FR3124918A1 - Systeme electronique et engin de mobilite comprenant un tel systeme electronique - Google Patents

Systeme electronique et engin de mobilite comprenant un tel systeme electronique Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un système électronique (100) comprenant un dissipateur thermique (206) et un module électronique (110), ledit module électronique (110) étant assemblé sur ledit dissipateur thermique (206), ledit module électronique (110) comprenant : une première (3041) et une deuxième pièces (3042) de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale (3061, 3062), les plaques principales (3061, 3062) s’étendant selon un même plan principal (PP) de manière à être sensiblement coplanaires et les plaques principales (3061, 3062) étant séparées l’une de l’autre selon le plan principal (PP) par au moins un interstice (310);au moins un composant électronique (1121) connecté électriquement à une face supérieure (3081) de la plaque principale (3061) de la première pièce de connexion électrique (3041) ; etun surmoulage isolant électrique (402), par exemple en résine, maintenant ensemble la première (3041) et la deuxième (3042) pièce de connexion électrique ; ledit système électronique (100) étant caractérisé en ce que le surmoulage isolant électrique (402) comprend en outre au moins un évidement (800), ledit évidement (800) séparant l’une de l’autre selon le plan principal (PP) la première (3061) et la deuxième (3062) plaque principale, ledit évidement (800) étant rempli par un matériau de remplissage (700), ledit matériau de remplissage (700) comprenant une matière ayant une température de fusion plus élevée que la température de fusion dudit surmoulage isolant électrique (402). Figure pour l’abrégé : Figure 7

Description

SYSTEME ELECTRONIQUE ET ENGIN DE MOBILITE COMPRENANT UN TEL SYSTEME ELECTRONIQUE
La présente invention concerne un système électronique, un convertisseur de tension comprenant un tel système électronique et un engin de mobilité comprenant un tel système électronique ou un tel convertisseur de tension.
Il est connu un système électronique comprenant un dissipateur thermique et un module électronique, le module électronique étant assemblé sur le dissipateur thermique, le module électronique comprenant :
  • une première et une deuxième 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 et les plaques principales étant séparées l’une de l’autre selon le plan principal par au moins un interstice;
  • au moins un composant électronique connecté électriquement à une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique ; et
  • un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, maintenant ensemble la première et la deuxième pièce de connexion électrique ;
Or, en cas de surchauffe du module électronique, la chaleur se diffuse dans le surmoulage isolant électrique de sorte que celui-ci se ramollit et n’assure plus un maintien efficace des plaques principales des pièces de connexion électrique. Dès lors, ces plaques principales peuvent se déplacer dans le plan principal jusqu’à venir en contact entre elles ce qui provoque un court-circuit pouvant initier un départ de feu.
L’invention a pour but de pallier au moins en partie le problème précité.
Il est donc proposé, selon un premier aspect de l’invention, un système électronique comprenant un dissipateur thermique et un module électronique, le module électronique étant assemblé sur le dissipateur thermique, le module électronique comprenant :
  • une première et une deuxième 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 et les plaques principales étant séparées l’une de l’autres selon le plan principal par au moins un interstice;
  • au moins un composant électronique connecté électriquement à une face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique ; et
  • un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, maintenant ensemble la première et la deuxième pièce de connexion électrique,
caractérisé en ce que le surmoulage isolant électrique comprend en outre au moins un évidement, cet évidement séparant l’une de l’autre selon le plan principal la première et la deuxième plaque principale, cet évidement étant rempli par un matériau de remplissage, ce matériau de remplissage comprenant une matière ayant une température de fusion plus élevée que la température de fusion du surmoulage isolant électrique.
Grâce à l’invention, les plaques principales des pièces de connexion électrique restent isolées l’une de l’autre par le matériau de remplissage même lorsque les plaques principales se déplacent selon le plan principal lorsque le surmoulage isolant électrique se ramollit. Dès lors, ces plaques principales ne peuvent venir en contact entre elles ce qui empêche l’apparition d’un court-circuit pouvant initier un départ de feu.
Un système électronique 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, l’évidement dans le surmoulage isolant électrique est au moins partiellement localisé dans l’interstice séparant les plaques principales de la première et de la deuxième pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, le module électronique est un module de puissance.
Au sens de l’invention, un module de puissance est un module électronique contenant des puces semi-conductrices (par exemple des transistors dit de puissance), conçu pour réaliser des circuits de conversion d'énergie, comme ceux par exemple d’une cellule de commutation, d'un onduleur ou encore d’un pont redresseur.
Selon une autre caractéristique, le composant électronique est un transistor.
Selon une autre caractéristique, le composant électronique est un transistor de type FET (de l’anglais « Field-Effect Transistor ») ou de type IGBT (de l’anglais « Insulated-Gate Bipolar Transistor »).
Selon une autre caractéristique, le transistor de type FET est un MOSFET en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET) ou est un transistor FET en nitrure de gallium (GaN-FET).
Selon une autre caractéristique, le composant électronique est un transistor HEMT (de l’anglais « high-electron-mobility transistor ») par exemple en nitrure de gallium.
Selon une autre caractéristique, le composant électronique est un transistor ayant la forme d’une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure.
Selon une autre caractéristique, le composant électronique est un transistor présentant une face inférieure plaquée contre la face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique à laquelle le composant électronique est connecté.
Selon une autre caractéristique, le composant électronique est un transistor présentant une face supérieure connectée électriquement, par exemple par au moins un ruban ou un fil, à une face supérieure de la deuxième plaque principale.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique recouvre au moins une partie du composant électronique.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique recouvre complètement le composant électronique.
Selon une autre caractéristique, au moins une parmi la première et la deuxième pièce de connexion électrique comprend au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
Selon une autre caractéristique, dans l’interstice, une face inférieure du surmoulage isolant électrique affleure une face inférieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, dans l’interstice, une face inférieure du surmoulage isolant électrique affleure une face inférieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique recouvre au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la première pièce de connexion électrique et/ou au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la deuxième pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, le matériau de remplissage comprend des particules de matière solide dont la taille moyenne est supérieure à une distance minimale prédéterminée.
Selon une autre caractéristique, les particules de matière solide sont des microbilles de verre ou de céramique.
Selon une autre caractéristique, la distance minimale prédéterminée est comprise entre 50µm et 250µm, de préférence entre 120µm et 180µm.
Selon une autre caractéristique, le dissipateur thermique est fixé audit module électronique au moyen d’un élément de liaison électriquement isolant, ledit élément de liaison électriquement isolant formant également ledit matériau de remplissage.
Selon une autre caractéristique, les plaques principales sont séparées les unes des autres selon le plan principal d’une distance minimale supérieure à 1000µm, de préférence supérieure à 1200 µm.
Selon une autre caractéristique, la distance minimale prédéterminée est inférieure à la distance minimale séparant les plaques principales selon le plan principal.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage isolant électrique laisse apparent au moins une partie d’une face inférieure de la plaque principale d’au moins une parmi la première et la deuxième pièce de connexion électrique, cette partie laissée apparente étant en contact thermique avec ledit dissipateur thermique.
Il est également proposé, selon un deuxième aspect de l’invention, un convertisseur de tension comprenant un système électronique selon le premier aspect de l’invention.
Il est également proposé, selon un troisième aspect de l’invention, un engin de mobilité comprenant un système électronique selon le premier aspect de l’invention ou un convertisseur de tension selon le deuxième aspect de l’invention.
Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.
Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto ou un vélo motorisé.
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 représente schématiquement un système électronique comportant un convertisseur de tension mettant en œuvre l’invention,
la est une vue éclatée en trois dimensions du convertisseur de tension de la ,
la est une vue de dessus en trois dimensions d’un module de puissance du convertisseur de tension de la , sans surmoulage,
la est une vue similaire à celle de la , avec surmoulage,
la est une vue de dessous en trois dimensions d’un module de puissance du convertisseur de tension de la , sans surmoulage,
la est une vue de dessus en trois dimensions d’un module de puissance du convertisseur de tension de la avec surmoulage, et
la est une coupe schématique selon l’axe AA de la d’un module de puissance assemblé à un dissipateur thermique.
En référence à la , un système électronique 100 mettant en œuvre l’invention dans un mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
Le système électronique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un véhicule automobile.
Le système électronique 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 est donc une source de tension continue. Cette source d’alimentation électrique comporte par exemple une batterie.
Le système électronique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
Le système électronique 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 électrique 110. Ce module électrique 110 est un module de puissance. Le module de puissance 110 comporte une ou plusieurs barres omnibus de phase 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 1221, 1222connectées 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 1221des modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du premier système triphasé, tandis que les deuxièmes barres omnibus de phase 1222des 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 1221, un premier composant électrique, (ici un interrupteur de côté haut 1121) connecté entre la barre omnibus positive 106 et la barre omnibus de phase 1221et un deuxième composant électrique (ici un interrupteur de côté bas 1141), connecté entre la barre omnibus de phase 1221et la barre omnibus négative 108. Ainsi, les interrupteurs 1121, 1141sont agencés de manière à former un bras de commutation, dans lequel la barre omnibus de phase 1221forme un point milieu.
Chaque module de puissance 110 comporte également, pour chaque barre omnibus de phase 1222, un troisième composant électrique (ici un interrupteur de côté haut 1122) connecté entre la barre omnibus positive 106 et la barre omnibus de phase 1222et un quatrième composant électrique (ici un interrupteur de côté bas 1142) connecté entre la barre omnibus de phase 1222et la barre omnibus négative 108. Ainsi, les interrupteurs 1122, 1142sont agencés de manière à former un bras de commutation, dans lequel la barre omnibus de phase 1222forme un point milieu.
Chaque interrupteur 1121, 1141, 1122, 1142comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur 1121, 1141, 1122, 1142entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d’un signal de commande qui lui est appliqué. Les interrupteurs 1121, 1141, 1122, 1142sont 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 1121, 1141, 1122, 1142pourraient être des transistors bipolaires à grille isolée (de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor » ou IGBT). Dans encore une autre alternative, les interrupteurs 1121, 1141, 1122, 1142pourraient être des transistors FET en nitrure de gallium (GaN-FET).
Dans l’exemple décrit, les interrupteurs 1121, 1141, 1122, 1142ont 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 1121, 1141, 1122, 1142sont 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 1221, 1222sont des conducteurs électriques rigides conçus pour supporter les courants électriques d’au moins 1 A destinés à traverser les interrupteurs 1121, 1141, 1122, 1142. 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 108B1, 108B2 pour chaque interrupteur de côté bas 1141, 1142, les barres omnibus locales négatives 108B1, 108B2 étant connectées à la barre omnibus commune négative 108A. Les connexions sont représentées sur la 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 est une machine électrique tournante ayant 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 exemple 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. Cette direction verticale H-B étant notée sur les figures par la référence V.
En référence à la , 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 ). 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 , 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 la , le module de puissance 110 comporte plusieurs pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043de préférence en métal.
En particulier, le module de puissance 110 comporte une première pièce de connexion électrique 3041ayant une plaque principale 3061présentant une face supérieure 3081, une deuxième pièce de connexion électrique 3042ayant une plaque principale 3062présentant une face supérieure 3082et une troisième pièce de connexion électrique 3043ayant une plaque principale 3063présentant une face supérieure 3083.
Chaque pièce de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043présente une plaque principale 306, 3061, 3062, 3063s’étendant selon un plan principal PP horizontal, le même pour toutes les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063de manière à ce que les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063soient sensiblement coplanaires. En particulier, dans l’exemple décrit, les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063présentent des faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083horizontales respectives s’étendant au même niveau. Par soucis de clarté, les faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083ne sont indiquées sur la que pour les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063les plus grandes.
Par ailleurs, les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063sont 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 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.
D’autres part, dans l’exemple décrit, chaque interstice 310 présente une largeur supérieure ou égale à 1000µm, de préférence supérieure ou égale à 1200µm. Cela signifie que les deux plaques principales délimitant l’interstice 310 sont distantes d’au moins 1000µm, de préférence d’au moins 1200µm, 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, 3061, 3062, 3063. 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 3124forment avec leurs plaques principales 3062, 3063les barres omnibus de phase 1221, 1222, la languette pliée 3123forme avec sa plaque principale 3061la barre omnibus locale positive 106B et les languettes pliées 3122forment avec leurs plaques principales 306 les barres omnibus locales négatives 108B1, 108B2.
Chaque connecteur électrique 3121, 3122, 3123présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 306, 3061, 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 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 3062, 3063, cette extrémité fixe 314 ayant une grande largeur pour permettre le passage de courant, par exemple d’au moins un centimètre.
Les pièces de connexion électrique 304 sont obtenues dans l’exemple décrit par découpage d’une 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 1121, 1122, 1141, 1142chacun connecté électriquement entre deux faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083de respectivement deux des plaques principales 306, 3061, 3062, 3063par 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, 3061, 3062, 3063. Chaque transistor 1121, 1122, 1141, 1142présente tout d’abord une face inférieure plaquée contre l’une des deux faces supérieures 3081, 3082, 3083auxquelles ce transistor est connecté électriquement. Par exemple, la face inférieure du transistor 1121est fixé par brasage sur la face supérieure 3081de la plaque principale 3061de la première pièce de connexion électrique 3041. Chaque transistor 1121, 1122, 1141, 1142présente en outre une face supérieure dont une partie est connecté électriquement à l’autre des deux faces supérieures. Dans l’exemple décrit, la face supérieure du transistor 1121, 1122, 1141, 1142comporte en outre une partie de commande du transistor 1121, 1122, 1141, 1142, connectée électriquement à une face supérieure d’une troisième plaque principale 306, par exemple par un fil 328 dans l’exemple décrit.
Un premier élément de liaison électrique connecte électriquement le transistor 1121à la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la deuxième pièce de connexion électrique 3042. Le premier élément de liaison électrique comprend deux rubans 3261, une extrémité de chaque ruban en métal 3261est soudée sur la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la deuxième pièce de connexion électrique 3042par un procédé de soudage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 3261est soudée directement sur le transistor 1121par un procédé de soudage. Les procédés de soudage employés sont par exemple des procédés de soudage par ultrason ou par friction.
De même, la face inférieure du transistor 1141est fixé par brasage sur la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la deuxième pièce de connexion électrique 3042.
Un deuxième élément de liaison électrique connecte électriquement le transistor 1141à la face supérieure 308 de la plaque principale 306 d’une autre pièce de connexion électrique 304 (différente des pièces de connexion électrique 3041, 3042, 3043). Le deuxième élément de liaison électrique comprend deux rubans 3262, une extrémité de chaque ruban en métal 3262est soudée sur la face supérieure 308 de la plaque principale 306 d’une pièce de connexion électrique 304 (différente des pièces 3041, 3042, 3043) par un procédé de soudage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 3262est soudée directement sur le transistor 1141par un procédé de soudage. Les procédés de soudure employés sont par exemple des procédés de soudage par ultrason ou par friction.
De façon similaire, la face inférieure des transistors 1122et 1142sont fixées par brasage et connectés électriquement à la face supérieure 3081, 3083d’une pièce de connexion électrique 3041, 3043 et ont leur face supérieure connectée électriquement à une face supérieure d’une autre plaque principale 3063, 306 au moyen de deux rubans 326.
Dans l’exemple décrit, les rubans 326, 3261, 3262sont en aluminium et présente par exemple une section de 2mmx0.3mm. Dans une variante de réalisation, les rubans 326, 3261, 3262sont 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 1121, 1122, 1141, 1142.
En outre, toujours dans l’exemple décrit, les connecteurs électriques 3122sont connectés à la barre omnibus commune négative 108A et le connecteur électrique 3123est connecté à la barre omnibus commune positive 106A.
En outre, toujours dans l’exemple décrit, les deux connecteurs électriques 3124en forme de languette droite forment respectivement les deux barres omnibus de phase 1221, 1222du module de puissance 110.
En référence à la , 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 1121, 1122, 1141, 1142, chaque rubans 326, 3261, 3262et chaque fil 328 et au moins une partie des faces supérieures 308, 3081,3082, 3083des plaques principales 306, 3061, 3062, 3063.
Le surmoulage 402 est par exemple en résine, par exemple encore en époxy. De préférence, le surmoulage 402 est intégral en une seule pièce.
En référence à la , au moins une des plaques principales 306, 3061, 3062, 3063présente, sur une face inférieure 502, 5021, 5022, 5023au moins une cavité 504 de retenue du surmoulage 402. Chaque cavité de retenue 504 est ouverte sur la tranche de la plaque principale 306, 3061, 3062, 3063 présentant cette cavité. En d’autres termes, la cavité de retenue 504 se situe à la périphérie de la face inférieure 502, 5021, 5022, 5023 de la plaque principale 306, 3061, 3062, 3063. En outre, chaque cavité de retenue 504 définit une marche horizontale décalée verticalement au-dessus de la face inférieure 502, 5021, 5022, 5023de la plaque principale 306, 3061, 3062, 3063. Chaque cavité de retenue 504 est réalisée par exemple par emboutissage.
Comme cela est visible sur la , le surmoulage 402 laisse apparent la face inférieure 5021de la plaque principale 3061de la première pièce de connexion électrique 3041. Cette partie laissée apparente est conçue pour être plaquée contre le dissipateur thermique 206. Ainsi, le dissipateur thermique 206 est en contact thermique avec la face inférieure 5021laissée apparente par le surmoulage 402. Ce contact thermique est réalisé, dans l’exemple décrit ici, via un élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur 700.
De même surmoulage 402 laisse apparent les faces inférieures 502, 5022, 5023des plaque principale 306, 3062, 3063de chacune des autres pièces de connexion électrique 304, 3042, 3043. Ces parties laissées apparentes sont conçues pour être plaquée contre le dissipateur thermique 206. Ainsi, le dissipateur thermique 206 est en contact thermique avec les faces inférieures 502, 5022, 5023laissées apparentes par le surmoulage 402. Ce contact thermique est ici réalisé via l’élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur 700.
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 les faces inférieures 502, 5021, 5022, 5023des plaques principales 206, 2061, 2062, 2063.
Le surmoulage 402 présente au moins un plot en résine 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, 5021, 5022, 5023des plaques principales 306, 3061, 3062, 3063et le dissipateur thermique 206, et ainsi l’épaisseur de l’élément conducteur thermique remplissant cet écartement. Dans l’exemple décrit, chaque plot en résine 506 se projette depuis la face inférieure du surmoulage présent dans l’un des interstices 310 entre les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063.
Par ailleurs, les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063sont séparées les unes des autres selon le plan principal PP par au moins un évidemment 800 réalisé dans le surmoulage 402. Ainsi, chaque évidement dans le surmoulage isolant électrique est au moins partiellement localisé dans l’interstice séparant les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063des pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043.
Dans l’exemple décrit, chaque évidement 800 présente une largeur supérieure ou égale à 500µm.
L’évidemment 800 est rempli par un matériau de remplissage comprenant une matière ayant une température de fusion plus élevée que la température de fusion du surmoulage isolant électrique 402.
Dans l’exemple décrit ici, le matériau de remplissage comprend des particules de matière solide dont la taille moyenne est supérieure à une distance minimale prédéterminée comprise entre 50µm et 250µm, de préférence entre 120µm et 180µm
En outre, comme cela est représentée schématiquement à la , le matériau de remplissage peut être formé par l’élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur 700.
Dans l’exemple décrit ici, les particules de matière solide comprises dans l’élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur 700 sont des microbilles de verre ou de céramique.
Ainsi, lors de la fixation du module de puissance 110 sur la surface d’échange thermique 204 du dissipateur thermique 206, l’élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur 700 va pénétrer dans l’évidement 800 de sorte que les microbilles vont assurer un jeu minimal entre les plaques principales pour éviter tout contact direct entre elles dans le cas où le surmoulage 402 s’échauffe et se ramollit.
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 (9)

  1. Système électronique (100) comprenant un dissipateur thermique (206) et un module électronique (110), ledit module électronique (110) étant assemblé sur ledit dissipateur thermique (206), ledit module électronique (110) comprenant :
    • une première (3041) et une deuxième pièces (3042) de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale (3061, 3062), les plaques principales (3061, 3062) s’étendant selon un même plan principal (PP) de manière à être sensiblement coplanaires et les plaques principales (3061, 3062) étant séparées l’une de l’autre selon le plan principal (PP) par au moins un interstice (310);
    • au moins un composant électronique (1121) connecté électriquement à une face supérieure (3081) de la plaque principale (3061) de la première pièce de connexion électrique (3041) ; et
    • un surmoulage isolant électrique (402), par exemple en résine, maintenant ensemble la première (3041) et la deuxième (3042) pièce de connexion électrique ;
    ledit système électronique (100) étant caractérisé en ce que le surmoulage isolant électrique (402) comprend en outre au moins un évidement (800), ledit évidement (800) séparant l’une de l’autre selon le plan principal (PP) la première (3061) et la deuxième (3062) plaque principale, ledit évidement (800) étant rempli par un matériau de remplissage (700), ledit matériau de remplissage (700) comprenant une matière ayant une température de fusion plus élevée que la température de fusion dudit surmoulage isolant électrique (402).
  2. Système électronique (100) selon la revendication précédente dans lequel ledit matériau de remplissage (700) comprend des particules de matière solide dont la taille moyenne est supérieure à une distance minimale prédéterminée.
  3. Système électronique (100) selon la revendication précédente dans lequel les particules de matière solide sont des microbilles de verre ou de céramique.
  4. Système électronique (100) selon la revendication 2 ou 3 dans lequel la distance minimale prédéterminée est comprise entre 50µm et 250µm, de préférence entre 120µm et 180µm.
  5. Système électronique (100) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le dissipateur thermique (206) est fixé audit module électronique (110) au moyen d’un élément de liaison électriquement isolant (700), ledit élément de liaison électriquement isolant (700) formant également ledit matériau de remplissage (700).
  6. Système électronique (100) selon l’une des revendications précédentes dans lequel les plaques principales (3061, 3062) sont séparées les unes des autres selon le plan principal (PP) d’une distance minimale supérieure à 1000µm, de préférence supérieure à 1200 µm.
  7. Système électronique (100) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le surmoulage isolant électrique (402) laisse apparent au moins une partie d’une face inférieure (5021, 5022) de la plaque principale (3061, 3062) d’au moins une parmi la première (3041) et la deuxième (3042) pièce de connexion électrique, cette partie laissée apparente étant en contact thermique avec ledit dissipateur thermique (206).
  8. Convertisseur de tension (104) comprenant un système électronique (100) selon l’une des revendications précédentes.
  9. Engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension (104) selon la revendication 8 ou un système électronique (100) selon l’une des revendication 1 à 7.
    .
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