Brevet FR2137001A1 — publié le 19721229

La pr~eeLte invention concerne des perfectinnnements sux circuits imprimés. Elle a trait plus particulièrement à des circuits imprimés dans lesquels l'évacuation de la chaleur dissipée par les composants exothermiques qu' # comportedbeet particulièrement bien réalisée grtce aux perfectionnements objets de l'invention. Le problème de ltévacuation de la chaleur est particulièrement important et difficile à résoudre dans la technique des circuits imprimés, en raison d'une part du faible encombrement de ces circuits et par conséquent de la proximité des composants entre eux et du peu de place disponible pour des dispositifs d'évacuation de chaleur, et d'autre part de la réalisation de certains composants, résistances et inductances par exemple, sous forme imprimée. Dans les cas plus particulièrement envisagés ici, de circuits imprimés dont les composants peuvent dissiper de fortes quantités de chaleur, certaines précautions sont prises pour favoriser une évacuation rapide de cette chaleur, Pour cela, il est connu d'utiliser comme support du circuit imprimé un matériau électriquement isolant mais bon conducteur de la chaleur, tel que l'oxyde d'aluminium ou alumine, ou l'oxyde de béryllium ; toutes les précautions sont prises pour que les contacts entre les connexions des composants et le circuit soient les meilleurs possibles, de manière à favoriser cette évacuation de chaleur. De plus les bandes conductrices constitutives du circuit sont suffisamment larges pour permettre une évacuation et une dissipation convenables de la chaleur. fl est également connu d'associer à chaque composant non imprimé dégageant de la chaleur un radiateur absorbant cette chaleur de façon classique. Ces protectioha ne sont généralement pas très satisfaisantes. 'évacuation de chaleur par les bandes du circuit imprimé, et éventuellement par son support lui-m#me, n'est pas toujours suffi liante, la présence de radiateurs associés aux composants empêche une réalisation compacte des circuits et nuit fortement à leur miniaturisation. L'objet de l'invention est de réaliser des circuits imprimés dans lesquels l'évacuation de la chaleur dissipée par les compo sants exothermiques du circuit est particulièrement efficace, sans pour autant nuire aux dimensions du circuit. Selon l'invention, des circuits imprimés comportant un support en matériau électriquement isolant et ayant une bonne conductibilité thermique, sur lequel sont fixés les composants et les connexions constituant le circuit proprement dit, sont caractérisés en ce qu'une face dudit support est libre de toutes connexions et composants, et en ce qu'un bloc métallique de refroidissement est appliqué sur cette face de manière à en être intimement solidaire. Généralement, les circuits imprimés sont réalisés sur des supports isolants en forme de plaquette. Dans ce cas, conformément à l'invention, une face de la plaquette est libre de connexions et de composants et est solidaire du bloc de refroidissement tandis que l'autre face de la plaquette supporte l'ensemble des composants et connexions constituant le circuit proprement dit. Dans un mode de réalisation particulièrement intéressant, la face libre de composants est métallisée et le bloc de refroidissement lui est fixé par formation à chaud et sous pression de l'eutectique des deux métaux en présence. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par la figure unique annexée qui représente très schématiquement une vue en coupe d'un support de circuit imprimé en forme de plaquette, perfectionné selon l'invention. Dans les circuits imprimés conformes à l'invention, l'ensemble des bandes conductrices et des composants, gravés sur, ou soudés au circuit, sont tous disposés sur une même face de la plaquette isolante constituant le support du circuit proprement dit de manière à laisser la deuxième face disponible. Cette plaquette 1 est formée d'un matériau électriquement isolant et ayant une bonne co ductib ité thermique tel que par ucine exemple l'oxyde de beèryllium o l'oxyde d'aluminium (alumine). Dans l'exemple de réalisation décrit ici, il s'agit d'alumine, moins chère que la giucine La face 2 de la plaquette 1 destinée à recevoir les composants et les connexions constitutifs du circuit lui-m#me est recouverte d'une couche métallique 3, de cuivre généralement, selon les techniques de métallisation habituelles. Sur cette couche sont ensuite gravées les bandes constituant les connexions et/ou les composants tels que résistances, inductances... non représentés sur la figure et soudés les autres composants,transistors par exemple. Selon l'invention, la deuxième face 4 est rendue intimement solidaire, sur toute sa s#rface, d'un bloc métallique 5. La liaison entre cette face 4 et le bloc 5 est telle qu'elle assure le meilleur contact thermique possible. Un mode de réalisation particulièrement intéressant pour obtenir une telle liaison, et relativement simple à lettre en oeuvre, consiste à métalliser cette deuxième face 4 en la recou vrant selon les techniques habituelles, d'une mince couche métallique 6 et à souder les deux métaux ainsi en présence, couche 6 et bloc 5. Pour obtenir une fabrication particulièrement simple de tels circuits, la couche métallique 6 est une couche de cuivre et le bloc 5 est en aluminium. Ainsi, la métallisation des deux faces 2 et 4 de la plaquette 1 se fait simultanément dans une mdme opération. Quant à la liaison entre la couche de cuivre 6 et le bloc 5, elle se fait par formation à chaud et sous pression d'une couche 7 de l'eutectique aluminium-cuivre, selon des techniques classiques en métallurgie. Il est à noter que les épaisseurs des différentes couches représentées sur la figure ne sont pas conformes à la réal 9 ; les couches métalliques 3 et 6, et la couche d'eutectique/sont représenties relativement épaisses pour clarifier le dessin. Cette réalisation de la liaison par l'eutectique des deux métaux en présence présente l'avantage de permettre une soudure efficace et faite à une te perature relativement basse par rapport à la température de fusion de chacun des deux métaux en présence. Dans le cas envisagé de l'eutectique cuivre-aluminium, la température de formation de cet eutectique est de 5480 centigrade. De plus, une telle soudure, réalisée sans apport de matière auxiliaire comme cela pourrait etre nécessaire dans le cadre dtun brasage par exemple, permet d'utiliser de tels circuits imprimés dans des matériels sous vide, sans risquer d'altérer la qualité du vide par évaporation des matières auxiliaires (plomb, étain...) Quant à la liaison thermique ainsi réalisée entre la plaquette 1 et le bloc 5, elle est de très bonne qualité car elle se fait directement à travers le cuivre de la couche 6 sur toute la sur face de la plaquette. Dans l'exemple de la figure le bloc métallique 5 est ddcoupé, ou constitué d'éléments juxtaposée, de manière à constituer un radiateur de refroidissement à air, libérant par toute sa surface la chaleur qu'il reçoit directement à travers la plaquette 1 des éléments exothermiques, non représentés, disposés sur la face 2 de cette plaquette. le bloc 5 peut tout aussi bien titre un organe d'évacuation de chaleur à circulation de fluide. Dans ce cas, il n'est pas découpé comme sur la figure et comporte des canalisations dans lequelles circule le fluide de refroidissement. il peut également faire partie d'un dispositif de refroidissement plus important si le circuit fait partie d'un matériel complexe. REVEZDICAXIONS 1. Circuit imprimé comportant un support en matériau électriquement isolant et ayant une conductivité thermique élevée, sur lequel sont fixés les composants et les connexions constituant le circuit proprement dit, caractérisé en ce que ledit support (1) comporte une face (4) libre de toutes connexions et composants, et en ce qu'un bloc métallique de refroidissement (5) est intimement solidaire de ladite face (4) sur laquelle il est fixé. 2. Circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support est une plaquette mince (1) dont une face (4) est ladite face solidaire du bloc de refroidissement (5) et dont l'autre face (2) supporte l'ensemble des composants et des connexions. 3. Circuit imprimé selon la revendication j, caractérisé en ce que ladite face (4) solidaire du bloc de refroidissement (5) est métallisée et en ce que ledit bloc (5) lui est fixé par une couche intermédiaire, formée d'un mélange des deux métaux en présence obtenu par fusion superficielle. 4. Circuit imprimé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite couche intermédiaire est constituée par un mélange eutectique des deux dits métaux en présence. 5. Circuit imprimé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le métal recouvrant ladite partie métallisée est du cuivre et le bloc de refroidissement (5) est en aluminium.