WO2022008558A1 - Boitier électronique comportant un composant à refroidir et procédé de montage associé - Google Patents

Boitier électronique comportant un composant à refroidir et procédé de montage associé Download PDF

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WO2022008558A1
WO2022008558A1 PCT/EP2021/068751 EP2021068751W WO2022008558A1 WO 2022008558 A1 WO2022008558 A1 WO 2022008558A1 EP 2021068751 W EP2021068751 W EP 2021068751W WO 2022008558 A1 WO2022008558 A1 WO 2022008558A1
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radiator
component
face
electronic card
electronic
Prior art date
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PCT/EP2021/068751
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Jean-Philippe Bekaert
Gilles LE ROY
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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Priority to US18/012,350 priority patent/US11856734B2/en
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Definitions

  • the present disclosure relates to the field of cooling electronic components in environments subject to strong vibrations in particular, such as in the automotive field for example.
  • the proposed cooling solutions must make it possible to effectively cool the component while guaranteeing good integrity of the component and of the electronic card on which the component is fixed. To do this, care must be taken to limit the stress to which the electronic card is subjected, which makes it possible in particular to avoid solder breaks or track breaks, and to limit structural weaknesses by using a maximum of rigid connections and by ensuring to avoid the appearance of natural resonance frequencies. Furthermore, it is also desirable to limit production costs by limiting the number of assembly steps and storage costs by limiting the number of parts to be assembled.
  • a first solution consists of fixing the electronic card on a base and enclosing the electronic card and the component to be cooled in a rigid enclosure fixed to the base in order to form an electronic box.
  • a radiator intended to be in thermal contact with the component to be cooled being fixed inside the enclosure rigidly, a layer of thermal interface material, such as thermal paste, thermal grease or even thermal pads, is placed between the heatsink and the component to ensure thermal contact. Due to the mechanical tolerances present between the component and the heatsink, the thickness of the layer of thermal interface material varies from one electronic package to another. Consequently, the cooling performance varies which can lead to overheating of the component or other sensitive components on the electronic board. This solution is therefore not satisfactory in terms of thermal performance.
  • An object of the present disclosure is to remedy the drawbacks of the prior art.
  • An object of the present disclosure is to propose a cooling solution making it possible to effectively cool the component while guaranteeing good integrity of the component and of the electronic card on which the component is fixed.
  • An object of the present disclosure is to limit production costs by limiting the number of assembly steps and storage costs by limiting the number of parts to be assembled.
  • a set of electronic box elements intended to be mounted on an electronic card comprising a component to be cooled is proposed, in which:
  • the radiator is configured to be fixed on the electronic card by maintaining a predetermined distance between a face of the radiator intended to be in contact heat with the component to be cooled and said component, and
  • the cover is configured to be able to be fixed by a fixing point to the radiator.
  • the radiator is fixed by means of a holding part integral with the interior of the chassis, the holding part being elastically connected to the radiator so as to allow a translation of the radiator relative to the chassis according to three orthogonal directions.
  • an electronic box comprising:
  • the electronic card is fixed on an internal face of the cover, the cover being fixed on the frame,
  • a face of the heatsink intended to be in thermal contact with the component to be cooled is fixed on the electronic card so as to maintain a predetermined distance between said face of the heatsink and the component, said face of the heatsink also being fixed on the cover in one attachment point, and
  • a layer of thermal interface material is placed between said face of the radiator and the component.
  • a method for mounting an electronic box comprising the following steps: a. provide a set of electronic box elements as previously described, b. providing an electronic card comprising a component to be cooled, c. place the chassis in a holding device suitable for mounting the electronic box, d. depositing a layer of thermal interface material on one face of the heatsink or one face of the component, e. placing one face of the electronic card in contact with the chassis, f. place the cover in contact with the electronic card, g. fix the electronic card on the chassis, h. fix the cover on the chassis, i. fixing said face of the heatsink on the electronic board so as to maintain a predetermined distance between said face of the heatsink and the component, and j. fixing said face of the radiator to the cover at a fixing point.
  • the retaining piece is connected to the radiator by at least three elastically deformable arms configured to allow translation of the radiator in the three orthogonal directions;
  • each elastically deformable arm extends substantially in a plane and in which one end of each arm is connected to the radiator by a pivot connection perpendicular to the plane;
  • the radiator comprises a plurality of cooling fins parallel to a reference plane
  • the retaining part comprises two walls opposite to each other extending parallel to the reference plane and a wall perpendicular to the reference plane, the two opposite walls being elastically connected to the radiator and the perpendicular wall being adapted to accommodate a fan;
  • steps g. and h. of the method are implemented simultaneously and then steps i. and j. of the process are implemented simultaneously.
  • the proposed solution has many advantages.
  • the electronic card is not subjected to additional stress during assembly which could damage the electrical contacts or the tracks.
  • the dynamic stress caused by vibrations on the card is also limited.
  • the proposed solution also limits the number of parts to be stored and the number of assembly steps since the radiator is already mounted inside the enclosure. Thus, when mounting the box, it suffices to fix the electronic card on the radiator and the cover and to fix the cover on the enclosure. Furthermore, the proposed solution makes it possible to control the position of the electronic card relative to the chassis.
  • the use of elastically deformable arms has the advantage of allowing a fluid movement of the radiator in the three directions without risk of blocking and without generating sound noise contrary to what could be obtained by the use of prismatic connections, ie by the use of cascading sliders, for example. Furthermore, the elastically deformable arms make it possible to limit the stress exerted on the electronic card by exerting only a slight tension on the card.
  • the use of the intermediate part makes it possible to integrate new functions. It is for example possible to place a fan on the intermediate piece so as to create a flow of air crossing from end to end the space between the fins of the radiator. This configuration allows for more flexibility in the positioning and orientation of the radiator relative to the enclosure.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an electronic box according to one embodiment.
  • FIG. 2 shows a first perspective view of a radiator connected to a retaining piece according to a first embodiment corresponding to that of FIG.
  • FIG. 3 shows a second perspective view of the radiator and the holding part of figure 2.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a radiator connected to a holding piece according to a second embodiment.
  • the electronic box 1 comprises a chassis 2, a cover 3, an electronic card 4 on which is mounted a component 5 to be cooled, a radiator 7 and a retaining piece 9.
  • a layer of thermal interface material 6 such as thermal paste, thermal grease or a thermal patch, for example, is placed between a lower face of the heatsink 7 and an upper face of the component 5 in order to ensure thermal contact between the heatsink 7 and the component 5 and allow the dissipation of heat generated by component 5 to radiator 7.
  • the cover 3 is configured to be fixed on the frame 2 and on the electronic card 4 so as to maintain the electronic card 4 in the electronic box 1.
  • the cover 3 comprises two recesses 31 each intended to receive a screw 81 making it possible to fix the electronic card 4 and the cover 3 on the frame 2.
  • the frame 2 and the cover 3 are both rigid in order to guarantee a good integrity of component 5 and electronic card 4.
  • Chassis 2 and cover 3 are made of sheet metal for example.
  • the frame 2 contains the radiator 7 intended to cool the component 5.
  • the retaining piece 9 is fixed in a fixed manner inside the frame, by screwing, crimping, riveting or welding, for example, in order to ensure good rigidity to the frame/maintaining part assembly.
  • the retaining piece 9 is elastically connected to the radiator 7 so as to allow a translation of the radiator 7 relative to the frame 2 in three orthogonal directions. This reduces the stress to which the card is subjected in particular during assembly and therefore the breaking of tracks or electrical contacts.
  • Dynamic stress is also limited when the electronic box is subjected to strong vibrations, for example when the vehicle passes over a pothole, and therefore the cyclic fatigue to which the electronic card is subjected.
  • the retaining piece 9 is connected to the radiator 7 by at least three elastically deformable arms 91 (only two of which are visible here) configured to allow a translation of the radiator 7 in three orthogonal directions.
  • two elastically deformable arms 91 are connected to two opposite faces 94 of the retaining piece 9.
  • the opposite face is only connected to a single elastically deformable arm.
  • the radiator 7 is configured to be fixed on the electronic board 4 while maintaining a predetermined distance between a lower face of the radiator 7 and the component 5 in order to guarantee the reproducibility of the cooling and therefore its performance.
  • the radiator 7 comprises three threaded sockets 71 and two centering pins 72 which are more particularly visible in FIG. 3.
  • the centering pins 72 make it possible to center the radiator 7 on the electronic card 4 on either side of the component. 5.
  • the cover 3 has three recesses 32 (of which only two are visible here) intended to allow mounting of fixing screws 82 on the electronic card 4 and on the threaded sleeves 71 .
  • one of the recesses 32 is configured to fix the cover 3 to the radiator 7 by an additional fixing point in order to limit the stress applied to the electronic card when the electronic card is fixed at a predetermined distance from the radiator. thanks to threaded sleeves.
  • Figures 2 and 3 illustrate more precisely the configuration of the holding part 9 and the radiator 7 according to two different perspective views.
  • the radiator 7 has a base 74 having a bottom wall and two side walls and cooling fins 75 arranged on the bottom wall and oriented parallel to the side walls.
  • the radiator also comprises, on one face of the bottom wall, the threaded sleeves 71 and the centering pins 72 described previously as well as a boss intended to retain/maintain the layer of thermal interface material 6.
  • the holding part 9 described here is made of synthetic material and comprises a stiffener 93 on two of its opposite walls 94. In an alternative embodiment, when the holding part 9 is rigid, the holding part 9 does not include of stiffener.
  • Each elastically deformable arm 91 is for example made of synthetic material and configured to be able to deform in three orthogonal directions so as to allow a translation of a predetermined distance, for example 2 mm in a plane parallel to the bottom wall from the base of the radiator and 2 mm in the direction perpendicular to this plane.
  • Each elastically deformable arm 91 is connected by one of its ends to a wall 94 of the retaining piece 9 and by another end to a side wall of the base 74. Between these two ends, each elastically deformable arm 91 is folded shape and includes several points of inflection. The inflection points make it possible to reduce the rigidity of the arm at localized points and for some according to directions contained in different planes so as to allow a translation of the radiator relative to the retaining part and therefore relative to the chassis according to three orthogonal directions.
  • each elastically deformable arm 92 extends substantially in a plane and comprises several points of inflection making it possible to reduce the rigidity and allowing a translation of the radiator 7 in this plane.
  • each arm 92 comprises a portion perpendicular to the plane of the arm defining a right angle with the rest of the arm allowing a translation of the radiator perpendicular to the plane of the arm.
  • each end 92 of the elastically deformable arm 91 is connected to the radiator 7 by a pivot connection so as to facilitate the movement of the radiator induced by the deformation of the arms.
  • each end 92 of the elastically deformable arm comprises an eyelet 92 intended to accommodate a stud 73.
  • the stud 73 is oriented perpendicular to the plane of the arm.
  • the retaining piece 9 may comprise, in addition to the two walls 94 opposite to each other to which the elastically deformable arms 94 are connected, a perpendicular wall 95 adapted to accommodate a fan 10. It will be noted that the wall 95 is then perpendicular to the plane defined by the cooling fins 75 in order to optimize the circulation of the air flow through the radiator as illustrated by the arrows in FIG. 4.
  • the presence of the retaining piece 9 makes it possible to lighten the constraints concerning the positioning of the radiator and more particularly the orientation of the cooling fins with respect to the chassis. Indeed, in the absence of a retaining piece, the position and orientation of the radiator is constrained by the position of the fan on the chassis.
  • the electronic unit 1 is mounted as follows: at. the chassis 2 containing the radiator 7 and the cover 3 is provided, as well as the fixing screws 81 and 82, b. an electronic card 4 comprising a component 5 to be cooled adapted to be mounted on the cover is provided, c. the chassis 2 containing the radiator 7 is placed in a holding device suitable for mounting the electronic box, d. the layer of thermal interface material 6 is deposited on the face of the radiator 7 intended to be in thermal contact with the component 5 to be cooled or on the face of the component 5 intended to be in thermal contact with the radiator according to the orientation of the chassis in the holding device, e. one side of the electronic card 4 is placed in contact with the chassis 2, f.
  • the cover 3 is placed in contact with the electronic card 4, g. the electronic card 4 is fixed on the chassis 2, h. the cover 3 is fixed on the frame 2 i. said face of radiator 7 is fixed on electronic card 4 so as to maintain a predetermined distance between said face of radiator 7 and component 5, and j. said face of the radiator 7 is fixed to the cover 3 at a fixing point.
  • the frame 2 containing the radiator 7 is preferably placed in the holding device so that the face of the radiator 7 intended to be in thermal contact with the component 5 is oriented upwards. .
  • the layer of thermal interface material 6 is deposited on the face of the radiator intended to be in thermal contact with the component 5 to be cooled.
  • steps g. for fixing the electronic card 4 to the frame 2 and h. fixing the cover 3 on the frame 2 are carried out simultaneously by introducing and tightening each fixing screw 81 in the recess 31 corresponding.
  • steps i. fixing the face of the radiator 7 on the electronic card 4 and j. for fixing said face of the radiator 7 on the cover 3 at a fixing point are made simultaneously by fixing the fixing screw 82 in the recess 32.
  • steps g. and h. then steps i. and j. , the stress applied to the electronic card is limited since the electronic card 4 is fixed to the chassis 2 and to the rigid cover 3 before the radiator 7 is fixed to the electronic card 4.
  • the position of the electronic card can be centered with respect to the chassis when the electronic card has suitable bores.
  • the tolerances to be applied to the chassis for the positioning of the connectors are reduced, which makes it possible to limit the penetration of solid and liquid foreign bodies into the electronic box.
  • several electronic cards can be easily connected together directly by means of connectors fixed to each of the cards since the position of the electronic cards is defined with respect to the chassis.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

La présente divulgation concerne un ensemble d'éléments de boitier électronique (1) destinés à être montés sur une carte électronique (4) comportant un composant (5) à refroidir comprenant: * un châssis (2), * un radiateur (7) fixé par une pièce de maintien (9) à l'intérieur du châssis (2), * un capot (3) configuré pour être fixé sur le châssis (2) de manière à maintenir la carte électronique (4) dans le boitier (1). Le radiateur (7) est configuré pour être fixé sur la carte électronique (4) en maintenant une distance prédéterminée entre une face inférieure du radiateur (7) et le composant (5), et le capot (3) est configuré pour pouvoir être fixé par un point de fixation au radiateur (7). La pièce de maintien (9) est reliée au radiateur (7) de façon à permettre une translation du radiateur (7) par rapport au châssis (2) selon trois directions orthogonales.

Description

Description
Titre : Boîtier électronique comportant un composant à refroidir et procédé de montage associé
Domaine technique
[0001] La présente divulgation relève du domaine du refroidissement de composants électroniques dans des environnements soumis à de fortes vibrations notamment, comme dans le domaine automobile par exemple.
Technique antérieure
[0002] Dans le domaine automobile, des composants électroniques de plus en plus puissants sont utilisés, notamment en raison du développement de nouvelles fonctionnalités telles que l’assistance à la conduite ou la conduite autonome par exemple. Il existe donc un besoin de proposer une solution de refroidissement de ces composants pouvant être soumis à de fortes vibrations tout en les protégeant de leur environnement extérieur.
[0003] Les solutions de refroidissement proposées doivent permettre de refroidir efficacement le composant tout en garantissant une bonne intégrité du composant et de la carte électronique sur laquelle le composant est fixé. Pour ce faire, il faut veiller à limiter le stress auquel la carte électronique est soumise, ce qui permet notamment d’éviter les ruptures de soudure ou les ruptures de piste, et limiter les faiblesses structurelles en utilisant un maximum de liaisons rigides et en veillant à éviter l’apparition de fréquences propres de résonnance. Par ailleurs, il est aussi souhaitable de limiter les coûts de production en limitant le nombre d’étapes d’assemblage et les coûts de stockage en limitant le nombre de pièces à assembler.
[0004] Différentes solutions ont été proposées pour tenter de répondre à ces problématiques.
[0005] Une première solution consiste à fixer la carte électronique sur un socle et à enfermer la carte électronique et le composant à refroidir dans une enceinte rigide fixée sur le socle afin de former un boîtier électronique. Un radiateur destiné à être en contact thermique avec le composant à refroidir étant fixé à l’intérieur de l’enceinte de manière rigide, une couche de matériau d’interface thermique (« Thermal Interface Material » en anglais), tel que de la pâte thermique, de la graisse thermique ou encore des patchs thermiques (« thermal pad » en anglais), est placée entre le radiateur et le composant pour assurer le contact thermique. En raison des tolérances mécaniques présentes entre le composant et le radiateur, l’épaisseur de la couche de matériau d’interface thermique varie d’un boîtier électronique à un autre. Par conséquent, les performances de refroidissement varient ce qui peut entraîner une surchauffe du composant ou d’autres composants sensibles sur la carte électronique. Cette solution n’est donc pas satisfaisante sur le plan de la performance thermique.
[0006] Afin de remédier à cet inconvénient, il a été proposé de visser également le radiateur sur la carte électronique de part et d’autre du composant à refroidir. Ainsi, l’épaisseur de matériau d’interface thermique déposée est reproductible et d’épaisseur contrôlée. Cependant, ce couplage mécanique supplémentaire ajoute une contrainte supplémentaire qui fait plier localement la carte électronique. Cette deuxième solution n’est pas satisfaisante puisqu’elle induit un stress supplémentaire sur la carte électronique.
[0007] Afin de remédier à cet inconvénient, il a été proposé, dans une troisième solution, de fixer directement le radiateur sur la carte électronique. Cette troisième solution n’est pas satisfaisante puisqu’elle implique une étape supplémentaire de sous-assemblage et donc le stockage d’éléments supplémentaires. Par ailleurs, le radiateur étant typiquement de l’ordre de 50 à 200 grammes pour les applications visées, en présence de vibrations, les soudures ou les pistes peuvent se rompre. De plus, la carte électronique est soumise à un stress dynamique engendré à chaque accélération verticale, par exemple, lorsque le véhicule passe sur un nid de poule, ce qui a aussi un impact sur l’intégrité de la carte électronique en termes de fatigue cyclique.
[0008] Afin de remédier à cet inconvénient, il a été proposé, dans une quatrième solution, de fixer le radiateur sur la carte électronique et sur le capot. Le capot étant rigide, on améliore ainsi la stabilité structurelle de l’ensemble. Cependant, avec cette solution, la position de la carte électronique au sein de l’enceinte rigide est difficilement ajustable car définie par l’ensemble capot/carte électronique/refroidisseur. Il faut donc ajouter de nouvelles tolérances en élargissant par exemple des trous destinés à recevoir des connecteurs sur l’enceinte du châssis. Cette solution n’est pas envisageable puisqu’il faut limiter la pénétration de corps étrangers solides et liquides dans le boîtier électronique. Cela peut également poser problème si l’on envisage de connecter plusieurs cartes électroniques entre elles directement par le biais de connecteurs fixés sur chacune des cartes.
[0009] Il existe donc un besoin pour une solution de refroidissement compatible avec toutes ces problématiques.
Résumé
[0010] Un but de la présente divulgation est de remédier aux inconvénients de l’art antérieur.
[0011] Un but de la présente divulgation est de proposer une solution de refroidissement permettant de refroidir efficacement le composant tout en garantissant une bonne intégrité du composant et de la carte électronique sur laquelle le composant est fixé.
[0012] Un but de la présente divulgation est de limiter les coûts de production en limitant le nombre d’étapes d’assemblage et les coûts de stockage en limitant le nombre de pièces à assembler.
[0013] Il est proposé un ensemble d’éléments de boîtier électronique destinés à être montés sur une carte électronique comportant un composant à refroidir, dans lequel :
- ledit ensemble comprend:
* un châssis rigide contenant un radiateur destiné à refroidir le composant, ledit radiateur étant fixé à l’intérieur du châssis,
* un capot rigide configuré pour être fixé sur le châssis et sur la carte électronique de manière à maintenir la carte électronique dans le boîtier électronique,
- le radiateur est configuré pour être fixé sur la carte électronique en maintenant une distance prédéterminée entre une face du radiateur destinée à être en contact thermique avec le composant à refroidir et ledit composant, et
- le capot est configuré pour pouvoir être fixé par un point de fixation au radiateur. En outre, le radiateur est fixé par l’intermédiaire d’une pièce de maintien solidaire de l’intérieur du châssis, la pièce de maintien étant reliée de manière élastique au radiateur de façon à permettre une translation du radiateur par rapport au châssis selon trois directions orthogonales.
[0014] Selon un autre aspect, il est proposé un boîtier électronique comportant :
- un ensemble d’éléments de boîtier électronique tels que décrits précédemment, et
- une carte électronique sur laquelle est monté un composant à refroidir, dans lequel
- la carte électronique est fixée sur une face interne du capot, le capot étant fixé sur le châssis,
- une face du radiateur destinée à être en contact thermique avec le composant à refroidir est fixée sur la carte électronique de manière à maintenir une distance prédéterminée entre ladite face du radiateur et le composant, ladite face du radiateur étant également fixée sur le capot en un point de fixation, et
- une couche de matériau d’interface thermique est disposée entre ladite face du radiateur et le composant.
[0015] Selon un autre aspect, il est proposé un procédé de montage d’un boîtier électronique, le procédé comprenant les étapes suivantes : a. fournir un ensemble d’éléments de boîtier électronique tel que décrit précédemment, b. fournir une carte électronique comportant un composant à refroidir, c. placer le châssis dans un dispositif de maintien adapté au montage du boîtier électronique, d. déposer une couche de matériau d’interface thermique sur une face du radiateur ou une face du composant, e. placer une face de la carte électronique en contact avec le châssis, f. placer le capot en contact avec la carte électronique, g. fixer la carte électronique sur le châssis, h. fixer le capot sur le châssis, i. fixer ladite face du radiateur sur la carte électronique de manière à maintenir une distance prédéterminée entre ladite face du radiateur et le composant, et j. fixer ladite face du radiateur sur le capot en un point de fixation.
[0016] Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre. Elles peuvent être mises en œuvre indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
[0017] - la pièce de maintien est reliée au radiateur par au moins trois bras élastiquement déformables configurés pour permettre une translation du radiateur selon les trois directions orthogonales ;
[0018] - chaque bras élastiquement déformable s’étend substantiellement dans un plan et dans lequel une extrémité de chaque bras est reliée au radiateur par une liaison pivot perpendiculaire au plan ;
[0019] - le radiateur comprend une pluralité d’ailettes de refroidissement parallèles à un plan de référence, et la pièce de maintien comprend deux parois opposées l’une à l’autre s’étendant parallèlement au plan de référence et une paroi perpendiculaire au plan de référence, les deux parois opposées étant reliées de manière élastique au radiateur et la paroi perpendiculaire étant adaptée pour accueillir un ventilateur ;
[0020] - les étapes g. et h. du procédé sont mises en œuvre de manière simultanée puis les étapes i. et j. du procédé sont mises en œuvre de manière simultanée.
[0021] La solution proposée présente de nombreux avantages.
[0022] La distance entre la face du radiateur et la face du composant à refroidir destinées à être en contact thermique l’une avec l’autre étant contrôlée, il est possible de déposer une épaisseur de matériau d’interface thermique d’épaisseur reproductible et la plus fine possible afin d’assurer de bonnes performances de refroidissement. Par ailleurs, la carte électronique n’est pas soumise à un stress supplémentaire lors de l’assemblage qui pourrait endommager les contacts électriques ou les pistes. Le stress dynamique provoqué par les vibrations sur la carte est en outre limité. La solution proposée limite aussi le nombre de pièces à stocker et le nombre d’étapes d’assemblage puisque le radiateur est déjà monté dans l’enceinte. Ainsi, lors du montage du boîtier, il suffit de fixer la carte électronique sur le radiateur et le capot et de fixer le capot sur l’enceinte. Par ailleurs, la solution proposée permet de contrôler la position de la carte électronique par rapport au châssis.
[0023] L’utilisation de bras élastiquement déformables présente l’avantage de permettre un mouvement fluide du radiateur dans les trois directions sans risque de blocage et sans génération de bruit sonore contrairement à ce qui pourrait être obtenu par l’utilisation de liaisons prismatiques, i.e. par l’utilisation de glissières en cascade, par exemple. Par ailleurs, les bras élastiquement déformables permettent de limiter le stress exercé sur la carte électronique en exerçant seulement une légère tension sur la carte.
[0024] Par ailleurs, l’utilisation de la pièce intermédiaire permet d’intégrer de nouvelles fonctions. Il est par exemple possible de placer un ventilateur sur la pièce intermédiaire de manière à créer un flux d’air traversant de bout en bout l’espace entre les ailettes du radiateur. Cette configuration permet d’avoir plus de flexibilité dans le positionnement et l’orientation du radiateur par rapport à l’enceinte.
Brève description des dessins
[0025] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
[0026] [Fig. 1] montre une vue en coupe d’un boîtier électronique selon un mode de réalisation.
Fig. 2
[0027] [Fig. 2] montre une première vue en perspective d’un radiateur relié à une pièce de maintien selon un premier mode de réalisation correspondant à celui de la figure 1 .
Fig. 3 [0028] [Fig. 3] montre une seconde vue en perspective du radiateur et de la pièce de maintien de la figure 2.
Fig. 4
[0029] [Fig. 4] montre une vue en perspective d’un radiateur relié à une pièce de maintien selon un second mode de réalisation.
Description des modes de réalisation
[0030] Les dessins et la description ci-après contiennent, pour l’essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la présente divulgation, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
[0031] Il est maintenant fait référence à la figure 1 qui illustre un boîtier électronique selon un mode de réalisation. Le boîtier électronique 1 comporte un châssis 2, un capot 3, une carte électronique 4 sur laquelle est monté un composant 5 à refroidir, un radiateur 7 et une pièce de maintien 9. Une couche de matériau d’interface thermique 6 telle que de la pâte thermique, de la graisse thermique ou un patch thermique, par exemple, est disposée entre une face inférieure du radiateur 7 et une face supérieure du composant 5 afin d’assurer un contact thermique entre le radiateur 7 et le composant 5 et permettre la dissipation de chaleur générée par le composant 5 vers le radiateur 7.
[0032] Le capot 3 est configuré pour être fixé sur le châssis 2 et sur la carte électronique 4 de manière à maintenir la carte électronique 4 dans le boîtier électronique 1 . Ainsi, le capot 3 comprend deux évidements 31 chacun destiné à recevoir une vis 81 permettant de fixer la carte électronique 4 et le capot 3 sur le châssis 2. On notera que le châssis 2 et le capot 3 sont tous deux rigides afin de garantir une bonne intégrité du composant 5 et de la carte électronique 4. Le châssis 2 et le capot 3 sont constitués de tôle par exemple.
[0033] Le châssis 2 contient le radiateur 7 destiné à refroidir le composant 5. Le radiateur 7, contrairement à l’art antérieur décrit dans la partie introductive, est fixé sur le châssis 2 par le biais de la pièce de maintien 9. La pièce de maintien 9 est fixée de manière solidaire à l’intérieur du châssis, par vissage, sertissage, rivetage ou soudage par exemple, afin d’assurer une bonne rigidité à l’ensemble châssis/pièce de maintien. Par ailleurs, la pièce de maintien 9 est reliée de manière élastique au radiateur 7 de façon à permettre une translation du radiateur 7 par rapport au châssis 2 selon trois directions orthogonales. On diminue ainsi le stress auquel est soumis la carte notamment lors du montage et donc la rupture de pistes ou de contacts électriques. On limite aussi le stress dynamique lorsque le boîtier électronique est soumis à de fortes vibrations, par exemple lorsque le véhicule passe sur un nid de poule, et donc la fatigue cyclique à laquelle est soumise la carte électronique. A titre d’exemple, on peut prévoir une translation de l’ordre de quelques millimètres, par exemple 2 mm, du radiateur par rapport au châssis dans les trois directions orthogonales. On améliore ainsi la gestion des tolérances notamment lorsque l’on souhaite positionner plusieurs cartes électroniques côte à côte et les connecter directement entre elles par des connecteurs fixés sur chacune des cartes.
[0034] De manière avantageuse, la pièce de maintien 9 est reliée au radiateur 7 par au moins trois bras élastiquement déformables 91 (dont seuls deux sont visibles ici) configurés pour permettre une translation du radiateur 7 selon trois directions orthogonales. Dans le mode de réalisation décrit ici, deux bras élastiquement déformables 91 sont reliés à deux faces opposées 94 de la pièce de maintien 9. Dans une variante de réalisation, la face opposée n’est reliée qu’à un seul bras élastiquement déformable.
[0035] Le radiateur 7 est configuré pour être fixé sur la carte électronique 4 en maintenant une distance prédéterminée entre une face inférieure du radiateur 7 et le composant 5 afin de garantir la reproductibilité du refroidissement et donc sa performance. A cet effet, le radiateur 7 comporte trois douilles taraudées 71 et deux pions de centrage 72 plus particulièrement visibles sur la figure 3. Les pions de centrage 72 permettent de centrer le radiateur 7 sur la carte électronique 4 de part et d’autre du composant 5. On notera que le capot 3 comporte trois évidements 32 (dont seuls deux sont visibles ici) destinés à permettre le montage de vis de fixation 82 sur la carte électronique 4 et sur les douilles taraudées 71 . [0036] On notera que l’un des évidements 32 est configuré pour fixer le capot 3 au radiateur 7 par un point de fixation supplémentaire afin de limiter le stress appliqué sur la carte électronique lorsque la carte électronique est fixée à une distance prédéterminée du radiateur grâce aux douilles taraudées.
[0037] Les figures 2 et 3 illustrent de manière plus précise la configuration de la pièce de maintien 9 et du radiateur 7 selon deux vues en perspective différentes.
[0038] En référence à la figure 2, le radiateur 7 comporte une base 74 comportant une paroi de fond et deux parois latérales et des ailettes de refroidissement 75 disposées sur la paroi de fond et orientées parallèlement aux parois latérales. Le radiateur comporte également, sur une face de la paroi de fond, les douilles taraudées 71 et les pions de centrage 72 décrits précédemment ainsi qu’un bossage destiné à retenir/maintenir la couche de matériau d’interface thermique 6.
[0039] La pièce de maintien 9 décrite ici est en matière synthétique et comporte un raidisseur 93 sur deux de ses parois opposées 94. Dans une variante de réalisation, lorsque la pièce de maintien 9 est rigide, la pièce de maintien 9 ne comporte pas de raidisseur.
[0040] Chaque bras élastiquement déformable 91 est par exemple en matière synthétique et configuré pour pouvoir se déformer selon trois directions orthogonales de manière à permettre une translation d’une distance prédéterminée, par exemple de 2 mm dans un plan parallèle à la paroi de fond de la base du radiateur et de 2 mm dans la direction perpendiculaire à ce plan.
[0041] Chaque bras élastiquement déformable 91 est relié par une de ses extrémités à une paroi 94 de la pièce de maintien 9 et par une autre extrémité à une paroi latérale de la base 74. Entre ces deux extrémités, chaque bras élastiquement déformable 91 est de forme repliée et comprend plusieurs points d’inflexion. Les points d’inflexion permettent de réduire la rigidité du bras en des points localisés et pour certains selon des directions contenues dans des plans différents de manière à permettre une translation du radiateur par rapport à la pièce de maintien et donc par rapport au châssis selon trois directions orthogonales. [0042] Dans l’exemple décrit ici, chaque bras élastiquement déformable 92 s’étend substantiellement dans un plan et comporte plusieurs points d’inflexion permettant de réduire la rigidité et permettant une translation du radiateur 7 dans ce plan. Par ailleurs, chaque bras 92 comprend une portion perpendiculaire au plan du bras définissant un angle droit avec le reste du bras permettant une translation du radiateur perpendiculaire au plan du bras.
[0043] Avantageusement, chaque extrémité 92 du bras élastiquement déformable 91 est reliée au radiateur 7 par une liaison pivot de manière à faciliter le déplacement du radiateur induit par la déformation des bras. Dans l’exemple décrit ici, chaque extrémité 92 du bras élastiquement déformable comprend un œillet 92 destiné à accueillir un téton 73. Avantageusement, le téton 73 est orienté perpendiculairement au plan du bras.
[0044] On notera que l’utilisation de bras élastiquement déformables présente certains avantages par rapport à l’utilisation de liaisons prismatiques. Elle permet notamment de limiter le bruit sonore généré, de permettre un mouvement fluide sans risque de blocage et d’exercer une légère tension sur la carte électronique qui peut compenser la force exercée par le vissage de la carte sur les douilles taraudées.
[0045] On notera que la présence d’une pièce de maintien 9 permet d’intégrer plus facilement certaines fonctions au sein du boîtier électronique. Par exemple, la pièce de maintien 9 peut comporter, en plus des deux parois 94 opposées l’une à l’autre auxquelles sont reliés les bras élastiquement déformables 94, une paroi perpendiculaire 95 adaptée pour accueillir un ventilateur 10. On notera que la paroi 95 est alors perpendiculaire au plan défini par les ailettes de refroidissement 75 afin d’optimiser la circulation du flux d’air à travers le radiateur comme illustré par les flèches sur la figure 4. La présence de la pièce de maintien 9 permet d’alléger les contraintes concernant le positionnement du radiateur et plus particulièrement l’orientation des ailettes de refroidissement par rapport au châssis. En effet, en l’absence de pièce de maintien, la position et l’orientation du radiateur est contrainte par la position du ventilateur sur le châssis.
[0046] Avantageusement, le boîtier électronique 1 est monté de la manière suivante : a. on fournit le châssis 2 contenant le radiateur 7 et le capot 3, ainsi que les vis de fixation 81 et 82, b. on fournit une carte électronique 4 comportant un composant 5 à refroidir adaptée pour être montée sur le capot, c. on place le châssis 2 contenant le radiateur 7 dans un dispositif de maintien adapté au montage du boîtier électronique, d. on dépose la couche de matériau d’interface thermique 6 sur la face du radiateur 7 destinée à être en contact thermique avec le composant 5 à refroidir ou sur la face du composant 5 destiné à être en contact thermique avec le radiateur selon l'orientation du châssis dans le dispositif de maintien, e. on place une face de la carte électronique 4 en contact avec le châssis 2, f. on place le capot 3 en contact avec la carte électronique 4, g. on fixe la carte électronique 4 sur le châssis 2, h. on fixe le capot 3 sur le châssis 2 i. on fixe ladite face du radiateur 7 sur la carte électronique 4 de manière à maintenir une distance prédéterminée entre ladite face du radiateur 7 et le composant 5, et j. on fixe ladite face du radiateur 7 sur le capot 3 en un point de fixation.
[0047] Ces différentes étapes peuvent être réalisées dans l’ordre décrit ici ou, pour certaines, dans un ordre différent. De même, les étapes peuvent être réalisées de manière séquentielle ou, pour certaines, de manière simultanée.
[0048] Dans le mode de réalisation décrit ici, le châssis 2 contenant le radiateur 7 est placé de préférence dans le dispositif de maintien de sorte que la face du radiateur 7 destinée à être en contact thermique avec le composant 5 soit orientée vers le haut. Dans ce cas, la couche de matériau d’interface thermique 6 est déposée sur la face du radiateur destinée à être en contact thermique avec le composant 5 à refroidir. De plus, les étapes g. de fixation de la carte électronique 4 sur le châssis 2 et h. de fixation du capot 3 sur le châssis 2 sont réalisées de manière simultanée en introduisant et en serrant chaque vis de fixation 81 dans l’évidement 31 correspondant. De manière similaire, les étapes i. de fixation de la face du radiateur 7 sur la carte électronique 4 et j. de fixation de ladite face du radiateur 7 sur le capot 3 en un point de fixation sont réalisées de manière simultanée par fixation de la vis de fixation 82 dans l’évidement 32.
[0049] On réduit ainsi le nombre d’étapes à réaliser lors du montage du boîtier électronique. Par ailleurs, en réalisant les étapes g. et h. puis les étapes i. et j. , on limite le stress appliqué sur la carte électronique puisque la carte électronique 4 est fixée au châssis 2 et au capot 3 rigides avant que le radiateur 7 ne soit fixé sur la carte électronique 4.
[0050] De plus, la position de la carte électronique peut être centrée par rapport au châssis lorsque la carte électronique présente des alésages adaptés. Ainsi, les tolérances à appliquer sur le châssis pour le positionnement des connecteurs sont réduites, ce qui permet de limiter la pénétration de corps étrangers solides et liquides dans le boîtier électronique. De plus, plusieurs cartes électroniques peuvent être facilement connectées entre elles directement par le biais de connecteurs fixés sur chacune des cartes puisque la position des cartes électroniques est définie par rapport au châssis.
[0051] On notera également que, puisque le radiateur est monté dans le châssis, on réduit le nombre de pièces à stocker et donc les coûts liés au stockage et au montage du boîtier électronique.
[0052] La présente divulgation ne se limite pas à l’exemple de boîtier électronique décrit ci-avant mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Ensemble d’éléments de boîtier électronique destinés à être montés sur une carte électronique (4) comportant un composant (5) à refroidir, dans lequel :
- ledit ensemble comprend:
* un châssis rigide (2) contenant un radiateur (7) destiné à refroidir le composant (5), ledit radiateur (7) étant fixé à l’intérieur du châssis, (2)
* un capot rigide (3) configuré pour être fixé sur le châssis (2) et sur la carte électronique (4) de manière à maintenir la carte électronique (4) dans le boîtier électronique (1 ),
- le radiateur (7) est configuré pour être fixé sur la carte électronique (4) en maintenant une distance prédéterminée entre une face du radiateur (7) destinée à être en contact thermique avec le composant (5) à refroidir et ledit composant (5), et
- le capot (3) est configuré pour pouvoir être fixé par un point de fixation au radiateur
(7), caractérisé en ce que le radiateur (7) est fixé par l’intermédiaire d’une pièce de maintien (9) solidaire de l’intérieur du châssis (2), la pièce de maintien (9) étant reliée de manière élastique au radiateur (7) de façon à permettre une translation du radiateur (7) par rapport au châssis (2) selon trois directions orthogonales.
[Revendication 2] Ensemble d’éléments de boîtier électronique selon la revendication précédente, dans lequel la pièce de maintien (9) est reliée au radiateur (7) par au moins trois bras élastiquement déformables (91 ) configurés pour permettre une translation du radiateur (7) selon les trois directions orthogonales.
[Revendication 3] Ensemble d’éléments de boîtier électronique selon la revendication précédente, dans lequel chaque bras élastiquement déformable (91 ) s’étend substantiellement dans un plan et dans lequel une extrémité (92) de chaque bras (91) est reliée au radiateur (7) par une liaison pivot perpendiculaire au plan.
[Revendication 4] Ensemble d’éléments de boîtier électronique selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : - le radiateur (7) comprend une pluralité d’ailettes de refroidissement (75) parallèles à un plan de référence, et
- la pièce de maintien (9) comprend deux parois opposées l’une à l’autre (94) s’étendant parallèlement au plan de référence et une paroi (95) perpendiculaire au plan de référence, les deux parois opposées (94) étant reliées de manière élastique au radiateur (7) et la paroi perpendiculaire (95) étant adaptée pour accueillir un ventilateur (10).
[Revendication 5] Boîtier électronique comportant :
- un ensemble d’éléments de boîtier électronique selon l’une des revendications précédentes, et
- une carte électronique (4) sur laquelle est monté un composant (5) à refroidir, dans lequel
- la carte électronique (4) est fixée sur une face interne du capot (3), le capot (3) étant fixé sur le châssis (2),
- une face du radiateur (7) destinée à être en contact thermique avec le composant (5) à refroidir est fixée sur la carte électronique (4) de manière à maintenir une distance prédéterminée entre ladite face du radiateur (7) et le composant (5), ladite face du radiateur (7) étant également fixée sur le capot (3) en un point de fixation, et
- une couche de matériau d’interface thermique (6) est disposée entre ladite face du radiateur (7) et le composant (5).
[Revendication 6] Procédé de montage d’un boîtier électronique, le procédé comprenant les étapes suivantes : a. fournir un ensemble d’éléments de boîtier électronique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, b. fournir une carte électronique (4) comportant un composant (5) à refroidir, c. placer le châssis (2) dans un dispositif de maintien adapté au montage du boîtier électronique, d. déposer une couche de matériau d’interface thermique (6) sur une face du radiateur (7) ou une face du composant (5), e. placer une face de la carte électronique (4) en contact avec le châssis (2), f. placer le capot (3) en contact avec la carte électronique (4), g. fixer la carte électronique (4) sur le châssis (2), h. fixer le capot (3) sur le châssis (2), i. fixer ladite face du radiateur (7) sur la carte électronique (4) de manière à maintenir une distance prédéterminée entre ladite face du radiateur (7) et le composant (5), et j. fixer ladite face du radiateur (7) sur le capot (3) en un point de fixation.
[Revendication 7] Procédé de montage d’un boîtier électronique selon la revendication précédente, dans lequel les étapes g. et h. sont mises en œuvre de manière simultanée puis les étapes i. et j. sont mises en œuvre de manière simultanée.
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