WO2018115709A1 - Power electronics module comprising a heat exchange face - Google Patents

Power electronics module comprising a heat exchange face Download PDF

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WO2018115709A1
WO2018115709A1 PCT/FR2017/053688 FR2017053688W WO2018115709A1 WO 2018115709 A1 WO2018115709 A1 WO 2018115709A1 FR 2017053688 W FR2017053688 W FR 2017053688W WO 2018115709 A1 WO2018115709 A1 WO 2018115709A1
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transfer plate
electronic
housing
face
power
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PCT/FR2017/053688
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French (fr)
Inventor
Mathieu GRENIER
Gael Blondel
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
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    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/115—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927—Liquid coolant without phase change

Definitions

  • Electronic power module comprising a heat exchange face
  • the present invention relates to an electrical assembly comprising an optimized heat exchange device as used in particular in the automotive field.
  • electronic power modules are implemented to shape electrical signals to control the operation of an electrical system, such as for example an electric motor used in the automotive field.
  • the electronic components of the electronic power module dissipate Joules large amounts of heat.
  • the accumulation of calories produced by the operation of the electronic components leads to an increase in their temperature. Beyond a critical temperature, the capabilities of the electronic components decrease, decreasing the overall performance of the electronic power module. Continuous and uncontrolled elevation of the temperature of the electronic power module can thus lead to a malfunction, or even to a breakdown and / or breakage of certain electronic components and / or of said electronic power module. For this reason, heat sinks are often associated with the electronic power modules to improve the heat exchange of said electronic power modules with their close environment.
  • Japanese patent JP4906650 B2 is known in which an electronic power module comprises a box formed of an epoxy resin molded around electronic components and a substrate on which the electronic components are mounted.
  • the overmolding comprises a metal plate on which the substrate is mounted.
  • the metal plate is intended to be fixed on a heat exchanger for a heat dissipation of the power module.
  • the integration of the metal plate in the overmoulding complicates the manufacturing process of the electronic power module.
  • the metal plate extends only over a portion of the face of the electronic power module that comes into contact with the heat exchanger, which limits the thermal conduction from inside the electronic power module to the exchanger thermal.
  • the object of the present invention is to respond at least in large part to the foregoing problems and further to other advantages which will become apparent from the following description.
  • an object of the present invention is to improve the tbermic transfers between an electronic power module and a tern borer and thus limit the temperature rise at the level of the electronic power module.
  • an electronic power module comprising:
  • connection terminal arranged to make an electrical connection between the inside and the outside of the electronic power module
  • tbermic ecbange face intended to be coupled to a tern borer;
  • the power component, at least a part of the connection terminal and at least a portion of said substrate being embedded in an overmoulding of electrically insulating material, said overmolding forming a housing of the power electronic module;
  • the electronic power module further comprises a tbermic transfer plate on which said housing is secured, the tbermic transfer plate being bored from said overmolding and forming said ternal receding face.
  • the invention according to its first aspect comprises a tbermic transfer plate which is attached against the casing of the power electronic module after the overmolding operation.
  • the electronic power module is thus obtained more easily compared to the prior art.
  • the tbermic receding face being formed by the tbermic transfer plate, the tbermic receding face is thus devoid of the electrical insulating material forming the overmolding of the power electronic module.
  • the thermal conduction between the power electronics module and a tornermanager against which the power electronics module is positioned is improved.
  • the power electronic module comprises at least one power component that can take the form:
  • a passive electronic component such as an electrical resistance and / or a capacitive component
  • an active electronic component such as for example a transistor, for example of the type field effect transistor metal-oxide-semiconductor structure (OSFET for "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor") or insulated-gate bipolar transistor (1GBT for "lnsulated Gate Bipolar Transistor”); and / or - a semiconductor chip making it possible to carry out one or more logic functions in order to enable the electronic power module to shape the electrical power signals; the one or more semiconductor chips are in particular bare chips whose encapsulation is carried out by the power electronic module, in particular via its electrically insulating material embedding all or part of the power components.
  • OSFET type field effect transistor metal-oxide-semiconductor structure
  • 1GBT insulated-gate bipolar transistor
  • the power component is in particular fixed to the substrate.
  • the electronic power module may comprise a plurality of power components interconnected by at least one electrical connection.
  • the substrate may be at least partly insulating.
  • the substrate may be of the PCB ("Printed Circuit Board") type formed by an assembly of one or more electrically conductive thin layers, such as copper, separated by an insulating material, for example an epoxy resin.
  • the substrate may be formed by a metal blade.
  • the power component or components may be fixed integrally to the substrate so as to establish at least one electrical connection between a portion of each power component and the substrate, preferably at an electrical track.
  • the power component (s) can be fixed to the substrate by bonding, especially via an electrically conductive adhesive, preferably by brazing or by welding.
  • the termal transfer plate is formed of a thermally conductive material to promote the thermal conduction of calories in said specific transfer plate.
  • the substrate is included at least partly inside the overmolding.
  • overmoulding surrounds at least part of a periphery of the substrate.
  • the power component or at least a part of the power components can be electrically connected to the connection terminal (s) in order to be able to transfer electrical energy between the electrical equipment and the corresponding power component (s). This energy transfer can be done from the power component (s) to the the connection terminal (s), or alternatively in the direction of the connection terminal (s) to the power component (s).
  • the electronic power module according to the first aspect of the invention may comprise at least one of the following improvements, the characteristics of which can be taken alone or in combination:
  • the heat transfer plate consists of a support extending mainly in a plane and comprising an outer edge comprised in said plane;
  • the tbermal transfer plate comprises a trench forming a peripheral edge of said specific transfer plate;
  • the tbermic transfer plate comprises a first portion against which said housing comes and a second peripbérial portion adjacent to the first portion, said second portion comprising plate fastening elements on the tern barn;
  • the dimensions of the tbermique transfer plate along said plane are greater than the dimensions according to the plane of the face of the housing coming into contact against said écbange tbermique plate;
  • the termal transfer plate protrudes around the casing of the electronic power module; thus, the tbermic clearance surface between the case face and the tbermic transfer plate is as large as possible, which improves the ternal clearance between the case interior and the tbermic transfer plate; in particular the portion protruding around the housing corresponds to the second portion of the tbermic transfer plate;
  • the face of the housing through which said housing is in contact with the tbermic transfer plate comprises a metal part; which improves the thermal conductivity and facilitates the termal debarking with the tbermic transfer plate; in particular, the metal part belongs to one face of the substrate; Preferably, the metal part is of the largest possible size to improve the tbermic transfer between the inside of the housing and the tbermic transfer plate.
  • the metal part is soldered or sintered on the transfer plate tbermique so as to secure the housing and the tbermique transfer plate;
  • the face of the housing through which said housing is in contact with the tbermic transfer plate, is formed by overmolding electrically insulating material.
  • the heat exchange face is opposed to a face of the heat transfer plate against which the housing is mounted;
  • the heat transfer plate is formed at least in part of a metallic material;
  • the metallic material is in particular chosen from copper alloys, and / or nickel alloys;
  • the heat transfer plate is electrically connected to an electrical ground of the electronic power module; in particular, an electrical connection wire connects the electrical mass of the electronic power module to the heat transfer plate;
  • the electrical connection wire may be soldered or crimped onto the heat transfer plate;
  • the electrically insulating material of the power electronics module is an epoxy resin;
  • the case has a parallelepipedic general shape;
  • the face of the housing through which said housing is in contact with the heat transfer plate is the largest dimension of the housing;
  • the electrical connection terminal comprises a portion extending beyond the housing to facilitate the electrical connection with external electrical equipment;
  • the heat transfer plate is fixed integrally on the heat exchanger; in particular, the heat transfer plate is brazed or screwed on the heat exchanger; in particular, the heat transfer plate comprises latching means cooperating with complementary latching means of the heat exchanger; a thermal interface is placed between the heat exchange face and the heat exchanger to improve the heat transfer from the heat exchange face to the heat exchanger; the thermal interface is for example a thermal grease; the heat transfer plate is mounted against a wall of a heat exchanger; the heat transfer plate forms a closure plate of a heat exchanger of the type of a water box; in particular, the heat exchange face is in contact with the water circulating in the water box; - the heat exchange surface of the heat transfer plate comprises a plurality of protuberances aimed at increasing its heat exchange surface with a fluid in contact with said face;
  • the fluid in contact with the heat exchange face is preferably air or water
  • the protuberances protrude beyond a principal plane of the heat exchange face, and preferably perpendicular to this main plane of the heat exchange face; the excrescences are preferably derived from material with the heat exchange face; in particular, the protuberances are in the form of cylindrical columns or parallelepipedic fins;
  • the invention relates to an electrical assembly comprising a plurality of electronic power modules, each electronic power module comprising:
  • connection terminal arranged to provide an electrical connection between the inside and the outside of the electronic power module
  • the power component at least a part of the connection terminal and at least a portion of said substrate being embedded in an overmoulding of electrically insulating material, said overmoulding forming a housing of the respective power electronic module;
  • the assembly further comprises a heat transfer plate on which the casings of the power electronic modules are secured, the heat transfer plate being out of the overmoldings of the power electronic modules and forming a face, said face of heat exchange, intended to be coupled to a heat exchanger.
  • the invention in accordance with its second aspect makes it possible to thermally interface a heat transfer plate with all the electronic power modules of the electrical assembly, thus making it possible to increase the heat dissipation of the electrical assembly.
  • the calories generated by each electronic power module during operation are transferred to the heat transfer plate to be dissipated by the heat exchanger.
  • the invention in accordance with its second aspect thus makes it possible to better regulate the internal temperature of each electronic power module.
  • the electronic modules share the same heat transfer plate, the assembly being obtained more simply than in the prior art.
  • the electrical assembly may comprise any of the characteristics described in relation to the electronic power module according to the first aspect of the invention.
  • the heat transfer plate contains a first portion against which the casings of the power electronic modules, a second peripheral portion adjacent to the first portion, said second portion comprising plate fastening elements on the heat exchanger.
  • the heat transfer plate consists of a support extending mainly in a plane and comprising an outer edge included in said plane;
  • the heat transfer plate comprises a wafer forming a peripheral edge of said heat transfer plate.
  • the dimensions of the heat transfer plate according to said plane are greater than the dimensions along this plane of the faces of the housings coming into contact with said heat exchange plate;
  • the heat transfer plate protrudes around the housings of the electronic power modules; thus, the heat exchange surface between the faces of the housings and the heat transfer plate is the largest possible, which improves the heat exchange between the inside of the housings and the heat transfer plate; in particular the portion protruding around the housings corresponds to the second portion of the heat transfer plate;
  • FIG. 1 illustrates a perspective view of a first exemplary embodiment of an electrical assembly according to the second aspect of the invention
  • FIGURE 2 shows a plan view of a first embodiment of a profile electronic power module according to the first aspect of the invention
  • FIGURE 3 shows a side view of a second embodiment of an electrical assembly according to the second aspect of the invention
  • - Figure 4 illustrates a side view of a second embodiment of an electronic power module according to the first aspect of the invention.
  • variants and different embodiments of the invention may be associated with each other, in various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other. It will be possible to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics subsequently described in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared in the state of the prior art. In particular, all the variants and all the embodiments described are combinable with one another if there is nothing to oppose this combination on the technical level.
  • FIG. 2 illustrates an example of an electronic power module 10 according to the first aspect of the invention.
  • an electrical assembly 1 according to the second aspect of the invention is described.
  • the electrical assembly 1 comprises three electronic power modules 10.
  • Each electronic power module comprises a substrate 30 on which a plurality of power components 20 are mounted.
  • the substrate 30 has a generally rectangular shape.
  • the substrate 30 can take any shape depending for example on the space available in the environment of the electronic power module.
  • Each power component 20 is fixed integrally to the substrate 30, in particular so as to establish at least one electrical connection between said power component 20 and said substrate 30. More particularly, the power components 20 are electrically connected to unrepresented electric tracks. and formed in an electrically conductive material on the surface of the substrate 30, such as for example copper or a copper alloy.
  • the substrate 30 is preferably of the type of a printed circuit as described above or a substrate formed of an electrically conductive material, for example a metal strip.
  • the power components 20 may be for example of the type of a power transistor to amplify an electrical signal or an integrated circuit to achieve a predefined logic function.
  • the power electronic module 10 also comprises a plurality of connection terminals 15a-15c arranged to conduct an electrical signal between the inside of the electronic power module 10 and an electrical equipment to which the power electronic module 10 is electrically connected.
  • the electrical equipment is electrically connected to at least a portion of the connection terminals 15a, 15b, 15c of the power electronic modules 10, in particular via conducting wires.
  • Electric tracks or electrical wires are arranged to conduct an electrical signal between a connection terminal 15a, 15b, 15c and / or a power component 20, or between two power components 20.
  • electrical tracks or electrical wires are formed of a conductive metal material, such as copper or a copper alloy.
  • connection terminals 15a, 15b, 15c extend laterally beyond the overmouldings forming the respective housings of the power electronic modules.
  • the connection terminals 15a, 15b, 15c are distributed according to the widths of each connection module 10. More particularly, a first side of an electronic power module 10 comprises two connection terminals 15a, 15b, and a second side of the power electronic module 10 comprises a single connection terminal 15c.
  • the connection terminals 15a, 15b, 15c protrude beyond an outer surface of the overmoulding 5 forming the housing 25 of the power electronic module 10. This external surface is for example a face of the overmolding 5 extending in a transverse direction relative to the ternal recess face 43, as illustrated for example in Figure 1.
  • the power electronic module 10 comprises a connection terminal 15c that extends beyond the surface of the substrate 30.
  • the connection terminal 15c protrudes from the upper surface 31 of the substrate 30. More particularly, the connection terminal protrudes beyond an outer surface of the overmolding 5 forming the housing 25 of the power electronic module 10. This outer surface is, for example, opposite to the tibernal receding face 43 as illustrated in FIG. 2.
  • the connection terminals 15a, 15b, 15c have, for example, a blade shape and in particular a rectangular cross section.
  • Each electronic power module 10 is delimited by a respective overmolding 5 forming the housing 25 of the power electronic module.
  • the overmoulding 5 supports the substrate 30.
  • the substrate 30 is embedded at least partly in the overmoulding 5
  • overmolding 5 fills in particular all the space inside the housing 25.
  • overmolding 5 is an electrically insulating material of the type of an epoxy resin.
  • the housing 25 also comprises a face 26 against a heat transfer plate 40.
  • the housing 25, and more particularly the face 26 is fixed integrally on the upper surface 42 of the heat transfer plate 40.
  • the heat transfer plate 40 consists in particular of a support extending mainly in a plane and comprising an outer edge included in this plane, in particular as illustrated in the figures.
  • the transfer plate 40 is devoid of any portion extending in a direction transverse to the plane.
  • the heat transfer plate 40 contains a first portion 40a against which the housing or casings 25 and a second peripheral portion 40b adjacent to the first portion 40a.
  • the second portion 40b includes fastening elements on a heat exchanger 50.
  • the fasteners may comprise openings 35a-35d into which screws may be inserted to secure the heat transfer plate. 40 on the heat exchanger 50.
  • three electronic power modules 10 are mounted on the heat transfer plate 40.
  • the dimensions of the heat transfer plate 40 according to the plane in FIG. which it extends are greater than those of the electronic power modules 10 taken collectively. In other words, the heat transfer plate 40 extends peripherally around all the power electronic modules 10.
  • the power electronic module 10 is mounted on the heat transfer plate 40 whose dimensions are greater than the analogous dimensions of the power electronic module 10.
  • the electronic power module 10 or the electrical assembly 1 are respectively mounted on a heat exchanger 50 taking the form a water box.
  • the heat exchanger 50 comprises a housing 51 forming a cavity 55 inside which circulates a cooling fluid, such as water for example.
  • the heat exchanger 50 removes the calories produced by the electronic module (s) power (s) 10 during operation.
  • the heat exchanger 50 shown in FIGURES 2 and 3 is closed by a closure plate.
  • the closure plate is formed by the heat transfer plate 40.
  • the electronic power modules 10 are located on the upper face 42 of the heat transfer plate, and the underside, corresponding to the heat exchange face 43, bears against the housing 51 of the heat exchanger 50.
  • the heat transfer plate 40 is interposed between the closure plate 52 of the heat exchanger 50 and the In this embodiment, the heat transfer plate 40 takes the form of a parallelepiped plate in which the upper face 42 is parallel to the lower face, corresponding to the heat exchange face 43.
  • closure plate 52 is located between the heat transfer plate 40 and the cavity 55
  • the closing plate 52 of the water box 50 takes the form of a plate whose lower face 54 comprises a plurality of columns 53 to 53 which project beyond a plane of the lower surface 54 of the closing plate 52.
  • the balusters 53a-53e make it possible to increase the exchange surface between the closure plate - and therefore the heat transfer plate 40 - and the fluid of the cooling.
  • the balusters 53a-53e make it possible to improve the heat exchanges and the dissipation of the calories generated by the power module (s) 10.
  • the balusters 53a-53e and / or the closure plate 52 are preferably at least partly in contact with the cooling fluid of the heat exchanger 50.
  • the columns could be replaced by fins.
  • the heat transfer plate 40 forms the closing plate of the water box 50.
  • the heat exchange face 43 of the heat transfer plate 40 comprises a plurality of columns 41a. 41j which protrude beyond a plane of the heat exchange face 43 of the heat transfer plate 40.
  • the pillars 41a-41j make it possible to increase the exchange surface between the heat transfer plate 40 and the cooling fluid.
  • the columns 41a-41j make it possible to improve the heat exchange and the dissipation of the heat generated by the power module (s) 10.
  • the columns 41a-41j and / or the heat transfer plate 40 are preferably less in part in contact with the cooling fluid of the heat exchanger 50.
  • the posts could be replaced by fins.
  • the face 26 of the housing 25 through which the housing 25 is in contact with the heat transfer plate 40 is formed by the overmoulding 5 of electrically insulating material.
  • the face 26 of the housing 25 through which the housing 25 is in contact with the heat transfer plate 40 comprises a part metallic 26a.
  • the metal portion 26a is brazed to the tether transfer plate 40 so as to secure the housing 25 and the termal transfer plate 40.
  • the metal portion 26a is included in the substrate 30.

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Abstract

The invention relates to a power electronics module (10) comprising: a substrate (30); at least one power component (20) mounted on the substrate (30); at least one connection terminal (15c) arranged to provide an electrical connection between the interior and the exterior of the power electronics module (10); and a face, known as the heat exchange face (43), to be coupled to a heat exchanger (50). The power component (20), at least part of the connection terminal (15c) and at least part of the substrate (30) are embedded in an overmould (5) made from electrically insulating material, said overmould (5) forming a housing (25) for the power electronics module (10). The power electronics module (10) is characterised in that it also comprises a heat transfer plate (40) to which the housing (25) is solidly connected, said heat transfer plate (40) being outside the overmould (5) and forming the heat exchange face (43).

Description

Module électronique de puissance comprenant une face d'échange thermique  Electronic power module comprising a heat exchange face
Domaine technique  Technical area
La présente invention concerne un ensemble électrique comprenant un dispositif d'échange thermique optimisé tel qu'utilisé notamment dans le domaine de l'automobile. État de la technique antérieure The present invention relates to an electrical assembly comprising an optimized heat exchange device as used in particular in the automotive field. State of the art
Dans de nombreuses applications industrielles, des modules électroniques de puissance sont mis en œuvre afin de mettre en forme des signaux électriques permettant de piloter le fonctionnement d'un système électrique, tel que par exemple un moteur électrique utilisé dans le domaine automobile. In many industrial applications, electronic power modules are implemented to shape electrical signals to control the operation of an electrical system, such as for example an electric motor used in the automotive field.
Du fait notamment des intensités des courants électriques alimentant et/ou générés par un tel module électronique de puissance, les composants électroniques du module électronique de puissance dissipent par effet Joules de grandes quantités de chaleur. En l'absence de système de refroidissement, l'accumulation des calories produites par le fonctionnement des composants électroniques conduit à une élévation de leur température. Au-delà d'une température critique, les capacités des composants électroniques décroissent, diminuant les performances générales du module électronique de puissance. Une élévation continue et incontrôlée de la température du module électronique de puissance peut ainsi conduire à un dysfonctionnement, voire à une panne et/ou une casse de certains composants électroniques et/ou dudit module électronique de puissance. Pour cette raison, des dissipateurs thermiques sont souvent associés aux modules électroniques de puissance afin d'améliorer les échanges thermiques desdits modules électroniques de puissance avec leur environnement proche. Due in particular to the intensities of the electric currents supplying and / or generated by such an electronic power module, the electronic components of the electronic power module dissipate Joules large amounts of heat. In the absence of a cooling system, the accumulation of calories produced by the operation of the electronic components leads to an increase in their temperature. Beyond a critical temperature, the capabilities of the electronic components decrease, decreasing the overall performance of the electronic power module. Continuous and uncontrolled elevation of the temperature of the electronic power module can thus lead to a malfunction, or even to a breakdown and / or breakage of certain electronic components and / or of said electronic power module. For this reason, heat sinks are often associated with the electronic power modules to improve the heat exchange of said electronic power modules with their close environment.
On connaît le brevet japonais JP4906650 B2 dans lequel un module électronique de puissance comprend un boiter formé d'une résine époxy surmoulée autour de composants électroniques et d'un substrat sur lequel sont montés les composants électroniques. Le surmoulage comprend une plaque métallique sur laquelle le substrat est monté. La plaque métallique est destinée à être fixée sur un échangeur thermique pour une dissipation thermique du module de puissance. Cependant, l'intégration de la plaque métallique dans le surmoulage complexifie le procédé de fabrication du module électronique de puissance. En outre la plaque métallique ne s'étend que sur une portion de la face du module électronique de puissance qui vient en contact avec l'échangeur thermique, ce qui limite la conduction thermique depuis l'intérieur du module électronique de puissance vers l'échangeur thermique. La présente invention a pour objet de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d'autres avantages qui apparaîtront dans la description qui suit. Japanese patent JP4906650 B2 is known in which an electronic power module comprises a box formed of an epoxy resin molded around electronic components and a substrate on which the electronic components are mounted. The overmolding comprises a metal plate on which the substrate is mounted. The metal plate is intended to be fixed on a heat exchanger for a heat dissipation of the power module. However, the integration of the metal plate in the overmoulding complicates the manufacturing process of the electronic power module. In addition, the metal plate extends only over a portion of the face of the electronic power module that comes into contact with the heat exchanger, which limits the thermal conduction from inside the electronic power module to the exchanger thermal. The object of the present invention is to respond at least in large part to the foregoing problems and further to other advantages which will become apparent from the following description.
En particulier, un but de la présente invention est d'améliorer les transferts tbermiques entre un module électronique de puissance et un écbangeur tbermique et ainsi limiter l'élévation de température au niveau du module électronique de puissance. In particular, an object of the present invention is to improve the tbermic transfers between an electronic power module and a tern borer and thus limit the temperature rise at the level of the electronic power module.
Exposé de l'invention Presentation of the invention
Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs précités avec un module électronique de puissance comprenant : According to a first aspect of the invention, at least one of the above-mentioned objectives is achieved with an electronic power module comprising:
— un substrat ;  A substrate;
— au moins un composant de puissance monté sur le substrat ;  At least one power component mounted on the substrate;
— au moins une borne de connexion agencée pour réaliser une connexion électrique entre l'intérieur et l'extérieur du module électronique de puissance ;  At least one connection terminal arranged to make an electrical connection between the inside and the outside of the electronic power module;
— une face, dite face d'écbange tbermique, destinée à être couplée à un écbangeur tbermique ; le composant de puissance, au moins une partie de la borne de connexion et au moins une partie dudit substrat étant noyés dans un surmoulage en matériau isolant électriquement, ledit surmoulage formant un boîtier du module électronique de puissance ;  - a face, called tbermic ecbange face, intended to be coupled to a tern borer; the power component, at least a part of the connection terminal and at least a portion of said substrate being embedded in an overmoulding of electrically insulating material, said overmolding forming a housing of the power electronic module;
caractérisé en ce que le module électronique de puissance comprend en outre une plaque de transfert tbermique sur laquelle ledit boîtier est solidarisé, la plaque de transfert tbermique étant bors dudit surmoulage et formant ladite face d'écbange tbermique. characterized in that the electronic power module further comprises a tbermic transfer plate on which said housing is secured, the tbermic transfer plate being bored from said overmolding and forming said ternal receding face.
Ainsi, l'invention conforme à son premier aspect comprend une plaque de transfert tbermique qui est rapportée contre le boîtier du module électronique de puissance après l'opération de surmoulage. Le module électronique de puissance est donc obtenu plus facilement par rapport à l'art antérieur. En outre, la face d'écbange tbermique étant formée par la plaque de transfert tbermique, la face d'écbange tbermique est donc dépourvue de la matière isolante électrique formant le surmoulage du module électronique de puissance. Ainsi, la conduction tbermique entre le module électronique de puissance et un écbangeur tbermique contre lequel le module électronique de puissance est positionné est amélioré. Thus, the invention according to its first aspect comprises a tbermic transfer plate which is attached against the casing of the power electronic module after the overmolding operation. The electronic power module is thus obtained more easily compared to the prior art. In addition, the tbermic receding face being formed by the tbermic transfer plate, the tbermic receding face is thus devoid of the electrical insulating material forming the overmolding of the power electronic module. Thus, the thermal conduction between the power electronics module and a tornermanager against which the power electronics module is positioned is improved.
Notamment, le module électronique de puissance comprend au moins un composant de puissance pouvant prendre la forme : In particular, the power electronic module comprises at least one power component that can take the form:
— d'un composant électronique passif tel qu'une résistance électrique et/ou un composant capacitif ; et/ou — d'un composant électronique actif tel que par exemple un transistor, par exemple du type transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur ( OSFET pour « Métal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ») ou transistor bipolaire à grille isolée (1GBT pour « lnsulated Gâte Bipolar Transistor ») ; et/ou — d'une puce semi-conductrice permettant de réaliser une ou plusieurs fonctions logiques afin de permettre au module électronique de puissance de mettre en forme les signaux électriques de puissance ; la ou les puces semi-conductrices sont notamment des puces nues dont une encapsulation est réalisée par le module électronique de puissance, en particulier par l'intermédiaire de son matériau électriquement isolant noyant tout ou partie des composants de puissance. - a passive electronic component such as an electrical resistance and / or a capacitive component; and or - an active electronic component such as for example a transistor, for example of the type field effect transistor metal-oxide-semiconductor structure (OSFET for "Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor") or insulated-gate bipolar transistor (1GBT for "lnsulated Gate Bipolar Transistor"); and / or - a semiconductor chip making it possible to carry out one or more logic functions in order to enable the electronic power module to shape the electrical power signals; the one or more semiconductor chips are in particular bare chips whose encapsulation is carried out by the power electronic module, in particular via its electrically insulating material embedding all or part of the power components.
Le composant de puissance est notamment fixé solidairement sur le substrat. Afin de mettre en forme les signaux électriques de puissance, le module électronique de puissance peut comprendre plusieurs composants de puissance reliés entre eux par au moins une connexion électrique. The power component is in particular fixed to the substrate. In order to shape the electrical power signals, the electronic power module may comprise a plurality of power components interconnected by at least one electrical connection.
Le substrat peut être au moins en partie isolant. A titre d'exemple non limitatif, le substrat peut être du type PCB (« Printed Circuit Board » pour circuit imprimé) formé par un assemblage d'une ou plusieurs fines coucbes électriquement conductrices, telle que du cuivre, séparées par un matériau isolant, par exemple une résine époxy. Le substrat peut être formé par une lame métallique. The substrate may be at least partly insulating. By way of nonlimiting example, the substrate may be of the PCB ("Printed Circuit Board") type formed by an assembly of one or more electrically conductive thin layers, such as copper, separated by an insulating material, for example an epoxy resin. The substrate may be formed by a metal blade.
Le ou les composants de puissance peuvent être fixés solidairement au substrat de manière à établir au moins une connexion électrique entre une partie de cbaque composant de puissance et le substrat, préférentiellement au niveau d'une piste électrique. Le ou les composants de puissance peuvent être fixés sur le substrat par collage, via notamment une colle électriquement conductrice de préférence, par brasage ou par soudage. The power component or components may be fixed integrally to the substrate so as to establish at least one electrical connection between a portion of each power component and the substrate, preferably at an electrical track. The power component (s) can be fixed to the substrate by bonding, especially via an electrically conductive adhesive, preferably by brazing or by welding.
Notamment, la plaque de transfert tbermique est formée d'un matériau tbermiquement conducteur afin de favoriser la conduction tbermique des calories dans ladite plaque de transfert tbermique. Notamment, le substrat est compris au moins en partie à l'intérieur du surmoulage. En particulier, le surmoulage entoure au moins en partie une périphérie du substrat. In particular, the termal transfer plate is formed of a thermally conductive material to promote the thermal conduction of calories in said termic transfer plate. In particular, the substrate is included at least partly inside the overmolding. In particular, overmoulding surrounds at least part of a periphery of the substrate.
De manière à pouvoir interagir avec l'équipement électrique auquel le module électronique de puissance est connecté, le composant de puissance ou au moins une partie des composants de puissance peut être électriquement connectée à la ou les borne(s) de connexion afin de pouvoir transférer une énergie électrique entre l'équipement électrique et le ou les composants de puissance correspondants. Ce transfert d'énergie peut se faire depuis le(s) composant(s) de puissance vers la ou les borne(s) de connexion, ou alternativement dans le sens de la ou les borne(s) de connexion vers le(s) composant(s) de puissance. In order to be able to interact with the electrical equipment to which the electronic power module is connected, the power component or at least a part of the power components can be electrically connected to the connection terminal (s) in order to be able to transfer electrical energy between the electrical equipment and the corresponding power component (s). This energy transfer can be done from the power component (s) to the the connection terminal (s), or alternatively in the direction of the connection terminal (s) to the power component (s).
De manière avantageuse, le module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention peut comprendre au moins une des perfectionnements suivants dont les caractéristiques peuvent être prises seules ou en combinaison : Advantageously, the electronic power module according to the first aspect of the invention may comprise at least one of the following improvements, the characteristics of which can be taken alone or in combination:
— la plaque de transfert thermique consiste en un support s' étendant principalement suivant un plan et comprenant un bord extérieur compris dans ledit plan ; En particulier, la plaque de transfert tbermique comprend une trancbe formant un bord péripbérique de ladite plaque de transfert tbermique ; - the heat transfer plate consists of a support extending mainly in a plane and comprising an outer edge comprised in said plane; In particular, the tbermal transfer plate comprises a trench forming a peripheral edge of said termic transfer plate;
— la plaque de transfert tbermique comprend une première portion contre laquelle vient ledit boitier et une deuxième portion péripbérique adjacente à la première portion, ladite deuxième portion comprenant des éléments de fixation de la plaque sur l'écbangeur tbermique ; - The tbermic transfer plate comprises a first portion against which said housing comes and a second peripbérial portion adjacent to the first portion, said second portion comprising plate fastening elements on the tern barn;
— les dimensions de la plaque de transfert tbermique suivant ledit plan sont supérieures aux dimensions suivant ce plan de la face du boitier venant en contact contre ladite plaque d'écbange tbermique, ; Autrement dit, dans une vue suivant une direction perpendiculaire audit plan, la plaque de transfert tbermique déborde autour du boitier du module électronique de puissance ; ainsi, la surface d'écbange tbermique entre la face du boitier et la plaque de transfert tbermique est la plus grande possible, ce qui améliore l'écbange tbermique entre l'intérieur du boitier et la plaque de transfert tbermique ; notamment la portion débordant autour du boitier correspond à la deuxième portion de la plaque de transfert tbermique ; - the dimensions of the tbermique transfer plate along said plane are greater than the dimensions according to the plane of the face of the housing coming into contact against said écbange tbermique plate; In other words, in a view along a direction perpendicular to said plane, the termal transfer plate protrudes around the casing of the electronic power module; thus, the tbermic clearance surface between the case face and the tbermic transfer plate is as large as possible, which improves the ternal clearance between the case interior and the tbermic transfer plate; in particular the portion protruding around the housing corresponds to the second portion of the tbermic transfer plate;
— la face du boitier par l'intermédiaire de laquelle ledit boitier est en contact avec la plaque de transfert tbermique, comprend une partie métallique ; ce qui améliore la conductivité tbermique et facilite les écbanges tbermiques avec la plaque de transfert tbermique ; notamment la partie métallique appartient à une face du substrat ; Préférentiellement, la partie métallique est de la plus grande dimension possible afin d'améliorer le transfert tbermique entre l'intérieur du boitier et la plaque de transfert tbermique. - The face of the housing through which said housing is in contact with the tbermic transfer plate, comprises a metal part; which improves the thermal conductivity and facilitates the termal debarking with the tbermic transfer plate; in particular, the metal part belongs to one face of the substrate; Preferably, the metal part is of the largest possible size to improve the tbermic transfer between the inside of the housing and the tbermic transfer plate.
— la partie métallique est brasée ou frittée sur la plaque de transfert tbermique de manière à solidariser le boitier et la plaque de transfert tbermique ; - The metal part is soldered or sintered on the transfer plate tbermique so as to secure the housing and the tbermique transfer plate;
— la face du boitier par l'intermédiaire de laquelle ledit boitier est en contact avec la plaque de transfert tbermique, est formée par le surmoulage en matériau isolant électriquement. la face d'échange thermique est opposée à une face de la plaque de transfert thermique contre laquelle le boitier est monté ; la plaque de transfert thermique est formée au moins en partie d'un matériau métallique ; le matériau métallique est notamment choisi parmi les alliages de cuivre, et/ou alliages de nickel ; la plaque de transfert thermique est reliée électriquement à une masse électrique du module électronique de puissance ; notamment un fil de connexion électrique relie la masse électrique du module électronique de puissance à la plaque de transfert thermique ; le fil de connexion électrique peut être soudé ou serti sur la plaque de transfert thermique ; le matériau électriquement isolant du module électronique de puissance est une résine époxy ; le boitier a une forme générale parallélépipédique ; la face du boitier par l'intermédiaire de laquelle ledit boitier est en contact avec la plaque de transfert thermique est la face de plus grande dimension du boitier ; la borne de connexion électrique comprend une portion s' étendant au-delà du boitier afin de faciliter la connexion électrique avec un équipement électrique extérieur ; l'au moins une borne de connexion électrique s'étend au-delà du boitier depuis un des côtés de plus petite dimension du boitier. la plaque de transfert thermique est fixée solidairement sur l'échangeur thermique ; notamment, la plaque de transfert thermique est brasée ou vissée sur l'échangeur thermique ; notamment, la plaque de transfert thermique comprend des moyens d'encliquetage coopérant avec des moyens d'encliquetage complémentaires de l'échangeur thermique ; une interface thermique est placée entre la face d'échange thermique et l'échangeur thermique afin d'améliorer le transfert de calories depuis la face d'échange thermique vers l'échangeur thermique ; l'interface thermique est par exemple une graisse thermique ; la plaque de transfert thermique est montée contre une paroi d'un échangeur thermique ; la plaque de transfert thermique forme une plaque de fermeture d'un échangeur thermique du type d'une boite à eau ; notamment, la face d'échange thermique est en contact avec de l'eau circulant dans la boite à eau ; — la face d'échange thermique de la plaque de transfert thermique comprend une pluralité d'excroissances destinées à augmenter sa surface d'échange avec un fluide en contact avec ladite face ; - The face of the housing through which said housing is in contact with the tbermic transfer plate, is formed by overmolding electrically insulating material. the heat exchange face is opposed to a face of the heat transfer plate against which the housing is mounted; the heat transfer plate is formed at least in part of a metallic material; the metallic material is in particular chosen from copper alloys, and / or nickel alloys; the heat transfer plate is electrically connected to an electrical ground of the electronic power module; in particular, an electrical connection wire connects the electrical mass of the electronic power module to the heat transfer plate; the electrical connection wire may be soldered or crimped onto the heat transfer plate; the electrically insulating material of the power electronics module is an epoxy resin; the case has a parallelepipedic general shape; the face of the housing through which said housing is in contact with the heat transfer plate is the largest dimension of the housing; the electrical connection terminal comprises a portion extending beyond the housing to facilitate the electrical connection with external electrical equipment; the at least one electrical connection terminal extends beyond the housing from one of the smaller dimensions of the housing. the heat transfer plate is fixed integrally on the heat exchanger; in particular, the heat transfer plate is brazed or screwed on the heat exchanger; in particular, the heat transfer plate comprises latching means cooperating with complementary latching means of the heat exchanger; a thermal interface is placed between the heat exchange face and the heat exchanger to improve the heat transfer from the heat exchange face to the heat exchanger; the thermal interface is for example a thermal grease; the heat transfer plate is mounted against a wall of a heat exchanger; the heat transfer plate forms a closure plate of a heat exchanger of the type of a water box; in particular, the heat exchange face is in contact with the water circulating in the water box; - the heat exchange surface of the heat transfer plate comprises a plurality of protuberances aimed at increasing its heat exchange surface with a fluid in contact with said face;
— Le fluide en contact avec la face d'échange thermique est préférentiellement de l'air ou de l'eau ; - The fluid in contact with the heat exchange face is preferably air or water;
— Les excroissances s'étendent en saillie au-delà d'un plan principal de la face d'échange thermique, et préférentiellement perpendiculairement à ce plan principal de la face d'échange thermique ; les excroissances sont préférentiellement issues de matière avec la face d'échange thermique ; notamment les excroissances sont en forme de colonnettes cylindriques ou d'ailettes parallélépipédiques ; - The protuberances protrude beyond a principal plane of the heat exchange face, and preferably perpendicular to this main plane of the heat exchange face; the excrescences are preferably derived from material with the heat exchange face; in particular, the protuberances are in the form of cylindrical columns or parallelepipedic fins;
L'invention concerne selon un deuxième aspect un ensemble électrique comprenant une pluralité de modules électroniques de puissance, chaque module électronique de puissance comportant :  According to a second aspect, the invention relates to an electrical assembly comprising a plurality of electronic power modules, each electronic power module comprising:
— un substrat ; - a substrate;
— au moins un composant de puissance monté sur le substrat ; - at least one power component mounted on the substrate;
— au moins une borne de connexion agencée pour réaliser une connexion électrique entre l'intérieur et l'extérieur du module électronique de puissance ; - at least one connection terminal arranged to provide an electrical connection between the inside and the outside of the electronic power module;
le composant de puissance, au moins une partie de la borne de connexion et au moins une partie dudit substrat étant noyés dans un surmoulage en matériau isolant électriquement, ledit surmoulage formant un boîtier du module électronique de puissance respectif ;  the power component, at least a part of the connection terminal and at least a portion of said substrate being embedded in an overmoulding of electrically insulating material, said overmoulding forming a housing of the respective power electronic module;
caractérisé en ce que l'ensemble comprend en outre une plaque de transfert thermique sur laquelle les boîtiers des modules électroniques de puissance sont solidarisés, la plaque de transfert thermique étant hors des surmoulages des modules électroniques de puissance et formant une face, dite face d'échange thermique, destinée à être couplée à un échangeur thermique.  characterized in that the assembly further comprises a heat transfer plate on which the casings of the power electronic modules are secured, the heat transfer plate being out of the overmoldings of the power electronic modules and forming a face, said face of heat exchange, intended to be coupled to a heat exchanger.
Ainsi, l'invention conforme à son deuxième aspect permet d'interfacer thermiquement une plaque de transfert thermique avec tous les modules électroniques de puissance de l'ensemble électrique, permettant ainsi d'augmenter la dissipation thermique de l'ensemble électrique. Les calories générées par chaque module électronique de puissance durant leur fonctionnement sont transférées vers la plaque de transfert thermique pour être dissipées par l'échangeur thermique. L'invention conforme à son deuxième aspect permet ainsi de mieux réguler la température interne de chaque module électronique de puissance. Les modules électroniques partagent une même plaque de transfert thermique, l'ensemble étant obtenu plus simplement que dans l'art antérieur. L'ensemble électrique peut comprendre l'une quelconque des caractéristiques décrites en relation avec le module électronique de puissance selon le premier aspect de l'invention. Thus, the invention in accordance with its second aspect makes it possible to thermally interface a heat transfer plate with all the electronic power modules of the electrical assembly, thus making it possible to increase the heat dissipation of the electrical assembly. The calories generated by each electronic power module during operation are transferred to the heat transfer plate to be dissipated by the heat exchanger. The invention in accordance with its second aspect thus makes it possible to better regulate the internal temperature of each electronic power module. The electronic modules share the same heat transfer plate, the assembly being obtained more simply than in the prior art. The electrical assembly may comprise any of the characteristics described in relation to the electronic power module according to the first aspect of the invention.
Notamment, la plaque de transfert thermique contient une première portion contre laquelle vient les boîtiers des modules électroniques de puissance, une deuxième portion périphérique adjacente à la première portion, ladite deuxième portion comprenant des éléments de fixation de la plaque sur l'échangeur thermique. In particular, the heat transfer plate contains a first portion against which the casings of the power electronic modules, a second peripheral portion adjacent to the first portion, said second portion comprising plate fastening elements on the heat exchanger.
Notamment, la plaque de transfert thermique consiste en un support s' étendant principalement suivant un plan et comprenant un bord extérieur compris dans ledit plan ; En particulier, la plaque de transfert thermique comprend une tranche formant un bord périphérique de ladite plaque de transfert thermique. In particular, the heat transfer plate consists of a support extending mainly in a plane and comprising an outer edge included in said plane; In particular, the heat transfer plate comprises a wafer forming a peripheral edge of said heat transfer plate.
En particulier, les dimensions de la plaque de transfert thermique suivant ledit plan sont supérieures aux dimensions suivant ce plan des faces des boîtiers venant en contact contre ladite plaque d'échange thermique, ; Autrement dit, dans une vue suivant une direction perpendiculaire audit plan, la plaque de transfert thermique déborde autour des boîtiers des modules électroniques de puissance ; ainsi, la surface d'échange thermique entre les faces des boîtiers et la plaque de transfert thermique est la plus grande possible, ce qui améliore l'échange thermique entre l'intérieur des boîtiers et la plaque de transfert thermique ; notamment la portion débordant autour des boîtiers correspond à la deuxième portion de la plaque de transfert thermique ; In particular, the dimensions of the heat transfer plate according to said plane are greater than the dimensions along this plane of the faces of the housings coming into contact with said heat exchange plate; In other words, in a view along a direction perpendicular to said plane, the heat transfer plate protrudes around the housings of the electronic power modules; thus, the heat exchange surface between the faces of the housings and the heat transfer plate is the largest possible, which improves the heat exchange between the inside of the housings and the heat transfer plate; in particular the portion protruding around the housings corresponds to the second portion of the heat transfer plate;
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici. Various embodiments of the invention are provided, integrating, according to all of their possible combinations, the various optional features set forth herein.
Description des figures Description of figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d'une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d'autre part, sur lesquels : — la FIGURE 1 illustre une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation d'un ensemble électrique conforme au deuxième aspect de l'invention ; Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the description which follows, on the one hand, and from several exemplary embodiments given by way of nonlimiting indication with reference to the appended schematic drawings on the other hand, on which FIG. 1 illustrates a perspective view of a first exemplary embodiment of an electrical assembly according to the second aspect of the invention;
— la FIGURE 2 illustre une vue de profil d'un premier exemple de réalisation d'un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention ; - FIGURE 2 shows a plan view of a first embodiment of a profile electronic power module according to the first aspect of the invention;
— la FIGURE 3 illustre une vue de profil d'un deuxième exemple de réalisation d'un ensemble électrique conforme au deuxième aspect de l'invention ; — la figure 4 illustre une vue de profil d'un deuxième exemple de réalisation d'un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention. - FIGURE 3 shows a side view of a second embodiment of an electrical assembly according to the second aspect of the invention; - Figure 4 illustrates a side view of a second embodiment of an electronic power module according to the first aspect of the invention.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage tecbnique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la tecbnique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan tecbnique. Of course, the features, variants and different embodiments of the invention may be associated with each other, in various combinations, to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other. It will be possible to imagine variants of the invention comprising only a selection of characteristics subsequently described in isolation from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention compared in the state of the prior art. In particular, all the variants and all the embodiments described are combinable with one another if there is nothing to oppose this combination on the technical level.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence. In the figures, the elements common to several figures retain the same reference.
Description détaillée de l'invention Detailed description of the invention
La FIGURE 2 illustre un exemple de module électronique de puissance 10 selon le premier aspect de l'invention. En référence aux FIGURES 1 et 3, un exemple d'ensemble électrique 1 selon le deuxième aspect de l'invention est décrit. Sur les FIGURES 1 et 3, l'ensemble électrique 1 comprend trois modules électroniques de puissance 10. FIG. 2 illustrates an example of an electronic power module 10 according to the first aspect of the invention. With reference to FIGURES 1 and 3, an example of an electrical assembly 1 according to the second aspect of the invention is described. In FIGURES 1 and 3, the electrical assembly 1 comprises three electronic power modules 10.
Cbaque module électronique de puissance comprend un substrat 30 sur lequel sont montés une pluralité de composants de puissance 20. Dans les exemples illustrés, le substrat 30 a une forme générale rectangulaire. Eventuellement, le substrat 30 peut prendre n'importe quelle forme en fonction par exemple de l'encombrement disponible dans l'environnement du module électronique de puissance. Each electronic power module comprises a substrate 30 on which a plurality of power components 20 are mounted. In the illustrated examples, the substrate 30 has a generally rectangular shape. Optionally, the substrate 30 can take any shape depending for example on the space available in the environment of the electronic power module.
Cbaque composant de puissance 20 est fixé solidairement au substrat 30, notamment de manière à établir au moins une connexion électrique entre ledit composant de puissance 20 et ledit substrat 30. Plus particulièrement, les composants de puissance 20 sont reliés électriquement à des pistes électriques non représentées et formées dans un matériau électriquement conducteur à la surface du substrat 30, tel que par exemple du cuivre ou un alliage de cuivre. Each power component 20 is fixed integrally to the substrate 30, in particular so as to establish at least one electrical connection between said power component 20 and said substrate 30. More particularly, the power components 20 are electrically connected to unrepresented electric tracks. and formed in an electrically conductive material on the surface of the substrate 30, such as for example copper or a copper alloy.
Le substrat 30 est préférentiellement du type d'un circuit imprimé tel que décrit précédemment ou un substrat formé d'un matériau conducteur électriquement, par exemple une lame métallique. Les composants de puissance 20 peuvent être par exemple du type d'un transistor de puissance afin d'amplifier un signal électrique ou d'un circuit intégré afin de réaliser une fonction logique prédéfinie. The substrate 30 is preferably of the type of a printed circuit as described above or a substrate formed of an electrically conductive material, for example a metal strip. The power components 20 may be for example of the type of a power transistor to amplify an electrical signal or an integrated circuit to achieve a predefined logic function.
Le module électronique de puissance 10 comprend aussi une pluralité de bornes de connexion 15a-15c agencées pour conduire un signal électrique entre l'intérieur du modulé électronique de puissance 10 et un équipement électrique auquel le module électronique de puissance 10 est connecté électriquement. De manière connue, l'équipement électrique est connecté électriquement à au moins une partie des bornes de connexion 15a, 15b, 15c des modules électroniques de puissance 10, notamment par l'intermédiaire de fils conducteurs. Des pistes électriques ou des fils électriques sont agencés pour conduire un signal électrique entre une borne de connexion 15a, 15b, 15c et/ou un composant de puissance 20, ou entre deux composants de puissance 20. Typiquement, les pistes électriques ou les fils électriques sont formés d'un matériau métallique conducteur, tel que le cuivre ou un alliage de cuivre. The power electronic module 10 also comprises a plurality of connection terminals 15a-15c arranged to conduct an electrical signal between the inside of the electronic power module 10 and an electrical equipment to which the power electronic module 10 is electrically connected. In a known manner, the electrical equipment is electrically connected to at least a portion of the connection terminals 15a, 15b, 15c of the power electronic modules 10, in particular via conducting wires. Electric tracks or electrical wires are arranged to conduct an electrical signal between a connection terminal 15a, 15b, 15c and / or a power component 20, or between two power components 20. Typically, electrical tracks or electrical wires are formed of a conductive metal material, such as copper or a copper alloy.
Dans l'exemple illustré sur la FIGURE 1, les bornes de connexion 15a, 15b, 15c s'étendent latéralement au-delà des surmoulages formant les boîtiers respectifs des modules électroniques de puissance. Préférentiellement, les bornes de connexion 15a, 15b, 15c sont réparties suivant les largeurs de cbaque module de connexion 10. Plus particulièrement, un premier côté d'un module électronique de puissance 10 comprend deux bornes de connexion 15a, 15b, et un deuxième côté du module électronique de puissance 10 comprend une seule borne de connexion 15c. Les bornes de connexion 15a, 15b, 15c s'étendent en saillie au-delà d'une surface externe du surmoulage 5 formant le boîtier 25 du module électronique de puissance 10. Cette surface externe est par exemple une face du surmoulage 5 s' étendant suivant une direction transversale par rapport à la face d'écbange tbermique 43, comme illustré par exemple en figure 1. In the example illustrated in FIG. 1, the connection terminals 15a, 15b, 15c extend laterally beyond the overmouldings forming the respective housings of the power electronic modules. Preferably, the connection terminals 15a, 15b, 15c are distributed according to the widths of each connection module 10. More particularly, a first side of an electronic power module 10 comprises two connection terminals 15a, 15b, and a second side of the power electronic module 10 comprises a single connection terminal 15c. The connection terminals 15a, 15b, 15c protrude beyond an outer surface of the overmoulding 5 forming the housing 25 of the power electronic module 10. This external surface is for example a face of the overmolding 5 extending in a transverse direction relative to the ternal recess face 43, as illustrated for example in Figure 1.
Dans l'exemple de réalisation illustré sur la FIGURE 2, le module électronique de puissance 10 comprend une borne de connexion 15c qui s'étend au-delà de la surface du substrat 30. En d'autres termes, la borne de connexion 15c s'étend en saillie par rapport à la surface supérieure 31 du substrat 30. Plus particulièrement, la borne de connexion s'étend en saillie au-delà d'une surface externe du surmoulage 5 formant le boîtier 25 du module électronique de puissance 10. Cette surface externe est par exemple opposée par rapport à la face d'écbange tbermique 43 comme illustré en figure 2. Dans les exemples illustrés aux FIGURES 1 et 2, les bornes de connexion 15a, 15b, 15c ont par exemple une forme de lame et notamment une section transverse rectangulaire. Chaque module électronique de puissance 10 est délimité par un surmoulage 5 respectif formant le boîtier 25 du module électronique de puissance. En particulier, le surmoulage 5 supporte le substrat 30. Avantageusement, le substrat 30 est noyé au moins en partie dans le surmoulage 5· In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2, the power electronic module 10 comprises a connection terminal 15c that extends beyond the surface of the substrate 30. In other words, the connection terminal 15c protrudes from the upper surface 31 of the substrate 30. More particularly, the connection terminal protrudes beyond an outer surface of the overmolding 5 forming the housing 25 of the power electronic module 10. This outer surface is, for example, opposite to the tibernal receding face 43 as illustrated in FIG. 2. In the examples illustrated in FIGURES 1 and 2, the connection terminals 15a, 15b, 15c have, for example, a blade shape and in particular a rectangular cross section. Each electronic power module 10 is delimited by a respective overmolding 5 forming the housing 25 of the power electronic module. In particular, the overmoulding 5 supports the substrate 30. Advantageously, the substrate 30 is embedded at least partly in the overmoulding 5
Les composants de puissance 20, au moins une partie des bornes de connexion 15a, 15b, 15c et au moins une partie du substrat 30 sont noyés dans le surmoulage 5· Le surmoulage 5 remplit notamment tout l'espace situé à l'intérieur du boîtier 25. Préférentiellement, le surmoulage 5 est en un matériau isolant électriquement du type d'une résine époxy. The power components 20, at least a portion of the connection terminals 15a, 15b, 15c and at least a portion of the substrate 30 are embedded in the overmoulding 5 · The overmolding 5 fills in particular all the space inside the housing 25. Preferably, overmolding 5 is an electrically insulating material of the type of an epoxy resin.
Le boîtier 25 comprend aussi une face 26 venant contre une plaque de transfert thermique 40. Le boîtier 25, et plus particulièrement la face 26 est fixée solidairement sur la surface supérieure 42 de la plaque de transfert thermique 40. The housing 25 also comprises a face 26 against a heat transfer plate 40. The housing 25, and more particularly the face 26 is fixed integrally on the upper surface 42 of the heat transfer plate 40.
La plaque de transfert thermique 40 consiste notamment en un support s' étendant principalement suivant un plan et comprenant un bord extérieur compris dans ce plan, notamment comme illustré sur les figures. En particulier, la plaque de transfert 40 est dépourvue de portion s' étendant suivant une direction transversale au plan. La plaque de transfert thermique 40 contient une première portion 40a contre laquelle viennent le ou les boîtiers 25 et une deuxième portion périphérique 40b adjacente à la première portion 40a. La deuxième portion 40b comprend des éléments de fixation de la sur un échangeur de thermique 50. Comme visible sur la FIGURE 1, les éléments de fixation peuvent comprendre des ouvertures 35a-35d dans lesquelles des vis peuvent être introduites pour fixer la plaque de transfert thermique 40 sur l'échangeur thermique 50. Dans les exemples de réalisation illustrés sur les FIGURES 1 et 3, trois modules électroniques de puissance 10 sont montés sur la plaque de transfert thermique 40. Les dimensions de la plaque de transfert thermique 40 suivant le plan dans lequel elle s'étend sont supérieures à celles des modules électroniques de puissance 10 pris collectivement. En d'autres termes, la plaque de transfert thermique 40 s'étend périphériquement autour de tous les modules électroniques de puissance 10. De même dans l'exemple de réalisation illustré sur la FIGURE 2, le module électronique de puissance 10 est monté sur la plaque de transfert thermique 40 dont les dimensions sont supérieures aux dimensions analogues du module électronique de puissance 10. Sur les FIGURES 2 et 3, le module électronique de puissance 10 ou l'ensemble électrique 1 sont respectivement montés sur un échangeur thermique 50 prenant la forme d'une boite à eau. L'échangeur thermique 50 comprend un boîtier 51 formant une cavité 55 à l'intérieur de laquelle circule un fluide de refroidissement, tel que de l'eau par exemple. L'échangeur thermique 50 permet d'évacuer les calories produites par le(s) module(s) électronique(s) de puissance 10 durant leur fonctionnement. The heat transfer plate 40 consists in particular of a support extending mainly in a plane and comprising an outer edge included in this plane, in particular as illustrated in the figures. In particular, the transfer plate 40 is devoid of any portion extending in a direction transverse to the plane. The heat transfer plate 40 contains a first portion 40a against which the housing or casings 25 and a second peripheral portion 40b adjacent to the first portion 40a. The second portion 40b includes fastening elements on a heat exchanger 50. As visible in FIGURE 1, the fasteners may comprise openings 35a-35d into which screws may be inserted to secure the heat transfer plate. 40 on the heat exchanger 50. In the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 and 3, three electronic power modules 10 are mounted on the heat transfer plate 40. The dimensions of the heat transfer plate 40 according to the plane in FIG. which it extends are greater than those of the electronic power modules 10 taken collectively. In other words, the heat transfer plate 40 extends peripherally around all the power electronic modules 10. Similarly, in the embodiment illustrated in FIG. 2, the power electronic module 10 is mounted on the heat transfer plate 40 whose dimensions are greater than the analogous dimensions of the power electronic module 10. In FIGURES 2 and 3, the electronic power module 10 or the electrical assembly 1 are respectively mounted on a heat exchanger 50 taking the form a water box. The heat exchanger 50 comprises a housing 51 forming a cavity 55 inside which circulates a cooling fluid, such as water for example. The heat exchanger 50 removes the calories produced by the electronic module (s) power (s) 10 during operation.
L'échangeur thermique 50 illustré sur les FIGURES 2 et 3 est fermé par une plaque de fermeture. Comme visible sur la FIGURE 3, la plaque de fermeture est formée par la plaque de transfert thermique 40. Les modules électroniques de puissance 10 sont situés sur la face supérieure 42 de la plaque de transfert thermique, et la face du dessous, correspondant à la face d'échange thermique 43, est en appui contre le boîtier 51 de l'échangeur thermique 50. Comme visible sur la FIGURE 2, la plaque de transfert thermique 40 est interposée entre la plaque de fermeture 52 de l'échangeur thermique 50 et le module électronique de puissance 10. Dans ce mode de réalisation, la plaque de transfert thermique 40 prend la forme d'une plaque parallélépipédique dans laquelle la face supérieure 42 est parallèle à la face inférieure, correspondant à la face d'échange thermique 43· La plaque de fermeture 52 est située entre la plaque de transfert thermique 40 et la cavité 55· The heat exchanger 50 shown in FIGURES 2 and 3 is closed by a closure plate. As seen in FIG. 3, the closure plate is formed by the heat transfer plate 40. The electronic power modules 10 are located on the upper face 42 of the heat transfer plate, and the underside, corresponding to the heat exchange face 43, bears against the housing 51 of the heat exchanger 50. As shown in FIG. 2, the heat transfer plate 40 is interposed between the closure plate 52 of the heat exchanger 50 and the In this embodiment, the heat transfer plate 40 takes the form of a parallelepiped plate in which the upper face 42 is parallel to the lower face, corresponding to the heat exchange face 43. closure plate 52 is located between the heat transfer plate 40 and the cavity 55
Dans le mode de réalisation illustré sur la FIGURE 2, la plaque de fermeture 52 de la boite à eau 50 prend la forme d'une plaque dont la face inférieure 54 comprend une pluralité de colonnettes 53a- 53e qui s'étendent en saillie au-delà d'un plan de la surface inférieure 54 de la plaque de fermeture 52. Les colonnettes 53a-53e permettent d'augmenter la surface d'échange entre la plaque de fermeture — et donc la plaque de transfert thermique 40 — et le fluide de refroidissement. Finalement, les colonnettes 53a-53e permettent d'améliorer les échanges thermiques et la dissipation des calories générées par le(s) module(s) de puissance 10. Les colonnettes 53a-53e et/ou la plaque de fermeture 52 sont préférentiellement au moins en partie en contact avec le fluide de refroidissement de l'échangeur thermique 50. Les colonnettes pourraient être remplacées par des ailettes. Dans le mode de réalisation illustré sur la FIGURE 3, la plaque de transfert thermique 40 forme la plaque de fermeture de la boite à eau 50. La face d'échange thermique 43 de la plaque de transfert thermique 40 comprend une pluralité de colonnettes 41a-41j qui s'étendent en saillie au-delà d'un plan de la face d'échange thermique 43 de la plaque de transfert thermique 40. Les colonnettes 41a- 41j permettent d'augmenter la surface d'échange entre la plaque de transfert thermique 40 et le fluide de refroidissement. Finalement, les colonnettes 41a-41j permettent d'améliorer les échanges thermiques et la dissipation des calories générées par le(s) module(s) de puissance 10. Les colonnettes 41a-41j et/ou la plaque de transfert thermique 40 sont préférentiellement au moins en partie en contact avec le fluide de refroidissement de l'échangeur thermique 50. Les colonnettes pourraient être remplacées par des ailettes. Dans les exemples illustrés en figures 1 à 3, la face 26 du boîtier 25 par l'intermédiaire de laquelle le boîtier 25 est en contact avec la plaque de transfert thermique 40, est formée par le surmoulage 5 en matériau isolant électriquement. In the embodiment illustrated in FIG. 2, the closing plate 52 of the water box 50 takes the form of a plate whose lower face 54 comprises a plurality of columns 53 to 53 which project beyond a plane of the lower surface 54 of the closing plate 52. The balusters 53a-53e make it possible to increase the exchange surface between the closure plate - and therefore the heat transfer plate 40 - and the fluid of the cooling. Finally, the balusters 53a-53e make it possible to improve the heat exchanges and the dissipation of the calories generated by the power module (s) 10. The balusters 53a-53e and / or the closure plate 52 are preferably at least partly in contact with the cooling fluid of the heat exchanger 50. The columns could be replaced by fins. In the embodiment illustrated in FIG. 3, the heat transfer plate 40 forms the closing plate of the water box 50. The heat exchange face 43 of the heat transfer plate 40 comprises a plurality of columns 41a. 41j which protrude beyond a plane of the heat exchange face 43 of the heat transfer plate 40. The pillars 41a-41j make it possible to increase the exchange surface between the heat transfer plate 40 and the cooling fluid. Finally, the columns 41a-41j make it possible to improve the heat exchange and the dissipation of the heat generated by the power module (s) 10. The columns 41a-41j and / or the heat transfer plate 40 are preferably less in part in contact with the cooling fluid of the heat exchanger 50. The posts could be replaced by fins. In the examples illustrated in Figures 1 to 3, the face 26 of the housing 25 through which the housing 25 is in contact with the heat transfer plate 40, is formed by the overmoulding 5 of electrically insulating material.
Alternativement, dans un exemple illustré en figure 4, la face 26 du boîtier 25 par l'intermédiaire de laquelle le boîtier 25 est en contact avec la plaque de transfert thermique 40, comprend une partie métallique 26a. Notamment, la partie métallique 26a est brasée sur la plaque de transfert t ermique 40de manière à solidariser le boîtier 25 et la plaque de transfert tbermique 40. En particulier, la partie métallique 26a est comprise dans le substrat 30. Alternatively, in an example illustrated in FIG. 4, the face 26 of the housing 25 through which the housing 25 is in contact with the heat transfer plate 40, comprises a part metallic 26a. In particular, the metal portion 26a is brazed to the tether transfer plate 40 so as to secure the housing 25 and the termal transfer plate 40. In particular, the metal portion 26a is included in the substrate 30.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux. Of course, the invention is not limited to the examples that have just been described and many adjustments can be made to these examples without departing from the scope of the invention. In particular, the various features, shapes, variants and embodiments of the invention can be associated with each other in various combinations to the extent that they are not incompatible or exclusive of each other. In particular all the variants and embodiments described above are combinable with each other.

Claims

Revendications claims
1. Module électronique de puissance (ΐθ) comprenant : An electronic power module (ΐθ) comprising:
_ un substrat (30) ; _ A substrate (30);
— au moins un composant de puissance (20) monté sur le substrat (30) ; - at least one power component (20) mounted on the substrate (30);
— au moins une borne de connexion (l5a, 15b, 15c) agencée pour réaliser une connexion électrique entre l'intérieur et l'extérieur du module électronique de puissance (lo) ; At least one connection terminal (15a, 15b, 15c) arranged to make an electrical connection between the inside and the outside of the power electronic module (lo);
— une face, dite face d'écbange tbermique (43), destinée à être couplée à un écbangeur tbermique ; - a face, called tbermic ecbange face (43), intended to be coupled to a terbangeur écbangeur;
le composant de puissance (20), au moins une partie de la borne de connexion (l5a, 15b, 15c) et au moins une partie dudit substrat (30) étant noyés dans un surmoulage (5) en matériau isolant électriquement, ledit surmoulage (5) formant un boîtier (25) du module électronique de puissance (lo) ;  the power component (20), at least a portion of the connection terminal (15a, 15b, 15c) and at least a portion of said substrate (30) being embedded in an overmoulding (5) of electrically insulating material, said overmolding ( 5) forming a housing (25) of the power electronics module (lo);
caractérisé en ce que le module électronique de puissance (lo) comprend en outre une plaque de transfert tbermique (40) sur laquelle ledit boîtier (25) est solidarisé, la plaque de transfert tbermique (40) étant bors dudit surmoulage (5) et formant ladite face d'écbange tbermique characterized in that the electronic power module (10) further comprises a tbermic transfer plate (40) on which said housing (25) is secured, the tbermic transfer plate (40) being bored from said overmoulding (5) and forming said ternal debug face
(43). (43).
2. Module électronique de puissance (lo) selon la revendication 1, dans lequel la plaque de transfert tbermique (40) consiste en un support s' étendant principalement suivant un plan et comprenant un bord extérieur compris dans ledit plan. 3· Module électronique de puissance (lo) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la plaque de transfert tbermique (40) contient une première portion (40a) contre laquelle vient ledit boîtier (25), une deuxième portion péripbérique (40b) adjacente à la première portion (40a), ladite deuxième portion (40b) comprenant des éléments de fixation (35a, 35b, 35c, 35d) de la plaque (40) sur l'écbangeur de tbermique. An electronic power module (10) according to claim 1, wherein the thermal transfer plate (40) consists of a support extending substantially in a plane and including an outer edge included in said plane. An electronic power module (lo) according to claim 1 or 2, wherein the termic transfer plate (40) contains a first portion (40a) against which said housing (25) comes, a second peripheral portion (40b) adjacent thereto. at the first portion (40a), said second portion (40b) including fasteners (35a, 35b, 35c, 35d) of the plate (40) on the chemical digger.
4. Module électronique de puissance (lo) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la face (26) du boîtier (25) par l'intermédiaire de laquelle ledit boîtier (25) est en contact avec la plaque de transfert tbermique(40), comprend une partie métallique (26a). An electronic power module (lo) according to one of the preceding claims, wherein the face (26) of the housing (25) through which said housing (25) is in contact with the transfer plate ( 40), comprises a metal part (26a).
5. Module électronique de puissance (lo) selon la revendication 4, dans lequel la partie métallique (26a) est brasée ou frittée sur la plaque de transfert tbermique (40) de manière à solidariser le boîtier (25) et la plaque de transfert tbermique (40). Module électronique de puissance (lo) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la face (26) du boîtier (25) par l'intermédiaire de laquelle ledit boîtier (25) est en contact avec la plaque de transfert thermique (4θ), est formée par le surmoulage (5) en matériau isolant électriquement. An electronic power module (10) according to claim 4, wherein the metal portion (26a) is brazed or sintered on the transfer plate (40) so as to secure the housing (25) and the transfer plate. (40). Electronic power module (lo) according to one of claims 1 to 3, wherein the face (26) of the housing (25) through which said housing (25) is in contact with the heat transfer plate ( 4θ), is formed by overmoulding (5) of electrically insulating material.
Module électronique de puissance (lo) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face d'écbange tbermique (43) est opposée à une face (42) de la plaque de transfert tbermique (40) contre laquelle le boîtier (25) est monté. Electronic power module (lo) according to any one of the preceding claims, characterized in that the tibial recess face (43) is opposite a face (42) of the tbermic transfer plate (40) against which the housing (25) is mounted.
Ensemble électrique (l) comprenant une pluralité de modules électroniques de puissance (lo), cbaque module électronique de puissance (lo) comportant : Electrical assembly (1) comprising a plurality of electronic power modules (10), each electronic power module (10) comprising:
_ un substrat (30) ; _ A substrate (30);
— au moins un composant de puissance (20) monté sur le substrat (30); - at least one power component (20) mounted on the substrate (30);
— au moins une borne de connexion (l5a, 15b, 15c) agencée pour réaliser une connexion électrique entre l'intérieur et l'extérieur du module électronique de puissance (lo) ; le composant de puissance (20), au moins une partie de la borne de connexion (l5a, 15b, 15c) et au moins une partie dudit substrat (30) étant noyés dans un surmoulage (5) en matériau isolant électriquement, ledit surmoulage (5) formant un boîtier (25) du module électronique de puissance (lo) respectif ; - at least one connection terminal (L5A, 15b, 15c) arranged to make an electrical connection between the inside and the outside of the electronic power module (lo); the power component (20), at least a portion of the connection terminal (15a, 15b, 15c) and at least a portion of said substrate (30) being embedded in an overmoulding (5) of electrically insulating material, said overmolding ( 5) forming a housing (25) of the respective power electronics module (lo);
caractérisé en ce que l'ensemble (l) comprend en outre une plaque de transfert tbermique (40) sur laquelle les boîtiers (25) des modules électroniques de puissance (lo) sont solidarisés, la plaque de transfert tbermique (40) étant bors des surmoulages (5) des modules électroniques de puissance (lo) et formant une face, dite face d'écbange tbermique (43), destinée à être couplée à un écbangeur tbermique. characterized in that the assembly (1) further comprises a tbermic transfer plate (40) on which the housings (25) of the power electronic modules (10) are secured, the tbermic transfer plate (40) being overmolding (5) power electronic modules (lo) and forming a face, said tbermic ecbange face (43), intended to be coupled to a tbermic écbangeur.
Ensemble électrique (l) selon la revendication précédente, dans lequel la plaque de transfert tbermique (40) contient une première portion (40a) contre laquelle vient les boîtiers (25) des modules électroniques de puissance (lo), une deuxième portion péripbérique (40b) adjacente à la première portion (40a), ladite deuxième portion (40b) comprenant des éléments de fixation (35a, 35b, 35c, 35d) de la plaque (40) sur l'écbangeur tbermique. Electrical assembly (l) according to the preceding claim, wherein the tbermic transfer plate (40) contains a first portion (40a) against which comes the housings (25) of the power electronic modules (lo), a second periphérical portion (40b ) adjacent to the first portion (40a), said second portion (40b) including fasteners (35a, 35b, 35c, 35d) of the plate (40) on the ternal digger.
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