Brevet FR2796801A1 — publié le 20010126

La présente invention est relative à un assemblage du type comportant une carte à circuit imprimé et une semelle formant drain thermique, disposés sur une embase formant radiateur. Classiquement, dans un assemblage de ce type, la carte à circuit imprimé est, ainsi qu'illustré sur la figure 1, une carte double face qui présente des trous métallisés TM. Ces trous métallisés TM constituent ce que l'on appelle des "vias thermiques" qui, en plus de l'interconnection électrique entre les deux côtés du substrat, permettent un transfert de chaleur entre l'embase et les composants dissipateurs de chaleurs portés par la carte. Toutefois, le transfert de chaleur que ces trous permettent de réaliser est faible. En effet, bien que la conductivité thermique du cuivre soit environ 1000 fois supérieure à celle des matériaux epoxy dans lesquels les substrats des cartes à circuits imprimés sont réalisés, l'épaisseur des couches de cuivre déposées sur les parois des trous qui traversent les substrats étant très faible (de l'ordre de 30 gm), le transfert de chaleur est faible. Un but de l'invention est de proposer un assemblage à drain thermique qui permette un meilleur transfert de chaleur entre les composants portés par la carte à circuit imprimé et l'embase par l'intermédiaire d'un drain thermique qui permet un meilleur refroidissement ou une meilleure dissipation thermique de la carte électronique. A cet effet, l'invention propose un assemblage porté sur une embase formant radiateur ou apte à être rapporté sur une telle embase, comportant une carte à circuit imprimé qui présente dans son épaisseur une pluralité de trous destinés à assurer un transfert de chaleur entre une face de ladite carte à circuit imprimé qui porte un ou plusieurs composants électroniques et l'embase formant radiateur, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de plots qui sont en un matériau qui est conducteur thermique et qui traversent la carte à circuit imprimé sur sensiblement toute son épaisseur en étant reçus dans les trous que celle-ci présente, pour assurer un transfert de chaleur entre une face de la carte à circuit imprimé qui porte un ou plusieurs composants et l'embase. L'invention est avantageusement complétée par les différentes caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes leurs combinaisons possibles - les plots sont d'une pièce avec une plaque appelée semelle qui les porte ; - la semelle est interposée entre la carte à circuit imprimé et l'embase; - l'assemblage comporte un joint thermique ductile par lequel il est en contact avec l'embase; - la semelle s'étend entre le ou les composants électroniques et la carte à circuit imprimé, les plots étant en contact avec l'embase à leurs extrémités opposées à ladite semelle par l'intermédiaire d'un joint ductile thermique ; - des plots sont directement portés par un ou plusieurs composants électroniques et sont en contact avec l'embase par l'intermédiaire d'un joint ductile thermique ; - la semelle comporte des moyens complémentaires aptes à assurer son maintien mécanique avec la carte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit qui est purement illustrative et non limitative et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1, déjà analysée, illustre une structure de carte à circuit imprimé présentant des trous (métallisés ou non) conforme à un mode de réalisation connu dans l'état de la technique ; - la figure 2 est une représentation schématique en coupe d'un assemblage conforme à un mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 3 est une représentation schématique en coupe d'un assemblage conforme à un autre mode de réalisation possible pour l'invention ; - la figure 4 est une représentation schématique en coupe d'un assemblage conforme à un autre mode de réalisation possible pour l'invention. L'assemblage illustré sur la figure 2 comporte une carte 1 à circuit imprimé sur laquelle sont montés un ou plusieurs composants 2 électroniques à montage de surface. II comporte également une pièce 3 qui est une embase formant radiateur, qui est destinée à dissiper la chaleur générée par la carte 1 et le ou les composants 2. Une semelle 4 en un matériau fortement conducteur est interposée entre la carte 1 et l'embase formant radiateur. Cette semelle 4 présente une pluralité de plots 4a qui s'étendent en saillie par rapport à sa face qui est directement en regard de la carte 1 et qui traversent ladite carte 1 sur sensiblement toute son épaisseur, au niveau d'orifices traversants 5 que celle-ci présente. Par "plots", on entend ici et dans tout le présent texte des éléments qui sont indépendants de la carte 1 et qui sont en particulier distincts d'une couche métallisée que cette carte 1 pourrait présenter, notamment au niveau de ses orifices traversant 5. Pour favoriser le contact entre la semelle et l'embase, un joint thermique 6 ductile est inséré entre ces deux pièces. Ce joint permet d'augmenter la dissipation thermique. La semelle 4 est réalisée en un matériau compatible avec les effets de dilatation thermique du substrat de la carte 1 à circuit imprimé. Elle comporte, en plus des plots 4a, des moyens qui assurent son maintien mécanique par rapport à la carte 1, tels que des moyens de verrouillage élastiques ("clips") ou des plots s'insérant à force. Le ou les composants CMS 2 sont par exemple soudés par brasure sur la carte 1 et les extrémités des plots 4a. La semelle 4 peut également être soudée par brasure avec la carte 1 à circuit imprimé. La carte 1, la semelle 4 et l'embase 3 formant radiateur sont assemblées par pressage à froid et sertissage, ou par toute autre technique (vissage, ressort d'appui) permettant d'assurer le pressage mécanique de l'ensemble. L'embase 3 formant radiateur et la semelle 4 sont par exemple des pièces en aluminium recouvertes chacune d'une couche d'isolant électrique. Avec une telle structure, la quantité de matière conductrice de la chaleur à travers le substrat de la carte 1 est fortement accrue. Le transfert de chaleur est alors augmenté de façon très importante entre la face supérieure de la carte 1 et l'embase 3 formant radiateur. Les plots 4a sont bien entendu de préférence des éléments pleins, de façon à assurer un transfert thermique aussi important que possible. D'autres variantes de réalisation pourraient bien entendu être envisagées. Notamment, la semelle 4 qui porte les plots 4a peut s'étendre entre le ou les composants 2 à montage de surface et la carte 1 à circuit imprimé, les plots 4a traversant alors le substrat de la carte 1 pour venir en contact avec l'embase 3. C'est ce qui est illustré sur la figure 3. Un joint thermique ductile 6 est alors interposé entre la carte let l'embase 3, les plots 4a étant en contact avec l'embase 3 par l'intermédiaire dudit joint thermique 6. On notera qu'on assure alors une dissipation à la fois au dessus et en dessous de la carte 1, d'une part par l'embase 3 formant radiateur et d'autre part par la semelle 4. En variante encore, il peut être prévu que le ou les plots thermiques sont directement portés par les composants CMS 2, au lieu d'être portés par une semelle métallique. C'est ce qu'illustre la figure 4. La carte à circuit imprimé 1 est rapportée sur l'embase 3 par l'intermédiaire d'un joint ductile thermique 6 et porte les composants 2 sur sa face opposée au joint 6 et à l'embase 3. REVENDICATIONS 1. Assemblage porté sur une embase formant radiateur ou apte à être rapporté sur une telle embase, comportant une carte (1) à circuit imprimé qui présente dans son épaisseur une pluralité de trous (5) destinés à assurer un transfert de chaleur entre une face de ladite carte (1) à circuit imprimé qui porte un ou plusieurs composants électroniques (2) et l'embase (3) formant radiateur, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de plots (4a) qui sont en un matériau qui est conducteur thermique et qui traversent la carte (1) à circuit imprimé sur sensiblement toute son épaisseur en étant reçus dans les trous (5) que celle-ci présente, pour assurer un transfert de chaleur entre une face de la carte (1) à circuit imprimé qui porte un ou plusieurs composants (2) et l'embase. 2. Assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plots (4a) sont d'une pièce avec une plaque (4) appelée semelle qui les porte. 3. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la semelle (4) est interposée entre la carte (1) à circuit imprimé et l'embase. 4. Assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un joint thermique ductile par lequel il est en contact avec l'embase (3). 5. Assemblage selon les revendications 2 et 4 prises en combinaison, caractérisé en ce que la semelle (4) s'étend entre le ou les composants électroniques(2) et la carte à circuit imprimé, les plots (4a) étant en contact avec l'embase à leurs extrémités opposées à ladite semelle par l'intermédiaire d'un joint ductile thermique. 6. Assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que des plots sont directement portés par un ou plusieurs composants électroniques (2) et sont en contact avec l'embase par l'intermédiaire d'un joint ductile thermique. 7. Assemblage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la semelle (4) comporte des moyens complémentaires aptes à assurer son maintien mécanique avec la carte (1).