Brevet FR2485807A1 — publié le 19811231

L'invention concerne une source froide ou dissipateur de chaleur pour semi-conducteurs ou dispositifs analogues, compre- nant des ailettes de refroidissement faisant saillie à peu près à angle droit d'une plaque de base. Les ailettes d'un tel dissipateur de chaleur sont habi- tuellement disposées à la façon des dents d'un peigne et de même longueur. Pour obtenir un effet de refroidissement aussi grand que possible, on s'efforce généralement de former une surface très grande dans un volume aussi petit que possible. Cette tentative rencontre notamment des problèmes de production parce que le désir de loger une grande surface sous un petit volume est en contradiction avec les possibilités techniques de pressage. Bien que des essais pour donner une forme conique à la section des ailettes aient donné de bons résultats sur le plan de la fabrication, ils n'étaient pas satisfaisants quant au rendement de refroidissement parce que la vitesse de l'air était la plus faible aux endroits de dissipation de chaleur maximale en raison de l'étroitesse des passages entre les ailettes. Compte tenu-de cet état de la technique, l'invention vise à créer un dissipateur de chaleur comme indiqué au début, qui assure d'une part une action de refroidissement optimale et puisse d'autre part être fabriqué sans problèmes et de manière économique. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, les ailettes sont d'au moins deux hauteurs différentes et sont disposées de façon alternante quant à leurs hauteurs. Il s'est avéré en outre avantageux de mettre en place une pièce profilée rapportée entre deux ailettes voisines et de l'y immobiliser, plusieurs pièces rapportées disposées dans des intervalles voisins entre ailettes étant éventuellement réunies en un ensemble. Selon une autre caractéristique de l'invention, une pièoe profilée rapportée est mise en place entre deux longues ailettes et est immobilisée par serrage sur la courte ailette prévue entre elles. A cet effet, les courtes ailettes présentent de préférence des éléments favorisant le frottement dans la région de leur sommet, notamment des stries. Selon une autre caractéristique de l'invention, la pièce rapportée est emboîtée sur les sommets - lisses ou stries - des courtes ailettes, la pièce rapportée présentant pour cela une ouverture de serrage. Il est dans le cadre de l'invention que la pièce rapportée s'appuie sur les flancs dirigés l'un vers l'autre des longues ailettes par des bras écartés portés par un corps de pièce. Ainsi, selon l'invention, deux longues et une courte ailettes combinées avec une pièce rapportée forment chaque fois au moins deux et de préférence quatre chambres. Pour accrottre l'effet de refroidissement, le corps de la pièce rapportée porte des nervures saillantes transversales à l'axe longitudinal du corps, qui ont à peu près la moitié de la longueur des bras écartés, de sorte qu'elles font saillie dans les chambres mentionnées mais sans toucher les flancs des ailettes. Il s'est révélé avantageux de munir la pièce rapportée d'une tête de serrage qui forme une fente d'emboîtement entre deux bras écartés. Grâce aux mesures indiquées ci-dessus, les conditions d'écoulement sont considérablement améliorées par la forme par- ticulière du dissipateur de chaleur alors que le rapport d'ailettes est fortement réduit. Le dissipateur selon l'invention porte donc des ailettes de refroidissement de différentes hauteurs et les différences de hauteur sont compensées par les pièces rapportées, fixées par ser- rage, qui présentent elles-mêmes des nervures transversales et contribuent de ce fait de façon notable à l'effet de refroidisse- ment. De cette manière, le rapport d'ailettes, qui était jusqu'à présent de 7,25:1, peut être abaissé à environ 4:1. De plus, la fabrication est fortement simplifiée: le dissipateur et la pièce rapportée sont tronçonnés de profilés produits par filage à la presse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais nullement limitatif, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une coupe partielle d'un dissipateur de chaleur pourvu d'une seule pièce rapportée; et - la figure 2 est une coupe de la pièce rapportée repré- sentee séparément. La figure 1 représente un dissipateur de chaleur 1 possé- dant une plaque de base 2 d'une épaisseur i de 15 mm par exemple, d'o font saillie des ailettes de refroidissement 3, 4 de différentes hauteurs a et b (de 40 respectivement 70 mm par exemple) et dont la section diminue vers les sommets arrondis 5, 6. La largeur de base d des longues ailettes 3 est de 5 mm et est légèrement supérieure à la largeur de base e des courtes ailettes 4; de même, la largeur de profil f de 2,5 mm au sommet 5 des longues ailettes 3 n'est que de peu supérieure à la largeur g au sommet 6 des courtes ailettes 4. Le rapport entre la hauteur b des longues ailettes 3 et la distance libre m entre les sommets des longues ailettes est de 3:1, tandis que le rapport entre la hauteur a des courtes ailettes 4 et la distance libre n entre le sommet d'une courte ailette et une longue ailette, voir figure 1, est de 4:1. La distance libre p entre les bases des ailettes est d'environ 7 mm. Les sommets d'ailette 6 peuvent avoir des surfaces striées pour assurer un meilleur maintien en place d'une pièce profilée rapportée 10, laquelle peut être emboîtée par une partie de tête 11 en forme de pince sur une courte ailette 4 et s'appuyer alors par des bras écartés 12, 13 contre les flancs 9 des longues ailettes 3. Il se forme ainsi quatre chambres 14, 15 dans le creux entre chaque fois deux longues ailettes 3 voisines: deux chambres intérieures 14 formées par la plaque de base 2, les ailettes 3, 4 et les bras 12 dépassant de la partie de tête 11 en forme de pince et deux chambres extérieures 15 formées par les parties plus minces des longues ailettes 3 et la pièce rapportée ou embottée 10. Du corps à gradins 20 de la pièce 10 dépassent, des deux c8tés de son axe longitudinal M et à angle droit par rapport à celui-ci, des nervures transversales 21, lesquelles peuvent avoir des hauteurs h égales ou différentes. Les deux bras 12, 13 de chaque paire sont inclinés sous le même angle t ou w par rapport à l'axe M, les bras 12 formant une fente de serrage 22 dans la tête 11. Les deux bras 12 et 13 de chaque côté sont parallèles. La longueur totale g_ de la pièce rapportée 10 est de 35 mm environ. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dissipateur de chaleur pour semi-conducteurs ou dispositifs analogues, comprenant des ailettes de refroidissement faisant saillie à peu près à angle droit d'une plaque de base, caractérisé en ce que les ailettes de refroidissement (3, 4) sont d'au moins deux hauteurs différentes (b, a) et sont disposées de façon alternante quant à leurs hauteurs. 2. Dissipateur de chaleur pour semi-conducteurs ou dispositifs analogues, comprenant des ailettes de refroidissement faisant saillie à peu près à angle droit d'une plaque de base, caractérisé en ce qu'une pièce profilée rapportée (10) est mise en place entre deux longues ailettes (3) voisines et y est immobilisée, plusieurs pièces rapportées disposées dans des intervalles voisins entre ailettes étant éventuellement réunies en un ensemble. 3. Dissipateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une pièce profilée rapportée (10est mise en place entre deux longues ailettes (3) et est immobilisée par serrage sur la courte ailette (4) prévue entre elles, les courtes ailettes présentant de préférence des éléments favorisant le frottement dans la région de leur sommet (6). 4. Dissipateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la pièce rapportée (10) s'appuie sur les flancs dirigés l'un vers l'autre deslongues ailettes (3) par des bras écartés (12, 13) portés par un corps de pièce profilée (20) et/ou est pourvue d'au moins une ouverture de serrage (12/22). 5. Dissipateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que deux longues ailettes (3) et une courte ai- lette (4) forment chaque fois au moins deux et de préférence quatre chambres (14, 15) avec une pièce rapportée (10). 6. Dissipateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le corps (20) de la pièce rapportée (10) porte des nervures saillantes (21) transversales à l'axe longitudinale (M) du corps (20), qui peuvent avoir à peu près la moitié de la longueur des bras écartés (12, 13). 7. Dissipateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les longueurs (h) des nervures transversales d'un côté de la pièce rapportée sont différentes. 8. Dissipateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce rapportée (10) possède une tête de serrage (11) présentant une fente d'insertion (22) entre deux bras écartés (12). 9. Dissipateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la hauteur (a) des courtes ailettes (4) correspond à peu près à un tiers jusqu'à la moitié de la hauteur (b) des longues ailettes (3). 10. Dissipateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le rapport entre la hauteur (a) des courtes ailettes (4) et la distance libre (n) entre le sommet d'une courte ailette (4) et une longue ailette (3) est de 4:1, le rapport entre la hauteur (b) des longues ailettes (3) et la distance libre (m) entre les sommets des longues ailettes pouvant être de 3:1.