Brevet FR3100656A1 — publié le 20210312

Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) incluant un substrat isolant de dissipation de chaleur (102), une pluralité de dispositifs d’alimentation (104), une plaque de base de dissipation de chaleur (106) et une couche d’interface thermique (108). Le substrat isolant de dissipation de chaleur (102) comporte une première surface (102a) et une seconde surface (102b) qui sont mutuellement opposées, et les dispositifs d’alimentation (104) sont couplés à la première surface (102a) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102). La plaque de base de dissipation de chaleur (106) est disposée au niveau de la seconde surface (102b) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102), au moins l’une parmi une surface (106a) de la plaque de base de dissipation de chaleur (106) et la seconde surface (102b) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102) comportant au moins un plateau (110), et le plateau (110) étant au moins disposé dans une zone projetée (PA) de la pluralité de dispositifs d’alimentation (104). La couche d’interface thermique (108) est disposée entre la seconde surface (102b) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102) et la surface (106a) de la plaque de base de dissipation de chaleur (106). DESSIN REPRÉSENTATIF : FIG. 1A STRUCTURE DE BOÎTIER POUR DISPOSITIFS D’ALIMENTATION DOMAINE DE L’INVENTION L’invention se rapporte à une structure de boîtier et, plus particulièrement, à une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation. Description de l’art connexe Actuellement, un module d’alimentation est un appareil central principal destiné à la conversion d’énergie électrique dans divers produits, à l’intérieur duquel des dispositifs d’alimentation sont mis sous boîtier. Lorsqu’un substrat de dissipation de chaleur dans le module d’alimentation est connecté à une carte de circuit à puce, telle qu’un substrat en céramique à cuivre à liaison directe (DBC), le substrat DBC et le substrat de dissipation de chaleur, en raison du décalage entre leurs coefficients de dilation thermique, présentent différentes déformations thermiques durant une période de chauffage, ce qui entraîne une contrainte thermique plus élevée au niveau d’un bord du substrat DBC. Afin de réduire la contrainte thermique par rapport au substrat DBC, une couche d’interface thermique ayant une plus grande épaisseur est actuellement utilisée entre le substrat de dissipation de chaleur et le substrat DBC pour réduire la contrainte thermique. Néanmoins, avec l’augmentation de l’épaisseur de la couche d’interface thermique, une résistance thermique de la structure de boîtier augmente également. PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention se rapporte à une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation qui peut résoudre le problème de la contrainte thermique élevée pour le module d’alimentation classique et réduire la résistance thermique de la structure de boîtier. L’invention se rapporte en outre à une autre structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation qui peut réduire la résistance thermique du module d’alimentation sans augmenter la contrainte d’un substrat isolant de dissipation de chaleur. Une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation de l’invention inclut un substrat isolant de dissipation de chaleur, une pluralité de dispositifs d’alimentation, une plaque de base de dissipation de chaleur et une couche d’interface thermique. Le substrat isolant de dissipation de chaleur comporte une première surface et une seconde surface qui sont mutuellement opposées, et les dispositifs d’alimentation sont couplés à la première surface du substrat isolant de dissipation de chaleur. La plaque de base de dissipation de chaleur est disposée au niveau de la seconde surface du substrat isolant de dissipation de chaleur. Au moins l’une parmi une surface de la plaque de base de dissipation de chaleur et la seconde surface du substrat isolant de dissipation de chaleur comporte au moins un plateau, et l’au moins un plateau est au moins disposé dans une zone projetée de la pluralité de dispositifs d’alimentation. La couche d’interface thermique est disposée entre la seconde surface du substrat isolant de dissipation de chaleur et la surface de la plaque de base de dissipation de chaleur. Selon un mode de réalisation de l’invention, un rapport de zone de l’au moins plateau occupant la surface de la plaque de base de dissipation de chaleur est entre 10 % et 35 %. Selon un mode de réalisation de l’invention, au moins l’un de la pluralité de dispositifs d’alimentation est couplé à la première surface par connexion par billes. Selon un mode de réalisation de l’invention, la structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation inclut en outre une pince conductrice disposée sur un côté opposé à un côté sur lequel les dispositifs d’alimentation sont liés au substrat isolant de dissipation de chaleur et connectant électriquement les dispositifs d’alimentation à la première surface du substrat isolant de dissipation de chaleur. Selon un mode de réalisation de l’invention, un matériau de la pince conductrice inclut, par exemple, de l’aluminium, du cuivre ou un graphite. Selon un mode de réalisation de l’invention, une forme en coupe de chacun de l’au moins un plateau est une forme trapézoïdale, une forme triangulaire, une forme circulaire ou une forme rectangulaire. Selon un mode de réalisation de l’invention, le substrat isolant de dissipation de chaleur inclut un substrat en céramique à cuivre à liaison directe (DBC), un substrat en céramique à cuivre à placage direct (DPC), un substrat métallique isolé (IMS) ou une carte de circuit imprimé (PCB). Une autre structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation de l’invention inclut un substrat isolant de dissipation de chaleur, une pluralité de dispositifs d’alimentation, une plaque de base de dissipation de chaleur et une couche d’interface thermique. Le substrat isolant de dissipation de chaleur comporte une première surface et une seconde surface qui sont mutuellement opposées, et les dispositifs d’alimentation sont couplés à la première surface du substrat isolant de dissipation de chaleur. La plaque de base de dissipation de chaleur est disposée au niveau de la seconde surface du substrat isolant de dissipation de chaleur. La couche d’interface thermique est respectivement en contact avec la seconde surface du substrat isolant de dissipation de chaleur et la plaque de base de dissipation de chaleur, et la couche d’interface thermique est située entre la seconde surface et la plaque de base de dissipation de chaleur. Une épaisseur minimale de la couche d’interface thermique dans une zone projetée des dispositifs d’alimentation est inférieure à une épaisseur de celle-ci à l’extérieur de la zone projetée des dispositifs d’alimentation. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, une surface d’au moins l’un parmi la plaque de base de dissipation de chaleur et le substrat isolant de dissipation de chaleur en contact avec la couche d’interface thermique comporte au moins un plateau, et l’au moins un plateau est au moins disposé dans une zone projetée de la pluralité de dispositifs d’alimentation. Selon chacun des modes de réalisation de l’invention, une zone occupée par l’au moins un plateau est supérieure ou sensiblement égale à la zone projetée de la pluralité de dispositifs d’alimentation. Selon chacun des modes de réalisation de l’invention, l’au moins un plateau est formé de façon monolithique ou est en contact thermique avec la plaque de base de dissipation de chaleur ou le substrat isolant de dissipation de chaleur. Selon chacun des modes de réalisation de l’invention, la couche d’interface thermique inclut une graisse thermique, de l’argent (Ag) fritté ou une brasure eutectique. Sur la base des faits ci-dessus, dans la structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation de l’invention, avec les plateaux disposés entre le substrat isolant de dissipation de chaleur et la plaque de dissipation thermique, la résistance thermique de toute la structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation peut être réduite sans augmenter la contrainte thermique du substrat isolant de dissipation de chaleur. Pour rendre les caractéristiques et avantages de l’invention ci-dessus plus compréhensibles, des modes de réalisation accompagnés de dessins sont décrits en détail ci-dessous. PRESENTATION DES FIGURES Les dessins annexés sont inclus pour permettre une autre compréhension de l’invention, et sont incorporés dans cette spécification et constituent une partie de celle-ci. Les dessins illustrent des modes de réalisation de l’invention et, avec la description, servent à expliquer les principes de l’invention. est un schéma en coupe transversale illustrant une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation selon un premier mode de réalisation de l’invention. est un schéma en coupe transversale illustrant une autre structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation selon le premier mode de réalisation. est un schéma en coupe transversale illustrant encore une autre structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation selon le premier mode de réalisation. est un schéma en coupe transversale illustrant toujours une autre structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation selon le premier mode de réalisation. est un schéma en coupe transversale illustrant une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation selon un second mode de réalisation de l’invention. est un schéma en perspective illustrant une plaque de base de dissipation de chaleur d’un exemple expérimental 1. est un schéma en perspective illustrant une plaque de base de dissipation de chaleur d’un exemple de comparaison. est un schéma de distribution de chaleur d’une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation de l’exemple expérimental 1. est un schéma de distribution de chaleur d’une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation d’un exemple de comparaison 1. est un schéma de relations d’une zone occupée par le plateau par rapport à la contrainte et à la température de puce d’une structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation d’un exemple expérimental 2. Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100), comprenant : un substrat isolant de dissipation de chaleur (102), comprenant une première surface (102a) et une seconde surface (102b) qui sont mutuellement opposées ; une pluralité de dispositifs d’alimentation (104), couplés à la première surface (102a) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102) ; une plaque de base de dissipation de chaleur (106), disposée au niveau de la seconde surface (102b) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102), dans laquelle au moins l’une parmi une surface (106a) de la plaque de base de dissipation de chaleur (106) et la seconde surface (102b) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102) possède au moins un plateau (110), et l’au moins un plateau (110) est au moins disposé dans une zone projetée (PA) de la pluralité de dispositifs d’alimentation (104) ; et une couche d’interface thermique (108), disposée entre la seconde surface (102b) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102) et la surface (106a) de la plaque de base de dissipation de chaleur (106). Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, dans laquelle une zone occupée par l’au moins un plateau (110) est supérieure ou sensiblement égale à la zone projetée (PA) de la pluralité de dispositifs d’alimentation (104). Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, dans laquelle un rapport de zone de l’au moins un plateau (110) occupant la surface (106a) de la plaque de base de dissipation de chaleur (106) ou la seconde surface (102b) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102) est entre 10 % et 35 %. Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, dans laquelle l’au moins un plateau (110) est formé de façon monolithique ou est en contact thermique avec la plaque de base de dissipation de chaleur (106) ou le substrat d’isolation de dissipation de chaleur (102). Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, dans laquelle une forme en coupe de chacun de l’au moins un plateau (110) est une forme trapézoïdale, une forme triangulaire, une forme circulaire ou une forme rectangulaire. Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, dans laquelle au moins l’un de la pluralité de dispositifs d’alimentation (104) est couplé à la première surface (102a) par connexion à billes. Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, comprenant en outre une pince conductrice (124) disposée sur un côté opposé à un côté sur lequel la pluralité de dispositifs d’alimentation (104) sont liés au substrat isolant de dissipation de chaleur (102) et connectant électriquement la pluralité de dispositifs d’alimentation (104) à la première surface (102a) du substrat isolant de dissipation de chaleur (102). Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 7, dans laquelle un matériau de la pince conductrice (124) comprend de l’aluminium, du cuivre ou un graphite. Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, dans laquelle le substrat isolant de dissipation de chaleur (102) comprend un substrat en céramique à cuivre à liaison directe (DBC), un substrat en céramique à cuivre à placage direct (DPC), un substrat métallique isolé (IMS) ou une carte de circuit imprimé (PCB). Structure de boîtier pour dispositifs d’alimentation (100) selon la revendication 1, dans laquelle la couche d’interface thermique (108) comprend une graisse thermique, de l’argent (Ag) fritté ou une brasure eutectique.