Brevet FR3056016A1 — publié le 20180316

Module de circuit électronique La présente invention concerne un module de circuit électronique. US 5,359,488 divulgue un module de circuit électronique comprenant deux cartes de circuit électronique parallèles qui sont connecté par un dissipateur thermique composite. Le but de la demande est de proposer un module de circuit électronique qui est mécaniquement stable et a une capabilité de refroidissement importante. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un module de circuit électronique comprenant : - un dissipateur thermique comprenant une première plaque de base, une deuxième plaque de base et une pluralité d'ailettes d'échange thermique reliant la première plaque de base à la deuxième plaque de base, - une première carte de circuit imprimé fixée à la première plaque de base, et - une deuxième carte de circuit imprimé fixée à la deuxième plaque de base. Selon des caractéristiques avantageuses : - le dissipateur thermique est rigide ; - le dissipateur thermique est formé d'un métal, en particulier formé d'aluminium ; - le dissipateur thermique est fabriqué d'une ou deux pièces extrudées ; - la taille de la première plaque de base correspond sensiblement à la taille de la première carte de circuit imprimé et/ou la taille de la deuxième plaque de base correspond sensiblement à la taille de la deuxième carte de circuit imprimé ; - chaque carte de circuit imprimé est supérieur de 10 à 25 pourcent, en particulier de 15 à 20 pourcent, par rapport à la surface de chaque plaque de base du dissipateur thermique ; - la première carte de circuit imprimé est munie d'une première partie de connexion s'étendant au-delà de la première plaque de base et/ou la deuxième carte de circuit imprimé est munie d'une deuxième partie de connexion s'étendant au-delà de la deuxième plaque de base, la première et/ou deuxième partie de connexion étant munies d'un ou plusieurs connecteurs ; - la première carte de circuit imprimé et la deuxième carte de circuit imprimé sont connectées électriquement entre elles par un ou plusieurs conducteurs ; - un matériau d'interface thermique est agencé entre chaque carte de circuit imprimé et la plaque de base respective ; 3056016 2 Ce but est également atteint, conformément à l'invention, par un véhicule ferroviaire ou équipement de voie ferrée comprenant un module selon un mode de réalisation divulgué ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la 5 description faite ci-dessous, en référence aux dessins, qui illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective de l'ensemble d'un module de circuit électronique selon l'invention : - la figure 2 est une vue en perspective d'un tiroir comprenant plusieurs ensembles 10 selon l'invention. la figure 1 montre en perspective un module de circuit électronique 1. Pour faciliter l'explication de l'invention, un système d'axes X, Y, Z est défini. Les axes X, Y, Z sont orthogonaux entre eux. Le module 1 comprend un dissipateur thermique 3. Le dissipateur thermique 3 15 peut être fabriqué de deux parties identiques. Le dissipateur thermique est fabriqué en métal, par exemple en aluminium. Dans un mode de réalisation, le dissipateur thermique 3 est extrudé suivant la direction de l'axe X. Dans un mode de réalisation, le dissipateur thermique est refroidi par convection, en particulier par convection d'air. Le dissipateur thermique 3 comprend une première plaque de base 5a et une 20 deuxième plaque de base 5b. Chaque plaque de base 5a, 5b est plane et s'étend dans un plan défini par les axes X et Y. En d'autre termes, les plaques de base 5a, 5b sont parallèles entre elles. Chaque plaque de base 5a, 5b est rectangulaire. Les dimensions des deux plaques de base 5a, 5b sont sensiblement identiques. En outre, le dissipateur thermique 3 comprend des ailettes 7 d'échange thermique. 25 Les ailettes 7 s'étendent depuis chaque plaque de base 5a, 5b suivant l'axe Z. Les ailettes 7 d'échange thermique s'étendent dans un plan X-Z. En d'autres mots, les ailettes 7 relient la première plaque de base 5a à la deuxième plaque de base 5b. Dans le mode de réalisation où le dissipateur thermique est fabriqué de deux parties identiques, chaque partie comprend un tronçon de chaque ailette. Les parties sont, par exemple, séparées 30 dans un plan X-Y. Les ailettes 7 d'échange thermique ont, suivant la direction X, la même dimension que la plaque de base 5a, 5b. Dans d'autres modes de réalisation, la dimension suivant la direction X des plaques de base 5a, 5b est différentes de la dimension des ailettes 7. Les ailettes 7 d'échange thermique sont, suivant la direction de l'axe Y, régulièrement distribuées. Dans un autre mode de réalisation, les ailettes 7 sont, suivant la direction Y, distribuées de manière symétrique et/ou irrégulièrement. 3056016 3 Dans un mode de réalisation, les ailettes 7 d'échange thermique ou au moins une partie des ailettes 7 d'échange thermique sont venues de matière avec au moins une plaque de base 5a, 5b. Dans un mode de réalisation, l'espace entre deux ailettes d'échange thermique adjacentes est vide pour laisser circuler un flux d'air. 5 Le module 1 est pourvu de deux cartes 9a, 9b de circuit imprimé. Chaque carte 9a, 9b de circuit imprimé comprend un ou plusieurs circuits passifs et/ou circuits actifs. Des circuits actifs sont pourvus d'un ou plusieurs microprocesseurs et autres composants émettant de la chaleur. Les cartes 9a, 9b de circuit imprimé sont agencées dans un plan X-Y, parallèle aux plaques 5a, 5b de base du dissipateur thermique 3. 10 La première carte 9a de circuit imprimé est fixée par un moyen de fixation, par exemple une vis ou un rivet, à la première plaque 5a de base. La deuxième carte 9b de circuit imprimé est fixée par un moyen de fixation 10, par exemple une vis ou un rivet, à la deuxième plaque 5b de base. Les cartes de circuit imprimé 9a, 9b sont agencées à l'extérieur des plaques de base 5a, 5b. Donc, la distance entre les cartes 9a, 9b de circuit 15 imprimé est supérieure à la distance entre les plaques 5a, 5b de base. Les cartes 9a, 9b de circuit imprimé sont fixées à la plaque de base de telle manière que la chaleur produite par les circuits électroniques est transportée au dissipateur thermique 3. Egalement d'autres moyens de fixation peuvent être utilisés pour fixer les cartes 9a, 9b de circuit imprimé aux plaques 5a, 5b de bases respectives, par exemple une colle conductrice 20 thermique. Dans un mode de réalisation, un matériau d'interface thermique est utilisé entre la plaque de base et la carte de circuit imprimé respectif. Par exemple le matériau d'interface thermique est une pâte ou graisse thermique, un matelas thermique ou une colle conductrice thermique, sans que cette liste soit exhaustive. Le matériau d'interface 25 thermique permet notamment d'éviter la présence de bulles d'air entre la plaque de base et la carte de circuit imprimé et/ou de ne pas comprimer mécaniquement deux surfaces solides au risque de briser la carte de circuit imprimé. Dans un autre mode de réalisation, aucun matériau d'interface thermique n'est utilisé. Dans un mode de réalisation, la première carte 9a de circuit imprimé est une carte 30 fille et la deuxième carte 9b de circuit imprimé est une carte mère. Dans un mode de réalisation, la carte fille est propre à fournir des fonctions que la carte mère ne peut pas exécuter seule. Dans un mode de réalisation, la première carte 9a de circuit imprimé et la deuxième carte 9b de circuit imprimé fonctionnent comme un circuit ou module électronique unique. 35 Selon un mode de réalisation, la taille de la première plaque 5a de base correspond sensiblement à la taille de la première carte 9a de circuit imprimé et/ou la 3056016 4 taille de la deuxième plaque 5b de base correspond sensiblement à la taille de la deuxième carte 9b de circuit imprimé. En particulier, la surface de chaque carte 9a, 9b de circuit imprimé est supérieur de 10 à 25 pourcent, en particulier de 15 à 20 pourcent, par rapport à la surface de chaque plaque 5a, 5b de base du dissipateur thermique 3 5 Par exemple, les cartes 9a, 9b de circuit imprimé s'étendent par une partie de connexion 11a, 11 b au-delà de la plaque 5a, 5b de base respective, par exemple suivant l'axe Y. Les parties de connexion 11 a, 11 b des deux cartes 9a, 9b de circuit imprimé sont agencées vis-à-vis suivant l'axe Z. Chaque partie de connexion 11 a, llb est pourvue d'un ou plusieurs connecteurs. Par exemple, la partie de connexion 11 b de la deuxième carte 10 9b de circuit imprimé comporte un ou plusieurs connecteurs 13 propre à connecter le module 1 avec des circuits électroniques externes au module 1 de circuit électronique. Dans un mode de réalisation seulement la deuxième carte 9b de circuit imprimé est propre à être reliée avec des circuits électroniques externes au module 1. Dans un autre mode de réalisation, plusieurs cartes de circuit imprimé sont 15 agencées sur une plaque de base 5a, 5b. Par exemple la taille de la première carte 9a de circuit imprimé et/ou la deuxième carte 9b de circuit imprimé est inférieure à la taille de la plaque de base 5a, 5b. Dans un mode de réalisation, la partie de connexion 11 a de la première carte 9a de circuit imprimé est reliée par un conducteur, par exemple un conducteur méplat, à la 20 deuxième carte 5b de circuit imprimé, en particulier à la partie de connexion 11 b de la deuxième carte 9b de circuit imprimé. Dans un autre mode de réalisation, les deux cartes sont reliées par une nappe de connexion ou tout autre connecteur. Le module 1 de circuit électronique est muni d'une face avant 15 s'étendant dans un plan X-Z orthogonal au plan des cartes 9a, 9b de circuit imprimé. La face avant est 25 fixée au dissipateur thermique 3. La face avant est agencée à une extrémité opposée aux parties de connexion 11 a, llb suivant l'axe Y. Dans un mode de réalisation, la face avant 15 est extrudée en même temps que le dissipateur thermique 3. Cela permet notamment d'éviter d'utiliser des fixations entre une face avant 15 rapportée et les cartes 9a, 9bde circuit imprimé. Dans ce cas, la face avant 15 participe en outre au refroidissement au 30 même titre qu'une ailette 7. Lorsque plusieurs modules identiques sont assemblés au sein d'un même tiroir 17 d'équipement, par exemple, comme représenté à la figure 2, ces faces avant 15, qui se retrouvent côte-à-côte, constituent alors la façade avant du tiroir 17. A noter que lorsque des tiroirs sont assemblés en colonne dans une armoire ou un coffre, le flux d'air passant 35 le long des façades de tiroir (et donc des faces avant des modules) peut être différent de celui qui traverse les tiroirs et donc les modules (et donc qui passe entre les ailettes 7 du 3056016 5 dissipateur thermique 3), tant en terme de vitesse que de température. Dans un autre mode de réalisation, la face avant n'est pas thermiquement connectée au dissipateur thermique 3, ceci afin d'éviter qu'elle n'atteigne des températures importantes, et évite de mettre en danger une personne qui interviendrait sur la façade du tiroir, par exemple avec 5 un risque de contact avec une surface à température supérieure à 60°C. Dans un mode de réalisation, les cartes électroniques sont de tailles différentes. Dans ce cas, le dissipateur thermique 3 ne couvre qu'une partie de la carte. Dans un mode de réalisation, plusieurs dissipateurs thermiques doubles sont fixées à une même carte mère d'une part et à différentes cartes filles d'autre part. Cela 10 permet notamment d'assembler plusieurs cartes filles identiques ou non. Par exemple, le module comprend deux dissipateurs thermiques 3 agencé sur chaque côté d'une carte de circuit imprimé et une carte fille est respectivement agencée sur l'autre côté du dissipateur thermique respectif. Dans un mode de réalisation, la distribution des composants électroniques actifs 15 et/ou passifs sur la première carte de circuit imprimé 9a et la distribution des composants électroniques actifs et/ou passifs sur la deuxième carte de circuit imprimé 9b sont adaptées entre elles pour permettre un refroidissement optimal de ces composants par le dissipateur thermique 3, en particulier car la première carte de circuit imprimé 9a est connectée thermiquement à la deuxième carte de circuit imprimé 9b par le dissipateur 20 thermique 3. Le module 1 permet d'utiliser un seul moyen de refroidissement, ici le dissipateur thermique 3 pour les deux cartes 9a, 9b de circuit imprimé et, en même temps, de garantir une stabilité mécanique entre ces deux cartes 9a, 9b. Autrement dit, chaque ailette 7 est propre à refroidir deux cartes de circuit imprimé agencées aux deux extrémités de leurs 25 ailettes respectives. REVENDICATIONS1.- Module (1) de circuit électronique comprenant : un dissipateur thermique (3) comprenant une première plaque de base (5a), une deuxième plaque de base (5b) et une pluralité d'ailettes (7) d'échange thermique reliant la première plaque de base à la deuxième plaque de base, une première carte de circuit imprimé (9a) fixée à la première plaque de base, et une deuxième carte de circuit imprimé (9b) fixée à la deuxième plaque de base. 2.- Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dissipateur thermique (3) est rigide. 3.- Module selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dissipateur thermique (3) est formé d'un métal, en particulier formé d'aluminium. 4.- Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dissipateur thermique (3) est fabriqué d'une ou deux pièces extrudées. 5.- Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la taille de la première plaque de base correspond sensiblement à la taille de la première carte de circuit imprimé et/ou la taille de la deuxième plaque de base correspond sensiblement à la taille de la deuxième carte de circuit imprimé . 6. - Module selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface chaque carte de circuit imprimé est supérieur de 10 à 25 pourcent, en particulier de 15 à 20 pourcent, par rapport à la surface de chaque plaque de base du dissipateur thermique. 7. Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première carte de circuit imprimé (9a) est munie d'une première partie de connexion (11 a) s'étendant au-delà de la première plaque de base (5a) et/ou la deuxième carte de circuit imprimé (9b) est munie d'une deuxième partie de connexion (11b) s'étendant au-delà de la deuxième plaque de base (5b), la première et/ou deuxième partie de connexion étant munies d'un ou plusieurs connecteurs. 3056016 7 8. - Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première carte de circuit imprimé (9a) et la deuxième carte de circuit imprimé (9b) sont connectées électriquement entre elles par un ou plusieurs conducteurs. 5 9.- Module selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que un matériau d'interface thermique est agencé entre chaque carte de circuit imprimé (9a, 9b) et la plaque de base (5a, 5b) respective. 10. Véhicule ferroviaire ou équipement de voie ferrée comprenant un module 10 selon l'une quelconque des revendications précédentes.