Brevet FR3099022A1 — publié le 20210122

Description Titre de l'invention : Circuit électronique de puissance [0001] La présente invention concerne un circuit électronique de puissance comprenant au moins une piste métallique, un dissipateur thermique et un support pour la ou chaque piste métallique au moins partiellement interposé entre le dissipateur thermique et la ou chaque piste métallique, ledit support étant apte à conduire la chaleur de la ou chaque piste métallique vers le dissipateur thermique et à isoler électriquement la ou chaque piste métallique du dissipateur thermique. [0002] L'invention s'applique particulièrement aux circuits électroniques de puissance, notamment dans le domaine des systèmes embarqués. [0003] Les circuits électroniques de puissance sont des dispositifs utilisés dans des domaines variés permettant notamment de relier entre eux une pluralité de composants électroniques nécessitant une alimentation électrique de puissance. [0004] De tels circuits électroniques de puissance comportent des pistes métalliques, notamment en cuivre, permettant une distribution de l'alimentation électrique dans l'espace. Les pistes métalliques d'un tel circuit électronique de puissance, du fait du courant électrique les traversant, génèrent de la chaleur. Il est nécessaire, pour un fonctionnement sûr et efficace du circuit électronique de puissance, de dissiper la chaleur générée ainsi que de maintenir en position les pistes métalliques, notamment pour éviter un court-circuit. [0005] A cet effet, il est connu que les pistes métalliques du circuit de puissance soient soli- darisées à un support comportant une plaque d'alumine, le support étant connu dans l'état de la technique sous le nom de support DBC, de l'anglais « Direct Bonded Copper ». Le support est solidarisé à un dissipateur thermique. Le support conduit la chaleur générée par les pistes métalliques vers le dissipateur thermique tout en maintenant les pistes métalliques en position. [0006] La fabrication d'un tel circuit est onéreuse. [0007] Le but de la présente invention est de proposer un circuit électronique de puissance dont la fabrication est plus économique. [0008] A cet effet, l'invention a pour objet un circuit électronique de puissance, caractérisé en cc que le support est flexible et comporte au moins un film de polymère. [0009] Lc circuit électronique de puissance selon l'invention permet ainsi, par l'utilisation d'un support comportant au moins un film de polymère, d'obtenir un circuit de puissance à tout réduit. [0010] Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le circuit électronique de puissance comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 2 [0011] - le filin de polymère comprend un polyimide ; [0012] - le filin de polymère est un film de Kapton ; [0013] - le module d'Young du matériau du film de polymère est inférieur à 5GPa ; [0014] - le support comporte au moins deux régions non coplanaires dans la continuité l'une de l'autre, ces régions portant des pistes métalliques ; [0015] - le circuit électronique de puissance comporte des pattes de connexion formant des extrémités libres des pistes métalliques se prolongeant au-delà et à l'écart du film de polymère ; [0016] - chaque piste métallique est collée sur le support ; [0017] - l'épaisseur du film de polymère est comprise entre 10 et 100 micromètres ; [0018] - l'épaisseur du film de polymère est sensiblement égale à 25 micromètres ; et [0019] - le circuit électronique de puissance comprend au moins un composant électronique, le ou chaque composant électronique étant connecté électriquement à au moins une piste métallique. [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : [0021] [fig.1] La figure 1 est une vue en perspective d'un circuit électronique de puissance selon l'invention ; [0022] [fig.2] La figure 2 est une vue en section partielle du circuit électronique de puissance de la figure 1 prise suivant le plan II ; et [0023] [fig.3] La figure 3 est une vue semblable à la vue de la figure 2 d'une variante du circuit électronique de puissance de la figure 1. [0024] Le circuit électronique de puissance 1 de la figure 1 comprend plusieurs pistes mé- talliques 4 conductrices, un support souple 6 pour le support de ces pistes et un dis- sipateur thermique 8 sur lequel est collée l'essentiel de la surface du support 6. [0025] Le support 6 comporte un film de polymère 9 définissant une face exposée 10 sur laquelle sont maintenues les pistes 4 par un film de colle 11. Le film du support 9 définit une face opposée 12 suivant laquelle il est solidarisé au dissipateur thermique 8 par un film de colle 13. [0026] Le film de polymère 9 est en polyimide. Le film de polymère 9 est notamment en Kapton, polyirnide dont la marque a été déposée par l'entreprise DuPont et qui est commercialisé par DuPont. [0027] L'épaisseur du film de polymère 9 est au moins dix fois inférieure à la largeur et à la longueur du film de polymère 9. [0028] L'épaisseur du film de polymère 9 est par exemple comprise entre 10 et 100 mi- cromètres. Elle est dans un mode de réalisation particulier, sensiblement égale à 25 micromètres. 3 [0029] Le film de polymère 9 est en un matériau dont le module d'Young est inférieur à SGPa. [0030] Le film de polymère 9 est en un matériau stable pour des températures comprises entre -200°C et 300°C. Il est destiné à conduire la chaleur des pistes métalliques 4 vers le dissipateur thermique 8 sans fondre. [0031] Le film de polymère 9 isole électriquement les pistes métalliques 4 du dissipateur thermique 8. La rigidité diélectrique du matériau du film de polymère 9 est par exemple comprise entre 0.15 kV/vm et 0.18 kV/Lim pour des épaisseurs comprises entre 25 micromètre et 150 micromètre. Le film de polymère 9 est solidarisé au dissipateur thermique 8 par un aplat de colle continu formant le film 13 suivant une première région 18 du film de polymère 9. [0032] La colle formant le film 13 est par exemple un film adhésif acrylique de type double face. [0033] La colle formant le film 11 est par exemple un adhésif époxy, adapté pour fixer les pistes métalliques 4 sur le film de polymère 9 à la suite d'un passage en autoclave. [0034] L'épaisseur des films de colle 11 et 13 est de 50 micromètres. [0035] Le film de polymère 9 comprend par exemple, et comme illustré en figure 1, une deuxième région 22, dans la continuité de la première région 18, où il n'est pas solidarisé au dissipateur thermique 8. Cette deuxième région 22 supporte des pistes métalliques 4 assurant la liaison à des composants ou à des homes de connexion. La première région 18 et la deuxième région 22 sont non coplanaires selon le mode de réalisation décrit. Elles s'étendent par exemple perpendiculairement l'une à l'autre. [0036] Chaque piste métallique 4 est par exemple en cuivre. [0037] L'épaisseur de chaque piste métallique 4 est comprise entre 100 micromètre et 500 micromètres. L'épaisseur de chaque piste métallique 4 est, dans le mode de réalisation présenté, sensiblement égale à 300 micromètres. [0038] Chaque piste métallique 4 comporte une face de brasage 24 opposée à une face de maintien 26, la face de maintien 26 étant la face de chaque piste métallique 4 solidarisée au film 9 par le film de colle 11. [0039] La face de brasage 24 est recouverte, sur au moins une région, d'une couche de mé- tallisation 27. Selon un mode de réalisation particulier, la couche de métallisation 27 s'étend sur l'ensemble de la face de brasage 24. [0040] Au moins une piste métallique 4 comprend une patte de connexion 28 espacée du dissipateur thermique. Chaque patte de connexion 28 est dans la continuité d'une piste métallique 4. [0041] Les pattes connexion 28 ne sont pas solidarisées au support 6 et se prolongent au- delà du support 6. Elles s'étendent par exemple perpendiculairement au support 6. Plus particulièrement dans le mode de réalisation décrit, les pistes métalliques 4 com- prennent cinq pattes de connexion 28 qui sont engagées dans des perçages d'un circuit imprimé complémentaire 30 et sont soudées à celui-ci. [0042] Les pattes de connexion 28 ne sont pas maintenues au dissipateur thermique 8. [0043] Une couche de métallisation 33 recouvre, selon le mode de réalisation présenté en figure 2, la face de maintien 26 des pattes de connexion 28 dans leur région non reliée au film 9. [0044] Les couches de métallisation 27 et 33 sont en un matériau conducteur d'électricité moins corrodablc que le matériau de la piste métallique 4. Les couches de métallisation 27 et 33 comportent par exemple du Nickel et de l'Or. [0045] Le dissipateur thermique 8 est un bloc de matériau conduisant la chaleur. Le dis- sipateur thermique 8 décrit en figure 2 est par exemple un bloc en d'alumine. Le dis- sipateur thermique comprend une multiplicité d'ailettes de refroidissement 34. [0046] Le dissipateur thermique 8 est rigide en comparaison du support 6 et forme une structure de maintien du support 6. [0047] Le circuit électronique de puissance illustré en figure 1 comprend deux composants électroniques 36 connectés électriquement aux pistes métalliques 4. Chaque composant électronique 36 est placé du côté de la face de brasage 24 des pistes métallique 4. [0048] Chaque composant électronique 36 est brasé sur la couche de métallisation 27. [0049] Le circuit électronique de puissance 1 comprend selon un mode de réalisation par- ticulier représenté en figure 1 une multiplicité de vis de connexion 38 connectées à certaines pistes métalliques 4. [0050] Chaque vis de connexion 38 est connectée électriquement à une piste métallique 4 et est destinée à assurer la connexion d'éléments extérieurs sur le circuit métallique 4. [0051] L'invention permet par l'utilisation d'un support 6 flexible, d'adapter la forme du circuit électronique de puissance 1 à l'environnement dans lequel il est installé. En effet, comme précédemment décrit, le support 6 est pliable ce qui permet d'obtenir une géométrie tridimensionnelle avantageuse pour l'intégration du circuit électronique de puissance 1 dans un volume restreint. [0052] Le circuit électronique de puissance 1 décrit comporte par ailleurs des composants peu onéreux et facilement disponibles. Le coût de production d'un tel circuit électronique de puissance 1 est ainsi réduit en comparaison aux circuits électroniques de puissance décrits dans l'état de la technique. [0053] Selon un mode de réalisation particulier illustré en figure 3, le support 6 se prolonge au-delà du dissipateur suivant un débord isolant 40 allongeant les lignes de fuite entre la piste métallique 4 et le dissipateur 8. 5 REVENDICATIONS[Revendication I] Circuit électronique (I) de puissance comprenant au moins une piste métallique (4), un dissipateur thermique (8) et un support (6) pour la ou chaque piste métallique (4) au moins partiellement interposé entre le dissipateur thermique (8) et la ou chaque piste métallique (4), ledit support (6) étant apte à conduire la chaleur de la ou chaque piste métallique (4) vers le dissipateur thermique (8) et à isoler électriquement la ou chaque piste métallique (4) du dissipateur thermique (8), caractérisé en ce que le support (6) est flexible et comporte au moins un film de polymère (9). [Revendication 2] Circuit électronique de puissance (1) selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le film de polymère (9) comprend un polyimide [Revendication 3] Circuit électronique de puissance selon la revendication 2, caractérisé en ce que le film de polymère (9) est un film de Kapton. [Revendication 4] Circuit électronique de puissance (1) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le module d'Young du matériau du film de polymère (9) est inférieur à 5GPa. [Revendication 5] Circuit électronique de puissance (1) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le support (6) comporte au moins deux régions (18, 22) non coplanaires dans la continuité l'une de l'autre, ces régions portant des pistes métalliques (4). [Revendication 6] Circuit électronique de puissance (1) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des pattes de connexion (28) formant des extrémités libres des pistes métalliques (4) se prolongeant au-delà et à l'écart du film de polymère (9). [Revendication 7] Circuit électronique de puissance (1) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que chaque piste métallique (4) est collée sur le support (6). [Revendication 8] Circuit électronique de puissance (1) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur du film de polymère (9) est comprise entre 10 et 100 micromètres. [Revendication 9] Circuit électronique de puissance (1) selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que l'épaisseur du film de polymère (9) est sensiblement égale à 25 micromètres. [Revendication 10] Circuit électronique de puissance (1) selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composant électronique (36), le ou chaque composant électronique (36) étant connecté électriquement à au moins une piste métallique (4).