Brevet FR3121266A1 — publié le 20220930

Dissipateur thermique pour composant électronique et procédé de fabrication associé. L’invention concerne dissipateur thermique pour composant électronique, et son procédé de fabrication par application d’un laser nanopulsé. Le dissipateur comprend un corps (10) doté d’une couche extérieure (100), comprenant une couche superficielle (101) présentant une surface exposée (101a) radiative et une couche immédiatement sous-jacente (102) à la couche superficielle (101). La couche sous-jacente (102) est en matériau à base d'un métal et la couche superficielle (101) est à base d’un oxyde dudit matériau. La couche extérieure (100) comprend des nodules (103) juxtaposés. Le dissipateur combine de façon originale un état chimique de surface favorisant l’émission thermique, et une structure favorisant géométriquement l’échange thermique, pour améliorer de façon synergique son pouvoir de dissipation thermique. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Dissipateur thermique pour composant électronique et procédé de fabrication associé La présente invention concerne le domaine des dissipateurs thermiques. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine de l’éclairage et/ou de la signalisation de véhicule automobile, en particulier pour le refroidissement des diodes électroluminescentes. ETAT DE LA TECHNIQUE La dissipation thermique est un problème général lors du fonctionnement des composants électroniques, et en particulier pour les diodes électroluminescentes dont les circuits produisent beaucoup de chaleur. C'est notamment le cas dans le domaine de l'éclairage automobile. Des dissipateurs thermiques sont généralement associés aux circuits et/ou composants électroniques pour faciliter leur refroidissement par convection naturelle. Pour accroître l'échange thermique des dissipateurs en convection naturel, il existe plusieurs solutions connues. Des approches géométriques consistent à accroître la surface d’échange du dissipateur avec l’air ambiant. Typiquement, des ailettes sont pour cela ajoutées au dissipateur. Cela augmente toutefois l’encombrement des dissipateurs et nécessite de les usiner ou de les mouler de façon spécifique, complexifiant leur fabrication et augmentant donc leur coût. On peut aussi chercher à améliorer les propriétés radiatives du dissipateur par une modification chimique de son état de surface. Pour cela, les solutions existantes consistent à traiter la surface du dissipateur par exemple par cataphorèse, anodisation, par dépôt physique en phase vapeur ou encore par dépôt assisté par plasma. Il est notamment connu du document US 2007/0210265 A1 un procédé de formation d’une couche de carbone amorphe et d’une couche de carbure de métal sur un dissipateur par dépôt physique en phase vapeur. Ces traitements restent toutefois coûteux et complexes à mettre en œuvre. Un objet de la présente invention est donc de proposer un dissipateur thermique amélioré et un procédé de fabrication amélioré d’un dissipateur thermique par rapport aux solutions existantes. Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect on prévoit un dissipateur thermique pour composant électronique comprenant un corps doté d’une couche extérieure. Au moins une partie de la couche extérieure comprend une couche superficielle présentant une surface exposée radiative et une couche immédiatement sous-jacente à la couche superficielle. Avantageusement : la couche sous-jacente est en matériau à base ou fait d'un métal et la couche superficielle est à base ou faite d’un oxyde dudit matériau, la couche extérieure comprend des nodules juxtaposés. La surface exposée radiative est ainsi formée d’un oxyde de métal, ce qui permet d’accroître l’émissivité de la surface radiative dans le visible et l’infra-rouge. En outre, les nodules forment une microstructure de la couche extérieure induisant une forte augmentation de la rugosité de surface, et donc une augmentation significative de la surface radiative par rapport aux solutions existantes. Le dissipateur combine de façon originale un état chimique de surface favorisant l’émission thermique, et une structure favorisant géométriquement l’échange thermique, pour améliorer de façon synergique son pouvoir de dissipation thermique. Un deuxième aspect de l’invention concerne un procédé de fabrication d'un dissipateur thermique pour composant électronique, comprenant : une fourniture d'un corps de dissipateur doté d’une couche extérieure en matériau à base ou fait d’un métal et présentant une surface, un traitement d'au moins une partie de la surface de la couche extérieure comprenant l'application d'un faisceau laser impulsionnel dans laquelle : la durée d'une impulsion du faisceau laser est sensiblement inférieure ou égale à 100 ns, le faisceau présente une densité de puissance sensiblement supérieure ou égale à 100 MW.cm -2 , le faisceau est balayé sur la partie de la surface de la couche superficielle avec un taux de recouvrement sensiblement supérieur ou égal à 60 % entre deux impulsions distinctes, de préférence successives. Le traitement permet ainsi de former, à partir de la couche extérieure du corps, une couche superficielle présentant une surface exposée radiative et une couche immédiatement sous-jacente à la couche superficielle, la couche sous-jacente étant en matériau à base ou fait dudit métal et la couche superficielle étant à base ou faite d’un oxyde dudit matériau, la couche extérieure comprenant des nodules juxtaposés d’oxyde dudit matériau. On comprend donc que le procédé permet de fabriquer le dissipateur thermique selon le premier aspect de l’invention et d’obtenir les avantages liés. En effet ce traitement par laser impulsionnel, communément appelé laser nanopulsé, induit à la fois l’oxydation du métal de la couche extérieure pour former la couche superficielle, et la formation des nodules. Ce traitement présente en outre un coût bien inférieur et une rapidité supérieure aux traitements par cataphorèse, anodisation, par dépôt physique en phase vapeur ou encore par dépôt assisté par plasma. Lors de ce traitement, le corps du dissipateur est chauffé très brièvement lors des impulsions du faisceau laser. Le procédé ne produit localement qu’une très faible élévation de température, typiquement inférieure à 10°C. Ainsi, le procédé peut être mis en œuvre sur un produit fini, tel qu’un circuit imprimé présentant une base métal, et/ou un dissipateur sur lequel le composant électronique est déjà monté en conduction thermique, sans risque pour d’éventuels composants, colles, joints, et divers éléments en matière plastique. Le procédé peut donc comprendre l’assemblage du ou des composants électroniques, éventuellement d’un circuit imprimé, et du dissipateur. Cet assemblage peut être préalable au traitement par application du laser impulsionnel. La pièce après traitement ne nécessite en outre pas d’être refroidie, le procédé peut donc être exempt d’une étape de refroidissement suite au traitement laser. Par ailleurs, ce procédé ne nécessite pas de traitement préalable de la surface traitée, par exemple d’un nettoyage, avant et/ou après le traitement laser. Un troisième aspect concerne un dispositif comprenant au moins un composant électronique monté en conduction thermique sur le dissipateur thermique selon le premier aspect. Selon plusieurs exemples de réalisation pris isolément ou en combinaison: le dispositif comprend un circuit imprimé sur lequel est monté le composant électronique, le circuit imprimé comprenant une base en métal, de préférence en aluminium, formant le dissipateur, le dispositif comprend un circuit imprimé sur lequel est monté le composant électronique, par exemple un circuit imprimé comprenant une base en matière plastique, le dissipateur thermique étant monté en conduction thermique sur le circuit imprimé, le composant électronique est une diode électroluminescente, le dispositif est un dispositif lumineux d’éclairage ou de signalisation de véhicule automobile, notamment un feu arrière de véhicule, un module d’éclairage d’un projecteur, ou un projecteur, notamment comprenant ce module d’éclairage. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : La représente une vue en coupe transversale de la couche supérieure du corps du dissipateur, avant le traitement par laser impulsionnel, selon un exemple de réalisation. La représente une vue en coupe transversale de la couche supérieure du corps du dissipateur, obtenue après le traitement par laser impulsionnel, selon un exemple de réalisation. La représente une vue du dessus de la couche supérieure du corps du dissipateur, obtenue après le traitement par laser impulsionnel, selon l’exemple illustré en . La représente une vue d’ensemble d’un dispositif comprenant le dissipateur thermique, selon un exemple de réalisation. Les figures 5A et 5B représentent une vue schématique du traitement par laser impulsionnel. La représente une vue schématique des zones d’impact du laser sur la surface du corps du dissipateur, selon un exemple de réalisation. La représente une vue en coupe transversale en microscopie électronique à balayage de la couche supérieure du corps du dissipateur, obtenue après le traitement par laser impulsionnel, selon un exemple de réalisation. La représente une vue du dessus en microscopie électronique à balayage de la couche supérieure du corps du dissipateur, obtenue après le traitement par laser impulsionnel, selon l’exemple illustré en . Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions relatives des différentes couches et des nodules ne sont pas nécessairement représentatives de la réalité. Dissipateur (1) thermique pour composant électronique (2) comprenant : un corps (10) doté d’une couche extérieure (100), comprenant une couche superficielle (101) présentant une surface exposée (101a) radiative et une couche immédiatement sous-jacente (102) à la couche superficielle (101), Caractérisé en ce que : la couche sous-jacente (102) est en matériau à base d'un métal et la couche superficielle (101) est à base d’un oxyde dudit matériau, la couche extérieure (100) comprend des nodules (103) juxtaposés. Dissipateur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le métal est choisi parmi le magnésium, le fer, l’acier, cuivre et l’aluminium. Dissipateur (1) selon la revendication précédente, dans lequel le métal est de l'aluminium et l’oxyde est de l'alumine. Dissipateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche superficielle (101) présente une épaisseur moyenne (D 101 ) comprise entre 5 µm et 15 µm. Dissipateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les nodules (103) sont de forme globalement cylindrique. Dissipateur (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les nodules (103) présentent en moyenne : une première dimension (D 103 ) selon une direction parallèle au plan d’extension principale de la couche extérieure (100), inférieure ou égale à 50 µm, une deuxième dimension (H 103 ) selon une direction normale au plan d’extension principale de la couche extérieure (100), inférieure ou égale à 50 µm. Procédé de fabrication d'un dissipateur thermique (1) pour composant électronique (2), comprenant : une fourniture d'un corps (10) de dissipateur (1) doté d’une couche extérieure (100) en matériau à base d’un métal et présentant une surface (100a), un traitement d'au moins une partie de la surface (100a) de la couche extérieure (100) comprenant l'application d'un faisceau laser (5) impulsionnel dans laquelle : la durée d'une impulsion du faisceau laser (5) est inférieure ou égale à 100 ns, le faisceau laser (5) présente une densité de puissance supérieure ou égale à 100 MW.cm -2 , le faisceau laser (5) est balayé sur la partie de la surface de la couche extérieure avec un taux de recouvrement supérieur ou égal à 60 % entre plusieurs impulsions distinctes, de façon à former, à partir de la couche extérieure (100) du corps (10) une couche superficielle (101) présentant une surface exposée (101a) radiative et une couche immédiatement sous-jacente (102) à la couche superficielle (101), la couche sous-jacente (102) étant en matériau à base ou fait dudit métal et la couche superficielle (101) étant à base ou faite d’un oxyde dudit matériau, la couche extérieure (100) présentant des nodules (103) juxtaposés d’oxyde dudit matériau. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le taux de recouvrement est supérieur ou égal à 75 %. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel le faisceau laser (5) présente une profondeur de champ (P 5 ) égale à 3 mm. Procédé selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel, lors de l’impulsion du faisceau laser (5), la zone d’impact (51) du faisceau laser sur la surface (100a) de la couche extérieure (100) présente une plus grande dimension latérale (D 51 ) inférieure à 500 µm Procédé selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel, lors de l’impulsion du faisceau laser (5), la zone d’impact (51) du faisceau laser (5) sur la surface (100a) de la couche extérieure (100) est circulaire ou rectangulaire. Procédé selon l’une quelconque des cinq revendications précédentes dans lequel la surface (100a) de la couche extérieure (100) présente une rugosité maximale Rz inférieure ou égale à 20 µm, de préférence inférieure ou égale à 15 µm, de préférence inférieure ou égale à 5 µm, préalablement au traitement. Dispositif (4) comprenant au moins un composant électronique (2) monté en conduction thermique sur le dissipateur thermique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6. Dispositif (4) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif (4) comprend un circuit imprimé (3) sur lequel est monté le composant électronique (2), le circuit imprimé (3) comprenant une base en aluminium formant le dissipateur (1). Dispositif (4) selon la revendication 13, dans lequel le dispositif comprend un circuit imprimé (3) sur lequel est monté le composant électronique (2), le dissipateur thermique (1) étant monté en conduction thermique sur le circuit imprimé (3). Dispositif (4) selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel le compostant électronique (2) est une diode électroluminescente. Dispositif (4) selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, le dispositif étant un dispositif lumineux (4) d’éclairage ou de signalisation de véhicule automobile.