Brevet FR2283551A1 — publié le 19760326

L'invention concerne un dispositif permettant une meilleure évcution de la chaleur à partir de composants à semiconducteurs, dans lesquels au moins un cristal semiconducteur est disposé sur le fond du bottier du composant et le couvercle du boîtier du composant est séparé du cristal par un espace vide. Dans les composants à semiconducteurs intégrés, au moins un cristal semiconducteur est disposé sur le fond du bottier du composant et est protégé vers le haut au moyen du couvercle du bottier du composant. La chaleur de dissipation apparais sant dans le cristal semiconducteur du composant lors du fonctionnement de celui-ci sort par le fond et le couvercle du bottier du composant et doit être évacuée dans l'environnement par conduction, rayonnement et convection. tant donné que les composants à semiconducteurs intégrés sont montés dans des plaquettes à circuits imprimés au molren de leurs pattes de raccordement coudées en dirertion du fond, et par conséquent que ltécart entre la plaquette sont très faibles #'évacuation de la chaleur par le fond de tels composants à semiconducteurs intégrés est très mauvaise. En outre, pour des raisons technologiques, il est fréquent que le couvercle du bottier du composant, notamment dans le cas de bottier en céramique, soit séparé du cristal semiconducteur par un espace vide. Ceci a pour effet que la chaleur de dissipation apparaissant dans le cristal semiconducteur doit tout d'abord circuler autour de cet espace vide, pour arriver nusqutaux parties de la surface du bottier dégageant la chaleur intensive. De ce fait, l'évacuation de la chaleur à travers le couvercle du composant à semiconducteurs est gênée. Cet effet devient de plus en plus important avec des composants semiconducteurs dont les dimensions augmentent et qui nécessitent par conséquent des espaces vides de plus en plus importants. L'invention se propose, grâce à une transformation aussi simple que possible de la géométrie du bottier des composants à semiconducteurs intégrés, d'obtenir une amélioration sensible de l'évacuation de la chaleur à partir de ces composants. Ceci est obtenu suivant l'invention grâce au fait que les pattes de raccordement du composant à semiconducteurs sont coudées en direction du oxntnSs. Du fait que les pattes de raccordement du composant à semiconducteurs ne sont plus coudées en direction du fond du boîtier, comme jusqu'ici, mais en direction du couvercle de ce bol- tier, le fond du boîtier, avec lequel le cristal semiconducteur est directement en contact, est situé du côté oppose à la plaquette à circuits imprimés, ce qui permet maintenant un libre accès pour le refroidissement.Grâce à cette disposition, la résistance thermique du composant à semiconducteurs est plus faible et par conséquent llévacuation de la chaleur à partir de composant à semiconducteurs est meilleure. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs formes de réalisation particulières données à titre d'exemple et représentées au dessin annexé dans lequel Les figures la et lb représentent respectivement une vue de côté,partiellement en coupe,et une vue en coupe d'une forme connue de composants à semiconducteurs. Les figures 2a et 2b représentent respectivement une vue de c6té,partiellement en coupe,et une vue en coupe d'un dispositif suivant l'invention. Les figures 3 et 4 représentent d'autres formes de réalisation avantageuses du dispositif représenté dans la figure 2. Les composants à semiconducteurs connus jusqu'ici présentant en principe une constitution telle que celle représentée dans les figures la et lb. Un cristal semiconducteur 1 est disposé sur le fond 2 du boîtier et se trouve par conséquent en contact direct avec celui-ci. Vers le haut, le boîtier du composant est fermé par un couvercle 3. Pour des raisons technologiques, notamment dans le cas de boîtiersen céramique, le couvercle 3 n'est pas en contact direct avec le cristal semiconducteur 1, mais il existe un espace vide entre le cristal semiconducteur 1 et le couvercle 3. Les languettes de raccordement 4 du composant à semiconducteurs sont, dans toutes les formes de réalisation connues jusqu'ici, coudées en direction du fond et sont soudées avec les fils de raccordement dans une plaquette S à circuits imprimés.Par suite de cette géométrie du composant, il n'apparaît entre le fond 2 et la plaque 5 à circuits imprimés qu'un espace intermédiaire très réduit par l'intermédiaire duquel la chaleur de dissipation provenant du cristal semiconducteur 1 et traversant le fond 2 ne peut être qu'imparfaitement évacuée. Etant donné d'autre part que le boîtier 3 n'est pas en contact direct avec le cristal semiconducteur 1, la chaleur de dissipation apparaissant dans le cristal semiconducteur doit tout d'abord faire un détour en direc tion de la surface du boîtier 3 évacuant la chaleur intensive, pour pouvoir être évacuée de là, par exemple au moyen d'air de refroidissement. Par conséquent,il n'apparatt pas d'évacuation optimale de la chaleur prenant naissance dans le cristal semiconducteur 1, que ce soit par le fond 2 ou par le couvercle 3. Cependant, dans le cas où, comme dans la forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention représentée dans les figures 2a et 2b,les languettes de raccordement du composant à semiconducteurs ne sont pas coudées en direction du fond mais en direction du couvercle du boîtier du composant, les conditions pour l'évacuation de la chaleur sont sensiblement améliorées par une résistance thermique plus faible du composant. Le fond 2 du boîtier qui, en raison de son contact direct avec le cristal semiconducteur 1, offre à priori de meilleures conditions pour une bonne évacuation de chaleur que le couvercle 3 d#u boîtier, se trouve maintenant exposé du côté opposé à la plaquette 5 à circuits imprimés, et peut par conséquent être bien balayé par l'air de refroidissement et évacuer la chaleur proven#ant du cristal semiconducteur 1. Bien que la forme de réalisation du dispositif suivant l'invention qui est représentée dans les figures 2a et 2b offre déjà une amblioration sensible de l'évacuation de la chaleur à partir des composants à semiconducteurs intégrés, d'autres améliorations de l'évacuation de la chaleur peuvent être obtenues du fait que le fond du boîtier du composant maintenant sensiblement mieux exposé à l'air de refroidissement, est réalisé de façon particulière. Les figures 3 et 4 représentent quelques exemples à cet effet. Dans l'exemple a de la figure 3, à l'opposé des formes de réalisation connues de composants à semiconducteurs intégrés, le fond du boîtier du composant possède une épaisseur de paroi plus faible que le couvercle du boîtier, dans le cas de l'exemple b de la figure 3, le fond du boîtier est muni d'encoches 7 formant ailettes de refroidissement, et dans le cas de l'exemple c de la figure 3, le fond du boîtier portant le cristal semiconducteur est constitué par une couche 9 dé matériau isolant se trouvant directement en liaison avec le cristal semiconducteur, et une couche métallique 8 disposée directement sur celle-ci du côté extérieur. Pour améliorer l'évacuation de chaleur, on peut en outre encore réduire la surface de la couche 9 de matériau isolant, comme cela est représenté dans l'exemple de la figure 4. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif permettant une meilleure évacuation de la chaleur a partir de composants p semiconducteurs, dans lesquels au moins un cristal semiconducteur est disposé sur le fond du bottier du composant et le couvercle du bottier du composant est sépare du cristal par un espace vide, caractérisé par le fait que les pattes de raccordement du composant à semiconducteurs sont coudées en direction du couvercle. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le fond du bottier portant le cristal semiconducteur possède une épaisseur de paroi plus faible que celle du couvercle du bottier. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que 7e fond du boîtier portant le cristal semiconducteur comporte des encoches (7) formant ailettes de refroidissement. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le fond du boîtier portant le cristal semiconducteur est constitué par une couche (9) de matériau isolant se trouvant directement en contact avec le cristal semiconducteur, et par une couche métallique (8) disposée directement sur la précédente du c8té extérieur.