TITRE : TRANSFORMATEUR ET PROCEDE DE FABRICATION D’UN TEL TRANSFORMATEUR

Domaine technique de l’invention

[0001] La présente invention concerne un transformateur et un procédé de fabrication d’un tel transformateur.

Arrière-plan technologique

[0002] On connaît de l’état de la technique un transformateur comportant : une carte de circuit imprimé comportant une plaque isolante électrique et une piste conductrice électrique s’étendant sur une face de la plaque isolante électrique ; un conducteur électrique rigide ; un primaire incluant au moins la piste conductrice électrique de la carte de circuit imprimé ; un secondaire incluant au moins le conducteur électrique rigide ; et un noyau de couplage électromagnétique du primaire et du secondaire.

[0003] Dans l’état de la technique, la carte de circuit imprimé comporte en outre une couche isolante électrique recouvrant la piste supérieure et le conducteur électrique rigide est collé sur cette dernière. Or, avec les procédés de fabrication habituels de cartes de circuit imprimé, la couche isolante électrique peut présenter des ondulations. Ajoutées à la colle, cela conduit à une distance importante entre la piste supérieure et le conducteur électrique rigide, ce qui empêche l’obtention d’un transformateur vraiment plat.

[0004] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un transformateur qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.

Résumé de l’invention

[0005] Il est donc proposé un transformateur comportant : une carte de circuit imprimé comportant une plaque isolante électrique et une piste conductrice électrique s’étendant sur une face de la plaque isolante électrique ; un conducteur electnque rigide ; un primaire incluant au moins la piste conductrice électrique de la carte de circuit imprimé ; un secondaire incluant au moins le conducteur électrique rigide ; et un noyau de couplage électromagnétique du primaire et du secondaire ; caractérisé en ce qu’il comporte en outre : un film d’isolation électrique intercalé entre la piste conductrice électrique de la carte de circuit imprimé et le conducteur électrique rigide, comportant une couche isolante électrique et deux couches collantes sur respectivement deux faces opposées de la couche isolante, les deux couches collantes étant plaquées contre respectivement la piste conductrice électrique de la carte de circuit imprimé et le conducteur électrique rigide.

[0006] Ainsi, grâce à l’utilisation du film d’isolation électrique, il est possible d’utiliser une carte de circuit imprimé dans laquelle la piste supérieure est à nu, c’est-à-dire non recouverte de couche isolante électrique. De cette manière, le problème de l’ondulation de cette couche isolante électrique est évité.

[0007] L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.

[0008] De façon optionnelle, la couche isolante électrique du film d’isolation électrique présente une épaisseur inférieure à 500 pm.

[0009] De façon optionnelle également, la couche isolante électrique du film d’isolation électrique présente une conductivité thermique d’au moins 0,2 W/m.K.

[0010] De façon optionnelle également, la couche isolante électrique du film d’isolation électrique est faite d’un diélectrique comme l’un parmi : un complexe aramide, un polyamide, un polyester HT (Haute Température) et un polyester.

[0011] De façon optionnelle également, chaque couche collante est sensible à la pression ou bien est thermodurcissable.

[0012] De façon optionnelle également, chaque couche collante présente une épaisseur inférieure à 100 pm. [0013] De façon optionnelle egalement, le transformateur comporte plusieurs cartes de circuit imprimé et plusieurs conducteurs électriques rigides empilés en alternant les uns avec les autres, et comportant en outre un film d’isolation électrique intercalé entre chaque piste conductrice électrique des cartes de circuit imprimé et le conducteur électrique rigide en vis-à-vis dans l’empilement.

[0014] De façon optionnelle également, les conducteurs électriques rigides sont en nombre impair dans l’empilement, les conducteurs électrique rigides autres que celui du milieu présentent une même première épaisseur, et le conducteur électrique rigide du milieu présente une deuxième épaisseur, double de la première épaisseur.

[0015] Il est également proposé un procédé de fabrication d’un transformateur selon l’invention, comportant : une obtention de la carte de circuit imprimé, du conducteur électrique rigide et du film d’isolation électrique, séparés les uns des autres ; un plaquage des couches collantes du film d’isolation électrique contre respectivement la piste conductrice électrique de la carte de circuit imprimé et le conducteur électrique rigide ; et un couplage du primaire et du secondaire du transformateur au moyen du noyau de couplage.

Brève description des figures

[0016] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe éclatée d’un transformateur selon l’invention, la figure 2 est une vue en coupe assemblée du transformateur, la figure 3 est une vue éclatées en trois dimensions du transformateur, et la figure 4 est un schéma-bloc d’un procédé de fabrication d’un transformateur selon l’invention.

Description détaillée de l’invention

[0017] En référence à la figure 1 , à la figure 2 et à la figure 3, un exemple d’un transformateur 100 selon l’invention va à présent être décrit. [0018] Le transformateur 100 comporte un empilement de pieces dans une direction arbitraire X prise comme la direction verticale.

[0019] L’empilement comporte tout d’abord au moins une carte de circuit imprimé, deux dans l’exemple illustré portant les références 102, 104.

[0020] Chaque carte de circuit imprimé 102, 104 comporte une plaque isolante électrique 102A, 104A présentant une face supérieure 102A _sup , 104A _sup et une face inférieure 102A _in f, 104A _in f opposées l’une à l’autre. La plaque isolante électrique 102A, 104A comporte par exemple un préimprégné (de l’anglais « prepreg »)

[0021 ] Chaque carte de circuit imprimé 102, 104 comporte en outre au moins une piste conductrice électrique s’étendant sur une parmi la face supérieure 102A _sup , 104A _sup et la face inférieure 102A _in f, 104A _in f de la plaque isolante électrique 102A, 104A. Dans l’exemple illustré, chaque carte de circuit imprimé 102, 104 comporte une piste supérieure 102B, 104B s’étendant sur la face supérieure 102A _sup , 104A _sup et une piste inférieure 102C, 104C s’étendant sur la face inférieure 102A _in f, 104A _in f. Chaque piste 102B, 102C, 104B, 104C est à nu, c’est-à-dire qu’elle n’est pas recouverte, en particulier d’une couche d’isolant électrique comme le préimprégné, et est donc directement accessible.

[0022] Chaque piste 102B, 102C, 104B, 104C est par exemple en cuivre.

[0023] Chaque carte de circuit imprimé 102, 104 présente une épaisseur d’au plus 2 mm, par exemple 1 ,3 mm.

[0024] La plaque isolante de chaque carte de circuit imprimé présente une conductivité thermique d’au moins 0,2 W/m.K, par exemple 0,3 W/m.K et chaque piste présente une conductivité thermique d’au moins 300 W/m.K, par exemple 350 W/m.K.

[0025] L’empilement comporte en outre au moins un conducteur électrique rigide (de l’anglais « busbar »), de préférence plat. Chaque conducteur électrique rigide est par exemple en cuivre. Chaque conducteur électrique rigide serpente par exemple dans le plan perpendiculaire à la direction verticale X.

[0026] Lorsque plusieurs conducteurs électriques rigides sont prévus, ils alternent de préférence avec les cartes de circuit imprimé. Dans l’exemple illustré, trois conducteurs électriques rigides 106, 108, 110 sont prévus. La carte de circuit imprimé 102 s’étend entre le conducteur électrique rigide 106 et le conducteur électrique rigide 108, tandis que la carte de circuit imprimé 104 s’étend entre le conducteur électrique rigide 108 et le conducteur électrique rigide 110. De preference, lorsque les conducteurs électriques rigides 106, 108, 110 sont en nombre impair dans l’empilement (comme dans l’exemple illustré), les conducteurs électriques rigides 106, 110 autres que celui du milieu 108 présentent une même première épaisseur, tandis que le conducteur électrique rigide du milieu 108 présente une deuxième épaisseur, double de la première épaisseur. En effet, il faudrait en théorie un nombre pair de conducteurs électriques rigides (un de chaque côté de chaque carte de circuit imprimé) de même épaisseur. Cependant, dans ce cas, les deux conducteurs électriques rigides du milieu seraient accolés l’un à l’autre. Pour économiser une pièce, il est possible de les remplacer par un seul conducteur électrique rigide (le conducteur électrique rigide 108 dans l’exemple illustré), avec une épaisseur doublée.

[0027] Cette alternance permet d’obtenir de bonne performances électromagnétiques entraînant une résistance réduite en alternatif et ainsi des pertes de puissance électrique réduites.

[0028] Pour isoler les conducteurs électriques rigides 106, 108, 110 des pistes 102B, 102C, 104B, 104C des cartes de circuit imprimé 102, 104, le transformateur 100 comporte en outre au moins un film d’isolation électrique. Chaque film d’isolation électrique est ainsi intercalé entre une piste d’une des cartes de circuit imprimé 102, 104 et le conducteur électrique rigide 106, 108, 110 en vis-à-vis. Dans l’exemple décrit, quatre films d’isolation électrique 112, 114, 116, 118 sont prévus, respectivement intercalés entre : le conducteur électrique rigide 106 et la carte de circuit imprimé 102, la carte de circuit imprimé 102 et le conducteur électrique rigide 108, le conducteur électrique rigide 108 et la carte de circuit imprimé 104, la carte de circuit imprimé 104 et le conducteur électrique rigide 110.

[0029] Chaque film d’isolation électrique 112, 114, 116, 118 est en particulier sous la forme d’un adhésif souple double face. Plus précisément, chaque film d’isolation électrique 112, 114, 116, 118 comporte une couche isolante électrique présentant une face supérieure et une face inférieure opposées l’une à l’autre. Ces faces sont respectivement recouvertes d’une couche collante supérieure et d’une couche collante inférieure (représentées en traits gras sur la figure 1). Ainsi, l’une des deux couches collantes est plaquée contre une piste d’une des cartes de circuit imprimé et l’autre est plaquée contre le conducteur électrique rigide en vis-à-vis.

[0030] En plus de fournir une isolation électrique avec une épaisseur très faible, les films d’isolation électrique 112, 114, 116, 118 permettent ainsi de maintenir fixés entre eux les cartes de circuit imprime 102, 104 et les conducteurs electnques rigides 106, 108, 110, afin de former un bloc unitaire plus facile à manipuler.

[0031] Le transformateur 100 comporte un primaire regroupant les pistes 102B, 102C, 104B, 104C des cartes de circuit imprimé 102, 104. Ainsi, les pistes 102B, 102C, 104B, 104C sont destinées à être connectées ensemble. Par exemple, les pistes 102B, 102C sont connectées l’une à l’autre par des vias au travers de la plaque isolante électrique 102A et les pistes 104B, 104C sont connectées l’une à l’autre par des vias au travers de la plaque isolante 104A. Le transformateur 100 comporte en outre par exemple un premier connecteur 115A connecté à l’une des pistes 102B, 102C et un deuxième connecteur 115B connecté à l’une des pistes 104B, 104C, ces deux connecteurs 115A, 115B étant connectés l’un à l’autre soit directement, soit indirectement par une pièce intermédiaire (non représentée).

[0032] Le transformateur 100 comporte en outre un secondaire regroupant les conducteurs électriques rigides 106, 108, 110. Ces derniers présentent par exemple des languettes au contact les unes des autres pour la connexion électrique du transformateur 110. Dans l’exemple illustré, le transformateur 100 est à point milieu, de sorte que chaque conducteur électrique rigide 106, 108, 110 présente trois languettes.

[0033] Le transformateur 100 comporte en outre un noyau 116A, 116B de couplage électromagnétique du primaire et du secondaire. Par exemple, ce noyau de couplage 116A, 116B comporte, dans l’empilement, une pièce supérieure 116A et une pièce inférieure 116B, encadrant les cartes de circuit imprimé 102, 104 et les conducteurs électriques rigides 106, 108, 110. Le noyau de couplage 116A, 116B comporte généralement des portions verticales (références 302 sur la figure 3) traversant les cartes de circuit imprimés 102, 104 par des ouvertures ménagées dans ces dernières à cet effet. Pour améliorer le couplage, les pistes 102B, 102C, 104B, 104C et/ou les conducteurs électriques rigides 106, 108, 110 sont enroulés autour d’au moins une de ces portions verticales 302. Le noyau de couplage 116A, 116B est par exemple en matériau ferromagnétique.

[0034] L’empilement peut en outre comporter un film d’isolation électrique supérieur 120 intercalé entre la pièce supérieure 116A du noyau de couplage et le conducteur électrique rigide 106, et/ou un film d’isolation électrique inférieur 122 intercalé entre la pièce inférieure 116B du noyau de couplage et le conducteur électrique rigide 110. Dans ce cas, le film d’isolation électrique 120, 122 comporte par exemple, comme les films d isolation electrique 112, 114, 116, 118, une couche isolante electnque recouverte d’une couche collante du côté du conducteur électrique rigide 106, 110, cette couche isolante étant plaquée contre ce dernier pour fixer le film d’isolation électrique 120, 122. En revanche, le film d’isolation électrique 120, 122 est de préférence dépourvu de couche collante du côté de la pièce 116A, 116B du noyau de couplage.

[0035] La couche isolante électrique de chaque film d’isolation électrique 112, 114, 116, 118, 120, 122 est faite par exemple d’un diélectrique comme l’un parmi : un complexe aramide, un polyamide, un polyester HT (haute température) et un polyester.

[0036] Chaque couche collante est par exemple sensible à la pression (de l’anglais « Pressure-Sensitive Adhesive », également désigné par l’acronyme PSA) ou bien un adhésif thermodurci comme un epoxy ou bien de l’acrylique.

[0037] L’épaisseur de la couche isolante électrique est de préférence inférieure à 500 pm. L’épaisseur de la couche collante est de préférence inférieure à 100 pm. Ainsi, l’épaisseur du film isolant électrique est de préférence inférieure à 0,2 mm, par exemple égal à 0,1 mm. En outre, les conducteurs électriques rigides 106, 108, 110 présentent par exemple chacun une épaisseur de moins de 1 mm, par exemple 0,5 mm. Ainsi, le transformateur 100 peut être vraiment plat.

[0038] Par ailleurs, chaque film d’isolation électrique présente une conductivité thermique d’au moins 0,2 W/m.K, par exemple 0,3 W/m.K.

[0039] Le transformateur 100 comporte en outre de préférence un dissipateur thermique 124 plaqué contre une face inférieure de la pièce inférieure 116B du noyau de couplage. Le dissipateur thermique 124 est par exemple un dissipateur à ailettes.

[0040] Le transformateur 100 comporte en outre de préférence une bride 126 fixée au dissipateur thermique 124 et conçu pour retenir l’empilement contre le dissipateur thermique 124 en bloquant la pièce supérieure 116A du noyau de couplage.

[0041] En référence à la figure 4, un exemple de procédé 400 de fabrication d’un transformateur selon l’invention, comme le transformateur 100 de la figure 1 , va à présent être décrit.

[0042] Au cours d’une étape 402, la ou les cartes de circuit imprimés 102, 104, la ou les conducteurs électriques rigides 106, 108, 110, et les films d’isolation électrique 112, 114, 116, 118 sont obtenus, séparés les uns des autres. [0043] Au cours d une etape 404, les couches collantes de chaque film d isolation électrique 112, 114, 116, 118 sont plaquées contre respectivement la piste 102B, 102C, 104B, 104C d’une des cartes de circuit imprimé 102, 104 et le conducteur électrique rigide 106, 108, 110 en vis-à-vis.

[0044] Au cours d’une étape 406, le primaire et le secondaire du transformateur 100 sont couplés l’un à l’autre au moyen du noyau de couplage 116A, 116B.

[0045] Au cours d’une étape 408, le dissipateur thermique 124 est plaqué contre la face inférieure du noyau de couplage 116A, 116B.

[0046] Au cours d’une étape 410, la bride 126 est fixée au dissipateur thermique 124 pour retenir l’empilement du transformateur 100.

[0047] Il apparaît clairement qu’un transformateur tel que celui décrit précédemment est très plat.

[0048] On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

[0049] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.