Brevet FR2330247A1 — publié le 19770527

L'invention concerne un circuit fermé de refroidissement d'un dispositif électronique et, notamment, un collecteur et un assemblage de connecteurs électriques destinés à un circuit fermé de refroidissement d'un dispositif électronique. Le refroidissement des appareillages électroniques peut s'effectuer classiquement par convexion et rayonnement naturels. Cependant, il est fréquent de renforcer ltéco717ement naturel de l'air sur les appareillages électroniques à l'aide de ventilateurs qui augmentent ltefficacité du refroidissement. Cependant, certains appareillages électroniques comportent des éléments à circuit intégré très regroupes. Ces élé- ment s sont généralement montés sur de minces substrats en céra mique sur lesquels des conducteurs relient l'élément ou plaquette à circuit intégré à des plots de contact placés sur les bords opposés du substrat. Les conducteurs de ce dernier sont généralement reliés à des conducteurs extérieurs par des connecteurs à contacts multiples, dont divers types sont destinés aux substrats classiques en céramique. Les dispositifs de refroidissement par ventilation forcée ne produisent pas dans tous les cas l'effet de refroidissement nécessaire, notamment dans les applications comportant des éléments à circuit intégré très regroupés.L'invention concerne un circuit fermé de refroidissement destiné à de telles applications. Le collecteur de circuit fermé de refroidissement d'un dispositif électronique selon l' nvention comprend une embase dans laquelle un canal permet la circulation d'un fluide de refroidissement entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie. La surface externe de cette embase présente un évidement situé à proximité du canal et destiné à-loger un substrat. Un organe de contact électrique, monté dans embase, présente une surface destinée à établir un contact électrique avec un plot du substrat lorsque ce dernier est logé dans l'évidement.Un cou verso peut Xetre verrouillé de manière amovible sur ltemoase our maintenir le substrat dans l'évidement, en liaison électrique avec ledit organe de contact. Le collecteur de circuit fermé de refroidissement selon l'invention peut titre réalisé aisément et à bon marché, et il peut être aisément adapté à diverses applications. Il est avantageux, dans un circuit fermé de refroidissement, qu'à chaque emplacement d'une liaison électrique entre les connecteurs emboftés l'un dans l'autre, un raccord interdise toute perte du fluide de refroidissement lorsque ces connecteurs sont séparés l'un de l'autre. Le brevet des Etats-Unis d'Améri- que NO 3 673 541 décrit un assemblage comprenant des premier et second connecteurs électriques pouvant être embottés l'un dans ltautre de manière amovible et comportant chacun un bottier en matière isolante qui présente un canal logeant au moins un organe destiné à établir un contact électrique avec un organe correspondant de l'autre connecteur.Le premier connecteur présente également un conduit qui loge un raccord destiné à coopérer avec un raccord de l'autre connecteur lorsque ces deux connecteurs sont emboués, de manière à permettre la circulation d'un fluide de refroidissement dans ces derniers. Un inconvénient de cet assemblage connu est que les raccords ne sont pas conçus pour interdire la sortie du fluide du circuit lorsque les connecteurs sont séparés l'un de l'autre. De plus, bien que les raccords coopèrent, ils ne sont pas identiques et sont donc d'une fabrication et d'une mise en place dans les conduits de leur connecteur conteuses. Les raccords du collecteur selon l'invention sont sensiblement identiques et comprennent chacun un corps qui présente un alésage axial destiné au passage d'un fluide de refroidissement, un organe de branchement fixé à une première extrémité du corps et destiné à tre relié à un conduit, un organe élastique d'étanchéité monte sur l'autre extrémité du corps et présentant un alésage coaxial à celui dudit corps, un clapet comprenant une toute et une tige et mobile dans l'alésage axial du corps entre une première position dans laquelle la tette porte sur llor- gane d'étanchélte pour empocher itécoulement du fluide dans ledit alésage axial du corps, et une seconde position dans laquelle la toute es éloignée de ltc,rzane d'étanchéité. Un ressort tend à déplacer le clapet vers sa première position.La tige dudit clapet passe dans l'alésage de l'organe d'étanchéité, de manière que les tiges des clapets de deux raccords opposés entrent en contact lrune avec l'autre et déplacent ces mêmes clapets vers leur seconde position, contre la force des ressorts de rappel, lorsque les connecteurs sont embottés l'un dans l'autre. Un avantage de l'assemblage décrit ci-dessus est qutil comporte deuxraoeords identiques qui, lorsque les connecteurs sont séparés l'un de l'autre, interdisent toute perte du fluide du circuit fermé de refroidissement. Le rebranchement des connecteurs l'un à l'autre fait coopérer automatiquement les raccords, de manière à permettre le passage du fluide de refroidissement dans lesdits connecteurs. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective éclatée, avec arrachement partiel, d'un dispositif électronique comportant un circuit fermé de refroidissement la figure 2 est une vue en perspective éclatée du collecteur selon 11 invention et d'un élément à circuit intégré faisant partie de l'assemblage de la figure 1 la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la figure 1 les figures 4, 5 et 6 sont des coupes transversales partielles d'un raccord du circuit de refroidissement de la figure 1 au cours des différentes positions qu'il prend lors de mouvements de débranchement et de branchement, la figure 6 étant une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 1 la figure 7 est une vue en perspective éclatée d'une variante du collecteur selon l'invention et d'un élément à circuit intégré ; et la figure 8 est une coupe transversale du collecteur de la figure 7. La figure 1 représente un dispositif électronique, par exemple un élément de calculateur comprenant deux parois latérales parallèles 10 et 12, un panneau avant 70, un panneau arrière (non représenté) et une base 22 disposée entre les parois latérales. Ces dernières présentent des rainures 14 et 16 dimensionnées de manière à loger plusieurs plaquettes 18 à circuit imprimé. Plusieurs connecteurs 20, reposant sur la base 22, sont fixés à un bord d'une plaquette 18. Le bord supérieur (dans l'orientation des figures) de chaque plaquette 18 comporte un dispositif 24 de verrouillage qui fixe cette plaquette 18 en position dans le connecteur 20 correspondant. Chaque plaquette 18 supporte plusieurs éléments à circuit intégré, refroidis par un circuit fermé comprenant des collecteurs 26 reliés entre eux par des conduits 36. Les premier et dernier collecteurs 26 sont reliés par des conduits 60 et 62 à un connecteur 64 monté sur la plaquette 18, à proximité du connecteur 20. Ce connecteur 64 est destiné à la réalisation de liaisons électrique et fluidique avec le connecteur 20. Un cible 26 de distribution d'énergies fluidique et électrique relie les connecteurs 20 à un connecteur 68 monté sur le panneau 70. Ce connecteur 68 est lui-meme relié à un circuit principal de refroidissement par un ctble 72 de distribution d'énergie fluidique et d'énergie électrique. Comme représenté sur les figures 2 et 3, chaque collecteur 26 comprend une embase 28 dont les extrémités opposées comportent un organe 32 d'arrivée et un organe 34 de sortie d'un fluide, pouvant titre reliés à un conduit 36 et communiquant entre eux par un canal dont un tronçon se présente sous la forme d'une chambre centrale 30. Une rainure 38 est réalisée dans l'em- base 28, autour de la chambre 30, mais à une certaine distance de cette dernière. Des bords latéraux et opposés de l'embase 28 comportent des rebords 56. La surface externe supérieure (dans l'orientation des figures) de l'embase 28 présente un évidement 58 contigu à la chambre centrale 30 avec laquelle il communique. Deux rangées opposées d'organes 40 sont montées dans l'embase et présentent des surfaces de contact dépassant dans l'évidement 58. Ces organes 40 traversent l'embase 28, comme représenté sur la figure 3. Un joint 42, logé dans la rainure 38, réalise un contact étanche entre l'embase 28 et la surface inférieure (dans l'orientation des figures) d'un substrat 44 logé dans l'évide- ment 58. Ce substrat 44 comporte plusieurs plots 46 de contact, situés le long de bords latéraux opposés et reliés à une plaquette ou pastille 48 à circuit intégré. Chaque plot 46 réalise une liaison électrique avec une surface correspondante de contact d'un organe 40 lorsque le substrat 44 est logé dans l'évide- ment 58. Un couvercle 50 est verrouillé de manière amovible sur l'embase 28 par des premier et second rebords parallèles 52 et 54 destinés à s'enclencher élastiquement avec les rebords 56 qu'ils recouvrent. Ce couvercle 50 maintient le substrat 44 dans l'évidement 58, en liaison électrique avec les organes 40 de contact. Le fluide de refroidissement circule de l'organe 32 d'arrivée vers l'organe 34 de sortie en passant dans la chambre centrale 30 et en entraînant la chaleur dégagée par le substrat 44 dans l'évidement 58. Les conduites de circulation du fluide de refrcidissement comportent un raccord 74, représente en detall sur les figures 4 à 6 en association avec les connecteurs 2Q et 64, en chaque point de branchement du circuit de refroidissement, test à-dire entre les connecteurs 20 et 64 et dans les moitiés de connecteur 68 s'emboîtant l'une dans l'autre.Chaque raccord 74 comprend un organe 76 de branchement dont une extrémité est destinée à s'enclencher avec un conduit correspondant (non représenté) et dont ltautre extrémité est relié par des ner-ures annulaire res à un corps 78 qui présente un alésage as communiquant avec une ouverture étroite 82 présentée par l'extrémité du corpsop posée à celle reliée à l'organe 76. Un joint élastique 84, monté dans cette ouverture étroite 82, comporte un rebord annulaire 86 situé à l'intérieur du corps et ur.e tête 88 de grand diamètre située à l'extérieur du corps.Ce Joirft 84 présente galement un alésage axial aos aligné our alésage du corps 78 et débouchant dans une entrée conique 92 de faible profondeur. Un clapet 94, monté dans le corps 78, comporte une sage 96 solidaire d'une tête 98 et logée dans l'alésage 90. Un ressort 100 tend à faire porter la toute 98 du clapet 94 contre le rebord 86 du joint 84. Une butée 102 fait saillie de la toute 98 du clapet 94, sur le at opposé à celui de la tige 96. L'extrémité du ressort 100 opposée à celle portant sur la tête 98 entre en contact avec une extrémité de ltorgane 76 de branchement. Les raccords 74 associés aux connecteurs 20 et 64 sont identiques. Le raccord 74 représenté à gauche sur les figures 4 à 6 est monté sur le connecteur 64 et assume la fonction d'un bouchon dépassant de ce dernier, alors que le raccord 74 représenté à droite est logé dans un alvéole du connecteur 20. Il en est de même pour les moitiés correspondantes du connecteur 68. Les figures 4 à 6 représentent deux raccords 74 dans différentes positions prises lors de leur branchement lrun à l'autre. La figure 4 représente les raccords totalement débranchés l'un de ltautre. Dans cette position, les ressorts 100 appliquent les êtes 98 des deux clapets 94 contre les rebords 86 des Joints 84, de manière à interdire l'écoulement du fluide dans les raccords. Lorsque ces derniers entrent Initialement en contact l'un avec l'autre, comme représenté sur la figure 5, les extrémités libres des joints 84 entrent en contact et sont comprimées l'une contre l'autre, de manière que les alésages axiaux et alignes 90 de ces Joints forment un canal étanche.Lorsque le rapprochement des raccords se poursuit, les extrémités libres des tiges Off entrent en contact et commencent à ouvrir les clapets 94, contre La force ne ressorts 100, de manière à permettre la circulation du fluide. Les butées 102 des clapets 94 éliminent le risque d'ouverture d'un seul clapet pendant que l'autre reste fermé. En effet, si l'un des clapets se bloque en position de fermeture, la butée 102 de l'autre clapet porte contre l'organe 76 de branchement, de manière que la totalité de la force rapprochant les raccords soit appliquée contre le clapet bloqué. La figure 6 représenté les raccords 74 dans une position assurant une communication totale entre eux. La séparation de ces clapets 74 l'un de l'autre s'effectue suivant le cycle in verse du précédent. Lorsque les clapets 94 sont fermés par les ressorts 100, les Joints 84 se dilatent et interdisent ainsi toute fuite du fluide du circuit. Les connecteurs 20 et 64 peuvent titre embottés de manière amovible l'un avec l'autre et des verrous (non représentés) peuvent les bloquer en position d'embottement. Chacun des connecteurs 20 et 64 présente plusieurs canaux contenant chacun un organe (non représenté) destiné à établir un contact électrique avec un organe correspondant du connecteur associé. Les figures 7 et 8 représentent une variante du collecteur selon l'invention, à savoir un collecteur à plaque froide. Le fonctionnement de ce collecteur est sensiblement le meme que celui du collecteur décrit précédemmentven regard des figures 2 et 3. Cependant, il peut entre souhaitable que le circuit de refroidissement soit totalement fermé, afin que les substrats 44 puissent btre remplacés sans démontage de la plaquette 18 du chgssis. Dans ce cas, le collecteur à plaque froide représenté sur les figures 7 et 8 peut wetre utilisé. Tltembase 104 de ce collecteur est semblable à ltem- base 28 de la forme précédente de réalisation selon l'invention, car elle présente une chambre centrale 106 qui communique avec un organe 108 d'arrivée et un organe 110 de sortie. Cependant, un épaulement 112 suit le bord supérieur de la chambre, à la place de la rainure 38. Une plaque froide 114 est fixée hermétiquement par son bord dans l'épaulement 112, de manière à fermer en permanence la chambre centrale. Cette plaque 114 peut Entre réalisée dans toute matière étanche aux fluides, par exemple en élastomère, en caoutchouc recouvert d'une mince feuille de métal ou armé d'aluminium, et elle peut être fixée dans l'épaulement par soudure par ultrasons ou à l'aide d'adhésifs classiques. Cette plaque 114 ferme en fait un caté de la chambre 106 et constitue le fond d'un évidement logeant le substrat 44. Le collecteur à plaque froide comporte également des organes 116 de contact, fixés le long de ses cotés opposés, et des épaulements 118 et 120 destinés à s'enclencher avec des rebords 122 et 124 d'un couvercle 126. Le liquide de refroidissement est pompé de manière à circuler dans la chambre du collecteur à plaque froide. Le substrat 44 repose contre cette plaque 114 qui en transmet la chaleur au liquide de refroidissement. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent entre apportées au collecteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Collecteur du circuit fermé de refroidissement d'un dispositif électronique, caractérisé en ce qu'il comporte une embase qui présente un canal destiné au passage d'un fluide de refroidissement entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie, une surface externe de embase présentant un évidement voisin du canal et destiné à loger un substrat, un organe de contact, monté dans l'embase, présentant une surface destinée à établir une liaison électrique avec un plot de contact solidaire du substrat lorsque ce dernier est logé dans 11 évidement, un couvercle pouvant etre verrouillé de manière amovible sur embase pour maintenir le substrat dans l'évidement et en contact électrique avec ledit organe. 2. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tronçon du canal se présente sous la forme d'une chambre centrale communiquant par un premier ceté avec l'évide ment, un joint étant disposé dans une rainure qui entoure ladite chambre, de manière à réaliser un contact étanche avec le substrat lorsque ce dernier est logé dans l'évidement. 3. Collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tronçon du canal se présente sous la forme d'une chambre centrale dont un ceté est recouvert par une plaque zui constitue le fond de l'évidement. 4. Assemblage de connecteurs électriques, comportant un circuit fermé de refroidissement d'un dispositif électronique, cet assemblage comprenant des premier et second connecteurs électriques pouvant être enclenchés de manière amovible l'un avec l'autre et comportant chacun un bottier isolant dans un canal duquel au moins un organe de contact est monté, de manière à établir une liaison électrique avec un organe correspondant de l'autre connecteur, le premier connecteur présentant un conduit qui loge un raccord destiné à s'erclenener avec un raccord disposé dans un conduit de l'autre connecteur lorsque les deux convecteurs sont enclenchés, de manière à permettre le passage dtun fluide de refroidissement dans ces derniers, l'assemblage étant caractérisé en ce que les raccords, qui sont sensiblement identi- ques, comprennent chacun un corps qui présente un alésage axial destiné au passage d'un fluide de refroidissement, un organe de branchement fixé à une première extrémité du corps et destiné à etre relié à un conduit, un joint élastique monté sur lrautre extrémité du corps et présentant un alésage coaxial audit alésage du corps, ce dernier logeant un clapet qui comporte une tête et une tige et qui peut se déplacer entre une première position dans laquelle la tête entre en contact avec le joint pour interdire la circulation du fluide dans l'alésage axial du corps, et une seconde position dans laquelle ladite tette est éloignée du joint, un ressort tendant à déplacer ledit clapet vers sa première position, la tige passant dans l'alésage du joint, de manière que les tiges des clapets de deux raccords opposés entrent en contact l'une avec l'autre et déplacent les clapets vers leur seconde position, contre la force des ressorts correspondants, lorsque les connecteurs électriques sont enclenchés l'un avec ltautre * 5.Circuit fermé de refroidissement d'un dispositif électronique, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs collecteurs selon l'une quelconque des revendications t à 3, montés sur une plaquette à circuit imprimé et reliés les uns aux autres par des conduits, les premier et dernier collecteurs étant reliés chacun par un conduit à un connecteur électrique destiné à relier électriquement la plaquete à circuit imprimé à un connecteur monté sur le bord d'une plaque, ces deux connecteurs pouvant etre enclenchés de manière amovible l'un avec l'autre et comprenant chacun un bottier isolant, au moins un organe de contact placé dans un canal dudit bottier et destiné à établir une liaison électrique avec un organe de contact correspondant de l'autre connecteur, et un conduit qui loge un raccord destiné à coopérer avec un raccord sensiblement identique et logé dans le conduit de ltautre connecteur Zisqe ces derniers sont enclenchés l'un avec l'autre de me ière à permettre le passage du fluide de re- froidissement dans ees deux connecteurs.