Brevet FR2973942A1 — publié le 20121012

L'invention concerne un composant électronique avec une pastille de dissipation thermique destiné à être soudée sur un circuit imprimé, ainsi qu'une carte utilisant ce composant. Les composants électroniques, qu'ils soient prévus pour commuter de la puissance ou pour effectuer un traitement logique, consomment de la puissance électrique qui se trouve transformée en chaleur dans le composant. Pour assurer le bon fonctionnement du composant il est nécessaire de dissiper cette chaleur. Parmi les techniques disponibles pour traiter cette question, on en connaît une qui consiste à prévoir une pastille de dissipation métallique à la surface du composant et à souder cette pastille de dissipation sur une zone conductrice d'un circuit imprimé. On établit ainsi un pont thermique entre le composant et le circuit imprimé qui permet de diffuser la chaleur largement et de la dissiper par rayonnement et par convection. Pour améliorer encore la diffusion de la chaleur, on peut prévoir des trous d'interconnexion au droit de la zone conductrice. En effet, les trous d'interconnexion comportent un revêtement en surface, en général en cuivre, qui est conducteur thermiquement et aide à transférer la chaleur sur la face du circuit imprimé opposée à celle sur laquelle le composant est soudé. La zone conductrice est une partie de couche métallique, en général en cuivre, qui est déposée sur la surface du circuit imprimé. Elle permet de recevoir la soudure par brasage de la pastille de dissipation. La technique de soudure est par exemple celle de soudure des composants en surface. Pour que la pastille de dissipation assure bien sa fonction, il est nécessaire que la soudure sur la zone conductrice soit bien réalisée. Une mauvaise soudure aurait pour conséquence une élévation anormale de température du composant et un mauvais maintien mécanique. Le contrôle visuel ou mécanique de la soudure est cependant difficile à réaliser, puisque la pastille de dissipation est masquée sous le composant. L'invention vise à fournir des moyens de contrôle du bon montage d'un composant électronique comportant une pastille de dissipation. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un composant électronique comportant une pluralité de pattes pour être soudé sur un circuit imprimé, le composant comportant en outre une pastille de dissipation pour dissiper de la chaleur en provenance du composant, la pastille de dissipation étant destinée à être soudée sur une zone conductrice en surface du circuit imprimé, le composant étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle pour tester des 2 caractéristiques électriques de la connexion établie entre la pastille de dissipation et la zone conductrice. En contrôlant des caractéristiques électriques de la liaison entre la pastille de dissipation et la zone de dissipation, on est en mesure de déterminer si la soudure 5 effectue une liaison également mécanique et thermique entre elles. Les mesures électriques peuvent être simples à réaliser. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de contrôle comportent une patte directement reliée électriquement à la pastille de dissipation. La patte est accessible depuis l'extérieur du composant. On peut ainsi connecter un instrument de 10 contrôle entre la patte et la zone conductrice de manière à effectuer un contrôle ou une mesure. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de contrôle comportent un circuit relié à la pastille de dissipation et à une source de tension de référence pour contrôler des caractéristiques électriques entre la pastille de dissipation 15 et la source de tension de référence lorsque la zone conductrice est reliée à la source de tension de référence. En plaçant les moyens de contrôle à l'intérieur du composant, on évite d'utiliser une patte dédiée, contrairement au premier mode de réalisation. On établit une connexion incluant la pastille de dissipation, la zone conductrice, et la source de tension de référence, et on contrôle les caractéristiques de cet ensemble 20 avec le circuit. Ce dernier peut faire partie d'un ensemble plus complet qui teste l'ensemble du composant. Les moyens de contrôle contrôlent par exemple une caractéristique électrique parmi la continuité électrique ou l'impédance. La continuité électrique est simple à contrôler et permet de détecter les réalisations où le composant ne serait pas 25 soudé. La mesure de l'impédance permet un contrôle plus poussé qui permet de prendre en compte les réalisations où la soudure ne serait que partielle. La mesure est faite par exemple à différentes fréquences, et pour chaque fréquence, la mesure est comparée à un seuil prédéterminé au-delà duquel la soudure est considérée comme mauvaise. 30 Selon une réalisation particulière, les moyens de contrôle sont intégrés dans un registre à décalage d'une chaîne de balayage de frontières. De tels moyens sont fréquemment utilisés pour tester le composant lors de sa fabrication ou de son montage. Ils sont connus sous le nom de « boundary scan » en anglais. En intégrant les moyens de contrôle dans le registre, on dédie peu de moyens spécifiques pour 35 effectuer ce contrôle. L'invention a aussi pour objet une carte électronique comportant un circuit imprimé, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un composant tel que défini précédemment, le circuit imprimé comportant une zone conductrice sur laquelle la pastille de dissipation du composant est soudée. Selon un perfectionnement, le circuit imprimé comporte des trous 5 d'interconnexion au niveau de la zone conductrice. Ces trous d'interconnexion participent à la dissipation de chaleur. Ils permettent également de connecter électriquement la zone conductrice à la source de tension de référence par l'intermédiaire d'une autre couche conductrice. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages 10 apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'une carte conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue de dessus du composant de la figure 1 monté sur un 15 circuit imprimé ; - la figure 3 est une vue schématique d'un composant conforme à l'invention selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue schématique d'un composant conforme à l'invention selon un troisième mode de réalisation. 20 Selon un premier mode de réalisation de l'invention, un composant 1 électronique, tel que montré sur la figure 2, comporte un boîtier de forme sensiblement plane et duquel dépassent des pattes (broches) 10 sur toute sa périphérie. Le composant 1 comporte sur une face inférieure une pastille de dissipation 11 sur laquelle est fixé une puce électronique 111. 25 Le composant 1 est fixé à la surface d'un circuit imprimé 2, ici un circuit imprimé à trois couches conductrices. Pour cela, la couche supérieure 21 du circuit imprimé 2, qui est une couche conductrice, est découpée pour laisser subsister des pistes 210 qui reçoivent chacune des pattes 10, et une zone conductrice 211 ayant les dimensions de la pastille de dissipation 11. 30 Le circuit imprimé 2 comporte en outre des trous d'interconnexion 22 traversant le circuit au niveau de la zone conductrice 211. Classiquement, les trous d'interconnexion 22 sont métallisés sur leur surface interne et ils assurent une liaison électrique entre la zone conductrice 211 et la couche conductrice intermédiaire 23. Ils assurent également une conduction thermique d'une face à l'autre du circuit imprimé 2. 35 La pastille de dissipation 11 est soudée sur cette zone conductrice 211 par de la brasure 3. Selon l'invention, la zone conductrice 211 est connectée à une patte 10a dédiée du composant 1 électronique par une liaison électrique 110, comme montré sur la figure 1. Cette patte 10a est reliée à une broche 24 sur la carte électronique afin de pouvoir y connecter un appareil d'essai. Ainsi, en connectant l'appareil d'essai entre la 5 broche 24 et l'un des trous d'interconnexion 22 de la zone conductrice 211, on peut vérifier la conductivité électrique entre la zone conductrice 211 et la pastille de dissipation 11. L'appareil de test peut mesurer également l'impédance du circuit ainsi réalisé et déterminer si cette valeur s'écarte d'une plage de valeurs prédéterminée. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention (cf. figure 3), le 10 composant 1' comporte une chaîne de balayage de frontières. Le composant 1' comporte ainsi des pattes 10b dédiées à des entrées, des pattes 10c dédiées à des sorties et des pattes 10d dédiées à des entrées de commande. Le composant 1' comporte également une entrée de test 10f et une sortie de test 10e. Chaque patte d'entrée 10b et de sortie 10c est connecté à une cellule 12 de la chaîne de balayage, 15 les cellules 12 étant reliées entre elles de manière à former un registre à décalage. Le composant 1' comporte en outre de manière classique un contrôleur 13 connecté aux entrées de commande 10d, et plusieurs registres 14 connectés d'une part à l'entrée de test 10f et d'autre part à la sortie de test 10e par l'intermédiaire d'un multiplexeur 15. Le composant 1' comporte également un circuit logique 16 relié aux cellules 12 de la 20 chaîne de balayage et à l'entrée et au multiplexeur 15 de la sortie de test. Selon l'invention, la chaine de balayage comporte une cellule de pastille de dissipation 12a dont l'entrée est connectée à la pastille de dissipation 11. Ainsi, lors des procédures de test, on est en mesure de connaître l'état logique de la pastille de dissipation 11, et donc d'en déduire si celle-ci est connectée ou non à la zone 25 conductrice 211. Une telle solution demande très peu d'adaptation d'un composant pour réaliser le test de la connexion de la pastille de dissipation 11, en se limitant à l'ajout d'une cellule 12a dans la chaîne de balayage. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, représenté de manière schématique sur la figure 4, le composant 1" comporte un convertisseur 30 analogique/numérique 17 pour effectuer des mesures de tension sur des entrées analogiques 18 et sur des sondes internes 19. Les entrées analogiques 18 et les sondes 19 sont connectées au convertisseur 17 par l'intermédiaire d'un multiplexeur 15". Selon l'invention, la pastille de dissipation 11 est connectée à l'une des entrées du multiplexeur 15". Ainsi, en sélectionnant une mesure sur la pastille de 35 dissipation 11, on est en mesure de connaître sa tension en fonction de la tension de référence à laquelle la zone conductrice 211 peut être soumise. On en déduit alors une 5 impédance et donc un diagnostic sur la qualité du contact entre la zone conductrice 211 et la pastille de dissipation 11: