FR3140209A1 - élément de liaison destiné à mettre en contact thermique UNE PIECE A REFROIDIR ET UN DISSIPATEUR DE CHALEUR - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne élément de liaison (600) destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique (3041) d’un module de puissance (110) et un dissipateur de chaleur (206), ledit élément de liaison comprenant au moins deux couches diélectriques (601, 603) et au moins deux couches métalliques (602, 604), une des deux couches métalliques (602) étant disposée entre lesdites deux couches diélectriques (601, 603) et une des deux couches diélectriques (603) étant disposée entre lesdites deux couches métalliques (602, 604).
.
Figure pour l’abrégé : Fig. 2
Description
La présente invention concerne un élément de liaison destiné à mettre en contact thermique une pièce à refroidir, par exemple une pièce de connexion électrique d’un module de puissance, et un dissipateur de chaleur ainsi qu’un système électronique comprenant un module de puissance et un dissipateur de chaleur en contact thermique par un tel élément de liaison.
La présente invention concerne également un convertisseur de tension comprenant un tel système et un véhicule comprenant un tel convertisseur de tension.
Un module de puissance est un module électronique, contenant le plus souvent des puces semi-conductrices (par exemple des transistors dit de puissance), conçu pour réaliser des circuits de conversion d'énergie, comme ceux par exemple d’une cellule de commutation, d’un convertisseur de tension, d'un onduleur ou encore d’un pont redresseur.
Il est connu de l’art antérieur un élément de liaison destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique d’un module de puissance et un dissipateur de chaleur et constitué d’une colle thermique isolante plus ou moins chargée de particules de céramique pour diminuer la résistance thermique de la colle.
Lors de la mise en œuvre d’un tel élément de liaison, une réaction de polymérisation se produit et des bulles gazeuses peuvent apparaître dans la couche de colle. Ces bulles gazeuses sont préjudiciables au cheminement du flux thermique vers le dissipateur de chaleur, ce qui conduit à une plus grande résistance thermique de l’élément de liaison.
Un autre défaut des éléments de liaison sous forme de colle est leur épaisseur importante qui permet de garantir les exigences diélectriques entre le module de puissance et le dissipateur de chaleur mais qui augmente la résistance thermique de l’élément de liaison.
Enfin, les irrégularités de surface, en particulier celles du dissipateur de chaleur, peuvent transpercer l’élément de liaison ou être à l’origine d’arcs électriques et ainsi conduire à une perte d’isolation électrique entre le module de puissance et le dissipateur de chaleur.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un élément de liaison qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Il est donc proposé, selon un premier aspect de l’invention, un élément de liaison destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique d’un module de puissance et un dissipateur de chaleur, ledit élément de liaison comprenant au moins deux couches diélectriques et au moins deux couches métalliques, une des deux couches métalliques étant disposée entre lesdites deux couches diélectriques et une des deux couches diélectriques étant disposée entre lesdites deux couches métalliques.
En d’autres termes, selon l’invention, les couches de l’élément de liaison sont disposées alternativement en une couche diélectrique et une couche mécanique.
Ainsi, les deux couches diélectriques permettent d’assurer l’isolation électrique du module de puissance tout en assurant un transfert thermique efficace, tandis que les deux couches métalliques évitent la perforation des couches diélectriques.
D’autre part, l’existence de couches métalliques permet la réalisation d’un plan conducteur électrique qui permet de diminuer le couplage capacitif qui existe naturellement entre le substrat métallique du module de puissance et le dissipateur de chaleur.
L’élément de liaison selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Selon une première caractéristique, une des deux couches métalliques comprend une feuille ou une plaque de métal, par exemple en cuivre ou en aluminium.
Selon une autre caractéristique, une des deux couches métalliques est une feuille ou une plaque de métal, par exemple en cuivre ou en aluminium.
Selon une autre caractéristique, chacune des deux couches métalliques comprend une feuille ou une plaque de métal, par exemple en cuivre ou en aluminium.
Selon une autre caractéristique, les deux couches métalliques sont des feuilles ou des plaques de métal, par exemple en cuivre ou en aluminium
Selon une autre caractéristique, la feuille ou la plaque de métal a une épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm.
Selon une autre caractéristique, l’une des deux couches métalliques a une épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm.
Selon une autre caractéristique, chacune des deux couches métalliques a une épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm.
Selon une autre caractéristique, la feuille ou la plaque de métal est en aluminium dont au moins une des faces est anodisées.
Selon une autre caractéristique, la feuille ou la plaque de métal est en aluminium dont au moins une des faces porte un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium obtenu par exemple par anodisation.
Selon une autre caractéristique, le dépôt à une épaisseur comprise entre 5 µm et 50 µm.
Selon une autre caractéristique, la feuille ou la plaque de métal est en aluminium, les deux faces de la feuille d’aluminium portent chacune un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium obtenu par exemple par anodisation.
Selon une autre caractéristique, au moins une des deux couches diélectriques, de préférence les deux, a une épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm et/ou une rigidité diélectrique comprise entre 40kV/mm et 100 kV/mm et/ou une conductivité thermique comprise entre 1 et 20 W/m.K.
Il est également proposé, selon un deuxième aspect de l’invention, un système comprenant :
- un module de puissance comprenant :
- une pièces de connexion électrique en métal et présentant une plaque principale s’étendant selon un plan principal ;
- un interrupteur monté sur une face supérieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique ; et
- un dissipateur de chaleur en contact thermique par l’intermédiaire d’un élément de liaison avec la face inférieure de la pièce de connexion électrique ;
Le système selon le deuxième aspect de l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Selon une première caractéristique, l’interrupteur a une de ses bornes connectées électriquement à la face supérieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, l’interrupteur est réalisé sous la forme d’un ou de plusieurs transistors connectés en parallèle.
Selon une autre caractéristique, le ou les transistors sont de type FET (de l’anglais « Field-Effect Transistor ») ou de type IGBT (de l’anglais « Insulated-Gate Bipolar Transistor »).
Selon une autre caractéristique, le ou les transistors de type FET sont des MOSFETs avec substrat en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC-MOSFET) ou sont des transistors FET en nitrure de gallium (GaN-FET).
Selon une autre caractéristique, le ou les transistors sont des transistors HEMT (de l’anglais « high-electron-mobility transistor ») par exemple en nitrure de gallium.
Selon une autre caractéristique, une des couches diélectriques est fixée par thermo-pressage avec la face inférieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, une des couches métalliques est en contact avec le dissipateur de chaleur par l’intermédiaire d’une couche de graphite.
Selon une autre caractéristique, la couche de graphite est une feuille ou une plaque de graphite.
Selon une autre caractéristique, une des couches électriques est en liaison électrique avec le module de puissance, par exemple par l’intermédiaire d’une capacité.
Il est également proposé, selon un troisième aspect de l’invention, un convertisseur de tension comprenant un système selon le deuxième aspect de l’invention.
Il est également proposé, selon un quatrième aspect de l’invention, un engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension selon le troisième aspect de l’invention ou un système électrique selon le deuxième aspect de l’invention.
Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.
Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou un fauteuil roulant motorisé.
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 :
En référence à la , un système électrique 100 mettant en œuvre l’invention dans un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un engin de mobilité tel qu’un véhicule automobile.
Le système électrique 100 comporte tout d’abord une source d’alimentation électrique 102 conçue pour délivrer une tension continue U, par exemple comprise entre 800 V et 1000 V, par exemple 850 V.
La source d’alimentation électrique 102 est donc une source de tension continue. Cette source d’alimentation électrique comporte par exemple une batterie.
Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
Le système électrique 100 comporte en outre un convertisseur de tension 104 connecté entre la source d’alimentation électrique 102 et la machine électrique 130 pour effectuer une conversion entre la tension continue U et les tensions de phase.
Le convertisseur de tension 104 comporte tout d’abord une barre omnibus positive 106 et une barre omnibus négative 108 destinées à être connectées à la source d’alimentation électrique 102 pour recevoir la tension continue U, la barre omnibus positive 106 recevant un potentiel électrique haut et la barre omnibus négative 108 recevant un potentiel électrique bas.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre au moins un module électrique 110. Ce module électrique 110 est un module de puissance. Le module de puissance 110 comporte une barre omnibus de phase destinées être respectivement connectées à une phase de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte trois modules de puissance 110 comportant chacun une barre omnibus de phase 122 connectée à une phase de la machine électrique 130.
Plus précisément, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 comporte un système triphasé comportant trois phases.. Les barres omnibus de phase 122 des trois modules de puissance 110 sont connectées aux trois phases du système triphasé.
Chaque module de puissance 110 comporte, pour chaque barre omnibus de phase 122, un premier composant électrique, (ici un interrupteur de côté haut 112) connecté entre la barre omnibus positive 106 et la barre omnibus de phase 122 et un deuxième composant électrique (ici un interrupteur de côté bas 114), connecté entre la barre omnibus de phase 122 et la barre omnibus négative 108. Ainsi, les interrupteurs 112, 114 sont agencés de manière à former un bras de commutation, dans lequel la barre omnibus de phase 122 forme un point milieu.
Chaque interrupteur 112, 114 comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur 112, 114 entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d’un signal de commande qui lui est appliqué.
Les interrupteurs 112, 114 sont de préférence réalisés au moyen de un ou plusieurs transistors connectés en parallèle. Les transistors sont par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) avec un substrat en silicium ou en carbure de silicium présentant une grille formant la borne de commande 120, et un drain et une source formant respectivement les bornes principales 116, 118. Alternativement, les interrupteurs 112, 114 pourraient être des transistors bipolaires à grille isolée (de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor » ou IGBT) ou des transistors à effet de champ en nitrure de gallium (de l’anglais « Field Effect Transistors »).
Dans l’exemple décrit, les interrupteurs 112, 114 ont chacun la forme d’une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure. La première borne principale 116 s’étend sur la face inférieure, tandis que la deuxième borne principale 118 s’étend sur la face supérieure. Les interrupteurs 112, 114 sont destinés à être traversés, entre leurs bornes principales 116, 118, par un courant supérieur à 1 A.
Il sera apprécié que la barre omnibus positive 106, la barre omnibus négative 108 et les barres omnibus de phase 122 sont des conducteurs électriques rigides. Elles présentent de préférence une épaisseur comprise entre 0.3 mm et 1,5 mm, de préférence inférieure à 1.2 mm.
Par ailleurs, dans l’exemple décrit, la barre omnibus positive 106 comporte tout d’abord une barre omnibus commune positive 106A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale positive 106B connectée à la barre omnibus commune positive 106A. De manière similaire, la barre omnibus négative 108 comporte une barre omnibus commune négative 108A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale négative 108B connectée à la barre omnibus commune négative 108A. Les connexions sont représentées sur la par des losanges.
En outre, dans l’exemple décrit, la barre omnibus commune positive 106A et la barre omnibus commune négative 108A sont chacune formée d’une seule pièce conductrice.
En outre, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 est une machine électrique tournante ayant une fonction de moteur électrique destiné à entraîner des roues du véhicule automobile par l’intermédiaire de son axe de sortie. Ainsi, en fonctionnement comme alternateur, la machine électrique 130 fournit de l’énergie électrique en direction de la source d’alimentation électrique 102 à partir de la rotation de l’axe de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme redresseur. En fonctionnement comme moteur électrique, la machine électrique entraîne l’arbre de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur.
En référence à la , le convertisseur de tension 104 comprend un système 900 selon l’invention. Ce système comprend un dissipateur thermique 206, également appelé dissipateur de chaleur, présentant des surfaces d’échange thermique 204 sur lesquelles sont respectivement montés un module de puissance 110. L’échange thermique entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur de chaleur 206 et le module de puissance 110 est réalisé grâce à un contact thermique par l’intermédiaire d’un élément de liaison 600 positionné entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur de chaleur 206 et le module de puissance 110.
Le module de puissance 110 comporte plusieurs pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043de préférence en métal.
Chaque pièce de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043présente une plaque principale 306, 3061, 3062, 3063s’étendant selon un plan principal PP horizontal, le même pour toutes les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063de manière à ce que les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063soient sensiblement coplanaires. En particulier, dans l’exemple décrit, les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063présentent des faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083horizontales respectives s’étendant au même niveau.
Par ailleurs, les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063sont séparées les unes des autres selon le plan principal PP par au moins un interstice 310.
De manière générale, au moins une des pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043(toutes dans l’exemple décrit) présente en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale 306, 3061, 3062, 3063. Chaque connecteur électrique est par exemple soit sous la forme d’une broche 3121, soit sous la forme d’une languette droite 3122.
Dans l’exemple décrit ici, la languette droite 3122 forme avec la plaque principale 3062la barre omnibus de phase 122, la plaque principale 3061avec la broche 3121qui lui est associée forme la barre omnibus locale positive 106B et la plaque principale 3063forme avec une des languettes pliées 3121qui lui est associée (celle du bas sur la ) la barre omnibus locale négative 108B.
Chaque broche 3121présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 306, 30613063, une portion principale 316 s’étendant verticalement dans l’exemple décrit et se terminant par une extrémité libre 318 et un coude 320 reliant l’extrémité fixe 314 à la portion principale 316.
Dans le cas d’une languette droite, le connecteur électrique 3122se projette dans le plan principal PP. En outre, le connecteur électrique 3122présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 3062.
Les pièces de connexion électrique 304 sont obtenues dans l’exemple décrit par découpage d’une plaque métallique.
Dans l’exemple décrit ici, la plaque métallique est en cuivre. En variante, la plaque métallique pourrait être en aluminium ou encore en or.
Par ailleurs, comme expliqué précédemment, le module de puissance 110 comporte les interrupteurs 112, 114 chacun connecté électriquement entre deux faces supérieures 3081, 3082, 3083de respectivement deux des plaques principales 3061, 3062, 3063par exemple pour faire passer et interrompre sur commande un courant de puissance entre ces deux plaques principales 3061, 3062, 3063. Dans l’exemple décrit ici, chaque interrupteur 112, 114 est réalisé par un unique transistor MOSFET en carbure de silicium. Ainsi, la première borne principale 116 et la deuxième borne principale 118 correspondent respectivement au drain et à la source du MOSFETs réalisant l’interrupteur. En variante, chaque interrupteur 112, 114 est réalisé par une pluralité de transistors MOSFET avec un substrat en carbure de silicium connectés en parallèle, c’est-à-dire que toutes les sources sont connectées électriquement ensemble ainsi que tous les drains.
Chaque interrupteur 112, 114 présente tout d’abord une face inférieure plaquée contre l’une des deux faces supérieures 3081, 3082, 3083auxquelles cet interrupteur est connecté électriquement. Chaque interrupteur 112, 114 présente en outre une face supérieure dont une partie est connectée électriquement à l’autre des deux faces supérieures. Dans l’exemple décrit, la face supérieure de l’interrupteur 112, 114 comporte en outre une partie de commande de l’interrupteur 112, 114 connectée électriquement à une face supérieure d’une plaque principale 306 différente des plaques principale 3061, 3062, 3063, par exemple par un fil 328 dans l’exemple décrit.
En d’autres termes, l’interrupteur 112 est monté sur, et connecté électriquement à la face supérieure 3081de la plaque principale 3061de la pièce de connexion électrique 3041et un premier élément de liaison électrique connecte électriquement l’interrupteur 112 à la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042.
Le premier élément de liaison électrique comprend deux rubans métalliques 3261, une extrémité de chaque ruban en métal 3261est connectée directement sur la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042par un procédé de soudage ou par un procédé de frittage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 3261est connectée directement sur l’interrupteur 112 par un procédé de soudage ou par un procédé de frittage. Les procédés de soudage employés sont par exemple des procédés de soudage par ultrason ou par friction. Ainsi, chaque ruban en métal forme un pont dont une extrémité repose à plat sur la face supérieure de l’interrupteur 112 et dont l’autre extrémité repose à plat sur la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042.
De même, l’interrupteur 114 est monté sur, et connecté électriquement à la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042et un deuxième élément de liaison électrique connecte électriquement l’interrupteur 114 à la face supérieure 3083de la plaque principale 3063de la pièce de connexion électrique 3043.
Le deuxième élément de liaison électrique comprend deux rubans métalliques 3262, une extrémité de chaque ruban en métal 3262est connectée directement sur la face supérieure 3083de la plaque principale 3063de la pièce de connexion électrique 3043par un procédé de soudage ou de frittage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 3262est connectée directement sur l’interrupteur 114 par un procédé de soudage ou de frittage. Les procédés de soudure employés sont par exemple des procédés de soudage par ultrason ou par friction. Ainsi, chaque ruban en métal forme un pont dont une extrémité repose à plat sur la face supérieure de l’interrupteur 114 et dont l’autre extrémité repose à plat sur la face supérieure 3083de la plaque principale 3063de la pièce de connexion électrique 3043.
Dans l’exemple décrit, les rubans 3261, 3262sont en aluminium. Dans une variante de réalisation, les rubans 3261, 3262sont en or. En variante, les rubans 3261, 3262peuvent être en cuivre.
Dans l’exemple décrit, le fil 328 est en aluminium. Dans une variante de réalisation, le fil 328 est en or. En variante, le fil 328 peut être en cuivre.
Dans l’exemple décrit, les rubans 3261, 3262 ont, vue de dessus, une forme sensiblement rectangulaire.
Dans l’exemple décrit, les connecteurs électriques 3121en forme de broche associés aux pièces de connexion électrique 304 servent à la connexion du module de puissance 110 à un module de contrôle 210, afin de commander les interrupteurs 112, 114.
En outre, l’un des connecteurs électriques 3121associé à la pièce de connexion électrique 3043(celui du haut sur la ) est également destiné à être connecté au module de contrôle 210 pour faire une mesure du courant électrique traversant cette pièce de connexion électrique 3043.
Le module de puissance 110 possède un surmoulage 402. Le surmoulage 402 est un isolant électrique et recouvre chaque interrupteur 112, 114 et au moins une partie des faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083des plaques principales 306, 3061, 3062, 3063.
Dans l’exemple décrit ici, le surmoulage 402 recouvre également chaque fil 328 et les rubans métalliques 3261, 3262.
Le surmoulage 402 est par exemple en résine, par exemple encore en époxy contenant des éléments, de préférence sphériques, de silice représentant par exemple en masse entre 80 et 90% de l’ensemble époxy/silice.
De préférence, le surmoulage 402 est intégral en une seule pièce.
Le surmoulage 402 laisse apparent la face inférieure 5021de la plaque principale 3061de la pièce de connexion électrique 3041. Cette partie laissée apparente est conçue pour être plaquée contre le dissipateur de chaleur 206. Ainsi, le dissipateur de chaleur 206 est en contact thermique avec la face inférieure 5021laissée apparente par le surmoulage 402. Ce contact thermique est ici réalisé via un élément de liaison isolant et thermiquement conducteur 600.
De même le surmoulage 402 laisse apparent les faces inférieures 502, 5022, 5023des plaques principales 306, 3062, 3063de chacune des autres pièces de connexion électrique 304, 3042, 3043. Ces parties laissées apparentes sont conçues pour être plaquées contre le dissipateur de chaleur 206. Ainsi, le dissipateur de chaleur 206 est en contact thermique avec les faces inférieures 502, 5022, 5023laissées apparentes par le surmoulage 402. Ce contact thermique est ici réalisé via l’élément de liaison isolant et thermiquement conducteur 600.
Par ailleurs, le surmoulage 402 remplit chaque interstice 310 et présente, dans chaque interstice 310, une face inférieure affleurant les faces inférieures 502 des plaques principales 206.
L’élément de liaison 600 est dans cet exemple un film laminé comprenant deux couches diélectriques 601,603 et deux couches métalliques 602, 604, une des deux couches métalliques 602 étant disposée entre les deux couches diélectriques 601, 603 et une des deux couches diélectriques 603 étant disposée entre lesdites deux couches métalliques 602, 604.
En d’autres termes, les couches de l’élément de liaison 600 sont disposées alternativement en une couche diélectrique et une couche mécanique, la couche 601 dite supérieure destinée à être au contact du module de puissance étant une couche diélectrique et la couche 604 dite inférieure destinée à être en contact avec la surface de dissipation de chaleur du dissipateur de chaleur étant une couche métallique.
Dans l’exemple décrit ici, aucune des deux couches métalliques n’est en contact électrique avec le module de puissance 110. En variante, l’une des deux couches métalliques, de préférence la couche 602 intercalée entre les deux couches diélectrique est connectée électriquement par exemple par une capacité au module de puissance 110.
Dans l’exemple décrit ici, chacune des deux couches métalliques est réalisée par une feuille de cuivre d’épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm. En variante, chacune des deux couches métalliques est réalisée par une feuille d’aluminium d’épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm. De préférence, au moins une des faces d’une des feuilles d’aluminium a été traitée par anodisation afin de déposer sur celle-ci, par exemple un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium. Dans l’exemple décrit, ce dépôt à une épaisseur comprise entre 5 µm et 50 µm.
Dans l’exemple décrit ici, chacune des deux couches diélectriques est réalisée par une feuille de résine d’épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm. La feuille de résine est par exemple réalisée sous forme d’époxy contenant des billes de céramique et/ou de silice.
Chacune des couches diélectriques a en outre une rigidité diélectrique comprise entre 40kV/mm et 100 kV/mm et une conductivité thermique comprise entre 1 et 20 W/m.K.
Dans l’exemple décrit ici, la couche supérieure de l’élément de liaison 600 est fixée par thermo-pressage sur la face inférieure 502, 5021, 5022, 5023des pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043puis l’ensemble formé du module 100 et de l’élément de liaison 600 est fixé par bridage mécanique sur le boîtier du dissipateur de chaleur à l’aide d’une interface thermique 700 de type graphite intercalée entre ces deux éléments.
Un autre mode de réalisation de l’invention concerne une système 900’ illustré sur la . Les éléments communs entre les modes de réalisation de la et de la portent les mêmes références.
Dans ce mode de réalisation, les deux couches métalliques 602’, 604 de l’élément de liaison 600’ sont réalisées à partir de feuilles de métal différentes.
La couche métallique 604 est réalisées par une feuille de cuivre d’épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm et la couche métallique 602’, disposée entre les deux couches diélectriques, est réalisée par une feuille d’aluminium d’épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm. De préférence, au moins une des faces de la feuille d’aluminium a été traitée par anodisation afin de déposer sur celle-ci un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium. Dans l’exemple décrit, ce dépôt à une épaisseur comprise entre 5 µm et 50 µm.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Par exemple, les deux couches métalliques peuvent être réalisées sous forme de plaque métallique au lieu de feuilles de métal.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Claims (10)
- Élément de liaison (600, 600’) destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique (3041) d’un module de puissance (110) et un dissipateur de chaleur (206), ledit élément de liaison comprenant au moins deux couches diélectriques (601, 603) et au moins deux couches métalliques (602,602’, 604), une des deux couches métalliques (602, 602’) étant disposée entre lesdites deux couches diélectriques (601, 603) et une des deux couches diélectriques (603) étant disposée entre lesdites deux couches métalliques (602, 602’, 604).
- Élément (600, 600’) selon la revendication précédente dans lequel une des couches métalliques (602, 602’, 604) a une épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm.
- Élément (600, 600’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel une des deux couches métalliques (602, 602’, 604) comprend une feuille ou une plaque de métal, par exemple en cuivre ou en aluminium.
- Élément (600, 600’) selon la revendication précédente dans laquelle ladite feuille ou plaque de métal est en aluminium dont au moins une des faces est anodisées.
- Élément (600, 600’) selon l’une des revendications précédentes dans lequel au moins une des deux couches diélectriques, de préférence les deux, a une épaisseur comprise entre 10 µm et 200 µm et/ou une rigidité diélectrique comprise entre 40kV/mm et 100 kV/mm et/ou une conductivité thermique comprise entre 1 et 20 W/m.K.
- Système (900, 900’) comprenant :
- un module de puissance (110) comprenant
- une pièces de connexion électrique (3041) en métal et présentant une plaque principale s’étendant selon un plan principal ;
- un interrupteur (112) monté sur une face supérieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique (3041) ; et
- un dissipateur de chaleur (206) en contact thermique par l’intermédiaire d’un élément de liaison (600, 600’) avec la face inférieure de la pièce de connexion électrique ;
- un module de puissance (110) comprenant
- Système selon la revendication précédente dans lequel une des couches diélectriques (601) est fixée par thermo-pressage avec la face inférieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique.
- Système selon l’une des revendications 6 à 7 dans lequel une des couches métalliques (604) est en contact avec le dissipateur de chaleur par l’intermédiaire d’une couche de graphite (700).
- Convertisseur de tension (104) comprenant un système selon l’une quelconque des revendications 6 à 8.
- Engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension (104) selon la revendication précédente ou un système selon l’une quelconque des revendications 6 à 8.
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|---|---|---|---|
| FR2209810A FR3140209A1 (fr) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | élément de liaison destiné à mettre en contact thermique UNE PIECE A REFROIDIR ET UN DISSIPATEUR DE CHALEUR |
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Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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Citations (4)
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2022
- 2022-09-27 FR FR2209810A patent/FR3140209A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-09-27 WO PCT/EP2023/076810 patent/WO2024068797A1/fr not_active Ceased
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