Brevet FR2524204A1 — publié le 19830930

CONNECTEUR POUR SUBSTRAT ET SYSTEME DE CONNEXION ELECTRIQUE ET DE REFROIDISSEMENT PAR CONVECTION UTILISANT UN TEL CONNECTEUR La présente invention concerne un connecteur pour substrat comportant sur une face des composants électroniques dissipant de la chaleur et sur l'autre face un radiateur pour évacuer lesdites calories par convection, ledit connecteur étant constitué d'une embase munie de logements de contacts électriques sur lesquels viennent s'appuyer les contacts électriques correspondants du subs- trat, et d'un capot qui vient se rabattre sur ledit substrat Elle concerne également un système de connexion électrique et de refroidissement par convection d'un substrat tel que défini ci-dessus. Il est connu du brevet US 4 319 311 un connecteur de raccordement électrique et thermique pour substrat du type céra- mique, ledit connecteur comportant notamment une embase munie de contacts électriques sur lesquels viennent s'appuyer les contacts électriques correspondants du substrat et un capot qui se rabat sur ledit substrat, de manière à maintenir celui-ci Un tel connecteur peut être utilisé seul mais de préférence au moins deux connecteurs sont utilisés sur déux faces opposées du substrat Dans ce brevet, différentes variantes sont envisagées concernant l'évacuation des calories engendrées par les composants électroniques fixés sur le substrat Selon une variante, il est prévu un radiateur solidaire du capot dont une extrémité vient en contact avec le bord du substrat. Selon une autre variante, ce radiateur se prolonge jusqu'à l'extérieur du connecteur de manière à venir en contact avec le drain ther- mique de la carte mère supportant ledit connecteur Bien que ces solutions donnent satisfaction, il est également souhaitable que le radiateur utilisé soit disposé au contact du substrat sur la plus grande surface possible de manière à évacuer les calories dissipées dans les meilleures conditions Dans ce but, il est donc préférable de disposer le radiateur sur l'ensemble d'une face du substrat, les composants étant disposés sur l'autre face Toutefois, se pose alors le problème de la fixation du radiateur sur le substrat Lorsque celui-ci est en matériau céramique, comme dans la majorité des cas, cette fixation du radiateur est délicate et peu fiable dans le temps. On a, en effet, constaté que la fixation du radiateur par collage, brasure, vissage, etc ne donnait pas entière satisfaction car ces moyens ne permettent pas d'absorber les contraintes thermo-méca- niques engendrées par les différences existant entre les coefficients de dilatation thermique du radiateur métallique et du matériau céramique constituant le substrat Par ailleurs, ces procédés de fixation nécessitent des interventions sur le substrat qui engendre d'importants risques de rupture mécanique ou de court-circuits électriques. L'objet de l'invention est de fournir un connecteur pour subs- trat permettant de fixer de manière simple et démontable un radiateur disposé au dos du substrat Dans ce but, le connecteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de fixation du radiateur disposés dans le capot du connec- teur et qui viennent au contact dudit radiateur de manière à le maintenir solidaire du substrat lorsque le capot est rabattu sur celui-ci. Selon une première variante de réalisation, les moyens de fixation comportent une rainure située dans le capot parallèlement au plan des contacts électriques du substrat de profondeur de préférence inférieure à celle du capot correspondant au rebord du substrat Ces moyens de fixation correspondent à l'extrémité plane d'un radiateur à ailettes La profondeur plus faible de cette rainure permet malgré tout de fixer le substrat avec ou sans radiateur. Afin de permettre une fixation du radiateur également lorsque celui-ci se présente avec ses ailettes face au capot, une seconde variante de l'invention prévoit que les moyens de fixation compor- tent des créneaux de largeur adaptée à la distance des ailettes du radiateur et à l'épaisseur de celles-ci, De préférence, le connecteur selon l'invention comportera à la fois la rainure selon la première variante et les créneaux selon la deuxième variante lui permettant ainsi d'être utilisé dans tous les cas de figures. Pour permettre une fixation correcte du radiateur du substrat entre l'embase et la capot du connecteur, celui-ci comportera de préférence des moyens de blocage du capot sur l'embase en position fermée Une forme préférentielle de réalisation de ces moyens de blocage est constituée par une pince de la manière décrite dans la demande de brevet français N O 80 02 676 déposée le 7 février 1980 au nom de la Demanderesse. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent: la figure 1, une vue en coupe d'un système de connexion électrique et thermique selon l'invention, la figure 2,,une vue en coupe détaillée d'un connecteur selon l'invention, la figure 3, une vue de dessus du connecteur de la figure 2. Sur la figure 1, est représentée une vue en coupe d'un système de connexion électrique et de refroidissement par convection selon l'invention Ce système comporte un substrat 6 connu en soi comportant d'un côté des composants électroniques dissipant de la chaleur 14 et 15 reliés par l'intermédiaire de connexions électriques aux contacts électriques 3 La connexion électrique proprement dite entre les connexions de surface et les contacts 3 s'effectue au point Ces -contacts 3 sont reliés à une carte mère 1 du type circuit imprimé éventuellement revêtue d'un drain thermique Au dos du substrat 6 est disposé un radiateur 7 muni d'ailettes de refroidis- sement 8, 9, 10, 11, 12, 13, Ce radiateur 7 se termine à gauche et à droite sur la figure par une partie plane 30, 31 qui vient s'emboîter dans une rainure 16 du capot 4 du connecteur 32 Ce capot 4 comporte également une rainure plus profonde 17 destinée au logement du substrat 6 Le capot 9 du connecteur 32 peut pivoter dans cet exemple autour de l'axe 9 de manière à venir se rabattre au dessus du substrat 6 et du radiateur 7 comme indiqué sur la figure, ceux-ci étant soutenus par les contacts électriques 3 et l'embase 2 portant ceux-ci. la figure 2 montre une vue en coupe d'un connecteur 32 de la figure 1 Les mêmes éléments que ceux de cette figure portant les mêmes références On distingue nettement sur cette figure les deux rainures 16 et 17 d'épaisseur respectivement sensiblement' égale à l'épaisseur de l'extrémité 30 du radiateur 7 d'une part et l'extrémité du substrat 6 d'autre part Ces rainures sont par ailleurs parallèles entre elles et parallèles à l'axe 9 Pour assurer une bonne résistance aux vibrations et un bon contact électrique et thermique, le connecteur 32 est dans cet exemple muni d'une pince de fermeture telle que décrite dans la demande française 80 02 676 citée ci- dessus Cette pince en forme de U comporte deux bras d'inégale longueur, l'un très court 20 qui vient se loger dans la rainure correspondante 33 située à la base de l'embase 2, l'autre beaucoup plus long 17 s'étendant jusqu'au dessus de la zone de contact électrique 5, ce bras étant muni par ailleurs d'ouvertures 22 (figure 3) qui coopèrent avec des tenons 21 de manière à pincer effecti- vement le capot sur l'embase. La figure 3 montre une vue de dessus du connecteur selon l'invention Celui-ci comporte essentiellement une rainure 16 qui s'étend sur toute la longueur du capot 4 le long de l'axe XX ainsi que des indentations en forme de créneaux 18, 19 Ces indentations telles que 18 ont une largeur sensiblement égale à l'épaisseur d'une ailette telle que 10 du radiateur 7 à la base de celles-ci, tandis que les indentations telles que 19 ont évidemment une-largeur sensi- blement égale à la distance entre deux ailettes 9 et 10 à la base de celles-ci Bien entendu, l'efficacité du système sera d'autant meil- leure que les formes du radiateur et des indentations sont complé- mentaires Ces indentations permettent donc au capot de pénétrer entre les ailettes du radiateur 7 de manière à maintenir ainsi solidairement le substrat 6 et le radiateur 7 Bien entendu, les meilleurs résultats du point de vue maintien et donc conduction thermique du système selon l'invention sont obtenus avec d'une part deux connecteurs 32 disposés en vis-à-vis, munis d'une rainure 16 telle que représentée en coupe sur la figure 1 de manière à fixer le radiateur 7 sur le substrat 6 en plaquant le rebord 30 de celui-ci sur celui-là, et en disposant deux connecteurs tels que représentés sur la figure 3 en vis-à-vis sur les deux faces disponibles du substrat 6, de telle sorte que les indentations 19 viennent se loger entre les ailettes du radiateur 7 et maintiennent ainsi de manière améliorée le radiateur 7 sur le substrat 6 Dans tous les cas, ces connecteurs peuvent être des connecteurs électriques tels que représentés sur la figure 1 Ils peuvent également n'avoir qu'une fonction thermique jouant uniquement leur rôle d'une pince mécanique du radiateur 7 sur la substrat 6. RE V E N Dl CA TIO NS 1 Connecteur pour substrat comportant une face des compo- sants électroniques dissipant de la chaleur et sur l'autre face un radiateur pour dissiper lesdites calories par convection, ledit con- necteur étant constitué d'une embase munie de logements de con- tacts électriques sur lesquels viennent s'appuyer les contacts électriques correspondants du substrat et d'un capot qui vient se rabattre sur ledit substrat, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de fixation du radiateur ( 7), disposés dans le capot ( 4) du connecteur et qui viennent au contact dudit radiateur ( 7) de manière à maintenir le radiateur solidaire du substrat ( 6) lorsque le capot est rabattu sur celui-a. 2 Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de fixation comportent une rainure ( 16) située dans le capot ( 4), parallèlement au plan des contacts électriques, de profon- deur inférieure à celle du capot correspondant au rebord du substrat ( 6). 3 Connecteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caracté- risé en ce que les moyens de fixation comportent des créneaux ( 18, 19) de largeur adaptée à la distance des ailettes du radiateur ( 7) et à l'épaisseur de celles-ci. 4 Connecteur selon l'une des revendications 2 et 3, caracté- risé en ce que la profondeur des créneaux ( 18, 19) est sensiblement égale à la profondeur de la rainure ( 16). Système de connexion électrique de refroidissement par convection d'un substrat revêtu sur une face d'une pluralité de circuits électroniques dissipant de la chaleur, ledit substrat étant muni sur sa périphérie de contacts électriques qui viennent s'appuyer sur les contacts correspondants d'un connecteur muni d'une embase et d'un capot, ledit subtrat étant en outre revêtu sur la face opposée à celle o se trouvent les composants, d'un radiateur destiné à évacuer par convection la chaleur dissipée par lesdits composants, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux connecteurs ( 32) dont les capots ( 4) sontmunis de moyens de fixation du radiateur ( 7), celui-ci s'étendant au-delà de la face frontale du capot de chaque connecteur. 6 Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux connecteurs ( 32) en vis-à-vis. 7 Système selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de fixation du radiateur sont constitués par une rainure ( 16) dans le capot ( 4), d'épaisseur égale à celle de la partie plane du radiateur ( 7) qui vient se glisser sous ledit capot de manière à maintenir solidairement le substrat ( 6) et le radiateur ( 7). 8 Système selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les moyens de fixation du radiateur sont constitués par des indentations ( 18, 19) dans le capot, de dimensions telles que chaque dent vient se loger entre deux ailettes du radiateur ( 7) qui se prolonge au-delà de la face frontale du capot et s'appuie sur la surface reliant lesdites ailettes de manière à rendre solidaire le radiateur ( 7) et le substrat ( 6).