Brevet FR3059822A1 — publié le 20180608

STRUCTURE D'ECHANGE THERMIQUE POUR COMPOSANT ELECTRONIQUE L'invention concerne l'encapsulation de composants électroniques de 5 puissance, et en particulier l'encapsulation de composants électroniques de puissance avec des échangeurs thermiques. En particulier avec le développement des composants à haute mobilité électronique ou des composants à grande bande interdite tels que le carbure de silicium, de nombreux modules électroniques présentent une densité de 10 puissance électrique en considérable augmentation, en particulier pour des applications haute tension et/ou haute fréquence. La densité de puissance thermique est donc également en augmentation. La dissipation de cette puissance thermique devient un paramètre clé pour garantir une température de jonction suffisamment basse pour obtenir une durée de vie élevée du composant. 15 En outre, certains composants à haute mobilité électronique présentent une surface de substrat réduite pour des problématiques de contraintes mécaniques dans leurs empilements de couches, ce qui accroit encore la densité de puissance thermique à dissiper. Selon une solution connue, on fixe un radiateur de dissipation thermique 20 sur le composant, en plaquant le substrat du composant contre ce radiateur. Pour optimiser le contact thermique entre le composant et le radiateur, des adhésifs chargés de particules conductrices sont fréquemment interposés entre le substrat du composant et le radiateur. Une telle configuration peut être confrontée à plusieurs problèmes : par exemple un mauvais assemblage lié à des défauts de 25 planéité du substrat du composant ou du radiateur aboutissant à une surface de contact réduite, ou une dégradation de l'adhésif avec la température et la durée d'utilisation. Selon une autre solution connue, le substrat du composant est métallisé et un alliage métallique est interposé entre le radiateur et ce substrat métallisé. En 30 réchauffant l'alliage métallique, on réalise une liaison mécanique et thermique par brasage entre le composant et le radiateur. L'inconvénient de cette solution est de présenter une résistance thermique relativement élevée. Selon encore une autre solution connue, on utilise une pâte incluant des nanoparticules d'argent. La pâte est interposée entre le substrat du composant et 35 le radiateur. On réalise ensuite un assemblage par frittage et soudage-diffusion entre le substrat et le radiateur en maintenant une pression de 10 MPa sur la pâte à une température de 300°C. L'inconvénient de cette solution est de présenter une résistance thermique encore trop élevée. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 2 Ces solutions ne permettent pas d'obtenir une résistance thermique suffisamment faible avec une résistance à des recyclages en température avec des températures de fonctionnement de l'ordre de 250° C. Le document US20130295288 décrit une structure de conduction thermique à interposer entre le substrat du composant et le radiateur. Cette structure comporte un support en Silicium et des nanotubes de carbone en saillie depuis les deux faces du support. Les nanotubes de carbone sont fixés au support par l'intermédiaire d'un alliage de Pd2. L'extrémité libre des nanotubes de carbone se déforme pour s'adapter aux imperfections de surface du radiateur ou du substrat du composant. La résistivité des nanotubes de carbone est encore réduite en les revêtant de nanoparticules de Palladium. Le revêtement avec des nanoparticules de palladium est réalisé en plaquant les extrémités libres des nanotubes contre la surface du composant ou du radiateur, puis en introduisant les nanoparticules de palladium, de façon à former des micro-soudures locales au niveau des extrémités libres. Cependant, une telle structure reste trop coûteuse et complexe à mettre en oeuvre pour une application industrielle et ne permet en outre pas d'assurer une liaison mécanique avec le composant et le radiateur par l'intermédiaire de la structure de conduction. L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. 20 L'invention porte ainsi sur une structure d'échange thermique avec un composant, caractérisé en ce qu'elle comprend : -un support conducteur thermiquement ; -des premiers nanofils conducteurs thermiquement s'étendant en saillie selon une direction normale par rapport à une première surface du support 25 conducteur, les premiers nanofils étant destinés à entrer en contact thermique avec un composant ; -un élément en matériau à fritter, présentant une contraction volumique à sa température de frittage, ledit élément entourant lesdits premiers nanofils conducteurs. 30 L'invention porte également sur les variantes suivantes. L'homme du métier comprendra que chacune des caractéristiques des variantes suivantes peut être combinée indépendamment aux caractéristiques ci-dessus, sans pour autant constituer une généralisation intermédiaire. Selon une variante, ledit élément après frittage est conducteur 35 thermiquement et présente une conductivité thermique au moins égale à 40 W.m-1.K-1. Selon encore une variante, ledit élément en matériau à fritter inclut des nanoparticules d'argent. Selon une autre variante, lesdits premiers nanofils sont des nanotubes de 40 carbone. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 3 Selon encore une autre variante, la structure d'échange comprend en outre des deuxièmes nanofils conducteurs thermiquement s'étendant en saillie selon une direction normale par rapport à une deuxième surface du support conducteur opposée à la première, lesdits deuxièmes nanofils étant également entourés par 5 ledit élément en matériau à fritter. Selon une variante, ledit support conducteur thermiquement inclut une couche de graphite pyrolitique hautement orienté. Selon encore une variante, ledit support conducteur comprend : -une première couche incluant du graphite ; 10 -une seconde couche formée sur la première couche et incluant un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Fe, Ni, Co, Cr, Pd et un de leurs alliages ; -une troisième couche formée sur la deuxième couche et incluant un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Ti, TiN, Cr et Ta ; 15 -une quatrième couche formée sur la troisième couche et incluant un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Al, TiN, SiO2, A1203 et TaN ; -une cinquième couche formée sur la quatrième couche et incluant un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Fe, Ni, Co, Cr, Pd et un de leurs alliages, lesdits nanofils étant fixés à la cinquième couche. Selon une autre variante, la structure comprend une superposition de couches séparées du support par l'intermédiaire des nanofils, cette superposition de couches incluant : -une sixième couche fixée aux nanofils et incluant du graphène ; -une septième couche formée sur la sixième couche et incluant du Fe ; -une huitième couche formée sur la septième couche et incluant de l'Al ; -une neuvième couche formée sur la huitième couche et incluant du Ti ; -une dixième couche formée sur la neuvième couche et incluant du Ag ou du Au. Selon une autre variante, la structure comprend une superposition de 30 couches séparées du support par l'intermédiaire des nanofils, cette superposition de couches incluant : -une onzième couche (151) fixée aux nanofils et incluant Ti, du Cr, du Zr ou du Hf -une douzième couche (152) formée sur la onzième couche (151) et incluant 35 de l'Au, -une treizième couche (153) formée sur la douzième couche (152) et incluant du In ; -une quatorzième neuvième couche (154) formée sur la treizième couche (153) et incluant du Ti, du Cr, du Zr ou du Hf ; ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 4 -une quinzième couche (155) formée sur la quatorzième couche (154) et incluant du graphène ; -une seizième couche (156) formée la quinzième couche (155) et incluant du Ti, du Cr, du Zr ou du Hf ; 5 -une dix-septième couche (157) formée sur la seizième couche (156) et incluant du Ag ou du Au. L'invention porte également sur un assemblage, comprenant : -un composant électronique présentant une face revêtue d'une couche métallisée; 10 -un dissipateur thermique ; -une structure d'échange thermique, comprenant : -un support conducteur thermiquement ; -des premiers nanofils conducteurs thermiquement s'étendant en saillie selon une direction normale par rapport à une première surface du support ; 15 -un élément fritté entourant lesdits premiers nanofils et solidarisant le composant électronique au dissipateur thermique de façon à comprimer lesdits premiers nanofils conducteurs entre ladite couche métallisée et ledit support. Selon une variante, ledit élément fritté forme un joint étanche entre le 20 composant électronique et le dissipateur thermique autour desdits premiers nanofils conducteurs. Selon encore une variante, ladite structure d'échange thermique comprend en outre des deuxièmes nanofils conducteurs thermiquement s'étendant en saillie selon une direction normale par rapport à une deuxième surface du support, ledit 25 élément fritté entourant lesdits deuxièmes nanofils et solidarisant le composant électronique au dissipateur thermique de façon à comprimer lesdits deuxièmes nanofils conducteurs entre ledit dissipateur thermique et ledit support. L'invention porte également sur un procédé d'assemblage d'une structure d'échange thermique à un composant électronique, comprenant les étapes de : -placement d'une structure d'échange thermique telle que définie ci-dessus, de sorte que son élément en matériau à fritter soit en contact avec une face d'un composant électronique et soit en contact avec un dispositif mécanique ; -frittage dudit élément en matériau à fritter de façon à solidariser ledit composant électronique audit dispositif mécanique par l'intermédiaire dudit élément et de sorte que la contraction volumique dudit matériau à fritter durant le frittage comprime lesdits premiers nanofils de la structure d'échange thermique contre ladite face du composant électronique. Selon une variante, ledit dispositif mécanique est un dissipateur thermique. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : -la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'une 5 structure d'échange thermique selon l'invention ; -la figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique selon l'invention ; -la figure 3 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique selon l'invention ; 10 -la figure 4 est une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique selon l'invention ; -la figure 5 est une vue de dessus de structures d'échange thermique des figures 1 à 4 ; -la figure 6 est une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation d'une 15 structure d'échange thermique selon l'invention ; -la figure 7 est une vue en coupe d'un sixième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique selon l'invention ; -la figure 8 est une vue en coupe de l'assemblage d'un radiateur et d'un composant électronique par l'intermédiaire d'une structure d'échange thermique 20 selon la figure 4, après frittage ; -la figure 9 est une vue en coupe d'un assemblage d'une variante de structure d'échange thermique selon l'invention avec un composant mécanique lui servant de support. 25 Un nanofil définira une structure dont le rapport longueur sur largeur est au moins égal à 100, avec une largeur inférieure à 1pm. Des nanotubes vérifiant ces conditions seront également considérés comme des nanofils. On considèrera par la suite qu'un matériau ou composant est conducteur thermiquement s'il présente une conductivité thermique au moins égale à 30 25W.m-1.K-1. La figure 1 est une vue en coupe d'une structure d'échange thermique 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue de dessus de cette même structure d'échange thermique 1. La structure d'échange 35 thermique 1 comprend ici un support 10 conducteur thermiquement, des nanofils 12 conducteurs thermiquement et un élément 13 en matériau à fritter. Le support 10 comporte une face destinée à être orientée vers un composant électronique à refroidir, et une face destinée à être orientée vers un dissipateur thermique. Le support 10 comprend par exemple une couche 100 40 sensiblement plane. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 6 Les nanofils 12 s'étendent en saillie selon une direction normale à la face supérieure du support 10. Les nanofils 12 sont ici au repos et présentent une forme rectiligne. Les nanofils 12 sont fixés au support 10 par une première extrémité, et présentent une deuxième extrémité libre destinée à entrer en contact 5 avec un composant électronique non illustré ici. L'élément en matériau à fritter 13 entoure les nanofils 12. L'élément en matériau à fritter 13 se présente ici sous la forme d'une bande continue ceinturant une zone médiane de la structure d'échange thermique 1 comportant les nanofils 12. L'élément 13 ceinture ici également le support 10. L'élément 13 est ici en 10 saillie par rapport aux extrémités libres des nanofils 12 selon la direction normale au support 10. Ainsi, si un composant plat est approché de la structure d'échange thermique 1 en direction des nanofils 12, il interfère préalablement avec l'élément 13. L'élément en matériau à fritter 13 a pour propriété de présenter une contraction volumique lors de son frittage. Ainsi, lors du frittage, l'élément 13 se 15 contracte jusqu'à venir en retrait par rapport aux extrémités libres des nanofils 12, les nanofils 12 fléchissant ou se comprimant pour épouser la surface du composant électronique. L'élément 13 peut par exemple présenter une épaisseur après frittage inférieure à l'épaisseur de la structure 1 au droit des nanofils 12 en l'absence de sollicitation. La partie en saillie de l'élément 13 est ici destinée à 20 entrer en contact avec un composant électronique. La partie inférieure de l'élément 13 (ici affleurante avec le support 10) est destinée à entrer en contact avec un dissipateur thermique. Ledit élément 13 est avantageusement conducteur thermiquement, et 25 présente une conductivité thermique au moins égale à 40 W.m-1.K-1. L'élément 13 peut ainsi participer à la conduction thermique de la structure d'échange thermique 1. L'élément 13 peut se présenter sous la forme d'une pâte comprenant des nanoparticules d'argent. L'élément 13 peut également être (non limitativement) en matériau à fritter contenant des nanoparticules de Cuivre ou 30 des nanoparticules de Cuivre enrobées d'Argent. Un support 10 conducteur thermiquement permet d'homogénéiser le transfert de chaleur sur la section de la structure d'échange thermique 1. Si le flux de chaleur à travers les nanofils 12 présente de fortes disparités, le support 10 35 sert alors à homogénéiser la chaleur en conduisant des flux de chaleur dans la direction de son plan. Le support 10 comprend une couche 100 conductrice thermiquement. La couche 100 est par exemple un film de graphite pyrolytique hautement orienté (HOPG). Un tel matériau présente une conductivité thermique planaire typiquement comprise entre 1500 et 1700 W.m-1.K-1. La couche 100 peut par exemple présenter une épaisseur de 50pm. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 7 La couche 100 est ici recouverte de plusieurs couches. Une couche 111 est directement formée sur la couche 100. La couche 111 a une fonction de barrière, pour éviter la formation d'un composé carboné à partir de la couche 100 et d'une couche 112. La couche 111 est par exemple en Fe. On peut également 5 envisager (non limitativement) une couche 111 en Ni, Co, Cr, Pd, ou un de leurs alliages. La couche 111 présente par exemple une épaisseur comprise entre 1 et 20 nm, de préférence entre 1 et lOnm. On peut également envisager d'interposer une couche intermédiaire entre les couches 100 et 111. Une telle couche intermédiaire pourra par exemple être 10 réalisée en graphène, TiN, ou TaN, et pourra présenter une épaisseur comprise entre 2,5 et 40nm, de préférence entre 2,5 et 20nm. La couche 112 est formée sur la couche 111. La couche 112 a une fonction d'adhérence pour assurer la fixation d'autres couches et des nanofils à la couche 10. La couche 112 est par exemple en Ti. On peut également envisager (non 15 limitativement) du TiN, Cr ou Ta. La couche 112 présente par exemple une épaisseur comprise entre 2 et 50nm, de préférence entre 2 et lOnm. La couche 111 en Fe permet d'éviter de former du TiC avec le carbone de la couche 100. Une couche 113 est ici formée directement sur la couche 112. La couche 113 a une fonction de barrière, soit pour éviter l'oxydation de la couche 112 (par 20 exemple du Ti), soit pour éviter la diffusion d'une couche de catalyseur de croissance (dont un exemple est détaillé par la suite). La couche 113 est par exemple en Al. On peut également envisager (non limitativement) une couche 113 en TiN, SiO2, A1203 ou TaN. La couche 113 présente par exemple une épaisseur comprise entre 2 et 40 nm, de préférence entre 2 et lOnm. 25 Une couche 114 est ici formée directement sur la couche 113. La couche 114 a une fonction de catalyseur de croissance, en vue d'une croissance par épitaxie de nanofils 12 de type nanotubes de carbone. La couche 114 est par exemple en Fe. On peut également envisager (non limitativement) du Ni, du Co, du Cr, du Pd ou un de leurs alliages. La couche 114 présente par exemple une 30 épaisseur comprise entre 0,2 et 40nm, de préférence entre 0,2 et 2nm. On peut également envisager d'interposer une couche d'adhérence entre les couches 113 et 114. Une telle couche d'adhérence pourra par exemple être réalisée en Ti, SiO2, TiN, A1203 ou Mo, et pourra présenter une épaisseur comprise entre 2,5 et 40nm, de préférence entre 2,5 et 20nm. 35 Les nanofils 12 sont par exemple des nanotubes de carbone. De tels nanotubes de carbone présentent un alignement selon une direction normale au support 10. De tels nanotubes de carbone peuvent par exemple être formés de façon connue en soi, soit par dépôt chimique en phase vapeur CVD (par exemple à température atmosphérique APCVD), soit par dépôt chimique en phase vapeur 40 à basse pression avec filaments chauds, soit par dépôt en phase chimique ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 8 amélioré par plasma PECVD, à une température typiquement comprise entre 400 et 600°C. Les nanotubes peuvent être de type mono paroi ou à parois multiples. Le taux de remplissage peut par exemple se situer entre 15 et 40% pour des nanotubes, de préférence entre 25 et 40%. Au-delà de 40%, on a pu constater 5 que les forces de Van der Waals réduisaient la conduction thermique dans le sens de la longueur des nanotubes. Outre leur conductivité thermique, les nanotubes de carbone peuvent résister à des températures d'au moins 450°C, permettant d'utiliser des éléments 13 avec des températures de frittage relativement élevées. On peut également envisager (non limitativement) des nanofils 12 dans d'autres 10 matériaux, tels que le MoSi2 ou le SnSe. Les nanofils 12 pourront par exemple présenter un diamètre moyen compris entre 5nm et 200nm, de préférence entre 100nm et 150nm. Les nanofils 12 peuvent présenter une longueur comprise entre 5 et 50pm, de préférence entre 20pm et 45pm, et avantageusement de 30pm. Une longueur suffisante des 15 nanofils 12 permet de garantir leur adaptation à l'état de surface du composant électronique auquel ils doivent être couplés thermiquement. Une longueur limitée des nanofils 12 permet de ne pas accroître excessivement la longueur du chemin thermique entre le composant électronique et un dissipateur thermique entre lesquels la structure 1 doit être disposée. La densité des nanofils 12 peut 20 typiquement être comprise entre 100 et 1000 par mm2. L'intégration d'une telle structure d'échange thermique 1 dans un assemblage avec un composant électronique et un dissipateur thermique sera davantage détaillée par la suite. Un exemple de procédé d'assemblage de 25 structure d'échange thermique 1 avec un composant électronique et un dissipateur thermique sera également davantage détaillé par la suite. La figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique 1 selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, 30 le support 10, les nanofils 12 et l'élément 13 peuvent présenter sensiblement la même structure, la même géométrie et la même composition que pour le premier mode de réalisation. Le support 10 diffère ici en ce que la couche 100 présente une saillie latérale 101 par rapport à la partie médiane comportant les nanofils 12. L'élément 13 diffère ici en ce qu'il ne vient plus affleurer la face inférieure du 35 support 10 mais repose sur la saillie latérale 101. La figure 3 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique 1 selon l'invention, destiné à optimiser l'échange thermique sur ses deux faces de couplage thermique. La structure 1 reprend les 40 nanofils 12 et les couches 111 à 114 tels que décrits en référence à la figure 1. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 9 La couche 100 peut également être identique à celle décrite en référence à la figure 1. Un empilement de couches est ménagé sur la face inférieure de la couche 100. Cet empilement de couches peut être identique à celui formé sur la face supérieure de la couche 100. En particulier, les couches 131 à 134 peuvent 5 présenter des structures, géométries et compositions identiques à celles des couches 111 à 114 respectivement. Des nanofils 14 s'étendent en saillie selon une direction normale à la face inférieure du support 10. Les nanofils 14 sont ici au repos et présentent une forme rectiligne. Les nanofils 14 peuvent présenter une structure et une composition 10 identiques à celles décrites pour les nanofils 12. Les nanofils 14 sont fixés au support 10 par une première extrémité, et présentent une deuxième extrémité libre destinée à entrer en contact avec un dissipateur thermique non illustré ici. L'élément en matériau à fritter 13 entoure ici les nanofils 12 et les nanofils 14. L'élément en matériau à fritter 13 se présente ici sous la forme d'une bande 15 continue ceinturant une zone médiane de la structure d'échange thermique 1, cette zone médiane comportant les nanofils 12 et 14. L'élément 13 ceinture ici également le support 10. L'élément 13 est ici en saillie par rapport aux extrémités libres des nanofils 12 selon la direction normale au support 10, du côté destiné au couplage avec un composant électronique. L'élément 13 est ici également en 20 saillie par rapport aux extrémités libres des nanofils 14 selon la direction normale au support 10, du côté destiné au couplage avec un dissipateur thermique. L'élément 13 peut par exemple présenter une épaisseur de 300pm et une largeur de 5mm. L'élément en matériau à fritter 13 peut présenter la même composition que 25 celui décrit en référence à la figure 1. Ainsi, lors du frittage, l'élément 13 se contracte jusqu'à venir en retrait par rapport aux extrémités libres des nanofils 12 et en retrait par rapport aux extrémités libres des nanofils 14. Une partie en saillie de l'élément 13 est ici destinée à entrer en contact avec un composant électronique, l'autre partie en saillie de l'élément 13 étant destinée à entrer en 30 contact avec un dissipateur thermique. Ainsi, la structure d'échange thermique 1 peut s'adapter aux imperfections de dimension et de surface d'un composant électronique d'une part, et d'un dissipateur thermique d'autre part, par fléchissement ou compression de nanofils respectifs. 35 La figure 4 est une vue en coupe d'un quatrième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique 1 selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le support 10, les nanofils 12, les nanofils 14 et l'élément 13 peuvent présenter sensiblement la même structure, la même géométrie et la même composition que pour le troisième mode de réalisation. Le support 10 diffère ici en ce qu'il présente 40 une saillie latérale. L'élément 13 diffère ici en ce qu'il comporte une rainure 130 ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 10 destinée à loger la saillie latérale du support 10. Une telle configuration permet d'améliorer la liaison mécanique entre l'élément 13 et le support 10 après frittage, et peut faciliter la manipulation de la structure d'échange thermique 1 lors d'un processus d'assemblage avec un composant électronique et un dissipateur 5 thermique. La figure 6 est une vue en coupe d'un cinquième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique 1 selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, le support 10, les nanofils 12, les nanofils 14 et l'élément 13 peuvent présenter 10 sensiblement la même structure, la même géométrie et la même composition que pour le troisième mode de réalisation. Une ou plusieurs couches d'interface sont ici formées au niveau des deuxièmes extrémités des nanofils 12 et 14. La ou les couches d'interface sont formées de façon à améliorer les contacts thermiques entre les pointes des 15 nanofils 12 et 14 et respectivement un composant électronique et un dissipateur thermique. De telles couches ont par exemple pour fonction de transformer des liaisons de type Van der Waals en liaisons covalentes à l'interface avec le composant électronique ou le dissipateur thermique. De telles couches pourront également présenter une fonction d'adaptation géométrique avec la surface du 20 composant électronique. Dans l'exemple illustré, une superposition de couches 151 à 155 est formée sur la deuxième extrémité des nanofils 12. Une superposition de couches 161 à 165 est formée sur la deuxième extrémité des nanofils 14. Les couches 161 à 165 pourront présenter la même 25 géométrie et la même composition que les couches 151 à 155 respectivement et ne seront pas davantage détaillées. La couche 151 est la couche la plus proche du support 10. La couche 151 est déposée sur la deuxième extrémité des nanofils 12. La couche 151 est par exemple en graphène (par exemple du graphène dense). 30 La couche 152 est formée sur la couche 151. La couche 152 a une fonction de barrière, pour éviter la formation d'un composé carboné à partir de la couche 151 et d'une couche 153. La couche 152 est par exemple une couche de Fe. Cette couche 152 peut par exemple présenter une épaisseur comprise entre 1 et 10nm. 35 La couche 153 est formée sur la couche 152. La couche 153 a une fonction de barrière entre la couche 152 et une couche 154, en fonction de leurs compositions. La couche 153 est par exemple en Al. La couche 153 présente par exemple une épaisseur comprise entre 2 et lOnm. La couche 154 est formée sur la couche 153. La couche 154 a une fonction 40 d'adhérence pour assurer la fixation d'autres couches. La couche 154 est par ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 11 exemple en Ti. La couche 154 présente par exemple une épaisseur comprise entre 2 et lOnm. La couche 155 est formée sur la couche 154. La couche 155 a une fonction d'interdiffusion avec une couche métallique d'interface du composant 5 électronique, lors de l'assemblage par frittage de l'élément 13 au composant électronique. La couche 155 est par exemple en Ag ou en Au. La couche 155 présente par exemple une épaisseur comprise entre 0,1 et 1pm. Une telle superposition de couches permet également d'assurer une diffusion planaire de la chaleur, pour assurer une conduction thermique la plus 10 homogène possible entre les nanofils 12. De telles couches d'interface peuvent bien entendu également être utilisées pour les nanofils 12 des premier et deuxième modes de réalisation. La structure d'échange thermique 1 du cinquième mode de réalisation 15 présente typiquement une épaisseur de 111pm. Cette épaisseur peut typiquement être comprise entre 50 et 200pm. La figure 7 est une vue en coupe d'un sixième mode de réalisation d'une structure d'échange thermique 1 selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, 20 le support 10, les nanofils 12, les nanofils 14 et l'élément 13 peuvent présenter sensiblement la même structure, la même géométrie et la même composition que pour le cinquième mode de réalisation. Le sixième mode de réalisation diffère ici par la composition des couches 151 à 155 d'une part, et 161 à 165 d'autre part, ainsi que par la présence de couches additionnelles 156, 157, 166, 167. Les 25 couches 151 à 157 sont ici identiques respectivement aux couches 161 à 167. On peut également envisager une superposition de couches sur l'extrémité des nanofils. La superposition de couches comprend ici un film 155 à base de graphène, présentant typiquement une épaisseur de 0,6pm. Ce film 155 présente à la fois une fonction de support mécanique et de conduction thermique. Une face 30 de ce film de graphène, orientée vers les nanofils 12, peut être revêtue d'une couche 154 de Ti et d'une couche 153 d'In (d'une épaisseur totale typiquement comprise entre 30nm et 300nm d'épaisseur). Dans l'exemple illustré, la face orientée vers les nanofils comprend également une couche 152 en Au et une couche 151 en Ti (la superposition des couches 151 et 152 présentant une 35 épaisseur totale typiquement comprise entre 30nm et 300nm). Ce dépôt des couches 151 à 154 peut être obtenu par dépôt physique en phase vapeur PVD. L'Indium peut être remplacé par des métaux à bas points de fusion comme le Sn ou le Bi. L'autre face du film de graphène, orientée vers l'extérieur, peut être revêtue d'une couche 156 de Ti et d'une couche 157 d'Ag (d'une épaisseur totale 40 typiquement comprise entre 30nm et 300nm d'épaisseur). Sur chaque face, le ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 12 Titane, qui sert de couche d'adhésion, peut être remplacé par des éléments comme le Cr, le Zr ou le Hf. Le Ag peut être remplacé par du Au. Pour la fixation de la superposition de couches 151 à 157 aux nanofils 12, cette superposition est plaquée par sa face comportant les couches 151 à 154 5 contre les nanofils 12. La superposition de couches 151 à 157 est chauffée à une température supérieure à la température de fusion de l'Indium, de sorte que l'Indium devienne liquide et forme de l'Auln2 avec l'Au par diffusion, en enrobant la deuxième extrémité des nanofils 12. Lors du refroidissement de la superposition de couches, l'Auln2 se solidifie de façon isotherme pour former une 10 liaison mécanique avec les nanofils 12. Le point de refusion de la liaison mécanique d'Aulne ainsi formée est alors supérieur à 450°C. La figure 8 est une vue en coupe de l'assemblage d'un radiateur 3 et d'un composant électronique 2 par l'intermédiaire d'une structure d'échange thermique 15 1 selon le quatrième mode de réalisation. Le composant électronique 2 est uniquement illustré de façon schématique. Le composant 2 comprend un substrat 21. Le substrat 21 est par exemple en AIN ou Si3N4. Le substrat 21 est par exemple de type DBC (pour Direct Bonded Copper en langue anglaise, soit un substrat à liaison directe de 20 cuivre). Le substrat 21 est ainsi revêtu d'une couche de Cuivre 20 sur une face inférieure. La structure du composant 2 n'est pas davantage détaillée. Le radiateur 3 a une fonction de dissipation thermique de la puissance thermique générée par le composant 2 et transmise par la structure d'échange thermique. Le radiateur 3 est uniquement illustré de façon schématique. Le 25 radiateur 3 peut être de type à refroidissement à air ou inclure un circuit de liquide de refroidissement. L'élément 13 est ici fritté et solidarise ainsi le composant électronique 2 et le radiateur 3. Du fait de la contraction volumique de l'élément 13 lors du frittage, 30 l'élément 13 diminue d'épaisseur. Les nanofils 12 sont ainsi amenés en contact avec la couche de cuivre 20 du composant électronique 2 et subissent une déformation ou une compression, illustrée de façon schématique et fortement agrandie dans l'exemple. De façon similaire, les nanofils 14 sont amenés en contact avec une face du radiateur 3. 35 Un assemblage 9 incluant une structure d'échange thermique 1 selon l'invention permet : -de s'adapter aux imperfections de dimension et de surface du composant électronique 2 sans altérer son refroidissement ; -d'accroître sensiblement la conductivité thermique entre le composant 40 électronique 2 et le radiateur 3 ; ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 13 -de solidariser le composant électronique 2 au radiateur 3 sans autres composants mécaniques additionnels ; -d'homogénéiser le refroidissement sur toute la surface du composant 2 ; -de mettre en oeuvre un procédé d'assemblage avec une température de 5 frittage relativement faible et compatible avec les matériaux du composant 2, du radiateur 3 et de la structure d'échanges thermiques ; -de mettre en oeuvre un procédé d'assemblage simplifié garantissant un bon contact entre les nanofils 12 et le composant électronique 2, la contraction de l'élément à fritter 13 induisant automatiquement une compression des nanofils 10 12 contre le composant électronique 2. Par des tests, on a pu déterminer qu'un tel assemblage 9 permettait notamment d'augmenter la conductivité thermique par l'intermédiaire de la structure d'échange thermique 1 d'un facteur compris entre 5 et 25 par rapport à une simple couche frittée à partir d'une couche à fritter incluant des 15 nanoparticules d'argent disposée entre le composant électronique 2 et le radiateur 3. Une telle structure d'échange thermique 1 peut par exemple être utilisée avec un composant électronique 2 tel qu'un composant électronique de puissance, un laser de puissance, une cellule solaire à forte concentration, une 20 LED de forte puissance, ou un circuit électronique à niveau d'intégration très élevé. L'élément 13 présente avantageusement une géométrie garantissant la formation d'un joint étanche autour des nanofils 12 (et des nanofils 14 le cas échéant) entre le composant électronique 2 et le radiateur 3 après son frittage. 25 L'élément 13 permet alors de protéger les nanofils contre les agressions extérieures, garantissant leurs performances de conduction thermique dans la durée. Avec une structure d'échange thermique 1 selon les sixième et septième 30 modes de réalisation : -la couche 155 peut créer une liaison par soudage/diffusion avec une couche métallique du composant électronique 2, lors de l'étape de frittage de l'élément 13 ; -la couche 165 peut créer une liaison par soudage/diffusion avec une 35 couche métallique du radiateur 3, lors de l'étape de frittage de l'élément 13. Pour réaliser un assemblage d'une structure d'échange thermique 1 à un composant électronique 2 et à un radiateur 3, on peut par exemple réaliser un dépôt d'une couche d'Ag sur une couche de Cu 20 de ce composant. On peut 40 réaliser une sérigraphie d'une pâte d'un matériau à fritter sur une face du radiateur ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 14 3. Le matériau à fritter présente une contraction volumique à sa température de frittage. Le matériau à fritter est sérigraphié selon un contour fermé, de façon à ménager une zone médiane libre. Le matériau à fritter peut par exemple inclure des nanoparticules d'Ag. Un support 10 muni des nanofils 12 et 14 est ensuite 5 positionné contre le radiateur 3 dans la zone médiane entourée par le matériau à fritter, de façon à former la structure d'échange thermique 1. Le composant électronique 2 est alors plaqué contre le matériau à fritter par l'intermédiaire de sa couche 20 revêtue. Avec une presse thermique, on peut appliquer une pression entre le composant électronique 2 et le radiateur 3 selon 10 la direction de l'épaisseur de la structure d'échange thermique 1 formée. La pression peut typiquement être comprise entre 10 et 15 MPa, appliquée à une température d'environ 250°C, pendant une durée d'environ 10 minutes, de façon à obtenir le frittage du matériau à fritter. Le solvant, le liant et le dispersant éventuellement contenus dans le matériau à fritter sont brûlés par combustion et 15 s'évaporent à cette température, les nanoparticules d'argent frittant alors. Pour un tel matériau à fritter, la réduction d'épaisseur peut être de l'ordre de 67% (épaisseur frittée de 100pm pour une épaisseur sérigraphiée de 30011m). En fonction des matériaux du revêtement de la couche 20 et d'une couche 155 fixée sur les nanofils 12, on peut obtenir un assemblage par 20 soudage/diffusion au niveau des nanofils à la température de frittage. Ceci est en particulier vérifié si la couche 20 est revêtue de Ag ou de Au, et que la couche 155 est en Ag. La couche 155 se conforme alors à la géométrie de la couche 20. La figure 9 est une vue en coupe d'un assemblage d'une variante de 25 structure d'échange thermique 1 selon l'invention avec un radiateur 3 lui servant de support. Le radiateur comporte ici une face supérieure présentant une partie médiane 30, une butée 31 sous la forme d'une paroi en saillie par rapport à la face supérieure et ceinturant la partie médiane 30, et un logement 32 sous forme de rebord ceinturant la butée 31. 30 L'élément à fritter 13 est par exemple une pâte à fritter appliquée par sérigraphie sur le rebord dans le logement 32 du radiateur 3. Un support 10 comportant des nanofils 12 et 14 est ici disposé dans la partie médiane 30, avec les nanofils 14 en contact avec la face supérieure du radiateur 3. La présence de la butée 31 permet de garantir un contrôle dimensionnel 35 de la distance entre le composant électronique 2 et la face de réception thermique du radiateur 3. La paroi formant butée 31 permet également de délimiter latéralement la position de l'élément 13 à fritter. Dans les modes de réalisation illustrés, la structure d'échange thermique 40 1 se présente sous la forme d'un dispositif initialement dissocié du composant ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 15 électronique 2 et du radiateur 3. On peut cependant également envisager que la structure d'échange thermique soit intégrée dans un dissipateur thermique, en intégrant par exemple le support 10 directement dans la structure de ce dissipateur thermique. 5 Dans les exemples illustrés, les nanofils s'étendent depuis des faces d'un support. On peut également envisager d'utiliser des nanofils traversant le support. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx REVENDICATIONS1. Structure d'échange thermique (1) avec un composant, caractérisée en ce qu'elle comprend : -un support (10) conducteur thermiquement ; -des premiers nanofils conducteurs thermiquement (12) s'étendant en saillie selon une direction normale par rapport à une première surface du support conducteur, les premiers nanofils étant destinés à entrer en contact thermique avec un composant (2) ; -un élément en matériau à fritter (13), présentant une contraction volumique à sa température de frittage, ledit élément (13) entourant lesdits premiers nanofils conducteurs. 2. Structure d'échange thermique (1) selon la revendication 1, dans laquelle ledit élément (13) après frittage est conducteur thermiquement et présente une conductivité thermique au moins égale à 40 W.m-1.K-1. 3. Structure d'échange thermique (1) selon la revendication 2, dans laquelle ledit élément en matériau à fritter (13) inclut des nanoparticules d'argent. 4. Structure d'échange thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle lesdits premiers nanofils (12) sont des nanotubes de carbone. 5. Structure d'échange thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre des deuxièmes nanofils conducteurs thermiquement (14) s'étendant en saillie selon une direction normale par rapport à une deuxième surface du support conducteur opposée à la première, lesdits deuxièmes nanofils étant également entourés par ledit élément en matériau à fritter (13). 6. Structure d'échange thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit support conducteur (10) thermiquement inclut une couche (100) de graphite pyrolitique hautement orienté. 7. Structure d'échange thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle ledit support conducteur (10) comprend : -une première couche (100) incluant du graphite ; ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 17 -une seconde couche (111) formée sur la première couche et incluant un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Fe, Ni, Co, Cr, Pd et un de leurs alliages ; -une troisième couche (112) formée sur la deuxième couche (111) et incluant 5 un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Ti, TiN, Cr et Ta ; -une quatrième couche (113) formée sur la troisième couche (112) et incluant un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Al, TiN, SiO2, A1203 et TaN -une cinquième couche (114) formée sur la quatrième couche (113) et incluant 10 un matériau sélectionné dans le groupe comprenant Fe, Ni, Co, Cr, Pd et un de leurs alliages, lesdits nanofils (12) étant fixés à la cinquième couche. 8. Structure d'échange thermique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une superposition de couches séparées du support 15 par l'intermédiaire des nanofils (12), cette superposition de couches incluant : -une sixième couche (151) fixée aux nanofils et incluant du graphène ; -une septième couche (152) formée sur la sixième couche (151) et incluant du Fe -une huitième couche (153) formée sur la septième couche (152) et incluant 20 de l'AI, -une neuvième couche (154) formée sur la huitième couche (153) et incluant du Ti -une dixième couche (155) formée sur la neuvième couche (154) et incluant du Ag ou du Au. 25 9. Structure d'échange thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une superposition de couches séparées du support par l'intermédiaire des nanofils (12), cette superposition de couches incluant : -une onzième couche (151) fixée aux nanofils et incluant Ti, du Cr, du Zr ou du 30 Hf , -une douzième couche (152) formée sur la onzième couche (151) et incluant de l'Au; -une treizième couche (153) formée sur la douzième couche (152) et incluant du In; 35 -une quatorzième neuvième couche (154) formée sur la treizième couche (153) et incluant du Ti, du Cr, du Zr ou du Hf ; -une quinzième couche (155) formée sur la quatorzième couche (154) et incluant du graphène ; -une seizième couche (156) formée la quinzième couche (155) et incluant du Ti, du Cr, du Zr ou du Hf ; ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 18 -une dix-septième couche (157) formée sur la seizième couche (156) et incluant du Ag ou du Au. 10. Assemblage (9), comprenant : 5 -un composant électronique (2) présentant une face revêtue d'une couche métallisée (20) ; -un dissipateur thermique (3) ; -une structure d'échange thermique (1), comprenant : -un support (10) conducteur thermiquement ; 10 -des premiers nanofils conducteurs thermiquement (12) s'étendant en saillie selon une direction normale par rapport à une première surface du support (10) ; -un élément fritté (13) entourant lesdits premiers nanofils (12) et solidarisant le composant électronique (2) au dissipateur thermique (3) de façon à comprimer 15 lesdits premiers nanofils conducteurs (12) entre ladite couche métallisée (20) et ledit support (10). 11. Assemblage (9) selon la revendication 10, dans lequel ledit élément fritté (13) forme un joint étanche entre le composant électronique (2) et le dissipateur 20 thermique (3) autour desdits premiers nanofils conducteurs (12). 12.Assemblage (9) selon la revendication 10 ou 11, dans lequel ladite structure d'échange thermique (1) comprend en outre des deuxièmes nanofils conducteurs thermiquement (14) s'étendant en saillie selon une direction 25 normale par rapport à une deuxième surface du support (10), ledit élément fritté (13) entourant lesdits deuxièmes nanofils (14) et solidarisant le composant électronique (2) au dissipateur thermique (3) de façon à comprimer lesdits deuxièmes nanofils conducteurs (14) entre ledit dissipateur thermique (3) et ledit support (10). 30 13. Procédé d'assemblage d'une structure d'échange thermique (1) à un composant électronique (2), comprenant les étapes de : -placement d'une structure d'échange thermique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, de sorte que son élément en matériau à fritter (13) 35 soit en contact avec une face d'un composant électronique (2) et soit en contact avec un dispositif mécanique (3) ; -frittage dudit élément en matériau à fritter (13) de façon à solidariser ledit composant électronique (2) audit dispositif mécanique (3) par l'intermédiaire dudit élément (13) et de sorte que la contraction volumique dudit matériau à 40 fritter (13) durant le frittage comprime lesdits premiers nanofils (12) de la ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx 3059822 19 structure d'échange thermique contre ladite face du composant électronique (2). 14. Procédé d'assemblage selon la revendication 13, dans lequel ledit dispositif 5 mécanique (3) est un dissipateur thermique. ICG011120-DD17485 FR Depot Texte.docx