Brevet FR2871333A1 — publié le 20051209

CARTE A CIRCUIT ÉLECTRONIQUE INTÉGRANT UNE PILE À COMBUSTIBLE La présente invention concerne une pile à combustible, en particulier d'une conception dans laquelle la pile à combustible et les circuits électroniques d'une machine électronique sont intégrés 5 à une carte à circuit imprimé commune. La pile à combustible et la machine électronique de type conventionnel sont constituées d'unités indépendantes, et le moyen permettant à la pile à combustible conventionnelle de délivrer un courant électrique à la machine électronique est principalement assuré par l'intermédiaire d'une connexion à une ligne électrique, ou de connecteurs. Ainsi, la carte à circuit électronique pour machine électronique, telle que la carte mère d'un ordinateur, est constituée principalement d'une carte à circuit imprimé à laquelle sont soudés de multiples composants électroniques et fils connecteurs à feuille de cuivre. Il n'y a jamais eu de divulgation traitant de piles à combustible incorporées dans la carte à circuit électronique en tant que tel. La présente invention a pour objet de pallier l'inconvénient lié au fait que la pile à combustible et la carte à circuit électronique de la machine électronique de type conventionnel sont constituées d'unités indépendantes dans lesquelles aucune avancée remarquable n'a été apportée pour que la pile à combustible conventionnelle délivre un courant électrique à la carte à circuit électronique de la machine électronique, compte tenu de la conception générale compacte de la carte à circuit électronique de la machine électronique. Ainsi, un objet principal de la présente invention est de proposer une carte à circuit électronique, ayant une pile à combustible intégrée à une carte à circuit imprimé. Pour atteindre cet objet, la présente invention se rapporte à une carte à circuit électronique intégrant 10 une pile à combustible, comprenant: une carte à circuit imprimé multicouches comprenant une première région et une seconde région, - des circuits électroniques disposés au niveau de la première région, comprenant: de multiples composants électroniques disposés au niveau de la première région de la carte à circuit imprimé multicouches, et de multiples fils formés dans la première région de la carte à circuit imprimé multicouches et se connectant aux composants électroniques, et - une pile à combustible disposée au niveau de la seconde région, caractérisée en ce que la carte à circuit imprimé multicouches disposée au niveau de la seconde région sert à constituer une partie de la pile à combustible. Selon des modes de réalisation préférés de la présente invention: - la carte à circuit électronique est une carte mère d'ordinateur; - la carte à circuit électronique est une carte à circuit électronique d'une machine électronique portable; - la pile à combustible est une pile à combustible 5 directe au méthanol; - la pile à combustible présente au moins un ensemble d'électrodes à membrane prise en sandwich dans la carte à circuit imprimé multicouches disposée au niveau de la seconde région; - la carte à circuit imprimé multicouches est choisie parmi une carte à circuit imprimé FR4 et une carte à circuit souple; et - la pile à combustible sert à délivrer un courant électrique aux circuits électroniques. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence à des exemples de réalisation illustrés par les dessins annexés qui représentent respectivement: - la figure 1, une vue schématique de la structure d'une carte à circuit électronique intégrant une pile à combustible selon la présente invention; et - la figure 2, une vue éclatée de la structure d'une pile à combustible formée dans la seconde région de la carte à circuit imprimé multicouches selon la présente invention. La figure 1 illustre une vue schématique de la structure d'une carte à circuit électronique intégrant une pile à combustible selon la présente invention. La carte à circuit électronique 10 de la présente invention comprend une carte à circuit imprimé multicouches 20, des circuits électroniques 30 et une pile à combustible 40. Les multiples composants électroniques 30A et les multiples fils 30B connectés aux circuits électroniques 30 sont tous disposés au niveau d'une première région 21 de la carte à circuit imprimé multicouches 20. Les moyens permettant de disposer ces composants électroniques 30A peuvent être le soudage et les fils 30B peuvent être formés dans la carte à circuit imprimé multicouches par gravure ou par des feuilles de cuivre stratifiées, de sorte que les fils 30B sont connectés électriquement aux composants électroniques 30A. La pile à combustible 40 de la présente invention peut servir d'alimentation en courant permettant d'alimenter en courant électrique les circuits électroniques 30. Sur la figure 1, la pile à combustible 40 et la carte à circuit imprimé multicouches 20 sont combinées en une seule unité. La pile à combustible 40 de la présente invention est fabriquée en adoptant le processus de fabrication de carte à circuit imprimé. Dans le processus de fabrication des multiples fils 30B, les éléments nécessaires pour fabriquer la pile à combustible 40 sont fabriqués en même temps, et les éléments nécessaires pour la pile à combustible 40 sont disposés au niveau d'une seconde région 23 de la carte à circuit imprimé multicouches 20, de manière à atteindre l'objet de la présente invention, de sorte que la carte principale à circuit électronique 10 puisse utiliser la même carte à circuit imprimé multicouches 20 pour fabriquer les circuits électroniques 30 disposés au niveau de la première région 21 et la pile à combustible 40 disposée au niveau de la seconde région 23. La figure 2 illustre une vue éclatée de la structure d'une pile à combustible formée dans la seconde région 23 de la carte à circuit imprimé multicouches 20 de la présente invention. A l'exception de l'ensemble d'électrodes à membrane 40C, les autres éléments de la pile à combustible 40 sont fabriqués avec des matériaux appartenant à l'origine à la seconde région 23 de la carte à circuit imprimé multicouches 20 par un processus de fabrication de carte à circuit imprimé, tel que la gravure, l'ablation laser, la stratification et le pressage, de façon à former un champ d'écoulement d'anode 40A, des circuits de collecte de courant d'anode 40B, des circuits de collecte de courant de cathode 40D et un champ d'écoulement de cathode 40E dans chacune des cartes à circuit imprimé monocouches 20B, 20C, 20D, 20E à l'intérieur de la seconde région 23, respectivement. Enfin, les cartes à circuit imprimé monocouches 20A, 20B, 20C, 20D, 20E, 20F sont pressées ensemble de façon à former une carte à circuit imprimé multicouches 20. L'ensemble d'électrodes à membrane 40C est situé au niveau de la seconde région 23 et est pris en sandwich dans la carte à circuit imprimé multicouches 20 au niveau d'un emplacement correspondant à des collecteurs de courant 40B et 40D. L'ensemble d'électrodes à membrane 40C peut être un ensemble d'électrodes à membrane adapté pour une pile à combustible directe au méthanol. Dans un rrode de réalisation préféré du champ d'écoulement d'anode 40A et du champ d'écoulement de cathode 40E, les cartes à circuit imprimé monocouches 20B et 20E peuvent chacune être pourvues d'une région creuse au niveau de la seconde région 23. Dans un mode de réalisation préféré des ensembles de circuits de collecte de courant d'anode 40B et des ensembles de circuits de collecte de courant de cathode 40D, les surfaces en vis-à-vis des cartes à circuit imprimé monocouches 20C et 20D au niveau de la seconde région 23 peuvent chacune être pourvues de feuilles de cuivre maillées produites par gravure ou de feuilles de cuivre stratifiées, puis perforées de façon à former des traversées d'interconnexion 41 et 43, de sorte qu'un matériau conducteur soit appliqué autour d'une paroi circonférentielle de chacune des traversées d'interconnexion 41 et 43 de manière à permettre une connexion électrique entre les feuilles de cuivre maillées situées sur les surfaces en vis-à-vis des cartes à circuit imprimé monocouches 20C et 20D. Le combustible de l'anode au niveau du champ d'écoulement d'anode 40A et le combustible de cathode au niveau du champ d'écoulement de cathode 40E peuvent chacun s'écouler à travers les traversées d'interconnexion 41 et 43 respectivement, puis jusqu'au pôle positif et jusqu'au pôle négatif de l'ensemble d'électrodes à membrane 40C, de manière à provoquer une réaction chimique électrique de l'ensemble d'électrodes à membrane 40C afin de générer un courant qui est collecté par les circuits de collecte de courant d'anode 40B et les circuits de collecte de courant de cathode 40D, respectivement. La carte à circuit imprimé multicouches 20 de la présente invention peut être une carte à circuit imprimé FR4 ou une carte à circuit souple. Dans des applications réelles, la principale carte à circuit électronique 10 peut être une carte mère d'ordinateur, une carte à circuit électronique d'une machine électronique portable ou une carte à circuit électronique d'autres machines électroniques. La présente invention concerne une conception nouvelle qui constitue une avancée remarquable dans le domaine. Cependant, les explications susmentionnées sont destinées à décrire des modes de réalisation préférés selon la présente invention. Etant donné que la présente invention n'est pas limitée aux détails spécifiques décrits en relation avec les modes de réalisation préférés, des modifications et des mises en oeuvre de certaines caractéristiques des modes de réalisation préférés, sans influencer le fonctionnement de base général de l'invention, sont envisageables. REVENDICATIONS 1. Carte à circuit électronique (10) intégrant une pile à combustible (40) , comprenant: - une carte à circuit imprimé multicouches (20) comprenant une première région (21) et une seconde 5 région (23), - un circuit électronique (30) disposé au niveau de la première région, comprenant: * de multiples composants électroniques (30A)disposés au niveau de la première région de 10 la carte à circuit imprimé multicouches, * de multiples fils (30B) formés dans la première région de la carte à circuit imprimé multicouches et se connectant aux composants électroniques, - une pile à combustible disposée au niveau de la seconde région, caractérisée en ce que la carte à circuit imprimé multicouches disposée au niveau de la seconde région sert à constituer une partie de la pile à combustible. 2. Carte à circuit électronique (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la carte à circuit électronique est une carte mère d'ordinateur. 3. Carte à circuit électronique (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la carte à circuit électronique est une carte à circuit électronique d'une machine électronique portable. 4. Carte à circuit électronique (10) selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la pile à combustible (40) est une pile à combustible directe au méthanol. 5. Carte à circuit électronique (10) selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pile à combustible (40) présente au moins un ensemble d'électrodes à membrane (40C) prise en sandwich dans la carte à circuit imprimé multicouches (20) disposée au niveau de la seconde région (23). 6. Carte à circuit électronique (10) selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la carte à circuit imprimé multicouches (20) est choisie parmi une carte à circuit imprimé FR4 et une carte à circuit souple. 7. Carte à circuit électronique (10) selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la pile à combustible (40) sert à délivrer un courant électrique au circuit électronique (30).