FR3039329A1 - Composant electronique comprenant au moins une patte de connexion - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un composant électronique (100) comprenant au moins une patte (120) destinée à venir en appui contre un support (200) ; ladite patte (120) comprenant une face (120c), dite face de montage, destinée à venir en vis-à-vis d'une face correspondante du support (200), ladite face de montage (120c) comprenant au moins une excroissance (130) de hauteur comprise entre 30 et 200 µm.

Description

COMPOSANT ELECTRONIQUE COMPRENANT AU MOINS UNE PATTE DE
CONNEXION L’invention concerne un composant électronique comprenant une patte de connexion. En particulier, l’invention concerne un ensemble comprenant un composant électronique selon l’invention et un support sur lequel le dit composant est monté.
Les composants électroniques, tels qu’un shunt, peuvent être montés sur un support, tel qu’une carte électronique, pour une connexion électrique du composant à d’autres composants par l’intermédiaire d’un routage électrique et/ou un maintien mécanique du composant.
Typiquement, un shunt (ou résistance de mesure de courant) comprend une unité électronique de faible impédance solidaire à deux pattes de connexion par l’intermédiaire desquelles le composant électronique est brasé sur la carte. Des fissures peuvent apparaître dans la brasure au cours de la vie du composant à cause des cycles thermiques et du vieillissement. Celles-ci peuvent être d’autant plus importantes que les pattes de connexion sont brasées sur des plots de cuivre différents. A cause des dilatations différentielles les pattes de connexion subissent des contraintes différentes qui augmentent les risques de fissure de la brasure. Π est donc recherché un composant électronique ayant une patte de connexion, avec lequel une brasure pour la connexion électrique et/ou mécanique peut être utilisée de manière fiable. A cet effet, l’invention concerne un composant électronique comprenant au moins une patte destinée à venir en appui contre un support ; ladite patte comprenant une face, dite face de montage, destinée à venir en vis-à-vis d’une face correspondante du support, ladite face de montage comprenant au moins une excroissance de hauteur comprise entre 30 et 200 pm.
Notamment, le composant est du type SMC (pour « Surface Mount Component » en anglais) qui peut être brasé sur une carte électronique. L’excroissance sur la face de montage de la patte forme une irrégularité autour de laquelle la brasure peut se loger. Ainsi, on est sûr que la brasure utilisée pour la solidarisation de la patte avec le support a un espace où se loger sans être expulsée au-delà des bords de la patte à cause du poids de la patte. L’excroissance est suffisamment haute pour ménager une hauteur de brasure sous la patte qui soit suffisante pour une connexion électrique et/ou mécanique fiable avec le support. Cependant, l’excroissance ne dépasse pas une hauteur maximale au delà de laquelle la hauteur de brasure est trop importante pour obtenir une liaison électrique et/ou mécanique efficace.
Selon un mode de réalisation, une extrémité distale de l’excroissance a une surface destinée à venir en appui contre ledit support comprise entre 5% et 50% de la surface totale de la face de montage, voire entre 5 et 40%, ou entre 5 et 30%, ou entre 5 et 25 %, ou entre 5 et 20%, ou entre 5 et 15%, ou entre 5 et 10%. Si la surface destinée à venir en appui est trop faible, suivant la position de l’excroissance, la patte de connexion peut ne pas être stable sur le support et basculer d’un côté ou de l’autre. Si la surface destinée à venir en appui est trop importante, la surface dédiée à la brasure entre la patte et le support devient trop faible pour une connexion électrique et/ou mécanique fiable du composant.
Selon un mode de réalisation, l’excroissance est en forme de lame.
Selon une variante, l’excroissance s’étend sur une largeur de la face de montage.
Selon un mode de réalisation, l’excroissance est sous forme de picot attaché à la face de montage.
Selon une variante, l’excroissance a une forme sensiblement cylindrique avec une extrémité distale sensiblement plane.
Selon un mode de réalisation, le composant comprend une pluralité d’excroissances. En prévoyant plusieurs excroissances on peut répartir les surfaces sur lesquels la patte s’appuie sur le support ce qui améliore la stabilité de la patte.
Selon une variante, le composant comprend un nombre pair d’excroissances, lesdites excroissances étant réparties également de part et d’autre d’une ligne médiane de la face de montage.
Selon une variante, les excroissances sont symétriques entre elles par rapport à ladite ligne médiane.
Selon une variante, la face de montage a sensiblement la forme d’un polygone, notamment d’un quadrilatère, et comprend au moins deux excroissances dans des coins dudit polygone.
Selon une variante, les excroissances sont agencées de sorte que toute ligne rectiligne le long de la face de montage traverse au moins une excroissance.
Selon une variante, une extrémité distale de chaque excroissance a une surface destinée à venir en appui contre ledit support, la somme desdites surfaces étant comprise entre 5% et 50% de la surface totale de la face de montage, voire entre 5 et 40%, ou entre 5 et 30%, ou entre 5 et 25%, ou entre 5 et 20%, ou entre 5 et 15%, ou entre 5 et 10%.
Selon un mode de réalisation, le composant comprend une unité électronique et deux pattes solidaires à l’unité électronique configurées de sorte que l’unité électronique puisse être brasée sur un support par l’intermédiaire desdites deux pattes. L’invention concerne aussi un ensemble comprenant un support et un composant électronique selon l’invention, ledit composant étant monté par brasure sur le support au moins en partie par l’intermédiaire de ladite face de montage.
Selon un mode de réalisation, le support permet la connexion électrique du composant à des pistes électriques pour le routage du composant. En particulier, le support peut être une carte électronique. Notamment, le support est de type FR4 ou DBC (Direct Bonded Copper) ou autre.
Selon un mode de réalisation, l’ensemble comprend un dissipateur thermique sur lequel le support est monté.
Selon une variante, le dissipateur thermique est en aluminium. L’invention va être plus précisément décrite en faisant référence aux figures, qui illustrent la description et ne constituent pas une limitation de la portée de l'invention, et dans lesquelles : - la figure 1 présente un composant électronique monté sur un support selon l’art antérieur ; - la figure 2 montre un exemple de fissure de brasure pour un composant électronique selon l’art antérieur ; - la figure 3 présente un ensemble selon l’invention ; - la figure 4 présente un exemple de composant électronique selon l’invention ; - la figure 5 présente un autre exemple de composant électronique selon l’invention ; - la figure 6 présente encore un autre exemple de composant électronique selon l’invention ; - la figure 7 présente encore un autre exemple de composant électronique selon l’invention.
La figure 1 présente un composant électronique 100 qui comprend un shunt 110 destiné à mesuré un courant électrique. Des pattes 120 solidaires avec le shunt 110 permettent de monter le composant sur un support 200. A cet effet, les pattes 120 viennent en appui contre le support 120. En particulier, les pattes 120 comprennent une portion 120a qui s’étend depuis le shunt 110 dans une direction transversale par rapport au plan du shunt 110 de sorte que le shunt 110 est à distance du support 200 lorsque le composant 100 est monté sur celui-ci. Une portion 120b vient contre le support 200 par une face 120c, dite face de montage. Les pattes 120 permettent un maintien mécanique du composant sur le support 200 et/ou une liaison électrique du composant 100 avec des pistes électriques du support pour un routage électrique du composant 200.
Le composant 100 est maintenu solidaire avec le support par une brasure 150 positionnée entre la patte 120 et le support 200.
La brasure 150 peut être fragilisée au cours de la vie du composant 100, notamment après plusieurs cycles thermiques. En figure 2, on observe l’occurrence de fissures F dans la brasure 150.
La figure 3 illustre un exemple de composant électronique selon l’invention. En particulier, le composant est un composant SMC (pour « Surface Mount Component en anglais ») qui peut être brasé sur une carte électronique. Ce composant est similaire à celui illustré en figure 1, si ce n’est que les pattes 120 comprennent des excroissances 130 situées sur les faces de montage 120c des pattes 120.
Dans l’art antérieur illustré en figures 1 et 2, la brasure 150 est sujette à des fissures F car l’épaisseur de brasure 150 entre la patte 120 et le support 200 n’est pas suffisante pour assurer un maintien mécanique résistant entre la patte et le support. Ceci est du au fait que, lorsque la brasure est en phase liquide, le poids intrinsèque du composant 100 entraîne une expulsion de la brasure hors de l’espace situé entre la patte 120 et le support 200. La brasure a tendance à fluer sur les côtés de la patte 120 au lieu de rester entre la patte 120 et le support 200. Si bien que la face de montage 120c de la patte 120 peut se retrouver directement en contact avec le support 200 sans brasure à l’interface. Du fait que la planéité de la face de montage n’est pas parfaite il peut subsister de la brasure entre la patte 120 et le support 200, mais la hauteur de brasure n’est alors pas suffisante pour éviter l’apparition de fissures F dans la brasure.
Dans l’exemple illustré en figure 3, les excroissances 130 forment des espaces entre la patte 120 et le support 200 dans lesquels la brasure 150 peut se loger. Les excroissances 130 ont une hauteur minimale de 30pm. Elles sont suffisamment hautes pour permettre une hauteur de brasure suffisante pour éviter l’occurrence de fissures dans la brasure 150. Au-delà de 200pm la hauteur laissée pour la brasure est trop importante.
La figure 4 illustre un exemple de composant selon l’invention dans lequel chaque patte 120 comprend des excroissances 130 sous forme de picots attachés à la face de montage 120c. En particulier, les picots 130 ont des formes sensiblement cylindriques avec une extrémité distale sensiblement plane. Les extrémités distales des picots 130 viennent en appui sur la face correspondante du support 200 sur laquelle la patte 120 vient en appui.
Sur une patte 120, les picots 130 sont répartis également de part et d’autre d’une ligne médiane Δ. Cette ligne médiane Δ sépare la face de montage en deux parties égales. En ayant le même nombre d’excroissances de part et d’autre de la ligne médiane Δ on améliore la stabilité du composant 100 sur le support 200. Le composant 100 a moins de chance d’être déséquilibré d’un côté ou de l’autre. La stabilité peut encore être améliorée en prévoyant que les excroissances sont symétriques de part et d’autre de la ligne médiane Δ, comme illustré en figure 4 ou en figure 5.
La figure 5 illustre un exemple où les excroissances 130 sont dans des coins de la la face de montage 120c qui est un quadrilatère. Les excroissances 130 ont chacune deux parois qui sont respectivement dans le prolongement de bords sécants de la patte 120, en particulier dans le prolongement de bords sécants de la portion 120b qui vient contre le support 200. Chaque excroissance 130 comprend une troisième paroi qui relie les deux parois précédentes. La troisième paroi correspond par exemple à une paroi externe d’un cylindre.
La figure 6 illustre un exemple de composant selon l’invention dans lequel les excroissances 130 sont agencées de sorte que toute ligne rectiligne le long de la face de montage 120c traverse au moins une excroissance 130. En particulier, ceci est possible en faisant en sorte que les excroissances 130 soient régulièrement réparties sur la face de montage 120c et se touchent l’une l’autre.
Les excroissances 130 peuvent couvrir entre 5 et 50% de la face de montage 120c, voire entre 5 et 40%, ou entre 5 et 30%, ou entre 5 et 25 %, ou entre 5 et 20%, ou entre 5 et 15%, ou entre 5 et 10%, selon la composition de la brasure, pour obtenir une hauteur et une épaisseur de brasure suffisante pour un contact mécanique et/ou électrique fiable entre la patte 120 et le support 200.
Les exemples des figures 3 à 6 comprennent plusieurs excroissances 130 sur chaque patte 120. Cependant, les pattes 120 pourraient comprendre chacune une seule excroissance 130. La figure 7 montre un exemple de composant avec une seule excroissance sur chaque patte 120. Une vue de coupe et une vue dessous sont respectivement montrées à gauche et à droite de la figure 7. Dans l’exemple illustré en figure 7, chaque patte 120 du composant comprend une lame 130 qui s’étend depuis la face de montage 120c. La lame 130 vient en appui contre le support 200. Une excroissance 130 en forme de lame est plus simple à réaliser qu’une excroissance en forme de picot. La lame 130 s’étend sur la largeur de la face de montage 120c pour une meilleure stabilité du composant 100 sur le support 200.
Sur chaque patte 120, le composant électronique aurait pu comprendre une seule excroissance 130 sous la forme d’un picot comme illustré en figure 4. Sur chaque patte 120, cette excroissance 130 est de préférence au centre de la face de montage 120c.
Le support 200 réalise un maintien mécanique et/ou un routage électrique du composant 100. Par exemple, le support est de type DBC (pour « Direct Bonded Copper » en anglais) comme illustré en figure 3. Il comprend une couche de cuivre 210 sur laquelle le composant électronique 100 est fixée. En particulier, chaque patte 120 du composant électronique 100 est fixée sur une portion différente de la couche de cuivre 210. Le support 200 comprend en outre une couche de céramique 220 et une couche de cuivre 230, la couche de céramique 220 étant prise en sandwich entre les deux couches de cuivre 210, 230.
Le support 200 peut être monté sur un dissipateur thermique 400 qui par exemple un boîtier d’une machine électrique qui est contrôlée par un dispositif électronique auquel le composant 100 fait parti. Par exemple, le dissipateur thermique 400 est un boîtier métallique, notamment en aluminium. Le support 200 peut être fixé sur le dissipateur thermique 400 par une colle thermique 300. L'invention ne se limite pas aux seuls exemples décrits ci-dessus, notamment ceux-ci peuvent être combinés entre eux. En particulier, le composant électronique 100 pourrait comprendre un autre type d’unité électronique à la place du shunt 100, telle qu’une capacité, une inductance ou autre. Les pattes de connexions 120 pourraient être de forme différente. Le support 200 pourrait être d’un autre type tel que le substrat décrit dans le brevet français FR2833802, ou une carte électronique FR4, IMS (pour « Insulated Métal substrate » en anglais), ou autre.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Composant électronique (100) comprenant au moins une patte (120) destinée à venir en appui contre un support (200) ; ladite patte (120) comprenant une face (120c), dite face de montage, destinée à venir en vis-à-vis d’une face correspondante du support (200), ladite face de montage (120c) comprenant au moins une excroissance (130) de hauteur comprise entre 30 et 200 pm.
  2. 2. Composant (100) selon la revendication précédente, dans lequel une extrémité distale de l’excroissance (130) a une surface destinée à venir en appui contre ledit support (200) comprise entre 5% et 50% de la surface totale de la face de montage (120c).
  3. 3. Composant (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’excroissance (130) est en forme de lame.
  4. 4. Composant (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’excroissance (130) s’étend sur une largeur de la face de montage (120c).
  5. 5. Composant (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’excroissance (130) est sous forme de picot attaché à la face de montage (120c).
  6. 6. Composant (100) selon la revendication précédente, dans lequel l’excroissance (130) a une forme sensiblement cylindrique avec une extrémité distale sensiblement plane.
  7. 7. Composant (100) selon l’une des revendications précédentes comprenant une pluralité d’excroissances (130).
  8. 8. Composant (-100) selon la revendication 7, comprenant un nombre pair d’excroissances (130), lesdites excroissances (130) étant réparties également de part et d’autre d’une ligne médiane (Δ) de la face de .montage (120c).
  9. 9. Composant (100) selon la revendication précédente, dans lequel les excroissances (130) sont symétriques entre elles par rapport à ladite ligne médiane (Δ).
  10. 10. Composant (100) selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel la face de montage (120c) a sensiblement la forme d’un polygone et comprend au moins deux excroissances (130) dans des coins dudit polygone.
  11. 11. Composant (100) selon l’une des revendications 7 à 10, dans lequel les excroissances (130) sont agencées de sorte que toute ligne rectiligne le long de la face de montage (120c) traverse au mo ins une excro issance (130).
  12. 12. Composant (100) selon l’une des revendications 7 à 11, dans lequel une extrémité distale de chaque excroissance (130) a une surface destinée à venir en appui contre ledit support (200), la somme desdites surfaces étant comprise entre 5% et 50% de la surface totale de la face de montage (120c).
  13. 13. Composant (100) selon l’une des revendications-précédentes comprenant une unité électronique (110) et deux pattes (120) solidaires à l’unité électronique (110) configurées de sorte que l’unité électronique (110) puisse être brasée sur un support (200) par l’intermédiaire desdites deux pattes (120).
  14. 14. Ensemble comprenant un support (200) et un composant électronique (100) selon l’une des revendications précédentes, ledit composant (100) étant monté par brasage sur le support (200) au moins en partie par l’intermédiaire de ladite face de montage (120c).
  15. 15. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le support (200) est configuré de sorte à permettre la connexion électrique du composant (100) à des pistes électriques pour le routage du composant (100).
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