Brevet FR2922408A1 — publié le 20090417

DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE LES ÉCHAUFFEMENTS GÉNÉRÉS DANS UN BOÎTIER ÉLECTRONIQUE, ET ASSEMBLAGE CORRESPONDANT L'invention concerne les boîtiers électroniques, comme par exemple ceux qui sont embarqués dans un véhicule, éventuellement automobile, et plus précisément la protection contre les forts échauffements (voire même les feux) qui peuvent être engendrés par des composants / constituants de tels boîtiers, 1 o par exemple consécutivement à un court-circuit. On entend ici par � boîtier électronique � un boîtier comportant (ou pouvant comporter - y compris les embases connectiques) au moins une partie réalisée dans un matériau présentant une faible tenue en température, comme par exemple un matériau plastique, et logeant et/ou protégeant, au moins 15 partiellement, des composants électroniques et/ou au moins un circuit imprimé ou intégré, des moyens de connexion (ou interfaces) pour l'alimentation électrique et l'échange de signaux, ainsi qu'éventuellement au moins un composant électromécanique. Un tel boîtier est notamment décrit dans le document brevet FR 2803097. 20 Comme le sait l'homme de l'art, les échauffements qui surviennent à l'intérieur d'un boîtier électronique du type précité peuvent avoir plusieurs causes, comme par exemple la défaillance d'un composant ou constituant ou un court-circuit série ou parallèle. Un court-circuit peut par exemple être provoqué par une dégradation d'un composant électronique ou d'un constituant 25 ou la formation d'un pont électrolytique entre au moins deux pistes conductrices d'un circuit imprimé ou intégré en raison d'un défaut ou d'une perte d'étanchéité du boîtier. Ce type d'incident (échauffement interne) n'est généralement pas détecté, par exemple par un fusible de protection. Or, lorsqu'un échauffement 30 interne survient, il peut induire, s'il perdure, la destruction (éventuellement par le feu) des parties du boîtier qui sont réalisées dans un matériau présentant une faible tenue en température. II est en effet rappelé que la plupart des matériaux plastiques présentent une température de fusion inférieure à 300°C, alors que certains échauffements dus à des courts-circuits peuvent être bien supérieurs à 300°C. Une fois que les parties peu résistantes du boîtier ont fondu, l'apport d'oxygène de l'air extérieur au boîtier peut attiser le feu. L'échauffement et/ou le feu ne peu(ven)t alors plus être contenu(s) dans l'enveloppe du boîtier, et risque(nt) de se propager à des parties voisines pouvant présenter de la charge au feu, ce qui peut entraîner des dommages importants, voire même dramatiques. L'invention a donc pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet un dispositif, dédié à la protection d'un boîtier logeant au moins partiellement des composants électroniques ou constituants qui sont susceptibles d'engendrer au moins un fort échauffement (par exemple consécutivement à un court-circuit), et comprenant au moins une première enveloppe protectrice destinée à loger une première partie du boîtier, qui présente une faible résistance à l'échauffement, et à être solidarisée à ce boîtier, et réalisée dans un matériau qui résiste à un fort échauffement. Le dispositif de protection selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - lorsque le boîtier est constitué de première et seconde parties présentant toutes les deux une faible résistance à l'échauffement, le dispositif peut également comprendre une seconde enveloppe protectrice, d'une part, destinée à loger la seconde partie du boîtier et à être solidarisée au boîtier et à la première enveloppe protectrice, et d'autre part, réalisée dans un matériau résistant à un fort échauffement ; - la seconde enveloppe protectrice peut être destinée à être solidarisée à la première enveloppe protectrice par une technique qui est choisie parmi (au moins) le sertissage, le clippage, le vissage, le rivetage, le collage, la brasure, la soudure et la fixation au moyen de pattes de fixation ; - l'une au moins des première et seconde enveloppes protectrices peut comprendre au moins une ouverture de passage qui est adaptée à la traversée d'une partie soit d'un élément saillant hors du boîtier, soit d'un élément externe destiné à être connecté à un élément saillant hors du boîtier, soit encore d'une portion de la seconde partie du boîtier ; - l'une au moins des première et seconde enveloppes protectrices peut comprendre au moins une ouverture d'évacuation propre à permettre l'évacuation de liquide(s) ou le logement d'un filtre ; - l'une au moins des première et seconde enveloppes protectrices peut être destinée à être solidarisée au boîtier par une technique qui est choisie parmi (au moins) le collage, le clippage, le vissage, le rivetage, le collage, la brasure et la soudure ; - l'une au moins des première et seconde enveloppes protectrices peut être configurée de manière à permettre l'insertion d'un matériau entre une partie au moins d'une surface interne qu'elle comprend et une partie au moins d'une surface externe du boîtier ; - le matériau d'insertion peut être adhésif afin de permettre la solidarisation de l'une au moins des première et seconde enveloppes protectrices au boîtier ; - le matériau dans lequel est réalisée la première enveloppe protectrice ainsi que l'éventuelle seconde enveloppe protectrice peut être un métal. L'invention propose également un assemblage, par exemple pour un véhicule (éventuellement automobile), comprenant un dispositif de protection du type de celui présenté ci-avant et solidarisé à un boîtier du type de celui présenté ci-avant. Un tel assemblage peut éventuellement comprendre un matériau inséré entre une partie au moins d'une surface interne que comprend l'une au moins des première et seconde enveloppes protectrices du dispositif et une partie au moins d'une surface externe du boîtier. Ce matériau inséré peut par exemple présenter une ou plusieurs des propriétés choisies parmi (au moins) la résistance à un fort échauffement, la conductibilité thermique, l'auto-extinction, l'étanchéité à l'air, l'étanchéité aux liquides, le remplissage d'interstices, la facilité d'insertion, l'adhésivité, le faible coût, le faible poids et la facilité de recyclage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un premier exemple de réalisation d'un assemblage selon l'invention, dans lequel le boîtier électronique comprend une première partie en plastique et une seconde partie métallique, et - la figure 2 illustre de façon schématique, dans une vue en coupe transversale, un second exemple de réalisation d'un assemblage selon l'invention, dans lequel le boîtier électronique comprend des première et seconde parties en plastique. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but de proposer un dispositif permettant de protéger l'environnement immédiat d'un boîtier électronique des forts échauffements et/ou des feux qui peuvent être engendrés par des composants logés dans ce boîtier, par exemple consécutivement à un court-circuit aggravé. Dans ce qui suit on considère, à titre d'exemple illustratif et non limitatif, que le boîtier électronique est destiné à être embarqué dans un véhicule, par exemple de type automobile. Mais, l'invention n'est pas limitée à ce type d'application. Elle concerne en effet tout type de boîtier électronique destiné à être implanté dans un environnement ne supportant pas les forts échauffements et/ou les feux. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un premier exemple de réalisation d'un assemblage AS selon l'invention, comportant un dispositif de protection D et un boîtier électronique B. On entend ici par boîtier électronique B un boîtier (ou réceptacle) logeant de l'électronique ainsi qu'éventuellement des éléments électromécaniques, et la connectique associée. Dans ce premier exemple, non limitatif, le boîtier comprend une première partie PB1 réalisée dans un matériau qui présente une faible résistance à l'échauffement, comme par exemple un matériau plastique, et une seconde partie PB2 réalisée dans un matériau qui résiste à un fort échauffement, comme par exemple un matériau métallique. Les première PB1 et seconde PB2 parties du boîtier B sont des enveloppes qui logent et protègent, au moins partiellement, des composants électroniques CE et/ou au moins un circuit imprimé ou intégré CC, ainsi que des moyens de connexion (ou interfaces) EC pour l'alimentation électrique et l'échange de signaux, et d'éventuels éléments électromécaniques (ou actionneurs). Sur les figures 1 et 2, les composants électroniques CE et la (ou les) interfaces EC sont montés sur une carte à circuit(s) imprimés CC ou sur un substrat métallique ou céramique, par exemple. Le substrat ou la carte à circuit(s) imprimés CC peut éventuellement constituer ce que l'homme de l'art appelle en anglais un � Printed Circuit Board � (ou PCB). On notera que le boîtier B peut ne contenir qu'un unique composant électronique ou circuit et la (ou les) interface(s) associée(s). Ici on a représenté une interface EC qui constitue un connecteur femelle (ou mâle) destiné à être connecté à un élément de connexion mâle (ou femelle) CF raccordé à un faisceau électrique (partiellement représenté). Dans l'exemple non limitatif de la figure 1, d'une part, la seconde partie PB2 est constituée de deux sous-parties assemblées l'une à l'autre, mais cela n'est pas obligatoire, et d'autre part, la première partie PB1 est constituée de deux sous-parties assemblées l'une à l'autre, mais cela n'est pas obligatoire. A titre d'exemple, les sous-parties de la seconde partie PB2 logent un moteur électrique et des électrovannes, et les sous-parties de la première partie PB1 logent des bobines contrôlant les tiges des électrovannes et l'électronique de commande associée, afin de mettre en oeuvre une fonction de type antiblocage de roues (ou ABS). Un boîtier électronique B de ce type est généralement dit � mécatronique �. Un dispositif de protection D, selon l'invention, comprend au moins une première enveloppe protectrice EP1 destinée, d'une part, à loger la première partie PB1 du boîtier électronique B, et d'autre part, à être solidarisée au boîtier B, et réalisée dans un matériau résistant à un fort échauffement, comme par exemple un métal (acier, aluminium ou analogue). Dans l'exemple non limitatif de la figure 1 le boîtier B comprend une seconde partie PB2 qui résiste aux forts échauffements. Par conséquent, le dispositif de protection D ne comprend qu'une première enveloppe protectrice EP1 destinée à confiner un éventuel feu résultant de la destruction de la première partie PB1 du boîtier B consécutivement à un fort échauffement (par exemple induit par un court-circuit aggravé). La solidarisation de la première enveloppe protectrice EP1 au boîtier B peut se faire par tout moyen connu de l'homme de l'art. On peut notamment utiliser une technique choisie parmi le collage, le clippage et le vissage. La solidarisation par clippage peut par exemple se faire au moyen d'éléments de clippage destinés à coopérer ensemble et définis ou rapportés sur la face interne de la première enveloppe protectrice EP1 et sur la face externe de la première PB1 et/ou de la seconde PB2 partie du boîtier B. La solidarisation par vissage peut par exemple se faire soit au moyen 1 o des vis qui sont éventuellement utilisées pour solidariser l'une à l'autre les première PB1 et seconde PB2 parties du boîtier B, soit au moyen de vis dédiées. La solidarisation par collage peut par exemple se faire soit au moyen d'une colle dédiée déposée sur une partie au moins de la face interne de la 15 première enveloppe protectrice EP1 et/ou sur une partie au moins de la face externe de la première PB1 et/ou de la seconde PB2 partie du boîtier B, soit au moyen d'un matériau adhésif MI qui est inséré entre une partie au moins de la surface interne de la première enveloppe protectrice EP1 et une partie au moins de la surface externe d'au moins la première partie PB1 du boîtier B. 20 II est important de noter que le matériau MI qui est inséré entre le dispositif D et le boîtier B peut présenter une ou plusieurs autres propriétés en complément de son adhésivité. Par exemple, il peut offrir une résistance à un fort échauffement et/ou une conductibilité thermique et/ou une aptitude à l'auto-extinction (par exemple par libération d'un halogène destiné à étouffer 25 l'oxygène) et/ou une étanchéité à l'air et/ou une étanchéité au(x) liquide(s) et/ou une aptitude à remplir (boucher) les interstices et/ou une facilité d'insertion. On notera également que l'on peut solidariser la première enveloppe protectrice EP1 au boîtier B en utilisant une technique telle que le vissage ou le 30 clippage et insérer entre le dispositif D et le boîtier B un matériau d'insertion MI présentant l'une au moins des propriétés précitées ainsi que, ou hormis, l'adhésivité. Ce matériau d'insertion MI est de préférence utilisé pour combler l'espace libre qui existe entre le boîtier B et le dispositif D du fait, notamment, de leurs modes de fabrication et/ou de leurs géométries et/ou de leurs matériaux respectifs. Le matériau d'insertion MI peut par exemple être un gel silicone de type RTV bi-composant Dow Corning EG 4151. II est soit placé lors du montage sur la face interne de la première enveloppe protectrice EP1, avant le placement du boîtier électronique B, soit inséré par au moins l'une des ouvertures 01 et 02 décrites ci-après. On notera également que, comme illustré sur la figure 1, la première enveloppe protectrice EP1 peut éventuellement comprendre en au moins un endroit choisi au moins une ouverture de passage 01 permettant la traversée d'une partie d'un élément saillant hors du boîtier B (par exemple une interface de connexion EC), soit d'un élément externe CF (par exemple le connecteur de faisceau CF) destiné à être connecté à un élément saillant hors du boîtier B (par exemple l'interface de connexion EC), soit encore d'une portion de la seconde partie PB2 du boîtier (B). On notera également que, comme illustré sur la figure 1, la première enveloppe protectrice EP1 peut éventuellement comprendre en au moins un endroit choisi au moins une ouverture d'évacuation 02 permettant d'évacuer le(s) liquide(s) ayant pénétré(s) ou s'étant accumulé(s) entre le boîtier B et le dispositif D ou de loger un filtre, comme par exemple un filtre monodirectionnel de type pastille en Goretex�. On notera également que la première enveloppe protectrice EP2 est de préférence revêtue sur ses faces interne et externe d'un revêtement qui la protège contre l'oxydation et qui résiste à un fort échauffement. On se réfère maintenant à la figure 2 pour décrire un second exemple de réalisation d'un assemblage AS selon l'invention, comportant un dispositif de protection D et un boîtier électronique B. Dans ce second exemple, non limitatif, le boîtier B comprend des première PB1 et seconde PB2 parties réalisées dans un matériau qui présente une faible résistance à l'échauffement, comme par exemple un matériau en plastique. Comme dans le premier exemple, les première PB1 et seconde PB2 parties du boîtier B sont des enveloppes qui logent et protègent, au moins partiellement, des composants électroniques CE et/ou au moins un circuit imprimé ou intégré CC, ainsi que des moyens de connexion (ou interfaces) EC pour l'alimentation électrique et l'échange de signaux. Ce type de boîtier B ne contient généralement que des composants électroniques, mais pas d'élément électromécanique (ou actionneur). II n'est donc généralement pas de type mécatronique. Dans ce cas, le dispositif de protection D, selon l'invention, comprend non seulement une première enveloppe protectrice EP1 destinée, d'une part, à loger la première partie PB1 du boîtier électronique B, et d'autre part, à être solidarisée au boîtier B, et réalisée dans un matériau résistant à un fort échauffement, mais également une seconde enveloppe protectrice EP2 destinée, d'une part, à loger la seconde partie PB1 du boîtier B, et d'autre part, à être solidarisée au boîtier B et à la première enveloppe protectrice EP1, et également réalisée dans un matériau résistant à un fort échauffement. Ces première EP1 et seconde EP2 enveloppes protectrices sont destinées à confiner un éventuel feu résultant de la destruction de la première PB1 et/ou de la seconde PB2 partie(s) du boîtier B consécutivement à un fort échauffement (par exemple induit par un court-circuit aggravé). Par exemple, les première EP1 et seconde EP2 enveloppes protectrices sont en métal (acier, aluminium ou analogue). La seconde enveloppe protectrice EP2 peut être solidarisée à la première enveloppe protectrice EP1 par tout moyen connu de l'homme de l'art. On peut notamment utiliser une technique choisie parmi le sertissage, le clippage, le vissage, le rivetage, le collage, la brasure, la soudure et la fixation au moyen de pattes de fixation. La solidarisation est préférentiellement assurée dans la zone de recouvrement des première EP1 et seconde EP2 enveloppes protectrices au niveau de bords périphériques équipés de moyens de vissage ou de sertissage ou de clippage. On notera qu'il suffit que l'une au moins des première EP1 et seconde EP2 enveloppes protectrices soit solidarisée au boîtier B, étant donné que ces première EP1 et seconde EP2 enveloppes protectrices sont solidarisées l'une à l'autre. Mais, elles peuvent être toutes les deux solidarisées au boîtier B. Comme dans le premier exemple, cette solidarisation peut se faire par tout moyen connu de l'homme de l'art. On peut notamment utiliser une technique choisie parmi le collage, le clippage, le vissage, le rivetage, le collage, la brasure et la soudure. La solidarisation par clippage peut par exemple se faire au moyen d'éléments de clippage destinés à coopérer ensemble et définis ou rapportés sur la face interne de la première enveloppe protectrice EP1 et sur la face externe de la première partie PB1 du boîtier B et/ou sur la face interne de la seconde enveloppe protectrice EP2 et sur la face externe de la seconde partie PB2 du boîtier B. 1 o La solidarisation par vissage peut par exemple se faire au moyen des vis qui sont éventuellement utilisées pour solidariser l'une à l'autre les première PB1 et seconde PB2 parties du boîtier B, et/ou au moyen de vis dédiées. La solidarisation par collage peut par exemple se faire soit au moyen d'une colle dédiée déposée sur une partie au moins de la face interne de la 15 première enveloppe protectrice EP1 et/ou sur une partie au moins de la face interne de la seconde enveloppe protectrice EP2 et/ou sur une partie au moins de la face externe de la première partie PB1 du boîtier B et/ou sur une partie au moins de la face externe de la seconde partie PB2 du boîtier B, soit au moyen d'un matériau adhésif MI, du type de celui décrit dans le cadre du 20 premier exemple, qui est inséré entre une partie au moins de la surface interne de la première enveloppe protectrice EP1 et une partie au moins de la surface externe de la première partie PB1 du boîtier B et/ou entre une partie au moins de la face interne de la seconde enveloppe protectrice EP2 et une partie au moins de la surface externe de la seconde partie PB2 du boîtier B. 25 Comme dans le premier exemple, le matériau MI qui est inséré entre le dispositif D et le boîtier B peut présenter l'une au moins des propriétés présentées ci-avant, en complément de son adhésivité. De même, on peut solidariser la première EP1 et/ou la seconde EP2 enveloppe(s) protectrice(s) au boîtier B en utilisant une technique telle que le vissage ou le clippage et 30 insérer entre le dispositif D et le boîtier B un matériau d'insertion MI présentant l'une au moins des propriétés précitées ainsi que, ou hormis, l'adhésivité. Ce matériau d'insertion MI est de préférence utilisé pour combler l'espace libre qui existe entre le boîtier B et le dispositif D du fait, notamment, de leurs modes de fabrication et/ou de leurs géométries et/ou de leurs matériaux respectifs. Le matériau MI est soit placé lors du montage sur la face interne d'au moins la première enveloppe protectrice EP1, avant ou après le placement du boîtier électronique B, soit inséré par au moins l'une des ouvertures 01 et 02 décrites ci-après. Par ailleurs, comme illustré sur la figure 2, la première EP1 et/ou la seconde EP2 enveloppe(s) protectrice(s) peu(ven) t éventuellement comprendre en au moins un endroit choisi au moins une ouverture de passage 01 permettant la traversée d'une partie d'un élément saillant hors du boîtier B (par exemple une interface de connexion EC). Bien que cela n'apparaisse pas sur la figure 2, la première EP1 et/ou la seconde EP2 enveloppe(s) protectrice(s) peu(ven)t éventuellement comprendre en au moins un endroit choisi au moins une ouverture d'évacuation (02) permettant d'évacuer le(s) liquide(s) ayant pénétré(s) ou s'étant accumulé(s) entre le boîtier B et le dispositif D ou de loger un filtre, comme par exemple un filtre monodirectionnel de type pastille en Goretex�. On notera que les première EP1 et seconde EP2 enveloppes protectrices sont de préférence revêtues sur leurs faces interne et externe d'un revêtement qui les protège contre l'oxydation et qui résiste à un fort échauffement. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de protection et d'assemblage décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif (D) de protection pour un boîtier (B) logeant au moins partiellement des composants électroniques (CE) susceptibles d'engendrer au moins un fort échauffement, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une première enveloppe protectrice (EP1) destinée à loger une première partie (PB1) dudit boîtier (B), qui présente une faible résistance à l'échauffement, et à être solidarisée audit boîtier (B), et réalisée dans un matériau résistant à un fort échauffement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque ledit boîtier (B) est constitué de première (PB1) et seconde (PB2) parties présentant une faible résistance à l'échauffement, il comprend en outre une seconde enveloppe protectrice (EP2) destinée à loger ladite seconde partie (PB1) du boîtier (B) et à être solidarisée audit boîtier (B) et à ladite première enveloppe protectrice (EP1), et réalisée dans un matériau résistant à un fort échauffement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite seconde enveloppe protectrice (EP2) est destinée à être solidarisée à ladite première enveloppe protectrice (EP1) par une technique choisie dans un groupe comprenant au moins le sertissage, le clippage, le vissage, le rivetage, le collage, la brasure, la soudure et la fixation au moyen de pattes de fixation. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'une au moins desdites première (EP1) et seconde (EP2) enveloppes protectrices comprend au moins une ouverture de passage (01) adaptée à la traversée d'une partie soit d'un élément (EC) saillant hors dudit boîtier (B), soit d'un élément externe (CF) destiné à être connecté à un élément (EC) saillant hors dudit boîtier (B), soit encore d'une portion de ladite seconde partie (PB2) du boîtier (B). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'une au moins desdites première (EP1) et seconde (EP2) enveloppes protectrices comprend au moins une ouverture d'évacuation (02) propre àpermettre l'évacuation de liquide ou à loger un filtre. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'une au moins desdites première (EP1) et seconde (EP2) enveloppes protectrices est destinée à être solidarisée audit boîtier (B) par une technique choisie dans un groupe comprenant au moins le collage, le clippage, le vissage, le rivetage, le collage, la brasure et la soudure. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'une au moins desdites première (EP1) et seconde (EP2) enveloppes protectrices est configurée de manière à permettre l'insertion d'un matériau entre une partie au moins d'une surface interne qu'elle comprend et une partie au moins d'une surface externe dudit boîtier (B). 8. Dispositif selon la combinaison des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ledit matériau d'insertion est adhésif de manière à permettre la solidarisation de l'une au moins desdites première (EP1) et seconde (EP2) enveloppes protectrices audit boîtier (B). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit matériau dans lequel est réalisée la première enveloppe protectrice (EP1) ainsi que l'éventuelle seconde enveloppe protectrice (EP2) est un métal. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit fort échauffement est consécutif à un court-circuit. 11. Assemblage (AS), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de protection (D) selon l'une des revendications précédentes solidarisé à un boîtier (B) logeant au moins partiellement des composants électroniques (CE) susceptibles d'engendrer au moins un fort échauffement. 12. Assemblage selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend un matériau inséré entre une partie au moins d'une surface interne que comprend l'une au moins des première (EP1) et seconde (EP2) enveloppes protectrices du dispositif (D) et une partie au moins d'une surface externe dudit boîtier (B). 13. Assemblage selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit matériau inséré présente au moins une propriété choisie dans un groupe comprenant au moins la résistance à un fort échauffement, la conductibilité thermique, l'auto-extinction, l'étanchéité à l'air, l'étanchéité aux liquides, leremplissage d'interstices, la facilité d'insertion et l'adhésivité.