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WO2018109405A1 - Module électronique de puissance - Google Patents

Module électronique de puissance Download PDF

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Publication number
WO2018109405A1
WO2018109405A1 PCT/FR2017/053582 FR2017053582W WO2018109405A1 WO 2018109405 A1 WO2018109405 A1 WO 2018109405A1 FR 2017053582 W FR2017053582 W FR 2017053582W WO 2018109405 A1 WO2018109405 A1 WO 2018109405A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electronic
surface element
substrate
power
module
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2017/053582
Other languages
English (en)
Inventor
Mathieu GRENIER
Aurélien POUILLY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
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 Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Publication of WO2018109405A1 publication Critical patent/WO2018109405A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H10W90/00—
    • H10W44/501—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L2224/40—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of an individual strap connector
    • H01L2224/401—Disposition
    • H01L2224/40135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/40137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/40139—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate with an intermediate bond, e.g. continuous strap daisy chain
    • H10W72/00—
    • H10W72/07336—
    • H10W72/07337—
    • H10W72/07636—
    • H10W72/07637—
    • H10W72/652—
    • H10W72/944—
    • H10W72/952—
    • H10W74/00—
    • H10W90/734—
    • H10W90/763—

Definitions

  • the present invention relates to an electronic power module as used in particular in the automotive field. State of the art
  • electronic power modules are implemented to shape electrical signals to control the operation of an electrical system, such as for example an electric supercharger used in the automotive field.
  • Such power electronic modules generally comprise a substrate on which electronic components are mounted.
  • Electronic modules of overmolded power are known, whose electronic chips are embedded in the same electrically insulating material in order to protect them.
  • the electronic chips are electrically connected to power lines located above said electronic chips, substantially parallel to the substrate.
  • the power lines are adjacent to each other, and all located in the same plane. This results in an increase in the lateral dimensions of these overmolded power electronic modules which affect their compactness.
  • the lateral proximity of two adjacent power lines of different electrical potentials reveals parasitic inductances in one or the other adjacent power line, leading to a higher electrical noise level of the electronic power module and a degradation of its overall performance, including a decrease in the switching frequency of electronic components.
  • the object of the present invention is to respond at least in large part to the foregoing problems and further to other advantages which will become apparent from the following description.
  • Another object of the invention is to propose a new electronic power module to solve at least one of these problems.
  • an object of the present invention is to reduce parasitic inductances between the power lines of such an electronic power module.
  • an object of the present invention is to improve the efficiency of such an electronic power module.
  • one goal is to reduce the lateral dimensions of such an electronic power module.
  • an electronic power module comprising (i) a substrate, (ii) at least one electronic chip, the electronic chip having a first face in contact with the substrate, (iii) a first electrically conductive surface element to be set at a first electrical potential and a second electrically conductive surface element (12) to be set at a second electrical potential, so as to provide an electrical power supply to the electronic chip.
  • an electronic power module according to the first aspect of the invention, at least a portion of the first surface element is located opposite at least a portion of the second surface element along an overlap zone, said portion of the first surface element being separated from said portion of the second surface element by an electrical insulating member at said overlap area.
  • the first surface element extends above the second surface element, the insulating electrical element being between the first and the second surface element.
  • the first and the second surface element extend along respective planes which are parallel to each other, the space between the two planes being filled by the electrical insulating element.
  • a surface element takes the form of an electrical conductor whose lateral dimensions are much greater than their thickness.
  • a surface element is in the form of a blade.
  • a surface element in the sense of the invention may have a width of the order of ten millimeters, a length of the order of several tens of millimeters, and a thickness of the order a few hundred micrometers.
  • the first and second surface elements are arranged to be able to circulate an electric current between their respective ends. They may be located opposite the surface of the substrate and of the electronic chip or chips, so that the at least one electronic chip is located in an intermediate position between the substrate and at least one of the surface elements, or even between the substrate on the one hand and the surface elements on the other hand.
  • the electronic module may comprise a plurality of said electronic chip.
  • the first surface element is in contact with at least a portion of the electronic chips of the power electronic module; and the second surface element is in contact with at least a portion of the electronic chips of the power electronics module.
  • the electronic chips are brought into contact with one and / or the other of the surface elements via their second face, the second face of each electronic chip. preferably being situated on the opposite side of said electronic chip with respect to its first face. The quality of the contact between the first and second surface elements on the one hand and the second side of the electronic chips on the other hand will be described later.
  • the first and second surface elements are separated from one another: there is therefore no point of contact between them, at least at this overlap zone.
  • the corresponding parts of the first and second surface elements are distant from each other.
  • the electrical insulating element housed at least between the first and second surface elements at the overlap zone makes it possible to prevent the establishment of a short circuit between said surface elements and to guarantee optimal operation of the module. power electronics, including vibratory operating conditions.
  • the advantageous configuration of the electronic power module according to the first aspect of the invention and in which the first and second surface elements cove together along the covering surface makes it possible to reduce parasitic inductances between said first and second surface elements when these are traversed by a non-zero electric current.
  • the invention in accordance with its first aspect thus makes it possible to limit the edge effects of one surface element to another and to substantially increase the performance of the electronic power module, particularly in terms of efficiency. Consecutively, as the surface elements are no longer located systematically in the same plane and in an adjacent configuration, the cbevaucbbbement, even partial, of the first and second surface elements makes it more compact said electronic power module.
  • the electronic power module according to the first aspect of the invention comprises at least one electronic chip that may take the form:
  • a passive electronic component such as an electrical resistance and / or a capacitive component
  • an active electronic component such as for example a transistor, for example of the type cbamp effect transistor metal-oxide-semiconductor structure (OSFET for "Metal Oxide Semiconductor Fieid Effect Transistor") or insulated-gate bipolar transistor (1GBT for "Insulated Gate Bipolar Transistor”); and / or - a semiconductor chip for performing one or more logic functions to enable the power electronic module to shape the electrical power signals.
  • OSFET Metal Oxide Semiconductor Fieid Effect Transistor
  • 1GBT insulated-gate bipolar transistor
  • the electronic chip is fixed integrally on the substrate.
  • the electronic power module may comprise a plurality of electronic chips interconnected by an electric circuit.
  • the chip or chips are bare chips, one box of the electronic power module performs encapsulation.
  • the substrate is preferably at least partly insulating.
  • the substrate may be of the PCB ("Printed Circuit Board") type formed by an assembly of one or more electrically conductive thin layers, for example made of copper, separated by an insulating material, for example an epoxy resin.
  • PCB printed Circuit Board
  • the electronic power module according to the first aspect of the invention may comprise at least one of the following improvements, the characteristics of which can be taken alone or in combination:
  • the second surface element is in contact with a second face of at least a portion of the plurality of electronic chips, cbaque chip being in contact with at least one of the surface elements;
  • the third surface element is in contact with a second face of at least a portion of the plurality of electronic chips, cbaque chip being in contact with at least one of the surface elements;
  • the electrical insulation element forms an overmolding of the electronic power module, in particular together overmoulding the substrate, or the electronic chips and at least a portion of the surface elements.
  • the electrical insulating element is deposited in a liquid state in a mold which comprises beforehand the substrate provided with the electronic chip or chips;
  • the electrical insulating element surrounds at least partially, or completely, the at least one electronic chip and / or at least a respective portion of the surface elements of the power electronic module.
  • the surface elements are advantageously surrounded by the insulating element at the surface opposite the substrate;
  • the electrical insulating element at least partially surrounds the electronic power module substrate
  • the electrically insulating member forms a protective housing for the power electronics module
  • the electrical insulating member is preferably of the type of an epoxy resin
  • the substrate comprises a first portion and a second portion held together by the electrically insulating member; an end of the first surface element or an end of the second surface element is mechanically and / or electrically coupled to one of the parts of the substrate; a gap separating the first surface element from the second surface element at the level of the covering zone is less than 1 mm, and preferably between 300 ⁇ and 500 ⁇ .
  • the rms value of the first electrical potential is greater than the rms value of the second electrical potential.
  • the first electrical potential corresponds to a voltage whose rms value is positive
  • the second electrical potential corresponds to a voltage whose rms value is negative.
  • the electrical signals carried by the first and second surface elements can be of any type, in particular a voltage and / or an alternating current or preferably a voltage and / or a direct current; at the overlap zone, the second surface element is located between the substrate and the first surface element, in particular between the second surface of the electronic chips and the first surface element; the power electronic module comprises a third surface element electrically conductive and intended to be set to a third electrical potential.
  • the third electrical potential applied to the third surface element is different from the first and second electrical potentials applied respectively to the first and second surface elements; an end of the third surface element is mechanically and / or electrically coupled to one of the portions of the substrate which is not connected to one of the first and second surface elements; the third electrical potential of the third surface element is intended to be set to an electric output potential of the power electronic module, the first and second surface elements being configured to carry electrical input potentials of said electronic power module.
  • the third electrical potential corresponds to an electrical signal of PW type, acronym for "Pulse Width Modulation" corresponding to an electrical signal whose pulse width is modulated.
  • the third electrical signal is shaped by the electronic power module and is intended to control the operation of an electric machine to which the electronic power module is then electrically connected; a second face of the electronic chip is in contact with at least one of the surface elements; through its second face, each electronic chip is in contact with a single surface element; each first face of the electronic chips is mechanically coupled to the substrate in order to securely fix said electronic chips on said substrate.
  • the mechanical coupling can be achieved by any known means, such as mechanical clamping, brazing or gluing; each first face of the electronic chips is electrically coupled to at least one electrical track of the substrate in order to establish a routing of the electrical signals through the electronic power module, and more particularly between the substrate and the electronic chips, through a network of electrical tracks made on said substrate.
  • each electrical track is electrically conductive in order to be able to carry an electric current between several of its ends, and in particular between two electronic chips for example.
  • the first face of each electronic chip advantageously comprises an electrical connection terminal in order to achieve the electrical coupling between the corresponding electrical track of the substrate and said electronic chip, and more particularly with at least one of the electronic components of the electronic chip.
  • the substrate is totally conductive, at least at its surface in contact with the first face of the corresponding electronic chips.
  • the substrate comprises a metal blade, for example copper; each first face of the electronic chips is coupled to the substrate by gluing, preferably with the aid of an electrically conductive glue.
  • each first face of the electronic chips is coupled to the substrate by soldering; at least one of the surface elements is of the type of an electrically conductive blade in order to be able to carry so-called electrical power signals, whose effective values of their voltage are between 0 and 1200 V.
  • the blade is a flat wand whose lateral dimensions are much greater than its thickness; at least one of the surface elements is made of a metallic material, for example copper or a copper alloy; each second face of the electronic chips is mechanically coupled to at least one of the surface elements in order to fix integrally the surface element (s) to the corresponding electronic chips.
  • each second face of the electronic chips is electrically coupled to at least one of the surface elements in order to establish a routing of the electrical signals through the electronic power module, and more particularly between at least one of the surface elements and the electronic chips.
  • each electronic chip advantageously comprises an electrical connection terminal in order to achieve the electrical coupling between the corresponding surface element (s) and said electronic chip, and more particularly with at least one of the electronic components of the electronic chip; each second face of the electronic chips is coupled by bonding to the at least one of the surface elements, preferably using an electrically conductive adhesive.
  • each second face of the electronic chips is coupled by soldering to the at least one of the surface elements; at least one of the surface elements comprises a boss whose one end protruding from said corresponding surface element is in contact with one of the second faces of the electronic chips. This advantageous configuration facilitates a local contact with the corresponding electronic chip.
  • the boss can advantageously be realized by deformation of the corresponding surface element, for example by embossing and / or folding; at least one of the surface elements extends laterally beyond the electrical insulating element to form an electrical connection terminal and facilitate the electrical connection of the electronic power module according to the first aspect of the invention to an external electrical system; the electrical connection terminal of at least one of the surface elements comprises a through opening to facilitate the mechanical coupling of a conductive wire to said electrical connection terminal; in at least one transverse direction of the power electronic module, each surface element extends strictly inside the electrical insulating element, except at its possible electrical connection terminal.
  • the surface elements extend between a first lateral edge and a second lateral edge of the electronic power module, in particular between a first lateral edge and a second lateral edge of the insulating element. electric, but not beyond the first and second side edges.
  • the transverse direction considered is advantageously the direction perpendicular or transverse to the direction of elongation of at least one of the electrical connection terminals; the first and second surface elements respectively have a first end located on a first side of the power electronics module, and the third surface element has a first end located on a second side of the power electronics module.
  • This advantageous configuration makes it possible to facilitate the electrical connection of the power electronic module to the electrical assembly in which it is integrated, by spatially separating the first and second surface elements carrying electrical signals entering the electronic power module of the third surface element.
  • electrical signal carrier output from said electronic power module ;
  • the first side of the power electronics module is opposite the second side;
  • the substrate comprises a first card and a second card connected together by a second end of the first surface element and / or a second end of the second surface element and / or a second end of the third surface element;
  • the second end of the first surface element and / or the second end of the second surface element and / or the second end of the third surface element is mechanically and electrically coupled to one of the substrate boards;
  • the second end of the first planar element is soldered to the second board of substrate and the second end of the third surface element is brazed to the first card of the substrate;
  • the second surface element is coupled to only a portion of electronic chips of the first card via their second sides.
  • the coupling of the second surface element with the second faces of the part of the electronic chips of the first card is of the type of a mechanical and / or electrical coupling, according to any means previously described;
  • an electrical equipment which comprises an electric macbine and an electronic power module according to the first aspect of the invention or any of its improvements, and of which at least one element surfacique is electrically connected to said electric macbine to control its operation.
  • each surface element of the electronic power module is electrically connected to a different electrical base of the electric macbine according to the second aspect of the invention.
  • each surface element of the electronic power module is connected to a different electrical potential.
  • the third surface element of the electronic power module can advantageously be connected to an input terminal of the electrical macbine via an electrical conductor, the third surface element carrying an electrical power signal generated by the electronic power module, preferably of the type of an electrical signal PW as described above.
  • the electrical equipment is of the type of an electric compressor, as used in the automotive field or an alternator / starter.
  • FIG. 1 illustrates a perspective view of an exemplary embodiment of an electronic power module
  • - FIGURE 2 shows a perspective view of the electronic power module view shown in FIGURE 1 and wherein the insulating element is not shown to better understand the invention
  • FIGURE 3 illustrates the electronic module side view of power shown in FIGURE 2.
  • FIGURES 1, 2 and 3 an example power electronic module 1 according to the first aspect of the invention is described.
  • the power electronic module 1 comprises a substrate 16 on which are mounted a plurality of electronic components, in particular power electronics components, and more particularly electronic chips 14.
  • the power electronic module 1 also comprises a first surface element 11 electrically conductive to be set to a first electrical potential, a second surface element 12 electrically conductive to be set to a second electrical potential and a third surface element 13 electrically conductive to be set to a third electrical potential.
  • the surface elements 11, 12, 13 are configured to carry electrical signals to or from at least a portion of the electronic chips 14.
  • the substrate 16 is advantageously of the type of an electronic substrate, such as for example a metal strip or a printed circuit board comprising electrical tracks, not visible in FIGS. 1 to 3 for electrically connecting several electronic chips 14 to each other and / or for electrically connecting an electronic chip 14 to a secondary connection terminal 17.
  • the first face 141 of each electronic chip 14 is electrically and / or mechanically coupled to the substrate 16 at at least one of its electrical tracks.
  • the first faces 141 of each electronic chip 14 are coupled simultaneously mechanically and electrically to the substrate 16, preferably by brazing.
  • the substrate 16 comprises two parts 16, 162: the first portion 16 of the substrate 16 supports a first plurality of electronic chips 14 ⁇
  • the first 11 and second 12 surface elements are intended to to carry electrical signals entering the power electronic module 1.
  • the first 11 and second 12 surface elements are intended to be respectively connected to a negative terminal and a positive terminal of a source of electrical energy. But this could be the opposite, the first surface element 11 being intended to be connected to the positive terminal, and the second surface element 12 being intended to be connected to the negative terminal.
  • the second portion 162 of the substrate 16 supports a second plurality of electronic chips 14.
  • the third 13 surface element is intended to carry electrical signals leaving the electronic power module, after transformation by said power electronic module 1, for example to a machine Electrical power supplied by the electronic power module 1.
  • the output electrical signal carried by the third surface element 13 is of the type of a modulated amplitude width signal, called PWM. "Pulse Width Modulation”.
  • the second surface element 12 has a generally bent shape, the second surface element 12 comprising in particular:
  • the first surface element 11 has a generally rectangular shape and extends opposite a portion of the first portion 16 of the substrate, so as to partially overlap the portion of the second surface element 12 which extends in a screw-like manner. with respect to the substrate 16.
  • the first surface element 11 is located opposite an edge of the electronic power module 1, and more precisely opposite an edge of the first part 16l. of the substrate 16.
  • the first surface element 11 is located near the opposite edge of the first portion 16l of the substrate with respect to the edge near which the first end 121 of the second surface element 12 is located.
  • the first surface element 11 also comprises a first folding zone 114 so that its first end 111 is located substantially in the same plane as the first end 121 of the second surface element 12, facilitating the electrical connection of the electronic power module 1 to a set electric, or slightly below, as shown in FIGURE 3 ⁇
  • the first surface element 11 extends longitudinally between the first portion 16 and the second portion 162 of the substrate 16. At an intermediate zone between the two parts 16, 162, the first surface element 11 comprises a second zone 16. 115. A second end 113 of the first surface element 11 is in contact with the second portion 162 of the substrate. More particularly, the second end 113 of the first surface element 11 is electrically and / or mechanically coupled to the second portion 162 of the substrate.
  • This advantageous configuration makes it possible to transport an electrical signal through the first surface element 11 to the second part 162 of the substrate on the one hand, and up to the second plurality of electronic chips 14 of the second part 162 of the other substrate. part when the electronic chips 14 are in electrical contact with the second part 162 of the substrate.
  • the third surface element 13 extends longitudinally between the second portion 162 and the first portion 16 of the substrate 16. At an intermediate zone between the two parts 161, 162, the third surface element 13 comprises a zone A second end 133 of the third surface element 13 is in contact with the first portion 16 of the substrate. More particularly, the second end 133 of the third surface element 13 is electrically and / or mechanically coupled to the first portion 16 of the substrate.
  • This advantageous configuration makes it possible to establish an electrical coupling between the electronic chips 14 of the first part 16 and those of the second part 162 of the substrate, in particular when the electronic chips 14 are in electrical contact with the first part 16 of the substrate.
  • At least one of the surface elements 11, 12, 13 comprises at least one boss 126, 136, one end projecting from said surface element 11, 12, 13 corresponding is in contact with one of second faces 142 of the electronic chips 14.
  • the boss 126, 136 may advantageously be made by deformation of the surface element 11, 12, 13 corresponding, for example by embossing and / or folding.
  • the second surface element 12 comprises four visible protrusions (six in all) and whose lower ends are in contact with the respective second face 142 of the electronic chips 14 located directly in below on the first portion 16l of the substrate.
  • the third surface element 13 comprises six bosses whose lower ends are in contact with the second respective face 14 of the electronic chips 14 located directly below on the second portion 162 of the substrate.
  • the surface elements 11, 12, 13 are fixed integrally to the second faces 142 of the corresponding chips, to establish a mechanical coupling and / or electrical.
  • This coupling is preferably carried out by soldering in order to simultaneously perform mechanical coupling and electrical coupling.
  • the first surface element 11 is situated at a greater distance from the substrate 16 than that separating the second surface element 12 from said substrate 16. Also, in accordance with the invention in its first aspect, a portion of the first surface element 11 is located in a vertical direction. with respect to a portion of the second surface element 12 along a covering zone 15. More particularly, at the overlap zone 15, the second surface element 12 is located on the one hand between the second face 142 electronic chips 14 placed on the corresponding surface of the substrate 16 and the first surface element 11 on the other hand.
  • the area of the overlap zone 15 is greater than or equal to 20% or even 50% of the area of the second surface element 12 in order to sufficiently reduce the effects of parasitic inductance between the first surface element 11 and the second surface element 12.
  • the first surface element 11 is remote from the second surface element 12.
  • the power electronic module 1 comprises an electrical insulating element 10 visible in FIG. 1 and which is housed in particular between said first surface element 12. surface element 11 and said second surface element 12 at the overlap zone 15.
  • a gap 151 separating the first surface element 11 from the second surface element 12 is less than 1 mm in order to limit the effects of parasitic inductance, while avoiding direct contact between said first 11 and second 12 surface elements.
  • the length of the gap 151 is between 300 ⁇ and 500 ⁇ .
  • the electrical insulating element 10 advantageously forms an overmolding of the power electronic module 1 in order to mechanically and electrically protect the various elements of said power electronic module 1.
  • the electrical insulating element 1 surrounds all the electronic chips 14 and at least in part the surface elements 11, 12, 13 of the power electronic module 1, as well as at least a portion of the substrate 16 of the power electronic module 1.
  • the electrical insulating element 10 advantageously forms a protective housing for the electronic power module 1, and within which all the elements of said power electronic module 1 are embedded.
  • the electrical insulating element 10 is advantageously of the type of an epoxy resin.
  • first ends 111, 121, 131 of the surface elements 11, 12, 13 protrude laterally from the protective casing formed by the electrical insulating element 1 in order to facilitate the mechanical and electrical connection of a conductor said first ends 111, 121, 131 for electrically connecting the power electronic module 1 to a larger electrical assembly not shown. These first ends thus form electrical connection terminals.
  • each first end 111, 121, 131 of the surface elements 11, 12, 13 comprises a through opening 112, 122, 132 in order to allow easy mechanical coupling of said corresponding electrical connection terminal to an electrical conductor, for example by brazing.
  • the first 11 and second 12 surface elements respectively have a first end 111, 112 located on a first side of the substrate 16, and the third surface element 13 has a first end 131 located a second side of the substrate 16.
  • the first side of the substrate 16 is opposite the second side of the substrate 16 relative to the power electronic module 1.

Landscapes

  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

L'invention concerne un module électronique de puissance (1) comprenant : – un substrat; – au moins une puce électronique, la puce électronique ayant une première face en contact avec le substrat; – un premier élément surfacique (11) électriquement conducteur destiné à être mis à un premier potentiel électrique et un deuxième élément surfacique (12) électriquement conducteur destiné à être mis à un deuxième potentiel électrique, de manière à fournir une alimentation électrique à la puce électronique caractérisé en ce qu'au moins une partie du premier élément surfacique (11) est située en vis- à-vis d'au moins une partie du deuxième élément surfacique (12) le long d'une zone de recouvrement, ladite partie du premier élément surfacique (11) étant séparée de ladite partie du deuxième élément surfacique (12) par un élément isolant électrique (10) au niveau de ladite zone de recouvrement.

Description

« Module électronique de puissance »
Domaine technique
La présente invention concerne un module électronique de puissance tel qu'utilisé notamment dans le domaine de l'automobile. État de la technique antérieure
Dans de nombreuses applications industrielles, des modules électroniques de puissance sont mis en œuvre afin de mettre en forme des signaux électriques permettant de piloter le fonctionnement d'un système électrique, tel que par exemple un compresseur de suralimentation électrique utilisé dans le domaine automobile. De tels modules électroniques de puissance comprennent généralement un substrat sur lequel sont monté des composants électroniques.
On connaît des modules électroniques de puissances surmoulés, dont les puces électroniques sont noyées dans un même matériau électriquement isolant afin de les protéger.
Dans de tels modules électroniques de puissance surmoulés, les puces électroniques sont électriquement connectées à des lignes de puissance situées au-dessus desdites puces électroniques, de manière sensiblement parallèle au substrat. En particulier, les lignes de puissances sont adjacentes les unes aux autres, et toutes situées dans un même plan. Il en résulte un accroissement des dimensions latérales de ces modules électroniques de puissance surmoulés qui nuisent à leur compacité. Par ailleurs, la proximité latérale de deux lignes de puissance adjacentes de potentiels électriques différents fait apparaître des inductances parasites dans l'une ou l'autre ligne de puissance adjacente, conduisant à un niveau de bruit électrique plus élevé du module électronique de puissance et une dégradation de ses performances générales, notamment une diminution de la fréquence de commutation des composants électroniques.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d'autres avantages qui apparaîtront dans la description qui suit. Un autre but de l'invention est de proposer un nouveau module électronique de puissance pour résoudre au moins un de ces problèmes.
En particulier un but de la présente invention est de réduire les inductances parasites entre les lignes de puissance d'un tel module électronique de puissance.
En particulier un but de la présente invention est d'améliorer le rendement d'un tel module électronique de puissance. En particulier un but est de réduire les dimensions latérales d'un tel module électronique de puissance.
Exposé de l'invention
Selon un premier aspect de l'invention, on atteint au moins l'un des objectifs précités avec un module électronique de puissance comprenant (i) un substrat, (ii) au moins une puce électronique, la puce électronique ayant une première face en contact avec le substrat, (iii) un premier élément surfacique électriquement conducteur destiné à être mis à un premier potentiel électrique et un deuxième élément surfacique (l2) électriquement conducteur destiné à être mis à un deuxième potentiel électrique, de manière à fournir une alimentation électrique à la puce électronique. Dans un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention, au moins une partie du premier élément surfacique est située en vis-à-vis d'au moins une partie du deuxième élément surfacique le long d'une zone de recouvrement, ladite partie du premier élément surfacique étant séparée de ladite partie du deuxième élément surfacique par un élément isolant électrique au niveau de ladite zone de recouvrement. Autrement dit, dans la zone de recouvrement, le premier élément surfacique s'étend au dessus du deuxième élément surfacique, l'élément électrique isolant étant entre le premier et le deuxième élément surfacique. Notamment, dans la zone de recouvrement, le premier et le deuxième élément surfacique s'étendent suivant des plans respectifs qui sont parallèles entre eux, l'espace entre les deux plans étant rempli par l'élément isolant électrique.
Dans le cadre de la présente invention, un élément surfacique prend la forme d'un conducteur électrique dont des dimensions latérales sont largement supérieures à leur épaisseur. En particulier un élément surfacique est en forme de lame. A titre d'exemple non limitatif, un élément surfacique au sens de l'invention peut avoir une largeur de l'ordre de la dizaine de millimètres, une longueur de l'ordre de plusieurs dizaines de millimètres, et une épaisseur de l'ordre de quelques centaines de micromètres. Les premier et deuxième éléments surfaciques sont cbacun agencés pour pouvoir faire circuler un courant électrique entre leurs extrémités respectives. Ils peuvent être situés en vis-à-vis de la surface du substrat et de la ou des puces électroniques, de sorte que la ou lesdites puces électroniques sont situées dans une position intermédiaire entre le substrat et au moins un des éléments surfaciques, voire entre le substrat d'une part et les éléments surfaciques d'autre part.
Notamment, le module électronique peut comprendre une pluralité de ladite puce électronique. Notamment, le premier élément surfacique est en contact avec au moins une partie des puces électroniques du module électronique de puissance ; et le deuxième élément surfacique est en contact avec au moins une partie des puces électroniques du module électronique de puissance. En particulier, les puces électroniques sont mises en contact avec l'un et/ou l'autre des éléments surfaciques par l'intermédiaire de leur deuxième face, la deuxième face de cbaque puce électronique étant préférentiellement située du côté opposé de ladite puce électronique par rapport à sa première face. La qualité du contact entre les premier et deuxième éléments surfaciques d'une part et la deuxième face des puces électroniques d'autre part sera décrite ultérieurement.
Au niveau de la zone de recouvrement, les premier et deuxième éléments surfaciques sont séparés l'un de l'autre : il n'existe donc pas de point de contact entre eux, au moins au niveau de cette zone de recouvrement. En d'autres termes, en tout point de la zone de recouvrement, les parties correspondantes des premier et deuxième éléments surfaciques sont distantes l'une de l'autre. Par ailleurs, l'élément isolant électrique logé au moins entre les premier et deuxième éléments surfaciques au niveau de la zone de recouvrement permet d'empêcher l'établissement d'un court-circuit entre lesdits éléments surfaciques et de garantir un fonctionnement optimal du module électronique de puissance, y compris dans des conditions d'utilisation vibratoires.
Ainsi, la configuration avantageuse du module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention et dans laquelle les premier et deuxième éléments surfaciques se cbevaucbent le long de la surface de recouvrement permet de réduire les inductances parasites entre lesdits premier et deuxième éléments surfaciques lorsque ceux-ci sont parcourus par un courant électrique non nul. L'invention conforme à son premier aspect permet ainsi de limiter les effets de bord d'un élément surfacique à l'autre et d'augmenter sensiblement les performances du module électronique de puissance, notamment en termes de rendement. Consécutivement, comme les éléments surfaciques ne sont plus situés systématiquement dans un même plan et selon une configuration adjacente, le cbevaucbement, même partiel, des premier et deuxième éléments surfaciques permet de rendre plus compact ledit module électronique de puissance.
Le module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention comprend au moins une puce électronique pouvant prendre la forme :
— d'un composant électronique passif tels qu'une résistance électrique et/ou un composant capacitif ; et/ou
— d'un composant électronique actif tel que par exemple un transistor, par exemple du type transistor à effet de cbamp à structure métal-oxyde-semiconducteur ( OSFET pour « Métal Oxide Semiconductor Fieid Effect Transistor ») ou transistor bipolaire à grille isolée (1GBT pour « Insulated Gâte Bipolar Transistor ») ; et/ou — d'une puce semi-conductrice permettant de réaliser une ou plusieurs fonctions logiques afin de permettre au module électronique de puissance de mettre en forme les signaux électriques de puissance.
Pour ce faire, la puce électronique est fixée solidairement sur le substrat. Le module électronique de puissance peut comprendre une pluralité de puces électroniques reliées entre elles par un circuit électrique. En particulier, la ou les puces électroniques sont des puces nues dont un même boîtier du module électronique de puissance réalise l'encapsulation.
Le substrat est préférentiellement au moins en partie isolant. A titre d'exemple non limitatif, le substrat peut être du type PCB (« Printed Circuit Board » pour circuit imprimé) formé par un assemblage d'une ou plusieurs fines coucbes électriquement conductrices, par exemple en cuivre, séparées par un matériau isolant, par exemple une résine époxy.
De manière avantageuse, le module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention peut comprendre au moins un des perfectionnements suivants dont les caractéristiques peuvent être prises seules ou en combinaison :
— le deuxième élément surfacique est en contact avec une deuxième face d'au moins une partie de la pluralité des puces électroniques, cbaque puce électronique étant en contact avec au moins un des éléments surfaciques ;
— le troisième élément surfacique est en contact avec une deuxième face d'au moins une partie de la pluralité des puces électroniques, cbaque puce électronique étant en contact avec au moins un des éléments surfaciques ;
— l'élément isolant électrique forme un surmoulage du module électronique de puissance, notamment surmoulant ensemble le substrat, la ou les puces électroniques et au moins une portion des éléments surfaciques. Préférentiellement, l'élément isolant électrique est déposé dans un état liquide dans un moule qui comprend au préalable le substrat muni du ou des puces électroniques ;
— l'élément isolant électrique entoure au moins partiellement, voire totalement, l'au moins une puce électronique et/ou au moins une portion respective des éléments surfaciques du module électronique de puissance. En particulier, les éléments surfaciques sont avantageusement entourés par l'élément isolant au niveau de la surface en vis-à-vis du substrat ;
— l'élément isolant électrique entoure au moins partiellement le substrat du module électronique de puissance ;
— l'élément isolant électrique forme un boîtier de protection pour le module électronique de puissance ;
— l'élément isolant électrique est préférentiellement du type d'une résine époxy ;
— au moins un des éléments surfaciques s'étend latéralement au-delà de l'élément électriquement isolant pour former une borne de connexion électrique ; le substrat comprend une première partie et une deuxième partie maintenues ensemble par l'élément électriquement isolant ; une extrémité du premier élément surfacique ou une extrémité du deuxième élément surfacique est couplée mécaniquement et/ou électriquement à l'une des parties du substrat ; un interstice séparant le premier élément surfacique du deuxième élément surfacique au niveau de la zone de recouvrement est inférieur à 1 mm, et préférentiellement compris entre 300 μττι et 500 μττι. Ces gammes de valeur d'interstice séparant le premier élément surfacique du deuxième élément surfacique au niveau de la zone de recouvrement permettent avantageusement de réduire significativement l'inductance parasite entre ledit premier élément surfacique et le deuxième élément surfacique ; afin de minimiser les effets d'inductance parasite, une superficie de la zone de recouvrement est supérieure ou égale à 20%, voire 50% d'une superficie du deuxième élément surfacique, permettant ainsi d'accroître les performances du module électronique de puissance d'environ 10 à 15% par rapport à une configuration adjacente des premier et deuxième éléments surfaciques telle que connue dans l'art antérieur ; le premier potentiel électrique du premier élément surfacique correspond à un potentiel électrique baut d'une source d'énergie électrique et le deuxième potentiel électrique du deuxième élément surfacique correspond à un potentiel électrique bas d'une source d'énergie électrique, ledit deuxième potentiel électrique étant inférieur au premier potentiel électrique. En d'autres termes, la valeur efficace du premier potentiel électrique est supérieure à la valeur efficace du deuxième potentiel électrique. Par exemple le premier potentiel électrique correspond à une tension dont la valeur efficace est positive, et le deuxième potentiel électrique correspond à une tension dont la valeur efficace est négative. Les signaux électriques transportés par les premier et deuxième éléments surfaciques peuvent être de tout type, notamment une tension et/ou un courant alternatif ou préférentiellement une tension et/ou un courant continu ; au niveau de la zone de recouvrement, le deuxième élément surfacique est situé entre le substrat et le premier élément surfacique, notamment entre la deuxième face des puces électroniques et le premier élément surfacique; le module électronique de puissance comprend un troisième élément surfacique électriquement conducteur et destiné à être mis à un troisième potentiel électrique. Préférentiellement, le troisième potentiel électrique appliqué au troisième élément surfacique est différent des premier et deuxième potentiels électriques appliqués respectivement aux premier et deuxième éléments surfaciques ; une extrémité du troisième élément surfacique est couplée mécaniquement et/ou électriquement à l'une des parties du substrat qui n'est pas connectée à l'un des premier et deuxième éléments surfaciques ; le troisième potentiel électrique du troisième élément surfacique est destiné à être mis à un potentiel électrique de sortie du module électronique de puissance, les premier et deuxième éléments surfaciques étant configurés pour porter des potentiels électriques d'entrée dudit module électronique de puissance. Typiquement, et selon une application préférée le troisième potentiel électrique correspond à un signal électrique de type PW , acronyme anglais pour « Puise Width Modulation » correspondant à un signal électrique dont la largeur d'impulsion est modulée. Le troisième signal électrique est mis en forme par le module électronique de puissance et il est destiné à piloter le fonctionnement d'une machine électrique à laquelle le module électronique de puissance est alors électriquement raccordé ; une deuxième face de la puce électronique est en contact avec au moins un des éléments surfaciques ; par le biais de sa deuxième face, chaque puce électronique est en contact avec un seul élément surfacique ; chaque première face des puces électroniques est couplée mécaniquement au substrat afin de fixer solidairement lesdites puces électroniques sur ledit substrat. Le couplage mécanique peut être réalisé par tout moyen connu, tel que par un bridage mécanique, par brasage ou par collage ; chaque première face des puces électroniques est couplée électriquement à au moins une piste électrique du substrat afin d'établir un routage des signaux électrique au travers du module électronique de puissance, et plus particulièrement entre le substrat et les puces électroniques, au travers d'un réseau de pistes électriques réalisées sur ledit substrat. Chaque piste électrique est électriquement conductrice afin de pouvoir transporter un courant électrique entre plusieurs de ses extrémités, et notamment entre deux puces électroniques par exemple. Ainsi, la première face de chaque puce électronique comprend avantageusement une borne de connexion électrique afin de réaliser le couplage électrique entre la piste électrique correspondante du substrat et ladite puce électronique, et plus particulièrement avec au moins un des composants électroniques de la puce électronique. Alternativement, le substrat est totalement conducteur, au moins au niveau de sa surface en contact avec la première face des puces électroniques correspondantes. En particulier, le substrat comprend une lame métallique, par exemple en cuivre ; chaque première face des puces électroniques est couplée au substrat par collage, préférentiellement à l'aide d'une colle électriquement conductrice. Alternativement, chaque première face des puces électroniques est couplée au substrat par brasage ; au moins un des éléments surfaciques est du type d'une lame électriquement conductrice afin de pouvoir transporter des signaux électriques dits de puissance, dont les valeurs efficaces de leur tension sont comprises entre 0 et 1200 V. Dans le sens de la présente invention, la lame est une baguette plate dont les dimensions latérales sont très supérieures à son épaisseur ; au moins un des éléments surfaciques est fait d'un matériau métallique, par exemple du cuivre ou un alliage de cuivre ; chaque deuxième face des puces électroniques est couplée mécaniquement à au moins un des éléments surfaciques afin de fixer solidairement le ou les éléments surfaciques aux puces électroniques correspondantes. Cette configuration avantageuse permet de rigidifier le module électronique de puissance et de limiter les risques d'arrachement des éléments surfaciques durant le fonctionnement du module électronique de puissance. Le couplage mécanique peut être réalisé par tout moyen connu, tel que par un bridage mécanique, par brasage ou par collage ; chaque deuxième face des puces électroniques est couplée électriquement à au moins un des éléments surfaciques afin d'établir un routage des signaux électrique au travers du module électronique de puissance, et plus particulièrement entre au moins un des éléments surfaciques et les puces électroniques. Ainsi, la deuxième face de chaque puce électronique comprend avantageusement une borne de connexion électrique afin de réaliser le couplage électrique entre le ou les éléments surfaciques correspondants et ladite puce électronique, et plus particulièrement avec au moins un des composants électroniques de la puce électronique ; chaque deuxième face des puces électroniques est couplée par collage à l'au moins un des éléments surfaciques, préférentiellement à l'aide d'une colle électriquement conductrice. Alternativement, chaque deuxième face des puces électroniques est couplée par brasage à l'au moins un des éléments surfaciques ; au moins un des éléments surfaciques comprend un bossage dont une extrémité en saillie par rapport audit élément surfacique correspondant est en contact avec une des deuxièmes faces des puces électroniques. Cette configuration avantageuse permet de faciliter un contact local avec la puce électronique correspondante. Le bossage peut avantageusement être réalisé par déformation de l'élément surfacique correspondant, par exemple par embossage et/ou par pliage ; au moins un des éléments surfaciques s'étend latéralement au-delà de l'élément isolant électrique pour former une borne de connexion électrique et faciliter le raccordement électrique du module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention à un système électrique extérieur ; la borne de connexion électrique d'au moins un des éléments surfaciques comprend une ouverture traversante pour faciliter le couplage mécanique d'un fil conducteur sur ladite borne de connexion électrique ; selon au moins une direction transversale du module électronique de puissance, cbaque élément surfacique s'étend strictement à l'intérieur de l'élément isolant électrique, excepté au niveau de son éventuelle borne de connexion électrique. En d'autres termes, selon une direction transversale, tous les éléments surfaciques s'étendent entre un premier bord latéral et un deuxième bord latéral du module électronique de puissance, notamment entre un premier bord latéral et un deuxième bord latéral de l'élément isolant électrique, sans dépasser au-delà du premier et du deuxième bord latéral. La direction transversale considérée est avantageusement la direction perpendiculaire, ou transverse, à la direction d'élongation d'au moins une des bornes de connexion électrique ; les premier et deuxième éléments surfaciques ont respectivement une première extrémité située d'un premier côté du module électronique de puissance, et le troisième élément surfacique a une première extrémité située d'un deuxième côté du module électronique de puissance. Cette configuration avantageuse permet de faciliter le raccordement électrique du module électronique de puissance à l'ensemble électrique dans lequel il s'intègre, en séparant spatialement les premier et deuxième éléments surfaciques porteurs de signaux électriques entrant dans le module électronique de puissance du troisième élément surfacique porteur de signal électrique sortant dudit module électronique de puissance ; le premier côté du module électronique de puissance est opposé au deuxième côté ; le substrat comprend une première carte et une deuxième carte reliées ensemble par une deuxième extrémité du premier élément surfacique et/ou une deuxième extrémité du deuxième élément surfacique et/ou une deuxième extrémité du troisième élément surfacique ; la deuxième extrémité du premier élément surfacique et/ou la deuxième extrémité du deuxième élément surfacique et/ou la deuxième extrémité du troisième élément surfacique est couplée mécaniquement et électriquement à l'une des cartes du substrat ; — la deuxième extrémité du premier élément surfacique est brasée sur la deuxième carte du substrat et la deuxième extrémité du troisième élément surfacique est brasée sur la première carte du substrat ;
— le deuxième élément surfacique est couplé uniquement à une partie des puces électroniques de la première carte par l'intermédiaire de leurs deuxièmes faces. Préférentiellement, le couplage du deuxième élément surfacique avec les deuxièmes faces de la partie des puces électroniques de la première carte est du type d'un couplage mécanique et/ou électrique, selon tout moyen décrit précédemment ;
Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un équipement électrique qui comprend une macbine électrique et un module électronique de puissance conforme au premier aspect de l'invention ou à l'un quelconque de ses perfectionnements, et dont au moins un élément surfacique est connecté électriquement à ladite macbine électrique afin de piloter son fonctionnement.
Avantageusement, au moins une partie des éléments surfaciques du module électronique de puissance est connectée électriquement à une pbase électrique différente de la macbine électrique conforme au deuxième aspect de l'invention. D'une manière générale, cbaque élément surfacique du module électronique de puissance est connecté à un potentiel électrique différent. En particulier, le troisième élément surfacique du module électronique de puissance peut avantageusement être raccordé à une borne de connexion d'entrée de la macbine électrique par l'intermédiaire d'un conducteur électrique, le troisième élément surfacique portant un signal électrique de puissance généré par le module électronique de puissance, préférentiellement du type d'un signal électrique PW comme décrit précédemment.
Préférentiellement, l'équipement électrique est du type d'un compresseur électrique, tel qu'utilisé dans le domaine automobile ou un alterno/démarreur.
Des modes de réalisation variés de l'invention sont prévus, intégrant selon l'ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
Description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d'une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins scbématiques annexés d'autre part, sur lesquels : — la FIGURE 1 illustre une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un module électronique de puissance ; — la FIGURE 2 illustre une vue en perspective du module électronique de puissance illustré sur la FIGURE 1 et dans lequel l'élément isolant n'est pas représenté afin de mieux comprendre l'invention ;
— la FIGURE 3 illustre une vue de profil du module électronique de puissance illustré sur la FIGURE 2.
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage tecbnique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la tecbnique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan tecbnique. Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
Description détaillée de l'invention
En référence aux FIGURES 1, 2 et 3, un exemple module électronique de puissance 1 conforme au premier aspect de l'invention est décrit.
Le module électronique de puissance 1 comprend un substrat 16 sur lequel sont montés une pluralité de composants électroniques, notamment des composants d'électronique de puissance, et plus particulièrement encore des puces électroniques 14. Le module électronique de puissance 1 comprend aussi un premier élément surfacique 11 électriquement conducteur destiné à être mis à un premier potentiel électrique, un deuxième élément surfacique 12 électriquement conducteur destiné à être mis à un deuxième potentiel électrique et un troisième élément surfacique 13 électriquement conducteur destiné à être mis à un troisième potentiel électrique.
Les éléments surfaciques 11, 12, 13 sont configurés pour transporter des signaux électriques vers ou depuis au moins une partie des puces électroniques 14.
Le substrat 16 est avantageusement du type d'un substrat électronique, tel que par exemple une lame métallique ou une carte de circuit imprimée comprenant des pistes électriques, non visibles sur les FIGURES 1 à 3 pour connecter électriquement plusieurs puces électroniques 14 entre elles et/ou pour connecter électriquement une puce électronique 14 à une borne de connexion secondaire 17. En particulier, la première face 141 de chaque puce électronique 14 est couplée électriquement et/ou mécaniquement au substrat 16 au niveau d'au moins une de ses pistes électriques. De préférence, les premières faces 141 de chaque puce électronique 14 sont couplées simultanément mécaniquement et électriquement au substrat 16, préférentiellement par brasage.
Dans l'exemple de réalisation illustré dans les FIGURES 1 à 3, le substrat 16 comprend deux parties l6l, l62 : la première partie l6l du substrat 16 supporte une première pluralité de puces électroniques 14· Les premier 11 et deuxième 12 éléments surfaciques sont destinés à transporter des signaux électriques entrant dans le module électronique de puissance 1. Notamment, les premier 11 et deuxième 12 éléments surfaciques sont destinées à être liés respectivement à une borne négative et une borne positive d'une source d'énergie électrique. Mais cela pourrait être l'inverse, le premier élément surfacique 11 étant destiné à être lié à la borne positive, et le deuxième élément surfacique 12 étant destiné à être lié à la borne négative. La deuxième partie 162 du substrat 16 supporte une deuxième pluralité de puces électroniques 14. Le troisième 13 élément surfacique est destiné à transporter des signaux électriques sortant du module électronique de puissance, après transformation par ledit module électronique de puissance 1, par exemple vers une machine électrique alimentée par le module électronique de puissance 1. A titre d'exemple non limitatif, le signal électrique de sortie transporté par le troisième élément surfacique 13 est du type d'un signal à largeur d'amplitude modulée, dit PWM— acronyme anglais pour « Puise Width Modulation ».
Le deuxième élément surfacique 12 a une forme générale coudée, le deuxième élément surfacique 12 comprenant notamment :
— une première extrémité 121 s' étendant au-delà de la première partie l6l du substrat 16, à l'extérieur de l'élément électriquement isolant afin de former une borne de connexion électrique, et
— une partie s'étendant en vis-à-vis du substrat 16, et plus précisément en vis-à-vis de la première partie l6l du substrat 16.
Le premier élément surfacique 11 a une forme générale rectangulaire et s'étend en vis-à-vis d'une portion de la première partie l6l du substrat, de manière à chevaucher partiellement la partie du deuxième élément surfacique 12 qui s'étend en vis-à-vis du substrat 16. Le premier élément surfacique 11 est situé en vis-à-vis d'un bord du module électronique de puissance 1, et plus précisément en vis- à-vis d'un bord de la première partie l6l du substrat 16. Le premier élément surfacique 11 est situé à proximité du bord opposé de la première partie l6l du substrat par rapport au bord près duquel la première extrémité 121 du deuxième élément surfacique 12 est située. Le premier élément surfacique 11 comprend aussi une première zone de pliage 114 afin que sa première extrémité 111 soit située sensiblement dans un même plan que la première extrémité 121 du deuxième élément surfacique 12, facilitant le raccordement électrique du module électronique de puissance 1 à un ensemble électrique, ou légèrement en dessous, comme visible sur la FIGURE 3·
Enfin, le premier élément surfacique 11 s'étend longitudinalement entre la première partie l6l et la deuxième partie 162 du substrat 16. Au niveau d'une zone intermédiaire entre les deux parties l6l, l62, le premier élément surfacique 11 comprend une deuxième zone de pliage 115. Une deuxième extrémité 113 du premier élément surfacique 11 est en contact avec la deuxième partie 162 du substrat. Plus particulièrement, la deuxième extrémité 113 du premier élément surfacique 11 est couplée électriquement et/ou mécaniquement à la deuxième partie 162 du substrat. Cette configuration avantageuse permet de transporter un signal électrique par le premier élément surfacique 11 jusqu'à la deuxième partie 162 du substrat d'une part, et jusqu'à la deuxième pluralité de puces électroniques 14 de la deuxième partie 162 du substrat d'autre part lorsque le puces électroniques 14 sont en contact électrique avec la deuxième partie 162 du substrat.
De manière comparable, le troisième élément surfacique 13 s'étend longitudinalement entre la deuxième partie 162 et la première partie l6l du substrat 16. Au niveau d'une zone intermédiaire entre les deux parties l6l, 162, le troisième élément surfacique 13 comprend une zone de pliage 135- Une deuxième extrémité 133 du troisième élément surfacique 13 est en contact avec la première partie l6l du substrat. Plus particulièrement, la deuxième extrémité 133 du troisième élément surfacique 13 est couplée électriquement et/ou mécaniquement à la première partie l6l du substrat. Cette configuration avantageuse permet d'établir un couplage électrique entre les puces électroniques 14 de la première partie l6l et celles de la deuxième partie 162 du substrat, notamment lorsque les puces électroniques 14 sont en contact électrique avec la première partie l6l du substrat.
Comme visible sur les FIGURES 2 et 3, au moins un des éléments surfaciques 11, 12, 13 comprend au moins un bossage 126, 136 dont une extrémité en saillie par rapport audit élément surfacique 11, 12, 13 correspondant est en contact avec une des deuxièmes faces 142 des puces électroniques 14. Cette configuration avantageuse permet de faciliter la localisation du contact électrique et/ou mécanique avec la puce électronique 14 correspondante. Le bossage 126, 136 peut avantageusement être réalisé par déformation de l'élément surfacique 11, 12, 13 correspondant, par exemple par embossage et/ou par pliage. En particulier, dans l'exemple de réalisation illustré sur la FIGURE 2, le deuxième élément surfacique 12 comprend quatre bossages visibles (six en tout) et dont les extrémités inférieures sont en contact avec la deuxième face 142 respective des puces électroniques 14 située directement en dessous sur la première partie l6l du substrat. De manière comparable, le troisième élément surfacique 13 comprend six bossages dont les extrémités inférieures sont en contact avec la deuxième face 14 respective des puces électroniques 14 située directement en dessous sur la deuxième partie l62 du substrat.
De manière préférentielle, les éléments surfaciques 11, 12, 13 sont fixés solidairement aux deuxièmes faces 142 des puces correspondantes, afin d'établir un couplage mécanique et/ou électrique. Ce couplage est préférentiellement réalisé par brasage afin de réaliser simultanément un couplage mécanique et un couplage électrique.
Le premier élément surfacique 11 est situé à une distance plus grande du substrat 16 que celle séparant le deuxième élément surfacique 12 dudit substrat 16. Aussi, conformément à l'invention dans son premier aspect, une partie du premier élément surfacique 11 est située en vis-à-vis d'une partie du deuxième élément surfacique 12 le long d'une zone de recouvrement 15. Plus particulièrement, au niveau de la zone de recouvrement 15, le deuxième élément surfacique 12 est situé d'une part entre la deuxième face 142 des puces électroniques 14 placées sur la surface correspondante du substrat 16 et le premier élément surfacique 11 d'autre part.
De manière avantageuse, la superficie de la zone de recouvrement 15 est supérieure ou égale à 20%, voire même 50% de la superficie du deuxième élément surfacique 12 afin de réduire suffisamment les effets d'inductance parasite entre le premier élément surfacique 11 et le deuxième élément surfacique 12.
Au niveau de la zone de recouvrement 15, le premier élément surfacique 11 est distant du deuxième élément surfacique 12. En particulier, le module électronique de puissance 1 comprend un élément isolant électrique 10 visible sur la FIGURE 1 et qui se loge notamment entre ledit premier élément surfacique 11 et ledit deuxième élément surfacique 12 au niveau de la zone de recouvrement 15.
Au niveau de la zone de recouvrement, un interstice 151 séparant le premier élément surfacique 11 du deuxième élément surfacique 12 est inférieur à 1 mm afin de limiter les effets d'inductance parasite, tout en évitant un contact direct entre lesdits premier 11 et deuxième 12 éléments surfaciques. Avantageusement, la longueur de l'interstice 151 est comprise entre 300 μττι et 500 μττι.
L'élément isolant électrique 10 forme avantageusement un surmoulage du module électronique de puissance 1 afin de protéger mécaniquement et électriquement les différents éléments dudit module électronique de puissance 1. En particulier, l'élément isolant électrique 1 entoure toutes les puces électroniques 14 et au moins en partie les éléments surfaciques 11, 12, 13 du module électronique de puissance 1, ainsi qu'au moins une partie du substrat 16 du module électronique de puissance 1. Ainsi, l'élément isolant électrique 10 forme avantageusement un boîtier de protection pour le module électronique de puissance 1, et à l'intérieur duquel tous les éléments dudit module électronique de puissance 1 sont noyés. L' élément isolant électrique 10 est avantageusement du type d'une résine époxy.
Comme visible sur la FIGURE 1, seules les premières extrémités 111, 121, 131 des éléments surfaciques 11, 12, 13 dépassent latéralement du boîtier de protection formé par l'élément isolant électrique 1 afin de faciliter le raccordement mécanique et électrique d'un conducteur électrique auxdites premières extrémités 111, 121, 131 pour raccorder électriquement le module électronique de puissance 1 à un ensemble électrique plus vaste non représenté. Ces premières extrémités forment ainsi des bornes de connexion électrique.
De manière avantageuse, cbaque première extrémité 111, 121, 131 des éléments surfaciques 11, 12, 13 comprend une ouverture traversante 112, 122, 132 afin de permettre un couplage mécanique facile de ladite borne de connexion électrique correspondante sur un conducteur électrique, par exemple par brasage.
Dans l'exemple illustré sur les FIGURES 1 à 3, les premier 11 et deuxièmes 12 éléments surfaciques ont respectivement une première extrémité 111, 112 située d'un premier côté du substrat 16, et le troisième élément surfacique 13 a une première extrémité 131 située d'un deuxième côté du substrat 16. Avantageusement, le premier côté du substrat 16 est opposé au deuxième côté du substrat 16 par rapport au module électronique de puissance 1.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

Revendications
1. Module électronique de puissance (l) comprenant :
— un substrat (l6) ;
— au moins une puce électronique (l4), la puce électronique (14) ayant une première face (141) en contact avec le substrat (l6) ;
— un premier élément surfacique (il) électriquement conducteur destiné à être mis à un premier potentiel électrique et un deuxième élément surfacique (l2) électriquement conducteur destiné à être mis à un deuxième potentiel électrique, de manière à fournir une alimentation électrique à la puce électronique ;
caractérisé en ce qu'au moins une partie du premier élément surfacique (il) est située en vis-à-vis d'au moins une partie du deuxième élément surfacique (l2) le long d'une zone de recouvrement (15), ladite partie du premier élément surfacique (il) étant séparée de ladite partie du deuxième élément surfacique (l2) par un élément isolant électrique (lo) au niveau de ladite zone de recouvrement (15).
2. Module électronique de puissance (l) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de ladite puce électronique (14) et en ce que le deuxième élément surfacique (l2) est en contact avec une deuxième face (l42) d'au moins une partie de la pluralité des puces électroniques (14), cbaque puce électronique (14) étant en contact avec au moins un des éléments surfaciques (il, 12, 13).
3. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément isolant électrique (lo) forme un surmoulage du module électronique de puissance (l).
4. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément isolant électrique (lo) forme un boîtier de protection pour le module électronique de puissance (l).
5. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments surfaciques (il, 12, 13) s'étend latéralement au-delà de l'élément électriquement isolant (lo) pour former une borne de connexion électrique.
6. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le substrat (l6) comprend une première partie (l6l) et une deuxième partie (162) maintenues ensemble par l'élément électriquement isolant (lO).
7. Module électronique de puissance (l) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'une extrémité (113) du premier élément surfacique (il) ou une extrémité du deuxième élément surfacique (l2) est couplée mécaniquement et/ou électriquement à l'une des parties (l6l, 162) du substrat (l6).
8. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un interstice (l5l) séparant le premier élément surfacique (il) du deuxième élément surfacique (l2) au niveau de la zone de recouvrement (15) est inférieur à 1 mm, notamment compris entre 300 μττι et 500 μττι.
9. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une superficie de la zone de recouvrement (15) est supérieure ou égale à 50% d'une superficie du deuxième élément surfacique (l2).
10. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au niveau de la zone de recouvrement (15), le deuxième élément surfacique
(12) est situé entre le substrat (l6) et le premier élément surfacique (il).
11. Module électronique de puissance (l) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième élément surfacique (13) électriquement conducteur destiné à être mis à un troisième potentiel électrique.
12. Module électronique de puissance (l) selon la revendication précédente prise en combinaison avec la revendication 7, caractérisé en ce qu'une extrémité (133) du troisième élément surfacique
(13) est couplée mécaniquement et/ou électriquement à l'une des parties (l6l, 162) du substrat (16) qui n'est pas connectée à l'un des premier et deuxième éléments surfaciques (il, 12).
13. Module électronique de puissance (l) selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le troisième élément surfacique (13) est destiné à être mis à un potentiel électrique de sortie du module électronique de puissance (l), les premier et deuxième éléments surfaciques (il, 12, 13) étant configurés pour porter des potentiels électriques d'entrée dudit module électronique de puissance (l).
14. Module électronique de puissance selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une deuxième face (l42) de la puce électronique (14) est en contact avec au moins un des éléments surfaciques (il, 12, 13).
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