Brevet FR2384354A1 — publié le 19781013

La présente invention concerne un dispositif à semi-conduc- teur présentant un composant semi-conducteur en forme de disque inséré entre les surfaces de base approximativement planes de deux corps de refroidissement. On connaît par exemple un tel dispositif à semi-conducteur d'après la revue Siemens-Zeitschrift, 48ème année, (1974), n# 10, pages 791 à 798. Dans ces dispositifs à semi-conducteur, le composant semiconducteur, tel par exemple qu'un thyristor, ou une diode,en forme de disque, est pleinement exposé aux influences ambiantes. S'il est par exemple utilisé sur des véhicules automoteurs, ce composant semi-conducteur peut par conséquent être soumis à une forte salissure qui abaisse la résistance aux courants superficiels de fuite. Il faut donc que, par le choix de sa classe, l'isolement du composant semi-conducteur reste toujours suffisant même en cas d'influences extérieures salissantes ou que, si l'on utilise des composants semi-conducteurs d'une classe d'isolement relativement basse, seul de l'air très bien filtré puisse entrer en contact avec eux, par exemple en tant que fluide de refroidissement.Il en résulte en particulier des dispositions très conteuses si l'on utilise des corps de refroidissement à air. L'invention a pour objet un dispositif à semi-conducteur, du genre annoncé, dont la construction soit modifiée, par des moyens simples, de façon à écarter du composant semi-conducteur les influences ambiantes nuisibles. Ce dispositif à semi-conducteur est caractérisé par le fait qu'entre les deux corps de refroidissement est insérée une plaque en matériau isolant électrique dont l'épaisseur correspond sensiblement à celle du composant semi-conducteur et qui présente un per çage dans lequel ledit composant est placé, cette plaque étant appliquée, au moins dans la zone du perçage, contre les surfaces de base des deux corps de refroidissement en isolant, au moins de volumes ou compartiments renfermant de l'air souillé, ledit perçage de façon sensiblement étanche aux gaz. La fermeture étanche aux gaz du composant semi-conducteur logé dans le perçage de la plaque permet d'éviter une salissure dudit composant et de maintenir par conséquent sa résistance aux courants de fuite superficiels. On peut ainsi utiliser, sans dispositions particulièrement coûteuses, des composants se"i-cvn- ducteurs de classe d'isolement inférieure. Pour éviter la formation d'un microclimat dans son perçage, la plaque peut comporter un alésage en canal intérieur rel ant le perçage à une de ses arêtes latérales, et par là à un compartiment dans lequel se trouve de l'air de préférence filtré * Cette même plaque augmente la surface d'appui des corps de refroidissement et les empêche par conséquent de basculer, ce qui pourrait éventuellement provoquer la destruction mécanique du composant semi-conducteur. Pour isoler, ou enfermer, de façon étanche le perçage et par conséquent le composant semi-conducteur une au moins des surfaces par lesquelles la plaque s'applique sur l'un ou l'autre des corps de refroidissement est de préférence revêtue d'une couche de maté- riau élastique isolant électrique. Le composant semi-conducteur peut être entouré d'une pièce annulaire de forme en matériau élastique isolant électrique. Cette pièce de forme facilite notamment le montage en centrant le compo- sant semi-conducteur dans le perçage de la plaque. Le montage se simplifie encore davantage si la plaque est fixée à l'un des corps de refroidissement par des vis que la couche de matériau élastique isolant électrique recouvre de préférence afin d'allonger le parcours de fuite. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé. On voit sur la figure unique de ce dessin un composant semi- conducteur 1, par exemple un thyristor, en forme de disque serré entre les surfaces de base 2a et 3a de deux corps de refroidissement 2 et 3. Il est entendu ici que ces deux corps 2 et 3 assurent un refroidissement par air, mais la structure selon l'invention admet aussi bien des corps de refroidissement à liquide. Entre les deux corps de refroidissement 2 et 3 est insérée une plaque 4 en matériau isolant électrique dont l'épaisseur correspond sensiblement à celle du econmposant semi-conducteur 1. Cette plaque 4 peut par exemple être/non-tissé rigide de résine époxyde. Elle présente un perçage 4a dans lequel est placé le composant semi-conducteur 1, entouré d'une pièce élastique de forme 5 en matériau isolant électrique. Ladite pièce de forme 5 est par exemple une bague de Téflon glissée sur le composant semi-conducteur 17 qu'elle centre du même fait dans le perçage 4a de la plaque 4. Celle-ci s'applique par chacune de ses deux faces 4b et 4c, sensiblement planes, contre une surface de base 2a ou 3a d'un des corps de refroidissement 2 ou 3.On obtient ainsi, avec les avantages précités qui s'y attachent, une fermeture sensiblement étanche aux gaz de l'élément semi-conducteur dans le perçage 4a. Pour améliorer l'étanchéité, une couche 4b de matériau élastique isolant électrique et résistant à la température, par exemple de caoutchouc, est intercalée entre la surface d'appui 4c et la surface de base 3a du corps de refroidissement 3. Entre l'autre surface d'appui 4b de la plaque 4 et la surface de base 2a du corps de refroidissement 2 est insérée une masse d'étanchéité résistante à la température et constituée par exemple par du caoutchouc de silicone. Pour faciliter le montage, la plaque 4 est fixée au corps de refroidissement 2 par des vis 6 dont les têtes sont recouvertes par la couche d'étanchéité 4d afin d'allonger les parcours de fuite. La référence 7 désigne un dispositif de serrage 7 engendrant la pression d'appui nécessaire entre les corps de refroidissement 2, 3 et le composant semi-conducteur 1. On trouve par exemple la description d'un tel dispositif de serrage dans le passage précité de la revue Siemens-Zeitschrift. D'autres vis fixent à la plaque 7 des tôles de revêtement 8 qui forment ensemble des canaux d'écoulement pour l'air de refroidissement. Enfin, les corps de refroidissement 2 et 3 sont munis d'appendices en forme de plaques 2b et 3b qui servent de plans de montage pour des composants électriques tels que, sur la figure, le fusible 9 et la résistance 10. La plaque 4 comporte un alésage intérieur Il qui part du perçage 4a pour aboutir à une de ses arêtes latérales. Cet alésage Il relie le perçage à un compartiment extérieur 12 dans lequel se trouve de l'air immobile de bonne pureté. Le compartiment extérieur 12, représenté schématiquement sur la figure, peut par exemple constituer une partie du volume intérieur du coffret dans lequel se trouve le dispositif à semi-conducteur. Il n'est pas relié aux canaux d'écoulement formés, pour l'air de refroidissement en circuit, par les tôles de revêtement 8, ce qui le préserve de cet air, parfois fortement souillé. Un tel alésage Il débouchant dans un compartiment 12 largement exempt de poussière évite la formation d'un microclimat dans le perçage 4a. Ce dispositif particulier n'augmente à peu près pas le danger de salissure du semi-conducteur 1 et maintient par conséquent les avantages précités. Il reste à mentionner que la structure selon l'invention peut être utilisée avec les mêmes avantages dans des piles de semi-conducteurs, par exemple de thyristors, telles qu'on les connaît également par le passage précité de la revue Siemens-Zeitschrift. REVENDICATIONS ===w=====~============~===== 1.- Dispositif à semi-conducteur, présentant un composant semiconducteur en forme de disque inséré entre les surfaces de base approximativement planes de deux corps de refroidissement, caractéri sé par le fait qu'entre les deux corps de refroidissement t inséune uns plaque en matériau isolant électrique dont l'épaisseur correspond sensiblement à celle du composant semi-conducteur et qui présente un perçage dans lequel ledit composant est placé, cette plaque étant appliquée, au moins dans la zone du perçage, contre les surfaces de base des deux corps de refroidissement en isolant, au moins de volumes ou compartiments renfermant de l'air souillé, ledit perçage de façon sensiblement étanche aux gaz. 2.- Dispositif à semi-conducteur selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le composant semi-conducteur est entouré d'une pièce annulaire de forme en matériau élastique isolant électrique. 3.- Dispositif à semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'au moins une des ou surfaces par lesquelles la plaque s'appuie sur l1un/l'autre des corps de refroidissement est revêtue d'une couche de matériau élastique isolant électrique. 4.- Dispositif à semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que la plaque est fixée par des vis à l'un des corps de refroidissement. 5.- Dispositif à semi-conducteur selon les revendications 3 et 4, prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que la couche de matériau élastique isolant électrique recouvre les vis. 6.- Dispositif à semi-conducteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que la plaque présente un alésage en canal intérieur reliant le perçage à une de ses arêtes latérales.