Brevet FR2339253A1 — publié le 19770819

La présente invention concerne un dispositif à un ou plusieurs composants à semiconducteurs, destiné en particulier à la conversion ou à la commande de puissances électriques élevées, dans lequel un composant à semiconducteurs au moins est encastré entre un premier et un second poussoir, et comprenant au moins deux tirants parallèles, perpendiculaires aux plans des disques des composants et reliés chacun par une extrémité à une culasse, ainsi que des moyens qui permettent d'exercer une force de serrage sur le premier poussoir, écartent ce dernier de la culasse au moyen de ressorts et présentent un pivot en contact avec le premier poussoir et portant un empilage de ressorts en contact avec la culasse. L'invention concerne également un procédé pour la production du dispositif à semiconducteurs. Des dispositifs à semiconducteurs, comprenant des composants encastrés entre des radiateurs, sont connus pour la conversion ou la commande de puissances électriques. L'encastrement des composants à semiconducteurs entre les radiateurs est un problème particulièrement difficile, car une transmission parfaite du courant et de la chaleur par le composant exige une force de compression régulièrement répartie sur le composant, appelée force de serrage ci-après et dont l'intensité est liée directement à la puissance électrique à convertir ou à commander. Les brevets suisses n0 522 288 et 526 857 (correspondant aux demandes de brevet de la République fédérale d'Allemagne publiées sous les n0 2 054 393 et 2 163 683) décrivent des dispositifs à semiconducteurs, comprenant des moyens permettant d'exercer une force de serrage et de garantir l'intensité et la régularité de répartition requises. Ils sont toutefois conçus pour une manoeuvre manuelle et ne conviennent que pour des forces de serrage de l'ordre de 1500 kgf environ par composant à semiconducteurs. La puissance électrique à convertir ou à commander est ainsi limitée par la force de serrage maximale possible. C'est pourquoi les dispositifs à semiconducteurs précités ne conviennent pas pour les puissances usuelles aujourd'hui, car ces dernières exigent des forces de serrage plus élevées. L'invention vise à éviter cet inconvénient et a pour objet un dispositif à semiconducteurs du type précité, permettant de développer une force de serrage par composants à semiconducteurs beaucoup plus importante que jusqu'à présent et par suite de convertir ou de commander des puissances électriques notablement plus élevées. L'invention a également pour objet un procédé pour la production économique du dispositif à semiconducteurs précité. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le pivot et l'empilage de ressorts sont logés dans un alésage du premier poussoir et l'empilage est constitué et bandé de façon que la force de pression exercée sur un composant à semiconducteurs soit supérieure à 1500 kgf. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé de production du dispositif à semiconducteurs comprend les opérations suivantes disposition de l'empilage de ressorts sur le pivot; disposition de la culasse sur l'empilage, puis d'un dispositif hydraulique sur la culasse; introduction du boulon de serrage à travers le dispositif hydraulique et la culasse, puis fixation dans le pivot; remplissage du dispositif hydraulique par un liquide, de sorte qu'une force hydraulique s'exerce sur le boulon de serrage et le pivot, qui s'applique sur l'empilage de ressorts et comprime ce dernier; disposition sur le premier poussoir, puis fixation à l'aide des tirants et de contre-écrous de la culasse portant le pivot, l'empilage de ressorts, le boulon de serrage et le dispositif hydraulique; purge du dispositif hydraulique, de façon que la force hydraulique exercée sur le pivot s'annule et que l'empilage de ressorts libéré exerce sa force élastique sur le premier poussoir et bloque le composant à semiconducteurs entre les poussoirs. L'avantage essentiel du dispositif à semiconducteurs selon l'invention réside dans la possibilité de comprimer ou de libérer désormais l'empilage de ressorts à l'aide de moyens hydrauliques et non plus manuellement, de sorte que les ressorts à disques de l'empilage peuvent être beaucoup plus raides et la force élastique totale, et par suite la force de serrage exercée sur un composant à semiconducteurs et la puissance électrique que le dispositif à semiconducteurs permet de convertir ou de commander beaucoup plus élevées. Une production simple et économique du dispositif à semiconducteurs est en outre possible, même en grande série. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels la figure 1 représente un dispositif à semiconducteurs, avec un composant à semiconducteurs encastré entre deux radiateurs; et la figure 2 représente un dispositif à semiconducteurs selon figure 1 avec le montage servant à sa production. Les pièces identiques portent les mêmes repères sur les figures. Le dispositif à semiconducteurs selon figure 1 comprend un premier poussoir 1 et un second poussoir 2, réalisés sous forme de radiateurs, et un composant à semiconducteurs 3, encastré entre ces poussoirs et constitué par un thyristor à disques scellés. Deux tirants 4 parallèles, et perpen diculaires aux plans des disques scellés du composant 3, traversent les poussoirs 1, 2 et la culasse 5, qui prend appui sur le premier poussoir 1 par l'intermédiaire d'un empilage de ressorts 6 et d'un pivot 7. L'extrémité intérieure du pivot 7 vient en contact avec le fond de l'alésage 14 du poussoir 1.L'extrémité extérieure du pivot 7 porte un empilage 6 de ressorts à disques, qui est bandé entre un épaulement du pivot 7 et la culasse 5, que les contre-écrous 8 maintiennent à la distance souhaitée du poussoir 1, et exerce la force de serrage requise sur le composant à semiconducteurs 3, par l'intermédiaire du poussoir 1. Il est possible de faire varier cette force de serrage entre certaines limites par le choix du nombre et du mode de couplage des ressorts à disques, un dimensionnement approprié de ces derniers et/ou le choix de la distance entre le poussoir 1 et la culasse 5. Il est également possible de prévoir plus de deux poussoirs superposés, avec un ou plusieurs composants à semiconducteurs 3 juxtaposés entre deux poussoirs voisins. Il est possible aussi de remplacer les contreécrous 8 par des trous taraudés dans la culasse 5, les tirants 4 étant alors vissés dans ces trous. La figure 2 représente le dispositif à semiconducteurs pendant sa production. Un vérin à piston creux constituant le dispositif hydraulique 9 est placé sur la culasse 5 et un boulon de serrage 10 est vissé dans un taraudage du pivot 7, à travers le dispositif 9 et la culasse 5. Une pompe hydraulique 11 délivre le liquide de remplissage du dispositif hydraulique 9; elle est équipée d'un robinet 12, qui permet d'ajuster la pression maximale indiquée par le manomètre 13 et prédéterminée en fonction de la force de serrage à exercer sur le composant à semiconducteurs 3. Lors de la production du dispositif à semiconducteurs, l'empilage de ressorts 6 est placé sur le pivot 7, la culasse 5 sur l'empilage et le dispositif hydraulique sur la culasse, puis le boulon de serrage iO est vissé à fond dans le pivot 7, à travers le dispositif hydraulique 9 et la culasse 5. La pompe hydraulique 11 est ensuite actionnée et le dispositif 9 rempli jusqu'à une pression prédéterminée, ajustée par le robinet 12 et indiquée par le manomètre 13; une force hydraulique est ainsi exercée sur le pivot 7, la culasse est appliquée sur l'empilage de ressorts 6, en s'opposant à la force qu'il exerce, de sorte que la distance diminue entre le pivot 7 et la culasse 5 et que l'empilage de ressorts 6 est comprimé et bandé. La culasse 5, portant le pivot 7 et le boulon de serrage 10, l'empilage de ressorts 6 et le dispositif 9, est alors placée sur le poussoir 1, puis vissée à l'aide des tirants 4 et des contre-écrous 8. L'ouverture du robinet 12 de la pompe hydraulique 11 purge enfin le dispositif 9, qui est retiré avec le boulon de serrage 10, de sorte que le premier poussoir 1 est soumis à la force de serrage exercée par l'empilage de ressorts 6, prenant appui sur la culasse 5 et le pivot 7. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et aux dispositifs décrits sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif à un ou plusieurs-composants à semiconducteurs, destiné en particulier à la conversion ou à la commande de puissances électriques élevées, dans lequel un composant à semiconducteurs au moins est encastré entre un premier et un second poussoir, et comprenant au moins deux tirants parallèles, perpendiculaires aux plans des disques des composants et reliés chacun par une extrémité à une culasse, ainsi que des moyens qui permettent d'exercer une force de serrage sur le premier poussoir, écartent ce dernier de la culasse au moyen de ressorts et présentent un pivot en contact avec le premier poussoir et portant un empilage de ressorts en contact avec la culasse, ledit dispositif étant caractérisé en ce que le pivot et l'empilage de ressorts sont logés dans un alésage du premier poussoir et l'empilage est constitué et bandé de façon que la force de pression exercée sur un composant à semiconducteurs soit supérieure à 1500 kgf. 2. Dispositif à semiconducteurs selon revendication 1, comportant pls- sieurs poussoirs et caractérisé par le montage d'un composant à semiconducteurs entre deux poussoirs voisins. 3. Dispositif à semiconducteurs selon revendication 1, comportant plusieurs composants à semiconducteurs et caractérisé par le montage de deux composants au moins entre deux poussoirs voisins. 4. Procédé de production d'un dispositif à semiconducteurs selon revendication 1, caractérisé par les opérations suivantes : disposition de l'empilage de ressorts sur le pivot; disposition de la culasse sur l'empilage, puis d'un dispositif hydraulique sur la culasse; introduction du boulon de serrage à travers le dispositif hydraulique et la culasse, puis fixation dans le pivot; remplissage du dispositif hydraulique par un liquide, de sorte qu'une force hydraulique s'exerce sur le boulon de serrage et le pivot, qui s'applique sur l'empilage de ressorts et le comprime; disposition sur le premier poussoir, puis fixation à l'aide des tirants et de contre-écrous de la culasse portant le pivot, l'empilage de ressorts, le boulon de serrage et le dispositif hydraulique; purge du dispositif hydraulique, de façon que la force hydraulique exercée sur le pivot s'annule et que l'empilage de ressorts libéré exerce sa force élastique sur le premier poussoir et bloque le composant à semiconducteurs entre les poussoirs. 5. Procédé selon revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif hydraulique, après sa purge, est retiré de la culasse avec le boulon de serrage et dégage ainsi le dispositif à semiconducteurs fini. 6. Procédé selon revendication 4, caractérisé par une pompe hydraulique, qui remplit le dispositif hydraulique avec un liquide jusqu'à une pression prédéterminée, ajustable au moyen d'un robinet.