Brevet FR2288395A1 — publié le 19760514

La présente invention concerne un montage pour le refroidis sement d'un dispositif à semi-conducteur de puissance au moyen d'un tube de refroidissement. Pour des applications dites de puissance par opparaison aux arpli- cations dites de signaux, on a été ameraé à fabriquer des dispositifs à semi-conducteur de plus en plus grand. La plus grande taille, le courant plus élevé et le degré de puissance du dispositif néces sitent un moyen efficace pour l'élimination de la chaleur engendrée dans le dispositif afin de maintenir son fonctionnement dans son régime permanent nominal et dans des limites de températures transitoires. Comme il semble indubitable que dans le futur on cherchera encore à accroître le degré de puissance des dispositifs à semiconducteur au-deld de ceux présentement utilisés, il apparait immédiatement que l'on doit réaliser des moyens de refroidissement efficaces pour ces dispositifs de puissance. Des systèmes de refroidissement classiques pour des dispositifs à semi-conducteur de puissance, se présentent généralement sous la forme d'un radiateur à ailettes assurant le transfert de ra chaleur par conduction, le corps du radiateur servant de moyen pour le transfert de la chaleur à partir du dispositif à semiconducteur. Une limitation inhérente des performances du radiateur à ailettes classique, résulte de l'inéfficacité du transfert de chaleur par conduction lorsqu'on accroit la longueur de transfert de chaleur (la longueur de la partie à ailettes et la longueur des ailettes).La résistance thermique du dispositif à semiconducteur à l'air ambiant possède une limite de conduction telle qu'avec une vitesse d'écoulement d'air de refroidissement fixée, le fait d'accroltre la superficie des ailettes par augmentation de la longueur de la partie portant les ailettes ou l'augmentation de la hauteur des ailettes, ou avec une géométrie fixée, le fait d'accroltre la vitesse d'écoulement de l'air de refroidissement ne diminue pas la résistance thermique. On connait des dispositifs appelés tubes de refroidissement pour effectuer le transfert de chaleur par vaporisation d'une phase liquide d'un réfrigérant fluide à deux phases contenu dans une chambre close ou tube, par application de la chaleur à une partie de vaporisation de la chambre. La partie de vapori sation du tube de refroidissement reçoit par conséquent la chaleur du dispositif à refroidir, et la vapeur chauffée étant sous une pression de vapeur relativement élevée, se déplace vers la zone de pression plus faible dans la partie de condensation de la chambre ou tube selon un procédé essentiellement isothermique au cours duquel la vapeur se condense et le condensat retourne à la partie d'évaporation afin d'être à nouveau vaporisé et ainsi recommencer le cycle de transfert de chaleur.La partie de condensation du tube de refroidissement est en effet un condenseur à surface refroidie par air, fonctionnant de façon à rejeter la chaleur dans l'air ambiant. Pratiquement la totalité de la surface intérieure du tube de refroidissement est recouverte d'une mèche, qui sert, de manière classique à pomper le condensat vers la partie de vaporisation du tube de refroidissement par un phénomène de capillarité. Puisque le tube de refroidissement n'utilise pas le phénomène de conduction pour le transfert de chaleur (sauf pour le transfert de la chaleur dans et hors du tube de refroidissement) et par suite supprime les limitations propres au radiateur à ailettes classique, il semble raisonnable de penser que le tube de refroidissement sera un dispositif supérieur pour le refroidissement des dispositifs à semi-conducteur de puissance. On a récemment utilisé des tubes de refroidissement pour refroidir des dispositifs à semi-conducteur de puissance. La première utilisation connue de tubes de refroidissement avec des dispositifs à semi-conducteur de puissance a été le fait de la Société Heat Pipe Corporation of America of Westfield; New Jersey, dont le catalogue de ventes décrit des tubes de refroidissement utilisés pour le transfert de chaleur des moteurs électriques, des dispositifs à semi-conducteurs, des freins et des embrayages, etc. Une publication préparée par RCA Corporation at Lancaster Pa. décrit des dispositifs à thyristors refroidis par des tubes de refroidissement.Toutefois, le dispositif décrit ne possède pas l'aptitude du dispositif suivant la présente invention de démontage du dispositif à semi-conducteur, c'est-à-dire, que si l'on doit remplacer le dispositif à semi-conducteur, le tube de refroidissement est également perdu, car la mèche est solidaire de ce dernier. L'utilisation d'un tube de refroidissement à mèche dans le dispositif RCA introduit de grandes pertes thermiques, et en outre, les pertes de pompage de la mèche augmentent avec la longueur ce qui limite la longueur du tube de refroidissement utilisable effectivement. La présente invention utilise un tube de refroidissement ne comportant pas de mèche.Dans le dispositif RCA, la mèche est en contact direct avec le dispositif à semi-conducteur, ce qui ne permet pratiquement aucun emmagasinage de B chaleur lors de variations transitoires élevées de la chaleur. Ainsi, pendant une variation brutale de la chaleur, le dispositif RCA, ne semble pas capable de diminuer l'elevation de température qui en résulte,#du fait que la température de la mèche s'élève à la méme vitesse environ que la variation de chaleur et résulterait probablement en un séchage de la mèche., Suivant la présente invention, on utilise une plaque de pression entre le dispositif semi-conducteur et la partie d'évaporation du tube de refroidissement, afin d'obtenir un emmagasinage de chaleur pendant les variations brutales de la chaleur.Enfin, on a décrit le refroidissement de dispositif à semi-conducteur au moyen de tubes de refroidissement dans un article intitulé : APPLICATION OF HEAT PIPES TO THE COOLING OF POWER SEKICONDUCTORS par Edward J Kroliczek Dynatherm Corporation Cockeysville. Md. Cet article décrit le montage d'un dispositif à#semi-conducteur de puissance et d'un tube de refroidissement qui se différencie de la présente invention du fait qu'on a utilisé un tube de refroidissement à mèche. Ce dispositif utilise également deux tubes de refroidissement pour le refroidissement d'un seul cOté, chacun des tubes ayant une section droite faible et une forme aplatie ce qui augmente aussi de façon importante la résistance thermique. L'orientation des petits tubes de rèroidissement par rapport aux larges ailettes de ce dispositif, a également pour résultat une mauvaise répartition de la chaleur, car le transfert de chaleur par conduction est nécessaire pour faire passer la chaleur latéralement des bords des tubes de refroidissement aux parties extérieures des ailettes. Suivant 11 invention, on réalise un dispositif à semi-conducteur de puissance refroidi par un tube de refroidissement dans leqpel on place deux plaques de pression sur les côtés opposés du dispositif que l'on boulonne ensemble afin de former un moyen #"em- magasinage de chaleur et des interfaces de pression avec le dis positif à semi-conducteur. Le dispositif à semi-conducteur de puissance peut être refroidi d'un seul côté, auquel cas une seule plaque de pression sert de base et de surface d'évaporation à un tube de refroidissement sans mèche du type a retour par gravité.Dans le cas d'un dispositif refroidi des deux c#tés,la seconde plaque de pression, sert également de base et de surface d'évaporation à un second tbe de refroidissement sans mèche, du type à retour par gravité. L'aptitude au transfert de chaleur des surfaces d'évaporation des plaques de pression est améliorée par frittage d'un matériau métallique poreux sur la surface intérieure de celles-ci, ou par formation sur ces surfaces de petites ailettes.Les conducteurs électriques qui fournissent le courant au dispositif à semi-conducteur de puissance peuvent être commodément fixés sur les plaques de pression qui sont serrées au moyen d'ensemble de goujons et d'écrous afin d'obtenir une pression suffisante contre le dispositif à semiconducteur de puissance pour assurer un contact thermique et électrique approprié avec le dispositif à semi-conducteur. Le dispositif à semi-conducteur de puissance est facilement remplaçable par démontage des boulons de serrage des plaques de pression.La position de la surface d'évaporation du tube de refroidissement à proximité du dispositif à semi-conducteur de puissance rayonnant de la chaleur diminue la résistance thermique en régime permanent ainsi que l'élévation de température transitoire pour des surcharges de chaleur à longs termes, et par conséquent améliore le refroidissement par vaporisation du dispositif. Dans le cas ou le matériau semi-conducteur dans le dispositif à semi-conducteur de puissance n'est pas passivé, on prévoit un joint hermétique approprié autour du dispositif à semi-conducteur. La suite de la description se réfère aux figures annexées qui représentent Figure I, une vue en élèvation, partiellement en coupe d'un dispositif à semi-conducteur de puissance refroidi d'un seul côté par un tube de refroidissement suivant la présente invention, Figure 2, une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un dispositif à semi-conducteur de puissance refroidi de deux côté par un tube de refroidissement suivant la présente invention et Figure 3, une vue partielle du dispositif à semi-conducteur de puissance, la surface dEvaporation d'une des plaques comportant de petites ailettes pour accroître la vitesse de transfert de chaleur du dispositif à semi-conducteur vers le tube de refroidissement. Sur la figure I, on a représenté une première réalisation de la présente invention dans laquelle on utilise un seul tube de refroidissement sans mèche du type à retour par gravité 10 pour refroidir un seul coté d'un dispositif à semi-conducteur de puissance 11. Les détails du dispositif semi-conducteur de puissance 11 sont représentés sur la figure 3 qui montre le dispositif comme étant un corps à plusieurs couches comprenant un corps en matériau semiconducteur lia comportant une première et une seconde surfaces principales parallèles planes llb et lic respectivement. Les fragiles jonctions de silicium sont protégées contre des contraintes thermiques et mécaniques par brasage, ou autres moyens équivalents, de la première surface principale llb à une plaque support lid en tungstène ou molybdène par exemple.La seconde surface principale lic du corps semi-conducteur n'est pas liée à une plaque de support île mais est simplement maintenue par pression au contact de la plaque support pour empêcher une fissuration ou d'autres dommages du corps semi-conducteur qui pourraient résulter des contraintes de dilatation thermique dues à une augmentation brutale de la température de jonction pendant un fonctionnement transitoire qui peut atteindre 200 C. Le matériau des plaques support lld et lie doit avoir une bonne conductivité électrique et thermique, une bonne résistance mécanique et un coefficient de dilatation thermique pratiquement égal à celui du matériau semi-conducteur.Le corps semi-conducteur est toujours lié à la plaque support particulière qui se trouve sur le ctfi auquel est relié le tube de refroidissement dans, le cas d'un dispositif refroidi d'un seul cOté. On définit ici le dispositif à semi-conducteur de puissance comme étant un dispositif qui engendre une densité thermique d'au moins I00 watts par 6,45 cm2 le long des surfaces de ce dispositif. Le dispositif à semi-conducteur de puissance est retenu entre deux plaques de pression IOa et I2 qui sont serrées ensemble de manière 2 à exercer une pression uniforme d'environ I40,6 kg/cm2 contre le dispositif à semi-conducteur de puissance. Une pression de cet ordre fournit des interfaces de pression entre la plaque de pression IOa et la plaque support IId, entre le corps en matériau semiconducteur lia et la plaque support lie et entre la plaque support île èt la plaque de pression I2 qui ont de bonnes qualités thermique et électrique, c'est-à-dire que les surfaces planes et lisses sont en contact pressant suffisant pour éviter pratiquement la présence de vide entre elles et ainsi réduire les résistances thermique et électrique à de très faibles valeurs de l'ordre de 2 -6 0,OI50C. 6,45cm par watt, et 20x IO 6 ohms respectivement. A ti- tre d'exemple, on va donner des dimensions, dans la partie interface de pression, du dispositif à semi-conducteur de puissance refroidi par un tube de refroidissement suivant l'invention :le corps en matériau semi-conducteur lia a une épaisseur de 0,254mm et un diamètre de 50,8 mm dans le cas d'un dispositif a semi-conducteur à courant nominal de 700 ampères et tension nominale de I200 volts.Les plaques support lid et lle ont chacune une épaisseur d'environ I,OI6 mm et les plaques de pression IOa et I2 ont une épaisseur comprise entre 2,54mm et 7,62 mm. Les plaques de pression IOa et I2 sont faites d'un métal ayant des bonnes caractéristiques de conductivité électrique et thermique tel que du cuivre.Le moyen de serrage des plaques de pression IOa et I2 se composent de plusieurs ensembles goujons-écrous métalliques I3 pourvus de rondelles isolantes appropriées I4, chaque boulon traversant des trous alignés prévus dans des parties en forme de brides des plaques de pression IOa et I2 comme représentées sur la figure I, ou à travers des trous alignés ménagés dans des parties extérieures des plaques de pression planes qui ont un plus grand diamètre comme représenté sur la figure 2.Les parties en forme de bride des plaques de pression sur la figure 1 qui sont adaptées pour recevoir les goujons I3 peuvent être fabriquées d'un seul tenant avec la partie de base comme le montre la plaque de pression I2 ou peuvent être fabriquées séparément de la partie de base, puis brasées ou soudées, ou jointes d'autres façons à celle-ci comme le montre la plaque de pression IOa. Les goujons métalliques sont pourvus de manchons isolants appropriés 13a afin d'empêcher des courts-circuits entre les plaques de pression par l'intermédiaire des goujons. Deux conducteurs électriques I5 et I6 sont reliés de manière appropriée aux plaques de pression IOa et I2 par soudure aux bornes IOa' et I2' qui sont reliées aux plaques de pression ou se présentent sous la forme de pattes saillantes comme représentées. Du fait du petit espace existant entre les plaques de pression IOa et I2 (2,286 mm pour les dimensions données ci-dessus) et des potentiels anode-cathode de I200 volts appliqués aux conducteur I5 et I6, il est nécessaire de prévoir, pour empêcher un éclatement d'arc, un moyen d'augmentation du trajet de cheminement d'arc entre les plaques de pression IOa et I2 qui se trouvent aux tensions des conducteurs I5 et I6 respectivement.On peut utiliser une composition de caoutchouc de silicone I7 par exemple du type vulcanisable à la température ambiante fabriquée par la General Electric Company, pour remplir complètement le vide existant entre les plaques de pression IOa et I2 afin aussi de réaliser un joint hermétique autour du dispositif à semi-conducteur de puissance 11. On place cette composition de caoutchouc le long des surfaces latérales des plaques de pression comme représenté sur la figure I, afin d'obtenir l'accroissement du trajet de cheminement d'arc entre les plaques de pression. En variante, comme représenté sur la figure 2, on peut insérer dans l'intervalle existant entre les plaques de pressionsavant de les serrer ensembleune rondelle de caoutchouc ou autre matériau électriquement isolant If, ayant un diamètre extérieur considérablement plus grand que le diamètre des plaques de pression. Si le diamètre intérieur de la rondelle I7 est le même que le diamètre du dispositif à semi-conducteur, et si le matériau constituant la rondelle est quelque peu souple, cette rondelle peut aussi servir de joint hermétique.En variante, si le diamètre intérieur de la rondelle isolante I7 est plus grand que le diamètre du dispositif à semiconducteur mais moins grand que le diamètre des plaques de pression, on prévoit un joint torique 21 approprié autour du dispositif à semi-conducteur entre les plaques de pression afin de réaliser le joint hermétique. Le joint torique est de préférence utilisé avec la rondelle 17 de la figure 2 pour assurer un joint hermétique autour du dispositif à semiconducteur de puissance car la rondelle seule n'assurerait pas le joint hermétique fourni par l'élément isolant en forme de T I7 de la figure I.On peut monter le dispositif à semi-conducteur refroidi par un tube de refroidissement de la présente invention sur un bâti approprié ou autre structure au moyen d'une ou plusieurs des parties inférieures des boulons I3 par exemple. Enfin, dans le cas d le dispositif à semi-conducteur de puissance est du type à trois électrodes, la troisième électrode (généralement décrite comme entant la g chette ou l'électrode de commande) est branchée à un troisième conducteur électrique I8 par l'intermédiaire d'un trou I9 formé dans la plaque de pression I2 et aligné avec l'électrode de gâchette, le conducteur I8 étant électriquement isolé de la plaque de pression I2. Le tube de refroidissement IO est une chambre close qui comporte une partie de vaporisation située au contact de la source de chaleur (le dispositif à semi-conducteur à refroidir) et une partie de condensation située à l'extrémité opposée de la chambre et qui peut être séparée de la# rtie d'évaporation d'une distance allant jusqu'à plusieurs fois 30 cm. Le tube de refroidissement contient un réfrigérant fluide à deux phases et effectue le transfert de chaleur par vaporisation d'une phase liquide du réfrigérant ayant pour résultat la conduction de chaleur à travers la plaque de pression IOa à partir du dispositif à semi-conducteur de puissance 11 vers la nartie d'évaporation du tube de refroidissement.La partie de vaporisation du tube de refroidissement reçoit donc la chaleur provenant du dispositif à refroidir et la vapeur chauffée qui est sous une pression de vapeur relativement plus élevée, se déplace vers la zone de pression inférieure c'est-à-dire la partie de condensation du tube de refroidissement qui fonctionne comme un condenseur de surface où la vapeur se condense, et le condensat retourne vers la partie d'évaporation pour être à nouveau vaporisé et ainsi recommencer le cycle de transfert de chaleur. La partie de condensation du tube de refroidissement possède une masse thermique relativement élevée du fait de sa grande surface, et est pourvue d'un radiateur de chaleur à ailettes pour fonctionner comme un condenseur de surface refroidi par air, rejetant la chaleur dans l'air ambiant qui entoure la partie de condensation. Pour assurer une élimination plus efficace de la chaleur vers l'air ambiant, on peut utiliser un ventilateur ou d'autres moyens pour obtenir un refroidissement par air forcé, en conférant à l'air ambiant passant sur les ailettes de refroidissement une vitesse suffisante comme le montre les flèches de la figure 1.Dans les tubes de refroidissement classiques, une structure de pompage par capillarité ou mèche, est saturée avec la masse liquide du réfrigérant et est utilisée pour pomper par capillarité le condensat vers la partie d'évaporation du tube de refroidissement On a trouvé suivant l'invention qu'une mèche n'est pas essen tielle pour le fonctionnement d'un tube de refroidissement lorsqu'il est du type à alimentation par gravité, c'est-à-dire lorsque le tube de refroidissement est orienté suivant un angle par rapport à l'horizontal, cet angle n'étant pas nécessairement égal à 900 comme représenté sur les figure 2 et 3. Des tubes de refroidissement classiques sont généralement conçus pour fonctionner à l'horizontal ou en faisant de petits angles par rapport à l'horizontal. Chacun des tubes de refroidissement représentés dans les références citées précedesment, ont une orientation horizontale et donc nécessitent une moche pour le pompage du fluide condensé de la partie de condensation vers la partie d'évaporation. Dans le tube de refroidissement à alimentation par gravité, le fluide condense, retourne à la partie d'évaporation par gravité. La suppression de la mèche le long des différentes surfaces intérieures du tube de refroidissement résulte en une résistance thermique réduite, car la mèche ajoute une autre résistance thermique (perte au système). En outre, l'utilisation d'un tube de refroidissement à mèche, limite la longueur effective du tube de refroidissement utilisable, car les pertes de pompage associées à la mèche augmentent avec la longueur du tube de refroidissement.Pour ces raisons, on a utilisé suivant l'invention, un tube de refroidissement à retour par gravité dans les deux réalisations illustrées aux figures 1 et 2 et on a ainsi obtenu un refroidissement plus efficace, à la fois pour des conditions de régime permanent et transitoire de chaleur. Du fait que la partie d'évaporation (surface d'ébullition) du tube de refroidissement suivant l'invention est relativement petite comparée à la grande surface de la partie de condensation, il est souhaitable d'augloenter cette surface d'ébullition et/ou de changer les réseaux d'écoulement de fluide locaux afin d'obtenir une vitesse d'évacuation de la chaleur maximale à partir de la plaque de pression IOa (et par conséquent aussi à partir du dispositif à semi-conducteur 11). Par conséquent, afin d'améliorer (accroitre) la vitesse de vaporisation dans le tube de refroidissement suivant l'invention, on prévoit un moyen le long de la surface intérieure de la plaque de pression IOa, qui elle-même forme une extrémité du tube de refroidissement, pour augmenter la surface d'ébullition de la partie de vaporisation du tube de refroidissement. Ce moyen d'amélioration de la surface d'ébullition peut être un matériau métallique poreux, tel que du FOAMETAL produit par Hogen Industries, Willoughby, Ohio, (un nickel ayant une porosité donnée comprise entre 60 et 95 %) qui est fritté ou réuni d'une autre manière à la surface intérieure de la plaque de pression IOa ou en variante peut être une petite surface à ailettes 30 comme représentée sur la figure 3.Comme le tube de refroidissement IO n'utilise pas le phénomène de conduction dans le processus de transfert de chaleur (excepté pour le transfert de la chaleur dans et hors des parois du tube de refroidissement), le transfert de chaleur tout le long du tube de refroidissement est un processus isothermique d'évaporation et de condensation et par suite la partie d'évaporation du tube de refroidissement se trouve essentiellement à la même température que la partie d'évaporation. Ce processus de transfert de chaleur est aussi connu sous le nom de transfert de chaleur par phase vapeur. La différence essentielle entre le tube de refroidissement et les dispositifs de refroidissement par eau ou par ailettes refroidies par air classiques est son aptitude au transfert de chaleur sur toute sa longueur sans variation de température ce qui est beaucoup plus efficace. Sur la figure I, on a représenté un tube de refroidissement à alimentation par gravité orienté verticalement sur toute sa longueur (bien que, comme mentionné ci-dessus cette orientation puisse être inférieure à 900 par rapport à l'horizontal). La chambre close du tube de refroidissement est délimitée par la paroi latérale IOc} la plaque de pression iOa servant de paroi extrême à la partie d'évaporation et un bouchon vissé à l'extrémité de la partie de condensation. Le tube de refroidissement peut avoir une section droite circulaire, carrée ou rectangulaire. La paroi latérale IOc est faite d'un métal ayant une conductivité thermique élevée tel que du cuivre et a une épaisseur de l'ordre de I mm.A titre d'exemple, pour un dispositif à semi-conducteur de puissance ayant un courant nominal en régime permanent de 700 ampères le tube de refroidissement IO a 20,32 cm de long et une section droite de 2 9,67 cm . Le bouchon IOd peut être fait d'un matériau compatible, tel que du cuivre et est lié de façon appropriée à l'extrémité de la partie de condensation du tube de refroidissement par brasage ou tout autre procédé de liaison de métal qui assure l'obtention d'une chambre close dans le tube de refroidissement. La paroi laté rale IOc du tube de refroidissement est aussi brasée ou liée d'une autre façon pour fournir le joint approprié avec la plaque de pression IOa.On peut munir la paroi latérale IOc d'un collier isolant IOe au voisinage de l'extrémité de la partie de condensation du tube de refroidissement afin d'isoler la partie d'évapora tion à ailettes du tube de refroidissement de la tension appliquée par l'intermédiaire du conducteur I5 à la plaque de pression IOa et à la partie la plus inférieure voisine de la paroi latérale IOc. Ainsi, la paroi latérale IOc est généralement séparée en deux parties par le collier isolant IOe. Le radiateur de chaleur à ailettes le long de la surface extérieure de la partie de condensation du tube de refroidissement consiste en de grandes ailettes 10f qui peuvent être du type ailettes repliées ou ailettes plates et sont faites d'un matériau à conduc tivite thermique élevée tel que du cuivre. Les ailettes IOf se prolongent extérieurement à partir des parois latérales IOc du tube de refroidissement d'une distance généralement de l'ordre de 0,5 à une fois la dimension séparant les parois latérales opposées auxquelles elles sont reliées. Pour des commodités de fabrication, le tube de refroidissement à souvent une section droite rectangulaire et les ailettes de refroidissement ont une longueur égale à celle du coté de plus grande dimension du tube de refroidissement et sont fixées sur celui-ci. La phase liquide IOg du réfrigérant fluide à deux phases a un petit volume, juste suffisant pour complètement immerger le moyen d'amélioration de la surface d'ébullition IOb sur la plaque de pression IOa dans la réalisation de la figure I. Le réfrigérant IOg peut être de liteau ou un fréon par exemple En fonctionnement, la chaleur engendrée dans le dispositif à semi-conducteur de puis sanie 11 est conduite vers les plaques de pression IOa et I2 qui possèdent des aptitudes d'emmagasinage de chaleur importantes. Ainsi, dans le cas de variations brusques de la chaleur, les plaques de pression IOa et I2 amortissent cette variation et reduisent ainsi l'élévation de température dans le dispositif à semi-conducteur en dessous de la valeur de crête qu'il atteindrait sans la présence de ces plaques de pression. La chaleur est ensuite conduite de la plaque, de pression IOb (et I2 si on utilise un refroidissement des deux cOtés) jusqu'au moyen d'amélioration de la surface d'évaporation IOb (ou30) où cette chaleur vaporise le réfrigérant IOg.Le réfrigérant sous forme vapeur, se déplace alors vers la partie de condensation du tube de refroidissement du fait de la différence de pression de vapeur et se condense en liquide qui retourne vers la partie d'évaporation sous l'effet de la gra vité. La chaleur de condensation est absorbée par les parois de la partie de condensation du tube de refroidissement qui du fait de leurs grandes surfaces ont une masse thermique importante, puis conduite vers le radiateur de chaleur à ailettes IOf et finalement vers l'air ambiant qui s'écoule sur ces ailettes à une vitesse relativement importante pour obtenir un refroidissement par air forcé des ailettes. Sur la Figure 2, on a représenté un dispositif à semi-conducteur de puissance refroidi des deux côtés par des tubes de refroidissement suivant 11 invention. Dans cette réalisation, le dispositif à semi-conducteur 11 et l'ensemble de plaques de pression IOa et I2 sont orientés verticalement et chaque extrémité des parties d'évaporation des tubes de refroidissement possède une courbure de sorte que la partie principale de chaque tube soit orientée verticalement (bien que là encore ils puissent être orientés à un angle inférieur à 900 par rapport à l'horizontal) et par conséquent est encore du type à alimentation par gravité.Du fait de cette configuration, le niveau de liquide de réfrigérant fluide à deux phases IOg, doit être suffisamment élevé dans la partie d'évaporation du tube de refroidissement pour immerger complètement la partie chauffée du moyen d'amélioration de la surface d'ébullition qui encore peut être un matériau métallique poreux IOb ou une structure à ailettes courtes 30 sur les surfaces des plaques de pression constituant les parois terminales du tube de refroidissement. Dans la réalisation de la figure 2, la seconde plaque de pression I2 agit également comme un moyen de conduction de chaleur du dispositif à semi-conducteur de puissance il vers la surface d'évaporation ou d'ébullition du second tube de refroidissement. Ce tube de refroidissement 20 peut être identique au tube de refroidissement 10 de la figure 2. Ainsi, on peut prévoir à proximité de l'extrémité de la partie d'évaporation de chaque tube de refroidissement des colliers isolants IOd comme dans la réalisation de la figure 1 Dans le cas ou le dispositif à semi-conducteur de puissance est du type à 3 électrodes, on peut faire sortir le troisième conducteur I8 du coté du dispositif Il de façon à assurer un moyen plus pratique de branchement que par passage à travers une des plaques de pression et la paroi latérale du tube de refroidissement comme cela serait nécessaire si on utilisait la réalisation de la figure 1. Il est évident de ce qui précède, que l'invention fournit un système de refroidissement pour des dispositifs à semi-conducteur de puissance qui est supérieur- au système classique, à la fois dans ses caractéristiques de réponse en régime permanent et en régime transitoire. L'élimination de la mèche dans des tubes de refroidissement par gravité, élimine une source de résistance thermique et une possible limitation de la capacité totale de maintien du courant.L'interface du tube de refroidissement avec le dispositif à semi-conducteur de puissance, est obtenue au moyen d'une plaque de pression dans le cas du refroidissement d'un seul côte et par deux plaques de pression dans le cas du refroidissement des deux côtés, Les interfaces de pression réalisées entre les plaques de pression et le dispositif à semi-conducteur fournissent un bon trajet de conduction électrique et thermique.La situation de la surface d'évaporation améliorée lot ou 30 à proximité du dispositif semiconducteur de puissance engendrant la chaleur (c'est-à-dire espacée de l'épaisseur de la plaque de pression) diminue également la résistance thermique en régime permanent ainsi que l'élévation des températures transitoires lors de surcharge de chaleur à long terme#, ce qui fournit un refroidissement par vaporisation améliorée du dispositif à semi-conducteur de puissance. Cette diminution de la résistance thermique en régime permanent a pour résultat que la partie-de condensation du tube de refroidissement est capable de transfert de chaleur vers l'air ambiant avec un rendement plus grand que les dispositifs classiques ou les autres tubes de refroidissement énumérés ci-dessus.La diminution de la résistance thermique en régime permanent est due aussi au fait que la plaque de pression est relativement mince par rapport aux dispositifs de refroidissement en cuivre classiques utilisés auparavant. La diminution de l'élévation de température transitoire est aussi obtenue par le fait que les parois du tube de refroidissement et le réfrigérant fluide peuvent accumuler la chaleur lors de l'évaporation du fluide à deux phases dans la partie d'évaporation du tube de refroidissement et par conséquent les parois du tube de refroidissement et le fluide fournissent un amortissement des élévations de températures de type transitoire. De même l'ensemble goujons-écrous pour le serrage des plaques de pression fournit un moyen très commode pour le démontage du dispositif à semiconducteur de puissance. Le moyen en métal poreux améliorant la surface d'évaporation ou couche IOb est d'épaisseur uniforme comprise entre 0,254 mm et I,27 mm. Enfin, le collier isolant IOe permet à la partie refroidie par air forcé de l'ensemble d'être située à l'extérieur d'un coffret dans lequel on peut monter le dispositif à semi- conducteur 11 et les plaques de pression. La partie à ailettes IOf sera alors électriquement isolée de la haute tension appliquée au corps semi-conducteur. De même, ces colliers isolants permettent l'exposition des ailettes de refroidissement IOf à de l'air poussièreux sans possibilité d'augmentation de la conduction de surface le long du trajet de cheminement d'arc autour du corps semi-conducteur ce qui se passe habituellement avec les dispositifs à ailettes ou les tubes de refroidissement classiques ne comportant pas ces colliers et fonctionnant dans de l'air poussiéreux. REVENDICATIONS 1 - Dispositif à semi-conducteur de puissance refroidi au moyen de tubes de refroidissement comprenant un dispositif à semi-conducteur de puissance comportant un corps en matériau semi-conducteur présentant une première et une seconde surfaces principales planes parallèles, une première et une seconde plaques support ayant des premières surfaces principales formant des interfaces avec ladite première et ladite seconde surface paralles planes du corps en matériau,semi-conducteur, lesdites plaques de support étant faites d'un matériau de grande résistance mécanique et bon conducteur d'électricité ayant un coefficient de dilatation thermique pratiquement égal à celui du matériau semi-conducteur, ladite première plaque support étant liée audit corps de mate- riau semi-conducteur le long de la première surface de ce dernier, ladite seconde plaque support n'étant pas liée audit corps en ma tériau semi-conducteur mais simplement en contact par pression avec ce dernier, ledit dispositif à semi-conducteur de puissance 2 fournissant une densité thermique d'au moins 100 watts par 6,25 que de surface, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une première et une seconde plaques de pression relativement minces faites d'un matériau thermiquement conducteur et comportant des premières surfaces principales respectivement en contact sous pression avec lesdites secondes surfaces principales, desdites première et seconde plaques support, lesdites plaques de pression ayant chacune une épaisseur comprise entre 2,54 mm et 7,62 mm, des moyens pour serrer ladite première et ladite seconde plaques de pression ensemble 2 afin d'obtenir une pression de l'ordre de 140,6 kg/cm2 contre ledit dispositif à semi-esonducteur et pour assurer un démontage facile dudit dispositif à semi-conducteur de puissance, un moyen pour relier une paire de conducteur électrique auxdites plaques de pression pour fournir du courant électrique audit dispositif à semiconducteur de puissance, un premier tube de refroidissement allongé du type à retour par gravité ne comportant pas de mèche, dont une extrémité ouverte forme une partie d'évaporation et est ferme par une seconde surface principale de ladite première plaque de pression, qui fonctionne comme une surface d'évaporation dudit premier tube de refroidissement à proximité étroite du dispositif à semiconducteur de puissance engendrant de la chaleur, un moyen formé le long de ladite seconde surface principale de ladite première plaque de pression pour améliorer la surface d'évaporation de cette dernière et augmenter ainsi la vitesse de transfert de chaleur de ladite plaque de pression à un réfrigérant liquide se trouvant dans le tube de refroidissement qui se vaporise, ledit premier tube de refroidissement comportant une chambre creuse allongée close comprenant à une première extrémité une partie d'évaporation délimitée par ladite première plaque de pression et une partie de condensation à une seconde extrémité éloignée de ladite première extrémité, un réfrigérant fluide à deux phases contenues dans la chambre, la phase liquide du réfrigérant fluide ayant un volume suffisant pour immerger au moins la partie chauffée du moyen améliorant la surface d'évaporation, et au moins une partie importante dudit premier tube de refroidissement étant orientée suivant un angle supérieur à Oc par rapport à l'horizontal. 2 - Dispositif à semi-conducteur de puissance refroidi au moyen de tubes de refroidissement comprenant un dispositif à semi-conducteur de puissance comportant un corps en matériau semi-conducteur présentant une première et une seconde surfaces principales planes parallèles, une première et une seconde plaques support ayant des premières surfaces principales formant des interfaces avec ladite première et ladite seconde surfaces parallèles planes du corps en matériau semi-conducteur, lesdites plaques de support étant faites d'un matériau de grande résistance mécanique et bon conducteur d'électricité ayant un coefficient de dilatation thermique pratiquement égal à celui du matériau semi-conducteur, ladite première plaque support étant liée audit corps de matériau semi-conducteur le long de la première surface de ce dernier, ladite seconde plaque support n'étant pas liée audit corps en matériau semi-conducteur mais simplement en contact par pression avec ce dernier, ledit dispositif à semiconducteur de puissance fournissant une densité thermique d'au 2 moins 100 watts par 6,25 cm de surface, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une première et une seconde plaque de pression relativement mince faite d'un matériau thermiquement conducteur et comportant des premières surfaces principales respectivement en contact sous pression avec lesdites secondes surfaces principales desdites première et seconde plaques support, lesdites plaques de pression ayant chacune une épaisseur comprise entre 2,54 mm et 7,62 mm, des moyens pour serrer ladite première et ladite seconde plaque de pression ensemble afin d'obtenir une pression de l'ordre 2 de 140,6 kg/cm2 contre ledit dispositif à semi-conducteur et pour assurer un démontage facile dudit dispositif à semi-conducteur puissance, un moyen pour relier une paire de conducteurs électriques auxdites plaques de pression pour fournir du courant électrique audit dispositif à semi-conducteur de puissance, un premier tube de refroidissement allongé du type à retour par gravité ne comportant pas de mèche, dont une extrémité ouverte forme une partie d'évaporation et est fermée par une seconde surface principale de ladite première plaque de pression, qui fonctionne comme une surface d' & vaporation dudit premier tube de refroidissement à proximité étroite du dispositif à semi-conducteur de puissance engendrant de la chaleur, un second tube de refroidissement allongé du type à retour par gravité ne comportant pas de mèche ayant une extrémité ouverte formant une partie d'évaporation fermée par une seconde surface principale de ladite seconde plaque de pression qui fonctionne conne une surface d'évaporation du second tube de refroidissement à proximité étroite du dispositif à semi-conducteur un moyen lié le long desdites secondes surfaces principales desdites plaques de pression pour améliorer les surfaces d'évaporation de ces dernières et augmenter ainsi la vitesse de transfert de chaleur des plaques de pression à un réfrigérant liquide se trouvant dans les tubes de refroidissement qui se vaporisent, lesdits premier et second tubes de refroidissement comportant chacun une chambre creuse allongée close comprenant à une première extrémité, une partie d'évaporation délimitée par lesdites plaques de pression et une partie de condensation à une seconde extrémité éloignée de ladite première extrémité, un réfrigérant fluide à deux phases contenu dans chaque chambre, la phase liquide du réfrigérant fluide ayant un volume suffisant pour immerger au moins la partie chauffée du moyen améliorant la surface d'évaporation, et au moins une partie importante de chacun desdits premier et second tubes de refroidissement étant orientée suivant un angle supérieur à ao par rapport à L'horizontal. 3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, un moyen en contact avec lesdites première et seconde plaques de pression pour assurer un joint hermétique autour dudit corps en matériau semi-conducteur. 4 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend un troisième conducteur électrique relié à une desdites première et seconde surfaces principales dudit corps en matériau semi-conducteur. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la partie de condensation de ladite chambre est pourvue d'ailettes de refroidissement le long de sa surface extérieure pour augmenter la vitesse de transfert de chaleur vers l'air ambiant entourant ledit dispositif. 6 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ledit moyen de serrage comprend au moins deux ensembles goujons-écrous pour serrer lesdites première et seconde plaques de pression ensemble. 7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit moyen d'amélioration de la surface d'évaporation est une structure métallique poreuse qui est frittée sur la seconde surface principale de ladite première plaque de pression. 8 - Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que ladite structure métallique poreuse à une épaisseur uniforme comprise entre 0,254 mm et 1,27 mm et en ce que le métal est le nickel. 9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit moyen améliorant la surface d'évaporation est une surface irrégulière formée sur la seconde surface principale de ladite première plaque de pression pour augmenter la superficie de cette dernière. 10 - Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ladite surface irrégulière se compose de petites ailettes en matériau conducteur de la chaleur formées sur la seconde surface principale de ladite première plaque de pression. 11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen électriquement isolant relié entre ladite première et ladite seconde plaques de pression et disposé totalement autour de la surface non principale du dispositif à semi-conducteur de puissance pour augmenter le trajet de cheminement d'arc a travers celui-ci. 12 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce qu'il comprend un collier électriquement isolant relié entre la partie de condensation et la partie d'évaporation dudit tube de refroidissement a retour par gravité ne comportant pas deaeche pour isoler électriquement la partie à ailettes du tube de refroidissement du dispositif a semi-conducteur de puissance.