FR3130111A1 - Procede de realisation d’une connexion electrique pour un module de puissance d’un aeronef - Google Patents
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Abstract
Le procédé comporte : - une mise en forme tridimensionnelle non plane d’au moins une portion d’un circuit imprimé (900) flexible comprenant un film polymère (902) isolant électrique, et, sur au moins un côté du film polymère (902), une métallisation (904) ; puis - un dépôt électrolytique au cours duquel une couche conductrice est déposée sur au moins la métallisation (904) d’au moins la portion mise en forme. Figure pour l’abrégé : Fig. 11
Description
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un procédé de réalisation d’une connexion électrique pour un module de puissance d’un aéronef, ainsi que le module de puissance avec une connexion électrique ainsi obtenue et un aéronef comportant un tel module de puissance.
Arrière-plan technologique
Un module de puissance regroupe des composants semi-conducteur de puissance fixés à un substrat et connectés entre eux par des fils de câblage et/ou des pistes conductrices s’étendant sur une couche isolante électrique du substrat.
Pour interconnecter le module de puissance avec des barres omnibus avec flexibilité, en particulier avec les deux potentiels DC+, DC- d’une tension continue, il existe plusieurs solutions de barres omnibus.
Tout d’abord, il est possible d’utiliser un empilement de barres de cuivre, cet empilement étant inséré dans une gaine isolante. Un tel empilement peut alors être facilement déformé en flexion et en torsion. Il présente en outre un coût réduit. Cependant, cette solution entraîne une grande inductance parasite à cause de la distance entre les deux barres omnibus destinées à être respectivement connectées aux potentiels DC+, DC-.
En outre, il est possible de plier deux barres omnibus laminées ensemble et séparées d’une couche isolante, ces deux barres omnibus étant destinées à être connectées aux potentiels DC+, DC-. Une faible inductance parasite peut ainsi être obtenue. Néanmoins, le pliage risque de fragiliser la couche isolante et n’est en outre possible que pour des angles réduits.
En outre, il est possible d’utiliser des charnières pour les barres omnibus laminées, ce qui enlève la nécessiter de les plier. Cependant, il s’agit d’une pièce mécanique complexe, en particulier en ce qui concerne le maintien de l’isolation électrique au travers de la charnière. Ainsi, cette solution est généralement coûteuse.
Il peut être souhaité de permettre d’intégrer facilement le module de puissance dans son environnement.
Il est donc proposé un procédé de réalisation d’une connexion électrique pour un module de puissance pour un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une mise en forme tridimensionnelle non plane d’au moins une portion d’un circuit imprimé flexible comprenant un film polymère isolant électrique, et, sur au moins un côté du film polymère, une métallisation ; puis
- un dépôt électrolytique au cours duquel une couche conductrice est déposée sur au moins la métallisation d’au moins la portion mise en forme.
Ainsi, il est possible de prévoir une connexion électrique ayant une forme complexe permettant de connecter un module de puissance à un autre dispositif électrique, même lorsque le module de puissance est mal positionné et/ou orienté pour une connexion directe, tout en permettant le passage d’un courant élevé.
L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.
De façon optionnelle, le film polymère isolant comporte au moins un parmi : PI polymide, PET polyethylene terephthalate, PE polyesther.
De façon optionnelle également, le film polymère isolant présente une épaisseur d’au plus 100 µm, par exemple comprise entre 18 µm et 100 µm.
De façon optionnelle également, chaque métallisation comporte du cuivre.
De façon optionnelle également, chaque métallisation présente une épaisseur d’au plus 70 µm.
De façon optionnelle également, le circuit imprimé comprend de préférence une métallisation sur les deux côtés du film polymère, superposées l’une à l’autre. Ainsi, ces deux métallisations peuvent être respectivement connectées aux deux potentiels DC+, DC- d’une tension continue. Le module de puissance peut ainsi être connecté à cette tension continue avec une inductance parasite réduite.
De façon optionnelle également, la ou les métallisations forment des pistes électriques incluant une piste électrique, dite de puissance, et une piste électrique, dite de commande, et le procédé comporte en outre : - une fixation d’un composant semi-conducteur de puissance au circuit imprimé, afin que ce composant semi-conducteur de puissance soit électriquement connecté à la piste de puissance ; - une connexion du composant semi-conducteur de puissance à la piste de commande ; et - une fixation d’une électronique de commande au circuit imprimé, afin que cette électronique de commande soit électriquement connectée à la piste de commande pour commander le composant semi-conducteur de puissance. Ainsi, l’utilisation d’un même circuit imprimé pour le composant semi-conducteur et l’électronique de commande simplifie l’intégration, ainsi que l’interconnexion qui se fait simplement grâce à la piste de commande prévue sur le circuit imprimé.
De façon optionnelle également, la piste de puissance s’étend sur la portion mise en forme du circuit imprimé, et le procédé comporte en outre une encapsulation d’au moins le composant semi-conducteur de puissance, laissant apparente au moins une portion du circuit imprimé, sur laquelle la piste de puissance s’étend. Dans l’état de la technique, la connexion du module de puissance est souvent réalisée avec des connecteurs brasés sur le substrat qui sont à leur tour fixés à une barre omnibus. En plus de leur forte inductance, ces connecteurs présentent une fiabilité limitée à cause des vibrations et des cycles thermomécaniques qui fragilisent la brasure. Grâce à cette caractéristique optionnelle de l’invention, les portions du circuit imprimé dépassant de l’encapsulation peuvent servir de connexions qui ne présentent pas les inconvénients des connecteurs brasés de l’état de la technique.
De façon optionnelle également, le procédé comporte en outre : - avant le dépôt électrolytique, une fixation d’au moins une préforme sur la portion mise en forme du circuit imprimé, cette préforme comportant un corps polymère et une métallisation au contact de la métallisation du circuit imprimé ; et - pendant le dépôt électrolytique, un dépôt d’une couche conductrice sur la métallisation de chaque préforme. Ainsi, la préforme peut être utilisée comme connecteur de forme souhaitée.
De façon optionnelle également, chaque préforme comporte une languette avec trou. Ainsi, la connexion peut être faite au moyen d’une vis ou équivalent, au travers du trou.
De façon optionnelle également, le procédé comporte en outre une dissolution, par exemple thermique ou bien chimique, du corps polymère de chaque préforme. En effet, cette préforme ne sert généralement que de support pour la métallisation. Une fois cette dernière réalisée, la préforme n’est plus utile et sa dissolution permet de réduire la masse du module de puissance et d’éviter d’éventuels problèmes résultant de la dégradation de la préforme dans le temps.
De façon optionnelle également, le module de puissance implémente au moins un bras de commutation d’un onduleur pour un moteur électrique d’un aéronef.
Il est également proposé un module électrique pour un aéronef dont au moins une connexion électrique est obtenue par un procédé selon l’invention.
Il est également proposé un aéronef comportant un module électrique selon l’invention.
Brève description des figures
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 :
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Claims (14)
- Procédé (800 ; 300) de réalisation d’une connexion électrique (900 ; 222A, 222B) pour un module de puissance pour un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une mise en forme (802 ; 302) tridimensionnelle non plane d’au moins une portion (222A, 222B) d’un circuit imprimé (900 ; 200) flexible comprenant un film polymère (902 ; 202) isolant électrique, et, sur au moins un côté du film polymère (902 ; 202), une métallisation (904 ; 204) ; puis
- un dépôt électrolytique (806 ; 306) au cours duquel une couche conductrice (1202) est déposée sur au moins la métallisation (904 ; 204) d’au moins la portion (222A, 222B) mise en forme.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le film polymère isolant comporte au moins un parmi : PI polymide, PET polyethylene terephthalate, PE polyesther.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le film polymère isolant présente une épaisseur d’au plus 100 µm, par exemple comprise entre 18 µm et 100 µm.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque métallisation comporte du cuivre.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque métallisation présente une épaisseur d’au plus 70 µm.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le circuit imprimé (900 ; 200) comprend une métallisation (904 ; 204) sur les deux côtés du film polymère (902 ; 202), superposées l’une à l’autre.
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la ou les métallisations (204) forment des pistes électriques incluant une piste électrique, dite de puissance (208A-D), et une piste électrique, dite de commande (210), et comportant en outre :
- une fixation (310) d’un composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) au circuit imprimé (200), afin que ce composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) soit électriquement connecté à la piste de puissance (208A, 208C) ;
- une connexion (312) du composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) à la piste de commande (210) ; et
- une fixation (310) d’une électronique de commande (604) au circuit imprimé (200), afin que cette électronique de commande (604) soit électriquement connectée à la piste de commande (210) pour commander le composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B).
- Procédé selon la revendication 7, dans lequel la piste de puissance (208A, 208C, 208D) s’étend sur la portion (222A, 222B) mise en forme du circuit imprimé (200), et comportant en outre une encapsulation d’au moins le composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B), laissant apparente au moins cette portion (222A, 222B) mise en forme du circuit imprimé (200).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comportant en outre :
- avant le dépôt électrolytique (306), une fixation d’au moins une préforme (402) sur la portion (222A, 222B) mise en forme du circuit imprimé (200), cette préforme (402) comportant un corps polymère et une métallisation au contact de la métallisation du circuit imprimé ; et
- pendant le dépôt électrolytique, un dépôt d’une couche conductrice sur la métallisation de chaque préforme (402).
- Procédé selon la revendication 9, dans lequel chaque préforme (402) comporte une languette avec trou.
- Procédé selon la revendication 9 ou 10, comportant en outre une dissolution (308), par exemple thermique ou bien chimique, du corps polymère de chaque préforme (402).
- Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, pour la réalisation d’une connexion électrique (900 ; 222A, 222B) pour un bras de commutation d’un onduleur pour un moteur électrique d’un aéronef.
- Module de puissance pour un aéronef dont au moins une connexion électrique (222A, 222B) est obtenue par un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
- Aéronef comportant un module de puissance selon la revendication 13.
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