Brevet FR2741503A1 — publié le 19970523

Agencement de plusieurs composants électriques disposés dans un boîtier. La présente invention concerne un agencement de plusieurs composants électriques disposés dans un boîtier et mis au contact d'une carte imprimée. Les composants électriques, de l'électronique de puissance en particulier, ne sont pas seulement protégés par le boîtier, dans lequel ils sont montés, mais le boîtier sert également à dissiper la chaleur des composants, générée en cours de service. Il est à cet effet indispensable qu'un contact thermique permanent soit disponible en cours de service pour la dissipation de chaleur entre les composants électriques et le boîtier. En présence de différents composants électroniques, il convient de veiller à ce qu'un contact thermique suffisant soit créé entre chaque composant et le boîtier. Des dispositifs coûteux, lors du montage notamment, s'imposent pour établir de tels contacts pour les différents composants. L'invention vise donc à créer un agencement de composants électriques comme défini ci-dessus, qui permette d'obtenir, par de simples moyens, un montage stable des différents composants dans le boîtier, avec un bon contact thermique avec ce dernier. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, une surface de chaque composant est pressée contre une surface interne du boîtier, par des éléments élastiques agissant indépendamment l'un de l'autre. Il est utile que les éléments élastiques, agissant simultanément sur plusieurs composants, soient assemblés mécaniquement entre eux. Dans une mesure de construction avantageuse, les éléments élastiques, assemblés mécaniquement entre eux, se composent d'une seule pièce. Il est judicieux que les composants soient disposés en une rangée. Par les éléments élastiques, qui agissent indépendamment l'un de l'autre et sont associés aux composants respectifs, chaque composant, à partir duquel il convient de créer le transfert de chaleur avec le boîtier, est constamment pressé avec un bon contact thermique, en soi et/ou indépendamment du composant limitrophe et de l'autre composant, par sa surface située en vis-à-vis de la surface du boîtier. Par ailleurs, différents coefficients de dilatation thermique des matériaux dont se composent le boîtier et les composants, à semi- conducteurs en particulier, sont alors compensés. Pour le boîtier, réalisé en particulier sous forme de boîtier métallique, le matériau adapté est l'aluminium. Un élément élastique individuel, ou plusieurs éléments élastiques, deux ou trois par exemple, peuvent être associés à chaque composant. Un montage simultané et simplifié de plusieurs composants dans le boîtier est par ailleurs obtenu, en particulier, par l'assemblage mécanique des différents éléments élastiques en une pièce, en une pièce en forme de peigne notamment (peiane élastique), le contact thermique requis entre les différents composants et le boîtier étant établi lors de ce montage. Dans une forme de construction avantageuse de l'invention, les éléments élastiques sont supportés sur une surface interne du boîtier opposée à la surface interne, contre laquelle est pressé le composant respectif. La surface interne, sur laquelle sont supportés les éléments élastiques, présente alors une allure conique dans le sens d'un angle d'ouverture élargi d'un casier, dans lequel les composants respectifs sont disposés dans le boîtier. Il est judicieux que les éléments élastiques puissent se déplacer d'une position, créant une précontrainte définie entre le composant respectif et le boîtier, dans une position définitive dans laquelle le composant respectif est pressé contre la surface interne du boîtier. Il est en outre utile que les composants soient des composants de puissance et que le boîtier se compose de métal. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, les composants sont des éléments à semi-conducteurs. Une solution avantageuse réside en ce qu'un élément élastique presse le composant respectif. Dans une dernière mesure judicieuse, deux éléments élastiques, au moins, pressent le composant respectif. L'invention sera explicitée ci-dessous à l'aide des dessins annexés, qui correspondent à: Figure 1: une vue du dessous d'un exemple de réalisation de l'agencement de composants électriques, Figure 2: une vue en coupe d'une partie de l'exemple de réalisation de l'agencement de composants électriques, à l'état de prémontage, Figure 3: une vue en coupe, analogue à celle de la figure 2, de l'exemple de réalisation de l'agencement de composants électriques en position de montage final, Figure 4: différentes formes de construction de groupes de composants, qui peuvent être montés simultanément dans le boîtier dans cet exemple de réalisation. L'exemple de construction d'un agencement de composants électriques, reproduit sur les figures, comporte plusieurs composants électriques 1 - 5 réalisables sous forme de composants d'une électronique de puissance. Il s'agit, par exemple, de transistors de puissance, de diodes de puissance, et autres. Les composants présentent différentes formes de construction logées dans un boîtier commun 6. Le boîtier 6 se compose de métal, d'aluminium en particulier. Les composants 1 - 5 sont disposés en une rangée et sont mis au contact, par l'intermédiaire de broches 15, des pistes conductives d'une carte imprimée 14. Les composants sont placés dans un casier 11 du boîtier. Le casier 11 est délimité par deux surfaces internes 9 et 10. La surface interne 9 s'étend essentiellement à la perpendiculaire de la carte imprimée 14. La surface interne 10 en vis-à-vis a une allure oblique et/ou conique, de sorte qu'il en résulte une ouverture de montage rétrécie dans le sens de montage (du bas vers le haut sur les figures 2 et 3). Vu de l'intérieur vers l'extérieur, l'angle d'ouverture élargit le casier 11. Lors du montage, les différents composants 1 - 5 sont amenés, par une surface relativement élevée, au contact de la surface interne 9 du casier 11, prévu dans le boîtier 6. Un transfert thermique de grande portée est ainsi obtenu entre le composant respectif 1 - 5 et le boîtier 6. Des éléments élastiques 7 sont prévus pour obtenir un contact permanent, garantissant un contact thermique et/ou un transfert de chaleur, entre les composants et le boîtier. Deux éléments élastiques, au moins (voir l'association des différentes formes de construction (A) à (D) de la figure 4),garantissent une pression suffisante sur le composant respectif contre la surface de contact, créée sur la surface interne 9 du boîtier. Dans la forme de construction (E) de la figure 4, un élément élastique 7 agit sur le composant respectif 2, 4, 5. Il ressort en particulier de la figure 4 que les différents éléments élastiques 7, qui présentent la forme de doigts et/ou de lamelles, sont assemblés en une pièce en forme de peigne (peigne élastique). Dans une première phase de montage et comme le montre la figure 2, les différents éléments élastiques sont disposés par leur section, qui presse le composant respectif lors du montage final, au-dessous du composant correspondant. Dans cette position, une précontrainte est exercée par les éléments élastiques respectifs sur le composant, de sorte qu'un positionnement préalable de chaque composant dans le casier 11il du boîtier 6 est garanti. La figure 3 représente le montage du peigne élastique 12, avec les différents éléments 7, dans la position définitive. Cette position est obtenue par le fait qu'une pression s'exerce sur un bord respectif 13 des deux parties latérales 17 coudées à angle droit. Les bords 13 agissent ainsi comme bords de poussée pour amener les peignes élastiques, avec les différents éléments 7, dans la position de montage finale. Il est possible à cet effet de prévoir des évidements 16 dans la carte imprimée 14 (figure 1), pour avoir accès aux bords de poussée 13 des parties latérales repliées 17 du peigne élastique 12. Il ressort de la figure 4 que des peignes élastiques uniformes 12, avec les différents éléments 7, sont utilisables pour différents équipements de la carte imprimée 14 en composants différents 1 - 5. Un élément élastique, ou deux éléments au moins, sont alors associés à un composant respectif. Pour les composants largement dimensionnés, tels que les composants centraux des agencements (A) et (B) et les trois composants de l'agencement (D), trois éléments élastiques sont associés au composant respectif. Pour des composants de largeur inférieure, il suffit de deux éléments élastiques 7 associés ou d'un seul élément, comme le montre 2'agencement (E). Revendications. 1. Agencement de plusieurs composants électriques disposés dans un boîtier et mis au contact d'une carte imprimée, caractérisé en ce qu'une surface (8) de chaque composant (1 - ) est pressée contre une surface interne (9) du boîtier (6) par des éléments élastiques (7) agissant indépendamment l'un de l'autre. 2. Agencement de composants électriques suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments élastiques (7), agissant simultanément sur plusieurs composants (1 - 5), sont assemblés mécaniquement entre eux. 3. Agencement de composants électriques suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments élastiques (7), assemblés mécaniquement entre eux, se composent d'une seule pièce. 4. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les composants (1 - 5) sont disposés en une rangée. 5. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pièce (peigne élastique 12), formant les éléments élastiques (7), est réalisée en forme de peigne. 6. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments élastiques (7) sont supportés sur une surface interne (10) du boîtier (6) opposée à la surface interne (9), contre laquelle est pressé le composant respectif (1 - 5). 7. Agencement de composants électriques suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la surface interne (10), sur laquelle sont supportés les éléments élastiques (7), a une allure conique dans le sens d'un angle d'ouverture élargi d'un casier (11), dans lequel les composants respectifs (1 - 5) sont disposés dans le boîtier.(6). 8. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les éléments élastiques (7) peuvent se déplacer d'une position, créant une précontrainte définie entre le composant respectif (1 - 5) et le boîtier (6), dans une position définitive dans laquelle le composant respectif (1 - 5) est pressé contre la surface interne (9) du boîtier (6). 9. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les composants sont des composants de puissance et en ce que le boîtier se compose de métal. 10. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les composants (1 - 5) sont des éléments à semi-conducteurs. 11. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en qu'un élément élastique (7) presse le composant respectif(1 - 5). 12. Agencement de composants électriques suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que deux éléments élastiques (7), au moins, pressent le composant respectif(1 -