Brevet FR2469089A1 — publié le 19810508

L'invention se rapporte à un dispositif de fixation de composants semi-conducteurs sur une surface plane d'un radiateur métallique, ce composant comportant une semelle conductrice iso lée et conductrice de la chaleur qui est appliquée sur ladite surface, à l'aide d'au moins une tige filetée qui traverse la semelle et s engage dans une pièce coulissante placée dans une rainure en forme de T débouchant sur la surface. Un tel dispositif trouve en particulier son application dans les unités de commande électronique où chaque composant comporte deux thyristors et où un certain nombre de composants est place sur un radiateur commun Certains dispositifs connus présentent un certain nombre d'inconvénients lorsque la fixation est assurée par des vis qui traversent le composant et s'engagent soit dans des ouvertures filetées du radiateur, soit dans une pièce filetée placée dans une rainure. En effet, les bornes de puissance des modules sont parfois associées à une ou plusieurs cartes à circuits imprimés, disposées au dessus de ces bornes et coopèrent avec des organes de raccordement qui traversent des ouvertures de la carte afin d'établir un contact local avec les circuits portes par cette dernière, et dans ce cas, il est délicat d'obtenir un alignement rigoureux entre lesdites bornes et lesdites ouvertures, lorsque llon utilise les moyens de fixation mentionnés ci-dessus. D'autres inconvénients relatifs notamment à la difficulté de bonne application des semelles sur la surface apparaissent lorsque les vis de fixation viennent se loger dans un écrou ou dans une barrette filetée coulissant dans une rainure ouverte sur la surface, car, dans ce cas, il est absolument indispensable de n'utiliser pour chaque composant7 que des vis ayant une longueur appropriée à l'épaisseur de leur semelle, faute de quoi les vis butent contre le fond de la rainure avant que 1 'applica- tion soit assurée. L'invention se propose par suite de fournir un dispositif de fixation simple dans lequel les inconvénients mentionnes ci-dessus seront écartés, et où il ne sera, par conséquent, nécessaire ni de disposer des trous taraudés dans le radiateur pour obtenir un positionnement rigoureux, ni d'utiliser pour as surer une bonne application de la semelle des composants sur la surface des vis ayant une longueur déterminée. Selon l'invention, ce résultat est atteint grâce au fait que ladite pièce est un profilé présentant en section la forme d'un U, ayant d'une part une région qui est pourvue de moyens de positionnement et d'immobilisation en rotation pour une tête de vis ayant deux plats parallèles et dont la portion filetée fait saillie au-dessus de la surface, le profilé presentant d'autre part, à une de ses extrémités, une surface transversale venant s'appliquer contre une butée transversale solidaire du radiateur. D'autres particularites de l'invention appara~tront plus clairement à l'aide de la description ci-après. Au dessin annexé La figure 1 représente en perspective avec arrachement partiel, une unité de contrôle électronique dans laquelle sont utilisés des organes selon l'invention ; La figure 2 illustre en perspective l'un des organes utilisés à la figure 1 ; La figure 3 montre une variante de réalisation des surfaces transversales et, Les figures 4 et 5 représentant en élévation et en vue de dessus un profilé muni de deux variantes de réalisation relatives aux moyens de positionnement. Un radiateur (1) susceptible de faire utilisation du dispositif de fixation est illustre à la figure 1 et comporte des ailettes de refroidissement (8), une surface plane (2) des tinée à recevoir un ou plusieurs composants semi-conducteurs sur laquelle ceux-ci seront appliqués. Cette surface comporte au moins une rainure (3) en forme de T, et le cas échéant au moins deux rainures telles que (3) et (4), aboutissant à la surface par un couloir longitudinal (5) relié à un logement (6) parallèle prismatique ayant une dimension transversale supérieure à celle du couloir. Le radiateur comporte en outre un bord, formé par exemple par une surface transversale (7) perpendiculaire à la surface plane (2). Dans chaque rainure est placée une pièce profilée coulissante telle que (9) ou (10), illustrée à la figure 2 et ayant en section la forme d'un U, comprenant une base plane commune (11) et deux branches (12, 13) parallèles entre elles et perpendiculaires à la base ; la pièce (9) respectivement (10), présente au moins une ouverture (14), et une extrémité de la pièce profilée comporte un talon tel que (15) respectivement (38) placé transversalement par rapport à la longueur de la pièce et ayant au moins une dimension latérale supérieure à celle des dimensions transversales de la rainure dans laquelle cette pièce profilée est engagée. Les dimensions transversales (a) et (b) de la région du profilé placée entre les branche et la base sont telles que l'on peut introduire une vis (16) de façon telle que sa tige filetée (17) traverse l'ouverture (14) et que des plats parallèles (55, 56) portés par sa tête (18) -viennent au contact des surfaces internes des branches (12 13) pour empêcher la rotation de cette vis ; lorsqu'une pièce profilée (9) est équipée d'au moins une vis telle que (16) et est engagée dans une rainure (3) de façon que sa base (11) soit dirigée vers la surface plane (2) pour être placée au voisinage de celle-ci, la tige filetée (17) de la vis vient se placer dans le couloir (5) en laissant dépasser son extrémité au dessus de cette surface plane. Le coulissement de la pièce profilée dans la rainure se poursuit jusqu'au moment où le talon (15) vient s'appliquer sur la surface (7), ce qui donne à l'axe de cette vis une position bien déterminée. Lorsque deux pièces (9, 10) équipées chacune d'une vis (26j respectivement (27) sont placées dans deux rainures (3, 4) du radiateur ainsi qu'on le voit à la figure 1, un composant semi conducteur (19) équipé à sa partie supérieure de bornes filetées (20, 21, 22) et à sa partie inférieure d'une semelle isolée et conductrice de la chaleur (23) peut être engagé sur les vis (26, 27), grâce à des ouvertures de fixation propres (24) et (25) ; le module est ensuiteappliqué et fixé sur la surface (2) à l'aide d'écrous (28) respectivement (29). Comme les axes des vis (26, 27) sont positionnes de façon précise, en raison de la coopération des surfaces transversales des talons et de la butée transversale représentée par le bord (7), le module se trouve lui-même placé avec une précision comparable, de sorte que les bornes (20, 21, 22) seront placées en regard d'organes de connexion portés par d' autres éléments, par exemple par une carte à circuits imprimés placée parallèlement à la surface (2), et non représentée à la figure 1. Il est clair que la position longitudinale des ouvertures (14) et leur nombre tiendra compte du nombre de modules et de leur position respective ; éventuellement, d'autres ouver tures supplémentaires et d'autres vis pourraient être utilisées pour fixer des organes de nature différente. Lorsqu'il est nécessaire de changer l'un des composants semi-conducteurs, il suffit de desserrer légèrement les écrous (28, 29) et de tirer les profilés, par exemple à l'aide de leurs talons dans le sens de la flêche F ; tous les organes reliés aux profilés conservent ainsi leurs positions respectives et leur remontage ou le montage de pièces de rechange dans l'ordre convenable ne nécessite donc pas une attention particulière. De plus aucune précaution particulière ne doit être prise relativement à la longueur des vis. Il est évident que des variantes ou des améliorations peuvent être apportées au dispositif décrit sans s'écarter du cadre de l'invention ; c'est ainsi que le talon d'une pièce profilée (57) pourrait prend-re la forme illustrée en (35, 36) à la figure 3, ou que l'on pourrait utiliser l'extrémité (34) d'un profilé comme surface transversale de positionnement longitudinal en l'appliquant contre une surface de butée transversale (33) solidaire du radiateur et appartenant, par exemple, à une plaquette (30) fixée par des vis (31, 32) contre une surface transversale (37) du radiateur opposée à la surface (7), ainsi que cela a été montre à la figure 1.Bien que cette figure 1 représente, pour limiter le nombre de dessins, une pièce profilée dont les deux extrémités sont équipées chacune de moyens distincts permettant leur positionnement longitudinal, il apparait clairement que seul l'un des moyens est effectivement necessaire-pour obtenir le résultat recherché ; toutefois, on peut laisser subsister un talon tel que celui représenté en (38) pour faciliter l'extraction de ladite pièce profilée, si l'on met en oeuvre le système de butée (34, 33). Il est également possible de donner aux branches (12, 13) un léger pincement pour que les têtes de vis, une fois engagées entre celles-ci, n'aient pas tendance a s'échapper des ouvertures (14). Dans le mode de réalisation des moyens de positionnement illustré aux figures 4 et 5, un profile en forme de U (40) présente dans ses branches (45, 46) ou dans sa base (47) des portions partiellement découpées (41, 42) respectivement (43,44) qui pénètrent vers l'intérieur du profilé pour constituer des moyens de positionnement ; les branches effectuant ici encore, une fonction de maintien en rotation. Dans ce dernier cas, les portions découpées coopèrent avec des pans (48, 49) de la tête (50) de la vis ou avec des arêtes (51, 52) de la tète (54) de la vis et la pièce profilée est placée dans une rainure de telle façon que sa base (47) soit éloignée de la surface plane du radiateur. On peut enfin utiliser ces pièces profilées et ces vis pour opérer la fixation et l'application sur la surface du radiateur de composants semi-conducteurs (39) pourvus d'une seule ouverture et de bornes dirigées à l'opposé de leur semelle ainsi que cela est représenté à la figure 1. REVENDICATIONS 1- Dispositif de fixation de composants semi-conducteurs sur une surface plane d'un radiateur métallique, ce composant comportant une semelle isolée et conductrice de la chaleur, qui est appliquée sur ladite surface à l'aide d'au moins une tige filetée qui traverse la semelle et s'engage dans une pièce coulissante placée dans une rainure en forme de T débouchant sur la surface, caractérisé en ce que ladite pièce (9) respectivement (10), respectivement (40) est un profilé présentant en section la forme d'un U, ce profilé ayant d'une part une région qui est pourvue de moyens de positionnement et d'immobilisation en rotation, pour une tète de vis ayant deux plats parallèles et dont la portion filetée (17) fait saillie au dessus de la surface plane (2), le profilé présentant d'autre part à une de ses extrémités une surface transversale venant s'appliquer contre une butée transversale solidaire du radiateur (1). 2- Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de maintien sont constitués par les deux branches parallèles (12, 13) du profilé, entre lesquelles est placée une tête (18) de vis (16) portant des pans ou des plats parallèles, tandis que les moyens de positionnement sont représentés par une ouverture (14) ménagée dans la base (11) du profilé et traversée par la tige filetée, cette base étant placée au voisinage de la surface plane (2) du radiateur (1). 3- Dispositif de fixation selon la revendication 2 caractérisé en ce que les branches (12, 13) du profilé (9) respectivement (10) opèrent un maintien de la vis (16) par pinc#ement des plats (55, 56) de la tête (18). 4- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface transversale est portée par un talon transversal (15) respectivement (38) respectivement (35,36) formé par pliage d'une première extrémité de la pièce profilée (9) respectivement (10), ce talon ayant une dimension qui est supérieure à celle de la rainure (3) respectivement (4), tandis que la surface transversale du radiateur est représentée par un bord latéral (7) de celui-ci. 5- Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface transversale est constituée par une seconde extrémité (34) de la pièce profilée (3) s'appuyant sur une butée transversale (33) d'une pièce (30) rapportée sur le radiateur (1). 6- Dispositif de fixation pour un composant semiconducteur utilisant deux organes de fixation, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend deux pièces profilées (9, 10) identiques disposées dans deux rainures parallèles. 7- Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'immobilisation en rotation sont constitués par les deux branches (45, 46) du profilé, entre lesquelles est disposée une tête de vis présentant des pans (48, 49) respectivement des arêtes (51, 52), tandis que les moyens de positionnement sont constitués par des portions# de parois (41, 42) respectivement (43, 44) partiellement découpées dans les branches (45, 46) respectivement dans la base (47) du profilé et pénétrant dans le volume intérieur de ce dernier pour coopérer avec lesdits pans respectivement lesdites arêtes, ledit profilé (a,O) étant placé dans une rainure de telle façon que sa base soit éloignée de la surface (2) du radiateur (l).