Brevet FR2528627A1 — publié le 19831216

BOITIER POUR DIODE DE PUISSANCE. La présente invention concerne des bottiers pour diodes de forte puissance, par exemple des diodes pouvant supporter des tensions inverses de l'ordre de 200 à 2000 volts et des courants directs de l'ordre de 130 à 100 ampères. Traditionnellement, les diodes de puissance sont disposées dans des bottiers du type représenté en figure 1, ces bottiers comprenant une embase métallique 1 solidaire d'une tige filetée 2, l'embase métallique 1 étant généralement plane et munie de pans, par exemple en hexagone, pour permettre le serrage de la tige filetée 2 dans un alésage correspondant d'un radiateur. La plaquette semiconductrice constituant la diode est placée sur l'embase à l'intérieur d'un pot cylindrique métallique 3 rempli d'une substance isolante 4 dont sort une tresse de connexion 5. Dans certains cas, la tresse de connexion est remplacée par une cosse prolongeant une courte tige. Ces bottiers de diode n'ont pratiquement pas évolué, les utilisateurs et les fabricants s'y étant habitués. Néanmoins, si on les considère avec attention, ils presentent plusieurs inconvénients. D'une part, la tige 2 de fixation entratne que le contact avec le radiateur ne se fait que par la partie périphérique inférieure de l'embase l et non pas par les parties latérales du filet de la vis. D'autre part, ces bottiers sont relativement encombrants dans le sens de la hauteur en raison de la présence de la tresse ou de la tige qui en dépasse. L'objet de la présente invention est de concevoir un nouveau bottier de diode plus simple à fabriquer, moins encombrant, et moins coûteux que ces bottiers de l'art antérieur. Pour atteindre ces objets, la demanderesse a considéré les boîtiers généralement utilisés dans le domaine des composants semiconducteurs de puissance à plusieurs bornes, du type transistor et thyristor qui ont fait de nombreux progrès ces dernières années. Il s'est avéré qu'aucun de ces bottiers ne pouvait etre utilisé tel quel, mais que certains éléments pouvaient en être repris. Ainsi, le bottier selon l'invention utilise des parties qui sont également utilisées pour des bottiers de composants de puissance à plusieurs bornes. Il en résulte une économie de fabrication étant donné que les fabricants de diodes sont généralement aussi fabricants de transistors, thyristors, triacs ou dispositifs du même genre.Il est alors possible de commander les éléments de bottiers en plus grande série et donc d'obtenir une diminution des coûts de production et une rationalisation de la gestion des stocks. Un bottier pour diode de puissance selon l'invention comprend : une embase métallique constituée d'une plaque de base métallique sur laquelle est fixée une collerette cylindrique métallique ; une plaque servant de répartiteur thermique soudée à la plaque de base et portant la diode semiconductrice ; un capot en matière plastique constitué d'une bague cylindrique de hauteur supérieure à celle de la collerette s'embottant sur la périphérie externe de cette collerette et d'un couvercle fermant l'ouverture supérieure de la bague comprenant une ouverture permettant le passage d'un conducteur connecte à la face supérieure de la diode; et une substance isolante durcissable remplissant le bottier, coulée dans l'enceinte délimitee par la plaque de base, la collerette et la bague avant la mise en place du couvercle, celuici étant positionné avant durcissement de la substance isolante de sorte que celle-ci assure la fixation entre eux des divers éléments du bottier.Le conducteur mentionné précédemment est de préférence formé d'une lame métallique repliée à sa partie inférieure pour recouvrir la face supérieure de la diode et repliée à sa partie supérieure immédiatement après la traversée du couvercle pour venir recouvrir la partie centrale de celui-ci, cette partie centrale comprenant un logement propre à contenir un écrou prisonnier, la partie replie supérieure de la lame venant bloquer l'ecrou et comprenant un alésage en regard du filetage de celui-ci. Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ainsi que d'autres seront exposes plus en détail dans la description suivante d'un mode de réalisation particulier faite en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente un bottier de diode de puissance classique - la figure 2 représente une vue en coupe explosée d'un bottier selon la présente invention avant assemblage - la figure 3 représente une vue de dessus de l'embase d'un bottier' selon la présente invention - la figure 4 représente une vue de dessus du couvercle d'un bottier selon la présente invention - la figure 5. représente une vue en coupe d'un bottier selon la présente invention à son état terminal. Comme le représente la figure 2, un bottier selon la présente invention comprend une embase métallique, par exemple en acier, constituée d'une plaque de base métallique 10 sur laquelle est fixée, par exemple par soudure à froid, une collerette cylindrique 11 ; une plaquette de silicium 12 constituant la diode est fixée à la plaque de base 10 par l'intermédiaire d'une plaque 13 en un matériau très bon conducteur thermique, par exemple du cuivre, servant de répartiteur thermique. Le contact sur la face supérieure de la diode 12 est, assure par la partie inférieure repliée 14 d'une lame ou languette métallique conductrice 15. La largeur de cette lame correspond sensiblement aux dimensions de la plaquette semiconductrice. Sur cette embase métallique s'adapte un capot en matière plastique constitue d'une bague cylindrique 16 et d'un couvercle 17.Le diamètre interne de la partie inférieure 18 de la bague cylindrique permet à celle-ci de s'emboîter sur la périphérie externe de la collerette 11. Le diamètre interne de la partie supérieure 19 de la bague 16 permet à celle-ci de recevoir le couvercle 17, un épaulement limitant l'enfoncement de la collerette dans la bague. Le couvercle 17 comprend une partie supérieure 20 en forme de disque dont le diamètre externe est propre à permettre le maintien dans la partie supérieure 19 de la bague 16. Ce disque est muni d'une ouverture le traversant pour permettre le passage de la partie supérieure 22 de la lame conduotrice 15. La partie centrale du disque 20 est creusée pour former un logement 23 propre à recevoir et à bloquer en rotation un écrou. La partie centrale inférieure du disque 20 comprend une protubérance 24.Le logement 23 prévu pour l'écrou se prolonge en son centre par un alésage borgne 25 s'étendant dans la protubérance, cet alésage 25 ayant un diamètre supérieur à celui de la vis que doit recevoir l'écrou placé dans le logement 23. La partie supérieure 22 de la lame métallique conductrice 15 comprend un alésage 26 ayant sensiblement le même diamètre que l'alésage 25. La figure 3 représente une vue de dessus du bottier selon la présente invention sans son capot plastique. On peut y voir une forme particulière en losange de la plaque de base 10 sur laquelle est fixée par soudage à froid la collerette 11. Cette plaque de base comprend des alésages 30 destinés à permettre sa fixation sur un radiateur. On notera que cette embase comprenant l'ensemble de la plaque de base et de la collerette metallique est semblable aux embases utilisées dans des bottiers de thyristors et de transistors couramment désignés sous l'appellation normalisée T03. Ainsi, ces embases fabriquées en très grandes quantités sont disponibles à un prix de grande série. On a également représenté sur la vue de dessus de la figure 3 le répartiteur thermique 13, la pastille de diode 12 et la lame conductrice 15 avec sa partie repliée de contact 14. La figure 4 représente une vue de dessus du couvercle 17. On peut y voir le logement 23 pour un écrou à tête hexonale, l'alésage de dégagement 25, et la fente de passage 21 pour la lame conductrice. Deux rainures parallèles 35 sont également ménagées dans cette face supérieure pour permettre le blocage d'un cavalier dont la fonction sera exposée en relation avec la figure 5. La figure 5 représente une vue en coupe d'un bottier selon la présente invention assemblé. Outre les éléments déjà décrits en relation avec les figures 2 à 4 et qui portent les mêmes références en figure 5, on peut voir un écrou 40 disposé dans le logement 23, une vis 41 s'engageant dans cet écrou à travers l'alésage 26 prévu dans la partie supérieure repliée 22 de la lame conductrice 15, un cavalier 42 présentant une ouverture traversée par la vis et permettant de bloquer entre lui-même et la partie repliée 22 un conducteur d'accès à la diode, et une rondelle 43. La partie interne du bottier est remplie d'une substance isolante durcissable 44. Pour l'assemblage du bottier, le conducteur 15 étant dans la position dressée représentée en figure 2, on place la bague 16, puis on remplit l'enceinte délimitée par cette bague et le fond du bottier de la substance 44 par coulée. Ensuite, on met en place le couvercle 17 alors que la substance 44 est encore dans un état liquide. Tandis qu'elle durcit, cette substance assure la passivation et la protection de la diode 12 tout en assurant la fixation entre eux des différents éléments du bottier. On voit la notamment l'un des roules de la protubérance 24 qui est de permettre une bonne adhérence du couvercle même si la substance isolante durcissable 44 n'affleure pas exactement sur la paroi inférieure du disque 20 de ce couvercle. On replie ensuite la partie supérieure 22 de la lame conductrice 15 et l'on met en place le cavalier, la rondelle et la vis. L'ensemble des éléments constitutifs du bottier est donc prévu pour que ce bottier présente une hauteur aussi limitée que possible tout en étant constitué de façon que la substance coulée 44 assure une bonne adhérence entre les divers éléments. Le rôle de la collerette 11 est d'éviter que le fond du bottier ne puisse se décoller. Pour aider à cette bonne adhérence, les parties internes de la collerette 11, de la bague 16 ou de la protubérance 24 du couvercle 17 pourront être munies d'encoches ou cannelures favorisant encore cette adhérence. La substance isolante thermodurcissable peut etre un produit du type résine époxy. La matière plastique constituant la bague et le couvercle peut etre un produit du type polyamide. On notera également que selon un aspect de la présente invention, la bague 16 est externe à la collerette Il et s'étend jusqu'a la partie inférieure de cette collerette. Ainsi, on augmente la distance entre le métal de la plaque de base 10 et celui des zones métalliques voisines de la vis 41, ce qui permet de réduire la hauteur du bottier tout en évitant les problèmes de décharge électrique superficielle qui peuvent se produire quand la diode est soumise à des tensions élevées. D'autre part, on notera que la forme extérieure du mode particulier de réalisation illustré en figure 5 qui ressemble à une tour à gradin confère au bottier un aspect esthétique souhaité par le demandeur qui a volontairement choisi dans ce but que les diamètres externes du couvercle 17 et de la bague 16 ne soient pas identiques. La présente invention n'est pas limitee aux modes de realisation qui ont ete explicitement decrits ci-dessus. Elle'en englobe les diverses variantes et generalisations incluses dans le domaine des revendications ci-après. REVENDICATIONS. 1. Bottier pour diode de puissance caractérisé en ce qu'il comprend - une embase métallique constituée d'une plaque de base métallique (10) sur laquelle est fixée une collerette cylindrique métallique (11), - une plaque (13) servant de répartiteur thermique soudée à la plaque de base et portant la diode semiconductrice (12), - un capot plastique constitué d'une bague cylindrique (16) de hauteur supérieure à celle de la collerette s'embottant sur la périphérie externe de cette collerette et d'un couvercle (17) fermant l'ouverture supérieure de la bague comprenant une ouverture (21) permettant le passage d'un conducteur (15) connecté à la face supérieure de la diode ; et - une substance isolante durcissable (44) remplissant le bottier, coulée dans l'enceinte délimitée par la plaque de base, la collerette et la bague, avant la mise en place du couvercle, celui-ci étant positionné avant durcissement de la substance de sorte que celle-ci assure la fixation entre eux des divers éléments du bottier. 2. Bottier selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit conducteur est formé d'une lame métallique (15) repliée à sa partie inférieure (14) pour recouvrir la surface de la diode et repliée à sa partie supérieure (22) immédiatement après la traversée du couvercle pour venir recouvrir la partie centrale de celui-ci, cette partie centrale comprenant un logement (23) propre à contenir un écrou prisonnier (40), la partie supérieure repliée de la lame venant bloquer l'écrou et comprenant un alésage (26) en regard du filetage de 11écrou. 3. Bottier selon la revendication 1, caractérisé en ce que le couvercle comprend à sa partie inférieure une protubérance (24) qui s'immerge dans la substance isolante (44) et qui est percée en son centre par un trou borgne (25) prolongeant le logement de l'écrou.