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WO2024213766A1 - Equipement electronique comprenant au moins un module thermoelectrique, systeme electronique correspondant - Google Patents

Equipement electronique comprenant au moins un module thermoelectrique, systeme electronique correspondant Download PDF

Info

Publication number
WO2024213766A1
WO2024213766A1 PCT/EP2024/060080 EP2024060080W WO2024213766A1 WO 2024213766 A1 WO2024213766 A1 WO 2024213766A1 EP 2024060080 W EP2024060080 W EP 2024060080W WO 2024213766 A1 WO2024213766 A1 WO 2024213766A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module
component
support
face
electronic equipment
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/060080
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Christophe Riou
Nawres SRIDI-CONVERS
Eric BAILLY
Original Assignee
Safran Electronics & Defense
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran Electronics & Defense filed Critical Safran Electronics & Defense
Publication of WO2024213766A1 publication Critical patent/WO2024213766A1/fr

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    • H05K2201/10507—Involving several components
    • H05K2201/10515—Stacked components

Definitions

  • thermoelectric module comprising at least one thermoelectric module, corresponding electronic system
  • the invention relates to electronic equipment comprising at least one thermoelectric module.
  • the invention also relates to an electronic system comprising such equipment.
  • climate change is a major concern for many legislative and regulatory bodies around the world. Indeed, various restrictions on carbon emissions have been, are being or will be adopted by various states. In particular, an ambitious standard applies both to new types of aircraft but also to those in circulation requiring the implementation of technological solutions in order to make them compliant with current regulations. Civil aviation has been mobilizing for several years now to make a contribution to the fight against climate change.
  • One aim of the invention is to provide electronic equipment that is more environmentally friendly.
  • One aim of the invention is to propose an electronic system comprising such equipment.
  • electronic equipment comprising at least one support and at least one component.
  • the equipment comprises at least one thermoelectric module which is associated with the component and which is shaped into a block comprising two main heat exchange faces, the module being integrated at least in part in the support so that a first of its two main faces is in contact with at least one of the faces of the component, either directly or via at least one connection made of at least thermally conductive material, in which the component comprises a first face associated with the thermoelectric module and a second face associated either with a second thermoelectric module or with a second thermoelectric module. electric or to a second support, such that an assembly formed by the component, the thermoelectric module and either the second thermoelectric module or the second support forms a stack.
  • thermoelectric module By integrating a thermoelectric module into the support itself, it is easier to ensure thermal exchanges with the component.
  • thermoelectric module Since the heat exchanges between the component and the thermoelectric module are local, they are more efficient and faster.
  • the invention therefore proves to be more environmentally friendly.
  • premature aging of the associated component is limited (due, for example, to its heating if the module was not present). This improves the performance of the electronic equipment over time.
  • the invention is thus the result of technological research aimed at significantly improving aircraft performance and, in this sense, contributes to reducing the environmental impact of aircraft.
  • thermoelectric module is a module allowing the Peltier effect to be implemented: when the module is electrically powered, it generates a temperature difference such that one of its main faces is hot and the other cold. Conversely, such a module also allows the Seebeck effect to be implemented: when a temperature gradient is applied to the module, it generates an electric current.
  • the thermoelectric module thus comprises or one of the thermoelectric materials allowing the implementation of the two aforementioned effects.
  • direct contact between an element A and an element B, it is meant that the element A touches the element B without an intermediate macroscopic part C.
  • a possible layer of fixing material for example layer of sintering material, in particular silver or copper sintering, or layer of crosslinking material, for example a thermally conductive glue, or layer of brazing material
  • This layer is obviously not comparable to an intermediate macroscopic part C.
  • element A associated with an element B is meant that element A is in direct or indirect contact with element B.
  • element A is a thermoelectric module and it is “associated” with an element B, it is thus meant that element A is in direct or indirect contact with element B in order to allow heat exchanges between the element and element B.
  • the module is fully integrated into the support.
  • the equipment includes thermal regulation means associated with the module.
  • the thermal regulation means are arranged at least partly inside the support.
  • the module is in direct contact with at least one element of the thermal regulation means.
  • the thermal regulation means comprise a drain made of thermally conductive material.
  • the thermal regulation means comprise a thermal reference interface, the module being in contact with said thermal reference interface, either directly or via a connection made of thermally conductive material.
  • the component is a first component, the equipment being configured to allow the temperature regulation of a group comprising the first component and at least one second component.
  • the module is a first module associated with the first component, the equipment comprising a second module associated with the second component.
  • the support is a first support, at least one of the components being carried by a second support of the electronic equipment.
  • the equipment includes a third support carrying the second module.
  • the first module, the first component, the second component and the second module are superimposed so as to form a stack.
  • the first module implements the Peltier effect and the second module the Seebeck effect.
  • the module is a first module, the equipment comprising a second module associated with another face of the component, the first module, the component and the second module being superimposed so as to form a stack.
  • the equipment is a power module.
  • the invention also relates to an electronic system comprising equipment as mentioned above, the electronic system being an aircraft electronic system.
  • Figure 1 is a sectional view of electronic equipment according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a sectional view of electronic equipment according to a second embodiment of the invention, sectional view associated with a zoom of a part of said equipment;
  • Figure 3 is a sectional view of electronic equipment according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a sectional view of electronic equipment according to a fourth embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a sectional view of electronic equipment according to a fifth embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a sectional view of electronic equipment according to a sixth embodiment of the invention.
  • Figure 7 is a sectional view of electronic equipment according to a seventh embodiment of the invention, sectional view associated with a zoom of a part of said equipment;
  • Figure 8 is a sectional view of electronic equipment according to an eighth embodiment of the invention.
  • Fig. 9 is a sectional view of electronic equipment according to a ninth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 is shown an electronic equipment 1 according to a first embodiment, the equipment comprising a support 2.
  • the support 2 carries at least one component 3, here on its upper face 4.
  • the component 3 here comprises two main faces, a first face 5 facing the outside of the support 2 and a second face 6 facing the support 2.
  • the component 3 is linked to the support at its second face 6.
  • component 3 is associated with a thermoelectric module.
  • thermoelectric module 7 can implement the Peltier effect: when the thermoelectric module 7 is electrically powered, it generates a temperature difference so as to present a hot zone and a cold zone. By reversing the direction of the current passing through the thermoelectric module 7, the role of said zones is reversed and the hot zone becomes the cold zone and vice versa.
  • the thermoelectric module 7 is preferably configured so as to minimize thermal losses at the exterior/hot zone interface on the one hand and the exterior/cold zone interface on the other hand.
  • the thermoelectric module 7 is configured so as to minimize the thermal resistance at the exterior/hot zone interface on the one hand and the exterior/cold zone interface on the other hand.
  • the component 3 is fixed to the support 2 via the module 7.
  • the second face 6 of the component 3 is fixed to the module 7 for example by sintering, for example by silver or copper-based sintering, by crosslinking, for example a thermally conductive glue, or by soldering.
  • the module 7 is directly fixed to the support 2 by sintering, for example by silver or copper-based sintering, by crosslinking, for example a thermally conductive glue, or by soldering.
  • sintering for example by silver or copper-based sintering, by crosslinking, for example a thermally conductive glue, or by soldering.
  • the material fixing the component 3 to the support 2 and/or the material fixing the module 7 to support 2 is electrically conductive and/or thermally conductive.
  • the support 2 is shaped so as to be able to conduct an electric current. This is how the component 3 can be electrically powered. Various options are thus known.
  • the component 3 can thus be electrically powered by the support 2 and/or by the module 7.
  • This power supply of the component 3 by the support 2 and/or the module 7 is applicable for all the other embodiments of the present application.
  • the support 2 is a printed circuit board: it thus comprises an electrically insulating substrate provided with one or more tracks and/or one or more vias made of electrically conductive material which make it possible to conduct current through the support 2 to the component 3 and/or to the module 7.
  • the support 2 is configured to power the component 3 (without intervention of the module 7) on the one hand and to power the module 7 on the other hand.
  • the power supply of the component 3 and the module 7 by the support 2 is therefore independent.
  • the support 2 is shaped to power the module 7 without directly powering the component 3. It is then the module 7 which transcribes the electric current into the component 3.
  • the material allowing the module 7 to be fixed to the support 1, on the one hand, and the component 3 to the module 7, on the other hand is in an electrically conductive material in order to allow the electrical supply of the component 3 by the support 2 and the module 7 (by its thermoelectric nature, the module 7 allows it to play the role of an electrical conductor between the support 2 and the component 3).
  • the module 7 thus passively powers the component 3).
  • the material for fixing the module 7 to the support 1, on the one hand, and the component 3 to the module 7, on the other hand is made of an electrically conductive material and is also thermally conductive.
  • the support 2 is shaped to power the component 3 without powering the module 7. It is then the component 3 which transcribes the electric current into the module 7.
  • the material for fixing the module 7 to the support 1, on the one hand, and the component 3 to the module 7, on the other hand is made of an electrically conductive material.
  • the material for fixing the module 7 to the support 1, on the one hand, and the component 3 to the module 7, on the other hand is made of an electrically conductive material and is also thermally conductive.
  • Module 7 is shaped as a block comprising two main faces for heat exchange with the exterior, 8, 9. Module 7 is shaped so that its two faces 8, 9 are parallel to each other.
  • module 7 Due to its thermoelectric characteristics, when the module 7 is electrically powered, a temperature differential appears between its two main faces such that the module thus has a so-called “cold” face and a so-called “hot” face, the hot face (respectively the cold face) being a first of the two main faces of the module (respectively the second of the two main faces of the module) depending on the direction of flow of the current in the module 7. It is therefore understood that in order to benefit from the thermoelectric characteristics of module 7, module 7 must be electrically powered with a particular direction of current flow depending on which side of module 7 is desired to be "hot” and which side is desired to be “cold” (the fact that it plays the role of an electrical conductor for component 3 being independent of this dedicated power supply).
  • Figure 1 thus schematically represents an electrical assembly allowing the module 7 to be supplied with electrical power voluntarily.
  • module 7 associated with component 3 is therefore used to cool it.
  • the face 8 of the module 7 which is in contact with the second face 6 of the component 3 is thus the cold face.
  • this face 8 is in direct contact with the second face 6 of the component 3.
  • the current arrives via support 2 to first reach face 6 of module 7.
  • the current then passes through module 7 and then exits via face 8 of module 7, to supply component 3 before being evacuated via support 2 and consequently forming a loop.
  • Powering a thermoelectric module so that one of its faces is hot and the other cold is well known in the prior art and will not be detailed further here.
  • the electronic equipment 1 comprises thermal regulation means in contact with the hot face of the module, here the face 9.
  • the thermal regulation means are or comprise a bus (and for example a bus bar) and/or a heat pipe and/or a cover and/or a hood made of thermally conductive material (and for example metal or graphene) and/or a heat sink and/or any other type of heat sink and/or heating depending on the intended application.
  • the thermal regulation means comprise a heat drain 10.
  • the face 9 is in direct contact with the heat drain 10.
  • the face 9 is fixed to the heat drain 10 for example by sintering, for example by silver or copper-based sintering, by crosslinking, for example a thermally conductive glue, or by brazing.
  • the heat sink 10 is made of a thermally conductive material such as, for example, metal such as, for example, copper, silver, aluminum, gold, palladium, nickel, etc.
  • the heat drain 10 is here shaped so that its thickness is much less than its two other dimensions.
  • the heat drain 10 is for example shaped into a rod, a plate, a wafer, etc.
  • the heat drain 10 extends for example inside the support 2 so as to open at one end only outside the support 2.
  • the heat drain 10 extends for example rectilinearly inside the support 2.
  • the heat drain 10 is sized to protrude on either side of the main face of the module. 7 associated (the main face 9 in this case) according to at least one dimension.
  • the module 7 is arranged only partly in the support 2.
  • the support 2 comprises a housing 11 opening at one end at the upper main face 4 of the support 2.
  • the housing 11 comprises an opposite end open onto the heat drain 10.
  • the module 7 is here arranged in the housing 11 so that its upper face, the face 8, protrudes from the upper main face 4 of the support 2. On the other hand, its lower face, the face 9, is entirely arranged in the support 2. Typically between 30 and 95% of the module 7 is arranged inside the support 2 and for example between 50 and 90%.
  • the component 3 is in direct contact with the module 7 which is itself in direct contact with the heat drain 10 (by the layers of fixing materials as indicated above).
  • the component 3 can be arranged on the lower face 12 of the support 2 and not on its upper face 4 (as visible for example in FIG. 3).
  • the module 7 is fixed to the support 1, it will preferably be done so by means of a material that is at least thermally conductive (and possibly also electrically conductive depending on the manner in which the module 7 is electrically supplied).
  • the module 7 can be associated with the component 3 so as to heat it. In this case, it will suffice to modify the direction of circulation of the current of the power supply of the module 7 so that the face 9 of the module is the cold face and so that the face 8 of the module is the hot face.
  • FIG. 2 is shown an electronic equipment 1 according to a second embodiment, the electronic equipment 1 comprising a support 2.
  • the support 2 is a printed circuit board which carries at least one component 3, here on its upper face 4.
  • the component 3 here comprises two main faces, a first face 5 facing the outside of the support and a second face 6 facing the support.
  • the component 3 is linked to the support 2 at its second face 6.
  • the component 3 is associated with a thermoelectric module 7.
  • the component 3 is directly fixed to the support 2.
  • the second face 6 is directly fixed to the support for example by sintering, for example by sintering based on silver, copper, etc. by crosslinking, for example by a thermally conductive glue, or by brazing.
  • module 7 is associated with component 3 so as to cool it.
  • the face 8 which is in contact with the second face 6 of component 3 is thus here the cold face.
  • the face 8 is in contact with the second face 6 of the component 3 via at least one thermally conductive connection 13.
  • the connection 13 is also electrically conductive: in this way the component 3 can be electrically powered and thermally regulated via the same connection 13.
  • connections 13 can connect the component 3 to the module 7, one being thermally conductive and the other being electrically conductive.
  • connection 13 is thus in direct contact on the one hand with the component 3 (here the second main face 6 of the component 3) and on the other hand in direct contact with the module 7 (here the face 8 of the module 7).
  • the face 8 is in contact with the second face 6 of the component 3 via a multitude of connections 13 which thus form a “forest” of vias.
  • the different connections 13 are for example identical to each other.
  • the different connections 13 extend for example identically parallel to each other.
  • the various connections 13 extend for example orthogonally to the second main face 6 of the component 3 and to the face 8 of the module 7, while extending between these two faces 6, 8.
  • the electronic equipment 1 includes thermal regulation means in contact with the hot face of the module.
  • the thermal regulation means are or comprise a bus (and for example a bus bar) and/or a heat pipe and/or a cover and/or a hood made of thermally conductive material and/or a heat sink and/or any other type of heat sink and/or heating depending on the intended application.
  • the thermal regulation means comprise a thermal drain 10.
  • the face 9 is in direct contact with the thermal drain 10.
  • the heat sink 10 is made of a thermally conductive material such as metal such as copper, silver, aluminum, gold, palladium, nickel, etc.
  • the heat drain 10 is here shaped so that its thickness is much less than its two other dimensions.
  • the heat drain 10 is for example shaped into a rod, a plate, a wafer, etc.
  • the heat drain 10 extends for example inside the support 2 so as to open at one end only outside the support 2.
  • the heat drain 10 extends for example rectilinearly inside the support 2.
  • the heat drain 10 is sized to protrude on either side of the main face of the associated module 7 (the main face 9 in this case) by at least one dimension.
  • the module 7 is arranged entirely in the support 2.
  • the support 2 comprises a housing 11 which does not open out at the level of the upper main face 4 of the support and the lower main face 12.
  • the housing 11 comprises an open end on the heat drain 10 and an opposite open end on the second strip 15.
  • the component 3 is in direct contact with the connection 13 which is itself in direct contact with the module 7 which is itself in direct contact with the heat drain 10.
  • the component 3 can be arranged on the lower face 12 of the support 2 and not on its upper face 4.
  • the module 7 is associated with the component 3 so as to cool the component 3
  • the module 7 can be associated with the component 3 so as to heat it.
  • it will suffice to modify the direction of circulation of the current of the power supply of the module 7 so that the face 9 of the module is the cold face and so that the face 8 of the module is the hot face.
  • a single support can include several module/component pairs.
  • Figure 3 thus illustrates a third embodiment in which a first module 7a/component 3a pair according to the first embodiment and a second module 7b/component 3b pair according to the second embodiment are arranged on a single support. 2.
  • one of the pairs is associated with the upper face 4 of the module 3 and the other of the pairs with its lower face 12 but of course the two pairs can be associated with the same face of the support 2 (upper 4 or lower 12).
  • FIG. 4 thus illustrates a fourth embodiment in which the same component 3 is associated with a first module 7 and a second module 17.
  • the first module 7/component 3 pair is the same as that described for the first embodiment (this is of course an option and the first module 7/component 3 pair could be, for example, that described for the second embodiment).
  • the second module 17 is here identical to the first module 7.
  • the second module 17 thus has two main faces, namely a face 18 and a face 19.
  • the face 18 of the second module 17 is the one in contact with the first face 5 of the component 3.
  • face 18 is in direct contact with the first face 5 of component 3.
  • the second module 17 is configured so that face 18 is the cold face and face 19 the hot face.
  • the first module 7 and the second module 17 are electrically powered so that each can participate in the cooling of the component 3.
  • the direction of circulation passing through each of the modules must therefore be defined accordingly.
  • the power supply of the first module 7 can be done by inserting tracks and/or electrically conductive vias in the support 2 and/or the component 3 and/or through the second module 17.
  • the power supply of the second module 17 can be done by inserting electrically conductive tracks and/or vias in the support 2 and/or the component 3 and/or through the first module 7.
  • Component 3 is thus sandwiched between the two modules 7, 17.
  • the second module 17 is here located entirely outside the support 2.
  • the second module 17 therefore evacuates the heat by contact with the environment external to the support 2 (for example by convection and/or radiation).
  • the component 3 is in direct contact with the two modules 7, 17 associated with it.
  • the component 3 can be arranged on the lower face 12 of the support 2 and not on its upper face 4.
  • modules 7, 17 are associated with the component 3 so as to cool the component 3
  • the modules 7, 17 can be associated with the component 3 so as to heat it.
  • it will suffice to modify the direction of circulation of the current of the power supply of the module 7 and that of the power supply of the module 17 so that the faces 9 and 19 are the cold faces and so that the faces 8 and 18 are the hot faces.
  • the two modules 7, 17 are associated with the component 3 so as to cool the component 3 so as to cool the component 3
  • one of the modules 7, 17 may be associated with the component 3 to cool it and the other of the modules 7, 17 may be associated with the component 3 to heat it.
  • the component 3 comprises a first face associated with a first thermoelectric module 7 and a second face associated with a second thermoelectric module 17 such that the assembly formed by the thermoelectric module 7, the component 3 and the second thermoelectric module 17 forms a stack.
  • the assembly formed by the support 2, the thermoelectric module 7, the component 3 and the second thermoelectric module 17 forms a stack.
  • stacking is meant that the different elements are arranged (preferably successively) one on top of the other in a given direction.
  • said direction is orthogonal to a plane parallel to at least one of the lower or upper faces of the support 2.
  • said direction is vertical when the support 2 is laid flat.
  • FIG. 5 illustrates a fifth embodiment which is identical to the fourth embodiment except that the second module 17 does not exchange heat directly with the external environment but exchanges thermally with solid thermal regulation means 21 which are or are not part of the electronic equipment.
  • Said thermal regulation means 21 are or comprise, for example, a bus (and for example a bus bar) and/or a heat pipe and/or a cover and/or a hood made of thermally conductive material (and for example made of metal or even graphene) and/or a heat drain and/or any other type of heat sink and/or heating depending on the intended application.
  • thermal regulation means 21 are in direct contact with the face 19 of the second module 17 opposite the face 18 fixed to the component 3.
  • the thermal regulation means in direct contact with said face 19 of the second module 17 may have a width and/or a length smaller than that of said face.
  • the thermal regulation means in direct contact with said face 19 of the second module 17 may have a width and/or a length similar to those of said face.
  • the thermal regulation means in direct contact with said face 19 of the second module 17 may have a width and/or a length greater than those of said face.
  • the component 3 comprises a first face associated with a first thermoelectric module 7 and a second face associated with a second thermoelectric module 17 such that the assembly formed by the thermoelectric module 7, the component 3 and the second thermoelectric module 17 forms a stack.
  • the assembly formed by the support 2, the thermoelectric module 7, the component 3 and the second thermoelectric module 17 forms a stack.
  • thermoelectric module 7 the component 3 and the second thermoelectric module 17 and the thermal regulation means form a stack.
  • stacking is meant that the different elements are arranged (preferably successively) one on top of the other in a given direction.
  • said direction is orthogonal to a plane parallel to at least one of the lower or upper faces of the support 2.
  • said direction is vertical when the support 2 is laid flat.
  • Figure 6 illustrates a sixth embodiment which is identical to the fourth embodiment except that the component 3 is not arranged at one of the faces of the support 2 but is arranged entirely inside the support 2.
  • the second module 17 is then arranged only partly inside the support 2 and no longer entirely outside the support 2.
  • the second module 17 is here arranged so that its face (opposite that in contact with the component 3) protrudes from the upper main face 4 of the support 2. On the other hand, its face in contact with the component 3 is entirely arranged in the support 2. Typically between 30 and 95% of the second module 17 is arranged inside the support 2 and for example between 50 and 90%.
  • the second module 17 does not evacuate the heat by contact with the environment external to the support 2 (for example by convection and/or radiation) but evacuates the heat by means of thermal regulation as was proposed in the fifth embodiment.
  • the second module 17 can also be arranged entirely inside the support 2 like the first module 7.
  • the second module 17 is then associated with thermal regulation means arranged at least partly inside the support 2 like the first module 7.
  • the component 3 comprises a first face associated with a first thermoelectric module 7 and a second face associated with a second thermoelectric module 17 such that the assembly formed by the thermoelectric module 7, the component 3 and the second thermoelectric module 17 forms a stack.
  • stack is meant that the different elements are arranged (preferably successively) on top of each other in a given direction.
  • said direction is orthogonal to a plane parallel to at least one of the lower or upper faces of the support 2.
  • said direction is vertical when the support 2 is laid flat.
  • Figure 7 illustrates a seventh embodiment which is identical to that of the sixth embodiment except that the first module 7 is not in direct contact with the thermal regulation means but is in contact by at least one thermally conductive connection 20.
  • Connection 20 is for example the same as connection 13 described for the second embodiment.
  • the module 7 is in direct contact with the thermal regulation means by a multitude of connections 20, and preferably by a multitude of connections 20 all identical to the connections 13 of the second embodiment.
  • the thermal regulation means associated with the first module 7 are arranged entirely inside the support 2 or only partly in the support 2 or entirely outside the support 2.
  • the thermal regulation means are or include for example a bus (and for example a bus bar) and/or a heat pipe and/or a cover and/or a hood made of thermally conductive material (and for example made of metal or even graphite) and/or a heat sink and/or any other type of heat sink and/or heating according to the intended application.
  • the component 3 comprises a first face associated with a first thermoelectric module 7 and a second face associated with a second thermoelectric module 17 such that the assembly formed by the component 3, the thermoelectric module 7 and the second thermoelectric module 17 forms a stack.
  • stack is meant that the different elements are arranged (preferably successively) on top of each other in a given direction.
  • said direction is orthogonal to a plane parallel to at least one of the lower or upper faces of the support 2.
  • said direction is vertical when the support 2 is laid flat.
  • Figure 8 illustrates an eighth embodiment which is identical to that of the first embodiment except that the component 3 is not carried by the same support 2 as the module 7.
  • the electronic equipment 1 thus comprises the support 2 carrying the module 7 as well as an additional support 22 carrying the component 3.
  • the support 22 may be identical or different from the support 2.
  • the support 22 may thus be a printed circuit card.
  • the two supports 2 and 22 are connected to each other at least by the connection between the module 7 and the component 3.
  • the component 3 is in direct contact with the support 22 on the one hand and the module 7 on the other hand.
  • the module 7 it is logically in direct contact with the component 3 on the one hand and in direct contact with the support 2 on the other hand.
  • Module 7 can both cool and heat component 3 depending on the direction of the current of its power supply.
  • Component 3 is thus sandwiched between support 22 on the one hand and module 7 on the other hand.
  • thermal regulation is done by the support not carrying the component 3, here the support 2.
  • the electronic equipment includes thermal regulation means 21 linked to the module 7.
  • the thermal regulation means are or comprise, for example, a bus (and for example a bus bar) and/or a heat pipe and/or a cover and/or a hood made of thermally conductive material (and for example made of metal or even graphite) and/or a heat drain and/or any other type of heat sink and/or heating depending on the intended application.
  • the component 3 comprises a first face associated with a first thermoelectric module 7 and a second face associated with a second support 22 so that the assembly formed by the second support 22, the component 3, the thermoelectric module 7 and the first support 2 forms a stack.
  • stacking is meant that the different elements are arranged (preferably successively) one on top of the other in a given direction.
  • said direction is orthogonal to a plane parallel to at least one of the lower or upper faces of the support 2 and/or the support 22.
  • said direction is vertical when the support 2 is laid flat and/or when the support 22 is laid flat.
  • Figure 9 illustrates a ninth embodiment which is identical to that of the eighth embodiment except that the electronic equipment 1 is larger in number of elements: the electronic equipment 1 thus comprises two components 3a, 3b (instead of just one), two modules 7, 17 (instead of just one) and three supports 2, 22, 32 (instead of two).
  • the electronic equipment 1 is then for example a power electronic module (playing the function of a rectifier, an inverter, a dimmer, a chopper, etc.).
  • the supports 2 and 32 are for example printed circuit boards.
  • the support 22 is for example composed of one or more metal layers stacked on top of each other.
  • the components 3 are for example power electronic components.
  • the support 22 carries the first component 3a on a first of its main faces and the second component 3b on a second of its main faces.
  • the two components 3a, 3b can be offset from each other or on the contrary extend one above the other so as to be superimposed (and separated by the support 22).
  • the first component 3a is in direct contact with the support 22 on the one hand and the module 7 on the other hand.
  • the module 7 it is logically in direct contact with the first component 3a on the one hand and in direct contact with the support 2 on the other hand.
  • the second component 3b is in direct contact with the support 22 on the one hand and the module 17 on the other.
  • the module 17 it is logically in direct contact with the second component 3b on the one hand and in direct contact with the third support 32 on the other hand.
  • the first module 7 can both cool and heat the first component 3a depending on the direction of the current of the power supply to which it is connected and/or the second module 17 can both cool and heat the second component 3b depending on the direction of the current of the power supply to which it is connected.
  • Component 3a is thus “sandwiched” between support 22 on the one hand and module 7 on the other hand and component 3b is thus “sandwiched” between support 22 on the one hand and module 17 on the other hand.
  • the electronic equipment includes thermal regulation means 23 linked to module 7 on the one hand and module 17 on the other hand.
  • the thermal regulation means 23 are or comprise, for example, a bus (and for example a bus bar) and/or a heat pipe and/or a cover and/or a hood made of thermally conductive material (and for example made of metal or even graphene) and/or a heat drain and/or any other type of heat sink and/or heating depending on the intended application.
  • the component 3a comprises a first face associated with a first thermoelectric module 7 and a second face associated with a second support 22 so that the assembly formed by the first support 2, the thermoelectric module 7, the component 3a and the second support 22 forms a stack.
  • the component 3b comprises a first face associated with a second thermoelectric module 17 and a second face associated with the second support 22 such that the assembly formed by the second support 22, the component 3b, the thermoelectric module 17 and the third support 32 forms a stack.
  • the assembly formed by the first support 2, the thermoelectric module 7, the component 3a, the second support 22, the component 3b, the thermoelectric module 17 and the third support 32 forms a stack.
  • stacking is meant that the different elements are arranged (preferably successively) one on top of the other in a given direction.
  • said direction is orthogonal to a plane parallel to at least one of the lower or upper faces of the support 2 and/or the support 32.
  • said direction is vertical when the support 2 is laid flat and/or when the support 32 is laid flat.
  • the thermal regulation means can be configured to allow monitoring of the temperature of the component and/or regulation of this temperature. It is understood that this is possible regardless of the configuration of the electronic equipment (the various figures illustrating possible non-limiting configurations in which the electronic equipment comprises at least one component and at least one module).
  • the thermal regulation means may comprise at least one sensor for estimating the temperature of the component as well as at least one calculation unit (of the controller or calculator type) communicating with the sensor.
  • the computing unit can adapt the intensity and/or direction of the current of the power supply of the module associated with the component.
  • the sensor can measure the temperature difference between the two faces of the module to adapt the intensity and/or direction of the current of the power supply of the module so that the component is maintained at a set temperature.
  • the face of the module opposite that linked to the component is in contact with a reference thermal interface of the thermal regulation means (either directly or by an intermediate element such as an element of the thermal regulation means and for example a heat sink).
  • the reference thermal interface is at a given reference temperature which imposes said reference temperature on the opposite face.
  • the temperature difference between the opposite face of the module and that in contact with the component generates an electric current. By measuring this electric current, it is then possible to estimate the difference between the two faces of the module. It is thus possible to act at the level of the module (by modifying for example the intensity and/or the direction of the current of the power supply concerning it) to modify the temperature difference between its two faces if desired.
  • the reference thermal interface can be brazing, sintering (copper, silver), bonding (based on thermally conductive glue), a layer (graphite, graphene, aluminum alloy, silicon alloy), a silicone-based mattress, etc.
  • the thermal regulation means can be configured to allow the monitoring of a temperature difference between the two components and/or a regulation of this temperature difference. It is understood that this is possible regardless of the configuration of the electronic equipment (figure 3 and figure 9 illustrating possible non-limiting configurations in which the electronic equipment comprises at least two components and at least two modules).
  • the thermal regulation means may comprise at least one sensor for estimating the temperature of the 1st component and the temperature of the 2nd component as well as at least one calculation member (of the controller or calculator type) communicating with the sensor.
  • the calculation member may adapt the intensity and/or the direction of the current of the electrical power supply of the module associated with the 1st component and/or the module associated with the 2nd component so that the two components are maintained at a set temperature difference (potentially equal to zero).
  • the senor can measure the temperature difference between the two faces of the module associated with the 1st component and/or the module associated with the 2nd component to adapt the intensity and/or the direction of the current of the power supply of the module associated with the 1st component and/or the module associated with the 2nd component so that the two components are maintained at a set temperature difference (potentially equal to zero).
  • the face (of at least one of the modules - for example the first module) opposite that linked to the component (in the example, the first module) associated is in contact with a reference thermal interface of the thermal regulation means (either directly or by an intermediate element such as an element of the thermal regulation means and for example a drain
  • the reference thermal interface can be brazing, sintering (in copper, in silver), bonding (based on thermally conductive glue), a layer (in graphite, in graphene, in aluminum alloy, in silicon alloy), a silicone-based mattress, etc.
  • the reference thermal interface is at a given reference temperature which imposes said reference temperature on the opposite face.
  • the temperature difference between the opposite face of the first module and that in contact with the first component generates an electric current.
  • this electric current By measuring this electric current, it is then possible to estimate the difference between the two faces of the first module and therefore the temperature of the first component. Therefore, by comparing this data to data relating to the temperature of the second component, the temperature differential between the two components can be estimated.
  • the set temperature difference may be equal to zero
  • the thermally conductive connection may be different from that indicated.
  • said connection may not also be electrically conductive. If one or more additional electrically conductive connections are then necessary to be able to power one or more elements of the electronic equipment, one or more electrical insulation barriers will optionally be arranged in the electronic equipment between the thermally conductive connection(s) and the electrically conductive connection(s) (the barriers being, for example, based on SiO2, AlN, etc.).
  • the same module may be associated with several components so that the module is in contact (directly or by an at least thermally conductive connection) with at least two components.
  • the support is a printed circuit board or a board composed of one or more metal layers, the support may more generally be a substrate.
  • the conductive tracks and/or the vias and/or any other means for electrically and/or thermally connecting an element A (module, component, support, etc.) and an element B (module, component, support, etc.) may themselves be associated with dedicated thermal regulation means.
  • the thermal regulation means are or comprise, for example, a bus (and for example a bus bar) and/or a heat pipe and/or a cover and/or a hood made of thermally conductive material (and for example made of metal or even graphite) and/or a heat sink and/or any other type of heat sink and/or heating depending on the intended application.
  • the module may have a width and/or length and/or thickness smaller than that of the associated component.
  • the module may have a width and/or length substantially similar to that of the associated component.
  • the main face of the module in contact (directly or by an at least thermally conductive connection) with the face of the component has dimensions similar to those of the component but the thickness of the module is less than that of said component.
  • the main face of the module in contact (directly or by an at least thermally conductive connection) with the face of the component has dimensions smaller than those of the component and the thickness of the module is also less than that of said component.
  • the component may be arranged entirely outside the support, only partly inside the support or entirely inside the support.
  • the module may be arranged entirely outside the support, only partly inside the support or entirely inside the support.
  • At least one of the thermal regulation elements may be arranged entirely outside the support, only partly inside the support or entirely inside the support.
  • the second module may be arranged entirely outside the support, only partly inside the support or entirely inside the support.
  • the different embodiments can be combined with each other.
  • the third embodiment proposes to associate with the same support a first module/component pair according to the first embodiment and a second module/component pair according to the second embodiment
  • the same support may be associated with any first module/component pair described and with any second module/component pair described (the first pair and the second pair may also be identical to each other).
  • the seventh embodiment in which the module is in contact by an at least thermally conductive connection to the thermal regulation means
  • the seventh embodiment is combinable with the various other modes so that for any embodiment considered the module may be in direct contact or in contact by an at least thermally conductive connection with the thermal regulation means.
  • the thermal regulation means may be arranged entirely outside the support, only partly inside the support or entirely inside the support.
  • the thermal regulation means may be fixed to one of the faces of the support or be fixed there indirectly by means of the associated module.
  • the electronic equipment may be a power supply module, a power module, etc. and/or may be integrated into an electronic system such as a motor, an actuator, an intelligent actuator, an intelligent motor, etc.
  • the electronic system may in turn be optionally integrated into an aircraft, for example an electric aircraft.
  • the component may be of any type, such as a chip, a CMS element (for “surface mounted component”) or SMD for "surface mounted device” in English), a package (CMS package or not), a Quad Flat No-leads package (QFN) or a Dual-Flat No-leads package (DFN), a matrix of pads (or LGA for the English Land Grid Array), a sensor (such as a gyrometer), a memory, a computing device, an amplification component ...
  • the module may be a semiconductor module, i.e. include a p-n junction, or may be any other module allowing the desired thermoelectric effect to be developed.
  • the module may also be powered to generate an electric current under the effect of a thermal gradient that will be applied to it via the component (for example so that the electric current generated by the module is reused for the electrical power supply of another component and/or another module or is used to regulate this thermal gradient or is used to regulate the thermal gradient of another module, etc.).
  • the thermal regulation means that are potentially associated with it will additionally play the role of electrical conductor and/or additional electrical conduction means will be used.
  • thermoelectric module/component pair considered one or more elements may be inserted between each thermoelectric module/component pair considered.
  • the electronic equipment can be configured to allow the temperature of a component and/or a module to be regulated.
  • the component can be heated or cooled, and that by increasing or decreasing the intensity of the current, the component can be heated more or less or cooled more or less.
  • the electronic equipment can be configured to allow temperature regulation of a group of at least two components and/or a group of at least two modules and/or a group of at least one component and one module.
  • the electrical supply of an element A may be provided by an electrically conductive track, for example a via (by nature a via is electrically conductive), by another element B (module, component, etc.) but also by one of the thermal regulation means of the electronic equipment if said means is also electrically conductive.
  • an electrically conductive track for example a via (by nature a via is electrically conductive)
  • another element B module, component, etc.
  • at least one metal drain may be used to electrically power element A while also being used to thermally regulate said element A.
  • the electrical power supply of an element A may also make it possible to power an element B (module, component, etc.) at the same time.
  • the thermal regulation means of an element A may also make it possible to regulate an element B (module, component, etc.) at the same time.

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Abstract

Equipement électronique comprenant un support (2) et au moins un composant (3), au moins un module (7) thermoélectrique étant associé au composant, le module étant conformé en un bloc comprenant deux faces principales d'échanges thermiques, le module étant intégré au moins en partie dans le support de sorte qu'une première de ses deux faces principales soit en contact avec au moins l'une des faces du composant, soit directement soit par l'intermédiaire d'au moins une liaison (10) en matériau au moins thermiquement conducteur. Système électronique correspondant.

Description

Equipement électronique comprenant au moins un module thermoélectrique , système électronique correspondant
L' invention concerne un équipement électronique comprenant au moins un module thermoélectrique .
L' invention concerne également un système électronique comprenant un tel équipement .
ARRIERE PLAN DE L' INVENTION
Le changement climatique est une préoccupation maj eure pour de nombreux organes législatifs et de régulation à travers le monde . En effet, diverses restrictions sur les émissions de carbone ont été , sont ou seront adoptées par divers états . En particulier, une norme ambitieuse s ' applique à la fois aux nouveaux types d' avions mais aussi ceux en circulation nécessitant de devoir mettre en œuvre des solutions technologiques afin de les rendre conformes aux réglementations en vigueur . L' aviation civile se mobilise depuis maintenant plusieurs années pour apporter une contribution à la lutte contre le changement climatique .
Les efforts de recherche technologique ont déj à permis d' améliorer de manière très significative les performances environnementales des avions . La Déposante prend en considération les facteurs impactant dans toutes les phases de conception et de développement pour obtenir des composants et des produits aéronautiques moins énergivores , plus respectueux de l ' environnement et dont l ' intégration et l ' utilisation dans l ' aviation civile ont des conséquences environnementales modérées dans un but d' amélioration de l ' efficacité énergétique des avions .
Par voie de conséquence, la Déposante travaille en permanence à la réduction de son incidence climatique négative par l ' emploi de méthodes et l ' exploitation de procédés de développement et de fabrication vertueux et minimisant les émissions de gaz à effet de serre au minimum possible pour réduire de l ' empreinte environnementale de son activité . Ces travaux de recherche et de développement soutenus portent à la fois sur les nouvelles générations de moteurs d'avions, l'allègement des appareils, notamment par les matériaux employés et les équipements embarqués allégés, le développement de l'emploi des technologies électriques pour assurer la propulsion, et, indispensables compléments aux progrès technologiques, les biocarburants aéronautiques .
Or dans les aéronefs, les équipements et systèmes électroniques ont tendance à dégager de la chaleur ce qui oblige généralement à les associer à des systèmes de refroidissement volumineux et énergivores, comme des ventilateurs ou des climatiseurs.
OBJET DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de proposer un équipement électronique qui soit plus respectueux de l'environnement.
Un but de l'invention est de proposer un système électronique comprenant un tel équipement.
RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, on prévoit, un équipement électronique comprenant au moins un support et au moins un composant.
Selon l'invention, l'équipement comporte au moins un module thermoélectrique qui est associé au composant et qui est conformé en un bloc comprenant deux faces principales d'échanges thermiques, le module étant intégré au moins en partie dans le support de sorte qu'une première de ses deux faces principales soit en contact avec au moins l'une des faces du composant, soit directement soit par l'intermédiaire d'au moins une liaison en matériau au moins thermiquement conducteur, dans lequel le composant comporte une première face associée au module thermoélectrique et une deuxième face associée soit à un deuxième module thermoé- lectrique soit à un deuxième support, de sorte qu'un ensemble formé par le composant, le module thermoélectrique et, soit le deuxième module thermoélectrique soit le deuxième support, forme un empilement.
Ainsi, en intégrant un module thermoélectrique dans le support lui-même, il est plus aisé d'assurer des échanges thermiques avec le composant.
Les échanges thermiques entre le composant et le module thermoélectrique étant locaux, ils s'avèrent plus efficaces et plus rapide.
L'invention s'avère donc plus respectueuse de l'environnement .
De plus on limite un vieillissement prématuré du composant associé (dû par exemple à son échauffement si le module n'était pas présent) . Ceci améliore les performances de l'équipement électronique dans le temps.
L'invention est ainsi le résultat des recherches technologiques visant à améliorer de manière très significative les performances des aéronefs et, en ce sens, contribue à la réduction de l'impact environnemental des aéronefs.
Pour la présente demande, on rappelle qu'un « module thermoélectrique » est un module permettant de mettre en œuvre l'effet Peltier : lorsque le module est alimenté électriquement, il génère une différence de températures de sorte à ce que l'une de ses faces principales soit chaude et l'autre froide. De façon inverse, un tel module permet également de mettre en œuvre l'effet Seebeck : lorsqu'un gradient de température est appliqué au module, celui-gé- nère un courant électrique. Le module thermoélectrique comprend ainsi ou un des matériaux thermoélectriques permettant la mise en œuvre des deux effets précités.
Pour la présente demande, par « contact direct » entre un élément A et un élément B, on entend que l'élément A touche l'élément B sans pièce macroscopique intermédiaire C. Bien entendu lorsque l'élément A et l'élément B sont en contact direct, une éventuelle couche de matière de fixation (par exemple couche de matériau de frittage, notamment frittage à l'argent ou au cuivre, ou couche de matière de réticulation, par exemple une colle thermiquement conductrice, ou couche de matière de brasage) peut être présente entre l'élément A et l'élément B afin de fixer lesdits éléments entre eux. Cette couche n'est évidemment pas assimilable à une pièce macroscopique intermédiaire C.
Par « élément A associé à un élément B » on entend que l'élément A est en contact direct ou indirect avec l'élément B. Lorsque l'élément A est un module thermoélectrique et qu'il est « associé » à un élément B, on entend ainsi que l'élément A est en contact direct ou indirect avec l'élément B afin de permettre des échanges thermiques entre l'élément et l'élément B.
Optionnellement le module est intégralement intégré dans le support.
Optionnellement, l'équipement comporte des moyens de régulation thermique associés au module.
Optionnellement les moyens de régulation thermique sont agencés au moins en partie à l'intérieur du support.
Optionnellement le module est en contact direct avec au moins un élément des moyens de régulation thermique.
Optionnellement lequel les moyens de régulation thermique comportent un drain en matériau thermiquement conducteur. Optionnellement les moyens de régulation thermique comprennent une interface de référence thermique, le module étant en contact avec ladite interface de référence thermique, soit directement soit par l'intermédiaire d'une liaison en matériau thermiquement conducteur.
Optionnellement le composant est un premier composant, l'équipement étant conformé pour permettre de réguler en température un groupe comprenant le premier composant et au moins un deuxième composant. Optionnellement le module est un premier module associé au premier composant, l'équipement comprenant un deuxième module associé au deuxième composant.
Optionnellement le support est un premier support, au moins un des composants étant porté par un deuxième support de l'équipement électronique.
Optionnellement l'équipement comporte un troisième support portant le deuxième module .
Optionnellement le premier module, le premier composant, le deuxième composant et le deuxième module sont superposés de sorte à former un empilement.
Optionnellement le premier module met en œuvre l'effet Peltier et le deuxième module l'effet Seebeck.
Optionnellement le module est un premier module, l'équipement comprenant un deuxième module associé à une autre face du composant, le premier module, le composant et le deuxième module étant superposés de sorte à former un empilement .
Optionnellement l'équipement est un module de puissance.
L' invention concerne également un système électronique comprenant un équipement tel que précité, le système électronique étant un système électronique d'aéronef.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers et non limitatifs de l'invention .
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
[Fig. 1] la figure 1 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; [Fig. 2] la figure 2 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, vue en coupe associée à un zoom d'une partie dudit équipement ;
[Fig. 3] la figure 3 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 4] la figure 4 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 5] la figure 5 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 6] la figure 6 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un sixième mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 7] la figure 7 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un septième mode de réalisation de l'invention, vue en coupe associée à un zoom d'une partie dudit équipement ;
[Fig. 8] la figure 8 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon un huitième mode de réalisation de l'invention ;
[Fig. 9] la figure 9 est une vue en coupe d'un équipement électronique selon d'un neuvième mode de réalisation de 1' invention .
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
A la figure 1 est représenté un équipement électronique 1 selon un premier mode de réalisation, l'équipement comprenant un support 2. Le support 2 porte au moins un composant 3, ici sur sa face supérieure 4. Le composant 3 comporte ici deux faces principales, une première face 5 tournée vers l'extérieur du support 2 et une deuxième face 6 tournée vers le support 2. Le composant 3 est lié au support au niveau de sa deuxième face 6.
Selon l'invention, le composant 3 est associé à un module thermoélectrique .
Comme indiqué plus haut un module thermoélectrique 7 peut mettre en œuvre l'effet Peltier : lorsque le module thermoélectrique 7 est alimenté électriquement, il énère une différence de températures de sorte à présenter une zone chaude et une zone froide. En inversant le sens du courant traversant le module thermoélectrique 7, le rôle desdites zones s'en trouve inversé et la zone chaude devient la zone froide et inversement. Pour assurer un transfert de chaleur optimisé avec l'extérieur, le module thermoélectrique 7 est configuré de préférence de sorte à minimiser les pertes thermiques au niveau de l'interface extérieur/ zone chaude d'une part et de l'interface extérieur/zone froide d'autre part. En particulier, le module thermoélectrique 7 est configuré de sorte à minimiser la résistance thermique au niveau de l'interface extérieur/zone chaude d'une part et de l'interface extérieur/zone froide d'autre part. Option- nellement, le composant 3 est fixé au support 2 par l'intermédiaire du module 7. Typiquement la deuxième face 6 du composant 3 est fixée au module 7 par exemple par frittage, par exemple par frittage à base d'argent ou de cuivre, par réticulation, par exemple une colle thermiquement conductrice, ou par brasage.
Le module 7 est directement fixé au support 2 par frittage, par exemple par frittage à base d'argent ou de cuivre, par réticulation, par exemple une colle thermiquement conductrice, ou par brasage. De préférence, la matière fixant le composant 3 au support 2 et/ou la matière fixant le module 7 au support 2 est électriquement conductrice et/ou thermiquement conductrice.
De manière connue en soi, le support 2 est conformé de sorte à pouvoir conduire un courant électrique. C'est ainsi que le composant 3 peut être alimenté électriquement. Différentes options sont ainsi connues.
Le composant 3 peut ainsi être alimenté électriquement par le support 2 et/ou par le module 7. Cette alimentation du composant 3 par le support 2 et/ou le module 7 est applicable pour tous les autres modes de réalisation de la présente demande.
Par exemple, le support 2 est une carte à circuit imprimé : elle comprend ainsi un substrat électriquement isolant muni d'une ou plusieurs pistes et/ou d'un ou plusieurs vias en matériau électriquement conducteur qui permettent de conduire le courant à travers le support 2 jusqu'au composant 3 et/ou jusqu'au module 7.
Selon une première option, le support 2 est conformé pour alimenter le composant 3 (sans intervention du module 7) d'une part et pour alimenter le module 7 d'autre part. L'alimentation électrique du composant 3 et du module 7 par le support 2 est donc indépendante.
Selon une deuxième option, le support 2 est conformé pour alimenter le module 7 sans alimenter directement le composant 3. C'est alors le module 7 qui retranscrit le courant électrique jusque dans le composant 3. A cet effet, la matière permettant de fixer le module 7 au support 1, d'une part, et le composant 3 au module 7, d'autre part, est dans un matériau électriquement conducteur afin de permettre l'alimentation électrique du composant 3 par le support 2 et le module 7 (de par sa nature thermoélectrique, le module 7 permet de jouer en effet le rôle d'un conducteur électrique entre le support 2 et le composant
3 par exemple par l'intermédiaire d'un ou plusieurs segments électriquement conducteurs le traversant, le module 7 permet ainsi passivement d'alimenter le composant 3) . En outre, la matière permettant de fixer le module 7 au support 1, d'une part, et le composant 3 au module 7, d'autre part, est dans un matériau électriquement conducteur et est également thermiquement conductrice.
Le recours à une telle matière permet de limiter la résistance électrique au niveau des interfaces zones chaude et froide du module 7 avec l'extérieur et ainsi d'optimiser les échanges thermiques avec l'extérieur. A cet effet, on cherche à ce que la matière présente une résistance électrique inférieure ou égale au milliohms.
Selon une troisième option, le support 2 est conformé pour alimenter le composant 3 sans alimenter le module 7. C'est alors le composant 3 qui retranscrit le courant électrique jusque dans le module 7. A cet effet, la matière permettant de fixer le module 7 au support 1, d'une part, et le composant 3 au module 7, d'autre part, est dans un matériau électriquement conducteur. En outre, la matière permettant de fixer le module 7 au support 1, d'une part, et le composant 3 au module 7, d'autre part, est dans un matériau électriquement conducteur et est également thermiquement conductrice .
Le module 7 est conformé en un bloc comprenant deux faces principales d'échanges thermiques avec l'extérieur, 8,9. Le module 7 est conformé de sorte que ses deux faces 8, 9 soient parallèles entre elles.
De par ses caractéristiques thermoélectriques, lorsque le module 7 est alimenté électriquement, un différentiel de températures apparait entre ses deux faces principales de sorte que le module présente ainsi une face dite « froide » et une face dite « chaude », la face chaude (respectivement la face froide) étant une première des deux faces principales du module (respectivement la deuxième des deux faces principales du module) selon le sens de circulation du courant dans le module 7. On comprend donc que pour pouvoir bénéficier des caractéristiques thermoélectriques du module 7 , le module 7 doit être alimenté électriquement avec un sens de circulation du courant particulier selon que la face du module 7 que l ' on souhaite « chaude » et celle que l ' on souhaite « froide » ( le fait qu' il j oue le rôle d' un conducteur électrique pour le composant 3 étant indépendant de cette alimentation dédiée ) .
A la figure 1 est ainsi représenté de manière schématique un montage électrique permettant d' alimenter électriquement volontairement le module 7 .
Pour les autres figures , dans un souci d' en faciliter la lecture, ce montage électrique ne sera pas nécessairement représenté . On comprendra toutefois qu' il est bien présent dans les différents modes de réalisation décrits dans la présente demande et peut être mis en œuvre pour tous les modes de réalisation . Cette alimentation du module 7 par le support 2 ( soit directement soit par l ' intermédiaire d' un élément supplémentaire et par exemple par l ' intermédiaire d' un composant 3 ) est applicable pour tous les autres modes de réalisation de la présente demande de sorte que ces explications ne seront plus rééditées plus bas .
Dans le cas présent, le module 7 associé au composant 3 est donc utilisé de sorte à le refroidir .
La face 8 du module 7 qui est en contact avec la deuxième face 6 du composant 3 est ainsi la face froide . Optionnel- lement, cette face 8 est en contact direct avec la deuxième face 6 du composant 3 .
Ainsi dans le cas présent, le courant arrive par le support 2 pour atteindre d' abord la face 6 du module 7 . Le courant traverse alors le module 7 et ressort ensuite par la face 8 du module 7 , pour alimenter le composant 3 avant d' être évacué par le support 2 et former en conséquence une boucle . Alimenter un module thermoélectrique de sorte qu'une de ses faces soit chaude et l'autre froide est bien connu de l'art antérieur et ne sera pas davantage détaillé ici. Afin d'assurer une évacuation de la chaleur à l'extérieur du support, l'équipement électronique 1 comporte des moyens de régulation thermique en contact avec la face chaude du module, ici la face 9.
Les moyens de régulation thermique sont ou comportent un bus (et par exemple un bus bar) et/ou un caloduc et/ou un couvercle et/ou un capot en matériau thermiquement conducteur (et par exemple en métal ou bien encore en graphène) et/ou un drain thermique et/ou tout autre type de dissipateur thermique et/ou de chauffage selon l'application visée .
Dans le cas présent, les moyens de régulation thermique comportent un drain thermique 10. Optionnellement la face 9 est en contact direct avec le drain thermique 10. Typiquement la face 9 est fixée au drain thermique 10 par exemple par frittage, par exemple par frittage à base d'argent ou de cuivre, par réticulation, par exemple une colle thermiquement conductrice, ou par brasage.
Le drain thermique 10 est en matériau thermiquement conducteur comme par exemple en métal comme par exemple en cuivre, en argent, en aluminium, en or, en palladium, en nickel ....
Le drain thermique 10 est ici conformé de sorte que son épaisseur soit bien moins importante que ses deux autres dimensions. Le drain thermique 10 est par exemple conformé en une baguette, une plaque, une plaquette ...
Le drain thermique 10 s'étend par exemple à l'intérieur du support 2 de sorte à déboucher à une extrémité seulement à l'extérieur du support 2. Le drain thermique 10 s'étend par exemple rectilignement à l'intérieur du support 2.
De préférence, le drain thermique 10 est dimensionné pour dépasser de part et d'autre de la face principale du module 7 associée ( la face principale 9 dans le cas présent) selon au moins une dimension .
Selon une option, le module 7 est agencé en partie seulement dans le support 2 . A cet effet, le support 2 comporte un logement 11 débouchant à une extrémité au niveau de la face principale supérieure 4 du support 2 . Dans le cas présent, le logement 11 comporte une extrémité opposée ouverte sur le drain thermique 10 .
Le module 7 est ici agencé dans le logement 11 de sorte que sa face supérieure , la face 8 dépasse de la face principale supérieure 4 du support 2 . En revanche sa face inférieure, la face 9 , est intégralement agencée dans le support 2 . Typiquement entre 30 et 95% du module 7 est agencé à l ' intérieur du support 2 et par exemple entre 50 et 90% .
Dans le premier mode de réalisation ainsi décrit, le composant 3 est en contact direct avec le module 7 qui est lui-même en contact direct avec le drain thermique 10 (par les couches de matières de fixation comme indiqué plus haut) .
On a ainsi la succession de couches suivantes (couches de matière de fixation mises à part) sur la hauteur de l ' équipement électronique 1 au niveau du composant 3 : composant 3/module 7 /drain thermique 10 /support 2 . Selon une première variante du premier mode de réalisation, le composant 3 peut être agencé sur la face inférieure 12 du support 2 et non sur sa face supérieure 4 ( comme visible par exemple à la figure 3 ) .
Si le module 7 est fixé au support 1 , il le sera de préférence par l ' intermédiaire d' un matériau au moins thermiquement conducteur (et éventuellement également électriquement conducteur selon la manière dont est alimenté électriquement le module 7 ) . Selon une deuxième variante du premier mode de réalisation (optionnellement combinable à la première variante précitée) bien qu' ici le module 7 soit associé au composant 3 de sorte à refroidir le composant, le module 7 peut être associé au composant 3 de sorte à le réchauffer . Dans ce cas , il suffira de modifier le sens de circulation du courant de l ' alimentation électrique du module 7 pour que la face 9 du module soit la face froide et pour que la face 8 du module soit la face chaude .
A la figure 2 est représenté un équipement électronique 1 selon un deuxième mode de réalisation, l ' équipement électronique 1 comprenant un support 2 . Le support 2 est une carte à circuit imprimé qui porte au moins un composant 3 , ici sur sa face supérieure 4 . Le composant 3 comporte ici deux faces principales , une première face 5 tournée vers l ' extérieur du support et une deuxième face 6 tournée vers le support . Le composant 3 est lié au support 2 au niveau de sa deuxième face 6 .
Le composant 3 est associé à un module thermoélectrique 7 . Optionnellement, le composant 3 est directement fixé au support 2 . Typiquement la deuxième face 6 est directement fixée au support par exemple par frittage, par exemple par frittage à base d' argent , de cuivre ... par réticulation, par exemple par une colle thermiquement conductrice , ou par brasage .
Le module 7 est conformé en un bloc comprenant deux faces principales d' échanges thermiques avec l ' extérieur . Le module 7 est conformé de sorte que ses deux faces soient parallèles entre elles . Comme déj à indiqué , le module 7 est alimenté électriquement (par exemple par l ' intermédiaire du support 2 et optionnellement également par l ' intermédiaire du composant 3 ) de sorte qu' un différentiel de températures apparait entre ses deux faces principales . Le module 7 présente ainsi une face dite « froide » et une face dite « chaude », la face chaude (respectivement la face froide) étant une première des deux faces principales du module (respectivement la deuxième des deux faces principales du module) selon le sens de circulation du courant dans le module .
Dans le cas présent, le module 7 est associé au composant 3 de sorte à le refroidir. La face 8 qui est en contact avec la deuxième face 6 du composant 3 est ainsi ici la face froide.
Optionnellement , la face 8 est en contact avec la deuxième face 6 du composant 3 par l'intermédiaire d'au moins une liaison thermiquement conductrice 13. De préférence, la liaison 13 est également électriquement conductrice : de la sorte le composant 3 peut être alimenté électriquement et régulé thermiquement par l'intermédiaire d'une même liaison 13.
Ceci simplifie l'équipement électronique 1.
En variante au moins deux liaisons 13 peuvent relier le composant 3 au module 7, l'une étant thermiquement conductrice et l'autre étant électriquement conductrice.
La liaison 13 est par exemple une piste et/ou un via. La liaisonl3 est par exemple en métal et par exemple en cuivre, en argent, en aluminium, en or, en palladium, en nickel ...
La liaison 13 est ainsi en contact direct d'une part avec le composant 3 (ici la deuxième face principale 6 du composant 3) et d'autre part en contact direct avec le module 7 (ici la face 8 du module 7) .
De préférence, la face 8 est en contact avec la deuxième face 6 du composant 3 par l'intermédiaire d'une multitude de liaison 13 qui forment ainsi ici une « forêt » de vias . Les différentes liaisons 13 sont par exemple identiques entre elles.
Les différentes liaisons 13 s'étendent par exemple identiques parallèles les unes aux autres. Les différentes liaisons 13 s'étendent par exemple ortho- gonalement à la deuxième face principale 6 du composant 3 et à la face 8 du module 7 , tout en s'étendant entre ces deux faces 6, 8.
Afin d'assurer une évacuation de la chaleur à l'extérieur du support 2, l'équipement électronique 1 comporte des moyens de régulation thermique en contact avec la face chaude du module .
Les moyens de régulation thermique sont ou comportent un bus (et par exemple un bus bar) et/ou un caloduc et/ou un couvercle et/ou ou un capot en matériau thermiquement conducteur et/ou un drain thermique et/ou tout autre type de dissipateur thermique et/ou de chauffage selon l'application visée.
Dans le cas présent, les moyens de régulation thermique comportent un drain thermique 10. Optionnellement la face 9 est en contact direct avec le drain thermique 10.
Le drain thermique 10 est en matériau thermiquement conducteur comme par exemple en métal comme par exemple en cuivre, en argent, en aluminium, en or, en palladium, en nickel ...
Le drain thermique 10 est ici conformé de sorte que son épaisseur soit bien moins importante que ses deux autres dimensions. Le drain thermique 10 est par exemple conformé en une baguette, une plaque, une plaquette ...
Le drain thermique 10 s'étend par exemple à l'intérieur du support 2 de sorte à déboucher à une extrémité seulement à l'extérieur du support 2. Le drain thermique 10 s'étend par exemple rectilignement à l'intérieur du support 2.
De préférence, le drain thermique 10 est dimensionné pour dépasser de part et d'autre de la face principale du module 7 associée (la face principale 9 dans le cas présent) selon au moins une dimension. Selon une option, le module 7 est agencé intégralement dans le support 2 . A cet effet, le support 2 comporte un logement 11 non débouchant au niveau de la face principale supérieure 4 du support et de la face principale inférieure 12 . Dans le cas présent , le logement 11 comporte une extrémité ouverte sur le drain thermique 10 et une extrémité opposée ouverte sur la deuxième barrette 15 .
Dans le deuxième mode de réalisation ainsi décrit, le composant 3 est en contact direct avec la liaison 13 qui est elle-même en contact direct avec le module 7 qui est lui- même en contact direct avec le drain thermique 10 .
On a ainsi la succession de couches suivantes sur la hauteur de l ' équipement électronique 1 au niveau du composant 3 ( couches de matière de fixation mises à part) : composant 3/liaison 13/module 7 /drain thermique 10 / support 2 .
Selon une première variante du deuxième mode de réalisation, le composant 3 peut être agencé sur la face inférieure 12 du support 2 et non sur sa face supérieure 4 .
Selon une deuxième variante du deuxième mode de réalisation (optionnellement combinable à la première variante précitée) bien qu' ici le module 7 soit associé au composant 3 de sorte à refroidir le composant 3 , le module 7 peut être associé au composant 3 de sorte à le réchauffer . Dans ce cas , il suffira de modifier le sens de circulation du courant de l ' alimentation électrique du module 7 pour que la face 9 du module soit la face froide et pour que la face 8 du module soit la face chaude .
Bien entendu un même support peut comporter plusieurs couples module/composant . La figure 3 illustre ainsi un troisième mode de réalisation dans lequel un premier couple module 7a/composant 3a selon le premier mode de réalisation et un deuxième couple module 7b/composant 3b selon le deuxième mode de réalisation sont agencés sur un même support 2 . Dans le cas de la figure 3 , l ' un des couples est associé à la face supérieure 4 du module 3 et l ' autre des couples à sa face inférieure 12 mais bien entendu les deux couples pourront être associés à la même face du support 2 ( supérieure 4 ou inférieure 12 ) .
Par ailleurs un même composant peut être associé à plusieurs modules de sorte que le composant soit en contact (direct et/ou par une liaison en matériau au moins thermiquement conducteur) avec au moins deux modules thermoélectriques . La figure 4 illustre ainsi un quatrième mode de réalisation dans lequel un même composant 3 est associé à un premier module 7 et à un deuxième module 17 . Par exemple le couple premier module 7 /composant 3 est le même que celui décrit pour le premier mode de réalisation ( il s ' agit bien entendu d' une option et le couple premier module 7 /composant 3 pourra être par exemple celui décrit pour le deuxième mode de réalisation) .
Le deuxième module 17 est ici identique au premier module 7 .
Le deuxième module 17 présente ainsi deux faces principales à savoir une face 18 et une face 19 .
Optionnellement la face 18 du deuxième module 17 est celle en contact avec la première face 5 du composant 3 .
Par exemple , la face 18 est en contact direct avec la première face 5 du composant 3 .
Optionnellement le deuxième module 17 est configuré de sorte que la face 18 soit la face froide et la face 19 la face chaude .
Comme indiqué précédemment, le premier module 7 et le deuxième module 17 sont alimentés électriquement afin de pouvoir chacun participer au refroidissement du composant 3 . Le sens de circulation traversant chacun des modules doit donc être défini en conséquence . L' alimentation du premier module 7 peut se faire par l ' insertion de pistes et/ou de vias électriquement conducteurs dans le support 2 et/ou le composant 3 et/ou à travers deuxième module 17 . L' alimentation du deuxième module 17 peut se faire par l ' insertion de pistes et/ou de vias électriquement conducteurs dans le support 2 et/ou le composant 3 et/ou à travers le premier module 7 .
Le composant 3 est ainsi pris « en sandwich » entre les deux modules 7 , 17 .
Le deuxième module 17 se trouve ici entièrement à l ' extérieur du support 2 . Le deuxième module 17 évacue donc la chaleur par contact avec l ' environnement externe au support 2 (par exemple par convection et/ou radiation) .
Dans le quatrième mode de réalisation ainsi décrit, le composant 3 est en contact direct avec les deux modules 7 , 17 qui lui sont associés .
On a ainsi la succession de couches suivantes sur la hauteur de l ' équipement électronique 1 au niveau du composant ( couches de matière de fixation mises à part ) : deuxième module 17 /composant 3/premier module 7 /drain thermique 10 /support 2 .
Selon une première variante du quatrième mode de réalisation, le composant 3 peut être agencé sur la face inférieure 12 du support 2 et non sur sa face supérieure 4 .
Selon une deuxième variante du quatrième mode de réalisation (optionnellement combinable à la première variante précitée) bien qu' ici les modules 7 , 17 soient associés au composant 3 de sorte à refroidir le composant 3 , les modules 7 , 17 peuvent être associés au composant 3 de sorte à le réchauffer . Dans ce cas , il suffira de modifier le sens de circulation du courant de l ' alimentation électrique du module 7 et celui de l ' alimentation électrique du module 17 pour que les faces 9 et 19 soient les faces froides et pour que les faces 8 et 18 soient les faces chaudes .
Selon une troisième variante du quatrième mode de réalisation (optionnellement combinable à la première variante précitée) bien gu' ici les deux modules 7 , 17 soient associés au composant 3 de sorte à refroidir le composant 3 , l ' un des modules 7 , 17 pourra être associé au composant 3 pour le refroidir et l ' autre des modules 7 , 17 pourra être associé au composant 3 pour le réchauffer . Dans ce cas , il suffira de modifier le sens de circulation du courant de l ' alimentation électrique du module 7 et/ou le sens de circulation du courant de l ' alimentation électrique du module 17 pour que les faces 9 et 18 soient les faces froides (ou chaudes ) et pour que les faces 8 et 19 soient les faces chaudes (ou froides ) .
On pourra ainsi faire fonctionner alternativement le module 7 ou le module 17 selon le but recherché .
Dans tous les cas on comprend ainsi que le composant 3 comporte une première face associée à un premier module thermoélectrique 7 et une deuxième face associée à un deuxième module thermoélectrique 17 de sorte que l ' ensemble formé par le module thermoélectrique 7 , le composant 3 et le deuxième module thermoélectrique 17 forme un empilement . Dans le cas présent l ' ensemble formé par le support 2 , le module thermoélectrique 7 , le composant 3 et le deuxième module thermoélectrique 17 forme un empilement .
Par « empilement » on entend que les différents éléments sont agencés (de préférence successivement ) les uns sur les autres selon une direction donnée . Préférentiellement ladite direction est orthogonale à un plan parallèle à au moins l ' une des faces inférieure ou supérieure du support 2 . Préférentiellement ladite direction est verticale lorsque le support 2 est posé à plat .
La figure 5 illustre un cinquième mode de réalisation qui est identique au quatrième mode de réalisation à la différence que le deuxième module 17 n' échange pas thermiquement directement avec l ' environnement extérieur mais échange thermiquement avec des moyens de régulation thermique 21 solides faisant ou non partie de l ' équipement électronique . Lesdits moyens de régulation thermique 21 sont ou comportent par exemple un bus (et par exemple un bus bar) et/ou un caloduc et/ou un couvercle et/ou un capot en matériau thermiquement conducteur (et par exemple en métal ou bien encore en graphène ) et/ou un drain thermique et/ou ou tout autre type de dissipateur thermique et/ou de chauffage selon l ' application visée .
Par exemple au moins une partie des moyens de régulation thermique 21 sont en contact direct avec la face 19 du deuxième module 17 opposée à la face 18 fixée au composant 3 .
Les moyens de régulation thermique en contact direct avec ladite face 19 du deuxième module 17 peuvent présenter une largeur et/ou une longueur plus petite que celle de ladite face . En variante les moyens de régulation thermique en contact direct avec ladite face 19 du deuxième module 17 peuvent présenter une largeur et/ou une longueur similaires à celles de ladite face . En variante encore les moyens de régulation thermique en contact direct avec ladite face 19 du deuxième module 17 peuvent présenter une largeur et/ou une longueur supérieures à celles de ladite face .
Dans tous les cas on comprend ainsi que le composant 3 comporte une première face associée à un premier module thermoélectrique 7 et une deuxième face associée à un deuxième module thermoélectrique 17 de sorte que l ' ensemble formé par le module thermoélectrique 7 , le composant 3 et le deuxième module thermoélectrique 17 forme un empilement . Dans le cas présent l ' ensemble formé par le support 2 , le module thermoélectrique 7 , le composant 3 et le deuxième module thermoélectrique 17 forme un empilement .
Dans le cas présent l ' ensemble formé par le support 2 , le module thermoélectrique 7 , le composant 3 et le deuxième module thermoélectrique 17 et les moyens de régulation thermique forme un empilement .
Par « empilement » on entend que les différents éléments sont agencés (de préférence successivement ) les uns sur les autres selon une direction donnée . Préférentiellement ladite direction est orthogonale à un plan parallèle à au moins l ' une des faces inférieure ou supérieure du support 2 . Préférentiellement ladite direction est verticale lorsque le support 2 est posé à plat .
La figure 6 illustre un sixième mode de réalisation qui est identique au quatrième mode de réalisation à la différence que le composant 3 n' est pas agencé au niveau d' une des faces du support 2 mais est agencé intégralement à l ' intérieur du support 2 . Le deuxième module 17 est alors agencé en partie seulement à l ' intérieur du support 2 et non plus intégralement à l ' extérieur du support 2 .
Le deuxième module 17 est ici agencé de sorte que sa face (opposée à celle en contact avec le composant 3 ) dépasse de la face principale supérieure 4 du support 2 . En revanche sa face en contact avec le composant 3 est intégralement agencée dans le support 2 . Typiquement entre 30 et 95% du deuxième module 17 est agencé à l ' intérieur du support 2 et par exemple entre 50 et 90% .
Selon une première variante de ce sixième mode de réalisation, le deuxième module 17 n' évacue pas la chaleur par contact avec l ' environnement externe au support 2 (par exemple par convection et/ou radiation) mais évacue la chaleur par l ' intermédiaire de moyens de régulation thermique comme ce qui a été proposé dans le cinquième mode de réalisation .
Selon une deuxième variante de ce sixième mode de réalisation, le deuxième module 17 peut également être agencé entièrement à l ' intérieur du support 2 comme le premier module 7 . Le deuxième module 17 est alors associé à des moyens de régulation thermique agencés au moins en partie à l ' intérieur du support 2 comme le premier module 7 .
Dans tous les cas on comprend ainsi que le composant 3 comporte une première face associée à un premier module thermoélectrique 7 et une deuxième face associée à un deuxième module thermoélectrique 17 de sorte que l ' ensemble formé le module thermoélectrique 7 , le composant 3 et le deuxième module thermoélectrique 17 forme un empilement . Par « empilement » on entend que les différents éléments sont agencés (de préférence successivement ) les uns sur les autres selon une direction donnée . Préférentiellement ladite direction est orthogonale à un plan parallèle à au moins l ' une des faces inférieure ou supérieure du support 2 . Préférentiellement ladite direction est verticale lorsque le support 2 est posé à plat .
La figure 7 illustre un septième mode de réalisation qui est identique à celui du sixième mode de réalisation à la différence que le premier module 7 n' est pas en contact direct avec les moyens de régulation thermique mais est en contact par au moins une liaison 20 thermiquement conductrice .
La liaison 20 est par exemple la même que la liaison 13 décrite pour le deuxième mode de réalisation .
De préférence , le module 7 est en contact direct avec les moyens de régulation thermique par une multitude de liaisons 20 , et de préférence par une multitude de liaisons 20 toutes identiques aux liaisons 13 du deuxième mode de réalisation .
Les moyens de régulation thermique associés au premier module 7 sont agencés entièrement à l ' intérieur du support 2 ou bien en partie seulement dans le support 2 ou bien intégralement à l ' extérieur du support 2 .
Les moyens de régulation thermique sont ou comportent par exemple un bus (et par exemple un bus bar) et/ou un caloduc et/ou un couvercle et/ou un capot en matériau thermiquement conducteur (et par exemple en métal ou bien encore en gra- phène) et/ou un drain thermique et/ou ou tout autre type de dissipateur thermique et/ou de chauffage selon I n application visée .
Dans tous les cas on comprend ainsi que le composant 3 comporte une première face associée à un premier module thermoélectrique 7 et une deuxième face associée à un deuxième module thermoélectrique 17 de sorte que l ' ensemble formé par le composant 3 , le module thermoélectrique 7 et le deuxième module thermoélectrique 17 forme un empilement . Par « empilement » on entend que les différents éléments sont agencés (de préférence successivement ) les uns sur les autres selon une direction donnée . Préférentiellement ladite direction est orthogonale à un plan parallèle à au moins l ' une des faces inférieure ou supérieure du support 2 . Préférentiellement ladite direction est verticale lorsque le support 2 est posé à plat .
La figure 8 illustre un huitième mode de réalisation qui est identique à celui du premier mode de réalisation à la différence que le composant 3 n' est pas porté par le même support 2 que le module 7 .
L' équipement électronique 1 comporte ainsi le support 2 portant le module 7 ainsi qu' un support additionnel 22 portant le composant 3 . Le support 22 peut être identique ou différent du support 2 . Le support 22 peut ainsi être une carte à circuit imprimé .
Les deux support 2 et 22 sont reliés l ' un à l ' autre au moins par la liaison entre le module 7 et le composant 3 . Dans ce huitième mode de réalisation ainsi décrit, le composant 3 est en contact direct avec le support 22 d' une part et le module 7 d' autre part . Quant au module 7 il est logiquement en contact direct avec le composant 3 d' une part et en contact direct avec le support 2 d' autre part . On a ainsi la succession de couches suivantes sur la hauteur de l ' équipement électronique 1 au niveau du composant ( couches de matière de fixation mises à part ) : deuxième support 22 /composant 3/ module 7 /premier support 2 . Le module 7 peut tout aussi bien refroidir que chauffer le composant 3 selon le sens du courant de son alimentation électrique .
Le composant 3 est ainsi pris « en sandwich » entre le support 22 d' une part et le module 7 d' autre part .
En outre , on comprend ici que la régulation thermique se fait par le support ne portant pas le composant 3 , ici le support 2 .
A cet effet, l ' équipement électronique comporte des moyens de régulation thermique 21 liés au module 7 .
Les moyens de régulation thermique sont ou comportent par exemple un bus (et par exemple un bus bar) et/ou un caloduc et/ou un couvercle et/ou un capot en matériau thermiquement conducteur (et par exemple en métal ou bien encore en gra- phène) et/ou un drain thermique et/ou ou tout autre type de dissipateur thermique et/ou de chauffage selon l ' application visée .
Dans tous les cas on comprend ainsi que le composant 3 comporte une première face associée à un premier module thermoélectrique 7 et une deuxième face associée à un deuxième support 22 de sorte que l ' ensemble formé par le deuxième support 22 , le composant 3 , le module thermoélectrique 7 et le premier support 2 forme un empilement .
Par « empilement » on entend que les différents éléments sont agencés (de préférence successivement ) les uns sur les autres selon une direction donnée . Préférentiellement ladite direction est orthogonale à un plan parallèle à au moins l ' une des faces inférieure ou supérieure du support 2 et/ou du support 22 . Préférentiellement ladite direction est verticale lorsque le support 2 est posé à plat et/ou lorsque le support 22 est posé à plat . La figure 9 illustre un neuvième mode de réalisation qui est identique à celui du huitième mode de réalisation à la différence que l'équipement électronique 1 est plus important en nombre d'éléments : l'équipement électronique 1 comporte ainsi deux composants 3a, 3b (au lieu d'un seul) , deux modules 7, 17 (au lieu d'un seul) et trois supports 2, 22, 32 (au lieu de deux) .
L'équipement électronique 1 est alors par exemple un module électronique de puissance (jouant la fonction d'un redresseur, d'un onduleur, d'un gradateur, d'un hacheur ...) . Les supports 2 et 32 sont par exemple des cartes à circuits imprimés. Le support 22 est par exemple composé d'une ou de plusieurs couches métalliques empilées les unes sur les autres . Les composants 3 sont par exemple des composants électroniques de puissance.
Plus précisément, le support 22 porte le premier composant 3a sur une première de ses faces principales et le deuxième composant 3b sur une deuxième de ses faces principales. Les deux composants 3a, 3b peuvent être décalés l'un de l'autre ou au contraire s'étendre l'un au-dessus de l'autre de sorte à être superposés (et séparés par le support 22) . Le premier composant 3a est en contact direct avec le support 22 d'une part et le module 7 d'autre part. Quant au module 7 il est logiquement en contact direct avec le premier composant 3a d'une part et en contact direct avec le support 2 d'autre part.
Le deuxième composant 3b est en contact direct avec le support 22 d'une part et le module 17 d'autre. Quant au module 17 il est logiquement en contact direct avec le deuxième composant 3b d'une part et en contact direct avec le troisième support 32 d'autre part. On a ainsi la succession de couches suivantes sur la hauteur de l ' équipement électronique 1 au niveau des composants ( couches de matière de fixation mises à part) : premier support 2 / premier module 7/ premier composant 3a/ deuxième support 22 / deuxième composant 3b/ deuxième module 17 / troisième support 32 .
Le premier module 7 peut tout aussi bien refroidir que chauffer le premier composant 3a selon le sens du courant de l ' alimentation électrique qui le concerne et/ou le deuxième module 17 peut tout aussi bien refroidir que chauffer le deuxième composant 3b selon le sens du courant de l ' alimentation électrique qui le concerne .
Le composant 3a est ainsi pris « en sandwich » entre le support 22 d' une part et le module 7 d' autre part et le composant 3b est ainsi pris « en sandwich » entre le support 22 d' une part et le module 17 d' autre part .
En outre , on comprend ici que la régulation se fait par les supports ne portant pas le composant , ici le support 2 et le support 32 .
A cet effet, l ' équipement électronique comporte des moyens de régulation thermique 23 liés au module 7 d' une part et du module 17 d' autre part .
Les moyens de régulation thermique 23 sont ou comportent par exemple un bus (et par exemple un bus bar) et/ou un caloduc et/ou un couvercle et/ou un capot en matériau thermiquement conducteur (et par exemple en métal ou bien encore en graphène ) et/ou un drain thermique et/ou ou tout autre type de dissipateur thermique et/ou de chauffage selon l ' application visée .
Dans tous les cas on comprend ainsi que le composant 3a comporte une première face associée à un premier module thermoélectrique 7 et une deuxième face associée à un deuxième support 22 de sorte que l ' ensemble formé par le premier support 2 , le module thermoélectrique 7 , le composant 3a et le deuxième support 22 forme un empilement . Dans tous les cas on comprend ainsi que le composant 3b comporte une première face associée à un deuxième module thermoélectrique 17 et une deuxième face associée au deuxième support 22 de sorte que l ' ensemble formé par le deuxième support 22 , le composant 3b, le module thermoélectrique 17 et le troisième support 32 forme un empilement . L' ensemble formé par le premier support 2 , le module thermoélectrique 7 , le composant 3a, le deuxième support 22 , le composant 3b, le module thermoélectrique 17 et le troisième support 32 forme un empilement .
Par « empilement » on entend que les différents éléments sont agencés (de préférence successivement) les uns sur les autres selon une direction donnée . Préférentiellement ladite direction est orthogonale à un plan parallèle à au moins l ' une des faces inférieure ou supérieure du support 2 et/ou du support 32 . Préférentiellement ladite direction est verticale lorsque le support 2 est posé à plat et/ou lorsque le support 32 est posé à plat .
Lorsque l ' équipement électronique comporte au moins un module associé à au moins un composant dudit équipement , les moyens de régulation thermiques peuvent être configurés pour permettre la surveillance de la température du composant et/ou une régulation de cette température . On comprend que ceci est possible quelle que soit la configuration de l ' équipement électronique ( les différentes figures illustrant des configurations possibles non limitatives dans lesquelles l ' équipement électronique comporte au moins un composant et au moins un module ) .
Selon une première option, les moyens de régulation thermique peuvent comporter au moins un capteur permettant d' estimer la température du composant ainsi qu' au moins un organe de calcul (de type contrôleur ou calculateur) communiquant avec le capteur . En fonction des informations transmises par le capteur, l'organe de calcul peut adapter l'intensité et/ou le sens du courant de l'alimentation électrique du module associé au composant. En remplacement ou en complément, le capteur peut mesurer l'écart de températures entre les deux faces du module pour adapter l'intensité et/ou le sens du courant de l'alimentation électrique du module de sorte que le composant soit maintenu à une température de consigne.
Selon une deuxième option, la face du module opposée à celle liée au composant est en contact avec une interface thermique de référence des moyens de régulation thermique (soit directement, soit par un élément intermédiaire tel qu'un élément des moyens de régulation thermique et par exemple un drain thermique) . L'interface thermique de référence est à une température donnée de référence qui impose ladite température de référence à la face opposée. La différence de température entre la face opposée du module et celle en contact avec le composant génère un courant électrique. En mesurant ce courant électrique, il est alors possible d'estimer la différence entre les deux faces du module. On peut ainsi agir au niveau du module (en modifiant par exemple l'intensité et/ou le sens du courant de l'alimentation le concernant) pour modifier l'écart de température entre ses deux faces si on le souhaite.
L'interface thermique de référence peut être un brasage, un frittage (en cuivre, en argent) , un collage (à base de colle conductrice thermiquement) , une couche (en graphite, en graphène, en alliage d'aluminium, en alliage de silicium) , un matelas à base de silicone ...
Ce qui vient d'être dit pour un couple module/composant est bien entendu applicable à une autre configuration. En particulier lorsque l'équipement électronique comporte au moins deux modules associés chacun à au moins un composant dudit équipement , les moyens de régulation thermiques peuvent être configurés pour permettre la surveillance d' un écart de températures entre les deux composants et/ou une régulation de cet écart de température . On comprend que ceci est possible quelle que soit la configuration de l ' équipement électronique ( la figure 3 et la figure 9 illustrant des configurations possibles non limitatives dans lesquelles l ' équipement électronique comporte au moins deux composants et au moins deux modules ) .
Selon une première option, les moyens de régulation thermique peuvent comporter au moins un capteur permettant d' estimer la température du 1er composant et la température du 2ème composant ainsi qu' au moins un organe de calcul (de type contrôleur ou calculateur) communiquant avec le capteur . En fonction des informations transmises par le capteur, l ' organe de calcul peut adapter l ' intensité et/ou le sens du courant de l ' alimentation électrique du module associé au 1er composant et/ou le module associé au 2ème composant de sorte que les deux composants soient maintenus à un écart de température de consigne (potentiellement égal à zéro) . En remplacement ou en complément, le capteur peut mesurer l ' écart de températures entre les deux faces du module associé au 1er composant et/ou du module associé au 2ème composant pour adapter l ' intensité et/ou le sens du courant de l ' alimentation électrique du module associé au 1er composant et/ou le module associé au 2ème composant de sorte que les deux composants soient maintenus à un écart de température de consigne (potentiellement égal à zéro) . Selon une deuxième option, la face (d' au moins l ' un des modules - par exemple le premier module ) opposée à celle liée au composant (dans l ' exemple , le premier module ) associé est en contact avec une interface thermique de référence des moyens de régulation thermique ( soit directement, soit par un élément intermédiaire tel qu' un élément des moyens de régulation thermique et par exemple un drain thermique) . L' interface thermique de référence peut être un brasage, un frittage (en cuivre , en argent) , un collage (à base de colle conductrice thermiquement ) , une couche (en graphite , en graphène, en alliage d' aluminium, en alliage de silicium) , un matelas à base de silicone ...
L' interface thermique de référence est à une température donnée de référence qui impose ladite température de référence à la face opposée . La différence de température entre la face opposée du premier module et celle en contact avec le premier composant génère un courant électrique . En mesurant ce courant électrique, il est alors possible d' estimer la différence entre les deux faces du premier module et donc la température du premier composant . Dès lors , en comparant cette donnée à une donnée relative à la température du deuxième composant, on peut estimer le différentiel de température entre les deux composants . On peut ainsi :
- agir au niveau du premier module (en modifiant par exemple l ' intensité et/ou le sens du courant de l ' alimentation le concernant ) , et/ou
- agir au niveau du deuxième module (en modifiant par exemple l ' intensité et/ou le sens du courant de l ' alimentation le concernant ) , de sorte qu' un écart entre la température du premier composant et la température du deuxième composant soit maintenu à un écart de température de consigne donné ( l ' écart de température de consigne pouvant être égal à zéro) .
On comprend bien entendu que ce qui a été dit pour un couple groupe de deux modules/ groupe de deux composants est applicable à une autre configuration et par exemple à une configuration couple groupe d' au moins deux modules/ groupe d' au moins deux composants .
Bien entendu, l ' invention n' est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l ' invention telle que définie par les revendications .
En particulier, quel que soit le mode de réalisation considéré la liaison thermiquement conductrice pourra être différente de celle indiquée . Par exemple ladite liaison pourra ne pas être également électriquement conductrice . Si une ou des liaisons électriquement conductrices supplémentaires sont alors nécessaires pour pouvoir alimenter un ou plusieurs éléments de l ' équipement électronique , une ou des barrières d' isolation électrique seront optionnelle- ment agencées dans l ' équipement électronique entre la ou les liaisons thermiquement conductrices et la ou les liaisons électriquement conductrices ( les barrières étant par exemple à base de SiO2 , de AIN ...) .
Quel que soit le mode de réalisation considéré , un même module pourra être associé à plusieurs composants de sorte que le module soit en contact (direct ou par une liaison au moins thermiquement conductrice ) avec au moins deux composants .
Quel que soit le mode de réalisation considéré , bien qu' ici le support soit une carte à circuit imprimé ou bien une carte composée d' une ou de plusieurs couches métalliques , le support pourra être de manière plus générale un substrat .
Quel que soit le mode de réalisation considéré, lorsqu' au moins deux éléments (module , composant, support ...) sont dits « empilés », cela signifie qu' ils peuvent être en contact direct l ' un de l ' autre ou bien être séparés par un autre élément (module , composant, support ...) .
Quel que soit le mode de réalisation considéré, lorsqu' au moins un élément (module , composant, support ...) est dit « pris en sandwich » entre deux autres éléments (module, composant, support ...) , cela signifie que les trois éléments considérés peuvent être en contact direct les uns des autres ou bien être séparés (pour au moins deux d' entre eux) par un autre élément (module , composant , support ...) . Quel que soit le mode de réalisation considéré , la fixation entre un élément A (module , composant, support ...) et un élément B (module , composant, support...) pourra être assurée par frittage , par réticulation, par brasage ...
Les pistes conductrices et/ou les vias et/ou tout autre moyen permettant de relier électriquement et/ou thermique un élément A (module , composant, support ...) et un élément B (module , composant, support...) pourront eux-mêmes être associés à des moyens de régulation thermique dédiés . Les moyens de régulation thermique sont ou comportent par exemple un bus (et par exemple un bus bar) et/ou un caloduc et/ou un couvercle et/ou un capot en matériau thermiquement conducteur (et par exemple en métal ou bien encore en gra- phène) et/ou un drain thermique et/ou ou tout autre type de dissipateur thermique et/ou de chauffage selon l ' application visée .
Quel que soit le mode de réalisation considéré :
- Le module pourra présenter une largeur et/ou une longueur et/ou une épaisseur plus petite que celle du composant associé .
- Le module pourra présenter une largeur et/ou une longueur sensiblement similaire à celle du composant associé .
- Par exemple la face principale du module en contact (direct ou par une liaison au moins thermiquement conductrice ) avec la face du composant présente des dimensions similaires à celles du composant mais l'épaisseur du module est moindre que celle dudit composant .
- Par exemple la face principale du module en contact (direct ou par une liaison au moins thermiquement conductrice) avec la face du composant présente des dimensions inférieures à celles du composant et l'épaisseur du module est également moindre que celle dudit composant.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le composant pourra être agencé intégralement à l'extérieur du support, en partie seulement à l'intérieur du support ou entièrement à l'intérieur du support.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le module pourra être agencé intégralement à l'extérieur du support, en partie seulement à l'intérieur du support ou entièrement à l'intérieur du support.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, au moins un des éléments de régulation thermique pourra être agencé intégralement à l'extérieur du support, en partie seulement à l'intérieur du support ou entièrement à l'intérieur du support .
Quel que soit le mode de réalisation considéré, si l'équipement comporte plusieurs modules, le deuxième module pourra être agencé intégralement à l'extérieur du support, en partie seulement à l'intérieur du support ou entièrement à l'intérieur du support.
Les différents modes de réalisation sont combinables entre eux. Par exemple bien que le troisième mode de réalisation propose d'associer à un même support un premier couple module/composant selon le premier mode de réalisation et un deuxième couple module/composant selon le deuxième mode de réalisation, un même support pourra être associé à n' importe quel premier couple module/composant décrit et à n' importe quel deuxième couple module/composant décrit ( le premier couple et le deuxième couple pouvant par ailleurs être identiques entre eux) . Par ailleurs , le septième mode de réalisation (dans lequel le module est en contact par une liaison au moins thermiquement conductrice aux moyens de régulation thermique ) est combinable avec les différents autres modes de sorte que pour n' importe quel mode de réalisation considéré le module puisse être en contact direct ou en contact par une liaison au moins thermiquement conductrice avec les moyens de régulation thermique .
Quel que soit le mode de réalisation considéré , les moyens de régulation thermique pourront être agencés intégralement à l ' extérieur du support, en partie seulement à l ' intérieur du support ou entièrement à l ' intérieur du support . Lorsque les moyens de régulation thermique sont agencés à l ' extérieur du support, ils pourront être fixés à l ' une des faces du support ou bien y être fixés indirectement par l ' intermédiaire du module associé .
Quel que soit le mode de réalisation considéré , l ' équipement électronique pourra être un module d' alimentation, un module de puissance ... et/ou pourra être intégré à un système électronique tel qu' un moteur, un actionneur, un ac- tionneur intelligent, un moteur intelligent ... Le système électronique pourra à son tour être intégré optionnellement à un aéronef et par exemple un aéronef électrique .
Quel que soit le mode de réalisation considéré , le composant pourra être de tout type comme par exemple être une puce, un élément CMS (pour « composant monté en surface » ou SMD pour « surface mounted device » en anglais) , un boitier (boitier CMS ou non) , un boitier Quad Flat No-leads package (QFN) ou un boitier Dual-Flat No-leads (DFN) , une matrice de pastilles (ou LGA pour l'anglais Land Grid Array) , un capteur (tel qu'un gyromètre) , une mémoire, un organe de calcul, un composant d'amplification ...
Quel que soit le mode de réalisation considéré, le module pourra être un module semi-conducteur i.e. comprendre une jonction p-n ou pourra être tout autre module permettant de développer l'effet thermoélectrique désiré.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, bien qu'ici le module soit toujours utilisé en étant alimenté électriquement pour réguler en température le composant associé, le module pourra également être alimenté pour générer un courant électrique sous l'effet d'un gradient thermique qui lui sera appliqué par l'intermédiaire du composant (par exemple afin que le courant électrique généré par le module soit réemployé pour l'alimentation électrique d'un autre composant et/ou d'un autre module ou bien soit employé pour réguler ce gradient thermique ou bien soit employé pour réguler le gradient thermique d'un autre module, etc.) . Dans ce cas, les moyens de régulation thermiques qui lui sont potentiellement associés joueront en complément le rôle de conducteur électrique et/ou des moyens de conduction électrique additionnels seront employés.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, un ou plusieurs éléments pourront être intercalés entre chaque couple module thermoélectrique/composant considéré.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, l'équipement électronique peut être conformé pour permettre de réguler en température un composant et/ou un module. On comprend en particulier que selon le sens du courant de l'alimentation électrique du module, on peut chauffer ou au contraire refroidir le composant, et qu'en augmentant ou en abaissant l'intensité du courant on peut plus ou moins chauffer ou plus ou moins refroidir le composant. Alternativement, il est également possible de jouer non pas sur le courant mais sur la température de la face du module opposée à celle reliée au composant que l'on souhaite réguler thermiquement.
Quel que soit le mode de réalisation considéré, l'équipement électronique peut être conformé pour permettre de réguler en température un groupe d' au moins deux composants et/ou un groupe d'au moins deux modules et/ou un groupe d'au moins un composant et un module.
On comprend en particulier que selon le sens du courant de l'alimentation électrique d' au moins un des modules associés audit groupe, on peut chauffer ou au contraire refroidir au moins l'un des éléments dudit groupe, et qu'en augmentant ou en abaissant l'intensité du courant on peut plus ou moins chauffer ou plus ou moins refroidir ledit élément de sorte que les températures entre les différents éléments au sein du groupe soient maintenus à un même écart de température de consigne (potentiellement égal à zéro) . Alternativement, il est également possible de jouer non pas sur le courant au moins l'un des modules associé au groupe mais de jouer sur la température de la face du module opposée à celle reliée à l'élément que l'on souhaite réguler thermiquement.
Quel que soit le mode de réalisation envisagé, l'alimentation électrique d'un élément A (module, composant ...) pourra être assurée par une piste électriquement conductrice, par un via (par nature un via est électriquement conducteur) , par un autre élément B (module , composant ...) mais également par un des moyens de régulation thermique de l ' équipement électronique si ledit moyen est également électriquement conducteur . Par exemple quel que soit le mode de réalisation envisagé , au moins un drain métallique pourra être employé pour alimenter électriquement l ' élément A tout en étant également employé pour réguler thermiquement ledit élément A . Quel que soit le mode de réalisation envisagé , l ' alimentation électrique d' un élément A (module, composant ...) pourra également permettre d' alimenter en même temps un élément B (module, composant ...) .
Quel que soit le mode de réalisation envisagé , les moyens de régulation thermique d' un élément A (module, composant ...) pourront également permettre de réguler en même temps un élément B (module , composant ...) .

Claims

REVENDICATIONS
1. Equipement électronique comprenant au moins un support (2) et au moins un composant (3) , l'équipement étant caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module (7) thermoélectrique qui est associé au composant et qui est conformé en un bloc comprenant deux faces principales d'échanges thermiques, le module étant intégré au moins en partie dans le support de sorte qu'une première de ses deux faces principales soit en contact avec au moins l'une des faces du composant, soit directement soit par l'intermédiaire d'au moins une liaison (13) en matériau au moins thermiquement conducteur, dans lequel le composant comporte une première face associée au module thermoélectrique et une deuxième face associée soit à un deuxième module thermoélectrique soit à un deuxième support (22) , de sorte qu'un ensemble formé par le composant, le module thermoélectrique et, soit le deuxième module thermoélectrique soit le deuxième support, forme un empilement.
2. Equipement selon la revendication 1, dans lequel le module (7) est intégralement intégré dans le support (2) .
3. Equipement selon la revendication 1 ou la revendication 2, comprenant des moyens de régulation thermique associés au module (2) .
4. Equipement selon la revendication 3, dans lequel les moyens de régulation thermique sont agencés au moins en partie à l'intérieur du support (2) .
5. Equipement selon la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel le module est en contact direct avec au moins un élément des moyens de régulation thermique .
6. Equipement selon l'une des revendications 3 à 5, dans lequel les moyens de régulation thermique comportent un drain (10) en matériau thermiquement conducteur.
7. Equipement selon l'une des revendications 3 à 6, dans lequel les moyens de régulation thermique comprennent une interface de référence thermique, le module (7) étant en contact avec ladite interface de référence thermique, soit directement soit par l'intermédiaire d'une liaison en matériau thermiquement conducteur.
8. Equipement électronique selon l'une des revendications 1 à 7 précédentes, dans lequel le composant est un premier composant (3a) , l'équipement étant conformé pour permettre de réguler en température un groupe comprenant le premier composant et au moins un deuxième composant (3b) .
9. Equipement électronique selon la revendication 8, dans lequel le module est un premier module (7) associé au premier composant, l'équipement comprenant un deuxième module (17) associé au deuxième composant.
10. Equipement électronique selon la revendication 8 ou la revendication 9, dans lequel le support est un premier support (2) , au moins un des composants étant porté par un deuxième support (22) de l'équipement électronique.
11. Equipement électronique selon la revendication 9 et selon la revendication 10, comprenant un troisième support (32) portant le deuxième module.
12. Equipement électronique selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel le premier module (7) met en œuvre l'effet Peltier et le deuxième module (17) l'effet Seebeck.
13. Equipement selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'équipement est un module de puissance .
14. Système électronique comprenant un équipement selon l'une des revendications 1 à 13 précédentes, le système électronique étant un système électronique d'aéronef.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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