FR3143226A1 - Power module for supplying an electrical load of an aircraft, power system and associated method - Google Patents
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Abstract
Un module de puissance (M) pour l’alimentation d’une charge électrique (L) d’un aéronef, le module de puissance (M) comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance (2) montés sur un substrat de support (1), au moins une couche d’encapsulation (5) de la pluralité de composants électroniques de puissance (2) afin de les protéger, au moins une connexion électrique de puissance (4) reliée à au moins un composant électronique de puissance (2), au moins une couche de protection fusible (6) dans laquelle s’étend au moins une portion (40) de la connexion électrique de puissance (4), la couche de protection fusible (6) étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion (40) de la connexion électrique de puissance (4) de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion (40). Figure de l’abrégé : Figure 4A power module (M) for supplying an electrical load (L) of an aircraft, the power module (M) comprising a plurality of power electronic components (2) mounted on a support substrate (1 ), at least one encapsulation layer (5) of the plurality of power electronic components (2) in order to protect them, at least one power electrical connection (4) connected to at least one power electronic component (2) , at least one fuse protection layer (6) in which extends at least a portion (40) of the electrical power connection (4), the fuse protection layer (6) being configured to change state during the circulation of a current, greater than an admissible threshold, in the portion (40) of the electrical power connection (4) so as to definitively stop the circulation of current in said portion (40). Abstract Figure: Figure 4
Description
La présente invention concerne le domaine de la protection contre les arcs électriques dans un système d’alimentation d’au moins une charge électrique d’un aéronef.The present invention relates to the field of protection against electric arcs in a power supply system for at least one electrical load of an aircraft.
De manière connue, le changement climatique est une préoccupation majeure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde. En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été, sont ou seront adoptées par divers Etats. En particulier, une norme ambitieuse s’applique à la fois aux nouveaux types d’aéronefs mais aussi à ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur. L’aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique.As is well known, climate change is a major concern for many legislative and regulatory bodies around the world. Indeed, various restrictions on carbon emissions have been, are or will be adopted by various States. In particular, an ambitious standard applies both to new types of aircraft but also to those in circulation requiring the implementation of technological solutions in order to make them compliant with current regulations. Civil aviation has been mobilizing for several years now to make a contribution to the fight against climate change.
Les efforts de recherche technologique ont déjà permis d’améliorer de manière très significative les performances environnementales des aéronefs. La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores, plus respectueux de l’environnement et dont l’intégration et l’utilisation dans l’aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d’amélioration de l'efficacité énergétique des aéronefs.Technological research efforts have already made it possible to very significantly improve the environmental performance of aircraft. The Applicant takes into consideration the impacting factors in all phases of design and development to obtain aeronautical components and products that consume less energy, are more respectful of the environment and whose integration and use in civil aviation have moderate environmental consequences with the aim of improving the energy efficiency of aircraft.
Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent notamment sur de nouvelles générations de moteurs d’aéronef hybrides thermiques et électriques. L’objectif de la Déposante est notamment de développer des aéronefs intégrant un système de génération électrique de forte puissance. Ceci permettrait d’augmenter la part des équipements électriques à bord afin de réduire la consommation de carburant.This sustained research and development work relates in particular to new generations of hybrid thermal and electric aircraft engines. The Applicant's objective is in particular to develop aircraft integrating a high-power electrical generation system. This would make it possible to increase the proportion of electrical equipment on board in order to reduce fuel consumption.
En pratique, en référence à la
De manière connue, en référence à la
En référence à la
En pratique, des défauts variés peuvent apparaître en tout point du système d’alimentation : un court-circuit se produisant dans un équipement ou dans un câblage, un endommagement d’un composant soumis à une contrainte imprévue, un composant inopérant, un arc électrique, etc. Afin de protéger les différents équipements contre des courants de valeurs trop élevées, il est connu de prévoir des organes de protection commandables OPC pour isoler une partie des équipements et ainsi les protéger. Les organes de protection commandables OPC se présentent généralement sous la forme de contacteurs électromécaniques ou de composants dits statiques, recourant à l’utilisation de composants semi-conducteurs. Un organe de protection commandable OPC permet d’isoler le défaut, par exemple, une source de puissance S comme illustré à la
Pour redonder un organe de protection commandable OPC, il est souvent nécessaire de prévoir un autre composant de protection ayant une technologie de coupure dissimilaire, par exemple, une technologie fusible.To redundant an OPC controllable protection device, it is often necessary to provide another protection component having a dissimilar breaking technology, for example, a fuse technology.
En référence à la
En pratique, du fait de son positionnement en série avec l’équipement à protéger, par exemple une source de puissance S comme illustré à la
Une solution immédiate pour éliminer cet inconvénient serait de prévoir des organes de protection fusible OPF ayant un courant de coupure de valeur inférieure mais cela entrainerait une coupure intempestive en cas de fluctuation du courant sur la ligne d’alimentation entre la source de puissance S et le dispositif de puissance DP.An immediate solution to eliminate this drawback would be to provide OPF fuse protection devices having a lower cut-off current but this would lead to an untimely cut-off in the event of a fluctuation in the current on the power line between the power source S and the DP power device.
L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un organe de protection fusible permettant de protéger les composants électroniques de puissance d’un module de puissance qui seraient en défaut, sans augmenter la complexité et l’encombrement.The invention thus aims to eliminate at least some of these drawbacks by proposing a fuse protection member making it possible to protect the electronic power components of a power module which are faulty, without increasing the complexity and size.
L’invention concerne un module de puissance pour l’alimentation d’au moins une charge électrique d’un aéronef, le module de puissance comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance montés sur un substrat de support, au moins une couche d’encapsulation de la pluralité de composants électroniques de puissance afin de les protéger, au moins une connexion électrique de puissance reliée à au moins un composant électronique de puissance.The invention relates to a power module for supplying at least one electrical load of an aircraft, the power module comprising a plurality of power electronic components mounted on a support substrate, at least one encapsulation layer of the plurality of power electronic components in order to protect them, at least one power electrical connection connected to at least one power electronic component.
L’invention est remarquable par le fait que le module de puissance comporte au moins une couche de protection fusible dans laquelle s’étend au moins une portion de la connexion électrique de puissance, la couche de protection fusible étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion de la connexion électrique de puissance de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion.The invention is remarkable in that the power module comprises at least one fuse protection layer in which at least a portion of the electrical power connection extends, the fuse protection layer being configured to change state when the circulation of a current, greater than an admissible threshold, in the portion of the electrical power connection so as to definitively stop the circulation of current in said portion.
Grâce à l’invention, une protection fusible est intégrée directement dans le module de puissance. Elle permet de stopper de manière définitive la circulation du courant dans une portion d’une connexion électrique de puissance. Par ailleurs, cette protection fusible permet de maintenir les composants électroniques de puissance dans une couche d’encapsulation afin de les protéger. La couche de protection fusible permet d’absorber l’énergie dégagée par un arc électrique et de stopper sa circulation. Ainsi, un arc électrique est contenu de manière locale, ce qui protège les composants électroniques de puissance. Le fait de disposer d’une protection fusible intégrée au module de puissance est un avantage important du fait qu’il rend superflu l’utilisation d’un organe de protection du type fusible dédié qui est encombrant et complexe à installer.Thanks to the invention, fuse protection is integrated directly into the power module. It makes it possible to permanently stop the flow of current in a portion of an electrical power connection. Furthermore, this fuse protection makes it possible to maintain the power electronic components in an encapsulation layer in order to protect them. The fuse protection layer absorbs the energy released by an electric arc and stops its circulation. Thus, an electric arc is contained locally, which protects the power electronic components. Having fuse protection integrated into the power module is an important advantage because it makes the use of a dedicated fuse type protection device superfluous, which is bulky and complex to install.
Selon un aspect, la connexion électrique de puissance est reliée entre deux composants électroniques de puissance.According to one aspect, the power electrical connection is connected between two power electronic components.
Selon un aspect, la connexion électrique de puissance est reliée entre au moins un composant électronique de puissance et au moins un connecteur électrique de puissance comprenant au moins une portion s’étendant en dehors de la couche d’encapsulation.According to one aspect, the power electrical connection is connected between at least one power electronic component and at least one power electrical connector comprising at least one portion extending outside the encapsulation layer.
Selon un aspect, la connexion électrique de puissance est en partie dans la couche d’encapsulation et en partie dans la couche de protection fusible.According to one aspect, the power electrical connection is partly in the encapsulation layer and partly in the fuse protection layer.
Selon un aspect, le module de puissance comprend au moins un connecteur de déport reliant le composant électronique de puissance à la connexion électrique de puissance, la connexion électrique de puissance s’étendant uniquement dans la couche de protection fusible. La couche de protection fusible permet d’absorber toute la chaleur liée au défaut. Les composants électroniques de puissance restent protégés dans la couche d’encapsulation.According to one aspect, the power module comprises at least one offset connector connecting the electronic power component to the electrical power connection, the electrical power connection extending only in the fuse protection layer. The fuse protection layer absorbs all the heat linked to the fault. The power electronic components remain protected in the encapsulation layer.
De préférence, le connecteur de déport est positionné sur le substrat de support.Preferably, the offset connector is positioned on the support substrate.
De préférence, le module de puissance comporte au moins une carte de circuit imprimé montée à l’interface entre la couche d’encapsulation et la couche de protection fusible, le connecteur de déport étant relié à la connexion électrique de puissance via la carte de circuit imprimé. La carte de circuit imprimé comporte les connexions électriques de puissance et peut être remplacée de manière pratique.Preferably, the power module comprises at least one printed circuit board mounted at the interface between the encapsulation layer and the fuse protection layer, the offset connector being connected to the electrical power connection via the circuit board printed. The printed circuit board has the power electrical connections and can be conveniently replaced.
Selon un aspect, le module de puissance comprend au moins une connexion électrique de données reliée à un connecteur de données, la connexion électrique de données comportant au moins une portion s’étendant dans la couche de protection fusible. De manière avantageuse, les composants électroniques de puissance sont entièrement protégés.According to one aspect, the power module comprises at least one electrical data connection connected to a data connector, the electrical data connection comprising at least one portion extending into the fuse protection layer. Advantageously, the power electronic components are fully protected.
L’invention concerne également un système d’alimentation d’au moins une charge électrique d’aéronef comprenant au moins un dispositif de puissance comprenant au moins un module de puissance tel que présenté précédemment.The invention also relates to a system for powering at least one electrical load of an aircraft comprising at least one power device comprising at least one power module as presented previously.
L’invention concerne aussi un procédé de fabrication d’un module de puissance pour l’alimentation d’au moins une charge électrique d’un aéronef, le module de puissance comprenant une pluralité de composants électroniques de puissance montés sur un substrat de support, le procédé comprenant des étapes consistant à :
- Relier au moins une connexion électrique de puissance à un composant électronique de puissance,
- Déposer une couche d’encapsulation sur le composant électronique de puissance de manière à le protéger, et
- Déposer une couche de protection fusible sur au moins une portion de la connexion électrique de puissance, la couche de protection fusible étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion de la connexion électrique de puissance de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion.
- Connect at least one electrical power connection to an electronic power component,
- Place an encapsulation layer on the power electronic component in order to protect it, and
- Deposit a fuse protection layer on at least one portion of the electrical power connection, the fuse protection layer being configured to change state during the circulation of a current, greater than an admissible threshold, in the portion of the electrical power connection so as to definitively stop the circulation of current in said portion.
De manière préférée, la couche de protection fusible est déposée sur la couche d’encapsulation.Preferably, the fuse protection layer is deposited on the encapsulation layer.
Selon un aspect, la couche de protection fusible est déposée directement sur la couche d’encapsulation, ce qui facilite le montage.According to one aspect, the fuse protection layer is deposited directly on the encapsulation layer, which facilitates assembly.
Selon un aspect, la couche de protection fusible est déposée indirectement sur la couche d’encapsulation, par exemple en utilisant un support intermédiaire. Le support intermédiaire permet de servir d’interface pour contenir la couche de protection fusible. Cela permet de choisir des matériaux constitutifs de la couche de protection fusible qui seraient incompatibles avec la couche d’encapsulation. Selon un aspect, le support intermédiaire est une carte circuit imprimé et des liaisons électriques sont spécifiquement réalisées sur la carte circuit imprimé pour assurer la fonction fusible.According to one aspect, the fuse protection layer is deposited indirectly on the encapsulation layer, for example by using an intermediate support. The intermediate support serves as an interface to contain the fuse protection layer. This makes it possible to choose materials constituting the fuse protection layer which would be incompatible with the encapsulation layer. According to one aspect, the intermediate support is a printed circuit board and electrical connections are specifically made on the printed circuit board to ensure the fuse function.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple, et se référant aux figures suivantes, données à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.The invention will be better understood on reading the description which follows, given by way of example, and referring to the following figures, given by way of non-limiting examples, in which identical references are given to similar objects .
La
La
La
La
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La
Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour mettre en œuvre l’invention, lesdites figures pouvant bien entendu servir à mieux définir l’invention le cas échéant.It should be noted that the figures explain the invention in detail to implement the invention, said figures can of course be used to better define the invention if necessary.
En référence à la
Toujours en référence à la
Toujours en référence à la
De manière simplifiée, en référence à la
Comme illustré à la
En référence à la
Le module de puissance M comprend au moins un connecteur de puissance 3P configuré pour recevoir de la puissance. Il est par exemple configuré pour être relié à une charge électrique L ou à une source de puissance S. Le connecteur de puissance 3P est accessible depuis l’extérieur du module de puissance M.The power module M includes at least one 3P power connector configured to receive power. It is for example configured to be connected to an electrical load L or to a power source S. The 3P power connector is accessible from outside the power module M.
Le module de puissance M comprend au moins un connecteur de données 3D configuré pour recevoir une consigne de contrôle PCONS (
Dans cet exemple, les composants électroniques de puissance 2 et les connecteurs 3P, 3D sont reliés par des connexions électriques 4, en particulier, des fils électriques (« wire bonding ») mais il va de soi que d’autres types de connexion pourraient convenir. En référence à la
Le module de puissance 4 comporte une couche d’encapsulation 5, couvrant la pluralité de composants électroniques de puissance 2 afin de les protéger. De préférence, la couche d’encapsulation 5 est réalisée par un gel diélectrique à base de silicone, un gel silicone bi-composant diélectrique thermodurcissable ou encore une couche d’isolant Parylene. Une telle couche d’encapsulation 5 est connue de l’homme du métier. Cette couche d’encapsulation 5 assure de manière avantageuse l’isolation électrique. Les connecteurs 3P, 3D comportent au moins une portion s’étendant en dehors de la couche d’encapsulation 5.The power module 4 includes an encapsulation layer 5, covering the plurality of power electronic components 2 in order to protect them. Preferably, the encapsulation layer 5 is made from a silicone-based dielectric gel, a two-component thermosetting dielectric silicone gel or even a layer of Parylene insulation. Such an encapsulation layer 5 is known to those skilled in the art. This encapsulation layer 5 advantageously provides electrical insulation. The 3P, 3D connectors include at least one portion extending outside the encapsulation layer 5.
L’invention est remarquable en ce que le module de puissance M comporte au moins une couche de protection fusible 6 dans laquelle s’étend au moins une portion 40 d’une connexion électrique 4. Dans cet exemple, plusieurs connexions électriques 4 comportent une portion 40 dans la couche de protection fusible 6, en particulier, une connexion électrique de puissance 4P reliant un composant électronique de puissance 2 à un connecteur de puissance 3P, une connexion électrique de puissance 4P reliant les deux composants électroniques de puissance 2 et une connexion électrique de données 4D reliée au connecteur de données 3D.The invention is remarkable in that the power module M comprises at least one fuse protection layer 6 in which extends at least one portion 40 of an electrical connection 4. In this example, several electrical connections 4 comprise a portion 40 in the fuse protection layer 6, in particular, a 4P power electrical connection connecting a power electronic component 2 to a 3P power connector, a 4P power electrical connection connecting the two power electronic components 2 and an electrical connection 4D data connector connected to the 3D data connector.
La couche de protection fusible 6 est configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant supérieur à un seuil admissible de manière à stopper de manière définitive la circulation des courant dans les portions 40 de connexion électrique 4 situées dans la couche de protection fusible 6.The fuse protection layer 6 is configured to change state during the circulation of a current greater than an admissible threshold so as to definitively stop the circulation of currents in the electrical connection portions 40 located in the fuse layer. fuse protection 6.
Comme illustré à la
Lors du dépassement de seuil admissible, le courant circulant dans la portion 40 de la connexion électrique 4 engendre un changement d’état de la couche de protection fusible 6 qui devient une couche de coupure 6’, comme illustré à la
Ce changement d’état va permettre d’absorber l’énergie dégagée par la connexion électrique 4. Lorsque la couche de protection fusible 6 va revenir à l’état d’origine (état solide), celle-ci est transformée en une couche de coupure 6’ qui assure l’interruption définitive de la circulation du courant dans la portion 40 de la connexion électrique 4.This change of state will make it possible to absorb the energy released by the electrical connection 4. When the fuse protection layer 6 returns to the original state (solid state), it is transformed into a layer of cutoff 6' which ensures the definitive interruption of the circulation of current in portion 40 of electrical connection 4.
Le dispositif de puissance DP dans lequel le module de puissance M en défaut est utilisé se retrouve alors dans un état de sécurité, du fait de l’arrêt du défaut et de la capacité de la couche de protection fusible 6 (couche de coupure 6’) à contenir la tension au niveau de la connexion électrique 4.The power device DP in which the faulty power module M is used then finds itself in a safe state, due to the stopping of the fault and the capacity of the fuse protection layer 6 (cutting layer 6' ) to contain the voltage at the electrical connection 4.
La couche de protection fusible 6 est de préférence configurée pour changer de phase lors de son changement d’état, sous l’effet de la présence d’une forte densité de chaleur. De manière préférée, la couche de protection fusible 6 est stable thermiquement et chimiquement et compatible avec la couche d’encapsulation 5. De préférence, la couche de protection fusible 6 est configurée pour réaliser une isolation électrique de manière à éviter la propagation de courants électriques issus des composants électroniques de puissance 2 et, ce, même lorsque la couche de protection fusible 6 devient une couche de coupure 6’. De préférence, la couche de protection fusible 6 est hydrophobe et permet également une tenue au feu sans dégagement de fumées toxiques. De manière préférée, la couche de protection fusible 6 comporte du sable, de préférence, du sable siliceux pur.The fuse protection layer 6 is preferably configured to change phase when it changes state, under the effect of the presence of a high heat density. Preferably, the fuse protection layer 6 is thermally and chemically stable and compatible with the encapsulation layer 5. Preferably, the fuse protection layer 6 is configured to provide electrical insulation so as to avoid the propagation of electric currents from the electronic power components 2, even when the fuse protection layer 6 becomes a cutting layer 6'. Preferably, the fusible protective layer 6 is hydrophobic and also allows fire resistance without the release of toxic fumes. Preferably, the fusible protective layer 6 comprises sand, preferably pure silica sand.
Dans cet exemple, la couche de protection fusible 6 est directement en contact avec la couche d’encapsulation 5.In this example, the fuse protection layer 6 is directly in contact with the encapsulation layer 5.
En référence à la
Un exemple de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’un module de puissance M va être dorénavant présenté. Les composants électroniques de puissance 2 sont positionnés sur le substrat 1, de préférence du type SnAg. De préférence, le substrat 1 a été préalablement sérigraphié de manière à former une couche de redistribution des connecteurs électriques et les composants électroniques de puissance 2 sont fixés sur le substrat 1 par refusion.An example of implementation of a manufacturing process for a power module M will now be presented. The power electronic components 2 are positioned on the substrate 1, preferably of the SnAg type. Preferably, the substrate 1 has been screen-printed beforehand so as to form a redistribution layer of the electrical connectors and the power electronic components 2 are fixed on the substrate 1 by reflow.
Dans cet exemple, le procédé comporte des étapes consistant à :
- Relier au moins une connexion électrique 4 à un composant électronique de puissance 2,
- Déposer une couche d’encapsulation 5 sur le composant électronique de puissance 2 de manière à le protéger,
- Stabiliser la couche d’encapsulation 5, par exemple, par une opération d’étuvage, de polymérisation ou autre, et
- Déposer une couche de protection fusible 6 sur au moins une portion 40 de la connexion électrique de puissance 4.
- Connect at least one electrical connection 4 to a power electronic component 2,
- Place an encapsulation layer 5 on the power electronic component 2 so as to protect it,
- Stabilize the encapsulation layer 5, for example, by a steaming, polymerization or other operation, and
- Place a fuse protection layer 6 on at least one portion 40 of the electrical power connection 4.
Selon un aspect, le procédé comporte une étape consistant à monter une partie du boiter 7 avant l’étape consistant à déposer la couche d’encapsulation 5. Cela permet d’utiliser le volume de la première partie du boîtier pour faciliter le dépôt de la couche d’encapsulation 5. De préférence, le procédé comporte une étape consistant à monter une deuxième partie du boîtier 7 après l’étape consistant à déposer la couche de protection fusible 6.According to one aspect, the method comprises a step consisting of mounting a part of the box 7 before the step consisting of depositing the encapsulation layer 5. This makes it possible to use the volume of the first part of the box to facilitate the deposit of the encapsulation layer 5. Preferably, the method comprises a step consisting of mounting a second part of the housing 7 after the step consisting of depositing the fuse protection layer 6.
De manière préférée, la couche d’encapsulation 5 est déposée avant la couche de protection fusible 6 afin de réaliser le module de puissance M par dépôt de couches superposées, ce qui est pratique.Preferably, the encapsulation layer 5 is deposited before the fuse protection layer 6 in order to produce the power module M by deposition of superimposed layers, which is practical.
Un exemple de mise en œuvre va être présenté en référence aux figures 5 à 7. Comme illustré à la
Lors de l’apparition d’un court-circuit sur le système d’alimentation, le courant augmente de manière rapide, en particulier, dans les connexions électriques de puissance 4P comme illustré à la
De manière avantageuse, la portion 40 de la connexion électrique de puissance 4 permet de changer l’état de la couche de protection fusible 6 qui se transforme en couche de coupure 6’. Dans cet état, le courant circulant dans la portion 40 de la connexion électrique de puissance 4 est stoppé définitivement comme illustré à la
De manière préférée, lorsque la couche de protection fusible 6 change d’état, le courant est stoppé dans l’ensemble des portions 40, c’est-à-dire, même dans celles qui n’ont pas fait circuler un courant supérieur au seuil admissible. Cela est particulièrement le cas pour la connexion électriques de contrôle 4D dans laquelle il ne circule pas de courant élevé.Preferably, when the fuse protection layer 6 changes state, the current is stopped in all of the portions 40, that is to say, even in those which have not circulated a current greater than the admissible threshold. This is particularly the case for the 4D control electrical connection in which no high current flows.
Les composants électroniques de puissance 2 sont ainsi protégés. Il suffit pour un opérateur de remplacer la couche de protection fusible 6 et les connexions électriques 4P, 4D pour remettre en service le module de puissance M, ce qui est avantageux.The power 2 electronic components are thus protected. It is sufficient for an operator to replace the fuse protection layer 6 and the electrical connections 4P, 4D to put the power module M back into service, which is advantageous.
Une autre forme de réalisation est représentée à la
En référence à la
Dans cet exemple, le module de puissance M comprend plusieurs organes de déport 9, logés dans la couche d’encapsulation 5, qui sont reliés d’une part à un composant électronique de puissance 2 et d’autre part, à la carte de circuit imprimé 8. La connexion électrique de puissance 4 est reliée uniquement à la carte de circuit imprimé 8 et s’étend dans la couche de protection fusible 6, en particulier, uniquement dans cette dernière.In this example, the power module M comprises several offset members 9, housed in the encapsulation layer 5, which are connected on the one hand to an electronic power component 2 and on the other hand, to the circuit card printed 8. The power electrical connection 4 is connected only to the printed circuit board 8 and extends into the fuse protection layer 6, in particular, only in the latter.
Ainsi, suite à l’apparition d’un arc électrique, les connexions électriques de puissance 4 peuvent être retirées de manière pratique avec la couche de protection fusible 6. Lors de la remise en service, il suffit de recréer les connexions électriques de puissance 4 et de déposer une nouvelle couche de protection fusible 6. La couche d’encapsulation 5, les composants électroniques de puissance 2 et les organes de déport 9 ne sont avantageusement pas affectés. De manière préférée, les connexions électriques de puissance 4 sont précablées sur la carte de circuit imprimé 8, ce qui facilite le montage et la remise en service.Thus, following the appearance of an electric arc, the power electrical connections 4 can be removed in a practical manner with the fuse protection layer 6. When returning to service, it is sufficient to recreate the power electrical connections 4 and to deposit a new fuse protection layer 6. The encapsulation layer 5, the electronic power components 2 and the offset members 9 are advantageously not affected. Preferably, the power electrical connections 4 are pre-wired on the printed circuit board 8, which facilitates assembly and recommissioning.
De manière préférée, chaque organe de déport 9 se présente sous la forme d’un pilier vertical monté sur le substrat 1. De manière préférée, chaque organe de déport 9 est relié à un composant électronique de puissance 2 via une connexion électrique interne 4a qui s’étend, de préférence, uniquement dans la couche d’encapsulation 5 comme illustré à la
Dans cet exemple, en référence à la
- une partie interne 31P, logée dans la couche d’encapsulation 5, qui est montée d’une part sur le substrat 1 et reliée d’autre part, à la carte de circuit imprimé 8,
- une partie externe 32P, logée en partie dans la couche de protection fusible 6 et
- une liaison externe 33P reliant électriquement la partie externe 32P à la partie interne 31P via la carte de circuit imprimé 8.
- an internal part 31P, housed in the encapsulation layer 5, which is mounted on the one hand on the substrate 1 and connected on the other hand, to the printed circuit board 8,
- an external part 32P, housed partly in the fuse protection layer 6 and
- an external connection 33P electrically connecting the external part 32P to the internal part 31P via the printed circuit board 8.
De manière analogue, la liaison externe 33P s’étend uniquement dans la couche de protection fusible 6. La couche de protection fusible 6 est configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la liaison externe 33P de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans la liaison externe 33P. Ainsi, de manière avantageuse, la couche de protection fusible 6 peut changer d’état lors de l’apparition d’un arc électrique dans le connecteur de puissance 3P.Analogously, the external connection 33P extends only in the fuse protection layer 6. The fuse protection layer 6 is configured to change state during the circulation of a current, greater than an admissible threshold, in the external connection 33P so as to definitively stop the flow of current in the external connection 33P. Thus, advantageously, the fuse protection layer 6 can change state upon the appearance of an electric arc in the 3P power connector.
Un exemple de mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’un module de puissance M va être dorénavant présenté. Les composants électroniques de puissance 2 sont positionnés sur le substrat 1. De préférence, le substrat 1 a été préalablement sérigraphié de manière à former une couche de redistribution des connecteurs électriques et les composants électroniques de puissance 2 sont fixés sur le substrat 1 par refusion avec les organes de déport 9 et les connexions électriques internes 4a. De préférence, la partie interne 31P du connecteur de puissance 3P est également positionnée sur le substrat 1.An example of implementation of a manufacturing process for a power module M will now be presented. The power electronic components 2 are positioned on the substrate 1. Preferably, the substrate 1 has been previously screen printed so as to form a redistribution layer of the electrical connectors and the power electronic components 2 are fixed on the substrate 1 by reflow with the offset members 9 and the internal electrical connections 4a. Preferably, the internal part 31P of the 3P power connector is also positioned on the substrate 1.
Le procédé comporte une étape consistant à déposer une couche d’encapsulation sur les éléments positionnés sur le substrat 1 afin de les protéger et former un premier ensemble.The method includes a step consisting of depositing an encapsulation layer on the elements positioned on the substrate 1 in order to protect them and form a first assembly.
Ensuite, le procédé comporte une étape consistant à assembler la carte de circuit imprimé 8 sur le premier ensemble. Les connexions électriques 4, la liaison externe 33P et la partie externe 32P du connecteur de puissance 3P sont de préférence précâblées. L’assemblage peut être réalisé par brasage mais également, de façon privilégiée, par une opération de montage à la presse « press-fit ». Des organes de déport 9 compatibles sont choisis en cas de montage à la presse. Après assemblage, le procédé comporte une étape consistant à déposer la couche de protection fusible 6. Un tel procédé de fabrication permet d’offrir une grande flexibilité dans le choix du matériau de la couche d’encapsulation 5 et de la couche de protection fusible 6 étant donné qu’ils ne sont pas en contact direct.Then, the method includes a step consisting of assembling the printed circuit board 8 on the first assembly. The electrical connections 4, the external link 33P and the external part 32P of the 3P power connector are preferably pre-wired. The assembly can be carried out by brazing but also, preferably, by a “press-fit” assembly operation. Compatible offset members 9 are chosen in the event of press assembly. After assembly, the process includes a step consisting of depositing the fuse protection layer 6. Such a manufacturing process makes it possible to offer great flexibility in the choice of the material of the encapsulation layer 5 and the fuse protection layer 6. since they are not in direct contact.
Grâce à l’invention, une coupure du courant est réalisée de manière locale dans un module de puissance M pour des courants de coupure plus faibles que dans l’art antérieur. Cela permet de protéger les composants électroniques de puissance 2 et facilite une remise en service. La puissance d’un arc électrique est absorbée de manière locale par la couche de protection fusible 6. Cela permet de limiter les projections de matière et la diffusion des endommagements.Thanks to the invention, a current cut-off is carried out locally in a power module M for lower cut-off currents than in the prior art. This protects the power 2 electronic components and facilitates recommissioning. The power of an electric arc is absorbed locally by the fuse protection layer 6. This limits material projections and the spread of damage.
Claims (9)
- Relier au moins une connexion électrique de puissance (4) à un composant électronique de puissance (2),
- Déposer une couche d’encapsulation (5) sur le composant électronique de puissance (2) de manière à le protéger, et
- Déposer une couche de protection fusible (6) sur au moins une portion (40) de la connexion électrique de puissance (4), la couche de protection fusible (6) étant configurée pour changer d’état lors de la circulation d’un courant, supérieur à un seuil admissible, dans la portion (40) de la connexion électrique de puissance (4) de manière à stopper de manière définitive la circulation du courant dans ladite portion (40).
- Connect at least one electrical power connection (4) to an electronic power component (2),
- Deposit an encapsulation layer (5) on the power electronic component (2) so as to protect it, and
- Deposit a fuse protection layer (6) on at least one portion (40) of the electrical power connection (4), the fuse protection layer (6) being configured to change state during the circulation of a current , greater than an admissible threshold, in the portion (40) of the electrical power connection (4) so as to definitively stop the circulation of current in said portion (40).
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
FR2212868A FR3143226A1 (en) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | Power module for supplying an electrical load of an aircraft, power system and associated method |
PCT/EP2023/083334 WO2024120891A1 (en) | 2022-12-07 | 2023-11-28 | Power module for supplying power to an electrical load of an aircraft, power supply system and associated method |
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FR2212868 | 2022-12-07 | ||
FR2212868A FR3143226A1 (en) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | Power module for supplying an electrical load of an aircraft, power system and associated method |
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FR2212868A Pending FR3143226A1 (en) | 2022-12-07 | 2022-12-07 | Power module for supplying an electrical load of an aircraft, power system and associated method |
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WO (1) | WO2024120891A1 (en) |
Citations (4)
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---|---|---|---|---|
US20070085181A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-19 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with overcurrent protective device |
US20190362925A1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Eaton Intelligent Power Limited | Fuse with stone sand matrix reinforcement |
US20200234905A1 (en) * | 2017-08-30 | 2020-07-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric-power conversion apparatus |
US20200335295A1 (en) * | 2018-04-03 | 2020-10-22 | Xiamen Set Electronics Co., Ltd | High-voltage fuse |
-
2022
- 2022-12-07 FR FR2212868A patent/FR3143226A1/en active Pending
-
2023
- 2023-11-28 WO PCT/EP2023/083334 patent/WO2024120891A1/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070085181A1 (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-19 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Power semiconductor module with overcurrent protective device |
US20200234905A1 (en) * | 2017-08-30 | 2020-07-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Electric-power conversion apparatus |
US20200335295A1 (en) * | 2018-04-03 | 2020-10-22 | Xiamen Set Electronics Co., Ltd | High-voltage fuse |
US20190362925A1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Eaton Intelligent Power Limited | Fuse with stone sand matrix reinforcement |
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WO2024120891A1 (en) | 2024-06-13 |
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