Brevet FR2492620A1 — publié le 19820423

La présente invention concerne un dispositif pour le montage de composants électriques et/ou électroniques, fonctionnant avec une densité de dissipation élevée à un potentiel haute tension superposé et disposés sur une couche d'isolation principale avantageusement en matière plastique, et en particulier d'alimentations à découpage pour la production de haute tension dans des applications mobiles, dans lesquelles le poids et l'encombrement sont optimisés. Il est souvent nécessaire de refroidir des composants indivi- duels ou des montages complets fonctionnant avec une forte densité de dissipation à un potentiel haute tension superposé, afin d'évacuer la chaleur produite et de protéger les composants contre une destruction par surchauffe. Il est par exemple possible pour ce faire d'encapsuler les composants ou un montage complet dans une masse à coulée directe. Les matériaux d'encapsulage usuels présen- tentent toutefois l'inconvénient d'une faible conduction thermique, qui limite la densité de puissance et charge mécaniquement les com- posants. Une fissuration dans la masse d'encapsulage sous haute tension risque en outre d'entraîner la défaillance totale d'un ou plusieurs composants. Le retrait de durcissement et thermique de la masse à couler soumet en outre souvent les composants totalement encapsulés à de fortes contraintes mécaniques. Une seconde possibilité d'évacuation de la puissance dissipée consiste à disposer les composants dans de l'huile isolante, à l'intérieur d'un système fermé, ou de les soumettre à un refroi- dissement par gaz. De coûteux modèles de boîtier et procédures de remplissage sont alors nécessaires. L'invention a pour objet un dispositif du type précité, per- mettant de réaliser de faibles épaisseurs homogènes des couches constituant la couche d'isolation principale et par suite de minimi- ser le risque de fissuration de la couche d'isolation selon le critère de Griffith. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, un écran métallique est encapsulé dans la couche d'isolation principale pour le montage des composants; un potentiel superposé prédéterminé est appliqué à l'écran métallique et minimise la tension entre le composant et l'écran métallique; et l'écran métallique absorbe la dissipation des composants avec une forte densité de flux calori- fique puis, après l'avoir distribuée, la cède à travers la couche d'isolation principale avec une faible densité de flux calorifique. Outre la sollicitation mécanique relativement faible de la couche d'isolation principale, qui ne subit pratiquement aucune variation de volume, l'invention présente l'avantage de permettre des densités très élevées des composants électroniques employés, malgré la haute tension présente, avec un poids et à un prix favo- rables. D'autres avantages résident dans la souplesse d'adaptation aux réalisations de montage les plus diverses, la fiabilité élevée même dans le cas de cyrcles de température, et la facilité d'adap- tation par exemple à des champs maximaux et à des lignes de fuite minimales spécifiés par le client. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et du dessin annexé sur lequel: la figure 1 représente deux écrans métalliques encapsulés dans une matière plastique; la figure 2 représente une réalisation particulière d'une contre- électrode pour l'écran métallique qui reçoit les composants; et la figure 3 représente un dispositif complet pour le montage de composants. Les écrans métalliques 2 et 3, encapsulés sur la figure 1 dans une masse plastique représentant la couche d'isolation princi- pale 1, sont constitués chacun par un récipient métallique en forme de cuve, rectangulaire par exemple. Des contacts appropriés per- mettent de maintenir ces écrans métalliques 2 et 3 à un potentiel prédéterminé. Les espaces 4 et 5 de montage des composants élec- triques et/ou électroniques sont ceux formés par les récipients métalliques en forme de cuve. La figure 2 représente la réalisation d'une contre-électrode pour les écrans métalliques; la contre-électrode est formée par un cadre 6 rectangulaire et une plaque métallique 7, centrée par rap- port aux parois latérales. Dans ce cas, les deux espaces 8 et 9 formés par les parois latérales et la plaque métallique 7 sont utili- sables comme espaces pour le montage des composants. Dans le dispositif selon figure 3, un écran métallique 2 selon figure 1 est relié par une couche d'isolation principale 1 à la contre-électrode selon figure 2, portée par exemple au potentiel de terre. L'écran métallique 2 sert au montage de composants élec- triques et/ou électroniques, dont seule une diode 10 est représentée. La dissipation de composants électriques ou électroniques, ou de montages électroniques, se produit le plus souvent dans des régions très limitées, par exemple dans la jonction de la diode 10. Lorsque les tensions apparaissant dans une région du montage sont simulta- nément comparables ou inférieures a un potentiel superposé à cette région, il est avantageux de délimiter ladite région par l'écran métallique 2. La dissipation est transmise à cet écran avec une forte densité de flux calorifique. L'écran métallique étant porté à un potentiel approprié (superposé), c'est-a-dire la tension étant mini- misée entre le composant 10 et l'écran métallique 2, il est possible de réaliser une couche d'isolation 1 suffisamment mince pour que la chute de température demeure faible. Après avoir été distribuée dans l'écran métallique 2, la chaleur peut être transmise à travers la couche d'isolation principale 1 avec une faible densité de flux calorifique. Il est possible de réaliser l'écran métallique de façon a éviter tout renforcement du champ. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 24926!O Revendications 1. Dispositif pour le montage de composants électriques et/ou électroniques, fonctionnant avec une densité de dissipation élevée à un potentiel haute tension superposé et disposés sur une couche d'isolation principale avantageusement en matière plastique, et en particulier d'alimentations à découpage pour la production de haute tension dans des applications mobiles, dans lesquelles le poids et/ou l'encombrement sont optimisés, ledit dispositif étant carac- térisé en ce qu'un écran métallique (2, 3) est encapsulé dans la couche d'isolation principale (1) pour le montage des composants (10); un potentiel superposé prédéterminé est appliqué à l'écran métallique (2, 3) et minimise la tension entre le composant (10) et l'écran métallique (2, 3); et l'écran métallique (2, 3) absorbe la dissipation des composants (10) avec une forte densité de flux calorifique puis, après l'avoir distribuée, la cède à travers la couche d'isolation principale (1Y avec une faible densité de flux calorifique. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé par l'emploi d'un écran métallique (2, 3) qui, par sa réalisation, interdit un renforcement du champ. 3. Dispositif selon une des revendications 1 et 2, caractérisé par l'emploi comme écran métallique (2, 3) d'un récipient métallique en forme de cuve (4, 5), dont l'espace intérieur est blindé par rapport au potentiel de terre.