Brevet FR2595167A1 — publié le 19870904

L'invention concerne un dispositif de mise en parallèle de composants électroniques de puissance, lesdits composants étant fixés sur un radiateur unique. Un composant électronique actif se présente généralement sous la forme d'un solide de forme cylindrique ou parallélépipédique d'où émerge un nombre plus ou moins grand de pattes. Lorsqu'il s'agit d'un composant de puissance une des faces planes de l'encapsulage est généralement constituée d'une surface métallique permettant l'évacuation des calories produites dans le substrat semiconducteur par le passage du courant de relativement forte intensité et servant également de connexion de puissance. Pour certaines applications, il peut se produire que l'intensité admissible par les composants disponibles ne soit pas suffisante et nécessite la mise en parallèle d'un nombre plus ou moins grand de ceux-cie Des impératifs d'ordre économique peuvent également conduirent à la m#me solution. La mise en parallèle des composants de puissance se fait sensiblement de la m#me manière que pour les composants classiques, ctest-à-dire en reliant les sorties homologues par des fils de connexion. Toutefois pour certains composants de puissance montés dans des boîtiers du type TO 126, TO 220, SOD 38 par exemple, la plaque radiateur constitue une seconde sortie d'une même électrode, par exemple le collecteur pour les transistors. Dans ce cas, on peut utiliser le radiateur sur lequel sont fixées par les plaques radiateur des composants à mettre en parallèle comme moyen de connexion de l'électrode correspondante. L'utilisation du radiateur comme connexion présente l'avantage d'une insensibilité aux vibrations quasiment parfaite, qualité appréciable lorsque le montage électronique travaille dans un environnement difficile tel celui que l'on peut trouver à bord de véhicules terrestres ou aériens. La mise en parallèle de composants à temps de commuI;at## courts nécessite un équilibrage précis de certaines de leurs caractéristiques, équilibrage délicat à réaliser par suite de la présence du bruit électromagnétique dans des connexions relativement longues. L'invention propose un dispositif de mise en parallèle de composants actifs de puissance permettant le filtrage du bruit électromagnétique, le refroidissement efficace des composants et une parfaite rigidité des connexions. Le dispositif de mise en parallèle de composants électroniques de puissance, selon l'invention, est remarquable en ce qu'il est constitué d'un empilage comportant : une plaque support, faisant fonction de radiateur et éventuellement de connexion électrique, sur une face de laquelle sont fixés les composants électroniques, une des pattes desdits composants étant connectée éventuellement à ladite plaque support; au moins une plaque de connexion, isolée électriquement de la plaque précédente, ladite plaque de connexion assurant la connexion électrique d'une des pattes des composants disposés à sa périphérie; et une plaque couvercle, isolée électriquement des plaques précédentes, disposée au-dessus de celles-ci et débordant des plaques de connexion, ladite plaque couvercle servant de plaque de connexion pour la dernière des pattes des composants. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'inven- tion peut entre réalisée. La figure 1 est une vue éclatée d'un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique d'une partie du dispositif selon une autre forme de réalisation. La figure 3 est une vue partielle en coupe de la figure I. L'exemple de la figure 1 concerne un dispositif de mise en parallèle de transistors de puissance montés dans un boftier du type TO 220. Ces transistors sont enrobés dans un bottier de forme parallélépipédique dont une des petites faces porte les pattes d'entrée-sortie (E/S) et dont l'une des grandes faces est formée d'une partie d'une plaque radiateur qui se prolonge au-delà du ctté opposé à celui portant les pattes et présente un trou cylindrique de fixation sur un radiateur extérieur. les trois pattes E/S correspondent à l'émetteur E, au collecteur C et à la base B. La plaque radiateur correspondant à la sortie collecteur, il n'y a aucun inconvénient à supprimer la patte correspondante de manière à ne conserver que celles correspondant à la base et à l'émetteur. Le dispositif représenté est constitué d'au moins trois éléments : une plaque support 1 sur laquelle sont fixés par leur plaque radiateur les composants 2 à 6; une plaque de connexion 7, isolée électriquement de la plaque support, et sur laquelle sont soudées les pattes, par exemple, des émetteurs; une plaque couvercle 8 isolée électriquement des plaques précédentes et sur laquelle sont soudées les pattes des bases. L'isolement électrique de cette dernière plaque 8 est obtenu dans le cas des composants décrits, en faisant reposer la plaque sur la grande face isolante des boftiers en matière plastique des transistors. Des ouvertures Il prévues dans la plaque permettent le passage des pattes qui sont repliées sur la face supérieure et soudées. On obtient ainsi un empilage compact dont au moins les connexions formant la plaque 7 sont protégées du bruit électromagnétique par la plaque support 1 et la plaque couvercle 8. Par suite de la hauteur des boîtiers, la circulation de l'air est assurée entre la face supérieure de la plaque support 1 faisant fonction de radiateur et la face inférieure de la plaque de connexion 8. On peut obtenir une circulation d'air semblable en prévoyant entre la plaque support et la plaque couvercle des entretoises et en particulier lorsque le nombre de pattes conduit à prévoir un nombre de plaques de connexion dont l'empilement aurait une hauteur supérieure à celle des corps des composants. Dans l'exemple représenté, il est prévu un boîtier 9, susceptible de se fixer sur la plaque support afin d'encapuchonner la plaque couvercle 8 et de permettre, par exemple, l'adaptation d'une prise à l'extrémité de conducteurs connectés aux plaques 1, 7 et 8. Le bottier permet éventuellement le maintien mécanique de la plaque support. La configuration adoptée dans cet exemple est cylindrique. Afin de réduire au maximum les distances entre les pattes devant être interconnectées et par suite de la forme des composants, on a trouvé préférable de disposer ces derniers selon un cercle, les pattes étant tournées vers le centre. Les pattes E de commande sont soudées directement sur une plaque de connexion 7 inscrite dans le polygone formé par les faces portant les pattes. Cette plaque est constituée par exemple d'une rondelle découpée dans une plaque de résine époxy cuivrée sur une face, la couche formant les connexions pouvant être conformée selon un circuit comportant des composants passifs imprimés ou rapportés. Eventuellement, la plaque 7 est constituée d'une plaquette d'alumine sur laquelle on a sérigraphié des liaisons aux pattes des composants comportant éventuellement des composants passifs telles que des résistances d'équilibrage. La plaque de connexion 7 peut titre munie d'un passage isolé 10 pour la connexion de la plaque support 1. La plaque couvercle 8 représentée, porte, à titre d'exemple, des ouvertures cylindriques 11 et 12 servant de passages, respectivement aux pattes B et aux moyens de connexion de la plaque support à un conducteur de sortie, et une découpe 13 ayant la m#me fonction mais permettant une plus grande facilité de passage. Selon une définition générale de la configuration du dispositif, celui-ci est constitué d'un empilage comportant une plaque support 1, faisant fonction de radiateur et éventuellement de connexion électrique sur une face de laquelle sont fixés, de part et d'autre de son ou ses axes de symétrie, des composants électroniques dont les pattes d'entrée-sortie font face au(x) dit(s) axe(s), une des pattes C desdits composants étant connectée à ladite plaque support, au moins une plaque de connexion 7, coaxiale 00' à la plaque support 1, isolée électriquement de la plaque précédente, disposée entre les pattes des composants 2 à 6, assurant la connexion électrique d'une des pattes E des composants, et une plaque couvercle 8, isolée électriquement des plaques précédentes, disposée au-dessus de celles-ci et débordant des plaques de connexion, ladite plaque couvercle servant de plaque de connexion pour la dernière des pattes B des composants, les plaques de connexion et couvercle présentant des passages pour des conducteurs de sortie connectés aux plaques support et de connexion précédentes. Selon d'autres formes de réalisation les plaques présentent une forme polygonale. Dans le cas de plaques de forme carrée ou rectangulaire (figure 2), les composants seront disposés symétriquement de part et d'autre des deux axes de symétrie longitudinale XX' et transversale YY' de manière que la paroi portant les sorties de chacun des composants soit parallèle au c8té de la plaque situé du même côté par rapport à l'axe de symétrie et dirigée vers ledit axe. Il en est ainsi par exemple pour les composants 14, 15 dont la paroi portant les pattes sont parallèles au cSté A'B' situé du m#me côté par rapport à l'axe de symétrie YY' et pour les composants 16, 17 parallèles à ÂA'D' situé du même c8té de l'axe de symétrie XX'. Le cas de plaques de forme polygonale à plus de quatre cOtés est semblable à celui des plaques de forme circulaire avec un seul axe de symétrie 00' perpendiculaire à la face de la plaque support. Selon une forme de réalisation non représentée, les plaques d'un même empilage peuvent présenter une forme circulaire et une forme polygonale. On peut prévoir, entre les composants actifs d'un mdme type, des emplacements pour des composants passifs ou des composants actifs d'un autre type, des plaques de connexion étant alors prévues pour leur connexion. La figure I montre deux emplacements vides destinés à recevoir de tels composants. La figure 5 montre une vue partielle en coupe d'un dispositif tel que représenté figure 1 et plus particulièrement les moyens de connexion de conducteurs de sortie à la plaque support et à la plaque couvercle. Des moyens identiques peuvent outre utilisé pour les autres plaques. Comme il a été indiqué précédemment la plaque de connexion 7 porte un passage 10 pour les moyens de connexion 18 d'un conducteur de sortie 19 à la plaque support 1 qui dans l'exemple de réalisation a également une fonction de plaque de connexion pour une électrode C (collecteur) des transistors de puissance 2 à 6 considérés. Le passage 10 est disposé à l'aplomb d'un trou fileté 20 prévu dans la plaque support 1 et destiné à recevoir une vis filetée 21 dont la tête 22 porte un perçage borgne 23 d'un diamètre légèrement supérieur à celui du conducteur 19 qui y sera soudé. La vis 21 est isolée aux passages 12 et 10 de la plaque couvercle 8 et de la ou des plaques de connexion 7 par des moyens connus tel par exemple qu'une gaine de caoutchouc thermodurcissable0 Des moyens semblables 24 assurent la connexion de la plaque couvercle 8 avec un conducteur de sortie 25o Dans l'exemple représenté les pattes B des transistors sont prévues soudées sur la face supérieure de la plaque 8. On peut prévoir, selon une forme de réalisation, une plaque couvercle formée de deux plaques dont une seule porte des passages 11 dans lesquels passent les pattes B qui, après recourbement sur la surface de la première plaque, sont serrées entre les deux plaques. Le dispositif précédemment décrit et représenté s'applique à des composants à trois pattes d'entrée-sortie, mais comme il a été évoqué, le dispositif peut convenir également pour des composants à quatre, six ou huit pattes par exemple pour des transistors montés en "push-pull" (quatre pattes), des ensembles plus complexes du type "alimentation à découplage" ou des transistors comportant une régulation ou une surveillance de ltétat de saturationX D'une manière générale les dispositifs précédemment décrits permettent de minimiser la longueur des connexions et ainsi d'éauilibrer plus facilement les impédances de connexion. REVENDICAXIONS 1. Dispositif de mise en parallèle de composants électroniques de puissance, lesdits composants étant fixés sur un radiateur unique, caractérisé en ce que ledit dispositif est constitué d'un empilage comportant une plaque support (1), faisant fonction de radiateur et éventuellement de connexion électrique, sur une face de laquelle sont fixés les composants électroniques (2-6), une des pattes (C) desdits composants étant connectée éventuellement à ladite plaque support (1); au moins une plaque de connexion (7), isolée électriquement de la plaque précédente, ladite plaque de connexion (7) assurant la connexion électrique d'une des pattes (B) des composants (2-6) disposés à sa périphérie; et une plaque couvercle (8), isolée électriquement des plaques précédentes, disposée au-dessus de celles-ci et débordant des plaques de connexion (7), ladite plaque couvercle (8) servant de plaque de connexion (7) pour la dernière des pattes (B) des composants 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants électroniques (2-6) sont fixés sur la plaque support (1) de part et d'autre de son (ou de ses) axe(s) de symétrie (00', XX', YY') de façon que les pattes d'entrée-sortie fassent face au(x) dit(s) axe(s) de symétrie, et en ce que la (ou les) plaque(s) de connexion (7) et la plaque couvercle (8) sont coaxiales au dit axe de symétrie (00'). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une partie des plaques (1, 7, 8) sont circulaires. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une partie des plaques (1, 7, 8) sont polygonales. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une des plaques de-connexion (7) se présente sous forme d'un circuit comportant des composants passifs. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil est prévu des entretoises entre la plaque support (1) et la plaque couvercle (8) permettant la circulation d'air entre les composants fixés sur la plaque support. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qutil comporte un bottier (9), encapuchonnant au moins partiellement la plaque couvercle (8), fixé à la plaque support (1), assurant le maintien mécanique de ladite plaque.. 8. Dispositif selon la revendication i, caractérisé en ce que les plaques de connexion (7) et -couvercle (8) présentent des passages (12) pour des conducteurs de sortie (19, 25) connectés aux plaques support (i) et de connexion (7) précédentes. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que des moyens de connexion sont prévus à l'extrémité de conducteurs de sortie (19, 25) lesdits moyens comportant une vis filetée (21) susceptible de coopérer avec un perçage (23) prévu dans la plaque, dont la t#te (22) porte un perçage borgne (23) d'un diamètre légèrement supérieur à celui du conducteur qui y sera soudé. 10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les entretoises sont constituées par des parties isolantes électriques des bottiers des composants. 11. Dispositif selon l'une des revendications pré cédentes caractérisé en ce que les composants électroniques (2 - 6) sont fixés sur la plaque support (1) selon une disposition en cercle de façon que les pattes d'entrée sortie (E, B) soient dirigées vers le centre, la même patte (E ou B) de chacun des composants (2-6) étant reliée à une même plaque de connexion (7 ou 8), les dites plaques, isolées les unes des autres et isolées de la plaque support étant disposées au centre du cercle et étant chacune munie d'un conducteur de sortie (19, 25).