Brevet FR2965447A1 — publié le 20120330

BOITIER ELECTRONIQUE POUR VEHICULE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte à un boîtier électronique destiné à être embarqué dans un véhicule, en particulier dans un véhicule automobile. Elle concerne tout assemblage de cartes électroniques ou PCB (pour « Printed-Circuit Board ») installées sur un carter métallique ou plastique (électronique de puissance, électronique de commande), dans un environnement mécatronique, électronique embarquée. Bien qu'une application particulière soit celle de l'automobile, l'invention peut s'appliquer à des domaines présentant des contraintes d'utilisation proches ou similaires. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Actuellement les boîtiers électroniques embarqués dans une automobile sont soumis à des chocs thermiques et à des vibrations suivant les cahiers des charges respectifs de chaque constructeur. Pour respecter les exigences de qualité de chaque constructeur, les cartes électroniques équipées (puissance et commande) sont fixées dans des carters, leurs interconnexions étant assurées par différentes technologies, notamment celle appelée « wedge bonding ». La technique du « wedge bonding » se définit comme suit. Un fil, le plus souvent en aluminium est amené par un outil (appelé stylet ou aiguille), il est appliqué sur le plot à souder. La liaison entre le fil et la zone à connecter s'effectue en combinant pression et vibration ultrasonore. Il s'agit d'une soudure dite « à froid ». C'est l'énergie ultrasonique qui entraîne le ramollissement du fil, semblable à l'effet obtenu par une élévation de température. Le fil est ensuite guidé par l'outil sur le second plot et la soudure est effectuée. Les fils peuvent avoir des diamètres compris entre 75 }gym et 650 }gym. Pour protéger ces soudures contre l'oxydation, les chocs thermiques, les vibrations et la chaleur humide on utilise des résines à base époxy ou acrylique ou des gels de silicone. Les résines sont déposées localement à l'aide de distributeurs. Elles sont polymérisées soit au four, soit par UV. Les gels de silicone sont coulés dans des zones de rétention dans lesquelles sont soudés les fils de liaison (« bonding » ) . Les résines époxy ou acryliques, ainsi que les gels de silicone, présentent de bonnes performances thermiques, d'isolation électrique et mécanique. Cependant, leur mise en oeuvre, pour les boîtiers électroniques embarqués est cause d'un coût de revient de ces boîtiers jugé excessif par les constructeurs automobiles notamment. EXPOSÉ DE L'INVENTION Afin de remédier au problème de coût exposé ci-dessus, il est proposé de remplacer le matériau de protection des cartes électroniques disposées dans un carter (résine époxy, résine acrylique, gels de silicone) par une résine polyuréthane. La résine polyuréthane présente des performances thermiques, 5 d'isolation électrique et mécanique équivalentes à celles des matériaux de l'art antérieur (résine époxy, résine acryline, gel de silicone), cependant le gain économique résultant du matériau et de sa mise en oeuvre est très important. De par ses propriétés mécaniques et son expansion thermique (220.10-6 m/°C), l'invention s'applique avantageusement sur des fils d'aluminium de diamètre supérieur ou égal à 250 pm et sur des rubans d'aluminium. L'invention a donc pour objet un boîtier électronique destiné à être embarqué dans un véhicule, le boîtier comprenant un carter contenant au moins deux cartes électroniques reliées entre elles par au moins un conducteur électrique, le conducteur ayant l'une de 20 ses extrémités soudée sur l'une des cartes électroniques et l'autre de ses extrémités soudée sur l'autre carte électronique, les extrémités du conducteur étant soudées par la technique du soudage en biseau ou « wedge bonding », le carter contenant en 25 outre une résine de protection enrobant au moins l'une des extrémités soudées du conducteur électrique, caractérisé en ce que la résine est une résine polyuréthane. L'une des deux cartes électroniques peut 30 être une carte de puissance, l'autre carte électronique peut être une carte de commande. 10 15 Selon un premier mode de réalisation, la résine de protection enrobe complètement les cartes électroniques. Selon un deuxième mode de réalisation, la résine de protection n'enrobe que la carte électronique de puissance. Dans ce cas, la carte de commande peut reposer sur la résine d'enrobage. Le conducteur électrique peut être un fil d'aluminium de diamètre supérieur à 250 pm. Il peut s'agir aussi d'un ruban d'aluminium. Le carter peut avantageusement être en aluminium. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 représente un premier mode de mise en oeuvre de l'invention pour un boîtier électronique comprenant une carte électronique de puissance et une carte électronique de commande, - la figure 2 représente un deuxième mode 25 de mise en oeuvre de l'invention pour un boîtier électronique comprenant une carte électronique de puissance et une carte électronique de commande. 20 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 représente un boîtier électronique 10 destiné à être embarqué, à titre d'exemple, dans un véhicule automobile. Le boîtier comprend un carter 11, par exemple en aluminium, qui contient deux cartes électroniques 12 et 13. Les cartes électroniques 12 et 13 (ou PCB pour « Printing Circuit Board ») sont fixées au carter 11 par des moyens de fixation non représentés (entretoises, tiges filetées et écrous par exemple). La carte électronique 12 est par exemple une carte de puissance et la carte électronique 13 est une carte de commande. On n'a représenté sur la figure 1, par souci de simplification, qu'un seul conducteur électrique 14 de liaison entre les deux cartes électroniques 12 et 13 mais il peut y en avoir plusieurs. De même, le boîtier 10 peut contenir plus de deux cartes électroniques, chaque carte pouvant être reliée à une autre carte par un ou plusieurs conducteurs électriques. Le conducteur électrique 14 relie électriquement un plot électriquement conducteur 15 de la carte électronique 12 à un plot électriquement conducteur 16 de la carte électronique 13. Les extrémités du conducteur électrique 14 sont soudées sur les plots 15 et 16 par la technique du soudage en biseau ou « wedge bonding ». Ainsi, un ou plusieurs composants électroniques de la carte électronique 12 est ou sont connectés à un ou plusieurs composants électroniques de la carte électronique 13. Comme le montre la figure 1, une résine d'enrobage 17 a été coulée et polymérisée dans le carter 11 de manière à enrober les deux cartes électroniques. Ainsi les extrémités soudées du conducteur électrique 14 sont protégées de l'oxydation, des chocs thermiques, des vibrations et de la chaleur humide. La figure 1 montre un mode de réalisation de l'invention où les cartes électroniques sont complètement enrobées de résine, ce qui a pour effet de protéger également les composants situés sur les cartes électroniques et les cartes elles-mêmes qui sont soumises notamment à des contraintes de vibration. La résine de protection pourrait aussi n'être distribuée que sur l'une des extrémités soudées du conducteur électrique, ou sur les deux extrémités de ce conducteur électrique. La figure 2 représente un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention. Dans cet exemple, le boîtier électronique 20 comprend un carter 21 contenant deux cartes électroniques 22 et 23. Comme dans l'exemple précédent, les cartes électroniques 22 et 23 sont fixées au carter 21 par des moyens de fixation non représentées. Comme précédemment aussi, la carte électronique 22 est une carte de puissance et la carte électronique 23 est une carte de commande. Le conducteur électrique 24 relie électriquement un plot électriquement conducteur 25 de la carte électronique 22 à un plot électriquement conducteur 26 de la carte électronique 23. Les extrémités du conducteur électrique 24 sont soudées sur les plots 25 et 26 par la technique du « wedge bonding ». Dans le cas du boîtier illustré par la figure 2, une résine d'enrobage 27 a été coulée et polymérisée dans le carter 21 de manière à enrober seulement la carte électronique 22. La résine polyuréthane utilisée pour mettre en oeuvre la présente invention peut être une résine commercialisée par la société SEG Diélectriques et polymérisable à température ambiante. On peut ainsi obtenir des boîtiers électroniques résistant à des chocs thermiques entre -40°C et +125°C et satisfaisants à des tests de vibration pour une vibration supérieure à 30 G. La résine polyuréthane permet l'évacuation de calories générées par les cartes électroniques de puissance, à raison de 0,4 W/m.°C, vers le carter métallique du boîtier. L'utilisation d'une résine polyuréthane permet d'éviter l'utilisation d'un four de polymérisation. Le boîtier électronique illustré à la figure 1, où le conducteur électrique de liaison est complètement enrobé de résine, présente l'avantage de ne pas nécessiter de robot de dépose de résine et de l'ensemble comprenant une lampe UV et un guide de fibres optiques pour la polymérisation. Le temps de cycle de fabrication est réduit. Le prix de la résine polyuréthane est aussi avantageux. Ainsi, on estime diminuer, pour l'exemple 30 illustré par la figure 1, de 75% le coût de mise en oeuvre par rapport à une résine époxy. En outre, la résine polyuréthane favorise l'évacuation des calories.5 REVENDICATIONS1. Boîtier électronique (10, 20) destiné à être embarqué dans un véhicule, le boîtier comprenant un carter (11, 21) contenant au moins deux cartes électroniques (12, 13 ; 22, 23) reliées entre elles par au moins un conducteur électrique (14, 24), le conducteur ayant l'une de ses extrémités soudée sur l'une des cartes électroniques et l'autre de ses extrémités soudée sur l'autre carte électronique, les extrémités du conducteur étant soudées par la technique du soudage en biseau ou « wedge bonding », le carter contenant en outre une résine de protection (17, 27) enrobant au moins l'une des extrémités soudées du conducteur électrique, caractérisé en ce que la résine de protection est une résine polyuréthane. 2. Boîtier électronique selon la revendication 1, dans lequel l'une (12, 22) des deux cartes électroniques est une carte de puissance, l'autre carte électronique (13, 23) étant une carte de commande. 3. Boîtier électronique selon la revendication 2, dans lequel la résine de protection (17) enrobe complètement les cartes électroniques (13, 23). 4. Boîtier électronique selon la revendication 2, dans lequel la résine de protection(27) n'enrobe que la carte électronique de puissance (22). 5. Boîtier électronique selon la revendication 4, dans lequel la carte de commande (23) repose sur la résine d'enrobage (27). 6. Boîtier électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le conducteur électrique (14, 24) est un fil d'aluminium de diamètre supérieur à 250 }gym. 7. Boîtier électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le conducteur électrique (14, 24) est un ruban d'aluminium. 8. Boîtier électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le carter (11, 21) est en aluminium.