Brevet FR2268434A1 — publié le 19751114

La présente invention concerne des blocs électroniques du type de ceux comportant au moins un dispositif duquel la chaleur doit etre dissipée en cours de fonctionnement. lie bloc électronique. selon l'invention comprend une embase formée d'une matière thermiquement et électriquement conductrice, un premier substrat, formé d'une matière thermiquement conductrice et supporté par l'embase de façon à être isolé électriquement de cette dernière, au moins un dispositif semi-conducteur étant monté sur ce premier substrat, dispositif qui est un dispositif de puissance et dégage de la chaleur que ledit substrat aide â dissiper, et un second substrat supporté par ltembase, sur lequel sont montés d'autres dispositifs semi-conducteurs, De préférence les connexions électriques entre le dispositif monté sur le premier substrat et les autres dispositifs montés sur le- second substrat sont constituées par des éléments connecteurs ayant des paries aptes à s'infléchir pour compenser le mouvement relatif entre-les dispositifs qui résulte de la différence entre les coefficients respectifs de dilatation thermique du premier et du second substrat lorsque le bloc électronique est en service. lies éléments connecteurs sont portés de préférence par un corps isolant moulé et leurs extrémités dépassent de ce corps pour fournir les connexions électriques avec les dispositifs. Le corps isolant moulé contient avantageusement au moins un des dispositifs qui ne sont pas des dispositifs de puissance et les connexions électriques avec ce dispositif sont constituées par des parties des éléments connecteurs a l'inté- rieur du corps. Une couche de fibres de verre imprégnée d'un adhésif isolant et flexible est interposée entre le premier substrat et l'embase pour fixer ledit suUstrat-sur l'embase tout en 1' isolant électriguement de celle-ci. L'adhésif est de préférence une solution de caoutchouc lie premier substrat est de préférence fait de cuivre. De toute façon, l'invention sera bien-comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schema- tique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce bloc: Fig. 1 est une vue en coupe d'un régulateur de tension pour véhicules routiers, conformé en bloc électronique selon 1' invention; Fig. 2 est une vue de cté agrandie des éléments de connexion du bloc de fig. 1. Comme le montrent les figures, le régulateur comprend une embase thermiquement et électriquement conductrice 11, a- vantageusement faite d'aluminium et munie sur une face externe 12 d'ailettes 13, qui ne forment avec l'embase qu'une seule pie ce et servent å aider à dissiper la chaleur dégagée par le régulateur en cours de fonctionnement. Un premier substrat 9i, fait de cuivre, est placé sur la face de l'embase Il opposée aux ailettes f; il supporte un second substrat f, fait de céramigue.Une bande isolante 16 est interposée entre l'embase Il et le substrat 14; elle est constituée par une couche de fibres de verre imprégnée d'un adhésif isolant et flexible, formé de préférence par une solution de caoutchouc. La bande 16 peut donc servir à fixer le substrat de cuivre 14 dans la position voulue sur l'embase 11 et aussi à isoler ledit substrat de cette dernière. Les composants actifs du régulateur sont des dispositifs semi-conducteurs qui comprennent une diode de puissance 17 prévue comme protection contre les surcharges, une pluralité de dispositifs de puissance (dont un est désigné par la référence 18) et une pluralité de dispositifs qui ne sont pas des dispositifs de puissance (l'un d'eux est désigné par la référence 19). On comprendra que lorsque le régulateur est en servi- ce, de la chaleur est dégagée dans les dispositifs semi-conducteurs et en particulier dans les dispositifs de puissance.La diode 17 est donc emprisonnée entre un corps de refroidissement 21 et une électrode 22 et le corps 21 est logé, avec un ajustement glissant juste, dans une ouverture 23 de l'embase -11, de sorte que la chaleur dégagée dans la diode 12 en cours de fonctionnement est dissipée par l'intermédiaire du corps 21 et de l'embase 11. En outre, les autres dispositifs de puissance 18 sont montés sur le substrat de cuivre 14, de sorte que, le cuivre étant une matière thermiquement conductrice, ledit substrat aide å dissiper la chaleur qu'-ils dégagent en service.Les dispositifs restants 19 sont montés sur le substrat de céramique 15 et il convient de signaler que dans l'agencement tradition nel e substrat de céramique servirait au montage des disposi tifs 19 et des dispositifs de puissance 18. On s constaté qu' en utilisant l'agencement selon l'invention, par suite d'une dissipation plus efficace de la chaleur, on peut, sans doage pour les dispositifs de puissance 185 produire à la sortie au régulateur une intensité de courant pus élevée qu'il n'est possible de le faire avec l'agencement traditionnel. Les connexions électriques entre les dispositifs de puissance 18 et les dispositifs 19 sont constituées par des éléments conducteurs 24, de forme allongée, dont les extrémités sont soudées respectivement aux dispositifs 18 et 19. On com- prendra que du fait que les dispositifs 19 sont ont sur le substrat de céramique 15 alors que les dispositifs de puissance 18 sont montés sur le substrat de cuivre 14, lorsque la tempé- rature du régulateur subit des fluctuations en cours de ftonc- tionnement. les dispositifs 18 et 19 effectuent des déplacements les uns relativement aux autres par suite de la différence entre les coefficients respectifs de dilatation thermique des substrats 14 et 15. Chaque élément conducteur 24 est donc uni pr-s de chacune de ses extrémités d'une partie incurvée 24a apte à l'infléchir pour compenser tout mouvement relatif provoqué par la différence entre les coefficients de dilatation respectifs des substrats 14 et 15.En outre, chacun des élé- ments conducteurs 24 est supporté entre ses extrémités dans un corps isolant fait de résine synthétique ovulée. Le corps 25 sert à maintenir les éléments 24 dans la position adéquate pour réaliser les connexions électriques nécessaires avec les dispo sites 18, 19 et il facilite donc le montage du régulateur de tension. En autre, le corps 25 supporte les bornes de sortie du régulateur, une de ces bornes, désignée par la rétérence 26, étant reliée à l'électrode 22 de la diode de champ 17. Dans une variante du régulateur qui vient d'être décrit, certains des dispositifs 19, qui ne présentent pas de problène de dissipation de cas leur, sonr noves dans ' e corps 25 en cours de fabrication, ces cispositifs étant reliés de n'importe quelle façon appropriée aux éléments 14. L'invention n'est pas limitée aux régulateurs de tension et, dans une seconde mono d'exécution, e' le s'applique un un reeresseur en pont comprenant deux séries de rois diodes de puissance chacune. Une enbase runie de moyens de refroidis sement et faite d'une pièce de cuivre emboutie conforrée comme l'embase du régulateur de tension décrit cl-dessus présftte une face supérieure plane sur laquelle sont fixées les trois diodes de la première série. Cas 5 iodes ont leur cathode reliée directement à l'embase et, comme elles sont portées directement par cette dernière, il y a un excellent écange thermique entre embase et diodes.La seconde série de dindes doit être isolée de l'embase et, en conséquence, un substrat de cuivre est fixé à ladite face plana de l'embase, prcs de la preire série de diodes, au noyez d'une couche isolante de fibres de verre imprégnée d'un adhésif isolant et Flexible, constitué avantageuse- en par une solution de caoutchoue. lie substrat de cuivre est donc isole électriquement de lte-base et les trois diodes de la seconde série ont leur anode reliée directement à ce substrat Ce redresseur en pont est destiné à redresser un courant d'alimentation alternatif triphasé et les diodes de cette première et de cette seconde série sont donc reliées entre elles de façon à constituer trois paires de dindes, chaque paire étant constituée par une diode de chaque série. li1lnterconne- xion des dindes de chaque série constitue une liaison électrique entre l'anode de la diode de la première série et la cathode de la diode associée de la seconde série et les connexions de phase sont effectuées avec les trois paires de la manière habituelle. L'interconnexion électrique des diodes dans les deux séries est avantageursement réalisée de la nanière décrite pour le régulateur de tension. Un corps roulé en résine synthétique supporte donc trois éléments conducteurs de forme allongée, dont chacun a l'une de ses extrémités soudée a l'anode d'une diode de la première série, tandis que son autre extrémité est soudée a la cathode de la diode associée de la seconde série, Ici aussi, les éléments connecteurs présentant des parties incurvées aptes à s'infléchir pour co--penser le mouvement relatif antre les séries de dindes provoqué par 'a différence entre les coefficients Se dilatation thermique respectifs de l' embase et du substrat de cuivre. En outre, chaque élément connecteur définit une borne qui dépasse du corps moulé isolant pour la liaison à la phase appropriée du courant alternatif tripassé a redresser. Dans une légère variante de ce redresseur en pont, des tinée c un alternateur triphase de véhicule routier, la construction de base est identique à celle qui vient d'être décri te, nais il est prévu une série supplémentaire ce trois diodes, de laquelle est tiré un signal de commande pour un régulateur de e tension associé les trois iodes suppl6mentaires ne sont pas des diodes de puissance et elles ne présentent donc pas de problème de dissipation de le chaleur.Ces dindes sont noyers dans la corps moula isolant du système dlinterconnexion et cba- cune a sa cathode reliee a un élément connecteur respectif. Une barrette relie entre elles les anodes de ces trois diodes sup- plémentaires et définit aussi une borne qui dépasse du corps i soldant pour la liaison avec le régulateur de tension. On con prendra que la chaleur dégagée en cours de fonc- tionnement par la première série de dindes de puissance est dis sipée par l'embase, tandis que celle dégagée par la seconde série de dindes de puissance est dissipée principalement par le substrat de cuivre. Toutefois, la surface occupée par le subs trat de cuivre dépasse de beaucoup celle occupée par la seconde série de dindes et il y a donc une certaine conduction de la première de ces surfaces vers l'embase, ne sorte que, comme dans le cas du régulateur de tension décrit plus haut, une partie de la chaleur dégagée par la seconde série est dissipée par 1 embase. L'expression "dispositif de puissance" désigne ici un dispositif qui, en cours de fonctionnement, dégage une quantité de chaleur telle que des mitoyens doivent entre prévus pour la dissiper. De même, on entend ici par "dispositifs gui ne sont pas des dispositifs de puissance" des dispositifs qui, en cours de fonctionnement, dégagent une quantité négligeable de chaleur - FEVDlCI0NS - 1.- Bloc électoninjue cu type-de ceux comportant au soins un dispositif duquel la chaleur doit entre dissipée en cours de fonctionnement, caractérisé en ce qu'il comprend une embase forée d'une matière thermiquement et électriquement e-on- ductriee, un premier substrat, forrné d'une latiore thermiquevent conductrice et supporté par embase de façon à etre isolé électriquement de cette dernière, au reins un dispositif semiconducteur étant monté sur ce premier substrat, dispositif qui est un dispositif de puissance et dégage de la chaleur que ledit substrat aide à dissiper, et un second substrat supporté par l'embase, sur lequel sont monté autres dispositifs se ml-conducteurs. 2.- Bloc électronique selon la revendication 1, ca ractérisé en ce gue@les connexions électriques entre le dispositif monté sur le premier substrat et les autres dispositifs montés sur le second substrat sont constituées par des éléments connecteurs ayant des parties aptes a s'infléchir pour compen- ser le mouvement relatif entre les dispositifs qui résulte de la différence entre les coefficients respectifs de dilatationthermique du premier et du second substrat lorsque le bloc électronique est en service. 3.- Bloc électronique selon la revendication 2, ca ractérisé en ce que les éléments connecteurs sont portés par un corps isolant moulé et en ce que leurs extrémités dépassent de ce corps pour fournir les connexions électriques avec les dispositifs. 4.- Bloc électronique selon la revendication 3, ca ractérisé en ce que le corps moulé isolant contient au moins un des dispositifs qui ne sont pas des dispositifs de puissance et en ce que les connexions électriques avec ce dispositif sont constituées par des parties des éléments connecteurs à l'intérieur du corps isolant. 5.- Bloc électronique selon l'une quelconque des rer vendications précédentes, caractérisé en ce qu'une couche de fibres de verre imprégnée d'un adhésif isolant et flexible est interposée entre le premier substrat et l'embase pour fixer ledit substrat sur l'embase tout en l'isolant électriquement de cette dernière. o.- Bloc électronique selon la revendication 5, ca ractérisé en ce que l T adhésit est une solution de caoutchouc. 7.- Bloc- électronique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier sub strat est en cuivre. 8.- Bloc électronique selon l'une quelconque des re vendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs constituent un régulateur de tension. 9.- Bloc électronique selon l'une quelconque des revendications 1 å 7, caractérisé en ce que les dispositifs constituent un redresseur en pont.