Brevet FR2864423A1 — publié le 20050624

L'invention a trait aux dispositifs à composants électroniques intégrés. Elle concerne plus particulièrement un dispositif à composants électroniques intégrés comportant une carte formant support pour lesdits circuits, ainsi qu'un capot monté sur cette carte pour recouvrir les circuits. On trouve de tels dispositifs dans de nombreux domaines, et plus particulièrement dans le l'aviation, domaine dans lequel les problèmes liés à ce type de dispositif se sont posés aux inventeurs. En effet, ces dispositifs sont couramment employés pour la commande de diverses parties fonctionnelles des avions ou des hélicoptères, et notamment la commande de pilotage automatique. Dans ce domaine particulier, il est essentiel d'assurer une sécurité de fonctionnement permanente des composants électroniques du dispositif, afin de garantir sécurité et précision du pilotage automatique. Certains dispositifs électroniques destinés à la commande de pilotage automatique comprennent, implantés sur la carte support, deux circuits électroniques de commande distincts susceptibles de prendre le relais l'un de l'autre en cas de panne. Compte tenu des conditions thermiques extrêmes auxquelles sont soumis les composants, il est nécessaire d'assurer une ventilation permanente du dispositif. Généralement, cette ventilation est assurée par un courant d'air de refroidissement qui circule parallèlement à la surface de la carte support. Un inconvénient de cette disposition est que, lorsqu'un composant de l'un des deux circuits explose, le courant d'air de refroidissement risque de charrier les débris du composant en question et de les disséminer sur le circuit parallèle. Compte tenu de la sensibilité de certains composants de ce dernier, les débris risquent d'endommager le circuit parallèle, sans compter que, si ces débris sont conducteurs, ils peuvent créer au sein du circuit parallèle des courts-circuits. L'invention vise notamment à résoudre les inconvénients précités en proposant un dispositif du type précité, qui évite la contagion des pannes de l'un à l'autre des circuits et garantisse une sécurité de fonctionnement accrue des composants électroniques. A cet effet, l'invention propose un dispositif à composants électroniques intégrés, qui comporte une carte formant support pour lesdits composants, ainsi qu'un capot monté sur ladite carte pour recouvrir lesdits composants, ainsi qu'une cloison grillagée qui s'étend du capot à la carte sensiblement perpendiculairement à celle-ci, ladite cloison séparant deux zones distinctes de la carte dans lesquelles sont disposés des composants électroniques. Ce grillage est par exemple réalisé dans un matériau ayant une température de fusion élevée (en pratique supérieure à 250 C), de préférence ininflammable. Suivant un mode de réalisation, le grillage est métallique, ce qui garantit une protection du dispositif contre la propagation des flammes résultant de l'éventuelle combustion d'un composant subissant une avarie. Par ailleurs, ce grillage peut être formé par une grille noyée dans un cadre en matière plastique. Ce grillage présente de préférence un maillage dont l'écart entre les mailles soit compris entre 400 pm et 500 pm environ. En effet, les inventeurs ont constaté que les particules intumescentes d'une taille inférieure à 500 pm refroidissent avant d'atteindre la zone intacte de la carte, de sorte qu'il n'est pas indispensable de les confiner dans la zone endommagée - il est même préférable de les évacuer par le courant d'air de refroidissement circulant transversalement. En outre, l'air de refroidissement étant généralement filtré avant d'atteindre la carte, il ne comporte pas de poussières d'une taille supérieure à 400 pm. Aussi un maillage de 500 pm permet-il à l'air de refroidissement de circuler librement sans que les poussières qu'il charrie ne viennent colmater peu à peu le grillage. La cloison portant le grillage est par exemple venue de matière avec le couvercle, au bénéfice de la simplicité de fabrication de ce dernier. Par ailleurs, afin de faciliter le montage du couvercle sur la carte, la cloison peut être munie de pions de positionnement en saillie qui viennent se loger dans des trous correspondants ménagés dans la carte. Ces pions de positionnement sont par exemple réalisés dans un matériau métallique du type communément utilisé pour les composants électroniques (tel qu'un alliage de cuivre et/ou d'étain et/ou d'aluminium), pour permettre une fixation de la cloison à la carte par soudure comme s'il s'agissait d'un simple composant électronique. En variante, la cloison peut être munie de moyens d'encliquetage pour sa fixation sur la carte. Ces moyens d'encliquetage sont par exemple formés par des pattes de fixation déformables prévus en saillie sur la cloison. Il est par ailleurs possible de combiner ces moyens d'encliquetage aux pions de positionnement soudables, les premiers permettant une fixation temporaire lors d'éventuelles opérations de mise au point, tandis que les seconds permettent une fixation rigide résistant aux conditions mécaniques sévères (chocs, vibrations) auxquelles peut être soumise la carte. En outre, le capot peut comporter une paroi pleine -c'est-à-dire dépourvue de trous- qui, s'étendant jusqu'à la carte, isole totalement certains composants (en particulier des composants à risque, tels que des condensateurs renfermant des produits liquides corrosifs) des autres composants de la carte. Cette paroi s'étend par exemple sur un bord du capot; elle peut être munie d'au moins une rainure qui s'étend sensiblement parallèlement à la carte pour assurer l'évacuation par capillarité d'éventuelles matières liquides issues de la désintégration d'un tel composant à risque et ainsi éviter l'introduction de ces matières sous le capot de protection. Suivant un mode de réalisation, les composants disposés dans lesdites zones distinctes séparées par la cloison grillagée constituent deux circuits électroniques distincts. Le dispositif qui vient d'être décrit peut en outre comporter des cloisons rapportées de séparation de composants adjacents de ladite carte, fixés à celle-ci par soudure, afin d'éviter la propagation de débris ou de flammes issus de la combustion ou de l'explosion éventuelles d'un composant. Suivant un mode de réalisation, la carte comporte deux plaques superposées entre lesquels est comprimé un matelas thermique qui permet de protéger les composants contre la propagation des flammes ou des débris issus de la combustion ou de l'explosion éventuelles d'un composant, tout en assurant une bonne dissipation de la chaleur dégagée par les composants. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une carte électronique sur laquelle sont implantés des composants électroniques de deux circuits parallèles de commande; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un dispositif conforme à l'invention, illustrant la carte de la figure 1, qui comprend une carte sur laquelle est monté un capot recouvrant conjointement les deux circuits de commande, le capot portant deux inscriptions, VOIE A et VOIE B , correspondant chacune à l'un des circuits pour permettre leur identification par un technicien de maintenance; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée du dispositif de la figure 2, suivant un autre angle de vue; - la figure 4 est une vue en perspective d'un détail du capot représenté sur la figure 3; - la figure 5 est une vue en perspective du capot de la figure 3, représenté seul et suivant un angle de vue différent; - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, montrant le capot suivant une variante de réalisation; - la figure 7 est une vue d'un détail de la figure 6; - la figure 8 est une vue en perspective d'une cloison de séparation de composants électroniques, suivant un premier mode de réalisation; - la figure 9 est une vue en perspective d'une cloison de séparation de composants électronique, suivant un second mode de réalisation, dans une position droite, - la figure 10 est une vue en perspective de la cloison de la figure 9, dans une position brisée; et - la figure 9 est une vue en perspective en coupe d'un dispositif électronique comportant deux cartes électroniques entre lesquelles est insérée une mousse calorifuge. Sur les figures 2 et 3 est représenté un dispositif 1 à composants électroniques 2 intégrés, qui comporte une carte 3, représentée en plan sur la figure 1, formant un support sur lequel sont implantés les composants 2, ainsi qu'un capot 4 destiné à être monté sur la carte 3 pour recouvrir les composants 2 et ainsi les protéger des conséquences d'une éventuelle destruction de certains d'entre eux. Comme cela est visible sur la figure 1, les composants 2 sont regroupés dans deux zones 5, 6 distinctes adjacentes qui constituent deux circuits électroniques de commande distincts. Il s'agit en pratique de circuits de commande d'un système de pilotage automatique d'un avion ou d'un hélicoptère. Dans la suite de la description, ces circuits sont respectivement dénommés VOIE A et VOIE B . Comme cela est visible sur la figure 2, ces dénominations sont inscrites sur le capot 4 afin qu'un technicien de maintenance puisse sans peine identifier les circuits 5, 6 lorsqu'une intervention s'avère nécessaire. Comme cela apparaît sur la figure 1, les voies A et B sont légèrement écartées l'une de l'autre, un interstice 7 étant ménagé entre elles sur la carte 3. On n'entrera pas dans les détails de réalisation des circuits 5, 6. Indiquons toutefois que la carte 3 comporte une plaque 8 sensiblement rectangulaire réalisée dans un matériau isolant, qui forme le support sur lequel sont implantés les composants 2. Précisons également que la carte 3 présente un bord avant 9 sur lequel sont montés un connecteur primaire 10 pour le branchement d'un câble de test et mise au point de la voie A et un connecteur secondaire 11 adjacent au connecteur primaire 10, pour le branchement d'un câble de test et mise au point de la voie B. La carte 3 présente également un bord arrière 12, opposé au bord avant 9, sur lequel sont montés, du côté de la voie A, un connecteur primaire de fond de panier 13 pour le branchement d'un bus d'alimentation et de liaison de la voie A au système commandé (en l'occurrence le pilote automatique) et, du côté de la voie B, un connecteur secondaire de fond de panier 14 pour le branchement d'un bus d'alimentation et de liaison de la voie B au système commandé. Comme cela est visible sur la figure 1, la carte 3 présente, du côté de son bord avant 9, deux zones auxiliaires 15, 16 dans lesquelles sont implantés des condensateurs de filtrage 17, 18 associés aux voies A et B, respectivement. La carte 3 peut en outre comporter une cloison 19 qui sépare les zones auxiliaires 15, 16 des voies respectives A et B afin d'isoler les condensateurs 17, 18 des autres composants 2 de la voie correspondante. Suivant un mode préféré de réalisation, cette cloison est constituée par un bord avant du capot 4, comme nous le verrons ci-après. En outre, comme cela est visible sur la figure 2, la carte 3 présente, le long de deux bords latéraux 20, 21 joignant les bords avant 9 et arrière 12, deux parois 22, 23, à savoir une paroi amont 22 bordant la voie B et une paroi aval 23 bordant, à l'opposé, la voie A, parois dans lesquelles sont pratiquées des ouvertures 24 pour permettre le passage d'un courant d'air de refroidissement qui, s'engouffrant par la paroi amont 22 (flèches F1), est évacué par la paroi aval 23 (flèches F2) après avoir subi un transfert de chaleur avec les composants 2 des voies A et B. En l'occurrence, les cloisons latérales 22 et 23 sont formées par des radiateurs fixés sur la carte 3, qui permettent le montage sur celle-ci de composants électroniques à forte dissipation calorique. Dans l'hypothèse où de tels radiateurs s'avéreraient inutiles, les cloisons latérales 22, 23 pourraient être formés par des bords latéraux du capot 4. Le capot 4 comporte quant à lui une paroi de fond 25 sensiblement plane, de forme sensiblement rectangulaire, destinée à recouvrir conjointement les voies A et B, et qui présente un bord avant 26 et un bord arrière 27 destinés à venir se placer au droit des bords avant 9 et arrière 12 de la carte 3, respectivement, reliés par deux bords latéraux 28, 29 parallèles destinés à venir se placer entre et contre les parois amont 22 et aval 23 de la carte 3. Comme cela est visible sur la figure 3, le capot 4 est muni d'une cloison grillagée 30 qui s'étend en saillie par rapport à la paroi de fond 25, parallèlement aux bords latéraux 28, 29, depuis le bord avant 26 jusqu'au bord arrière 27. Cette cloison 30 peut être continue ou, comme cela est représenté sur la figure 1, comporter une échancrure 31 qui divise la cloison 30 en deux portions successives 30a, 30b dans le prolongement l'une de l'autre. Cette cloison 30 divise la paroi de fond 25 en deux zones distinctes 25a, 25b destinées à recouvrir respectivement la voie A et la voie B. Lorsque le capot 4 est monté sur la carte 3, la cloison 30 est reçue dans l'interstice 7 entre les voies A et B pour séparer celles-ci l'une de l'autre. La cloison 30 présente, à l'opposé de la paroi de fond 25, un bord 32 qui, lorsque le capot 4 est monté sur la carte 3, vient s'appliquer contre la plaque 8, en sorte que la cloison 30 s'étend alors depuis la plaque 8 jusqu'à la paroi de fond 25, sensiblement perpendiculairement à la plaque 8. Suivant un mode de réalisation illustré sur les figures 3 et 4, la cloison 30 comporte un grillage 33, réalisé dans un matériau à température de fusion élevée - c'est-à-dire, en pratique, supérieure ou égale à 250 C environ. Ce grillage 33, qui est de préférence ininflammable, est ici formé par une grille métallique noyée dans un cadre 34 en matière plastique venu de matière avec la paroi de fond 25. Lorsque le capot 4 est monté sur la carte 3, le grillage 33 empêche la projection de particules, tels que des débris de composants 2, de l'une à l'autre des voies A et B, tout en permettant une libre circulation de l'air de refroidissement au travers de la carte 3. Le grillage 33 présente un maillage 35 dont l'écart entre les mailles est de préférence compris entre 400 pm et 500}gym, de manière à former une barrière contre les particules d'une taille supérieure à 500 pm, lesquelles seraient en effet susceptibles de se déposer, via le courant d'air, sur l'un ou l'autre des circuits 5, 6, tout en permettant la libre circulation de particules d'une taille inférieure, lesquelles sont suffisamment légères pour être évacuées du dispositif 1 par le courant d'air de refroidissement. Afin de permettre, lorsqu'elles sont nécessaires, des 30 interventions sur les voies A ou B, le capot 4 est de préférence monté de manière amovible sur la carte 3. A cet effet, le capot 4 peut être muni de pattes de fixation 36 conformées en crochets qui, prévues en saillie le long des bords latéraux 28, 29 de la paroi de fond 25, viennent s'engager dans des encoches ménagées dans les parois 22, 23 de la carte 3. Par ailleurs, de manière à éviter un arc-boutement du capot 4 entre les parois 22, 23 de la carte 3, ce qui conduirait à un écartement non souhaité de la cloison 30 de la plaque 8, la cloison 30 est elle-même munie de moyens d'encliquetage 37 pour sa fixation sur la carte 3, sous la forme de pattes de fixation déformables prévues en saillie sur le bord 32 de la cloison 30, qui viennent s'accrocher dans des trous 38 prévus sur la plaque 8. Lorsque la carte 3 ne comporte pas de parois amont et aval, le capot 4 peut comprendre des parois latérales (non représentées dans le mode de réalisation illustré notamment sur la figure 3) munies, sur leurs bords libres respectifs, de crochets qui viennent se prendre directement sur la plaque 8 le long des bords 20 et 21. Suivant une variante de réalisation (non illustrée), la cloison 30 est munie de pions de positionnement prévus en saillie sur le bord 32, ces pions venant se loger dans des trous correspondants ménagés dans la plaque 8. Ces pions sont par exemple réalisés dans un matériau métallique similaire au matériau dans lequel sont réalisées les pattes de fixation des composants 2 (tel qu'un alliage de cuivre et/ou d'étain et/ou d'aluminium) pour permettre une fixation de la cloison 30 à la carte 3 par soudure. Comme cela est illustré sur la figure 3, le capot 4 comporte une paroi avant 39 pleine -c'est-à-dire dépourvue de trous- qui, s'étendant en saillie par rapport à la paroi de fond 25 sur le bord avant 26 de celleci, vient se positionner à la place de la cloison 19 représentée sur la figure 1, entre les zones auxiliaires 15, 16 et les voies respectives A et B pour isoler totalement les condensateurs de filtrage 17, 18 des autres composants 2. En effet, chacun de ces condensateurs 17, 18 est rempli d'un liquide corrosif qui, en cas d'explosion du condensateur 17, 18, serait projeté sur des composants voisins 2 qui risqueraient alors d'être endommagés, voire détruits. La paroi 39 du capot 4 - ou, lorsqu'elle existe, la cloison 19 prévue directement sur la carte -permet d'éviter qu'une telle situation se produise. Cette paroi 19, 39 définit deux échancrures 40, 41 ménageant chacune un espace 42, 43 pour les condensateurs 17, 18. De plus, comme cela apparaît notamment sur la figure 5, cette paroi 19, 39 présente au moins une rainure 44 (en l'occurrence une pluralité de rainures successives 44a, 44b, 44c, 44d) qui s'étend parallèlement à la paroi de fond 25, c'est-à- dire, lorsque le capot 4 est monté sur la carte 3, parallèlement à cette dernière. De la sorte, en cas d'explosion d'un condensateur 17, 18, le liquide projeté ne dégouline pas directement sur la carte 3, mais il est canalisé par les rainures 44a à 44d pour être évacué par gravité par le bord latéral 29 du capot 4 qui, en pratique, constitue le bord inférieur du dispositif 1. Suivant une variante de réalisation illustrée sur les figures 6 et 7, le capot 4 comporte deux casquettes 45, 46 qui s'étendent, sensiblement dans le prolongement de la paroi de fond 25, par-dessus les échancrures 40, 41 pour, lorsque le capot 4 est monté sur la carte 3, recouvrir les condensateurs 17, 18 et ainsi limiter les projections de liquide corrosif en cas d'explosion de l'un d'eux. Comme cela est représenté sur les figures 6 et 7, les casquettes 45, 46 sont décalées par rapport à la paroi de fond 25, de manière qu'elles se trouvent à une plus grande distance que celle-ci de la plaque 8. Comme certains condensateurs électrochimiques modernes présentent à leur extrémité supérieure un évent destiné, en s'ouvrant en cas d'explosion, à localiser les projections de liquide, ces projections sont ici dirigées vers les casquettes 45, 46 qui, par leur disposition, ménagent entre elles-mêmes et les extrémités supérieures des condensateurs 17, 18 un espace permettant l'ouverture des évents. En outre, comme cela est représenté sur la figure 1, le dispositif 1 peut comprendre des cloisons de séparation 47 rapportées, insérées entre des composants 2 adjacents. Chacune de ces cloisons 47 comporte un corps 48 réalisé dans un matériau plastique de préférence inerte aux attaques chimiques et relativement résistant à la chaleur, dont saillent, sur un bord inférieur 49, des pions de positionnement et de fixation 50, réalisés dans un matériau analogue à celui des pattes de fixation des composants électroniques ordinaires (généralement un alliage de cuivre et/ou d'étain et/ou d'aluminium), afin de permettre la fixation de la cloison 47 sur la plaque 8 par soudure. Suivant un premier mode de réalisation illustré sur la figure 8, chaque cloison 47 se présente sous la forme d'une barrette parallélépipédique indéformable, tandis que, suivant un second mode de réalisation, illustré sur les figures 9 et 10, la cloison 47 comporte plusieurs segments 51 reliés par des bords communs 52 et munis chacun d'au moins un pion 50 de positionnement et de fixation. Selon ce second mode de réalisation, la cloison 47 forme un ensemble susceptible d'être déformé par pliage le long des bords 51 (figure 10) pour s'adapter aux contours des composants 2 que l'on souhaite isoler, ou d'être séparé en détachant les segments 51 le long de leurs bords communs 52 pour former des éléments individuels de séparation des composants électroniques 2. Par ailleurs, selon un mode de réalisation illustré sur la figure 11, la carte 3 peut comporter, par exemple dans une zone localisée, deux plaques superposées, à savoir une plaque inférieure 8a et une plaque supérieure 8b portant chacune un ensemble de composants 2 (ici représentés pour la plaque inférieure 8b seulement).Afin de protéger mutuellement les plaques 8a, 8b et les composants 2 qu'elles portent, il est prévu d'insérer entre elles un matelas thermique 53 réalisé dans une mousse synthétique déformable qui, venant recouvrir les composants 2 de la plaque inférieure 8b, est comprimée entre celle-ci et une face inférieure 54 de la plaque supérieure 8a. Ce matelas 53 est par exemple réalisé dans un gel de silicone chargé de poudre de céramique. A titre d'exemple, de tels matelas sont commercialisés par la société KERAFOL sous la marque KERATHERM (marque déposée). Un tel matelas 53 permet une bonne dissipation de la chaleur dégagée par les composants 2 tout en évitant la dispersion de débris issus de l'éventuelle explosion d'un composant 2. En outre, un tel matelas 53 présente une bonne résistance à l'inflammation, ce qui évite la propagation des flammes dans l'éventualité où un composant 2 serait victime d'un incendie ou d'une explosion. L'épaisseur du matelas 53 sera choisie supérieure à l'écartement des plaques 8a, 8b afin de mettre à profit la compressibilité du matelas pour assurer son calage entre celles-ci lors de son installation, sans que des moyens de fixation spécifiques soient nécessaires. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) à composants électroniques intégrés (2), qui comporte une carte (3) formant support pour lesdits composants (2), ainsi qu'un capot (4) monté sur ladite carte (3) pour recouvrir lesdits composants (2) , caractérisé en ce qu'il comporte une cloison (30) grillagée qui s'étend du capot (4) à la carte (3) sensiblement perpendiculairement à celle-ci, ladite cloison (30) séparant deux zones distinctes (A, B) de la carte (3) dans lesquelles sont disposés des composants électroniques (2). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le grillage est réalisé dans un matériau ayant une température de fusion élevée. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le grillage est réalisé dans un matériau ininflammable. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le grillage est métallique. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le grillage est formé par une grille (33) noyée dans un cadre (34) en matière plastique. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le grillage présente un maillage (35) dont l'écart entre les mailles est compris entre 400 dam et 500}gym environ. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la cloison (30) est venue de matière avec le capot (4). 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la cloison (30) est munie de pions de positionnement en saillie qui viennent se loger dans des trous correspondants prévus dans la carte (3). 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les pions de positionnement sont réalisés dans un matériau métallique propre à permettre une fixation de la cloison (30) à la carte (3) par soudure. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel la cloison (30) est munie de moyens d'encliquetage (37) pour sa fixation sur la carte (3). 11. Dispositif selon la revendication 10, dans lequel les moyens d'encliquetage (37) sont formés par des pattes de fixation déformables. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le capot (4) comporte une paroi (39) pleine qui, s'étendant jusqu'à la carte (3), isole totalement certains composants (17, 18) des autres composants (2) de la carte (3). 13. Dispositif selon la revendication 12, dans lequel ladite paroi (39) s'étend sur un bord (26) du capot (4). 14. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, dans lequel ladite paroi (39) est munie d'au moins une rainure 25 (44) qui s'étend sensiblement parallèlement à la carte (3) . 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, dans lequel les composants (2) disposés dans lesdites zones distinctes (A, B) constituent deux circuits électroniques (5, 6) distincts. 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, qui comporte des cloisons (47) rapportées de séparation de composants (2) adjacents de ladite carte (3), fixés à celle-ci par soudure. 17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, dans lequel la carte comporte deux plaques (8a, 8b) superposées entre lesquels est comprimé un matelas thermique (53).