INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
En outre, selon des modes de réalisation avantageux, l’unit de contrôle 37 reçoit un ou plusieurs des variables suivantes : - une variable 40 représentative d’une consigne de freinage régénératif ; - une variable 41 représentative du mode de fonctionnement des modules de génération sonore 2 ; - une variable 42 représentative du mode de fonctionnement du véhicule électrique ; et - une variable de localisation 43 contenant une information représentative de la position du véhicule électrique.
Plus précisément, le circuit électronique forme une boucle de commutation formant une spire qui produit un champ magnétique qui traverse la structure du condensateur de découplage 3. Lorsque le premier composant 21 devient conducteur de courant, le champ magnétique est principalement localisé sous ce composant 21 et est réduit sous le composant 22. L’inverse se produit lorsque le composant 21 est bloqué et que le composant 22 est dans un état conducteur. Ainsi, lors d’une commutation, le passage de conduction du composant 21 vers le composant 22 produit une variation du champ magnétique ayant pour effet de générer un courant induit dans la structure du condensateur 3.
Le condensateur de découplage 3 est réalisé en structure stratifiée ou structure en couches, et est disposé sur une deuxième face F2 du substrat 1 opposée à la zone de fabrication 2. Le condensateur 3 et le circuit électronique sont séparés par une épaisseur du substrat dont les dimensions sont prévues pour que le condensateur 3 reste positionné dans le champ magnétique généré par la commutation de courant électrique du circuit électronique.
Le condensateur de découplage 3 comportent un ensemble de lames conductrices électriquement 4 et 5. Le plan de chaque lame conductrice 4 et 5 est disposé perpendiculairement au plan de la première face F1 du substrat 1 dans des tranchées réalisées dans le substrat 1. Chaque tranchée forme un évidement dans le substrat 1. Cet agencement du plan des lames conductrices 4 et 5, réalisé de manière colinéaire à la direction du champ magnétique généré par une commutation des composants actifs 21 et 22, a pour effet de générer un courant induit d’amortissement de résonnance dans les lames 4 et 5 qui se transmet au niveau des bornes 10 et 11 du circuit électronique lors d’une commutation de courant. De plus, des pertes sont alors générées ce qui réduit les oscillations des grandeurs électriques dues aux résonnances entre les inductances de maille et les capacités parasites des transistors 21 et 22. Les surtensions aux bornes du transistor 21 ou 22 qui est commandé à l’ouverture sont alors significativement limitées.
Comme cela est montré en , le condensateur 3 comporte un ensemble de lames conductrices 4 et 5, comprenant au moins deux lames, au moins une première lame 4 reliée en conduction électrique à la première borne 10 et au moins une deuxième lame 5 reliée en conduction électrique à la deuxième borne 11. Le condensateur 3 comporte de préférence une pluralités de lames 4 et une pluralité de lames 5 dont le nombre est déterminé par le besoin de découplage, des caractéristiques électriques et des dimensions de la zone de fabrication 2.
Plus précisément, le plan de chaque lame 4 et 5 est colinéaire au champ magnétique généré par le courant commandé par le circuit électronique. Dans le référentiel x, y, z représenté en , ce plan s’étendant dans le plan y, z et l’épaisseur des lames selon la dimension x.
Il convient de noter que l’épaisseur des lames conductrices 4 et 5 formant le condensateur 3 doit être inférieure à une limite maximale de manière à éviter la naissance d’un courant induit due aux variations naturelles du courant, notamment du fait des phénomènes de modulation basse-fréquence des commutateurs ou des variations de courant à la fréquence de découpage. De plus, l’épaisseur doit être supérieure à une limite minimale du fait de l’impact sur la résistance équivalente de série (ESR) du condensateur. Cette résistance doit être suffisamment faible pour assurer la fonction de découplage. Ainsi, pour des fréquences équivalentes au front d’environ 100Mhz pour des circuits HEMT à base de GaN de calibre 40 V- 10A, l’épaisseur des lames conductrices 4 et 5 est choisie entre 5 µm et 15µm, entre 8µm et 12µm ou est choisie de préférence à environ 10µm.
Les lames 4 reliées à la borne 10 et les lames 5 reliées à la borne 11 sont disposées parallèlement entre elles dans toute la zone sur la deuxième face F2 opposée à la zone de fabrication 2. A cet effet, le dispositif semiconducteur 100 comporte en outre des reprises de contact 7 et 8, s’étendant dans un plan parallèle au substrat 1 sur la surface de la deuxième face F2 du substrat 1, qui sont connectées aux bornes 10 et 11 respectivement à travers des passages 12 et 13 réalisés à travers le substrat 1 perpendiculairement au plan de la première face F1 du substrat. Le dispositif semiconducteur 100 comporte en outre une couche isolante 9 déposée sur la deuxième surface F2 dont la fonction est d’isoler électriquement la bordure des lames conductrices 4 et 5 entre elles et avec les reprises de contact 7 et 8. La couche isolante 9 est par exemple une résine photosensible déposée lors de la fabrication du dispositif 100.
Les éléments illustrés d’un remplissage en hachures, constitués des lames métalliques 4, 5, des reprises de contacts 7, 8 et des bornes 10, 11, 14, sont réalisés dans un matériau métallique conducteur électriquement, par exemple du cuivre ou argent. Ces éléments sont fabriqués par exemple par une technique de fabrication en électrodéposition. D’autres techniques connues dans le domaine des semiconducteurs sont envisageables. Le substrat 1 est réalisé en silicium et est en matériau isolant. Les zones de substrat 6 intercalées entre deux lames 4 et 5 forment donc des couches isolantes entre les lames.
En , le dispositif semiconducteur 100 est représenté schématiquement selon une vue orientée cette fois sur la deuxième face F2 afin de montrer l’agencement des reprises de contacts 7 et 8 des lames conductrices 4, 5 du condensateur. Les lames conductrices 4, 5 sont représentées en trait en pointillé. En surface, les reprises de contacts 7 des lames 4 comprennent une zone rectangulaire dans la partie gauche du schéma reliée en conductivité avec les lames 4 de la zone gauche et ces reprises de contact 7 comportent en outre une bande 71 s’étendant sur la partie droite pour connecter les lames de cette partie. Les reprises de contact 8 disposées symétriquement aux reprises de contact 7 comportent également une bande 81 s’étendant dans la partie gauche de la face F2 pour connecter les lames 5 de cette partie. La couche isolante 9 sépare les reprises de contact 7 et 8 et comporte similairement aux reprises de contact une bande isolante s’étendant de part et d’autre de la zone centrale.
En , un deuxième mode de réalisation du dispositif semiconducteur 200 est représenté schématiquement en vue en éclatée du côté de la face d’intégration F2 du condensateur 30. Le substrat comporte une première face F21 où est fabriquée un circuit électronique 23 et une deuxième face F22 où est réalisé un évidement 41 dans l’épaisseur du substrat 40. Cet évidement 41 est utilisé pour loger un condensateur 30 réalisé sous forme d’une structure stratifiée classiquement utilisée pour les structures de PCB (« Printed Circuit Board » en anglais). Ce deuxième mode de réalisation se différencie du premier en ce que le condensateur 30 est formé d’une structure stratifiée de couches 60, 61, 62 compressées préalablement à son intégration dans le substrat. En outre, le condensateur 30 est intégré dans un unique évidement 41 du substrat 40 et non plus dans des tranchées. La structure stratifiée est formée d’au moins une première lame conductrice 60 réalisée en cuivre ou argent, une couche isolante 61 et une deuxième lame conductrice 62 réalisée en cuivre ou argent. La couche isolante 61 est distincte du substrat. Elle est par exemple réalisée en matériau composite préimprégné, par exemple le Pre-Preg FR4. Cet exemple de matériau n’est pas limitatif. La structure stratifiée comporte de préférence une pluralité de lames conductrices et de couches isolantes intercalées qui sont compressées ensemble de sorte à former la structure en couches. Les lames conductrices 60, 62, similairement au premier mode de réalisation, sont disposées perpendiculairement au plan du substrat 40 du côté de la deuxième face F22.
L’invention concerne également des procédés de fabrication du dispositif semiconducteur. Il prévoit une étape de fabrication d’un circuit électronique dans une zone de fabrication sur une première face d’un substrat. Le circuit électronique est par exemple un composant HEMT de type horizontal, c’est-à-dire un transistor où les contacts de grille et de drain sont formés sur un même plan. Le transistor peut être de type multi-doigts. Le procédé prévoit en outre la fabrication du condensateur de découplage. Selon l’invention, le procédé de fabrication comporte l’étape de formation sur une deuxième face du substrat, opposée à la première face, d’une structure en couches planes formant le condensateur de découplage et comprenant au moins deux lames conductrices électriquement et une couche isolante intercalée entre deux lames et durant laquelle le plan de chaque lame conductrice est disposé perpendiculairement au plan du substrat. Il peut être prévu deux modes de fabrication pour respectivement le premier mode et le deuxième mode de réalisation du dispositif semiconducteur.
Le procédé de fabrication du premier mode de réalisation du dispositif semiconducteur est représenté par la et prévoit, tout d’abord, à partir d’un substrat 400 poli sur ses deux faces F1 et F2, une première étape de préparation E1 du substrat 400 comprenant la réalisation d’au moins deux évidements 401 et 402 dans l’épaisseur du substrat en forme de tranchées linéaires et perpendiculaires au plan du substrat 400. Les évidements présentent des ouvertures sur la deuxième face F2 opposée à la première face F1. Ces évidements peuvent être réalisés par ouverture mécanique au moyen d’une scie diamantée ou par une attaque par gravure plasma, ou bien encore dite « Deep-RIE » depuis la deuxième face F2. Comme cela est visible sur la , chaque évidement conserve un fond laissant une épaisseur de substrat EP entre ce fond et la première face F1. Il comporte en outre la réalisation d’ouvertures traversantes 403a et 403b prévues pour connecter les lames conductrices depuis la deuxième face F2 à des bornes de contact prévues pour un circuit électronique fabriqué sur la première face F1.
Le procédé de fabrication comporte ensuite la formation E2 des lames conductrices 404, 405 dans chaque évidement formant une tranchée dans le substrat 400. On notera que la couche isolante 407 de la structure stratifiée du condensateur de découplage est formée par la partie du substrat 400 séparant deux évidements. Les reprises de contacts 406a et 406b traversant le substrat 400 sont réalisées dans les ouvertures 403a et 403b traversantes. Le procédé de fabrication comporte également la formation des bornes 408 et 409 du circuit électronique en surface de la première face du substrat 400. Les lames conductrices 404, 405, les reprises de contact 406a et 406b et les bornes 408 et 409 peuvent être réalisées par une technique d’électrodéposition de métal, par exemple du cuivre ou argent. D’autres techniques connues de l’homme du métier dans le domaine des semiconducteurs sont envisageables. Plus précisément, la technique de fabrication par électrodéposition prévoit une étape de métallisation des bords des tranchées 404 et 405 et des ouvertures traversantes 403a et 403b de la première face et deuxième face du substrat 400, puis une étape de dépôt d’une résine photosensible RES sur la ou les zones ne devant pas être couvertes par la couche de métal, et l’étape de dépôt de métal par croissance électrolytique, le cuivre ou argent par exemple. Ces étapes peuvent être répétées selon plusieurs séquences en fonction des couches de métal et connexions électriques à réaliser lors de la fabrication du condensateur de découplage. La résine photosensible RES est ensuite retirée de la zone où sera fabriqué le circuit électronique actif.
Ensuite, le procédé de fabrication peut prévoir des étapes de dépôt E3 d’une première couche isolante 410 en résine pour isoler des lames entre elles et pour isoler des reprises de contacts avec des lames.
Ensuite, le procédé de fabrication peut prévoir en outre une phase E4 comportant une étape d’ouverture de la résine isolante 410 au niveau des lames conductrices par photolithographie et attaque chimique, ainsi qu’une nouvelle étape de métallisation en face arrière par une technique de pulvérisation en préparation d’une phase d’électrodéposition de métal.
Ensuite, le procédé de fabrication peut prévoir en outre une étape de dépôt de métal E5 par croissance électrolytique de métal 411 de manière à couvrir la première couche isolante 410 et prolonger les lames conductrices au-delà de cette couche.
Sur la , le système d’entrainement robotisé 10 a son dispositif d’attelage 11 en configuration attelée à un chariot mobile 4 situé ici sur le rang 6 du milieu et au plus proche de l’entrée et/ou sortie du côté des plaques d’écartement et de guidage 7.
Dans cette configuration attelée, le système d’entrainement robotisé 10 est configuré pour extraire les chariots mobiles 4 de leur rang 6 et ainsi de la zone de stockage 2 pour les emmener jusqu’à la zone de production 3, de manière autonome.
La zone de production 3 présente ici par exemple deux rangs d’approvisionnement 12 formés par des structures à galets roulants 13 configurées pour faire coulisser les contenants 5, et un rang central 14, situés entre les deux rangs d’approvisionnement 12, pour le passage du chariot mobile 4 entraîné en déplacement par le système d’entrainement robotisé 10.
Par exemple, le rang central 14 peut être utilisé pour l’approvisionnement de composants dont le poids et/ou l’encombrement ne permettent pas de disposer les contenants sur les structures à galets roulants 13.
Comme la zone de stockage 2, la zone de production 3 est pourvue de plaques d’écartement et de guidage 7 en entrée et/ou sortie du rang central 14 et des rangs d’approvisionnement 12.
Dans la configuration attelée, le système d’entrainement robotisé 10 est donc en outre configuré pour insérer le chariot mobile 4 dans le rang centra 4, de manière autonome.
En d’autres termes, le système d’entrainement robotisé 10 est configuré aussi bien pour entraîner les chariots mobiles 4 en marche avant qu’en marche arrière.
Les figures 3 à 8 montrent plus en détail le système d’entrainement robotisé 10 dans une configuration dételée avec le chariot mobile 4 à proximité immédiate, puis en configuration attelée avec ce chariot mobile 4.
Le chariot mobile 4 est un chariot dit standard, présentant ici des dimensions normalisées, dont une longueur d’environ 600 mm et une largeur d’environ 400 mm.
Le chariot mobile 4 comporte un châssis 15 globalement en forme de plateau ayant un contour externe 16 et réalisé en treillis de tiges métalliques soudées à leurs intersections, ainsi que des mécanismes à roulettes 17, certaines étant fixes et d’autres pivotantes, qui portent le châssis 15 et rendent mobile le chariot 4.
Le timon 8 du chariot mobile 4 est disposé à l’avant du chariot mobile 4 et est assujetti au châssis 15 par une liaison pivot 18.
Le timon 8 présente une extrémité inférieure 19 qui est recourbée et située sous le châssis 15.
Le timon 8 est articulé au châssis 15 entre une position par défaut (figures 3 à 5), aussi appelée relevée-inclinée, et une position basse (figures 6 à 8) dans laquelle il peut être accroché au dispositif d’attelage 11 du système d’entrainement robotisé 10.
Le chariot mobile 4 comporte en outre à l’arrière et à l’opposé du timon 8, un crochet 20 prévu pour coopérer avec le timon 8 d’un autre chariot mobile 4.
Le chariot mobile 4 comporte un élément de rappel élastique 21, ici un ressort travaillant en traction, qui est accroché d’une part à un point d’ancrage fixé sous le châssis 15 et d’autre part à l’extrémité inférieure recourbée 19 du timon 8.
L’élément de rappel élastique 21 permet de solliciter le timon 8 vers la position redressée, aussi appelée position relevée-stockée.
En revenant aux figures 2 à 5, on observe que le conduit de circulation d’air 13 comporte, en aval de l’organe d’émission sonore 17, une portion directrice de sortie 23, optionnelle, qui fait saillie du carénage 12 et qui permet, ainsi, de positionner la sortie d’échappement d’air 15 en regard d’un ou de plusieurs composants à refroidir de le moto électrique 1, c’est-à-dire dont la température doit être maintenue en-dessous d’un seuil. Ainsi, le module de génération sonore 2 présente une double fonctionnalité puisqu’il permet, outre sa fonction de génération sonore, d’assurer un refroidissement d’un ou plusieurs composants de la moto électrique 1. En outre, l’activité du ventilateur 18 est susceptible de bénéficier simultanément aux deux fonctions précitées, ce qui permet d’améliorer encore davantage le rendement énergétique global.
De manière avantageuse, la sortie d’échappement d’air 15 est dirigée vers un ou plusieurs composants du véhicule électrique choisis parmi : le moteur électrique 9, une unité de stockage de l’énergie électrique, le contrôleur 11, une ou plusieurs cartes électroniques, des barres d’interconnexion, un réducteur et une boîte de vitesse. A titre d’exemple, sur la , la sortie d’échappement d’air 15 est dirigée en regard du moteur électrique 9.
Dans une variante de réalisation, alternative ou complémentaire, non représentée, la moto électrique 1 comporte un échangeur thermique air/liquide qui est raccordé à un circuit hydraulique de refroidissement, équipé d’une pompe, et permettant d’assurer un refroidissement des composants précités du véhicule électrique. L’échangeur thermique air/liquide est logé à l’intérieur du conduit de circulation d’air 13, est positionné en regard de la sortie d’échappement d’air 15 ou bien encore en regard de l’entrée d’admission d’air 14.
Par ailleurs, chacun des modules de génération sonore 2 comporte un dispositif de fixation 24, dont un exemple de réalisation est partiellement représenté sur la . Le dispositif de fixation 24 est destiné à assurer la fixation dudit module de génération sonore 2 au cadre 5 de la moto électrique 1. De manière avantageuse, le dispositif de fixation 24 est un dispositif de fixation réversible. Il est ainsi possible de monter et démonter facilement les modules de génération sonore 2, notamment pour des besoins de maintenance ou de remplacement. Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif de fixation 24 comporte, du côté du cadre 5 de la moto électrique 1, deux pions de retenue 25, et, du côté du module de génération sonore 2, deux berceaux de réception 26 qui sont chacun destinés à recevoir l’un des deux pions de retenue 25 lorsque le module de génération sonore 2 est fixé au cadre 5 de la moto électrique 1. A titre d’exemple, la demande de brevet EP2779868 divulgue des exemples de pions de retenue 25 et de berceaux de réception 26, susceptibles d’être utilisés pour une telle application.
Par ailleurs, le dispositif de fixation 24 comporte également, du côté du cadre 5 de la moto électrique 1, un dispositif de verrouillage 27 de type V-lock comportant un élément femelle en forme de V, et du côté du module de génération sonore 2, un élément mâle, non visible, également en forme de V, qui est reçu dans l’élément femelle lorsque le module de génération sonore 2 est fixé au cadre de la moto électrique 1. Le dispositif de verrouillage comporte également, du côté du cadre 5 de la moto électrique 1, un pêne mobile, non visible, qui est apte à prendre un état verrouillé dans lequel il s’engage dans un logement de l’élément mâle afin de verrouiller les éléments mâle et femelle l’un à l’autre. Le dispositif de verrouillage comporte encore un bouton de déverrouillage 44 qui est associé à un mécanisme du dispositif de verrouillage et est ainsi apte à déplacer le pêne mobile vers une position de déverrouillage lorsque ledit bouton de verrouillage 44 est actionné. Notons que le dispositif de fixation précité n’est décrit ci-dessus qu’à titre d’exemple. Il est ainsi possible d’inverser la disposition des éléments précités, c’est-à-dire de fixer l’élément femelle et les berceaux de réception du côté du cadre de la moto électrique 1 et l’élément mâle et les pions de retenue 25 du côté du module de génération sonore 2 ou bien encore d’utiliser tout autre type de dispositif de fixation.
La illustre différentes variantes d’organes d’émission sonore 17 susceptibles d’être utilisés. On observe ainsi que la forme de l’organe d’émission sonore 17 est susceptible de varier de manière conséquente, tant qu’elle présente au moins un bord 19, 20 sur sa périphérie. Ainsi, l’organe d’émission sonore 17 peut ne s’étendre que dans un plan comme celui de la mais comporter une forme alternative, à celle de disque, par exemple, une forme rectangulaire (cas a) ou une forme triangulaire (cas b). L’organe d’émission sonore 17 peut également s’étendre dans une multitude de plans et ainsi présenter de nombreux bords 19, 20 (cas c). Ceci permet, pour une même vitesse de rotation dudit organe d’émission sonore 17, d’augmenter la fréquence des vibrations sonores. L’organe d’émission sonore 17 peut également comporter plusieurs portions 28, 29, positionnées l’une au-dessus de l’autre et s’étendant selon deux plans sécants l’un à l‘autre (cas d), ce qui permet également d’augmenter la fréquence des vibrations sonores. Enfin, il est également envisageable d’utiliser des organes d’émission sonores 17 présentant des formes complexes, inscrites dans une sphère, et dont les bords 19, 20 ne s’étendent pas dans des plans incluant l’axe de pivotement (cas e et f).
Les figures 8 à 10 illustrent des modules de génération sonore 2 selon un deuxième mode de réalisation. Comme dans le mode de réalisation précédent, chaque module de génération sonore 2 comporte un conduit de circulation d’air 13 et une entrée d’admission d’air. Toutefois, l’entrée d’admission d’air 14 n’est pas positionnée sur la face avant du module de génération sonore 2 mais sur une face latérale externe, c’est-à-dire dirigée latéralement vers l’extérieur de la moto électrique 1. Une telle disposition permet notamment de décorréler le débit d’air circulant dans le conduit de circulation d’air 13 de la vitesse de la moto électrique 1.
En outre, le dispositif de régulation du débit comporte un ventilateur 18 de type radial, désigné également par « ventilateur centrifuge », c’est-à-dire qu’il aspire l’air axialement et le refoule radialement par rapport à son axe de rotation. Un tel ventilateur 18 de type radial permet d’atteindre des pressions plus élevées qu’un ventilateur axial, tel que celui du premier mode de réalisation.
Le conduit de circulation d’air 13 comporte une portion en Y qui le divise en deux branches 30, 31 conduisant chacune en direction d’une sortie d’échappement d’air 32, 33 respective. L’une des branches 31 comporte un organe de régulation du débit 34 qui permet de faire varier la répartition du débit d’air entre les deux branches 30, 31. La présence de plusieurs sorties d’échappement d’air 32, 33 permet de diriger le flux d’air sortant sur plusieurs composants à refroidir et/ou sur plusieurs zones différentes d’un même composant. Dans le mode de réalisation représenté sur la , les sorties d’échappement d’air 32, 33 sont dirigées vers la batterie 8.
En relation avec la , on décrit une unité de contrôle 37 pour contrôler un module de génération sonore 2, tel que décrit ci-dessus. Une telle unité de contrôle 37 peut indifféremment être distribuée sur chacun des modules de génération sonore 2 ou bien encore être centralisée sur le véhicule électrique ou sur un seul des modules de génération sonore 2 Tout autre combinaison est également possible. Ainsi, l’unité de contrôle 37 peut notamment être distribuée sur le véhicule électrique 1 et sur chacun des modules de génération sonore 2.