloduc. Le gaz circule alors dans le caloduc, sous l'effet d'une différence de pression, jusqu'au niveau d'une deuxième zone du caloduc où le gaz se condense en cédant de l'énergie à la paroi du caloduc, qui elle-même cède cette énergie à une source froide ou un système de refroidissement. Cette deuxième zone est appelée "zone de dissipation thermique" ou "zone de condensation" du caloduc. Le liquide retourne alors à son point de départ, soit par gravité, soit par capillarité. Pour cela on utilise une structure capillaire qui s'étend à l'intérieur et le long de l'enceinte du caloduc. La structure capillaire peut être faite d’une ou plusieurs mèches avec des mailles ("screen mesh wick" en anglais), être faite de poudres métalliques frittées et/ou être faite de rainures formées sur la paroi interne de l'enceinte hermétique.

Dans certains modes de réalisation, la structure capillaire du caloduc est composée d'au moins une mèche avec des mailles, la (les) mèche(s) et le conduit étant des éléments distincts. La ou les mèches s'étendent à l'intérieur et le long de l'enceinte du caloduc, i.e. le long du conduit et de la conduite métallique. Ceci permet de fabriquer la mèche, le conduit et la conduite métallique séparément et, ainsi, de simplifier la fabrication de la platine dans laquelle est formé le conduit. Ceci présente un intérêt du fait que le matériau céramique constitutif du corps de la platine est généralement difficile à mettre en forme. Par ailleurs, la mèche peut être suffisamment souple pour être introduite facilement dans le conduit et la conduite métallique. Par exemple, la mèche peut être réalisée en matériau métallique.

La zone de dissipation thermique du caloduc, et donc la conduite métallique, peut être directement en contact avec un fluide de refroidissement (e.g. l'air ambiant) formant une source froide. En variante, la conduite métallique peut être en contact avec un système de refroidissement comme un dissipateur de chaleur, transférant la chaleur de la conduite métallique à un fluide de refroidissement. Un tel système de refroidissement peut comprendre un ou plusieurs circuits de fluide de refroidissement. Il peut également s'agir d'un système de refroidissement par rayonnement.

La conduite métallique peut être réalisée dans un matériau thermiquement bon conducteur, comme un métal ou un alliage, permettant un échange de chaleur par conduction thermique. Ce matériau présente également, de préférence, une bonne stabilité vis-à-vis du fluide du caloduc. Par exemple, le matériau métallique de la conduite est un acier inoxydable.

Dans certains modes de réalisation, le conduit débouche sur au moins une face du corps de la platine par un deuxième orifice, cet orifice étant bouché hermétiquement par un bouchon ou capuchon. Le bouchon peut être réalisé en métal ou en alliage. Il peut avoir différentes formes et, par exemple, être fixé au deuxième orifice, directement ou indirectement. La présence de deux orifices facilite, en particulier, l'insertion d'une mèche à mailles dans le conduit.

Dans certains modes de réalisation, au moins deux conduits, e.g. un premier et un deuxième conduit, sont formés dans l'épaisseur du corps de la platine, chaque conduit débouchant sur deux faces latérales opposées du corps par un orifice, les deux orifices étant reliés entre eux par un raccord extérieur. En d'autres termes, les deux conduits communiquent entre eux via le raccord extérieur et délimitent une seule et même enceinte. Comparativement au mode de réalisation dans lequel les conduits sont séparés (i.e. délimitent des enceintes indépendantes), le fait de raccorder les conduits entre eux permet d'obtenir des températures plus homogènes à l'intérieur des conduits et, donc, au sein de la platine.

Dans certains modes de réalisation, le conduit formé dans l'épaisseur du corps n'est pas rectiligne mais forme un ou des coudes, une ou des boucles et/ou une ou des ramifications. Ceci permet de former un conduit plus long qui "couvre" une plus grande surface de la platine, ce qui permet d'obtenir des températures plus homogènes au sein de la platine.

Grâce à l'invention, les composants électroniques montés sur la platine sont mieux refroidis. Il devient donc possible, pour un même niveau d'échauffement de la platine, d'utiliser des composants plus puissants qui émettent plus de chaleur, cette chaleur étant mieux évacuée. Les performances du module électronique s'en trouvent alors augmentées.

Les caractéristiques et avantages précités, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit d'exemples de réalisation du module électronique proposé. Cette description détaillée fait référence aux dessins annexés.

Les dessins annexés sont schématiques et ne sont pas nécessairement à l'échelle, ils visent avant tout à illustrer les principes de l'invention. Sur ces dessins, d'une figure à l'autre, des éléments (ou parties d'élément) identiques ou analogues sont repérés par les mêmes signes de référence.

Cette figure représente une vue en perspective d’un exemple d'une platine équipée d'un caloduc.

Cette figure représente un exemple de section transversale de l'enceinte hermétique du caloduc de la figure 1.

Cette figure représente un autre exemple de section transversale de l'enceinte hermétique du caloduc de la figure 1.

Cette figure est une vue de détail de la figure 1 au niveau de la jonction entre la platine de la figure 1 et une conduite métallique, extérieure à la platine.

Cette figure est une vue en coupe selon le plan VI-VI de la figure 5.

Cette figure est une vue en coupe d’un exemple de module électronique.

Description détaillée d'exemples

Des exemples de réalisation sont décrits en détail ci-après, en référence aux dessins annexés. Ces exemples illustrent les caractéristiques et les avantages de l'invention. Il est toutefois rappelé que l'invention ne se limite pas à ces exemples.

La figure 1 est une vue en perspective d’une platine 1. La platine 1 comprend un corps 2, ou bâti, de forme générale parallélépipédique, réalisé en matériau céramique. Le matériau céramique peut être, par exemple, du carbure de silicium (SiC) ou du nitrure de silicium (Si₃N₄). Le corps 2 définit une surface de support 3 sur laquelle des composants électroniques (non représentés sur la figure 1) peuvent être installés. La surface de support 3 est plane. Des trous 22 pour la fixation de composants électroniques peuvent être prévus dans la surface de support 3.

Le corps 2 est traversé par un conduit 4 disposé sous-jacent à la surface de support 3. Le conduit 4 est rectiligne et débouche, par des orifices, sur deux faces latérales opposées 5 et 11 du corps 2. D’un côté de la platine, le conduit 4 est relié à une conduite métallique 34, extérieure à la platine 1, par l'intermédiaire d'un raccord métallique 50. La conduite métallique 34 a une portion d’extrémité 7 fermée par un bouchon 13. La portion d’extrémité 7 est solidaire d’une plaquette 23 thermiquement conductrice qui sera fixée contre une source froide ou un système de refroidissement. La conduite métallique 34 prolonge ainsi le conduit 4 à l'extérieur de la platine 2. Le conduit 4 est relié, de l'autre côté, à un bouchon 12 par l'intermédiaire d'un autre raccord métallique 50.

Le conduit 4, la conduite extérieure 34, les raccords métalliques 50 et les bouchons 12, 13 délimitent ensemble l'enceinte hermétique d'un caloduc. La transmission de chaleur depuis la zone d'absorption thermique (zone chaude) formée par le conduit 4, vers la zone de dissipation thermique (zone froide) formée par la conduite 34, est réalisée par circulation d’un fluide caloporteur se présentant sous forme liquide et gazeuse, renfermé dans l'enceinte hermétique. Le fluide caloporteur est, par exemple, de l’ammoniac.

Le corps 2 de la platine 1 peut être réalisé d’un seul bloc puis usiné pour former, notamment, le conduit 4. L’intérieur du conduit 4 est aménagé pour favoriser la circulation par capillarité du fluide caloporteur. Différents exemples de structure capillaire permettant de favoriser la circulation du fluide caloporteur à l'intérieur du conduit 4 sont représentés sur les figures 2 à 4. Une mèche tubulaire 21 avec des mailles, comme représenté sur la figure 2, peut par exemple être insérée dans le conduit 4 et dans la conduite extérieure 34. Cette mèche tubulaire 21 est réalisée d’une seule pièce et s’étend tout le long de la conduite extérieure 34, du raccord métallique 50, et du conduit 4. En variante, comme représenté sur la figure 3, un matériau poreux 25 peut être disposé à l’intérieur du conduit 4, du raccord métallique 50 et de la conduite 34. En variante, comme représenté sur la figure 4, l’intérieur du conduit 4 peut être usiné pour former des rainures 26 s’étendant le long du conduit 4. De la même manière, l’intérieur de la conduite métallique 34 et du raccord métallique 50 peut être usiné, ou la conduite 34 peut être réalisée par extrusion avec une section telle que celle représentée sur la figure 4. Généralement, les mêmes structures capillaires sont prévues dans le conduit 4, dans le raccord métallique 50 et dans la conduite extérieure 34, de manière à garantir une continuité entre ces parties, sans zone "morte" ou problème de raccordement.

Le fluide caloporteur absorbe la chaleur (dégagée par les composants électroniques montés sur la surface de support 3) en se vaporisant au niveau du corps 2 et retourne à l’état liquide en évacuant la chaleur absorbée au niveau de la plaquette 23. Le liquide a tendance à circuler en périphérie par capillarité tandis que la vapeur circule au centre du conduit 4 et de la conduite 34. Une circulation naturelle du fluide caloporteur peut ainsi s’établir, le transport de chaleur permettant de refroidir les composants électroniques sans apport d’énergie.

Le conduit 4 étant disposé au plus près de la surface de support 3 et des sources de chaleur, l’évacuation de chaleur est ainsi optimisée. Les températures à l'intérieur du corps 2 sont ainsi mieux contrôlées et il devient possible d'utiliser des composants électroniques de plus forte puissance sans risquer de provoquer des phénomènes de dilatation thermique incontrôlés.

Selon un autre exemple, non représenté, le conduit 4 présente des ramifications à l'intérieur du corps 2 de la platine. Si de telles ramifications compliquent la fabrication de la platine 1, elles permettent d'absorber la chaleur dans une plus grande partie du corps 2 et, ainsi, d'obtenir des températures plus homogènes au sein de la platine 1.

La figure 5 est une vue de détail de la figure 1 au niveau de la jonction entre la platine 1 et la conduite métallique 34, représentée en pointillés. La figure 6 est une vue en coupe de cette jonction, selon le plan VI-VI de la figure 5. Cette jonction se présente comme suit.

Le conduit 4 est formé dans l'épaisseur du corps 2 de la platine 1 et débouche sur une face extérieure 5 du corps 2 par un premier orifice 60. La conduite métallique 34, extérieure à la platine 1, est raccordée au conduit 4 au niveau du premier orifice 60 par l'intermédiaire d'un raccord métallique 50.

Le raccord métallique 50 est monté sur une paroi 62 du corps 2. La paroi 62 correspond à une portion d'extrémité d'une protubérance. La paroi 62 est délimitée, d'un côté, par la face extérieure 5 et, de l'autre, par des fentes 64 ménagées dans le corps 2 de la platine.

Le raccord métallique 50 comprend une première bride 52, une deuxième bride 54, des tiges 55 et un manchon métallique 29. Les première et deuxième brides 52, 54 sont disposées de part et d'autre de la paroi 62. Les tiges 55 traversent la paroi 62 et les brides 52, 54. La deuxième bride 54 est en deux parties, ou deux demi-brides. Ces deux demi-brides sont logées, respectivement, dans deux fentes 64, de part et d'autre du conduit 4, et le fond de chaque fente 64 a une forme complémentaire de la face interne 53 de la demi-bride correspondante. Dans l'exemple, le fond de chaque fente 64 et la face interne 53 de chaque demi-bride présente un pourtour carré. Ainsi, les demi-brides peuvent être positionnées correctement et facilement par rapport à la paroi 62. Sur la figure 5, une des demi-brides est représentée en dehors de la fente 64.

Les tiges 55 sont réparties autour du conduit 4. Chaque tige 55 présente une tête et, à l'opposé de cette tête, une extrémité filetée. Chaque tige 55 traverse la première bride 52 et la paroi 62, la tête de la tige venant en butée contre la première bride 52. L'extrémité filetée de chaque tige 55 coopère avec un trou fileté 54A ménagé dans la deuxième bride 54. Ainsi, les brides 52, 54 peuvent être rapprochées l'une de l'autre par vissage des tiges 55, de sorte que la paroi 62 est serrée entre les brides 52, 54.

La première bride 52 se présente sous la forme d'un manchon 52A entouré à une de ses extrémités par une collerette 52B. Le manchon 52A délimite un canal intérieur 57 central. Lorsque la première bride 52 est en position, ce canal intérieur 57 prolonge le conduit 4. Les tiges 55 traversent cette collerette 52B, leurs têtes prenant appui sur celle-ci. La collerette 52B présente sur sa face interne (i.e. la face tournée vers la paroi 62) une rainure circonférentielle qui entoure le canal intérieur 57 et dans laquelle est logé un joint métallique 59. Lorsque les brides 52, 54 sont serrées, le joint métallique 59 est comprimé entre la collerette 52B et la paroi 62. Ceci assure l'étanchéité de la jonction entre la première bride 52 et la platine 1 et, par conséquent, l'étanchéité de l'enceinte hermétique du caloduc.

Dans l'exemple représenté, le raccord métallique 50 comprend, en outre, un manchon métallique 29 fixé bout-à-bout avec le manchon 52A. Le manchon métallique 29 délimite un canal intérieur 27 qui prolonge le canal intérieur 57 de la première bride 52. Les brides 52, 54 sont réalisées, par exemple, en alliage fer-nickel de type Fe-Ni36%, également connu sous la dénomination commerciale INVAR®. Le manchon métallique 29 est réalisé, par exemple, en acier inoxydable. Le manchon métallique 29 peut être soudé au manchon 52A par soudage et, en particulier, par soudage laser.

La conduite métallique 34 est fixée bout-à-bout avec le manchon métallique 29. Le canal intérieur 37 de conduite métallique 34 prolonge ainsi le canal intérieur 27 du manchon métallique 29. L'enceinte hermétique du caloduc est ainsi formée par le conduit 4, le canal intérieur 57 de la première bride 52, le canal intérieur 27 du manchon métallique 29 et le canal intérieur 37 de la conduite métallique 34 qui se succèdent dans cet ordre. La conduite métallique 34 est réalisée, par exemple, en acier inoxydable. La conduite métallique 34 peut être soudée au manchon métallique 29 par soudage et, en particulier, par soudage à l'arc.

En référence à la figure 1, on notera que de l'autre côté de la platine 1, au niveau de la face latérale 11, le conduit 4 est relié à un bouchon 12 par l'intermédiaire d'un autre raccord métallique 50, identique au raccord métallique précédemment décrit. En d'autres termes, le bouchon 12 est soudé au manchon métallique 29 de cet autre raccord métallique 50.

La figure 7 est une vue en coupe d’un exemple de module électronique comprenant des composants 10a et 10b montés sur une platine 1. Les composants 10a et 10b sont arrangés, respectivement, suivant une première et une deuxième ligne. Ces composants 10a, 10b émettent de la chaleur qu'il est intéressant d'évacuer.

La platine 1 diffère de celle de la figure 1, notamment, en ce qu'elle est traversée par deux conduits 4a, 4b au lieu d'un seul. Les deux conduits 4a et 4b sont respectivement disposés sous-jacents aux première et deuxième lignes de composants 10a, 10b. A l’opposé de la surface plane de support 3 des composants, le corps 2 comprend deux bourrelets 8a et 8b délimitant les deux conduits 4a et 4b. Des nervures de renfort 9 sont par ailleurs aménagées sur la même face, de part et d’autre des bourrelets 8a et 8b. Du fait des bourrelets 8a, 8b et des nervures 9, le corps 2 présente une grande rigidité et une faible masse.

Les conduits 4a, 4b étant proches des composants 10a et 10b, l’évacuation de la chaleur émise par ces composants en fonctionnement est optimale et les températures dans le corps 2 et les composants 10a, 10b sont mieux contrôlées.

Les conduits 4a, 4b du caloduc traversent le corps 2 de la platine et débouche sur deux faces latérales opposées de celle-ci. D’un côté de la platine 1, chaque conduit 4a, 4b est relié à une conduite métallique extérieure (non représentée) du même type que la conduite métallique 34 de la figure 1. De l’autre côté de la platine, chaque conduit 4a, 4b peut être bouché par un bouchon (non représenté) du même type que le bouchon 12 de la figure 1 ou, en variante, les conduits 4a, 4b peuvent être raccordés entre eux par un raccord en U (non représenté). Ce raccord en U est par exemple de même nature que la conduite métallique 34 et, comme cette conduite, peut être raccordé aux conduits 4a, 4b par l'intermédiaire de raccords métalliques 50 du même type que celui de la figure 5, auquel cas le raccord en U peut être soudé aux raccords métalliques 50.

Les modes ou exemples de réalisation décrits dans le présent exposé sont donnés à titre illustratif et non limitatif, une personne du métier pouvant facilement, au vu de cet exposé, modifier ces modes ou exemples de réalisation, ou en envisager d'autres, tout en restant dans la portée de l'invention telle que définie dans les revendications annexées.

Enfin, les différentes caractéristiques des modes ou exemples de réalisation décrits dans le présent exposé peuvent être considérées isolément ou être combinées entre elles. Lorsqu'elles sont combinées, ces caractéristiques peuvent l'être comme décrit ci-dessus ou différemment, l'invention ne se limitant pas aux combinaisons spécifiques précédemment décrites. En particulier, sauf précision contraire ou incompatibilité technique, une caractéristique décrite en relation avec un mode ou un exemple de réalisation peut être appliquée de manière analogue à un autre mode ou exemple de réalisation.

Claims

Module électronique comprenant des composants électroniques (10a, 10b) montés sur une platine (1), dans lequel:
la platine comprend un corps (2) en matériau céramique ayant une surface de support (3) sur laquelle sont arrangés les composants électroniques;
la platine (1) est équipée d’un caloduc formé par une structure capillaire et une enceinte hermétique renfermant un fluide sous forme liquide en équilibre avec sa phase gazeuse, le caloduc permettant d'évacuer la chaleur transmise au corps (2) de la platine par les composants électroniques (10a, 10b) en fonctionnement;
au moins un conduit (4, 4a, 4b) est formé dans l'épaisseur du corps (2) de la platine et débouche sur au moins une face (5) de ce corps par un premier orifice (60), ce conduit délimitant en partie l'enceinte hermétique du caloduc et formant une zone d'absorption thermique du caloduc;
au moins une conduite métallique (34), extérieure à la platine (1), est raccordée au conduit au niveau du premier orifice (60), de manière étanche et par l'intermédiaire d'un raccord métallique (50), cette conduite métallique (34) délimitant en partie l'enceinte hermétique du caloduc et formant la zone de dissipation thermique du caloduc.
Module électronique selon la revendication 1, dans lequel le raccord métallique (50) comprend:
une première bride (52) et une deuxième bride (54) disposées de part et d'autre d'une paroi (62) du corps de platine; et
des tiges (55) traversant cette paroi;
dans lequel les première et deuxième brides (52, 54) peuvent être rapprochées l'une de l'autre par actionnement des tiges (55), pour serrer la paroi (62) entre elles; et
dans lequel la conduite métallique (34) est fixée à la première bride (52).
Module électronique selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un joint métallique (59) est disposé entre la première bride (52) et la paroi (62) du corps de platine.
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les brides (52, 54) sont réalisées en un matériau métallique ayant un coefficient de dilatation thermique linéaire αi tel que:
α1 < αi < α2,
où α1 est le coefficient de dilatation thermique linéaire du matériau céramique du corps (2) de la platine (1) et où α2 est le coefficient de dilatation thermique linéaire du matériau de la conduite métallique (34).
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la conduite métallique (34) est fixée à la première bride (52) par l'intermédiaire d'un manchon métallique (29), le manchon métallique (29) étant soudé à une de ses extrémités à la première bride (52) et à son autre extrémité à la conduite métallique (34).
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les tiges (55) ont une extrémité filetée, la deuxième bride (54) étant percée de trous taraudés (54A) dans lesquels se vissent les extrémités filetées des tiges (55).
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la deuxième bride (54) est en au moins deux parties reparties de part et d'autre du conduit (4).
Module électronique selon la revendication 7, dans lequel les deux parties de la deuxième bride (54) sont logées, respectivement, dans deux fentes (64) ménagées dans le corps (2) de la platine, de part et d'autre du conduit (4), le fond de chaque fente (64) ayant une forme complémentaire de la face interne (53) de la partie de deuxième bride correspondante.
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le matériau céramique est à base de carbure de silicium.
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la conduite métallique (34) et le manchon (29) sont en acier inoxydable.
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les brides (52, 54) sont en alliage fer-nickel.
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le conduit (4) et les composants électroniques (10a, 10b) sont superposés.
Module électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel les composants électroniques (10a, 10b) sont disposés en ligne sur une longueur supérieure à 10 cm, le conduit (4) s'étendant parallèlement à cette ligne.
Module électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le corps (2) de la platine comprend, sur la face opposée à la surface de support (3), au moins un bourrelet (8a, 8b) délimitant ledit conduit.
Module électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la structure capillaire est composée d’au moins une mèche (21) avec des mailles, et dans lequel la mèche (21) s'étend à l'intérieur et le long de l'enceinte du caloduc, la mèche étant un élément distinct du conduit (4) et de la conduite métallique (34).