Brevet FR2932644A1 — publié le 20091218

L'invention concerne notamment un dispositif électronique, notamment pour machine électrique tournante telle qu'un alternateur ou alterno-démarreur pour véhicule automobile. On connaît par la demande internationale WO 07/066048 un alternateur 10 comportant un ensemble portant un régulateur de tension pourvu d'une puce électronique, et un porte-balais. Cet ensemble comprend en outre un dissipateur de chaleur pour dissiper la chaleur émise par la puce. Le brevet US 6 989 617 enseigne l'utilisation de deux dissipateurs de chaleur en contact l'un de l'autre, pour le refroidissement de la puce électronique. 15 L'invention vise notamment à proposer une machine électrique tournante, notamment un alternateur, qui soit améliorée, en particulier en termes de fiabilité et/ ou de comportement thermique. L'invention a ainsi pour objet un dispositif électronique, notamment agencé pour être monté sur une machine électrique tournante telle qu'un alternateur 20 pour véhicule automobile, comportant : - une unité électronique, notamment pour former un onduleur, par exemple comprenant un circuit intégré, - un support réalisé au moins partiellement en matière plastique, - un dissipateur de chaleur, notamment en aluminium, le support étant au 25 moins partiellement disposé entre l'unité électronique et le dissipateur de chaleur, le support présentant une épaisseur entre le dissipateur de chaleur et l'unité électronique, - entre l'unité électronique et le dissipateur, au moins un organe de conduction de chaleur agencé pour favoriser l'évacuation de chaleur de 30 l'unité électronique vers le dissipateur de chaleur à travers l'épaisseur du support. 1 Grâce à l'invention, l'unité électronique qui, le cas échéant, peut générer une quantité de chaleur relativement importante lors de son fonctionnement, peut être maintenue efficacement à une température acceptable. En effet l'organe de conduction de chaleur, qui présente une résistance thermique plus faible, assure une fonction de pont thermique entre l'unité électronique et le dissipateur. Ceci permet le transport d'une plus grande quantité de chaleur de l'unité électronique vers le dissipateur, notamment par rapport au cas où cet organe de conduction de chaleur serait absent car l'évacuation de chaleur aurait alors un trajet plus long à travers le support en plastique qui présente une plus grande résistance thermique. De préférence le dissipateur de chaleur est de type passif, lequel dissipateur ne nécessite pas de courant électrique pour son fonctionnement, étant par exemple différent d'un ventilateur. Avantageusement le dispositif présente un axe géométrique et l'unité électronique, l'organe de conduction de chaleur et le dissipateur de chaleur sont disposés sur cet axe géométrique. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'organe de conduction de chaleur est en contact avec le support. Par exemple, l'organe de conduction de chaleur est au moins partiellement noyé dans la matière plastique du support, notamment par surmoulage de cet organe de conduction de chaleur par la matière plastique. Avantageusement l'organe de conduction de chaleur est disposé à une distance de l'unité électronique qui est inférieure à ladite épaisseur du support, notamment au moins deux ou trois fois inférieure à cette épaisseur du support. Ainsi la distance à parcourir par la chaleur entre l'unité électronique et l'organe de conduction de chaleur peut être relativement faible par rapport à l'épaisseur du support, ce qui permet de réduire la résistance thermique entre l'unité électronique et l'organe de conduction de chaleur. L'organe de conduction de chaleur s'étend de préférence entre l'unité électronique et le dissipateur de chaleur sur une hauteur supérieure à la moitié, notamment aux deux tiers, de l'épaisseur du support. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comprend un connecteur électrique comportant une borne de connexion électrique, par exemple pour être reliée à une batterie. Un composant électronique tel qu'un transistor, par exemple un transistor MOSFET, peut être disposé sur ce connecteur par exemple réalisé en cuivre, et l'organe de conduction de chaleur est formé sur une patte de ce connecteur. Avantageusement le connecteur comporte une face sensiblement plane recevant le composant électronique, par exemple le transistor, et la patte de conduction de chaleur s'étend de préférence sensiblement perpendiculairement à ladite surface plane. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, l'unité électronique comporte une plaque électriquement isolante, notamment en céramique, et un composant de circuit intégré disposé sur ladite plaque. L'unité électronique comporte par exemple un ASIC (en anglais Application-Specific Integrated Circuit). Le cas échéant, le support comporte une portion en matière plastique séparant l'organe de conduction de chaleur de la plaque isolante de l'unité électronique. En variante, le support définit un espace d'air séparant l'organe de conduction de chaleur de la plaque isolante de l'unité électronique. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte une plaque de masse appliquée sur une face du support et cette plaque de masse comporte une protubérance formant l'organe de conduction de chaleur. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte une plaque de masse appliquée sur une face du support, cette plaque de masse comportant un orifice, et l'organe de conduction de chaleur s'étend à travers cet orifice. Si on le souhaite, le dispositif comporte une trace surmoulée partiellement dans le support et l'organe de conduction de chaleur est formée sur cette trace. Avantageusement le dissipateur de chaleur comporte une succession de creux et de reliefs afin d'offrir une grande surface d'échange de chaleur. L'invention a également pour objet une machine électrique tournante, notamment un alternateur de véhicule automobile, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins un dispositif tel que défini ci-dessus, notamment une pluralité de tels dispositifs notamment disposés sur un palier de la machine électrique tournante. Le dispositif électronique peut par exemple être de dimensions choisies de manière à ce qu'il puisse être contenu dans un cube de 10 ou 5 centimètres de coté. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente, schématiquement et partiellement, en coupe, un dispositif électronique pour un alternateur de véhicule automobile, conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, et - les figures 2 à 7 illustrent, schématiquement et partiellement, en coupe, des dispositifs électroniques selon différents autres exemples de mise en l'oeuvre de l'invention. On a représente sur la figure 1 un dispositif électronique 1 conforme à un exemple de mise en oeuvre de l'invention, destiné à équiper un alternateur 100 de véhicule automobile. Le dispositif électronique 1 est agencé pour former un onduleur. L'alternateur 100 peut, si on le souhaite, être remplacé par un alterno-démarreur. Le dispositif électronique 1 comporte : - une unité électronique 2, - un support 3 réalisé par moulage d'une matière plastique, - un dissipateur de chaleur 4 réalisé en aluminium, le support 3 étant partiellement disposé entre l'unité électronique 2 et le dissipateur de chaleur 4, le support présentant une épaisseur e entre le dissipateur de chaleur 4 et l'unité électronique 2, - entre l'unité électronique 2 et le dissipateur 4, un organe de conduction de chaleur 5 agencé pour favoriser l'évacuation de chaleur de l'unité électronique 2 vers le dissipateur de chaleur 4 à travers l'épaisseur e du support. Le dispositif 1 présente un axe géométrique X. L'unité électronique 2, l'organe de conduction de chaleur 5 et le dissipateur de chaleur 4 sont disposés sur cet axe géométrique X. Dans l'exemple décrit, l'organe de conduction de chaleur 5 est en contact avec le support 3, étant noyé dans la matière plastique du support 3 par surmoulage de cet organe de conduction de chaleur 5 par la matière plastique. L'organe de conduction de chaleur 5 est disposé à une distance d de l'unité électronique 2 qui est inférieure à la moitié de l'épaisseur e du support 3. Il est par exemple possible de choisir d=e/5. Ainsi la distance à parcourir par la chaleur entre l'unité électronique 2 et l'organe de conduction de chaleur 5 peut être relativement faible par rapport à l'épaisseur e du support 3, ce qui permet de réduire la résistance thermique entre l'unité électronique 2 et l'organe de conduction de chaleur 5. L'organe de conduction de chaleur 5 s'étend entre l'unité électronique 2 et le dissipateur de chaleur 5 sur une hauteur h supérieure à la moitié de l'épaisseur e du support. Il est par exemple possible de choisir h=(4/5)e. Le dispositif 1 comprend un connecteur électrique 7 comportant une borne de connexion électrique 8 pour être reliée à une batterie, non représentée. En variante, la borne 8 peut être reliée à une phase électrique de l'alternateur. Un transistor MOSFET 9 est disposé sur ce connecteur 7 réalisé en cuivre, et l'organe de conduction de chaleur 5 est formée sur une patte 10 de ce connecteur 7. Le connecteur 7 comporte une face sensiblement plane 11 recevant le composant électronique 9 et la patte de conduction de chaleur 10 s'étend sensiblement perpendiculairement à ladite surface plane 11. Le dispositif électronique 1 comporte une plaque de masse 12 en matériau électriquement conducteur, par exemple en aluminium, disposée contre le dissipateur 4. Une couche d'isolation électrique 13, formée par exemple par une feuille d'un matériau isolant ou une colle, est prévue entre le connecteur 7 et la plaque de masse 12. L'unité électronique 2 comporte une plaque électriquement isolante 15 en céramique, et un composant de circuit intégré ASIC 16 disposé sur la plaque 15. Le composant ASIC 16 est relié électriquement au transistor 9 via des connexions 17 passant sur une piste conductrice 18 de l'unité électronique 2. Le support 3 comporte une portion en matière plastique 19, d'épaisseur d, séparant l'organe de conduction de chaleur 5 de la plaque isolante 15 en céramique. En variante, comme illustré sur la figure 2, le support 3 définit un espace d'air 20 séparant l'organe de conduction de chaleur 5 de la plaque isolante 15. Le dissipateur de chaleur 4 comporte une succession de creux 21 et de reliefs 22 afin d'offrir une grande surface d'échange de chaleur. Dans l'exemple décrit, le dissipateur 4 présente en section un contour présentant une succession de triangles. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, comme illustré sur la figure 3, l'organe de conduction de chaleur 5 est formé sur une pièce 25 complètement noyée dans le support 3. Cette pièce 25 permet essentiellement la conduction de chaleur, sans servir pour une connexion électrique contrairement au connecteur 7. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif 1 comporte une plaque de masse 12 appliquée sur une face 26 du support 3 et cette plaque de masse 12 comporte une protubérance formant l'organe de conduction de chaleur 5. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, cette protubérance correspond à un picot 27 réalisé d'un seul tenant avec la plaque de masse 12. Dans l'exemple illustré sur la figure 5, la protubérance correspond à une région emboutie 28 de la plaque de masse 12. Dans l'exemple de mise en oeuvre illustré sur la figure 7, le dispositif 1 comporte une plaque de masse 12 appliquée sur la face 26 du support 3, cette plaque de masse comportant un orifice 29, et l'organe de conduction de chaleur 5 formé par un pion 30 s'étend à travers cet orifice 29 pour arriver à proximité du dissipateur 4. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits. Dans un autre exemple de mise en oeuvre, comme on peut le voir sur la figure 6, le dispositif 1 comporte une trace conductrice 31 surmoulée partiellement dans le support 3 et l'organe de conduction de chaleur 5 est formée sur cette trace 31. Cette trace conductrice 31 sert notamment pour permettre de tester le transistor 9 avant la pose du composant électronique 16. Par ailleurs l'alternateur 100 peut comporter une pluralité des dispositifs 1 disposés sur un palier de la machine électrique tournante. Cette pluralité de dispositifs 1 peuvent être mis en contact avec un dissipateur de chaleur 4 commun, disposé sur le palier de la machine électrique. Revendications1. Dispositif électronique (1), notamment agencé pour être monté sur une machine électrique tournante telle qu'un alternateur ou un alterno-démarreur (100) pour véhicule automobile, comportant : - une unité électronique (2), notamment pour former un onduleur, - un support (3) réalisé au moins partiellement en matière plastique, - un dissipateur de chaleur (4), notamment en aluminium, le support étant au moins partiellement disposé entre l'unité électronique et le dissipateur de chaleur, le support présentant une épaisseur (e) entre le dissipateur de chaleur et l'unité électronique, - entre l'unité électronique et le dissipateur, au moins un organe de conduction de chaleur (5) agencé pour favoriser l'évacuation de chaleur de l'unité électronique vers le dissipateur de chaleur à travers l'épaisseur du support. 2. Dispositif selon la revendication précédente, présentant un axe géométrique (X), caractérisé par le fait que l'unité électronique (2), l'organe de conduction de chaleur (4) et le dissipateur de chaleur (5) sont disposés sur cet axe géométrique. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'organe de conduction de chaleur est en contact avec le support. 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'organe de conduction de chaleur (4) est au moins partiellement noyé dans la matière plastique du support (3).30 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'organe de conduction de chaleur (5) est disposé à une distance (d) de l'unité électronique qui est inférieure à ladite épaisseur (e) du support, notamment au moins deux ou trois fois inférieure à cette épaisseur du support. 6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que l'organe de conduction de chaleur (5) s'étend entre l'unité électronique et le dissipateur de chaleur sur une hauteur (h) supérieure à la moitié de l'épaisseur du support. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un connecteur électrique (7) comportant une borne de connexion électrique, notamment sur lequel est disposé un composant électronique tel qu'un transistor, caractérisé par le fait que l'organe de conduction de chaleur est formée par une patte (10) de ce connecteur, notamment réalisé en cuivre. 8. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le connecteur comporte une face sensiblement plane recevant le composant électronique (9) et par le fait que la patte de conduction de chaleur s'étend sensiblement perpendiculairement à ladite surface plane (11). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'unité électronique comporte une plaque électriquement isolante (15), notamment en céramique, et un composant de circuit intégré (16) disposé sur ladite plaque. 10. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le support comporte une portion en matière plastique (19) séparant l'organe de conduction de chaleur de la plaque isolante. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le support définit un espace d'air (20) séparant l'organe de conduction de chaleur de la plaque isolante. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque de masse (12) appliquée sur une face du support et par le fait que cette plaque de masse comporte une protubérance (27 ; 28) formant l'organe de conduction de chaleur. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comporte une plaque de masse (12) appliquée sur une face du support, cette plaque de masse comportant un orifice (29), et par le fait que l'organe de conduction de chaleur s'étend à travers cet orifice. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte une trace surmoulée partiellement dans le support et par le fait que l'organe de conduction de chaleur est formée sur cette trace. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dissipateur de chaleur comporte une succession de creux (21) et de reliefs (22). 16. Machine électrique tournante, notamment alternateur de véhicule automobile, caractérisée par le fait qu'elle comporte au moins un dispositif tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes, notamment une pluralité de tels dispositifs notamment disposés sur un palier de la machine électrique tournante.