Brevet FR2373161A1 — publié le 19780630

La présente invention concerne un composant semi-conducteur de puissance constitué par un cristal semi-conducteur disposé sur une plaque de base, et par des conducteurs de connexion qui sont connectés à des zones de contact du cristal semi-conducteur. Un problème posé par les composants semi-conducteurs de puissance est la dissipation de la chaleur développée par les pertes dans le cristal semi-conducteur. Une plaque de base sur la surface supérieure de laquelle le cristal semi-conducteur est fermement soudé est fréquemment utilisée dans ce but Pour éta- blir les connexions,des conducteurs sont guides à travers la plaque de base, par des douilles de verre, à partir de la face opposée au cristal semi-conducteur, et sont connectés aux zones de contact du cristal par des fils fins. Une connexion de ce composant semi-conducteur peut être cOnstituéepar la plaque de base - elle-m#me. Mais il est aussi possible d'utiliser un conducteur sépare, connecté électriquement à la plaque de base.Les conducteurs de connexion d'un composant semi-conducteur de ce genre font donc saillie de la surface de la plaque de base opposée au cristal semi-conducteur. Dans le but de protéger le cristal semi-conducteur et les fils de connexion relies aux extrémités des conducteurs de connexion, un capuchon cylindrique en métal est placé sur le cristal semi-conducteur, et soudé sur la plaque de base. La fabrication d'un composant semi-conducteur de ce t7pe impose un certain nombre dtopérations distinctes , et elle est donc compliques et conteuse~ La fabrication de la plaque de base seule implique plusieurs opérations, car les fils de connexion doivent y entre soudés par ltintermédiaire de perles de verre. Compte tenu-du prix de sa fabrication, la plaque de base ainsi réalisée est un élément important du prix total du composant semi-conducteur terminé. L'invention a donc pour objet de réaliser un composant semi-conducteur de puissance de manière qu'il puisse titre fabri quée plus simplement et donc à moindre prix. Selon l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que les conducteurs de connexion font saillie de la face de la plaque de base qui porte le cristal semi-conducteur, et par le fait que le couvercle que traversent les conducteurs de connexion est disposé au-dessus du cristal semi-conducteur. Dans un composant semi-conducteur selon 11 invention, la plaque de base peut être réalisée en une seule opération d'extrusion par choc. Quand le cristal semi-conducteur a été introduit et quand les conducteurs de connexion ont été mis en place un couvercle est pose pour protéger de façon shre le cristal semi-conducteur et, en même temps, pour fixer les conducteurs de connexion. Cela élimine donc la nécessité d'un capot de protection séparé. Te nombre des opérations est donc cons3,càkrablernent réduit, ainsi que le prix global de fabrication dtun composant semi-conducteur de ce genre. Un composant semi-conducteur selon l'invention est réalisé de préférence de manière que la plaque de base porte un collier qui entoure annulairement la région de cette plaque destinée a recevoir le cristal semi-conducteur, et que le couvercle enferme le volume délimité par le collier, Avec une plaque de base réalisée de cette manière, le couvercle est particulièrement facile à poser car le collier en assure le maintien avec sécurité. Le bord du collier éloigné dela plaque de base comporte de préférence un rebord intdrieur. Cette forme du bord du collier améliore le maintien du couvercle sur la plaque de base. Le couvercle est de préférence en matière plastique ou en verre moulé autour des conducteurs et du cristal semi-conducteur. Les matières de ce genre protègent le cristal semi-conducteur avec sécurité et assurent une fixation store des conducteurs de connexion. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatifs la Fig. 1 est une-coupe d'un composant semi-conducteur de puissance selon l'invention, la Fig. 2 est une vue en plan de la plaque de base du composant de la r îg. 1, les Fig. 3a et 3b sont des coupes partielles du collier formé sur la plaque de base avec un rebord intérieur et un épaulement, la Fig. 4 est une vue schématique très simplifiée illus- trant la fabrication du composant selon l'invention, et la Fig. 5 représente un composant semi-conducteur de puissance dans lequel le collier formé sur la plaque de base a la forme de la Fig. 3b et le couvercle ayant une forme de disque. La Fig. 1 est donc une coupe d'un composant semi-conduc teur sous la forme d'un transistor de puissance. Ce transistor comporte une plaque de base 1 formée en une seule pièce avec un collier 2. Comme le montre la vue en plan de la Fig. 2, le collier 2 entoure annulairement la région qui doit recevoir le cristal semi-conducteur @. La plaque de base comporte deux trous 4 et 5 destinés à fixer le transistor de la Fig ~1. Dans la région entourée par le collier 2, la plaque de base 1 comporte un logement 6 qui reçoit le cristal 3. Les conducteurs de connexion 7 et 8 sont connectés directement aux régions d'émet- teur et de collecteur du cristal 3. Ils font saillie de la faoe de la plaque de base 1 qui supporte le cristal 3. Pour protéger le cristal et pour fixer les conducteurs 7 et 8, un produit d'enrobage 9 remplissant la fonction du couvercle est coulé dans le volume délimité par le collier 2. Ce produit d'enrobage peut être une matière plastique durcissable, ou m8me du verre. Dans le cas où une matière plastique est utilisée, il est avantageux oue le bord 2a du collier 2, eloigne de la plaque de base 1 comporte un rebord intérieur confine le montre la Fig. 3a. Ceci assure un bon maintien de la matière plastique dans le volume délimité par le collier. Si du verre est utilisé le bord du collier peut être rectiligne comme le montre la Fig.1. De préférence, la matière utilisée pour la plaque de base 1 solidaire du collier 2 est de l'aluminium qui en permet la réalisation par une simple opération d'ext ç ion par choc. Etant donné que l'aluminium est relativement bon marche', comparativement au cuivre utilis couramment pour la plaque de base des transistors de puissance, cette plaque peut facilement entre réalisée plus épaisse, permettant ainsi un meilleur effet de refroidissement. Comme le montre la-Fig. 2, la plaque de base a la forme d'un losange aux angles arrondis, correspondant à la forme des bottiers de transistors de puissance connus. De mdme que ces derniers, le transistor décrit ci-dessus peut être mont sur un dissipateur thermique. La seule différence est que la plaque de base est vissée -sur 1a face du dissipateur opposés à la face de montage habituelle. Les conducteurs ne traversent plus le dissipateur, mais sont dirigés directement dans la meme direction que ceux d'un bottier courant. La maniere selon laquelle le transistor de puissance de- crit est fabriqué sera maintenant expliquée en regard de la Fig. 4. Comme cela a déjà été mentionné, la plaque de base 1 avec son collier 2 est faite en aluminium en une simple operation d'extrusion par choc. Ie cristal semi-conducteur 3, dont la surface arrière porte une mince couche d'étain et de plomb déposée électrolytiquement, est placé dans le logement 6 de la plaque de-- base 1.Des perles d'argent 19 et ll, reFvttues d'une mince coucha d'alliage de plomb et d'étain sont placées au-dessus du cristal semi-conducteur, en contact avec les régions d'émetteur et de base Les conducteurs 7 et 8 avec leurs extrémités 15 et 16 en forme de testes d'épingle sont ensuite placés sur les perles d'argent, dans des trous 12 et 13 d'un support 14 et sont appuyes par des poids 17 et 18. L'important alignement des conducteurs. 7 et 8 avec les perles d'argent 11 et 12 est garanti par l'engagement du support 14 dans les trous 4 et 5 de la plaque de base 1. Dans le cas où un conducteur séparé est nécessaire pour le collecteur, un conducteur supplémentaire 19 peut titre guidé dans un autre trou 20 du support 14 et pénétrer dans un trou de la plaque de base 1. L'ensemble est ensuite chauffé en atmosphère réductrice jusqu'à la température de fusion de la soudure au plomb-étain. Pendant cette opération de chauffage, le cristal semi-conducteur. 3 est soudé-sur la plaque de base 1 et les conducteurs de connexion 7 et 8 sont soudés sur les perles d'argent 1d et 11. Le conducteur 19 utilisé en option pour le collecteur est également-- soudé dans le trou 21. Après cette opération de chauffage, le produit d'enrobage- 9 est coulé dans le volume délimité par le collier 2 et ensuite, le support 14 est enlevé. Cette opération termine la fabrication du transistor de puissance. La Fig. 5 est une coupe d'un transistor de puissance dans lequel le bord supérieur du collier 2 formé sur la plaque de base 1 a une forme telle qu'un disque 22 peut facilement être placé, comme couvercle. Cette disposition particulière du bord 2b du collier est représentée sur la Fig. 3b. Le disque 22 peut entre en céramique ou en verre. ran# le cas où de la céramique est utilisée, les régions qui sont en contact avec le bord 2b du collier et les surfaces intérieures des trous dans Lesquels passent les conducteurs de connexion 7 et 8 sont métallisées pour permettre d'effectuer des soudures. Si du verre est utilisé des petits tubes métalliques peuvent être introduits dans le disque 22 pour y guider les conducteurs 7 et 8. REVENDICATIONS 1 - Composant semi-conducteul de puissance comprenant un cristal semi-conducteur disposé sur une plaque de base et des conducteurs de connexion qui sont connectés à des zones de contact du cristal semi-conducteur, composant caractérisé en ce que les conducteurs de connexion font saillie sur la face de la plaque de base sur laellele cristal semi-conducteur est placé, un couvercle que traversent Les Conducteurs de connexion étant placé sur le cristal semi-conducteur. 2 - Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque de base comporte un collier qui entoure annulairement la région de la plaque de base destinée à recevoir le cristal semi-conducteur, le couvercle fermant le volume délimité par le collier 3 - Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bord du colliereloigne de la plaque de base comporte une rebord dirigé vers l'intérieur. 4 - Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit couvercle est en matière plastique ou en verre coulé autour des conducteurs de connexion et du cristal semi-conducteur. 5 - Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bord du colliereloigne de la plaque de base comporte un épaulement sur lequel repose le bord d'un disque remplissant la fonction dlun couvercle et que traversent les conducteurs de connexion. 6 - Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un logement dans la plaque de base pour recevoir le cristal semi-conducteur. 7 - Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la plaque de base a la forme d'un losange aux angles arrondis. 8 - Composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ta plaque de base est en aluminium revêtu d'un métal soudable.