Brevet FR3091140A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : BOÎTIER comportant un dispositif de transfert de chaleur a base de picots métalliques inseres dans une paroi du boitier Domaine technique 100011 La présente invention concerne de manière générale le domaine des équipements électroniques aéronautiques embarqués et plus particulièrement les boîtiers contenant des cartes électroniques. 100021 La présente invention consiste à réaliser une pièce monobloc du système de fixation avec une forte conductibilité thermique dans un composite tissé, tressé ou drapé. La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'un tel boîtier. Technique antérieure [0003] Pour fonctionner, les cartes électroniques sont fixées dans des boîtiers par des guides de cartes qui se verrouillent dans des glissières fixées au boîtier. Les cartes électroniques générant de la chaleur par effet Joule, il est nécessaire d'évacuer cette chaleur à l'extérieur du boîtier. [0004] Actuellement, il est connu d'utiliser des boîtiers réalisés en métal, comme par exemple en aluminium. En effet, les environnements aéronautiques sont très sévères, les électroniques sont placées dans des environnements de températures très élevées (de 80°C à 100°C voire 180°C). Or, le métal présente une bonne conductivité thermique et permet ainsi une bonne évacuation de la chaleur. [0005] Cependant de tels boîtiers sont relativement lourds, et lorsqu'ils sont embarqués, il est souhaitable qu'ils soient le moins lourd possible. [0006] A cette fin, des boîtiers en résines thermoplastiques ou thermodurcissables ont été dé- veloppés, mais ces matériaux présentent. des conductivités thermiques faibles incompatibles avec une bonne évacuation de la chaleur. [0007] Il est donc nécessaire de trouver une solution permettant un gain de poids tout en assurant une bonne évacuation de la chaleur. Exposé de l'invention [0008] Un objet de la présente invention est de proposer un boîtier réalisé en un composite tissé, tressé ou drapé carbone avec une résine thermoplastique ou thermodurcissable dans lequel est implantée une carte électronique (PCB) et qui comporte un dispositif de transfert de la chaleur de la carte électronique vers l'extérieur du boîtier. [0009] A cet effet, est proposé un boîtier comportant : [0010] - une paroi réalisée en un composite tissé ou tressé carbone avec une résine thermo- plastique ou thermodurcissable, 2 [0011] - une carte électronique, et [0012] - un dispositif de transfert de chaleur qui est réalisé en métal et qui comporte un sabot contre lequel est appuyée la carte électronique et des picots solidaires du sabot insérés dans la paroi. [0013] Un tel boîtier permet donc un bon transfert de la chaleur vers l'extérieur grâce au sabot en métal en contact avec la carte électronique et aux picots insérés dans la paroi du boîtier. En outre, le composite tissé, tressé ou drapé carbone avec la résine thermoplastique ou thermodurcissable est plus léger que le métal. [0014] Selon un mode de réalisation particulier, le sabot est une barre rectiligne. [0015] Selon un mode de réalisation particulier, le sabot est un profilé en U. [0016] Selon un mode de réalisation particulier, le sabot est un cadre. [0017] Avantageusement, le sabot présente des fentes dans chacune desquelles un picot est introduit et fixé. [0018] Avantageusement, le sabot présente à la hase des picots, des canaux. [0019] L'invention propose également un procédé de réalisation d'un boîtier selon l'une des variantes précédentes, où ledit procédé consiste en : [0020] - une étape de réalisation au cours de laquelle une préforme de fibre de carbone sèche est réalisée dans un moule, [0021] - une étape de mise en place au cours de laquelle un dispositif de transfert de chaleur est mis en place avec les picots insérés dans ladite préforme de fibre sèche, [0022] - une étape de fermeture au cours de laquelle le moule contenant la préforme de fibre sèche et le dispositif de transfert de chaleur est fermé, [0023] - une étape d'injection au cours de laquelle une résine fluide et thermodurcissable est injectée dans le moule ainsi fermé et [0024] - une étape de polymérisation au cours de laquelle la préforme de fibre sèche, la résille et le dispositif de transfert de chaleur subissent une polymérisation dans le moule. [0025] L'invention propose également un procédé de réalisation d'un boîtier selon l'une des variantes précédentes, où ledit procédé consiste en : [0026] - une étape de chauffe au cours de laquelle une paroi en composite tissé carbone avec résille thermoplastique est chauffée pour la ramollir, [0027] - une étape de mise en place au cours de laquelle un dispositif de transfert de chaleur est mis en place avec les picots insérés en force dans ladite paroi ainsi chauffée, [0028] - une étape de mise en pression au cours de laquelle la paroi avec les picots sont mis sous pression, et [0029] - une étape de refroidissement au cours de laquelle la paroi avec le dispositif de transfert de chaleur ainsi mis sous pression sont refroidis. 3 Brève description des dessins [0030] Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réa- lisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : [0031] [fig.1] est une vue de côté d'un boîtier selon un premier mode de réalisation de l'invention, [0032] [fig.2] est une vue de côté d'un boîtier selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, [0033] [fig.3] est une vue en perspective d'un dispositif de transfert de chaleur selon le premier mode de réalisation de l'invention, [0034] [fig.4] est une vue en perspective d'un dispositif de transfert de chaleur selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, [0035] [fig.5] est une vue en perspective d'une variante d'un picot pour un dispositif de transfert de chaleur selon l'invention, et [0036] [fig.6] est une vue en perspective d'une autre variante d'un picot pour un dispositif de transfert de chaleur selon l'invention. [0037] EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION [0038] La Fig. 1 montre un boîtier 100 selon un premier mode de réalisation de l'invention qui comporte une paroi 102 et une carte électronique (PCB) 104. La paroi 102 est réalisée en composite tissé, tressé ou drapé carbone avec une résine thermoplastique ou thermodurcissable. Bien sûr, l'objet de l'invention s'applique de la même manière pour plusieurs cartes électroniques 104. [0039] Lc boîtier 100 comporte également un dispositif de transfert de chaleur 106 contre lequel est appuyée la carte électronique 104. [0040] La Fig. 3 montre le dispositif de transfert de chaleur 106 qui est réalisé en métal et qui comporte un sabot 302 et des picots 304 solidaires du sabot 302. Pour solidariser les picots 304 au sabot 302, celui-ci présente des fentes dans chacune desquelles un picot 304 est introduit et fixé. [0041] Les picots 304 sont insérés dans la paroi 102 et la carte électronique 104 est appuyée contre le sabot 302. [0042] La chaleur émise par la carte électronique 104 se transfère alors naturellement au sabot 302 puis aux picots 304 et à l'extérieur à travers la paroi 102. [0043] Dans le mode de réalisation de la Fig. 1, le sabot 302 prend la forme d'une barre rectiligne contre laquelle s'appuie la carte électronique 104. [0044] La Fig. 2 montre un boîtier 200 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention qui comporte une paroi 102 et une carte électronique (PCB) 104. La paroi 102 est réalisée en composite tissé, tressé ou drapé carbone avec une résine thermoplastique ou thermodurcissable. [0045] Le boîtier 200 comporte également un dispositif de transfert de chaleur 206 contre lequel est appuyée la carte électronique 104. [0046] La Fig. 4 montre le dispositif de transfert de chaleur 206 qui est réalisé en métal et qui comporte un sabot 402 et des picots 404 solidaires du sabot 402. Pour solidariser les picots 404 au sabot 402, celui-ci présente des fentes dans chacune desquelles un picot 404 est introduit et fixé. [0047] Les picots 404 sont insérés dans la paroi 102 et la carte électronique 104 est appuyée contre le sabot 402. [0048] La chaleur émise par la carte électronique 104 se transfère alors naturellement au sabot 402 puis aux picots 404 et à l'extérieur à travers la paroi 102. [0049] Dans le mode de réalisation de la Fig. 2, le sabot 402 prend la forme d'un profilé en U dans lequel s'introduit la carte électronique 104 et contre une paroi duquel s'appuie la carte électronique 104. [0050] La carte électronique 104 est fixée. Dans le mode de réalisation de l'invention présenté à la Fig. 1 et la Fig. 2, la carte électronique 104 est maintenue en position par l'utilisation d'un guide et verrou de carte 108 (« tard lock » en anglais) qui plaque la carte électronique 104 contre le sabot 302, 402. [0051] Bien sûr, il est possible d'utiliser une autre méthode de fixation comme par exemple des éléments de visserie qui fixent la carte électronique 104 au sabot 302, 402. [0052] De la même manière, le sabot 302, 402 peut prendre d'autres formes. Par exemple, il peut prendre la forme d'un cadre sur lequel se pose et se fixe la carte électronique 104 par exemple à l'aide de vis. La forme du sabot 302, 402 dépend entre autres des positions des zones chaudes de la carte électronique 104 et de la nécessité d'avoir une bonne tenue mécanique de la carte électronique 104. [0053] Le fait que le matériau constituant la paroi 102 est basé sur un composite tissé, tressé ou drapé carbone permet aux picots 304 de s'insérer dans les mailles du composite pour une meilleure transmission de la chaleur. [0054] L'utilisation d'un composite tissé, tressé ou drapé carbone avec une résine thermo- plastique ou thermodurcissable pour la paroi 102 et de la mise en place du dispositif de transfert de chaleur 106, 206 entre la carte électronique 104 et la paroi 102 permet d'avoir un boîtier 100, 200 léger et assurant une bonne évacuation de la chaleur par les picots 304, 404 par rapport à un assemblage de l'état de la technique sans dispositif de transfert de chaleur 106, 206. [0055] Dans le mode de réalisation de l'invention représenté aux Figs. 3 et 4, chaque picot 304, 404 présente une base solidaire du sabot 302, 402 et une pointe à l'opposé de ladite hase. Chaque picot 304, 404 présente ici un profil triangulaire entre ladite hase et la pointe. [0056] Les Figs. 5 et 6 présentent des picots 504, 604 avec des profils différents. Le picot 504 présente un profil triangulaire avec une pointe affinée. Le picot 604 présente un profil triangulaire avec une pointe affinée et une hase en forme de losange. [0057] Chaque picot peut prendre d'autres formes. Par exemple, le picot peut comporter une hase en forme de croix. [0058] Pour renforcer la fixation du dispositif de transfert de chaleur 106, 206 sur la paroi 102, le sabot 302, 402 présente à la hase des picots 304, 404, des canaux 306, 406 dans lesquels la résine thermoplastique ou thermodurcissable pénètre lors de la réalisation du boîtier 100, 200. [0059] Les canaux 306, 406 permettent une insertion de la résine dans le sabot 302, 402 pour une meilleure tenue de la pièce au global et une diminution de la contrainte résine en cas de vibration et éviter tout risque de fissures. [0060] Dans le cas d'une paroi 102 avec résine thermodurcissable, un procédé de réalisation du boîtier 100, 200 consiste en : [0061] - une étape de réalisation au cours de laquelle une préforme de fibre de carbone sèche est réalisée dans un moule, cette préforme de fibre sèche étant destinée à former la paroi 102, [0062] - une étape de mise en place au cours de laquelle un dispositif de transfert de chaleur 106, 206 est mis en place avec les picots 304, 404 insérés dans ladite préforme de fibre sèche, [0063] - une étape de fermeture au cours de laquelle le moule contenant la préforme de fibre sèche et le dispositif de transfert de chaleur 106, 206 est fermé, [0064] - une étape d'injection au cours de laquelle une résine fluide et thermodurcissable est injectée dans le moule ainsi fermé pour imprégner la préforme de fibre sèche et [0065] - une étape de polymérisation au cours de laquelle la préforme de fibre sèche, la résine et le dispositif de transfert de chaleur 106, 206 subissent une polymérisation dans le moule. [0066] La polymérisation consiste en un chauffage approprié selon les matériaux mis en oeuvre. [0067] Un tel procédé permet de créer ainsi la paroi 102 avec les picots 304, 404 insérés dans la paroi 102. En outre, lorsqu'il y a des canaux 306, 406, les fibres sèches et la résine thermodurcissable fluide se répandent également dans les canaux 306, 406. [0068] La carte électronique 104 peut ensuite être mise en place contre le sabot 302, 402 du 6 dispositif de transfert de chaleur 106, 206. [0069] Dans le cas d'une paroi 102 avec résine thermoplastique, un procédé de réalisation du boîtier 100, 200 consiste en : [0070] - une étape de chauffe au cours de laquelle la paroi 102 en composite tissé drapé carbone avec résine thermoplastique est chauffée pour la ramollir, [0071] - une étape de mise en place au cours de laquelle un dispositif de transfert de chaleur 106, 206 est mis en place avec les picots 304, 404 insérés en force dans ladite paroi 102 ainsi chauffée, [0072] - une étape de mise en pression au cours de laquelle la paroi 102 avec les picots 304, 404 sont mis sous pression pour les maintenir imbriqués et assurer la planéité de la paroi 102, et [0073] - une étape de refroidissement au cours de laquelle la paroi 102 avec le dispositif de transfert de chaleur 106, 206 ainsi mis sous pression sont refroidis pour durcir à nouveau la paroi 102. [0074] La carte électronique 104 peut ensuite être mise en place contre le sabot 302, 402 du dispositif de transfert de chaleur 106, 206. [0075] Selon un mode de réalisation particulier, le sabot 302, 402 et les picots 304, 404 sont réalisés par fabrication additive. Il est alors possible de réaliser des fentes et des picots 304, 404 très fins. 7