Brevet FR2558646A1 — publié le 19850726

DISPOSITIF DE MONTAGE ET DE CONNEXION POUR SEMI-CONDUCTEUR DE PUISSANCE. La présente invention concerne un dispositif de montage et de connexion pour au moins un composant semi-conducteur de puissance sur un dissipateur thermique unilatéral. Un tel dispositif comprend le dissipateur et un dispositif de serrage associé à chaque composant semi-conducteur pour appliquer celui-ci sur le dissipateur, et prenant appui, d'une part, sur le dissipateur et, d'autre part, sur le composant semi-conducteur par l'intermédiaire d'une barre de connexion. Les dispositifs de montage connus pour semi-conducteurs de puissance à refroidissement unilatéral, c'est-a-dire s'effectuant sur une seule face du semi-conducteur, utilisent parfois un bottier isolant de hauteur calibrée en fonction de celle du semi-conducteur ; dans le bottier se trouve un ressort taré de manière à produire l'effort de serrage prescrit. La connexion électrique de puissance est réalisée soit par une tige filetée sortant du bottier à la partie supérieure de celui-ci, soit par une plage de raccordement rigide sortant du bottier sur l'un des cotés de celui-ci. Un tel dispositif a pour inconvénient de nécessiter une association contraignante du composant semi-conducteur, de son bottier et du ressort de serrage, en particulier en fonction de la hauteur et du diamètre du composant ; de plus, le mode de connexion utilisé entraîne une cascade de contacts électriques provoquant des échauffements successifs nocifs pour le semi-conducteur, et/ou des contraintes mécaniques dues à des connexions rigides et dommageables pour la fiabilité du semi-conducteur. Dans un autre dispositif de montage connu, du type à refroidissement bilatéral, c'est-à-dire par les deux faces du composant semi-conducteur, on utilise des brides de serrage destinées à enserrer deux dissipateurs thermiques enfermant le semi-conducteur. La bride comporte un ressort taré afin d'obtenir l'effort de serrage prescrit. Dans ce cas, les connexions électriques sont réalisées sur les dissipateurs qui assurent également la fonction de conducteurs électriques. Un tel dispositif, transposé à des montages à refroidissement unilatéral faisant intervenir un ou plusieurs composants semi-conducteurs, a pour inconvénient de requérir une adaptation lorsqu'on désire utiliser des semi-conducteurs de hauteurs différentes ou à larges tolérances de hauteur, soit lors du montage d'origine, soit lors du remplacement d'un semi-conducteur sur le lieu d'exploitation. On obtient l'adaptation souhaitée au moyen d'une connexion à tresse ou au moyen d'une connexion rigide avec insertion de cales ou d'autres systèmes de rattrapage de cotes. Ces solutions ont dans l'ensemble pour inconvénient d'être relativement onéreuses. La présente invention a notamment pour but de remédier aux défauts précités et de créer un dispositif de montage et de connexion simple adaptable à des semi-conducteurs de puissance de hauteurs variables. Selon l'invention, dans un dispositif de montage et de connexion du type précité, la barre de connexion insérée entre le composant semi-conducteur et le dispositif de serrage de celui-ci est feuilletée, de manière à présenter dans le sens de sa longueur une grande flexibilité à partir d'une plage de fixation sur un support fixe. Il en résulte que le dispositif de connexion s'adapte de lui-même, sans aucun réglage ni adjonction de cale, à des semi-conducteurs de hauteurs variables en fonction de leur origine ou de leurs tolérances de fabrication. La barre feuilletée peut avantageusement être immobilisée par des moyens de fixation sur la plage de fixation du support constitué par un cadre isolant, lui-même fixé au dissipateur thermique, afin de pouvoir fléchir à partir de cette plage de fixation jusqu'à sa plage de serrage sur le semi-conducteur le plus proche. Il en résulte la possibilité d'un démontage aisé de la barre et une grande facilité de remplacement des semi-conducteurs. Lorsque le dispositif comporte plusieurs composants semiconducteurs, le cadre isolant peut présenter entre deux semi-conducteurs voisins, un point d'appui pour la barre feuilletée, la hauteur de ce point d'appui par rapport à la surface du dissipateur sur laquelle reposent les semiconducteurs étant inférieure à la hauteur minimale admissible des semi-conducteurs. Les avantages ainsi que les particularités de l'invention apparaîtront clairement à la lumière de la description ci après. La figure 1 représente en perspective un dispositif de montage et de connexion conforme à l'invention, comportant deux semi-conducteurs de puissance. La figure 2 représente en élévation latérale une coupe du dispositif de la figure 1 selon le plan de symétrie de la barre. La figure 3 est une vue similaire montrant le profil pris par la barre feuilletée avec deux semi-conduc teurs de hauteurs différentes. Le dispositif de montage et de connexion représenté sur les figures présente un cadre moulé 10 en matériau isolant muni d'un logement 11 pour recevoir par emboîtement un dissipateur thermique unilatérale 12 par exemple en aluminium ; le cadre 10 comporte deux fenêtres 13, 14 prévues pour loger chacune un composant semi-conducteur de puissance 15, 16 de hauteur et de diamètre variables, par exemple une diode ou un thyristor. A chaque semi-conducteur 15, 16 est associé un dispositif de serrage 17, 18 simplement esquissé sur la figure 1 et prenant appui, d'une part, sur le dissipateur et, d'autre part, sur le semi-conducteur par l'intermédiaire d'une barre commune 20 de connexion en cuivre. Chaque dispositif de serrage 17, 18 exerce sur son semi-conducteur 15, 16 un effort respectif F1, F2. Selon l'invention, la barre 20 est feuilletée et se compose de plusieurs lames 20a superposées ; on utilise dans le présent exemple trois lames. La barre 20 est liée à une lame 21 de connexion, tandis qu'une barre 22 est logée dans le cadre et fixée directement au contact du dissipateur 12 pour assurer un trajet de courant 21, 20, 15, 16, 12, 22. La barre 20 repose sur une plage 23 du cadre 10 et elle est fixée sur cette plage par des moyens de fixation comprenant une vis 24 coopérant avec une barrette transversale fixe en acier 25, ceci permettant de soulager la barre 20 des efforts d'arrachement exercés sur la lame 21. Entre les deux fenêtres 13, 14, le cadre 10 comprend une plage d'appui 30 munie d'un téton 31 pénétrant dans un orifice 32 de la barre feuilletée 20. La hauteur h de la plage 30 par rapport à la surface supérieure 32 du dissipateur 12 est, de préférence, inférieure à la hauteur minimale admissible des semi-conducteurs 15, 16. La barre 20 est, par ailleurs, immobilisée par des butées latérales venues de moulage avec le cadre 10 et qui ne seront pas davantages décrites. On a souligné sur la figure 3, de manière fortement exagérée, l'aptitude à la flexion de la barre feuilletée 20 dans le cas de deux semi-conducteurs 15, 16 de hauteurs différentes. La différence de hauteur que la barre 20 est capable d'absorber peut par exemple être de l'ordre de 2,5 mm. Il va de soi que l'on peut apporter au mode de réalisation décrit des modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Revendications de brevet 1. Dispositif de montage et de connexion pour au moins un semi-conducteur de puissance sur un dissipateur thermique unilatéral, comprenant un tel dissipateur et un dispositif de serrage associé à chaque composant semi-conducteur pour appliquer celui-ci sur le dissipateur, le dispositif de serrage prenant appui, d'une part, sur le dissipateur et, d'autre part, sur le semi-conducteur par l'intermédiaire d'une barre de connexion, caractérisé en ce que la barre de connexion (20) est feuilletée pour présenter dans le sens de sa longueur et à partir d'une plage de fixation (23) sur un support fixe 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la barre feuilletée (20) est immobilisée sur la plage de fixation (23) du support fixe 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la barre feuilletée (20) comprend plusieurs lames superposées (20a), la somme des hauteurs de ces lames étant prédéterminée en fonction de l'intensité du courant susceptible de parcourir la barre et l'épaisseur de chaque lame étant prédéterminée en fonction de la souplesse que l'on désire donner à la barre feuilletée. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant au moins deux semi-conducteurs, caractérisé en ce qu'il est prévu entre deux semi-conducteurs voisins (15, 16) un point d'appui (30) pour la barre feuilletée (20), la hauteur (h) de ce point d'appui par rapport à la surface du dissipateur (12) étant égale ou inférieure à la hauteur minimale admissible des semi-conducteurs.