Brevet FR2524203A1 — publié le 19830930

SYSTEME DE CONNEXION ELECTRIQUE ET D'EVACUATION DE LA CHALEUR PAR CONDUCTION DE COMPOSANTS ELECTRONIQUES La présente invention concerne un système de connexion électrique et d'évacuation de la chaleur par conduction de composants électroniques fixés sur un substrat. Les systèmes de connexion électrique qui sont actuellement développés sont notamment destinés à l'interconnexion de circuits intégrés à grande échelle éventuellement disposés dans un boîtier de type "chipcarrier", eux-même reliés à un substrat comportant plusieurs composants de ce type. Ces substrats sont alors reliés à des connecteurs électriques fixés sur une carte mère. La grande densité de ces circuits et leur nombre important sur une surface réduite posent un problème de dissipation de la chaleur engendrée par lesdits circuits. Cette dissipation thermique est généralement réalisée par convection en disposant un radiateur sur la face du substrat opposée à celle où sont disposés les composants. Un tel système donne satisfaction mais pose quelquefois des problèmes d'encombrement. En effet, la dissipation par convection nécessite l'emploi de radiateur à grande surface de contact avec l'air ambiant du type profilé d'aluminium muni d'ailettes de refroidissement. Par conséquent, il n'est pas aisé de superposer de façon rapprochée plusieurs substrats et cartes mères dans un même équipement électrique. L'objet de la présente invention est un système de connexion électrique et d'évacuation de la chaleur par conduction. Dans ce but, le système selon l'invention comporte au moins deux connecteurs électriques situés er) vis-à-vis supportant le substrat sur lequel sont fixés les composants, un circuit de connexions électriques relié en des composants électroniques auxdits connecteurs qui sont fixés sur un circuit imprimé ou carte mère revêtu d'un drain thermique, le drain thermique et les composants étant disposés en vis-à-vis et reliés thermiquement par des moyens de conduction thermique. Selon un mode de réalisation préférentielle de l'invention particulièrement simple, ces moyens de connexion thermique sont constitués par une plaque métallique en contact thermique avec les composants d'une part et le drain thermique d'autre part. Cette plaque peut contenir éventuellement des alvéoles dans -lesquelles viennent se loger les composants, la jonction thermique entre les deux étant encore améliorée par la présence de joints thermiques connus en soi.Afin d'améliorer encore ltéyacuation des calories dissipées, l'épaisseur de cette plaque sera sensiblement égale à la distance entre le substrat et le drain thermique avec des alvéoles aux endroits correspondant aux composants, le contact thermique étant ainsi assuré entre le substrat et le drain thermique d'une part et les composants et le drain thermique d'autre part tandis que le maintien du substrat par les connecteurs en vis-à-vis assure un maintien efficace de ces moyens de conduction. Elle contribue à amortir les oscillations de la carte en cas de vibrations et évite ainsi la rupture du substrat si celui-d est en alumine.Dans le cas où ron désire assurer encore une meilleure solidarisation de oes moyens de conduction et du drain thermique, des moyens de fixation de ces deux éléments sont par ailleurs prévus. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent: - la figure 1, une vue en coupe du système selon l'invention, - la figure 2, un exemple de réalisation de moyens de conduction thermique selon l'invention. Sur la figure 1, une carte mère 1 constituée d'un circuit imprimé 33 et d'un drain thermique 34 supporte deux connecteurs électriques 35 et 36. Les contacts électriques 3, 5 de ces connecteurs sont reliés électriquement au circuit imprimé 33 d'une part ainsi qu'au substrat 6, dans la zone des extrémités de contact de celui-ci (non représenté sur la figure). Chaque connecteur comporte une embase 2 et un capot 4 solidaires l'un de l'autre par rotation autour d'un axe 9. Entre capot et embase, vient se loger le substrat 6 qui s'appuie sur l'extrémité des contacts 3 et 5 et sur lequel la face opposée duquel repose les capots 4.Deux circuits du type "chip-carrier" 41, 31 sont fixés sur le substrat 6 de manière habituelle par soudure des connexions issus de ces micro-boitiers sur les connexions électriques correspondantes du substrat. Ces boîtiers sont situés sur la face inférieure du substrat et sont logés dans des alvéoles 51, 52 d'un dispositif 42 de conduction thermique ci-après dénommée radiateur. Un joint thermique 44 assure le contact thermique entre le radiateur 42 et les boîtiers 31, 41 ainsi que entre le substrat 6 et le radiateur dans les zones telles que 53, 54 ou 55 situées à l'extérieur des composants. Le radiateur 42 est par ailleurs en contact thermique avec le drain thermique 34. Des vis de fixation 45 sont prévues de manière à solidariser efficacement le radiateur et le drain thermique et assurer ainsi encore un meilleur contact thermique. Ainsi qu'on peut le noter sur la figure, la hauteur du radiateur dans les zones ne comportant pas d'alvéoles telles que 51 ou 52 est sensiblement égale à la distance entre le substrat 6 et le drain thermique 34. On note également des espaces 56, 57 latéraux entre le rebord des connecteurs 35, 36 et les flancs latéraux correspondant du radiateur 42. La figure 2 représente une vue en perspective du radiateur 42 de la figure 1. Ce radiateur 42 comporte ici quatre alvéoles 51, 52, 58 et 59 destinées à recevoir des chip-carriers tel qu'expliqué cidessus. Il est réalisé par usinage d'une plaque métallique par exemple d'aluminium dans laquelle on usine les quatre alvéoles. REVENDICATIONS 1. Système de connexion électrique et d'évacuation de la chaleur par conduction de composants électroniques fixés sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux connecteurs électriques (35, 36) situés en vis-à-vis supportant le substrat (6) sur lequel sont fixés les composants, un circuit de connexion électrique reliant les composants électroniques auxdits connecteurs qui sont fixés sur un circuit imprimé revêtu d'un drain thermique (34), le drain thermique (34) et les composants étant disposés en visà-vis et reliés thermiquement par des moyens de conduction thermique. 2. Système de connexion électrique et d'évacuation de la chaleur par conduction selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de conduction thermique sont constitués par une plaque métallique en contact thermique avec le#s composants d'une part et le drain thermique (34) d'autre part. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque comporte des alvéoles de forme complémentaire à celle des composants situés sur le substrat (6). 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un joint thermique (44) est interposé entre les composants et les moyens de conduction thermique. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur des moyens de conduction thermique est sensiblement égale à la distance entre le substrat (6) ou les composants et le drain thermique (34). 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de fixation, des moyens de conduction thermique sur le drain thermique (34).