Brevet FR2108123A1 — publié le 19720512

La présente invention concerne un dispositif pour la fixation d'un composant à semiconducteurs circulaire entre deux radiateurs ou mettre un radiateur et une plage de connexion. Un tel dispositif est décrit dans le brevet allemand n0 1 913 2?9. il assure une pression superficielle élevée et régulière sur lrélectrode de contact du composant à semiconducteurs, qui comporte un bottier circulaire avec deux plaques métalliques de couverture, isolées et entre lesquelles peut glisser un composant à semiconducteurs mono cristallin ayant au moins une jonction pn. La forte pression superficielle est nécessaire à la dissipation de chaleur, par suite des grandes intensités et de la distribution de courant régulière sur toute la surface, pouvant être obtenues dans les substrats semiconducteurs mono cristallins à jonction pn. Dans ce dispositif connu, la force d'application du composant à semiconducteurs circulaire est transmise des trois empilages de ressort Belleville comprimés au radiateur par trois boulons de serrage. Un dispositif de pressage, constitué par un joint à rotule et un poinçon à commande hydraulique, est nécessaire pour éviter des pressions genantes sur les arêtes de ce dispositif et pour assurer une pression superficielle régulière sur le composant à semiconducteurs circulaire, ainsi que la pression d'application élevée requise. A la dépense supplémentaire représentée par le dispositif de pressage, il faut ajouter un montage relativement long de l'élément à semiconducteurs, la mise en place de ce dernier dans le dispositif de pressage et sa fixation.Ces opérations, nécessaires à la fixation régulière de l'élément à semiconducteurs, exigent, notamment dans le cas de plusieurs éléments à semiconducteurs branchés en série ou en parallèle, un temps important, non seulement lors du montage d'élémentsneufs, mais aussi à chaque rempla- cement d'un composant à semiconducteurs circulaire. La possibilité, décrite dans la variante, de supprimer les entretoises tubulaires et de serrer les boulons à un couple prédéterminéa au moyen d'une clé dynamométrique, ne supprime pas le montage long de l'élément à semiconducteurs et rend impossible a priori une pression superficielle régulière. Dans les deux variantes de réalisation, il est en outre nécessaire de tenir compte de la dispersion de la caractéristique élastique des empilages de ressort Belleville, résultant de la production, par l'emploi d'entretoises de hauteur différente, ce qui représente naturellement un nouveau temps supplémentaire. L'invention a pour objet un dispositif ne présentant pas les inconvénients mentionnés du dispositif connu. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un ressort de tension est disposé entre les écrous de serrage et un boulon à tete ronde avec méplat, centré dans une gorge d'un second poussoir en matériau isolant, logé dans le second radiateur. Dans le cas d'un dispositif comprenant un radiateur et une plage de connexion et selon une autre caractéristique de l'invention, le radiateur et la plage de connexion sont reliés par deux boulons isolants, fixés dans le radiateur par deux têtes et dont les extrémités, du coté de la plage de connexion, passent dans une pièce de guidage, portant un poussoir qui applique la plage de connexion sur le composant à semiconducteurs circulaire, et dans un ressort de tension, et portent chacune un écrou de serrage, ledit ressort de tension étant disposé entre les écrous de serrage et un boulon à tete ronde avec méplat, centré dans une gorge du poussoir. D'autres caractéristiques et avantages de lBinvention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exemples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif de fixation avec deux radiateurs; la figure 2 est une élévation latérale du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale d'un dispositif avec un radiateur et une plage de connexion; la figure 4 est une élévation latérale du dispositif de la figure 3; la figure 5 représente une première forme de réalisation du boulon de serrage et la figure 6 représente une seconde forme de réalisation du boulon de serrage. Le dispositif de fixation représenté à la figurel comporte deux radiateurs 3, 4 dont les prolongements, adaptés au composant à semiconducteurs circulaire 10, fixent ce dernier entre eux. La force de serrage est transmise aux radiateurs par deux tiges filetées 7, munies chacune d'une douille isolante, et deux poussoirs 5, 6, réalisés;dans un matériau isolant à résistance mécanique élevée. Le poussoir 6, logé dans le radiateur 4, comporte deux alésages, contenant chacun, jusqu'à la moitié environ de l'épaisseur du poussoir, un prisonnier métallique taraudé 15, dans lequel pénètre l'extrémité de la tige, filetée sur une longueur égale à celle du prisonnier métallique taraudé, de sorte que l'i;lation de la tige filetée s'étend encore jusqu'à la moitié du poussoir.Un mince disque isolant 8 recouvre le prisonnier métallique taraudé sur la face du poussoir. A l'autre extrémité, les tiges 7, passant dans les deux alésages d'un poussoir 5 logé dans le radiateur 3 sont également filetées et portent chacune un écrou de serrage 11. Un ressort de tension 1, comprenant deux alésages et adapté à la surface du poussoir 5, est placé sur les tiges filetées 7, entre les écrous de serrage ll et le poussoir 5. La face du poussoir 7 en regard du ressort de tension comporte, à égale distance des tiges filetées, une gorge circulaire fraisée, dans laquelle est introduit un boulon 2 à tete ronde, présentant un méplat et un six pans fraisé sur une face frontale, de façon que l'arête du méplat du boulon 2 soit en contact avec la surface du ressort de tension 1. Une rotation de 900 du boulon 2 à tête ronde avec méplat fait dévier le ressort de tension 1 sur une distance fixée par le méplat du boulon 2, de sorte qu'une force de traction, définie par la caractéristique élastique du ressort 1, est exercée sur les deux tiges filetées 7 par les écrous de serrage ll et assemble les deux radiateurs 3, 4.Une variation de la profondeur de vissage des écrous de serrage 11 sur les tiges filetées 7 et un blocage simultané des écrous 11 par des goupilles filetées 9, vissées dans le taraudage des écrous Il et prenant appui sur les faces frontales des tiges filetées 7, permettent de faire varier la course élastique et par suite la force exercée par le ressort de tension 1. Chacun des radiateurs 3, 4 comporte des nervures de refroidissement et une plage de connexion non représentée pour l'alimentation. Au lieu de boulon métallique muni d'une douille isolante, il est possible d'utiliser comme tiges filetées 7 des tiges isolantes (tiges filetées en stratifié résine époxyde-roving), caractérisées par une remar-quable résistance mécanique et d'excellentes propriétés d'isolation électrique. L'exemple de réalisation représenté aux figures 3 à 6 ne comprend qu'un radiateur. Le dispositif de fixation comporte un radiateur 4 d'un coté du composant à semiconducteurs circulaire 10 et une plage de connexion 12 de l'autre côté; par des prolongements adaptés aux faces frontales du composant à semiconducteurs circulaire, ils fixent ce dernier entre eux. La force de serrage est transmise par deux tiges isolantes 7 en stratifié résine époxyde-roving, fixées dans le radiateur 4 pr une tête 14, pouvant être constituée par une vis à taraudage intérieur, dont l'autre extrémité passe dans les alésages d'une pièce de guidage 13, qui centre un poussoir 5 sur la plage de connexion 12, et les alésages d'un ressort de tension 1, et dont l'extrémité filetée porte un écrou de serrage 11.Un boulon 2 à tête ronde avec méplat et six pans extérieur fraisé, logé dans une gorge, se trouve au milieu du poussoir 5, de la façon représentée à la figure l;une rotation de 900 de ce boulon produit la déviation nécessaire du ressort de tension et par suite la force de serrage du composant à semiconducteurs. Dans cet exemple de réalisation, une goupille filetée 9 est également vissée dans l'écrou de serrage 11 et porte un contreécrou qui fixe la profondeur de vissage des tiges filetées 7 et par suite la déviation du ressort de tension 1 et la force de serrage résultante. La pièce de guidage 13 supplémentaire est nécessaire pour garantir une pression superficielle régulière sur le composant à semiconducteurs circulaire, interdire des pressions gênantes sur les arêtes et assurer une déviation centrée du ressort de tension 1 et par suite la force élastique régulière s'exerçant sur 'les deux tiges isolantes 7. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 5, le boulon 7 est constitué par une tige isolante dont une extrémité est tournée en forme de cône, sur lequel est appliqué un six pans 13, conique intérieurement. La tige 7 traversant le ressort de tension 1 porte à l'autre extrémité un filetage vissé dans un taraudage correspondant du radiateur 4. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 6, le boulon 7 est une tige isolante dont une extrémité cylindrique porte un cône de serrage 14, sur lequel est placé un six pans 15, conique intérieurement. La tige 7 passant dans l'alésage du ressort de tension 1 porte à l'autre extrémité un filetage vissé dans un taraudage correspondant du radiateur 4. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif pour la fixation d'un composant à semiconducteur cu- laire entre deux radiateurs reliés par deux tiges filetées isolées, vissées dans un premier poussoir en matérIau isolant, logé dans le premier radiateur, et dont I'extrémité porte du côté du second radiateur un écrou de serrage, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'un ressort de tension est disposé entre les écrous de serrage et un boulon a tette ronde avec méplat, centré dans la gorge d'un second poussoir en matériau isolant logé dans le second radiateur. 2. Dispositif pour la fixation d'un composant à semiconducteurs circu laire entre un radiateur et une plage de connexion, caractérisé en ce que le radiateur et la plage de connexion scnt reliés par deux tiges isolantes, fixées dans le radiateur par deux tetes et dont les extrémités: du côté de la plage de connexion, passent dans une pièce de guidage, portant un poussoir qui applique la plage de connexion sur le composant à semicon ducteurs circulaire, et dans un ressort de tension, et portent chacune un écrou de serrage, ledit ressort de tension étant disposé entre les écrous de serrage et un boulon à tête ronde avec méplat, centré dans une gorge du poussoir. 3. Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce qu'une goupille filetée est vissée dans les écrous de serrage, bloquée par un contre-écrou et fixe la profondeur de vissage des tiges filetées et par suite la force de serrage. 4. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que une extrémité des tiges isolantes passant dans le ressort de tension est vissée dans le radiateur et l'autre extrémité porte un cône usiné, sur lequel est appliqué un six pans conique intérieurenent. 5. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce quune extrémité des tiges isolantes passant dans le resscrt de tension est vissée dans le radiateur et l'autre extrémité porte un cône de serrage sur lequel est placé un six pans conique intérieurement.