Brevet FR3083957A1 — publié le 20200117

L'invention a pour domaine technique les dissipateurs thermiques pour l'électronique, et plus particulièrement de tels dissipateurs en matériaux composites. Les composants électroniques produisent un dégagement thermique par effet Joules, sans conséquence tant que les composants sont disposés de façon isolée et dans 5 un milieu favorisant la dissipation thermique. Toutefois, dès qu'ils sont employés au sein de cartes électroniques ou intégrés au sein de circuits intégrés, tels que des processeurs, le dégagement thermique d'un composant électronique peut devenir problématique. C'est également le cas pour les composants électroniques de puissance tels que des transistors à effet de champ à grille isolée MOSFET (acronyme anglophone pour Le dissipateur thermique peut être réalisé dans un matériau comprenant des fibres de graphite maintenues sensiblement parallèles dans une matrice composite. La deuxième face peut être munie d'au moins un moyen d'augmentation de la surface d'échange du dissipateur thermique avec le milieu dans lequel dissiper la chaleur générée par les composants électroniques, notamment une ailette. Deux dispositifs d'amélioration de la conductivité thermique voisins peuvent être connectés par l'intermédiaire de leurs sections latérales de révolution. Dans un dispositif d'amélioration de la conductivité thermique, la largeur du pion peut être égale à l'épaisseur de la section latérale de révolution. La section latérale de révolution d'un dispositif d'amélioration de la 20 conductivité thermique peut présenter un angle de 300 avec le pion dudit dispositif d'amélioration de la conductivité thermique. Le dissipateur thermique peut comprendre des moyens de fixation démontables. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 25 lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemples non limitatifs et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue en coupe du dissipateur thermique selon l'invention, la figure 2 illustre une vue en coupe d'un dispositif d'amélioration de la 30 conductivité thermique d'un dissipateur thermique selon l'invention, et la figure 3 illustre une vue plongeante sur une dissipateur thermique selon l'invention. L'inventeur a eu l'idée d'utiliser un matériau composite révolutionnaire afin de former un dissipateur thermique par injection ou moulage. 35 Un tel matériau comprend des fibres de graphite dans une matrice composite. On rappelle que le graphite est une forme cristalline particulière du carbone formant un empilement de feuilles, chaque feuille présentant une structure en nid d'abeille totalement 3 en carbone et formant un unique cristal. La conductivité thermique d'un tel cristal est particulièrement bonne dans le plan d'une feuille, de l'ordre de 168W/mK. La conductivité d'une feuille à l'autre est alors dépendante de la conductivité du milieu dans lequel les feuillets sont inclus, ici la matrice composite. La conductivité d'une matrice composite en 5 polyamide est de l'ordre de 0,25VV/mK et varie en fonction du degré de polymérisation. A titre de comparaison, la conductivité thermique de l'aluminium est de 250VV/mK. Le matériau présente la particularité que les fibres de graphite sont orientées de sorte à être sensiblement parallèles entre elles et perpendiculaires à la surface à dissiper thermiquement, par exemple la surface du dispositif. Ce faisant, le matériau 10 présente une première conductivité thermique dans les directions comprises dans un plan parallèle au plan des fibres de graphite, et une deuxième conductivité thermique dans la direction perpendiculaire au plan des fibres de graphite. La première conductivité, de l'ordre de 14W/mK, est supérieure à la deuxième conductivité, de l'ordre de 5W/mK. Un tel matériau est combiné à une forme particulière du dissipateur thermique 15 permettant de maintenir les propriétés d'orientation de la conductivité thermique du matériau. Le dissipateur thermique selon l'invention se présente sous la forme d'une plaque s'adaptant à la superficie de la carte électronique ou du processeur comprenant les composants générant de la chaleur à dissiper. La figure 1 illustre une vue en coupe du dissipateur thermique 1 comprenant une première face 2 au contact des composants générant de la chaleur à évacuer et une deuxième face 3 en contact avec le milieu dans lequel dissiper la chaleur générée par les composants. Dans un mode de réalisation particulier, la deuxième face 3 est munie d'au 25 moins un moyen 4 d'augmentation de la surface d'échange, tel qu'une ailette. La deuxième face 3 comprend également au moins une surface en forme de dôme 5 correspondant à une première extrémité d'un pion 6 sur la première face 2. La deuxième extrémité du pion 6 est en contact direct ou indirect avec au moins une partie des composants générant de la chaleur à dissiper, éventuellement par l'intermédiaire d'un 30 composé thermique conducteur, de type pâte thermique. Toujours dans le plan de coupe de la figure 1, on peut voir que la première extrémité du pion 6 est connectée de part et d'autre à une section latérale de révolution 7 dont les surfaces externes du côté de la deuxième surface 3 sont comprises pour parties dans la surface en forme de dôme 5. 35 La surface en forme de dôme 5, le pion 6 et la section latérale de révolution 7 correspondante forment un dispositif d'amélioration de la conductivité thermique. Un dissipateur thermique 1 selon l'invention peut comprendre plusieurs dispositifs 4 d'amélioration de la conductivité thermique connectés chacun par l'intermédiaire de leurs sections latérales de révolution 7. La figure 2 illustre plus en détail un dispositif d'amélioration de la conductivité thermique. On peut y voir que la largeur du pion 6 est égale à l'épaisseur des sections 5 latérales de révolution 7. On peut voir également que les sections latérales présentent un angle de 600 l'une par rapport à l'autre. Enfin, lasurface en forme de dôme présente un rayon de courbure de 3. Ce dimensionnement permet de maintenir au mieux, lors du moulage par injection, l'alignement des fibres de graphite dans le matériau de moulage. On obtient ainsi un dispositif d'amélioration de la conductivité thermique dans 10 lequel la conductivité thermique est la meilleure selon une direction selon l'épaisseur du dissipateur thermique. La figure 3 illustre une vue plongeante sur une dissipateur thermique selon l'invention, comprenant cinq dispositifs d'amélioration de la conductivité thermique disposés sur une surélévation permettant de disposer les dispositifs d'amélioration de la 15 conductivité thermique au contact des composants électroniques ou processeurs disposés en regard. On peut voir que chaque dispositif d'amélioration de la conductivité thermique comprend un pion 6 entouré par une surface de révolution 7a en forme de puits résultant de la rotation de la surface interne d'une section latérale de révolution 7 autour de l'axe de révolution du pion 6 correspondant. 20 Le dissipateur thermique est muni par ailleurs d'un épaulement permettant de sceller les composants de la carte électronique sur laquelle est disposé le dissipateur thermique 1. Des moyens de fixations peuvent être prévus pour solidariser le dissipateur thermique 1 à la carte électronique correspondante, par l'intermédiaire de vis et d'alésages correspondants comme illustré sur la figure 3, REVENDICATIONS1. Dissipateur thermique (1) comprenant une première face (2) au contact de composants électroniques générant de la chaleur à évacuer et une deuxième face (3) en contact avec le milieu dans lequel dissiper la chaleur générée par les composants électroniques, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un dispositif d'amélioration de la conductivité thermique comprenant une surface en forme de dôme (5), un pion (6) et une section latérale de révolution (7) autour du pion (6), la surface en forme de dôme (5) étant connectée à une extrémité d'un pion (6) et à la section latérale de révolution (7), - la surface en forme de dôme (5) étant disposée du côté de la deuxième face (3), l'extrémité libre du pion (6) étant disposée du côté de la première face (2). 2. Dissipateur thermique selon la revendication 1, dans lequel le dissipateur thermique est réalisé en un matériau comprenant des fibres de graphite maintenues sensiblement parallèles dans une matrice composite. 3. Dissipateur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la deuxième face (3) est munie d'au moins un moyen (4) d'augmentation de la surface d'échange du dissipateur thermique avec le milieu dans lequel la chaleur générée par les composants électroniques est à dissiper, notamment une ailette. 4. Dissipateur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel deux dispositifs d'amélioration de la conductivité thermique voisins sont connectés par l'intermédiaire de leurs sections latérales de révolution (7). 5. Dissipateur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, dans un dispositif d'amélioration de la conductivité thermique, la largeur du pion (6) est égale à l'épaisseur de la section latérale de révolution (7). 6. Dissipateur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la section latérale de révolution (7) d'un dispositif d'amélioration de la conductivité thermique présente un angle de 300 avec le pion (6) dudit dispositif d'amélioration de la conductivité thermique. 7. Dissipateur thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens de fixation démontables.