Brevet FR2695792A1 — publié le 19940318

"Ensemble pour appareils électroniques de commande et procédé de fabrication pour la mise en oeuvre de cet ensemble" - Etat de la technique - L'invention concerne un ensemble pour appareils électroniques de commande, avec au moins un composant électrique dégageant des pertes de chaleur, qui est disposé au moyen d'un élément de fixation sur une carte de circuit imprimé. Par le document DE-OS 33 31 207 on connaît un ensemble dans lequel on évacue les pertes de chaleur d'un composant de puissance à l'aide d'un élément additionnel de référence Dans ce cas il est nécessaire d'avoir beaucoup de place, qui est perdue pour d'autres composants électroniques sur la carte de circuit imprimé En particulier dans le cas de pertes correspondant à une grande puissance l'évacuation de la chaleur n'est pas suffisamment grand et rapide En outre le montage est rendu coûteux par l'élément additionnel de refroidissement. Avantages de l'invention L'ensemble selon l'invention pour des appareils électroniques de commande est caractérisé par le fait que l'élément de fixation et l'extrémité de la carte de circuit imprimé vont au plus jusqu'à une ligne de prolongation du côté arrière du composant et en ce que le composant repose par le côté arrière sur une pièce constitutive évacuant les pertes de chaleur quand le composant est monté dans l'appareil de commande. L'ensemble selon l'invention a, de ce fait, l'avantage qu'il n'est pas nécessaire d'avoir des éléments de refroidissement additionnels pour évacuer les pertes de chaleur Comme les composants de puissance reposent directement sur la paroi intérieure du boîtier, il est possible d'avoir une évacuation rapide et bonne de la chaleur Comme il n'est plus nécessaire d'avoir des éléments de refroidissement additionnels, on dispose de place supplémentaire pour d'autres composants électriques sur la carte de circuit imprimé Grâce au procédé de montage simple et économique, on obtient des ensembles qui peuvent être montés dans le boîtier de l'appareil de commande et dans ce cas, le côté arrière du composant de puissance vient directement en appui sur la paroi intérieure du boîtier Déjà avant le processus de brasage, lors duquel les raccords du composant de puissance sont reliés aux pistes conductrices de la carte de circuit imprimé, le composant de puissance se trouve dans une position oblique définie, qui correspond à la position ultérieure de montage Pendant le montage, les composants de puissance peuvent être enfichés sur la carte du circuit imprimé à partir du haut, de manière simple, à la main ou aussi, automatiquement de la manière conventionnelle. Des développements et perfectionnements avantageux de l'ensemble, selon l'invention indiqué ci-dessus, peuvent être obtenus grâce au fait que la pièce constitutive est la paroi latérale du boîtier de l'appareil de commande, la plaque de base du boîtier de l'appareil de commande présente au moins dans la zone du composant un évidement, l'élément de fixation présente un élément à ressort qui comprime le composant, quand il est monté, sur la pièce constitutive, et procédé de fabrication pour la mise en oeuvre d'un ensemble pour appareils de commande électroniques, caractérisé en ce que sur la carte de circuit imprimé est fixé un élément de fixation dans lequel au moins un composant électrique est monté par le côté de l'élément de fixation sur la carte de circuit impirmé, lors du retrait des ensembles d'utili- sation l'élément de fixation et la carte de circuit imprimé sont en même temps séparés, l'élément de butée, l'appendice et le prolongement de l'élément de fixation sont séparés. Dessins - On a représenté un exemple de réalisation de l'invention sur les dessins et on va l'expliquer plus en détail dans la description qui va suivre. Sur les figures 1 à 3, on a respectivement représenté en coupe longitudinale les phases essen- tielles du procédé, étant noté que sur la figure 3 est représentée une unité incorporée dans un boîtier d'un appareil de commande. Description de l'exemple de réalisation Sur la figure 1 on a désigné par la référence 10 une carte de circuit imprimé, qui porte un circuit électronique que l'on n'a pas représenté plus en détail A ce circuit électronique appartiennent des composants de puissance 11, qui en état de fonctionnement, dégagent des pertes de chaleur, qui doivent être à leur tour évacuées aussi vite que possible; comme composants de puissance on peut utiliser par exemple des transistors Pour pouvoir fixer l'élément de puissance 11 sur la carte de circuit imprimé 10, on place sur la carte de circuit imprimé 10 un élément de fixation 12, qui est fixé à l'aide d'un prolongement 13 sur la carte de circuit imprimé 10 de façon solidaire L'élément de fixation 12 présente des trous en forme d'entonnoir 14, qui coïncident avec des trous 15 constitués dans la carte de circuit imprimé 10 Les orifices 16 des trous 14 qui présentent le plus grand diamètre sont tournés vers le composant de puissance 11, de telle sorte que les raccords 17 des composants de puissance 11 peuvent être facilement introduits dans les trous 14, 15 Sur la carte de circuit imprimé 10 se trouvent d'une manière conventionnelle les pistes conductrices 18 qui sont reliées par une liaison par brasage 19, comme représenté à la figure 2, aux raccords 17 du composant de puissance 11 Au lieu de pistes conductrices 17, on pourrait utiliser aussi une feuille conductrice Comme ceci a été représenté à titre d'exemple dans le cas du raccord 20, les extrémités des raccords peuvent être aussi repliées de telle sorte qu'elles soient fixées avant le brasage. L'élément de fixation 12 présente un élément de butée 23 se dressant à peu près perpendiculairement à la carte de circuit imprimé 10 Le côté tourné vers le composant de puissance 11 est constitué de façon oblique, l'angle d'inclinaison étant un peu plus grand que 900 Mais il correspond à l'angle d'inclinaison de la paroi intérieure du boîtier, sur lequel, comme cela ressort de la figure 3, quand le composant de puissance 11 est monté, prêt à fonctionner, il vient en butée Ce composant de puissance 11 repose de cette façon par l'un de ses côtés, c'est-à-dire par son dos, sur le côté oblique 24 de l'élément de butée 23 et se trouve par son côté inférieur 25, à partir duquel sortent les raccords 17, sur un appendice 26 de l'élément de butée 23 de l'élément de fixation 12 En outre le composant de puissance il est comprimé par un élément à ressort 27 intégré dans l'élément de fixation 12 sur le côté 24 de l'élément de fixation 12. Sur la figure 1, on a représenté seulement un composant de puissance avec un élément de fixation 12 Mais on peut disposer plusieurs composants de puissance sur respectivement un élément propre de fixation ou sur un élément commun de fixation sur la carte de circuit imprimé En particulier grâce à la disposition selon l'invention de l'ensemble il est possible d'avoir un nombre relativement grand de composants de puissance sur la carte de circuit imprimé. Lors du montage, l'élément de fixation 12 est posé sur la carte de circuit imprimé 10 La carte de circuit imprimé 10 se trouve dans ce cas sur une utilisation ou est pourvue de ce qu'on appelle un cadre d'utilisation Par utilisation, il s'agit d'une plaque support, sur laquelle se trouvent plusieurs cartes de circuit imprimé pour l'établissement de plusieurs ensembles Par ce qu'on appelle un cadre d'utilisation on entend un type de cadre, dans lequel sont suspendus plusieurs circuits imprimés, pour pouvoir fabriquer plusieurs ensembles dans un processus de travail Comme on va encore l'expliquer ultérieurement, on sépare pendant la fabrication les différents ensembles par un procédé de séparation à partir de l'utilisation ou à partir du cadre d'utilisation A l'aide du prolongement 13, l'élément de fixation est fixé sur la carte de circuit imprimé de façon solidaire, de telle sorte que les trous 14 et 15 coïncident exactement Le composant de puissance 11 est alors introduit perpendiculairement à partir du haut dans l'élément de fixation 12 entre son élément d'appui 23 et l'élément à ressort 27 avec les raccords 17 A l'aide de l'orifice 16 en forme d'entonnoir des trous 14 on guide alors les raccords 17, de telle sorte que le composant de puissance soit introduit jusqu'à la butée 26 dans l'élément de fixation 12 et que les raccords 17 passent à travers les trous 15 à travers la carte de circuit imprimé 10 A l'aide de l'élément à ressort 27 on comprime alors le composant de puissance il contre le côté 24 de l'élément d'appui 23 Ensuite on relie par un procédé de brasage, par exemple par un brasage tendre à la vague connu de façon générale les raccords 17 du composant de puissance 11 aux pistes conductrices 18 de la plaque de circuit imprimé 10 On a représenté sur la figure 1 l'état du montage. Lors de l'étape suivant du procédé, on sépare alors l'ensemble de l'utilisation par un procédé de séparation, par exemple par fraisage Dans ce cas, les différentes cartes de circuit imprimé 10 de l'unité correspondante sont séparées les unes des autres dans l'utilisation En même temps toutefois, on frise aussi l'élément d'appui 23 avec la butée 26, le prolongement 13 et une partie de la carte du circuit imprimé dans cette zone La pièce de fixation 12 et la carte de circuit imprimé 10 sont, dans ce cas, fraisées jusqu'à ce qu'elles arrivent au maximum jusqu'à une ligne imaginaire de prolongation 28 du dos, c'est-à-dire du côté du composant il tourné vers le côté 24 Cet état du montage est représenté sur la figure 2 Il représente l'ensemble dans l'état qu'il a atteint avant le montage dans un appareil de commande. Dans ce cas, il est important pour un montage selon l'invention que l'élément de fixation 12 et la carte de circuit imprimé 10 soient fraisés jusqu'à ce qu'elles ne débordent plus au-delà de la ligne imaginaire de prolongation 28 Cette phase de fraisage est exécutée en même temps dans un processus de travail avec la séparation des différents ensembles d'avec l'utilisation. Sur la figure 3, on a représenté l'ensemble représenté sur la figure 2 dans un boîtier 30, monté en partie, d'un appareil de commande Dans ce cas, la carte de circuit imprimé 10 repose sur la plaque de base 31 du boîtier 30 On a constitué dans la plaque de base 31 dans la zone du bord un évidement 32 La paroi latérale 33 se dresse avec un angle d'un peu plus de 90 à partir de la plaque de base 31. L'ensemble est alors inséré dans le boîtier 30, de telle façon que la carte de circuit imprimé 10 repose sur la plaque de base 31 La zone des raccords 17 et des liaisons par brasage 19 de l'ensemble doit se trouver dans la zone de l'évidement 32, de telle sorte que les liaisons par brasage 19 ne puisent pas être endommagées par un dépôt éventuel sur la carte de circuit imprimé En outre, le dos du composant de puissance 11 vient en appui sur le côté intérieur 34 de la paroi latérale 33 On comprime déjà sur le côté intérieur 34 le composant de puissance 11 par l'élément à ressort 27 De plus, le composant de puissance 11 peut être fixé ou maintenu encore par un ressort, non représenté sur la figure 3 Comme cela ressort de la figure 3, les extrémités de la pièce de fixation 12 et l'extrémité de la carte de circuit imprimé 10 n'arrivent pas jusqu'au côté intérieur 34 de la paroi extérieure 33, de telle sorte qu'il ne peut se produire aucune précontrainte dans la carte de circuit imprimé 10 ou d'éventuels problèmes de tolérance, qui empêcheraient à leur tour un appui du dos du composant de puissance 11 sur toute sa longueur sur le côté intérieur 34 de la paroi extérieure 33. L'obliquité de la paroi intérieure 34 de la paroi latérale 33 est conditionnée par l'obliquité nécessaire pour un démoulage du boîtier 30 fabriqué comme une pièce de fonderie Par ailleurs, on obtient de cette façon déjà du fait du poids propre du composant de puissance 11 une certaine force de compression sur la paroi intérieure 34 de la paroi latérale 33 La pièce de fixation 12 sert d'un côté à guider les raccords 17 du composant de puissance 11, d'autre part à garantir une distance définie entre le composant de puissance 11 et la carte de circuit imprimé 10. Grâce à l'élément à ressort 27, on garantit qu'on a déjà pendant les différentes phases de montage, en particulier au moment du processus de brasage des raccords 17 sur les pistes conductrices 18, une position oblique exactement définie du composant de puissance qui correspond à la position, telle que celle qui été représentée à la figure 3. De cette façon à l'état monté, c'est-à-dire, comme on l'a représenté à la figure 3, les liaisons par brasage ne sont plus endommagées par d'éventuels mouvements en retour. R E V E N D I C A T I O N S 1) Ensemble pour appareils électroniques, avec au moins un composant électrique dégageant des pertes de chaleur ( 11), qui est disposé au moyen d'un élément de fixation ( 12) sur une carte de circuit imprimé ( 10), ensemble caractérisé en ce que l'élément de fixation ( 12) et l'extrémité de la carte de circuit imprimé ( 10) vont au plus jusqu'à une ligne de prolongation, du côté arrière du composant ( 11) et en ce que le composant ( 11) repose par le côté arrière sur une pièce constitutive ( 33) évacuant les pertes de haleur quand le composant est monté dans l'appareil de commande. 2) Ensemble selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la pièce constitutive ( 33) est la paroi latérale du boîtier ( 30) de l'appareil de commande. 3) Ensemble selon la revendication 1 et/ou 2, caractérisé en ce que la plaque de base ( 31) du boîtier ( 30) de l'appareil de commande présente au moins dans la zone du composant ( 11), un évidement ( 32). 4) Ensemble selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de fixation ( 12) présente un élément à ressort ( 27) qui comprime le composant ( 11), quand il est monté, sur la pièce constitutive ( 33). ) Procédé de fabrication pour la mise en oeuvre d'appareils de commande électroniques, caractérisé en ce que sur la carte de circuit imprimé ( 10), est fixé un élément de fixation ( 12) dans lequel au moins un composant électrique ( 11) est monté par le côté de l'élément de fixation ( 12) sur la carte de circuit imprimé ( 10), dans lequel le composant ( 11) est enfoncé entre un élément de butée et un élément à ressort ( 27) de l'élément de fixation ( 12) et les raccords ( 17) du composant ( 11) sont introduits à travers des trous ( 14) de l'élément de fixation ( 12), dans les trous ( 15) de la carte de circuit imprimé ( 10), dans lequel les raccords ( 17) sont reliés par des liaisons par brasage ( 19) aux pistes conductrices ( 18) de la carte de circuit imprimé ( 10), dans lequel l'élément de fixation ( 12) et la carte de circuit imprimé ( 10) sont suffisamment séparés d'un c 8 té pour que les extrémités de l'élément de fixation ( 12) et l'extrémité de la carte de circuit imprimé ( 10) aillent au plus jusqu'à une ligne de prolongation imaginaire ( 28) du dos du composant ( 11). 6) Procédé selon la revendication 5, carac- térisé en ce que lors du retrait des ensembles d'utilisation, l'élément de fixation ( 12) et la carte de circuit imprimé ( 10) sont en même temps séparés. 7) Procédé selon la revendication 5 et/ou 6, caractérisé en ce que l'élément de butée ( 23) l'appendice ( 26) et le prolongement ( 13) de l'élément de fixation ( 12) sont séparés.