Brevet FR2434766A1 — publié le 19800328

L'invention concerne un dispositif d'entreposage et de transport pour des composants semiconducteurs de puissance en forme de pastilles, dépourvus de leur boîtier. Elle peut être appliquée dans l'entreprise de fabrication elle-même Four l'er.- treposage d'éléments semiconducteurs de puissance non encapsulés qui ont déjà subi une diffusion ou pour le transport dans une entreprise de traitement ultérieur où les éléments semiconducteus de puissance sont logés individuellement dans des boîtiers ou sont intégrés en un module, par exemple par paires. Un procédé généralement connu pour protéger des éléments semiconducteurs contre les endommagements mécaniques et contre les influences atmosphériques consiste à les insérer dans des capsules de métal, de céramique ou de verre qui sont susceptibles d'etre fermées hermétiquement et qui sont munies de traversées électriques. S'agissant de composants semiconducteurs de puissance, on utilise à partir d'une certaine puissance, en plus de boîtiers à culot à vis, des boîtiers discoïdaux également étanches, pour lesquels on connaît différentes techniques d'établissement des contacts à l'intérieur et à I'extérieur. Le principe de construction d'une cellule discoïdale de thyristor à contact par pression est décrit dans la revue VDI 107 (1965) nO 34, page 1656.Toutefois, il se produit fréquemment, entre la fabrication des composants semiconducteurs de puissance et leur encapsulage, un laps de temps au cours -duquel on peut craindre une altération des propriétés éleetriques en dépit de la protection du cristal semiconducteur par une passivation superficielle. En dehors d'un élargissement de la plage de dispersion des exemplaires produits, cela exerce le cas échéant une influence sur la fiabilité des composants. Par ailleurs, il est fréquent que les composants semiconducteurs de puissance ne soient pas encapsulés dans la même entreprise où ils subissent la diffusion et sont éventuellement munis d'une couche de passivation du côté du bord. C'est pourquoi l'invention a pour but de fournir, pour des éléments semiconducteurs de puissance dépourvus de boîtier, un dispositif d'entreposage et de transport dans lequel des éléments semiconducteurs de puissance sans boîtier peuvent être maintenus dans une atmosphère constante et définie et où ils sont protégés contre des efforts mécaniques inadmissibles qui peuvent se produire du fait du transport dans des véhicules routiers et ferroviai res, dans des bateaux et dans des avions. Le dispositif d'entreposage et de transport doit être réutilisable en ce qui concerne ses parties essentielles. La solution de ce problème consiste en ce qu'il est proposé, d'après l'invention, un tube étanche aux gaz dans lequel les éléments semiconducteurs de puissance peuvent être empilés avec interposition de disques d'écartement et sous la charge d'un ressort de compression, en ce qu'un dispositif de fermeture comportant un couvercle ferme de manière étanche le côté ouvert du tube et en ce que le couvercle présente une ouverture obturable pour l'établissement d'une atmosphère semblable à celle qui est nécessaire lors de l'encapsulage hermétique d'un élément semiconducteur individuel comportant son propre boîtier. De manière avantageuse, les éléments semiconducteurs de puissance non encapsulés peuvent être empilés dans le tube au moyen des disques d'écartement et maintenus dans leur position à l'abri des secousses par la pression du ressort. A titre de dispositif de fermeture, on utilise un raccord à petites brides, en soi connu dans la technique du vide, mais adapté à la présente application particulière. L'atmosphère voulue dans le tube est établie au moyen d'un petit tube qui est inséré dans l'ouverture du couvercle et qui est écrasé à l'état chauffé en vue de son obturation. D'après une première variante, le dispositif de fermeture comporte opportunément un collier de serrage en deux parties avec une bande de serrage placée dans un renfoncement du côté extérieur de ce collier, ainsi qu'une bride élastique qui entoure le côté extérieur du tube et est appliquée, de même que le côté frontal du tube, contre le côté inférieur du couvercle, une bague d'étanchéité circulaire étant interposée entre le côté frontal du tube et le côté inférieur du couvercle. Le collier de serrage en deux parties exerce une tension tout autour du couvercle et de la bride élastique du côté du bord et il assure ainsi la pression de serrage nécessaire. Selon une seconde variante de réalisation, le tube lui-même est muni en plus d'un rebord que saisit par derrière la bride élastique. Par ailleurs, ce dispositif de fermeture correspond à la variante mentionnée en premier lieu. Le couvercle comporte opportunément une cavité dans laquel le le ressort de compression est maintenu de sorte qu'on ne risque pas de le perdre et qui est délimitée par un élément cylindrique creux formé d'une seule pièce avec le couvercle, élément qui pénètre dans le tube. L'élément cylindrique creux sert ainsi, non seulement à la fixation du ressort de compression, mais il assure egalement un centrage du ressort de compression par rapport à la pile d'éléments semiconducteurs de puissance et de disques d'écartement. De préférence, le tube est en verre. D'une part, le verre est étanche aux gaz et, d'autre part, il est ainsi possible d'inspecter ce que contient le tube. L'invention est ci-après expliquée de façon plus détaillée à l'aide des exemples de réalisation représentés sur les dessins annexés. La figure 1 illustre une première variante du dispositif d'entreposage et de transport chargé d'éléments semiconducteurs de puissance en forme de pastilles, dépourvus de boîtier. La figure 2 représente un couvercle pour le dispositif d'entreposage et de transport de la figure 1. La figure 3 représente un élément de fond pour le dispositif d'entreposage et de transport de la figure 1. La figure 4 illustre une seconde variante du dispositif d'entreposage et de transport. La figure 5 représente un anneau de bride élastique pour le dispositif d'entreposage et de transport de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe d'un collier de serrage en deux parties pour le dispositif d'entreposage et de transport de la figure 1 ou de la figure 4. La figure 7 est une vue de dessus du collier de serrage représenté sur la figure 6. Le dispositif d'entreposage et de transport se compose d'un tube 1 fermé du côté du fond, de préférence un tube de verre transparent qui est étanche aux gaz et est d'un emploi judicieux pour des raisons de technique douanière. Par ailleurs, le dispositif comprend un dispositif de fermeture avec un couvercle 2, un collier de serrage 3 en deux parties, de préférence en aluminium, équipé d'une bande de serrage qui est placée dans un renfoncement 4 de son côté extérieur, ainsi qu'avec une bride élastique 7 qui entoure le côté extérieur du tube 1 et est appliquée, de même que le côté frontal 6 de ce dernier, contre le côté inférieur du couvercle 2, une bague d'étanchéité circulaire 8 étant interposée entre le côté frontal 6 et le coté inférieur du couvercle. Dans le tube 1 se trouve un élément de fond 9 représenté en coupe sur la figure 3, élément sur lequel sont empilés alternativement des disques d'écartement 10 et des éléments semiconducteurs de puissance 11. Les disques d'écartement 10 ont un plus grand diamètre que les éléments semiconducteurs de puissance 11. On peut placer, d'un t-ube 1 à l'autre, des éléments semiconducteurs de puissance 11 de diamètres différents. De préférence, le dispositif d'entreposage et de transport est destiné à des éléments semiconducteurs de puissance qui seront insérés ultérieu remuent dans le boîtier discoïdal mentionné dans le préambule. L'ensemble de la pile est maintenu à l'abri des secousses par un ressort de compression 12 qui prend appui par son autre côté sur la face inférieure du couvercle 2. Le ressort de compression 12 est retenu dans une cavité 13 du couvercle 2 sans risque d'être perdu. La cavité 13 est délimitée par un élément cylindrique creux 14 formé d'une seule pièce avec le couvercle 2 (figure 2), élément qui pénètre dans le tube 1 (figure 1). Le couvercle 2 comporte une ouverture 15 dans laquelle est enfoncé un petit tube- 16. Le petit tube 16 est fixé au couvercle 2 par une soudure tendre en 16a. Les éléments semiconducteurs de puissance Il sont empilés avec interposition des disques d'écartement 10 qui, en cas de forme cylindrique du tube 1, sont adaptés au diamètre intérieur de celui-ci et, après que le couvercle 2 a été pose, ils sont maintenus dans leur position par la pression du ressort. Le tube 1 est fermé hermétiquement, à l'exception de l'admission par le petit tube 16, au moyen du couvercle comportant la bague d'étanchéité circulaire 8 qui est insérée dans une gorge 18 de celui-ci. Pour plus de sûreté, il est prévu la bride 7 qui présente une surface oblique 19. Le couvercle 2 comporte également une surface oblique 20. Le collier de serrage en deux parties est en prise avec ces deux surfaces obliques 19 et 20. Entre les deux moitiés du collier de serrage 3 est ménagée une distance prédéterminée, de sorte que les deux moitiés du collier de serrage 3 puissent être rapprochées par la bande de serrage 5 et qu'elles resserent ainsi le couvercle 2 et la bride 7 en agissant sur les surfaces obliques 19 et 20, la bride 7 étant pressée en même temps contre le côté extérieur du tube 1 et ne pouvant plus être détachée de celui-ci à la main Au moyen du petit tube 16, on peut alors établir une atmosphère définie à l'intérieur du tube 1, ce tube étant de préférence mis sous vide poussé. Puis le petit tube 16 est écrasé à l'étant chauffé et ainsi obturé. La forme de réalisation représentée sur la figure 4 ne diffère de celle de la figure 1 que par le fait que le tube 1 luimême comporte un rebord ou bride 17 qui est en prise avec la bague d'étanchéité circulaire 8. Ce rebord 17 est élargi par une bride élastique 18 qui a une forme un peu différente de celle de la bride 7 représentée sur la ligure 1. Elle présente un gradin 18, c'est-à-dire une partie de diamètre intérieur dl plus petit et une partie de diamètre d2 plus grand, de manière à pouvoir saisir par derrière le rebord 17 du tube 1 par sa partie de petit diamètre intérieur dl. Ce raccord à brides permet un assemblage plus solide avec le tube 1 que celui qui est offert par le raccord à brides suivant la figure 1.Pour le reste, le dispositif d'entreposage et de transport de la figure 4 se compose des mêmes éléments que celui des figures 1 à 3 et son'mode de fonctionnement est le même que celui qui a été décrit précédemment. Le collier de serrage 3 est représenté séparément sur la figure 6. Des surfaces obliques 21 convergent de part et d'autre de son renfoncement 4 ; intérieurement, le collier de serrage 3 comporte des surfaces obliques 22 et 23 qui correspondent aux surfaces obliques 19 et 20 mentionne s à propos de la figure 1.Par rapport à une horizontale 26 perpendiculaire à l'axe mathématique 25 du tube, ces surfaces obliques s'étendent selon un angle a1 qui est plus petit qu'un angle a2 que forment entre elles les surfaces obliques extérieures 21. L'angle ai mesure de préférence 15P, l'angle a2 de préférence 302.Le collier de serrage est de préférence fait d'aluminium, de même que le couvercle 2, tandis que la bride 7 ou la bride 18 est faite de préférence de caoutchouc silicone, de telle sorte que lors du serrage au moyen de la bande de serrage 5, un resserrement ou glissement sur les surfaces obliques 19 et 20 soit possible en raison de l'angle indique ai de 152. Lors de la subdivision du collier de serrage 3 en deux moitiés, il est enlevé suffisamment de matière pour qu'au cerclage du couvercle 2 et de la bride 7 ou 18, il reste une distance a qui rende possible le resserrement précité. Les formes de réalisation préférées pour le dispositif de fermeture ont été décrites ci-dessus. Mais il est également possible de fermer de manière étanche le tube 1 au moyen d'un filetage du verre et d'un couvercle correspondant ou au moyen de pattes saillantes et de pièces de tôle façonnées à la presse. Mais en général,de telles fermetures ne sont utilisables par elles-mêmes qu' une seule fois. Le dispositif d'entreposage et de transport est placé debout avec d'autres dispositifs dans des récipients de forme appropriée du type râtelier. L'emballage d'ensemble est utilisable à répétition. Par cela et par le fait qu'il est destiné à recevoir des composants semiconducteurs de puissance définitivement contenus dans leur boîtier, il se distingue essentiellement d'emballages connus utilisables une seule fois, sous forme de sacs de feuille mince de protection étanche aux gaz qui sont utilisés pour des pastilles semiconductrices n'ayant pas encore subi la diffusion (demande de brevet allemand nO 27 02 464). REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entreposage et de transport pour des composants semiconducteurs de puissance il en forme de pastilles, dépourvus de boîtier, caractérisé en ce qu'il est prévu un tube 1 étanche aux gaz dans lequel les éléments semiconducteurs de puissance 11 peuvent être empilés avec interposition de disques dtécartement 10 et sous la charge d'un ressort de compression 12, en ce qu'un dispositif de fermeture comportant un couvercle 2 ferme directement ferme le côté ouvert du tube et en ce que le couvercle 2 présente une ouverture obturable 15 pour l'établisse- ment d'une atmosphère semblable à celle qui est nécessaire en cas d'encapsulage hermétique d'un élément semiconducteur de puissance individuel avec son propre boîtier. 2. Dispositif d'entreposage et de transport selon la revendication 19 caractérisé en ce qu'un petit tube 16 susceptible d'être écrasé à l'état chauffé en vue de son obturation est inséré dans l'ouverture 15. 3. Dispositif d'entreposage et de transport selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de fermeture comporte un collier de serrage 3 en plusieurs parties, de pré férence en deux parties avec une bande de serrage 5 placée dans un renfoncement 4 du côté extérieur de ce collier, ainsi qu'une bride élastique 7 qui entoure le côté extérieur du tube 1 et est appliquée, de même que le côté frontal 6 du tube 1, contre le côté inférieur du couvercle 2, une bague d'étanehéité circulaire 8 étant interposée entre le côté frontal 6 et le côté inférieur du couvercle. 4. Dispositif d'entreposage et de transport selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tube 1 lui-même est muni en plus d'un rebord ou bride 17 que saisit par derrière la bride élastique 18. 5. Dispositif d'entreposage et de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le couvercle 2 comporte une cavité 13 dans laquelle est placée une partie du ressort de compression et qui est délimitée par un élément cylindrique creux 14 formé d'une seule pièce avec le couvercle 2, élément qui pénètre dans le tube 1. 6. Dispositif d'entreposage et de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube 1 est fait de verre. 7. Dispositif d'entreposage et de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube 1 est fait d'une matière synthétique étanche aux gaz.