FR3108822A1 - Module de puissance avec surmoulage, dispositifs comportant un tel module de puissance et procede de fabrication d’un module de puissance avec surmoulage - Google Patents

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Abstract

Le module de puissance comporte : - des pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires, au moins une des pièces de connexion électrique comprenant au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale ; - au moins un transistor connecté électriquement entre deux faces supérieures de respectivement deux des plaques principales ; et - un surmoulage isolant électrique (402), par exemple en résine, recouvrant chaque transistor et au moins une partie des faces supérieures des plaques principales. Au moins une des pièces de connexion électrique présente en outre au moins un tenon d’accroche (322) au surmoulage (402), distinct du ou des connecteurs électriques de cette pièce de connexion électrique si cette dernière en comprend, chaque tenon d’accroche (322) se projetant uniquement selon une direction de projection (DP) dans le plan principal, depuis une tranche de la plaque principale de cette pièce de connexion électrique, et le surmoulage (402) recouvre au moins partiellement le tenon d’accroche (322). Figure pour l’abrégé : Fig. 8

Description

MODULE DE PUISSANCE AVEC SURMOULAGE, DISPOSITIFS COMPORTANT UN TEL MODULE DE PUISSANCE ET PROCEDE DE FABRICATION D’UN MODULE DE PUISSANCE AVEC SURMOULAGE
La présente invention concerne un module de puissance avec surmoulage, un système électronique et un convertisseur de tension comportant un tel module de puissance, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel module de puissance avec surmoulage.
La demande de brevet français publiée sous le numéro FR 3 068 564 A1 décrit un module de puissance comportant :
  • des pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires, au moins une des pièces de connexion électrique comprenant au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale ;
  • au moins un transistor connecté électriquement entre deux faces supérieures de respectivement deux des plaques principales ; et
  • un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, recouvrant chaque transistor et au moins une partie des faces supérieures des plaques principales.
Un tel module de puissance peut par exemple être employé dans un véhicule automobile. Or, dans un tel environnement, le module de puissance peut être soumis à des vibrations mécaniques relativement importantes.
Un inconvénient d’un tel module de puissance est que le surmoulage risque de se décoller avec le temps, par exemple à cause des vibrations mécaniques mentionnées précédemment.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un module de puissance qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Il est donc proposé un module de puissance comportant :
  • des pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un même plan principal de manière à être sensiblement coplanaires, au moins une des pièces de connexion électrique comprenant au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale ;
  • au moins un transistor connecté électriquement entre deux faces supérieures de respectivement deux des plaques principales ; et
  • un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, recouvrant chaque transistor et au moins une partie des faces supérieures des plaques principales ;
caractérisé en ce qu’au moins une des pièces de connexion électrique présente en outre au moins un tenon d’accroche au surmoulage, distinct du ou des connecteurs électriques de cette pièce de connexion électrique si cette dernière en comprend, chaque tenon d’accroche se projetant uniquement selon une direction de projection dans le plan principal, depuis une tranche de la plaque principale de cette pièce de connexion électrique, et en ce que le surmoulage recouvre au moins partiellement le tenon d’accroche.
Grâce à l’invention, la surface de contact entre le surmoulage et les pièces de connexion est augmentée par rapport au cas sans tenon, ce qui permet aux plaques principales d’être mieux retenues par le surmoulage.
Un module de puissance selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Selon une première caractéristique, le connecteur électrique se projette depuis la plaque principale dans le plan principal.
Selon une outre caractéristique, le transistor présente une face inférieure plaquée contre la face supérieure d’une des plaques principales à laquelle le transistor est connecté.
Selon une autre caractéristique, le tenon d’accroche et la plaque principale le portant sont réalisés en une seul pièce par continuité de matière.
Selon une autre caractéristique, le connecteur électrique et la plaque principale le portant sont réalisés en une seul pièce par continuité de matière.
Selon une outre caractéristique, le module de puissance comporte deux transistors, par exemple présentant des faces inférieures plaquées respectivement contre des faces supérieures des plaques principales de deux pièces de connexion différentes ou bien contre la face supérieure de la plaque principale d’une même pièce de connexion.
Selon une autre caractéristique, au moins un du ou des connecteurs électriques se projette au moins en partie selon le plan principal.
Selon une autre caractéristique, chacune des pièces de connexion électrique comprend au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage est intégral en une seule pièce.
Selon une autre caractéristique, chaque transistor, d’une part, présente une face inférieure plaquée contre l’une des deux faces supérieures auxquelles ce transistor est connecté électriquement et, d’autre part, est connecté électriquement, par exemple par un ou plusieurs rubans ou fils, à l’autre des deux faces supérieures.
Selon une autre caractéristique, au moins une des plaques principales présente, sur une face inférieure, au moins une première cavité remplie par le surmoulage, et le surmoulage présente, dans cette cavité, une face inférieure affleurant la face inférieure de la plaque principale.
Selon une autre caractéristique, chaque première cavité est ouverte sur la tranche de la plaque principale présentant cette cavité.
Selon une autre caractéristique, chaque connecteur électrique présente une extrémité fixe fixée à la plaque principale, cette extrémité fixe présentant une face inférieure entièrement découverte de surmoulage.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage présente un plot se projetant vers le bas
Selon une autre caractéristique, les plaques principales sont séparées les unes des autres selon le plan principal par au moins un interstice et le surmoulage remplit chaque interstice et présente, dans chaque interstice, une face inférieure affleurant des faces inférieures des plaques principales.
Selon une autre caractéristique, le plot se projette depuis la face inférieure du surmoulage présent dans l’interstice.
Selon une autre caractéristique, la direction de projection du tenon d’accroche est sensiblement perpendiculaire à la tranche de la plaque principale d’où se projette le tenon d’accroche.
Selon une autre caractéristique, le tenon d’accroche présente une longueur, selon sa direction de projection, inférieure ou égale à 5 mm
Selon une autre caractéristique, les pièces de connexion électrique sont obtenues par découpage d’une plaque métallique.
Selon une autre caractéristique, le tenon d’accroche est formé par un résidu de patte d’attache résultant d’une découpe d’une patte d’attache reliant, avant la découpe, la plaque principale à une autre plaque coplanaire de ladite plaque métallique.
Selon une autre caractéristique, le tenon d’accroche est situé sur une portion de tranche externe de la plaque principale.
Selon une autre caractéristique, chacun d’au moins un du ou des tenons d’accroche présente une épaisseur, ainsi qu’une largeur supérieure ou égale à son épaisseur.
Selon une autre caractéristique, le tenon d’accroche est entièrement recouvert par le surmoulage.
Selon une autre caractéristique, chaque tenon d’accroche présente :
  • une extrémité fixe fixée à la tranche de la plaque principale,
  • une face supérieure,
  • une face inférieure,
  • deux faces latérales, et
  • une face avant,
et le surmoulage recouvre au moins partiellement un ou plusieurs parmi : la face inférieure, la face supérieure, les faces latérales et la face avant de chaque tenon d’accroche.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage laisse au moins partiellement découvert la face inférieure d’au moins un du ou des tenons d’accroche.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage présente au moins une deuxième cavité laissant au moins partiellement découvert la face supérieure d’au moins un du ou des tenons d’accroche.
Selon une autre caractéristique, la cavité délimite un volume libre englobant un cylindre droit ayant une base circulaire comprise dans le plan principal, cette base circulaire ayant un diamètre compris entre 3 et 5 mm, de préférence 4 mm, et un centre situé à une distance comprise entre 0,5 et 1,5 mm, de préférence 1 mm, d’une ligne du plan principal reliant les deux parties d’une tranche du surmoulage entourant la cavité.
Selon une autre caractéristique, le centre de la base circulaire est situé à la verticale d’un milieu d’une largeur du tenon d’accroche.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage présente une excroissance périphérique longeant au moins une partie un bord externe du surmoulage selon le plan principal et se projetant vers le bas plus bas que la face inférieure de la ou des plaques principales, cette excroissance périphérique recouvrant au moins partiellement la face inférieure d’au moins un du ou des tenons d’accroche.
Selon une autre caractéristique, l’excroissance périphérique recouvre le tenon d’accroche à l’avant de son extrémité fixe de manière à laisser la face inférieure du tenon d’accroche découverte au niveau de son extrémité fixe.
Selon une autre caractéristique, la face avant d’au moins un du ou des tenons d’accroche dont la face inférieure est recouverte par l’excroissance périphérique, est entièrement recouverte par le surmoulage, par exemple par l’excroissance périphérique du surmoulage.
Selon une autre caractéristique, la face avant d’au moins un du ou des tenons d’accroche est entièrement recouverte par le surmoulage.
Selon une autre caractéristique, au moins un du ou des tenons d’accroche dépasse du surmoulage selon sa direction de projection d’une distance inférieure à 2 mm.
Selon une autre caractéristique, le module de puissance comporte deux tenons d’accroche se projetant depuis la tranche de la même plaque principale, et le surmoulage recouvre, d’une part, au moins partiellement une partie de la tranche s’étendant entre les deux tenons d’accroche et, d’autre part, au moins partiellement les faces latérales en vis-à-vis de ces deux tenons d’accroche.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage laisse apparent au moins une partie d’une face inférieure de la plaque principale d’au moins une pièce de connexion électrique, cette partie laissée apparente étant conçue pour être plaquée contre un dissipateur thermique.
Selon une autre caractéristique, un transistor est plaqué contre la plaque principale dont une partie de la face inférieure est laissée apparente par le surmoulage pour être plaquée contre le dissipateur thermique.
Il est également proposé un système électronique comprenant un dissipateur thermique et un module de puissance selon l’invention, et dans lequel le dissipateur de chaleur est en contact thermique avec au moins une face inférieure laissée apparente par le surmoulage.
Selon une caractéristique optionnelle, le dissipateur thermique est en contact thermique avec au moins une partie de la face inférieure laissées apparentes par le surmoulage via un élément de liaison thermique électriquement isolant.
Selon une autre caractéristique optionnelle, le plot vient au contact du dissipateur thermique afin de contrôler l’épaisseur de l’élément de liaison thermique électriquement isolant présent entre le dissipateur thermique et la ou les faces inférieures de la ou des plaques principales laissées découvertes par le surmoulage.
Il est également proposé un convertisseur de tension comprenant un module de puissance selon l’invention ou bien un système électronique selon l’invention.
Il est également proposé un procédé de fabrication d’un module de puissance, comportant :
  • l’obtention d’une plaque conductrice, de préférence en métal, s’étendant selon un plan principal ;
  • la découpe, dans la plaque conductrice, d’une part, d’une pièce de cadre et de plusieurs pièces planes comportant au moins deux pièces de connexion électrique présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon le plan principal de manière à être sensiblement coplanaires, au moins une des pièces de connexion électrique comprenant au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale, et, d’autre part, de pattes d’attache de chaque plaque principale avec au moins une de la ou des autres pièces ;
  • la connexion électrique d’au moins un transistor entre deux faces supérieures de respectivement deux plaques principales ;
  • la réalisation avec un matériau isolant électrique, par exemple de la résine, d’un surmoulage du transistor et d’au moins une partie des faces supérieures des plaques principales ; et
  • la coupe des pattes d’attache pour séparer chaque pièce de connexion électrique de la ou des autres pièces ;
caractérisé en ce que la coupe des pattes d’attache est réalisée de manière à laisser un résidu de patte d’attache se projetant d’une des plaques principales et formant un tenon d’accroche au surmoulage se projetant depuis la plaque principale selon le plan principal, distinct du ou des connecteurs électriques de cette pièce de connexion électrique si cette dernière en comprend, chaque tenon d’accroche se projetant uniquement selon une direction de projection dans le plan principal, depuis une tranche de la plaque principale de cette pièce de connexion électrique, et en ce que le surmoulage (est réalisé de manière à recouvrir au moins partiellement le tenon d’accroche.
Un procédé selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Selon une première caractéristique, le surmoulage est réalisé par coulage ou injection en une seule fois du matériau isolant électrique dans un moule.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage est réalisé avant la coupe des pattes d’attache.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage est réalisé après la coupe des pattes d’attache.
Selon une autre caractéristique, la coupe des pattes d’attache comporte la coupe d’une première partie des pattes d’attache, puis la réalisation du surmoulage, puis la coupe d’une deuxième partie des pattes d’attache.
Selon une autre caractéristique, la réalisation du surmoulage comporte la réalisation d’une partie du surmoulage, puis la coupe des pattes d’attache, puis la réalisation d’une deuxième partie du surmoulage.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage est réalisé pour présenter au moins une cavité laissant au moins partiellement découvert une face supérieure d’au moins un du ou des tenons d’accroche.
Selon une autre caractéristique, la cavité délimite un volume libre englobant un cylindre droit ayant une base circulaire comprise dans le plan principal, cette base circulaire ayant un diamètre compris entre 3 et 5 mm, de préférence 4 mm, et un centre situé à une distance comprise entre 0,5 et 1,5 mm, de préférence 1 mm, d’une ligne du plan principal reliant les deux parties d’une tranche du surmoulage entourant la cavité.
Selon une autre caractéristique, la coupe des pattes d’attache comporte tout d’abord le placement d’une pièce de renfort contre la face supérieure d’au moins une des pattes d’attache, cette face supérieure étant découverte par la cavité, puis la coupe de la patte d’attache 2104 du bas vers le haut avec un outil de coupe afin de réaliser un effet de cisaillement avec la pièce de renfort.
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 représente schématiquement un système électrique comportant un convertisseur de tension mettant en œuvre l’invention,
la figure 2 est une vue éclatée en trois dimensions du convertisseur de tension de la figure 1,
la figure 3 est une vue en trois dimensions de dessus d’un module de puissance du convertisseur de tension de la figure 2, sans surmoulage,
la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 4, avec surmoulage,
la figure 5 est une vue en trois dimensions de dessous du module de puissance des figures 3 et 4, sans surmoulage,
la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5, avec surmoulage,
la figure 7 est une vue en trois dimensions de dessus de tenons d’accroche au surmoulage du module de puissance des figures 3 à 6, sans surmoulage,
la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7, avec surmoulage,
la figure 9 est une vue en trois dimensions de dessous des tenons d’accroche des figures 7 et 8, avec surmoulage,
la figure 10 est une vue de dessus d’une cavité du surmoulage découvrant une face supérieure du tenon d’accroche,
la figure 11 est une vue en trois dimensions de dessous des tenons d’accroche dans un mode de réalisation alternatif,
la figure 12 est une vue en trois dimensions en coupe du module de puissance dans le mode de réalisation alternatif de la figure 11,
la figure 13 est une vue en trois dimensions de dessous des tenons d’accroche dans un mode de réalisation alternatif,
la figure 14 est une vue en trois dimensions en coupe du module de puissance dans le mode de réalisation alternatif de la figure 13,
la figure 15 est une vue en trois dimensions de dessous des tenons d’accroche dans un mode de réalisation alternatif,
la figure 16 est une vue en trois dimensions en coupe du module de puissance dans le mode de réalisation alternatif de la figure 15,
la figure 17 est une vue en trois dimensions de dessous des tenons d’accroche dans un mode de réalisation alternatif,
la figure 18 est une vue en trois dimensions en coupe du module de puissance dans le mode de réalisation alternatif de la figure 17,
la figure 19 est une vue en trois dimensions d’un autre mode de réalisation du module de puissance du convertisseur de tension de la figure 1, sans surmoulage,
la figure 20 est une vue similaire à celle de la figure 19, avec surmoulage,
la figure 21 est une vue en trois dimensions de dessous d’une plaque découpée pour former des pièces de connexion électrique du module de puissance, avec surmoulage.
la figure 22 est une vue en trois dimensions de dessus de la plaque découpée de la figure 21, et
la figure 23 illustre les étapes successives d’un procédé de fabrication d’un module de puissance, selon un mode de réalisation de l’invention.
En référence à lafigure 1, un système électrique 100 mettant en œuvre l’invention va à présent être décrit.
Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile.
Le système électrique 100 comporte tout d’abord une source d’alimentation électrique 102 conçue pour délivrer une tension continue U, par exemple comprise entre 10 V et 100 V, par exemple 48 V ou bien 12 V. La source d’alimentation électrique 102 comporte par exemple une batterie.
Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
Le système électrique 100 comporte en outre un convertisseur de tension 104 connecté entre la source d’alimentation électrique 102 et la machine électrique 130 pour effectuer une conversion entre la tension continue U et les tensions de phase.
Le convertisseur de tension 104 comporte tout d’abord une barre omnibus positive 106 et une barre omnibus négative 108 destinées à être connectées à la source d’alimentation électrique 102 pour recevoir la tension continue U, la barre omnibus positive 106 recevant un potentiel électrique haut et la barre omnibus négative 108 recevant un potentiel électrique bas.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre au moins un module de puissance 110 comportant une ou plusieurs barres omnibus de phase 122 destinées être respectivement connectées à une ou plusieurs phases de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte trois modules de puissance 110 comportant chacun deux barres omnibus de phase 122 connectées à deux phases de la machine électrique 130.
Plus précisément, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 comporte deux systèmes triphasés comportant chacun trois phases, et destinés à être électriquement déphasés de 120° l’un par rapport à l’autre. De préférence, les premières barres omnibus de phase 122 des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du premier système triphasé, tandis que les deuxièmes barres omnibus de phase 122 des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du deuxième système triphasé.
Chaque module de puissance 110 comporte, pour chaque barre omnibus de phase 122, un interrupteur de côté haut 112 connecté entre la barre omnibus positive 106 et la barre omnibus de phase 122 et un interrupteur de côté bas 114 connecté entre la barre omnibus de phase 122 et la barre omnibus négative 108. Ainsi, les interrupteurs 112, 114 sont agencés de manière à former un bras de commutation, dans lequel la barre omnibus de phase 122 forme un point milieu.
Chaque interrupteur 112, 114 comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur 112, 114 entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d’un signal de commande qui lui est appliqué. Les interrupteurs 112, 114 sont de préférence des transistors, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) présentant une grille formant la borne de commande 120, et un drain et une source formant respectivement les bornes principales 116, 118. Alternativement, les interrupteurs 112, 114 pourraient être des transistors bipolaires à grille isolée (de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor » ou IGBT).
Dans l’exemple décrit, les interrupteurs 112, 114 ont chacun la forme d’une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure. La première borne principale 116 s’étend sur la face inférieure, tandis que la deuxième borne principale 118 s’étend sur la face supérieure. Les interrupteurs 112, 114 sont destinés à être traversés, entre leurs bornes principales 116, 118, par un courant supérieure à 1 A.
Il sera apprécié que la barre omnibus positive 106, la barre omnibus négative 108 et les barres omnibus de phase 122 sont des conducteurs électriques rigides conçus pour supporter les courants électriques d’au moins 1 A destinés à traverser les interrupteurs 112, 114. Elles présentent de préférence une épaisseur d’au moins 1 mm.
Par ailleurs, dans l’exemple décrit, la barre omnibus positive 106 comporte tout d’abord une barre omnibus commune positive 106A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale positive 106B connectée à la barre omnibus commune positive 106A. De manière similaire, la barre omnibus négative 108 comporte une barre omnibus commune négative 108A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale négative 108B pour chaque interrupteur de côté bas 114, les barres omnibus locales négatives 108B étant connectées à la barre omnibus commune négative 108B. Les connexions sont représentées sur la figure 1 par des losanges.
En outre, dans l’exemple décrit, la barre omnibus commune positive 106A et la barre omnibus commune négative 108A sont chacune formée d’une seule pièce conductrice.
En outre, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 a à la fois une fonction d’alternateur et de moteur électrique. Plus précisément, le véhicule automobile comporte en outre un moteur thermique (non représenté) présentant un axe de sortie auquel la machine électrique 130 est reliée par une courroie (non représentée). Le moteur thermique est destiné à entraîner des roues du véhicule automobile par l’intermédiaire de son axe de sortie. Ainsi, en fonctionnement comme alternateur, la machine électrique 130 fournit de l’énergie électrique en direction de la source d’alimentation électrique 102 à partir de la rotation de l’axe de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme redresseur. En fonctionnement comme moteur électrique, la machine électrique entraîne l’arbre de sortie (en complément ou bien à la place du moteur thermique). Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur.
La machine électrique 130 est par exemple localisée dans une boîte de vitesses ou bien dans un embrayage du véhicule automobile ou bien en lieu et place de l’alternateur.
Dans la suite de la description, la structure et la disposition des éléments du convertisseur de tension 104 vont être décrits plus en détails, en référence à une direction verticale H-B, « H » représentant le haut et « B » représentant le bas.
En référence à lafigure 2, le convertisseur de tension 104 comprend un dissipateur thermique 206, également appelé dissipateur de chaleur, présentant des surfaces d’échange thermique 204 sur lesquelles sont respectivement montés les modules de puissance 110 (un seul module de puissance 110 est représenté sur la figure 2). L’échange thermique entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110 est réalisé par exemple grâce à un contact, direct ou par l’intermédiaire d’une pate conductrice thermiquement, entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110.
Le convertisseur de tension 104 comprend également un boitier support 208 sur lequel est fixé un module électronique secondaire comme un module de contrôle 210. Dans l’exemple de la figure 1, le module de contrôle 210 est une carte de contrôle. En outre et de façon optionnelle, le boitier support 208 est monté sur le dissipateur thermique 206.
En référence à lafigure 3, le module de puissance 110 comporte plusieurs pièces de connexion électrique 304, de préférence en métal.
Chaque pièce de connexion électrique 304 présente une plaque principale 306 s’étendant selon un plan principal PP horizontal, le même pour toutes les plaques principales 306 de manière que les plaques principales 306 soient sensiblement coplanaires. En particulier, dans l’exemple décrit, les plaques principales 306 présentent des faces supérieures 308 horizontales respectives s’étendant au même niveau. Par soucis de clarté, les faces supérieures 308 ne sont indiquées sur la figure 3 que pour les plaques principales 306 les plus grandes.
Par ailleurs, les plaques principales 306 sont séparées les unes des autres selon le plan principal PP par au moins un interstice 310. Dans l’exemple décrit, chaque interstice 310 présente une largeur inférieure ou égale à un cinq millimètres. Cela signifie que les deux plaques principales délimitant l’interstice 310 sont distantes d’au plus cinq millimètres le long de cet interstice 310.
De manière générale, au moins une des pièces de connexion électrique 304 (toutes dans l’exemple décrit) présente en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale 306. Chaque connecteur électrique est par exemple soit sous la forme d’une broche 3121, soit sous la forme d’une languette pliée 3122, 3123, soit encore sous la forme d’une languette droite 3124.
Dans l’exemple décrit ici, les languettes droites 3124 forment les barres omnibus de phase 122, la languette pliée 3123forme la barre omnibus locale 106A et les languettes pliées 3122forment les barres omnibus locales négatives 108B
Dans les deux premiers cas, chaque connecteur électrique 3121, 3122, 3123présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 306, une portion principale 316 s’étendant verticalement dans l’exemple décrit et se terminant par une extrémité libre 318 et un coude 320 reliant l’extrémité fixe 314 à la portion principale 316. Par soucis de clarté, ces différents éléments des connecteurs électriques 3121, 3122, 3123ne sont indiqués sur la figure 3 que pour deux connecteurs électriques 3121, 3122, l’un en forme de broche, l’autre en forme de languette.
Dans le cas d’une languette droite, le connecteur électrique 3124se projette dans le plan principal PP sur une grande longueur afin de permettre sa connexion, par exemple au moins un centimètre. En outre, le connecteur électrique 3124présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 306, cette extrémité fixe 314 ayant une grande largeur pour permettre le passage de courant, par exemple d’au moins un centimètre.
Par ailleurs, au moins une des pièces de connexion électrique 304 présente en outre au moins un tenon d’accroche 322 à un surmoulage du module de puissance 110, qui sera décrit plus loin en référence à la figure 4. Dans l’exemple décrit, plusieurs tenons d’accroche 322 sont prévus. Les tenons d’accroche 322 sont dédiés à retenir le surmoulage contre les pièces de connexion électrique 304. Ainsi, le ou les tenons d’accroche 322 d’une pièce de connexion électrique 304 sont distincts du ou des connecteurs électriques 3121, 3122, 3123, 3124éventuellement présents sur cette pièce de connexion électrique 304. En particulier, de par sa conception, par exemple de par ses dimensions, chaque tenon d’accroche 322 ne permet pas d’établir une connexion électrique avec un autre conducteur électrique et est de ce fait destiné à rester libre de toute connexion électrique à un autre conducteur électrique.
Chaque tenon d’accroche 322 se projette ainsi uniquement selon une direction de projection DP dans le plan principal PP, depuis une tranche de la plaque principale 306 de cette pièce de connexion électrique 304. Ceci est en contraste des connecteurs électriques 3121en forme de broche et des connecteurs électriques en forme de languette pliée 3122, 3123, dont la portion verticale 316 se projette verticalement. Par exemple, la direction de projection DP du tenon d’accroche 322 est sensiblement perpendiculaire à la tranche de la plaque principale 306 d’où se projette le tenon d’accroche 322. De préférence, le tenon d’accroche 322 présente une longueur, selon sa direction de projection DP, inférieure ou égale à cinq millimètres et présente une épaisseur E, identique à celle de la plaque principale 306 dans l’exemple décrit, et une largeur L supérieure ou égale à son épaisseur E. Cette largeur L est de préférence inférieure ou égale à 5 millimètre. Ces dimensions sont en contraste de celles des connecteurs électriques 3124en forme de languette droite.
Toujours de préférence, les tenons d’accroche 322 sont situés à l’extérieur du module de puissance 110. Ainsi, chaque tenon d’accroche 322 est situé sur une portion de tranche externe de la plaque principale 306, c’est-à-dire une portion de tranche ne délimitant pas un interstice 310.
Comme cela sera expliqué en détail en références aux figures 21 à 23, les pièces de connexion électrique 304 sont obtenues dans l’exemple décrit par découpage d’une plaque métallique. Ainsi, chaque tenon d’accroche 322 peut être formé par un résidu de patte d’attache résultant d’une découpe d’une patte d’attache reliant, avant la découpe, la plaque principale à une autre plaque coplanaire de ladite plaque métallique.
Dans l’exemple décrit ici, la plaque métallique est en cuivre. En variante, la plaque métallique pourrait être en aluminium ou encore en or.
Par ailleurs, comme expliqué précédemment, le module de puissance 110 comporte les transistors 112, 114 chacun connecté électriquement entre deux faces supérieures 308 de respectivement deux des plaques principales 306, par exemple pour faire passer et interrompre sur commande un courant de puissance, pouvant par exemple être supérieure à un ampère, entre ces deux plaques principales 306. Chaque transistor 112, 114 présente tout d’abord une face inférieure plaquée contre l’une des deux faces supérieures 308 auxquelles ce transistor est connecté électriquement. Chaque transistor 112, 114 présente en outre une face supérieure dont une partie est connecté électriquement, par exemple par un ou plusieurs rubans 326 (comme dans l’exemple représenté) ou fils, à l’autre des deux faces supérieures. Dans l’exemple décrit, la face supérieure du transistor 112, 114 comporte en outre une partie de commande du transistor 112, 114, connectée électriquement à une face supérieure d’une troisième plaque principale 306, par exemple par un fil 328 dans l’exemple décrit.
Dans l’exemple décrit, les rubans 326 sont en aluminium et présente par exemple des dimensions de 2mmx0.3mm. Dans une variante de réalisation, les rubans 326 sont en or.
Dans l’exemple décrit, le fil 328 est en aluminium et présente un diamètre de 0.2mm Dans une variante de réalisation, le fil 328 est en or.
Dans l’exemple décrit, les connecteurs électriques 3121en forme de broche servent à la connexion du module de puissance 110 au module de contrôle 210, afin de faire des mesures de grandeurs électriques et de commander les transistors 112, 114.
En outre, toujours dans l’exemple décrit, les connecteurs électriques 3122sont connectés à la barre omnibus négative 108 et le connecteur électrique 3123est connecté à la barre omnibus positive 106.
En outre, toujours dans l’exemple décrit, les deux connecteurs électriques 3124en forme de languette droite forment respectivement les deux barres omnibus de phase 122 du module de puissance 110.
En référence à lafigure 4, le surmoulage du module de puissance 110 est représenté et porte la référence 402. Le surmoulage 402 est un isolant électrique et recouvre entièrement chaque transistor 112, 114, chaque rubans 326 et chaque fil 328 et au moins une partie des faces supérieures 308 des plaques principales 306. Le surmoulage 402 est par exemple en résine, par exemple encore en époxy. De préférence, le surmoulage 402 est intégral en une seule pièce.
Le surmoulage 402 recouvre au moins partiellement chaque tenon d’accroche 322. Ainsi, la surface de contact entre le surmoulage 402 et les pièces de connexion 304 est augmentée, par rapport au cas sans tenon, ce qui permet au surmoulage 402 de mieux retenir les plaques principales 306.
En référence à lafigure 5, au moins une des plaques principales 306 présente, sur une face inférieure 502, au moins une cavité 504 de retenue du surmoulage 402. Chaque cavité de retenue 504 est ouverte sur la tranche de la plaque principale 306 présentant cette cavité. En d’autres termes, la cavité de retenue 504 se situe à la périphérie de la face inférieure 502 de la plaque principale 306. En outre, chaque cavité de retenue 504 définit une marche horizontale décalée verticalement au-dessus de la face inférieure 502 de la plaque principale 306. Chaque cavité de retenue 504 est réalisée par exemple par emboutissage.
Comme cela est visible sur lafigure 6, le surmoulage 402 laisse apparent au moins une partie de la face inférieure 502 de la plaque principale 306 de chaque pièce de connexion électrique 304 comprenant au moins un connecteur électrique 3121, 3122, 3123, 3124. Cette partie laissée apparente est conçue pour être plaquée contre le dissipateur thermique 206. Ainsi, le dissipateur thermique 206 est en contact thermique avec chaque partie de la face inférieure 502 laissée apparente par le surmoulage 402. Ce contact thermique peut être un contact direct ou bien via un élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur.
En outre, chaque cavité de retenue 504 est remplie par le surmoulage 402, et le surmoulage 402 présente, dans cette cavité de retenue 504, une face inférieure affleurant la face inférieure 502 de la plaque principale 206.
Par ailleurs, il sera apprécié que l’extrémité fixe 314 de chaque connecteur électrique 3121, 3122, 3123, 3124présente une face inférieure entièrement découverte de surmoulage 402. En outre, le surmoulage 402 remplit chaque interstice 310 et présente, dans chaque interstice 310, une face inférieure affleurant des faces inférieures 502 des plaques principales 206.
Le surmoulage 402 présente au moins un plot 506 se projetant vers le bas et conçu pour venir au contact direct du dissipateur thermique 206 afin de définir un écartement prédéfini entre les faces inférieures 502 des plaques principales 206 et le dissipateur thermique 206, et ainsi l’épaisseur de l’élément conducteur thermique remplissant cet écartement. Dans l’exemple décrit, chaque plot 506 se projette depuis la face inférieure du surmoulage présent dans l’un des interstices 310 entre les plaques principales 206.
En référence à lafigure 7, chaque tenon d’accroche 322 présente une extrémité fixe 702 fixée à la tranche (désignée par la référence 704) de la plaque principale 306 portant ce tenon d’accroche 322. Il présente en outre une face supérieure 706, une face inférieure 708, deux faces latérales 710 et une face avant 712 formant une extrémité libre du tenon d’accroche 322. Par soucis de clarté, ces différentes parties ne sont indiquées que pour un seul des tenons d’accroche 322, mais il est apparent pour la personne du métier que ces parties se retrouvent sur les autres tenons d’accroche 322. Dans l’exemple décrit, chaque tenon d’accroche 322 présente une épaisseur égale à celle de la plaque principale 306 le portant. En outre, la face supérieure 706 du tenon d’accroche s’étend également dans la continuité de la face supérieure 308 de cette plaque principale 306.
En référence à lafigure 8, de manière générale, le surmoulage 402 recouvre au moins partiellement un ou plusieurs parmi : la face inférieure 708, la face supérieure 706, les faces latérales 710 et la face avant 712 de chaque tenon d’accroche 322.
Dans l’exemple illustré, le surmoulage 402 recouvre la majeure partie des faces latérales 710 de chaque tenon d’accrochage 322 et laisse apparent sa face avant 712, sa face inférieure 708 et la majeure partie de sa face supérieure 706.
Pour recouvrir les faces latérales 710, le surmoulage 402 recouvre au moins partiellement les tranches 704 des plaques principales 306, en particulier entre les deux tenons d’accroche 322 de chaque paire de tenons d’accroche 322 successifs, notamment ceux portés par la même plaque principale 306. Cette partie (indiquée par la référence 806) du surmoulage 402 entre les deux tenons d’accroche 322 s’étend d’une à l’autre des deux faces latérales 710 en vis-à-vis de ces tenons d’accroche 322 et recouvre ces deux faces latérales 710 en majeure partie.
Pour laisser apparent les faces supérieures 706 des tenons d’accroche 322, le surmoulage 402 présente au moins une cavité 802 en forme d’indentation dans une tranche 804 du surmoulage 402. La cavité 802 est ouverte sur la face supérieure du surmoulage 402. Cette cavité 802 découvre ainsi au moins partiellement la face supérieure 706 d’au moins un du ou des tenons d’accroche 322.
De préférence, chaque tenon d’accroche 322 dépasse du surmoulage 402 (c’est-à-dire des parties 806 dans l’exemple illustré) selon sa direction de projection DP d’une distance d’au moins un 1 mm.
En référence à lafigure 9, dans l’exemple décrit, la face inférieure 708 du tenon d’accroche 322 s’étend dans la continuité de la face inférieure 502 de la plaque principale 306. En outre, le surmoulage 402 ne va pas plus bas que les faces inférieures 502 des plaques principales 306 et les laisse entièrement découvertes, de même que les faces inférieures 708 des tenons d’accroche 322.
En référence à lafigure 10,la cavité 802 délimite un volume libre englobant un cylindre droit ayant une base circulaire 1002 comprise dans le plan principal PP, cette base circulaire 1002 ayant un diamètre D compris entre 3 et 5 mm, de préférence 4 mm, et un centre C situé à une distance G comprise entre 0,5 et 1,5 mm, de préférence 1 mm, d’une ligne L du plan principal PP reliant les deux parties de la tranche 804 du surmoulage 402 entourant la cavité 802. De préférence, le centre C de la base circulaire 1002 est situé à la verticale d’un milieu d’une largeur (par exemple parallèle à la ligne L) du tenon d’accroche 322 dont la face supérieure 706 est découverte par la cavité 802.
En référence auxfigures 11 et 12, dans un autre mode de réalisation, le surmoulage 402 est dépourvu de cavité 802 pour au moins un des tenons d’accroche 322 de sorte que le surmoulage 402 recouvre la majeure partie de la face supérieure 706 de chacun de ces tenons d’accroche 322.
En référence auxfigures 13 et 14, dans un autre mode de réalisation, le surmoulage 402 est pourvu de cavités 802 comme aux figures 8 et 9 et présente en outre une excroissance périphérique 1302 longeant au moins une partie d’un bord externe du surmoulage 402 selon le plan principal et se projetant vers le bas plus bas que les faces inférieures 502 des plaques principales 306. Cette excroissance périphérique 1302 a par exemple la forme d’un muret et recouvre au moins partiellement la face inférieure 708 d’au moins un des tenons d’accroche 322. Plus précisément, dans l’exemple décrit, l’excroissance périphérique 1302 recouvre la face inférieure 708 sur toute la largeur du tenon d’accroche 322. En outre, dans l’exemple illustré sur les figures 13 et 14, il sera apprécié que l’excroissance périphérique 1302 recouvre le tenon d’accroche 322 à l’avant de son extrémité fixe 702 de manière à laisser découverte la partie de sa face inférieure 708 située au niveau de son extrémité fixe 702. Cette partie est indiquée sur la figure 14 par la référence 1402.
En référence auxfigures 15 et 16, dans un autre mode de réalisation, le surmoulage 402 est similaire à celui des figures 13 et 14, si ce n’est qu’il recouvre au moins partiellement la face avant 712 d’au moins un des tenons d’accroche 322. Dans l’exemple illustré, le surmoulage 402 recouvre entièrement la face avant du tenon d’accroche 322 représenté.
En référence auxfigures 17 et 18, dans un autre mode de réalisation, le surmoulage 402 recouvre entièrement au moins un des tenons d’accroche 322. Dans l’exemple illustré, le surmoulage 402 est similaire à celui des figures 15 et 16, si ce n’est qu’il recouvre entièrement la face inférieure 708 du tenon d’accroche 322 représenté.
Un autre mode de réalisation du module de puissance 110 est illustré sur lesfigures 19 et 20. Comme cela sera apparent, cet autre mode de réalisation présente les mêmes éléments que le mode de réalisation des figures 3 à 10, ces éléments étant désignés par les mêmes références que précédemment. Les variantes de réalisation des figures 11 à 18 peuvent également s’appliquer au module de puissance des figures 19 et 20.
Lesfigures 21 et 22illustrent une plaque conductrice 2100, de préférence en métal, s’étendant selon le plan principal et dans laquelle sont découpées tout d’abord plusieurs pièces planes comportant une pièce de cadre 2102 et les pièces de connexion électrique 304 du module de puissance 110 (celui des figures 3 à 10 dans l’exemple illustré). Comme expliqué précédemment, chaque pièce de connexion électrique 304 présente une plaque principale et, éventuellement, au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale. Sur les figures 21 et 22, les connecteurs électriques 3121, 3122, 3123ont été pliés. Dans la plaque conductrice 2100 sont en outre formées des pattes d’attache 2104 de chaque plaque principale avec au moins une de la ou des autres pièces (autre pièce de connexion 304 ou bien pièce de cadre 2102). Dans la plaque conductrice 2100 sont en outre également formées des pattes secondaires d’attache de chaque pièce de connexion électrique devant être pliée avec au moins une autre pièce de connexion électrique ou avec la pièce de cadre 2102. Sur les figures 21 et 22, ces pattes secondaires d’attache ne sont pas visibles. Les transistors 112, 114 sont fixés et connectés électriquement et le surmoulage 402 a été réalisé, en particulier de manière à recouvrir totalement les transistors 112, 114 et au moins une partie des faces supérieures des plaques principales, ainsi qu’au moins partiellement au moins certaines des pattes d’attache 2104. Dans l’exemple décrit, le surmoulage 402 s’étend jusqu’au plan des faces inférieures des plaques principales des pièces de connexion 304.
En référence à lafigure 23, un procédé 2300 de fabrication du module de puissance 110 va à présent être décrit.
Au cours d’une étape 2302, une plaque conductrice s’étendant selon un plan principal est obtenue.
Au cours d’une étape 2304, la plaque conductrice obtenue à l’étape précédente est découpée pour définir la pièce de cadre 2102 et les pièces de connexion 304.
Au cours d’une étape 2306, les transistors 112, 114 sont fixés et électriquement connectés aux plaques principales 306 des pièces de connexion 304.
Au cours d’une étape 2308, le surmoulage 402 est réalisé avec un matériau isolant électrique, par exemple de la résine, de manière à recouvrir totalement les transistors 112, 114, au moins une partie des faces supérieures 308 des plaques principales 306, ainsi qu’une partie d’une face supérieure de certaines des pattes d’attache 2104 (celles conçues pour former les tenons d’accroche 322). De préférence, cette étape est réalisée par coulage ou injection en une seule fois dans une seule cavité de moule. De préférence encore, le moule présente une forme délimitant dans le surmoulage 402 chaque cavité 802 laissant au moins partiellement découvert la face supérieure des pattes d‘attaches 2104 conçues pour former les tenons d’accroche 322.
Au cours d’une étape 2309, les pattes secondaires d’attache des connecteurs électrique 3121, 3122, 3123 sont coupées.
Au cours d’une étape 2310, les connecteurs électrique 3121, 3122, 3123sont pliés pour placer leurs portions principales à la verticale dans l’exemple décrit, comme illustré sur la figure 20. Le résultat de cette étape est illustré sur les figures 21 et 22.
Au cours d’une étape 2312, les pattes d’attache 2104 sont coupées pour séparer chaque pièce de connexion électrique 304 de la ou des autres pièces. Dans l’exemple décrit, cette étape comporte tout d’abord, pour au moins une patte d’attache (de préférence pour toutes les pattes d’attache), le placement d’une pièce de renfort contre la face supérieure de cette patte d’attache, cette face supérieure étant découverte grâce à la présence de la cavité 802. Ensuite, un outil de coupe vient couper cette patte d’attache 2104 du bas vers le haut afin de réaliser un effet de cisaillement avec la pièce de renfort. La présence de la pièce de renfort permet d’éviter une déformation du surmoulage pendant la coupe, ce qui pourrait l’endommager.
Ainsi, la présence de la ou des cavités 802 permet de découvrir une surface suffisante de la face supérieure des pattes d’accroche 2104 pour permettre l’utilisation de la pièce de renfort mentionnée précédemment.
La coupe des pattes d’attache 2104 est réalisée de manière à laisser, pour chaque patte d’attache 2104 recouverte par le surmoulage 402, au moins la portion recouverte par le surmoulage 402 comme résidu de patte d’attache. Ce résidu de patte d’attache forme ainsi un des tenons d’accroche 322 décrits précédemment.
Dans une autre mode de réalisation, le surmoulage 402 pourrait être réalisé après la coupe des pattes d’attache 2104. Le surmoulage 402 recouvrirait alors au moins un résidu de patte d’attache formant ainsi un tenon d’accroche 322.
Dans encore un autre mode de réalisation, la coupe des pattes d’attache 2104 comporte la coupe d’une première partie des pattes d’attache 2104 (celles conçues pour former les tenons d’accroche 322), puis la réalisation du surmoulage 422, puis la coupe d’une deuxième partie des pattes d’attache 2104.
Dans encore un autre mode de réalisation, la réalisation du surmoulage 402 comporte la réalisation d’une première partie du surmoulage (celle représentée sur les figure 20 et 21), puis la coupe des pattes d’attache 2104 (au moins celles conçues pour former les tenons d’accroche 322), puis la réalisation, sur la première partie du surmoulage, d’une deuxième partie du surmoulage 402. En particulier, la deuxième partie du surmoulage peut venir recouvrir la face avant des tenons d’accroche 322, ce qui n’était pas possible lors de la réalisation de la première partie du surmoulage puisque les pattes d’attache 2104 n’étaient pas coupées.
Il apparaît clairement qu’un module de puissance tel que ceux décrits précédemment permet de retenir le surmoulage pour éviter son décollement.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims (12)

  1. Module de puissance (110) comportant :
    • des pièces de connexion électrique (304), de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale (306), les plaques principales (306) s’étendant selon un même plan principal (PP) de manière à être sensiblement coplanaires, au moins une des pièces de connexion électrique (304) comprenant au moins un connecteur électrique (3121, 3122, 3123, 3124) se projetant depuis sa plaque principale (306) ;
    • au moins un transistor (112, 114) connecté électriquement entre deux faces supérieures (308) de respectivement deux des plaques principales (306) ; et
    • un surmoulage isolant électrique (402), par exemple en résine, recouvrant chaque transistor (112, 114) et au moins une partie des faces supérieures (308) des plaques principales (306) ;
    caractérisé en ce qu’au moins une des pièces de connexion électrique (304) présente en outre au moins un tenon d’accroche (322) au surmoulage (402), distinct du ou des connecteurs électriques (3121, 3122, 3123, 3124) de cette pièce de connexion électrique (304) si cette dernière en comprend, chaque tenon d’accroche (322) se projetant uniquement selon une direction de projection (DP) dans le plan principal (PP), depuis une tranche (704) de la plaque principale (306) de cette pièce de connexion électrique (304), et en ce que le surmoulage (402) recouvre au moins partiellement le tenon d’accroche (322).
  2. Module de puissance (110) selon la revendication 1, dans lequel au moins une des plaques principales (306) présente, sur une face inférieure (502), au moins une cavité (504) remplie par le surmoulage (402), et dans lequel le surmoulage (402) présente, dans cette cavité (504), une face inférieure affleurant la face inférieure (502) de la plaque principale (306).
  3. Module de puissance (110) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les pièces de connexion électrique (304) sont obtenues par découpage d’une plaque métallique (2100).
  4. Module de puissance (110) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque tenon d’accroche (322) présente :
    • une extrémité fixe (702) fixée à la tranche (704) de la plaque principale (306),
    • une face supérieure (706),
    • une face inférieure (708),
    • deux faces latérales (710), et
    • une face avant (712),
    et dans lequel le surmoulage (402) recouvre au moins partiellement un ou plusieurs parmi : la face inférieure (708), la face supérieure (706), les faces latérales (710) et la face avant (712) de chaque tenon d’accroche (322).
  5. Module de puissance (110) selon la revendication 4, dans lequel le surmoulage (402) présente au moins une cavité (802) laissant au moins partiellement découvert la face supérieure (706) d’au moins un du ou des tenons d’accroche (322).
  6. Module de puissance (110) selon la revendication 5, dans lequel la cavité (802) délimite un volume libre englobant un cylindre droit ayant une base circulaire (1002) comprise dans le plan principal (PP), cette base circulaire (1002) ayant un diamètre (D) compris entre 3 et 5 mm, de préférence 4 mm, et un centre (C) situé à une distance (G) comprise entre 0,5 et 1,5 mm, de préférence 1 mm, d’une ligne (L) du plan principal (PP) reliant les deux parties d’une tranche (804) du surmoulage (402) entourant la cavité (802).
  7. Module de puissance (110) selon la revendication 6, dans lequel le centre (C) de la base circulaire (1002) est situé à la verticale d’un milieu d’une largeur du tenon d’accroche (322).
  8. Module de puissance (110) selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le surmoulage (402) présente une excroissance périphérique (1302) longeant au moins une partie d’un bord externe du surmoulage (402) selon le plan principal (PP) et se projetant vers le bas plus bas que la face inférieure (502) de la ou des plaques principales (306), cette excroissance périphérique (1302) recouvrant au moins partiellement la face inférieure (706) d’au moins un du ou des tenons d’accroche (322).
  9. Module de puissance selon la revendication 8, dans lequel la face avant (712) d’au moins un du ou des tenons d’accroche (322) dont la face inférieure (706) est recouverte par l’excroissance périphérique (1302), est entièrement recouverte par le surmoulage (402), par exemple par l’excroissance périphérique (1302) du surmoulage (402).
  10. Système électronique comprenant un dissipateur thermique (206) et un module de puissance (110) selon l’une des revendication 1 à 9, et dans lequel le dissipateur de chaleur (206) est en contact thermique avec au moins une face inférieure (502) laissée apparente par le surmoulage (402).
  11. Convertisseur de tension (104) comprenant un module de puissance (110) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 ou bien un système électronique selon la revendication 10.
  12. Procédé (2300) de fabrication d’un module de puissance (110), comportant :
    • l’obtention (2302) d’une plaque conductrice (2100), de préférence en métal, s’étendant selon un plan principal (PP) ;
    • la découpe (2304), dans la plaque conductrice (2100), d’une part, d’une pièce de cadre (2102) et de plusieurs pièces planes comportant au moins deux pièces de connexion électrique (304) présentant chacune une plaque principale (306), les plaques principales (306) s’étendant selon le plan principal (PP) de manière à être sensiblement coplanaires, au moins une des pièces de connexion électrique (304) comprenant au moins un connecteur électrique (3121, 3122, 3123, 3124) se projetant depuis sa plaque principale (306), et, d’autre part, de pattes d’attache (2104) de chaque plaque principale (306) avec au moins une de la ou des autres pièces ;
    • la connexion électrique (2306) d’au moins un transistor entre deux faces supérieures de respectivement deux plaques principales ;
    • la réalisation (2308) avec un matériau isolant électrique, par exemple de la résine, d’un surmoulage du transistor et d’au moins une partie des faces supérieures des plaques principales ; et
    • la coupe (2310) des pattes d’attache (2104) pour séparer chaque pièce de connexion électrique (304) de la ou des autres pièces ;
    caractérisé en ce que la coupe des pattes d’attache (2104) est réalisée de manière à laisser un résidu de patte d’attache se projetant d’une des plaques principales et formant un tenon d’accroche (322) au surmoulage (402) se projetant depuis la plaque principale (306) selon le plan principal (PP), distinct du ou des connecteurs électriques (3121, 3122, 3123, 3124) de cette pièce de connexion électrique (304) si cette dernière en comprend, chaque tenon d’accroche (322) se projetant uniquement selon une direction de projection (DP) dans le plan principal (PP), depuis une tranche (704) de la plaque principale (306) de cette pièce de connexion électrique (304), et en ce que le surmoulage (402) est réalisé de manière à recouvrir au moins partiellement le tenon d’accroche (322).
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FR3082369A1 (fr) * 2018-06-08 2019-12-13 Valeo Equipements Electriques Moteur Circuit electrique, bras de commutation et convertisseur de tension
FR3082306A1 (fr) * 2018-06-08 2019-12-13 Valeo Equipements Electriques Moteur Systeme de mesure d'une temperature d'un composant electrique et bras de commutation comportant un tel systeme

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3068564A1 (fr) 2017-06-28 2019-01-04 Valeo Equipements Electriques Moteur Module de puissance d'un convertisseur de tension et procede de fabrication d'un tel module de puissance
FR3082369A1 (fr) * 2018-06-08 2019-12-13 Valeo Equipements Electriques Moteur Circuit electrique, bras de commutation et convertisseur de tension
FR3082306A1 (fr) * 2018-06-08 2019-12-13 Valeo Equipements Electriques Moteur Systeme de mesure d'une temperature d'un composant electrique et bras de commutation comportant un tel systeme

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