Brevet FR2558645A1 — publié le 19850726

ORGANE DE SERRAGE ~ POUR MONTAGE DE SEMI-CONDUCTEUR DE PUISSANCE. La présente invention concerne un organe de serrage associé à un dispositif de montage d'au moins un semi-conducteur de puissance sur un dissipateur thermique. Dans certains dispositifs connus de montage de semi-conducteurs de puissance, du type à refroidissement bilatéral, c'est-à-dire à refroidissement par les deux faces de chaque composant semi-conducteur, on utilise des organes de serrage à bride destinés à enserrer deux dissipateurs thermiques enfermant eux-mêmes le semi-conducteur. La bride est constituée par un barreau métallique rigide qui coopère en son milieu avec un ressort taré, souvent formé par un empilage de rondelles Belleville à écrasement prédéterminé afin d'obtenir l'effort de serrage prescrit, et qui est assujetti à ses extrémités à deux boulons de serrage dont les têtes prennent appui sous une face inférieure du dissipateur inférieur ou sous une contre-bride associée à cette face et dont les écrous prennent appui sur la face supérieure de la bride.Les boulons sont entourés d'un canon isolant qui assure l'isolement entre, d'une part, le dissipateur supérieur et la bride, qui sont au potentiel de la face supérieure du semi-conducteur et, d'autre part, le dissipateur inférieur, qui est au potentiel de la face inférieure du semi-conducteur. Les connexions électriques sont alors réalisées sur les dissipateurs. Quand on monte plusieurs composants semi-conducteurs sur un même dissipateur, ou sur des dissipateurs juxtaposés, il convient de respecter les distances prescrites d'isolement entre les brides de serrage de semi-conducteurs voisins, ou entre les brides et l'enveloppe métallique du dispositif de montage des semi-conducteurs. Le respect des distances d'isolement prescrites se traduit par un encombrement excessif du dispositif de montage ou bien, pour un encombrement imparti, ne permet pas de loger des organes de serrage d'entraxe suffisant entre boulons et, par conséquent, ne permet pas de monter des semi-conducteurs de diamètre suffisant. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients des dispositifs connus de montage pour semi-conducteurs de puissance grâce à une conformation particulière du barreau métallique de l'organe de serrage. Elle concerne un organe de serrage pour au moins un semiconducteur de puissance logé dans un dispositif de montage comprenant un dissipateur thermique, 11 organe de serrage comportant une bride constituée par un barreau métallique qui coopère en son milieu avec un ressort taré applicable directement ou indirectement sur une face supérieure du semi-conducteur et qui est assujetti à ses extrémités à deux boulons de serrage prenant appui, d'une part, contre une face inférieure d'appui associée au dissipateur et, d'autre part, contre une face supérieure d'appui associée à la bride. Selon l'invention, le barreau métallique constituant la bride présente à ses extrémités au moins un retrait latéral permettant en position de montage sur le dissipateur d'établir une distance d'isolement prédéterminée vis-à-vis d'une enveloppe métallique ou d'une bride voisine du dispositif de montage, ce retrait latéral étant situé au voisinage immédiat de l'axe du boulon correspondant. Le retrait latéral, qui peut être délimité par une surface arrondie ou par un ou deux pans obliques, faisant de préférence un angle de 450 avec l'axe du barreau, est particulièrement approprié à un montage en biais des organes de serrage et permet ainsi de loger des composants semi-conducteurs de fort diamètre dans un dispositif de faible encombrement. Les avantages ainsi que les particularités de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description ciaprès. La figure 1 représente en élévation un organe de serrage selon l'invention avec coupe axiale partielle de l'un de ses boulons de serrage-. La figure 2 montre en perspective le barreau métalli que constituant la bride de l'organe de serrage de la figure 1. Les figures 3a, 3b, 3c montrent différentes formes d'extrémité du barreau métallique. La figure 4 représente en vue de dessus un exemple du dispositif de montage selon l'invention. L'organe de serrage 10 illustré par la figure 1 est destiné à fixer et presser un composant semi-conducteur de puissance 11 de diamètre maximal D tel qu'une diode ou un thyristor sur un dissipateur thermique 12. On constate que l'organe de serrage 10 comprend une bride constituée par un barreau métallique rigide 13 qui coopere en son milieu avec un ressort 14 à vis de tarage 15 ; le ressort est formé d'un empilage de rondelles Belleville appliqué par l'intermédiaire d'une barre de connexion 16 sur le semi-conducteur 11. La largeur de la barre 16 est notamment fonction de sa plage d'appui sur la face supérieure lIa du semi-conducteur. La vis 15 est logée dans un orifice 17 du barreau 13. Une autre connexion 18 est prévue sur le dissipateur 12. Le barreau 13 comporte à ses extrémités deux orifices 20, 21 d'axes verticaux permettant le passage de tiges filetées ou de boulons 22, 23 entourés chacun d'un canon isolant 24, 25 ; les axes des orifices 20, 21 présentent un entraxe E. La tête de chaque boulon est logée dans une glissière 26 du dissipateur où elle prend appui contre une surface 27. L'écrou 28 du boulon prend appui sur le canon isolant et donc sur la face supérieure du barreau. Selon l'invention, le barreau métallique 13 présente un retrait latéral R à chacune de ses extrémités ; le retrait R avoisine l'axe correspondant de l'orifice 20, 21 et il est délimité soit par deux pans obliques 30, 31 - faisant, de préférence, un angle de 450 avec l'axe du barreau (figure 3a) -, soit par un seul pan oblique 32 (figure-3b), soit par une surface arrondie 33 (figure 3c). Le dispositif de montage de la figure 4 illustre l'intérêt présenté par l'organe de serrage à bride biseautée ou arrondie conformément à l'invention. Ce dispositif de montage 40 est destiné à loger dans un cadre isolant 41 fixé à un dissipateur thermique unilatéral 42 deux composants semiconducteurs 43, 44 au moyen d'organes respectifs de serrage 45, 46. Ceux-ci comprennent chacun un barreau métallique 47 muni à ses extrémités de retraits latéraux R autorisant le respect d'une distance d'isolement D1 entre une enveloppe métallique 48 du dispositif et le pan coupé 49 correspondant du barreau et d'une distance d'isolement D2 entre les pans coupés 49 en regard de deux barreaux voisins. Il va de soi que l'on peut apporter, sans sortir du cadre de l'invention, des modifications au mode de réalisation décrit. En particulier, l'organe de serrage décrit s'applique aussi bien aux montages de semi-conducteurs de puissance à dissipation thermique bilatérale, de même qu'aux organes de serrage à bride élastique. Revendications de brevet 1. Organe de serrage pour au moins un semi-conducteur de puissance logé dans un dispositif de montage comprenant un dissipateur thermique, l'organe de serrage comportant une bride constituée par un barreau métallique qui coopère en son milieu avec un ressort taré applicable sur une face supérieure du semi-conducteur et qui est assujetti à ses extrémités à deux boulons de serrage prenant appui, d'une part, contre une face inférieure d'appui associée au dissipateur et, d'autre part, contre une face supérieure d'appui associée à la bride, caractérisé en ce que le barreau métallique (13, 47) constituant la bride présente à ses extrémités au moins un retrait latéral (R) assurant en position de montage une distance prescrite d'isolement (48) ou (D2) vis-à-vis d'une autre bride adjacente du dispositif de montage, le retrait latéral avoisinant l'axe du boulon de serrage (22, 23) correspondant. 2. Organe de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le retrait latéral (R) du barreau métallique (13, 47) est délimité par une surface arrondie (33). 3. Organe de serrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le retrait latéral (R) de l'extrémité du barreau métallique (13, 47) est délimité par au moins un pan oblique (30-32, 49). 4. Organe de serrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le retrait latéral (R) de l'extrémité du barreau métallique (13, 47) est constitué par deux pans (30, 31, 49) faisant 450 par rapport à l'axe du barreau. 5. Dispositif de montage de semi-conducteurs de puissance comprenant une enveloppe métallique logeant des supports isolants fixés aux dissipateurs et sur lesquels sont appliqués les semi-conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend, en association avec au moins les semi-conducteurs (43, 44) voisins de l'enveloppe métallique (48), les organes de serrage selon l'une des revendications 1 a 4. 6. Dispositif de montage de semi-conducteurs de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend au moins pour des semiconducteurs voisins (43, 44) les organes de serrage selon l'une des revendications 1 à 4.