Brevet FR2908587A1 — publié le 20080516

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine du montage sur circuit imprimé des composants de puissance et elle concerne plus particulièrement une architecture de circuit imprimé permettant le passage de courants de forte puissance, typiquement de l'ordre de 500 ampères ou ro plus, Art antérieur Aujourd'hui, lorsque l'on souhaite faire passer de forts courants sur un circuit imprimé, il est connu d'augmenter la dimension des pistes 15 conductrices. Si l'on augmente la largeur des pistes, jusqu'à 40 mm par exemple au lieu des 3 mm standard, cela revient particulièrement cher car l'essentiel de la surface du circuit imprimé est alors utilisée uniquement pour les pistes. Aussi, il est souvent préférable d'augmenter plutôt l'épaisseur de ces pistes. Ainsi, alors que la technologie standard qui fait 20 appel à une épaisseur de cuivre de 35 pm autorise des courants maximum de 10 ampères pour une largeur de piste de 3 mm, avec une épaisseur de 140 pm et des largeurs de pistes de 3 mm, on peut atteindre des courants de 25 ampères et de 100 ampères avec des largeurs de pistes de 25 mm. Il est connu aussi que l'utilisation d'une épaisseur de cuivre de 210 25 1PCIII-1010çiE ^,oJt! î'011r ni (1r)IP%(P r)Prmpt 2908587 2 également très onéreuse et sujette à de fréquentes erreurs de câblage. En outre, elle est peu adaptée aux modules enfichables. Objet et définition de l'invention La présente invention a donc pour objet de pallier les inconvénients précités en proposant une nouvelle architecture de circuit imprimé qui permet de passer de très forts courants à structure de circuit imprimé équivalent, Un but de l'invention est aussi de réaliser cette architecture avec les procédés de fabrication de circuits imprimés conventionnels. i o Ces buts sont atteints par une plaque de circuit imprimé destinée à recevoir des composants électroniques et comportant des pistes conductrices imprimées sur cette plaque, dont au moins une piste conductrice de puissance, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre plusieurs barreaux conducteurs montés les uns derrières les autres sur 15 ladite au moins une piste de puissance, lesdits barreaux conducteurs étant électriquement reliés entre eux sur ladite au moins une piste de puissance lors d'un processus de soudage ultérieur. Ainsi, les forts courants au lieu de passer dans une simple piste conductrice de puissance passent maintenant dans une sorte de rail de puissance, ce qui permet de passer des courants dont le niveau est seulement limité par la hauteur des barreaux conducteurs formant ce rail. Avantageusement, ledit processus de soudage est celui consistant à souder lesdits composants électroniques sur ladite plaque de circuit imprimé. 25 De péfétPo(P ie5clit ar (1, 11 i 3C 2908587 Selon un mode de réalisation particulièrement adapté à la soudure à la vague, ladite au moins une piste de puissance comporte des zones d'épargne pour permettre d'y déposer un point de colle. Selon un autre mode de réalisation particulièrement adapté à la 5 soudure dans un four à refusion, ladite au moins une piste de puissance est formée d'une pluralité de parties de piste adjacentes dont les formes sont adaptées pour que, lors du passage dans un four à refusion, une pâte à souder déposée sur une pastille de contact reliant deux parties de piste adjacentes vienne remplir exactement l'espace entre les deux barreaux io conducteurs adjacents reposant sur ces deux parties de piste adjacentes. De préférence, lesdits barreaux conducteurs reposent sur lesdites parties de piste de puissance correspondantes par l'intermédiaire d'une pâte à souder dont la fusion lors du passage dans ledit four à refusion assurera le maintien desdits barreaux conducteurs sur lesdites parties de 15 piste de puissance correspondantes. L'invention concerne également un procédé de réalisation d'une plaque de circuit imprimé permettant le passage de très forts courants sur au moins une piste de puissance de cette plaque, caractérisé en ce que une fois ladite au moins une piste de puissance imprimée, plusieurs 20 barreaux conducteurs sont montés les uns derrières les autres sur ladite au moins une piste de puissance et lesdits barreaux conducteurs sont électriquement reliés entre eux sur ladite au moins une piste de puissance lors d'un processus de soudage ultérieur. Selon le mode de réalisation envisagé, ledit processus de soudage 25 COrISSte SOUder ieS COrrIPOS'an r- 3o 2908587 4 Brève description des dessins Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : 5 - les figures 1 à 3 illustrent trois étapes successives de fabrication d'une plaque de circuit imprimé selon un premier mode de réalisation de l'invention, et - les figures 4 à 7 illustrent quatre étapes successives de fabrication d'une plaque de circuit imprimé selon un second mode de réalisation de io l'invention. Description détaillée de modes de réalisation préférentiels La figure 8 montre un détail d'une architecture conventionnelle de circuit imprimé comportant, montées sur une face supérieure d'une plaque 15 10 de circuit isolant, des conducteurs ou pistes conductrices 12 et une piste de puissance 14. Dans une configuration standard, l'épaisseur de la couche de cuivre formant les pistes est de 35 dam et la largeur de la piste de puissance est de 3 mm. Comme il est bien connu, ces différentes pistes servent à relier 20 entre eux différents composants électroniques (non illustrés) qui seront montés sur la carte de circuit imprimé, le contact électrique étant assuré par des moyens de fixation à chaud (non illustrés) déposés sur des points dits de soudure lors d'un passage dans un four à refusion ou sur toutes les zones de cuivre accessibles lors d'un processus de soudure à la vague. 25 L'invention propose -ans inodifi(atinn d processi ' rie 2908587 dans un four à refusion qui, avec une épaisseur de cuivre standard de 35 pm et une largeur des pistes de puissance de 3 mm que, permette le passage de courants de 500 ampères et au delà. Pour cela, selon l'invention et comme l'illustre le premier mode de 5 réalisation des figures 1 à 3 qui s'applique plus particulièrement au processus de soudage à la vague, la piste de puissance 14 est tout d'abord munie de zones d'épargne 14A qui seront destinées à recevoir des points de colle 16 pour fixer des barreaux conducteurs. Ces barreaux conducteurs 18, de préférence métalliques, par exemple constitués de o cuivre ou d'aluminium et si nécessaire recouverts d'une protection contre la corrosion par exemple en alliage de Nickel, comme un Nickel sulfamat ou un Nickel/Argent, peuvent par exemple présenter une longueur de 10 mm (sans que cette dimension ne soit limitative), une hauteur variable par exemple de 1 à 5 mm (selon le niveau de courant à passer) et une largeur 15 d'au plus 3 mm correspondant à la largeur de la piste de puissance sur laquelle seront fixés ces barreaux. La figure 2 illustre le placement des barreaux les uns derrière les autres en laissant entre eux un espace d'une largeur de l'ordre de 0, 4 mm suffisant pour créer lors du processus de soudage à la vague un pont de soudure 20 entre deux barreaux adjacents 20 (figure 3). Cette soudure sera effectuée de préférence avec la vague réalisant les soudures de l'ensemble des autres composants montés sur le circuit imprimé. Mais, il est aussi envisageable que cette soudure fasse l'objet d'une première vague distincte de celle assurant la fixation des composants. 25 rqS11.]P I)rOCeSqI 1,1= 1(jdC IPf5l- rl')^ r ir_,tp 2908587 6 Les figures 4 à 7 illustrent le second mode de réalisation de l'invention qui s'applique plus particulièrement au processus de soudage dans un four à refusion, On retrouve le circuit imprimé avec ses pistes conductrices 12 et sa 5 piste de puissance 14 dessinées sur la surface de la plaque de circuit isolant 10. La piste de puissance est ici formée de plusieurs parties de piste 140, 142, 144, 146 reliées par leurs extrémités latérales présentant avantageusement une forme de T, le contact entre deux pistes adjacentes étant réalisé au niveau des deux barres perpendiculaires des deux T se Io faisant alors face et auxquels est reliée une pastille de contact 22 destinée à recevoir un bloc de pâte à souder (voir figure 6). Cette forme particulière de chaque partie de piste de puissance est adaptée pour que lors du passage au four, la pâte à souder 20 déposée sur la pastille de contact vienne emplir exactement l'espace entre deux barreaux conducteurs 15 adjacents (figure 7) et ne se disperse pas sur le restant de la piste qui préalablement à la mise en place des barreaux conducteurs 18 a été recouverte elle aussi de la pâte à souder 20 (figure 5). On notera que comme dans le mode de réalisation précédent, chaque partie de piste peut comporter des zones d'épargne 14A pour y 20 poser si nécessaire des points de colle dans le cas où la pâte à souder n'assurerait pas une adhérence suffisante des barreaux conducteurs sur la piste de puissance. Avec l'invention, il devient possible de passer des très forts courants jusqu'à 500 ampères, voire plus, pour un coût particulièrement faible 25 pulisqu'ol hic= tc %Cïhe REVENDICATIONS 1. Plaque de circuit imprimé destinée à recevoir des composants électroniques et comportant des pistes conductrices imprimées sur cette plaque (10), dont au moins une piste conductrice de puissance (14), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre plusieurs barreaux conducteurs (18) montés les uns derrières les autres sur ladite au moins une piste de puissance, lesdits barreaux conducteurs étant électriquement reliés entre eux sur ladite au moins une piste de puissance lors d'un processus de soudage ultérieur. 2. Plaque de circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit processus de soudage est celui consistant à souder lesdits composants électroniques sur ladite plaque de circuit imprimé. 3. Plaque de circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisée 15 en ce que lesdits barreaux conducteurs sont des barreaux métalliques, de préférence en cuivre ou en aluminium. 4. Plaque de circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits barreaux conducteurs sont recouverts d'une protection contre la corrosion. 20 5. Plaque de circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacun desdits barreaux conducteurs a une largeur au plus égale à la largeur de ladite au moins une piste de puissance et une hauteur déterminée par le niveau de courant à passer. 6. Plaque de circuit imprimé selon la revendication 1, caractérisée 25 en ce que ladite LI moillÇ. rir L)iM-e rnpOrf.f 11I 7.0pe,--; 2908587 8 une pâte à souder déposée sur une pastille de contact (22) reliant deux parties de piste adjacentes vienne remplir exactement l'espace entre les deux barreaux conducteurs adjacents reposant sur ces deux parties de piste adjacentes, 8. Plaque de circuit imprimé selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits barreaux conducteurs reposent sur lesdites parties de piste de puissance correspondantes par l'intermédiaire d'une pâte à souder dont la fusion lors du passage dans ledit four à refusion assurera le maintien desdits barreaux conducteurs sur lesdites parties de piste de puissance correspondantes. 9. Procédé de réalisation d'une plaque de circuit imprimé permettant le passage de très forts courants sur au moins une piste de puissance (14) de cette plaque, caractérisé en ce que une fois ladite au moins une piste de puissance imprimée, plusieurs barreaux conducteurs (18) sont montés les uns derrières les autres sur ladite au moins une piste de puissance et lesdits barreaux conducteurs sont électriquement reliés entre eux sur ladite au moins une piste de puissance lors d'un processus de soudage ultérieur. 10. Procédé de réalisation d'une plaque de circuit imprimé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit processus de soudage consiste à souder des composants électroniques sur ladite plaque de circuit imprimé au moyen d'une soudure à la vague. 11. Procédé de réalisation d'une plaque de circuit imprimé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit processus de soudage consiste 25 ,-oniposant- ^lectroeiq idite plaque -~ cuit..DA1: 20080516