Brevet FR2769457A1 — publié le 19990409

La présente invention concerne les ensembles constitués de boîtiers de composant électronique et de dissipateurs thermiques. Plus particulièrement, elle concerne la fixation de boîtiers de composant électronique sur des côtés opposés d'un corps de dissipateur thermique et le montage de l'ensemble sur une carte à circuit imprimé ou analogue. De nombreux boîtiers de composant électronique sont conçus pour conduire la chaleur depuis la puce de circuit électronique contenue dans celui-ci vers une surface du boîtier. De manière typique, une face du boîtier est formée par un corps en matière plastique, en céramique, ou en métal, qui agit en tant que milieu de transfert thermique pour conduire la chaleur depuis le composant électronique vers une surface externe du boîtier. Des moyens externes de dissipation de chaleur tel qu'un dissipateur thermique doivent être positionnés en communication thermique avec le milieu de transfert thermique pour absorber la chaleur et/ou la dissiper dans l'environnement immédiat. Le dissipateur thermique peut être un corps constitué d'un métal, ou analogue, qui a une conductivité thermique relativement élevée, mis en forme de manière adaptée pour dissiper l'énergie par convection, conduction ou rayonnement. De manière typique, le dissipateur thermique est un corps constitué d'aluminium ou d'alliage d'aluminium mis en forme pour présenter une aire superficielle élevée sous la forme d'ailettes, d'ergots ou analogues de sorte que la chaleur soit facilement dissipée à partir de celle-ci. Le boîtier de composant peut être fixé sur le dissipateur thermique à l'aide d'adhésif et/ou de moyens mécaniques tels que des vis ou analogues. Des languettes formant attaches élastiques et analogues sont aussi utilisées lorsqu'une fixation et un enlèvement faciles sont envisagés. La plupart des attaches élastiques, cependant, sont une partie venue de matière avec le dissipateur thermique, nécessitant donc que chaque dissipateur thermique soit mis en forme de manière unique pour s'adapter à chaque boîtier de composant particulier. Lors du montage de boîtiers de composant sur des cartes à circuit imprimé, et analogue, il faut prendre soin de s'assurer que les boîtiers qui nécessitent des dissipateurs thermiques soient appariés à un dissipateur thermique approprié et que le dissipateur thermique soit positionné sur la carte de manière à permettre une dissipation correcte de la chaleur. Dans de nombreux cas, le dissipateur thermique est lui-même fixé sur la carte à circuit imprimé pour assurer la stabilité de l'ensemble et, dans certains cas, pour aider à la conduction de la chaleur à partir des boîtiers de composant. En conséquence, un très grand nombre de dimensions, de styles et de formes de dissipateur thermique, dont chacun est adapté uniquement à un seul boîtier de composant ou à relativement peu de boîtiers de composant, doit être conçu, fabriqué et inventorié par des assembleurs de carte. La présente invention fournit des procédés et des dispositifs pour assembler des boîtiers de composant sur des dissipateurs thermiques et monter l'ensemble sur une carte à circuit imprimé ou analogue en utilisant une plaque de dissipateur thermique ayant des doigts ou languettes de fixation sur ses côtés opposés. Cet ensemble permet la fixation de boîtiers de composant sur l'un ou l'autre côté de la plaque de dissipateur thermique ou sur les deux, en augmentant ainsi la densité de population de boîtiers de composant sur la carte. La plaque de dissipateur thermique de l'ensemble est fixée rigidement par rapport aux languettes de fixation. En conséquence, les deux côtés de la plaque de dissipateur thermique n'ont pas besoin d'être occupés. L'ensemble de dissipateur thermique peut par conséquent être utilisé pour supporter des boîtiers de composant sur l'un ou l'autre côté, ou sur les deux, la fixation de boîtiers de composant sur un premier côté étant totalement indépendante de la fixation de boîtiers de composant sur l'autre côté. Dans le mode préféré de réalisation, le dissipateur thermique comporte une base de montage adaptée pour être fixée sur une carte à circuit imprimé ou analogue et une plaque de dissipateur thermique adaptée pour être montée sur la base de montage. La configuration, la dimension, etc., de la plaque de dissipateur thermique (ainsi que de la base de montage) peuvent varier comme nécessaire pour dissiper la chaleur provenant du nombre particulier et des impératifs de dissipation de chaleur des boîtiers de composant électronique. Puisque la base de montage et la plaque de dissipateur thermique sont formées séparément, une base de montage ou quelques bases de montage peuvent être conçues s'adaptant à une grande diversité de plaques de dissipateur thermique. Ainsi, la plaque de dissipateur thermique appropriée peut être choisie comme déterminé par les impératifs de dissipation de chaleur et être directement insérée dans une base de montage commune ou universelle. Puisque les doigts ou languettes de fixation agissent indépendamment sur les côtés opposés de la plaque de dissipateur thermique, une grande diversité de dimensions différentes, de formes et de nombres de boîtiers, peut être montée sur un côté de la plaque ou sur les deux. Puisque la plaque de dissipateur thermique est un composant séparé monté dans une base de montage standard ou universelle, une grande diversité de plaques de dissipateur thermique et de boîtiers de composant peut être montée sur des cartes imprimées en utilisant un nombre minimum ou même une seule base de montage de standard universel. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de montage de boîtiers de composant électrique, caractérisé en ce qu'il comporte (a) une plaque de dissipateur thermique rigide ayant des première et seconde faces principales disposées de manière opposée, et (b) au moins une languette positionnée en vis-à-vis de chaque face principale et adaptée pour repousser un boîtier de composant électronique en contact avec l'une desdites première et seconde faces principales. Selon d'autres caractéristiques - ladite plaque de dissipateur thermique rigide est montée dans une base de montage, - ladite base de montage comporte une partie de base s'étendant sensiblement dans un premier plan et des pattes s'étendant à partir de celle-ci dans une direction sensiblement perpendiculaire audit premier plan, - lesdites pattes comportent des fentes et ladite plaque de dissipateur thermique est fixée dans lesdites fentes en alignant lesdites première et seconde faces principales sensiblement perpendiculairement audit premier plan, - lesdites pattes comportent des parties de positionnement s'appariant à la plaque de dissipateur thermique pour fixer ladite plaque de dissipateur thermique sur ladite base de montage, - ladite base de montage supporte au moins deux languettes s'étendant à partir de celle-ci dans une direction pratiquement perpendiculaire audit premier plan, - ladite base de montage comporte des pieds adaptés pour être soudés sur une carte à circuit imprimé ou analogue, - ladite base de montage comporte une partie de base s'étendant pratiquement dans un premier plan et une ouverture située dans ladite partie de base. La présente invention concerne également un dispositif de montage de boîtiers de composant électronique, caractérisé en ce qu'il comporte (a) une base de montage ayant une partie de base s'étendant pratiquement dans un premier plan, (b) une plaque de dissipateur thermique ayant une première et une seconde face principale disposées de manière opposée, et (c) au moins une languette positionnée eh vi s-à-vis de chacune desdites faces principales et adaptée pour repousser un boîtier de composant électronique en contact intime avec ladite face principale. Selon d'autres caractéristiques du dispositif de montage défini juste ci-dessus - ladite base de montage comporte des pattes s'étendant à partir de ladite partie de base dans une direction pratiquement perpendiculaire audit premier plan, - ladite base de montage a des pieds s'étendant à partir de celle-ci pour fixer ladite base de montage sur une carte à circuit imprimé ou analogue, - ladite partie de base a au moins une ouverture agencée dans celle-ci, - lesdites pattes comportent des moyens de positionnement pour fixer ladite plaque de dissipateur thermique sur ladite base de montage. La présente invention concerne également une combinaison caractérisée en ce qu'elle comporte (a) un dissipateur thermique comportant (i) une base de montage ayant une partie de base s'étendant pratiquement dans un premier plan, (ii) une plaque de dissipateur thermique ayant une première et une seconde face principale disposées de manière opposée, et (iii) au moins une languette positionnée en vis-à-vis de chacune desdites faces principales et adaptée pour repousser un boîtier de composant électronique en contact intime avec ladite face princi pale, et (b) un boîtier de composant électronique fixé entre l'une desdites languettes et une face principale de ladite plaque de dissipateur thermique. Dans cette combinaison - ladite partie de base a au moins une ouverture agencée dans celle-ci, ledit boîtier de composant électronique ayant des conducteurs s'étendant à partir de celui-ci, et ledit boîtier de composant électronique est aligné de sorte que lesdits conducteurs fassent saillie à travers ladite ouverture. La présente invention concerne de plus un procédé de formation d'un ensemble de dissipateur thermique monté de manière soudable et de boîtier de composant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à (a) former une base de montage ayant une ouverture agencée dans celle-ci et adaptée pour être fixée sur une carte à circuit imprimé ou analogue, par soudure, (b) former plusieurs plaques de dissipateur thermique adaptées pour être fixées sur ladite base de montage, (c) fixer au moins une desdites plaques de dissipateur thermique sur ladite base de montage, (d) fixer au moins un boîtier de composant électronique sur ladite plaque de dissipateur thermique, ses conducteurs s'étendant à travers ladite ouverture, et (e) souder simultanément ladite base de montage et les conducteurs desdits boîtiers de composant électronique sur une carte à circuit imprimé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de la plaque de dissipateur thermique d'un ensemble de dissipateur thermique utilisé dans le mode actuellement préféré de réalisation de la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une base de montage de la plaque de dissipateur thermique de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective avant de l'ensemble des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue en perspective arrière de l'ensemble de la figure 3, - la figure 5 est une vue en perspective avant éclatée d'un ensemble de constituants de dissipateur thermique et de boîtiers de composant selon la présente invention, et - la figure 6 est une vue en perspective arrière de l'ensemble de la figure 5. Le mode de réalisation représenté comporte une base de montage 20 qui supporte une plaque de dissipateur thermique 10 (voir figure 1 à 4). La plaque de dissipateur thermique 10 a des faces principales 11, ila opposées et comporte plusieurs ailettes de dissipation de chaleur 12 ou analogues. La plaque de dissipateur thermique 10 peut être formée par estampage d'un matériau en feuille ou formée de manière différente pour fournir une grande aire superficielle pour dissiper la chaleur. La dimension et la forme de la plaque 10 sont déterminées, naturellement, par des impératifs de dissipation de chaleur, par la dimension, etc., des boîtiers de composant électronique à monter sur celle-ci. De manière évidente, la taille, la forme, la configuration, etc., de la plaque de dissipateur thermique 10 peuvent varier comme voulu ou requis. La base de montage 20 comporte une partie de base 21 qui supporte des languettes 22 et des pattes 24 faisant saillie vers le haut. Dans le mode préféré de réalisation, la base de montage 20 est aussi formée à partir d'un matériau métallique en feuille mais peut être fabriquée de manière différente. Les pattes 24 faisant saillie vers le haut comportent chacune une fente 25 adaptée pour recevoir une plaque de dissipateur thermique 10 comme représenté sur la figure 3. La base de montage 20 comporte de préférence une partie de base 20 qui s'étend pratiquement dans un premier plan, les pattes 24 s'étendant à partir de celui-ci dans une direction pratiquement perpendiculaire au premier plan comme représenté sur la figure 2. Dans le mode de réalisation représenté, la plaque de dissipateur thermique 10 est insérée dans les fentes 25 des pattes 24 de sorte que les faces principales 11, îîa sont disposées perpendiculairement au plan de la partie de base 21 de la base de montage 20. Si on le désire, une, ou plusieurs, des pattes 24 peut comporter une partie de positionnement 26 adaptée pour être appariée à un bord d'une ailette 12 ou une encoche ou analogue de la plaque 10 et par conséquent bloquer de manière sûre et rigide la plaque de dissipateur thermique dans la fente 25. La base de montage 20 supporte deux languettes 22 faisant saillie vers le haut, disposées de manière opposée, qui sont disposées sur des côtés opposés des pat tes 24 et donc sur des côtés opposés de la plaque de dissipateur thermique 10. La base de montage 20 comporte aussi une ouverture 23 dans la partie de base 21 de sorte que les fils conducteurs d'un boîtier de composant monté adjacent aux faces 11, îîa puissent faire saillie à travers la base de montage 20 comme représenté sur les figures 5 et 6. La base de montage 20 comporte aussi plusieurs pieds 27 s'étendant dans la direction opposée aux pattes 24. Les pieds 27 sont adaptés pour être insérés dans des ouvertures appropriées de la carte à circuit imprimé ou analogue pour fixer l'ensemble sur la carte à circuit imprime. Comme représenté sur les figures 5 et 6, un boîtier de composant 30 peut être inséré entre la face 11 et la languette 22 et y être fixé, la plaque de transfert thermique 31 étant en communication thermique intime avec la face 11 de la plaque de dissipateur thermique 10. Comme représenté sur la figure 6, un autre boîtier de composant peut être monté de manière similaire sur le côté opposé. I1 doit être noté que chacune des languettes 22 agit indépendamment de l'autre. Puisque la plaque de dissipateur thermique 10 est une plaque rigide et qu'elle est fixée de manière rigide sur une base de montage 20, les languettes 22 agissent totalement indépendamment l'une de l'autre. Donc, des boîtiers de composant (tel que le boîtier 30) peuvent être montés sur l'un ou l'autre côté de la plaque de base 10 ou sur les deux. Dans le mode de réalisation représenté, chaque boîtier de composant électronique 30 est monté verticalement en ayant ses conducteurs 32 s'étendant parallèlement aux faces 11, îîa et à travers l'ouverture 23 de sorte que l'ensemble complet peut être assemblé manuellement ou automatiquement sur une carte à circuit imprimé ou analogue. L'ensemble constitué d'un boîtier de composant (ou de plusieurs boîtiers) et d'un dissipateur thermique est donc facilement manipulé sous forme d'une seule unité et placé sur une carte à circuit imprimé (manuellement ou par l'intermédiaire d'un robot) de sorte que les conducteurs 32 et les pieds 27 fassent saillie dans des ouvertures adaptées de la carte. Le dissipateur thermique peut ainsi être soudé sur la carte dans la même opération de soudure que celle des conducteurs de composant électronique. Après que l'ensemble ait été monté sur la carte, le boîtier de composant 30 peut être enlevé sans enlever le dissipateur thermique de la carte à circuit imprimé en faisant simplement fondre la soudure fixant les conducteurs 32 et en retirant verticalement le boîtier 30. L'assemblage permet ainsi un remplacement relativement facile des boîtiers de composant. Puisque la plaque de dissipateur 10 est agencée verticalement par rapport à la partie de base 21 et que la partie de base 21 a une ouverture, des boîtiers de composant peuvent être insérés à partir du dessous de la partie de base 21 ainsi qu'à partir du dessus. De tels agencements permettent un assemblage par robot de l'ensemble formant dissipateur thermique et boîtier de composant. Bien que la présente invention ait été décrite en référence plus particulière à un ensemble de dissipateur thermique constitué de deux constituants estampés à partir d'un matériau métallique en feuille, la présente invention n'est pas limitée à ceux-ci. Le dissipateur thermique peut par exemple être assemblé à partir de multiples moulages ou constituants usinés ou peut être moulé, usiné, embouti et formé de manière différente sous forme d'un ensemble monolithe. De manière similaire, les doigts ou languettes élastiques 22 peuvent prendre une forme quelconque. Par exemple, ils peuvent avoir la forme de doigts souples ou de fentes permanentes, de rebords, de bossages ou analogue qui alignent et/ou fixent le boîtier de composant sur la plaque de dissipateur thermique. Bien qu'une seule languette 22 soit représentée sur chaque côté de l'ensemble, de multiples languettes ou des languettes capables de retenir un ou plusieurs boîtiers de composant peuvent être utilisées de chaque côté de la plaque de dissipateur thermique. En outre, les languettes 22 peuvent être formées en tant que partie de la plaque de dissipateur thermique 10 plutôt que la base de montage 20. Bien que la présente invention ait été représentée et décrite en se reportant de manière spécifique à des ensembles destinés à être montés dans des trous de carte à circuit imprimé ou analogue, la présente invention n'est pas limitée à ceux-ci. Par exemple, les pieds 27 peuvent être adaptés pour un montage en surface en formant simplement les pieds 27 de sorte qu'ils aient des faces s'étendant horizontalement. Les boîtiers de composant électronique peuvent de manière analogue être adaptés pour un montage en surface sans sortir des principes de la présente invention. Il sera facilement reconnu que les matériaux utilisés pour la fabrication de l'ensemble de montage de dissipateur thermique de la présente invention peuvent être modifiés comme voulu, en fonction de l'application. De manière similaire, la dimension et la forme physique des composants peuvent être modifiées pour s'adapter à divers dimensions, formes, impératifs, etc. de divers boîtiers de composant. Par exemple, alors que la plaque de dissipateur thermique et sa base de montage sont des constituants séparés comme décrit ci-dessus, la plaque de dissipateur thermique peut être modifiée pour s'adapter à divers impératifs de dissipation d'énergie. Différentes dimensions, formes, etc., des plaques de dissipateur thermique peuvent être conçues pour qu'elles soient uti lisées avec une seule dimension ou une seule forme de base de montage. A partir de ce qui précède, il sera reconnu que les principes de la présente invention peuvent être utilisés dans divers agencements pour obtenir le bénéfice constitué des nombreux avantages et caractéristiques décrits. Il doit être compris par conséquent que même si de nombreux avantages et de nombreuses caractéristiques de la présente invention ont été établis ci-dessus à l'aide de détails de la structure et de la fonction de la présente invention, cette description doit être considérée comme un exemple uniquement. Divers changements et modifications peuvent être faits dans les détails et, en particulier en ce qui concerne la dimension, la forme et les agencements des parties, sans sortir de l'esprit et de la portée de la présente invention tels que définis dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de montage de boîtiers de composants électroniques (30) caractérisé en ce qu'il comporte (a) une plaque de dissipateur thermique (10) rigide ayant des première et seconde faces principales (11, îîa) disposées de manière opposée, et (b) au moins une languette (22) positionnée en vis-à-vis de chaque face principale et adaptée pour repousser un boîtier de composant électronique en contact avec l'une desdites première et seconde faces principales. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite plaque de dissipateur thermique rigide (10) est montée dans une base de montage (20). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite base de montage (20) comporte une partie de base (21) s'étendant sensiblement dans un premier plan et des pattes (24) s'étendant à partir de celle-ci dans une direction sensiblement perpendiculaire audit premier plan. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites pattes (24) comportent des fentes (25) et ladite plaque de dissipateur thermique est fixée dans lesdites fentes en alignant lesdites première et seconde faces principales sensiblement perpendiculairement audit premier plan. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites pattes (24) comportent des parties de positionnement (26) s'appariant à la plaque de dissipateur thermique (10) pour fixer ladite plaque de dissipateur thermique sur ladite base de montage (20). 6. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite base de montage (20) supporte au moins deux languettes (22) s'étendant à partir de celle-ci dans une direction pratiquement perpendiculaire audit premier plan. 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite base de montage comporte des pieds (27) adaptés pour etre soudés sur une carte à circuit imprimé ou analogue. 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite base de montage (20) comporte une partie de base (21) s'étendant pratiquement dans un premier plan et une ouverture (23) située dans ladite partie de base. 9. Dispositif de montage de boîtiers de composant électronique, caractérisé en ce qu'il comporte (a) une base de montage (20) ayant une partie de base (21) s'étendant pratiquement dans un premier plan, (b) une plaque de dissipateur thermique (10) ayant une première et une seconde face principale (11, îîa) disposées de manière opposée, et (c) Au moins une languette (22) positionnée en vis-à-vis de chacune desdites faces principales et adaptée pour repousser un boîtier de composant électronique (30) en contact intime avec ladite face principale. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite base de montage (20) comporte des pattes (24) s'étendant à partir de ladite partie de base (21) dans une direction pratiquement perpendiculaire audit premier plan. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite base de montage (20) a des pieds (27) s'étendant à partir de celle-ci pour fixer ladite base de montage (21) sur une carte à circuit imprimé ou analogue. 12. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite partie de base (21) a au moins une ouverture (23) agencée dans celle-ci. 13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdites pattes (24) comportent des moyens de positionnement (26) pour fixer ladite plaque de dissipateur thermique (10) sur ladite base de montage (21) 14. Combinaison caractérisée en ce qu'elle comporte (a) un dissipateur thermique comportant (i) une base de montage (20) ayant une par tie de base (21) s'étendant pratiquement dans un premier plan, (ii) une plaque de dissipateur thermique ayant une première et une seconde face principale (11, îîa) disposées de ma nière opposée, et (iii) au moins une languette (22) positionnée en vis-à-vis de chacune desdites faces principales et adaptée pour repousser un boîtier de composant électronique en contact intime avec ladite face princi pale, et (b) un boîtier de composant électronique fixé entre l'une desdites languettes et une face principale de ladite plaque de dissipateur thermique (10). 15. Combinaison selon la revendication 14, caractérisée en ce que ladite partie de base (21) a au moins une ouverture (23) agencée dans celle-ci, ledit boîtier de composant électronique (30) ayant des conducteurs (32) s'étendant à partir de celui-ci, et ledit boî tien de composant électronique est aligné de sorte que lesdits conducteurs fassent saillie à travers ladite ouverture. 16. Procédé de formation d'un ensemble de dissipateur thermique monté de manière soudable et de boîtier de composant, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à (a) former une base de montage (20) ayant une ouverture (23) agencée dans celle-ci et adaptée pour être fixée sur une carte à circuit imprimé ou analogue, par soudure, (b) former plusieurs plaques de dissipateur thermique (10) adaptées pour être fixées sur ladite base de montage, (c) fixer au moins une desdites plaques de dissipateur thermique sur ladite base de montage, (d) fixer au moins un boîtier de composant électronique sur ladite plaque de dissipateur thermique, ses conducteurs (32) s'étendant à travers ladite ouverture (23), et (e) souder simultanément ladite base de montage (20) et les conducteurs (32) desdits boîtiers de composant électronique sur une carte à circuit imprimé.