FR3130110A1 - Procede de realisation d’un module de puissance pour un aeronef - Google Patents

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Abstract

Le procédé comporte : - une fixation d’un composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) à un circuit imprimé comprenant un film polymère (202) isolant électrique, et, sur au moins un côté du film polymère (202), une métallisation, la ou les métallisations formant des pistes électriques incluant une piste électrique, dite de puissance (208A, 208B, 208C), et une piste électrique, dite de commande (210), afin que ce composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) soit électriquement connecté à la piste de puissance (208A, 208C) ; - une connexion du composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) à la piste de commande (210) ; et - une fixation d’une électronique de commande (604) au circuit imprimé, afin que cette électronique de commande (604) soit électriquement connectée à la piste de commande (210) pour commander le composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B). Figure pour l’abrégé : Fig. 6

Description

PROCEDE DE REALISATION D’UN MODULE DE PUISSANCE POUR UN AERONEF
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un procédé de réalisation d’un module de puissance pour un aéronef, ainsi que le module de puissance ainsi obtenu et un aéronef comportant un tel module de puissance.
Arrière-plan technologique
Un module de puissance regroupe des composants semi-conducteur de puissance fixés à un substrat et connectés entre eux par des fils de câblage et/ou des pistes conductrices s’étendant sur une couche isolante électrique du substrat.
Par ailleurs, il est généralement prévu une électronique de commande des composants semi-conducteur de puissance. Cette électronique de commande est par exemple portée par une carte de circuit imprimée.
Ainsi, il est nécessaire d’utiliser deux technologies différentes d’intégration : une pour les composants semi-conducteur de puissance et une autre pour l’électronique de commande, et de prévoir une interconnexion entre l’électronique de commande et les composants semi-conducteur de puissance. Il est aussi nécessaire de prévoir une interconnexion entre les composants semi-conducteur de puissance et des éléments extérieurs au module de puissance, par exemple une source de tension et une charge électrique.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un procédé de réalisation d’un module de puissance qui permette d’intégrer simplement les composants semi-conducteur de puissance et leur électronique de commande.
Il est donc proposé un procédé de réalisation d’un module de puissance pour un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • une fixation d’un composant semi-conducteur de puissance à un circuit imprimé comprenant un film polymère isolant électrique, et, sur au moins un côté du film polymère, une métallisation, la ou les métallisations formant des pistes électriques incluant une piste électrique, dite de puissance, et une piste électrique, dite de commande, afin que ce composant semi-conducteur de puissance soit électriquement connecté à la piste de puissance ;
  • une connexion du composant semi-conducteur de puissance à la piste de commande ; et
  • une fixation d’une électronique de commande au circuit imprimé, afin que cette électronique de commande soit électriquement connectée à la piste de commande pour commander le composant semi-conducteur de puissance.
Ainsi, l’utilisation d’un même circuit imprimé pour le composant semi-conducteur, l’électronique de commande et l’interconnexion entre eux simplifie l’intégration. En particulier, l’interconnexion se fait simplement grâce à la piste de commande prévue sur le circuit imprimé.
L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.
De façon optionnelle, le film polymère isolant comporte au moins un parmi : PI polymide, PET polyethylene terephthalate, PE polyesther.
De façon optionnelle également, le film polymère isolant présente une épaisseur d’au plus 100 µm, par exemple comprise entre 18 µm et 100 µm.
De façon optionnelle également, chaque métallisation comporte du cuivre.
De façon optionnelle également, chaque métallisation présente une épaisseur d’au plus 70 µm.
Avantageusement, le procédé comporte en outre une encapsulation d’au moins le composant semi-conducteur de puissance, laissant apparente au moins une portion du circuit imprimé, sur laquelle la piste de puissance s’étend. Dans l’état de la technique, la connexion du module de puissance est souvent réalisée avec des connecteurs brasés, dans l’encapsulation, sur le substrat et sortant de l’encapsulation pour être à leur tour fixés à une barre omnibus. En plus de leur forte inductance, ces connecteurs présentent une fiabilité limitée à cause des vibrations et des cycles thermomécaniques qui fragilisent la brasure. Grâce à cette caractéristique de l’invention, il est possible de connecter des pistes de puissance à ces portions du circuit imprimé ainsi laissées apparentes, afin de réaliser des interconnexions entre le module de puissance et ces pistes de puissance, ces interconnexions ne présentant pas les inconvénients des connecteurs brasés de l’état de la technique.
De façon optionnelle également, le circuit imprimé est flexible, et le procédé comporte en outre, avant les étapes de fixation et de connexion : - une mise en forme tridimensionnelle non plane de la portion du circuit imprimé, sur laquelle la piste de puissance s’étend ; puis - un dépôt électrolytique au cours duquel une couche conductrice est déposée sur la piste de puissance, mais de préférence pas sur la piste de commande. Ainsi, il est possible de prévoir une connexion de puissance (la portion du circuit imprimé portant la piste de puissance recouverte de la couche conductrice) ayant une forme complexe permettant un placement aisé du module de puissance, et permettant le passage d’un courant élevé.
De façon optionnelle également, le procédé comporte en outre : - avant le dépôt électrolytique, une fixation d’au moins une préforme sur la portion sur laquelle la piste de puissance s’étend, cette préforme comportant un corps polymère et une métallisation au contact de la piste de puissance ; et - pendant le dépôt électrolytique, un dépôt d’une couche conductrice sur la métallisation de chaque préforme. Ainsi, la préforme peut être utilisée pour connecter le module de puissance, en formant une extrémité de connecteur de forme souhaitée.
De façon optionnelle également, chaque préforme comporte une languette avec trou. Ainsi, la connexion peut être faite au moyen d’une vis ou équivalent, au travers du trou.
De façon optionnelle également, le procédé comporte en outre une dissolution, par exemple thermique ou bien chimique, du corps polymère de chaque préforme. En effet, cette préforme ne sert généralement que de support pour la métallisation. Une fois cette dernière réalisée, la préforme n’est plus utile et sa dissolution permet de réduire la masse du module de puissance et d’éviter d’éventuels problèmes résultant de la dégradation de la préforme dans le temps.
De façon optionnelle également, le module de puissance implémente au moins un bras de commutation d’un onduleur pour un moteur électrique d’un aéronef.
Il est également proposé un module électrique pour un aéronef obtenu par un procédé selon l’invention.
Il est également proposé un aéronef comportant un module électrique selon l’invention.
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
  • la est un circuit électronique d’un dispositif électrique pouvant être au moins en partie réalisé selon l’invention,
  • la est une vue à plat d’un circuit imprimé flexible pouvant être utilisé dans l’invention pour réaliser un bras de commutation, l’image du haut étant une vue de dessus du circuit imprimé flexible et l’image du bas étant une vue de dessous du circuit imprimé flexible,
  • la est un schéma bloc d’un procédé selon l’invention de réalisation d’un module de puissance,
  • la est une vue de dessus du circuit imprimé flexible mis en forme,
  • la est une vue de dessus du circuit imprimé flexible après un dépôt électrolytique,
  • la est une vue de dessus du circuit imprimé flexible après une fixation de composants et une réalisation de connexions électriques, et
  • la est une vue de dessus d’un circuit imprimé flexible pouvant être utilisé dans l’invention pour réaliser plusieurs bras de commutation.

Claims (13)

  1. Procédé (300) de réalisation d’un module de puissance pour un aéronef, caractérisé en ce qu’il comporte :
    • une fixation (310) d’un composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) à un circuit imprimé (200) comprenant un film polymère (202) isolant électrique, et, sur au moins un côté du film polymère (202), une métallisation (204), la ou les métallisations (204) formant des pistes électriques incluant une piste électrique, dite de puissance (208A-D), et une piste électrique, dite de commande (210), afin que ce composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) soit électriquement connecté à la piste de puissance (208A, 208C) ;
    • une connexion (312) du composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B) à la piste de commande (210) ; et
    • une fixation (310) d’une électronique de commande (604) au circuit imprimé (200), afin que cette électronique de commande (604) soit électriquement connectée à la piste de commande (210) pour commander le composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B).
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le film polymère isolant comporte au moins un parmi : PI polymide, PET polyethylene terephthalate, PE polyesther.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le film polymère isolant présente une épaisseur d’au plus 100 µm, par exemple comprise entre 18 µm et 100 µm.
  4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chaque métallisation comporte du cuivre.
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque métallisation présente une épaisseur d’au plus 70 µm.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comportant en outre une encapsulation d’au moins le composant semi-conducteur de puissance (602A, 602B), laissant apparente au moins une portion (222A, 222B) du circuit imprimé (200), sur laquelle la piste de puissance (208A, 208C, 208D) s’étend.
  7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le circuit imprimé (200) est flexible, et comportant en outre, avant les étapes de fixation (310) et de connexion (312) :
    • une mise en forme (302) tridimensionnelle non plane de la portion (222A, 222B) du circuit imprimé (200), sur laquelle la piste de puissance (208A, 208C, 208D) s’étend ; puis
    • un dépôt électrolytique (306) au cours duquel une couche conductrice est déposée sur la piste de puissance (208A, 208C, 208D), mais de préférence pas sur la piste de commande (210).
  8. Procédé selon la revendication 7, comportant en outre :
    • avant le dépôt électrolytique (306), une fixation d’au moins une préforme (402) sur la portion sur laquelle la piste de puissance (208A, 208C, 208D) s’étend, cette préforme (402) comportant un corps polymère et une métallisation au contact de la piste de puissance (208A, 208C, 208D) ; et
    • pendant le dépôt électrolytique, un dépôt d’une couche conductrice sur la métallisation de chaque préforme (402).
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel chaque préforme (402) comporte une languette avec trou.
  10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, comportant en outre une dissolution (308), par exemple thermique ou bien chimique, du corps polymère de chaque préforme (402).
  11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le module de puissance implémente au moins un bras de commutation d’un onduleur pour un moteur électrique d’un aéronef.
  12. Module de puissance pour un aéronef obtenu par un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11.
  13. Aéronef comportant un module de puissance selon la revendication 12.
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