Brevet FR3035266A1 — publié le 20161021

L'invention concerne la dissipation thermique des équipements électroniques. L'invention concerne plus particulièrement un équipement électronique comportant un boîtier comprenant un châssis conducteur thermique et un pied conducteur thermique en contact avec le châssis conducteur thermique. Le pied conducteur thermique est destiné à améliorer l'évacuation de la chaleur de l'intérieur de l'équipement électronique. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION La dissipation thermique issue du fonctionnement des composants électroniques dans un boîtier d'un équipement électronique (décodeur pour télévision, etc.) conduit à augmenter la température régnant à l'intérieur du boîtier et donc la température du boîtier lui-même. L'augmentation de la température du boîtier est problématique parce que le boîtier ne doit pas présenter une température telle qu'un utilisateur pourrait être gêné voire blessé suite à un contact avec le boîtier. Pour ce qui concerne les parties extérieures d'un boîtier d'un équipement électronique de type décodeur qui ne sont pas destinées à être saisies ou à être touchées par l'utilisateur de manière continue, la température maximale admissible est classiquement de 95°C lorsque lesdites parties sont en matériau plastique et de 70°C lorsque lesdites parties sont en métal. En outre, l'augmentation de la température régnant à l'intérieur du boîtier est problématique du fait de son impact sur les composants électroniques intégrés dans le boîtier. La plupart des composants électroniques sont sensibles à la température : une température importante peut avoir des conséquences sur les performances des composants, sur les taux de panne des composants, sur la résistance des boîtiers des composants, etc. 3035266 2 La température maximale admissible à l'intérieur d'un boîtier d'un équipement électronique de type décodeur est classiquement de 90°C. Une première solution s'offre aux concepteurs de 5 cartes électroniques qui rencontrent un tel problème de température. Cette première solution consiste à utiliser des composants spécifiques capables de fonctionner plus longtemps à des températures plus importantes. L'utilisation de ces composants spécifiques est souvent 10 très coûteuse car elle nécessite soit la conception de composants dédiés à l'application en question, soit la sélection de composants après des essais supplémentaires de qualification thermique. De plus, cette première solution ne résout pas le problème de l'augmentation de la 15 température du boîtier lui-même. La seconde solution, moins coûteuse, qui permet de réduire à la fois la température du boîtier et la température à l'intérieur du boîtier, consiste à améliorer l'évacuation de chaleur de l'intérieur du boîtier en 20 recourant généralement à une ventilation forcée dans des canaux internes au boîtier de l'équipement. Une telle ventilation forcée présente cependant de nombreux inconvénients, parmi lesquels une augmentation de l'encombrement de l'équipement, une augmentation de sa 25 consommation électrique, une augmentation du bruit produit lors de son fonctionnement, et une introduction possible de poussières pouvant dégrader les performances de la ventilation. On note de plus que la durée de vie réduite des ventilateurs ou turbines en environnement chaud peut 30 entraîner une panne prématurée de l'équipement. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet d'améliorer l'évacuation de chaleur de l'intérieur d'un boîtier d'un équipement électronique. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un 3035266 3 équipement électronique comportant : - un boîtier thermique ; - un pied conducteur 5 châssis conducteur thermique; - des composants châssis conducteur thermique en contact avec le électroniques intégrés à comprenant un l'intérieur du boîtier comprenant un composant électronique disposé en contact avec le châssis conducteur thermique. Par « disposé en contact », on entend que le composant 10 électronique est disposé par rapport au châssis de manière à ce qu'un transfert thermique par conduction puisse s'établir entre le composant électronique et le châssis. Le composant électronique est donc directement en contact avec le châssis, ou bien est en contact avec le châssis via une 15 pièce supplémentaire (fixée ou non au châssis) faisant office de guide de chaleur. Le pied conducteur thermique, en contact avec le châssis qui est lui-même en contact avec un composant électronique, permet d'améliorer l'évacuation de la chaleur 20 dissipée par ce composant électronique. Cette amélioration de l'évacuation de la chaleur résulte de la surélévation du boîtier par le pied et de l'augmentation de la surface de conduction thermique grâce à la surface du pied qui est lui-même conducteur thermique. 25 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : les figures 1 et 2 représentent des vues en perspective d'un équipement électronique de 30 l'invention selon un premier mode de réalisation - la figure 3 représente une vue en perspective et de dessus d'un pied conducteur thermique de l'équipement électronique de l'invention selon 35 le premier mode de réalisation ; 3035266 4 - la figure 4 représente une vue en perspective et de dessus d'un pied conducteur thermique d'un équipement électronique de l'invention selon un deuxième mode de réalisation ; 5 - la figure 5 est une échelle de température permettant d'interpréter les figures 6 à 10 ; - les figures 6 à 8 représentent la température mesurée en différents endroits d'un équipement électronique de l'invention selon un troisième 10 mode de réalisation ; - les figures 9 et 10 représentent la température mesurée en différents endroits d'un pied conducteur thermique de l'équipement électronique de l'invention selon un troisième 15 mode de réalisation de l'invention ; - la figure 11 est une échelle de vitesse permettant d'interpréter la figure 12 ; - la figure 12 représente la vitesse, mesurée en différents endroits de l'équipement, de l'air 20 chaud évacué de l'intérieur de l'équipement électronique. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On décrit tout d'abord la structure de l'équipement électronique de l'invention. 25 En référence aux figures 1 à 3, l'équipement électronique de l'invention selon un premier mode de réalisation est ici un décodeur 1 destiné à décrypter et à restituer des signaux de télévision. Le décodeur 1 comporte un boitier 2, un pied 30 conducteur thermique 3 supportant le boîtier 2, et des composants électroniques montés sur une ou plusieurs cartes électroniques disposées dans le boîtier 2. Le boîtier 2 présente une forme générale cubique. Le boîtier 2 comporte une partie principale externe 9 en 35 plastique et un châssis conducteur thermique 4, ici un châssis métallique, disposé à l'intérieur de la partie 3035266 principale 9. Le châssis conducteur thermique 4 est en aluminium. Le châssis 4 comprend notamment une face arrière 5 du boîtier 2 qui est munie d'ouïes d'évacuation 6 destinées à évacuer la chaleur de l'intérieur du boîtier 2. 5 Un écran d'affichage 7 ainsi qu'un certain nombre de prises 8 reliées à au moins une des cartes électroniques débouchent à l'extérieur du boîtier 2. Parmi ces prises 8, on trouve une prise électrique pour l'alimentation du décodeur 1 et des prises pour échanger des signaux divers 10 avec d'autres équipements électroniques (prises Ethernet, HDMI, etc.). Le pied conducteur thermique 3 est une pièce moulée, ici en aluminium, qui comprend une base 10 et une partie courante 11. 15 La partie courante 11 s'étend verticalement entre la base 10 et le châssis métallique 4. La partie courante 11 est délimitée par une paroi tubulaire ayant une forme de révolution d'axe X vertical et se raccordant à la base 10 en formant un congé. 20 La base 10 présente une forme générale plate carrée. La base 10 est destinée à être posée sur un meuble ou tout autre support quelconque portant le décodeur 1. Une face inférieure 12 de la base 10 est équipée de patins en plastique 13 pour éviter de détériorer le meuble. 25 A titre d'exemple, la longueur des côtés de la base 10 du pied conducteur thermique 3 est de 130 mm, l'épaisseur de la base 10 est de 7 mm, la hauteur de la partie courante 11 est de 20 mm et l'épaisseur de la paroi tubulaire formant la partie courante 11 est de 2,5 mm. 30 Des ailettes 15 s'étendent à l'intérieur de la partie courante 11 dans des plans radiaux par rapport à l'axe X de la partie courante 11. La base 10 et la partie courante 11 du pied conducteur thermique 3 sont recouvertes intégralement par une 35 enveloppe 17 en matériau thermoplastique. A titre d'exemple, l'épaisseur de l'enveloppe 3035266 6 plastique 17 est de 2,5 mm. Les composants électroniques intégrés dans le boîtier 2 comportent notamment des composants d'alimentation destinés à fournir une alimentation aux composants 5 électroniques du décodeur 1, des composants de traitement pour réaliser les fonctions de décryptage du décodeur 1, des composants de communication pour mettre en oeuvre les communications entre le décodeur 1 et les autres équipements électroniques, etc. 10 Parmi ces composants électroniques, un composant électronique particulier, appelé ici composant électronique le plus chaud, constitue une source principale de chaleur et est disposé en contact avec le châssis 4 du boîtier 2 du décodeur 1. Le composant électronique le plus chaud est 15 celui qui forme en fonctionnement la source de chaleur la plus importante parmi les composants électroniques du décodeur 1. Ici, ce composant est aussi le composant qui présente en fonctionnement la température au niveau de son boîtier la plus importante. Au besoin, une pâte 20 thermiquement conductrice est interposée entre le châssis 4 et le composant pour augmenter le transfert thermique du composant électronique le plus chaud vers le châssis 4. On note que le pied conducteur thermique 3 peut parfaitement présenter une forme différente et/ou une 25 structure différente. Ainsi, en référence à la figure 4, un pied conducteur thermique 20 d'un équipement électronique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention (qui est en l'occurrence de nouveau un décodeur) comprend une base 21 et une partie 30 courante 22 qui forment deux pièces distinctes. La base 21 est constituée d'une plaque métallique carrée découpée. La partie courante 22 est une pièce profilée comprenant une partie tubulaire 23 et des ailettes 24 qui s'étendent à l'intérieur de la partie tubulaire 23 35 dans des plans radiaux par rapport à un axe X' de la partie tubulaire 23. 3035266 7 La base 21 et la partie courante 22 sont fixées entre elles par des moyens de fixation classiques (vissage, brasage, collage, sertissage, etc.). Dans un troisième mode de réalisation, visible sur les 5 figures 6 à 10 et 12, la partie courante 25 du pied conducteur thermique 26 de l'équipement électronique ou décodeur 27 selon un troisième mode de réalisation de l'invention est un cylindre de section carrée. Dans ce cas, on ajoutera avantageusement aux moyens de fixation du pied 10 conducteur thermique 26 au châssis précédemment évoqués une ou des butées anti-rotation permettant d'assurer que les faces de la partie courante 25 demeurent parallèles aux faces du boîtier 2 du décodeur 27. On décrit maintenant les avantages de l'invention. 15 L'invention permet d'améliorer l'évacuation de chaleur de l'intérieur du boîtier 2 du décodeur 1, 27, ladite chaleur étant due à la puissance dissipée par les composants électroniques en fonctionnement, et notamment par le composant électronique le plus chaud. Cette chaleur 20 a pour conséquence d'augmenter la température régnant à l'intérieur du boîtier 2. L'amélioration de l'évacuation de la chaleur est due tout d'abord à la surélévation du boîtier 2 par le pied conducteur thermique 3, 20, 26 qui permet de former un 25 passage d'air et d'augmenter le flux d'air chaud évacué. La vitesse de convection naturelle de l'air chaud évacué est multipliée par deux. L'amélioration de l'évacuation de la chaleur est aussi due à l'augmentation de la surface de conduction thermique 30 constituée par la surface de la partie courante et de la base du pied conducteur thermique 3, 20, 26. Le pied conducteur thermique permet aussi d'augmenter la surface « chaude » de l'équipement électronique et favorise donc l'évacuation de la chaleur en rayonnement. 35 L'amélioration de l'évacuation de la chaleur est enfin due à l'augmentation de la surface de convection thermique 3035266 8 grâce aux ailettes 15, 24. L'ensemble de ces phénomènes permettent de réduire de 10 °C en moyenne la température de chaque élément du décodeur 1, 27. 5 En référence aux figures 5 à 9, et pour un équipement électronique 27 selon le troisième mode de réalisation, la température du boîtier 2 est, selon les endroits, comprise entre 65.7°C et 71.9 °C, et la température du pied est comprise entre 66 et 73.6 °C. Seule une zone localisée dans 10 une partie supérieure de l'intérieur du boîtier 2 de l'équipement électronique 27 présente une température légèrement supérieure à 75°C. Les températures maximales évoquées plus tôt ne sont donc pas atteintes. En référence aux figures 10 et 11, grâce à la 15 surélévation du boîtier par le pied, la vitesse de l'air chaud évacué est relativement importante au niveau des ouïes 6 et au niveau d'un orifice 29 réalisé au niveau d'une face inférieur du boîtier 2. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes 20 de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. Bien que l'on ait indiqué que le pied est fabriqué en aluminium, il pourrait aussi être fabriqué dans une matière 25 différente : acier, laiton, cuivre, zamac, etc. Bien que les pieds qui ont été décrits ici présentent chacun une partie courante creuse, le pied de l'équipement électronique de l'invention peut parfaitement être plein. Bien que l'on ait indiqué que la base et la partie 30 courante du pied conducteur thermique sont recouvertes intégralement par une enveloppe plastique, il suffit que celles-ci soient couvertes au moins partiellement d'une telle enveloppe. Bien qu'ici, le composant électronique le plus chaud 35 soit à la fois celui qui forme en fonctionnement la source de chaleur la plus importante parmi les composants 3035266 9 électroniques du décodeur et celui qui présente en fonctionnement la température au niveau de son boîtier la plus importante, deux composants peuvent présenter chacun l'une de ces deux caractéristiques. Dans ce cas, le 5 composant électronique le plus chaud en contact avec le châssis sera l'un de ces deux composants (les deux composants pouvant bien sûr dans ce cas être positionnées en contact avec le châssis). Les moyens de fixation évoqués plus tôt peuvent être 10 remplacés par tous types de moyens de fixation appropriés. Pour fixer le pied au châssis, on pourra par exemple utiliser une fixation de type baïonnette rotative avec une butée et verrouillage final pour permettre un montage et un démontage rapide du pied. REVENDICATIONS1. Equipement électronique comportant - un boîtier (2) comprenant un châssis conducteur 5 thermique (4) ; - un pied conducteur thermique (3 ; 20 ; 26) en contact avec le châssis conducteur thermique; - des composants électroniques intégrés à l'intérieur du boîtier (2) comprenant un composant 10 électronique disposé en contact avec le châssis conducteur thermique (4). 2. Equipement électronique selon la revendication 1, dans lequel le composant électronique disposé en contact avec le châssis conducteur thermique (4) est un composant 15 électronique le plus chaud qui est la source de chaleur la plus importante à l'intérieur du boîtier et/ou qui présente en fonctionnement la température la plus importante parmi les composants électroniques de l'équipement électronique. 3. Equipement électronique selon l'une des 20 revendications précédentes, dans lequel le pied conducteur thermique (3 ; 20 ; 26) comporte une base (10 ; 21) et une partie courante (11 ; 22 ; 25) qui s'étend verticalement entre la base et le châssis conducteur thermique. 4. Equipement électronique selon la revendication 25 3, dans lequel la base et la partie courante sont formées de deux pièces distinctes fixées l'une à l'autre. 5. Equipement électronique selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel la partie courante du pied conducteur thermique comporte une pièce profilée. 30 6. Equipement électronique selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel des ailettes (15 ; 24) sont formées à l'intérieur de la partie courante. 7. Equipement électronique selon la revendication 6, dans laquelle les ailettes s'étendent dans des plans 35 radiaux par rapport à un axe (X ; X') de la partie courante. 3035266 11 8. Equipement électronique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le pied conducteur thermique comporte une enveloppe plastique (17) qui le recouvre au moins partiellement. 9. Equipement électronique selon l'une des revendications précédentes, l'équipement électronique étant un décodeur pour une télévision.