Brevet FR2683099A3 — publié le 19930430

FR 2683099 A3 19930430 FR 9113253 A 19911028 BOITIER HERMETIQUE AVEC BROCHE DE CONNEXION POUR COURANT FORT ET PERLE DE VERRE D'ISOLATION ET PROCEDE DE REALISATION La présente invention concerne la fixation hermétique de broches de connexion à un boîtier métallique de protection de composants électroniques, comme par exemple un boîtier d'alimentation de puissance, un boîtier de commutation, notamment pour démarreur de voiture, un boîtier d'actionnement de moteur, notamment d'aileron d'avion, etc. On connaît des broches de connexion en alliage de la marque enregistrée kovar, soudées ou brasées à des boîtiers métalliques par l'intermédiaire de perles, ou anneaux, de verre d'isolation électrique. L'alliage kovar est un alliage métallique, fer, nickel, cobalt à dilatation contrôlée présentant la particularité d'être soudable au verre. Les boîtiers sont alors aussi en alliage kovar. Mais l'alliage kovar est un relativement mauvais conducteur notamment thermique qui s'échauffe. Comme les boîtiers sont généralement montés sur un support qui limite leur échauffement, les différences de dilatation des broches et des boîtiers risquent de provoquer la cassure des perles d'isolation si elles ne sont pas montées, ou scellées, en compression. C'est pourquoi, on limite la section des broches en alliage kovar. En pratique, elle ne dépasse pas 1,6 mm de diamètre, correspondant à un courant d'environ 30 A. Pour des valeurs de courant plus élevées, il est préférable de disposer de plusieurs broches en paralléle, mais cela impose des contraintes de dimensions et de topographie. Quant à l'utilisation de broches en matériaux autres que l'alliage kovar et plus conducteurs, elle se heurte à la difficulté de l'incompatibilité avec la technique dite d'enverrage. La présente invention vise donc à résoudre ces problèmes. A cet effet, la présente invention concerne un boîtier métallique de protection de composants auquel est solidarisée de façon hermétique au moins une broche de connexion par l'intermédiare d'une perle de verre d'isolation électrique, caractérisé par le fait qu'une jupe intérieure souple d'absorption des dilatations de la broche en un matériau apte à être solidarisé au verre est interposée entre la broche et la perle de verre. Grâce à l'invention et à la jupe souple intérieure, avantageusement en alliage kovar, la broche, qui peut toujours être en alliage kovar, peut aussi être en un matériau métallique conducteur classique, par exemple en cuivre ou tout autre matériau brasable ou soudable, avec une section quelconque et notamment très grande, de l'ordre du cm2, voire plus, et pouvant donc supporter des courants importants, de plusieurs centaines d'ampères. De section effectivement quelconque, la broche peut ne pas être ronde, ce qui est intéressant aux fréquences élevées. Dans la forme de réalisation préférée du boîtier de l'invention, une autre jupe extérieure en un matériau apte à être solidarisé au verre est interposée entre la perle de verre et le boîtier, cette autre jupe étant avantageusement aussi souple et en alliage kovar. Dans ce dernier cas, le matériau du boîtier auquel la perle de verre n'est plus solidarisée de façon directe, peut être en un matériau métallique conducteur classique, même si l'alliage kovar reste à considérer, si bien que la jupe extérieure peut être solidarisée au boîtier par brasage, c'est-à-dire par passage dans un four classique ou HF, ou par soudage laser. Grâce aux deux jupes souples intérieure et extérieure, on peut réaliser un double bridage mécanique du boîtier et de la broche sans fragiliser la perle de verre d'isolation. De préférence, la broche est solidarisée à la jupe intérieure par une partie de collet de section rétrécie raccordée à une partie de soufflet évasée vers la perle de verre et la jupe extérieure est solidarisée au boîtier par un rebord annulaire. L'invention concerne aussi le procédé de réalisation du boîtier de l'invention, à jupes souples de solidarisation de la broche au boîtier, l'une, intérieure à la perle de verre, l'autre, extérieure, caractérisé par le fait qu'on poinçonne une feuille en un matériau apte à être solidarisé au verre pour former une gorge annulaire entre une partie intérieure tubulaire, ouverte du côté du fond de la gorge et fermée de l'autre côté, et un rebord annulaire extérieur, on dépose dans la gorge un anneau de verre brut, ou préforme de verre, on refond la préforme au four, on rode le fond de la gorge et on coupe le fond de la partie tubulaire intérieure pour former un collet ouvert puis on solidarise le collet à la broche et le rebord au boîtier. C'est grâce à la gorge intermédiaire que le verre peut être refondu et épouser parfaitement la face externe de la paroi de la partie tubulaire intérieure, destinée à former la jupe intérieure, et la face interne de la paroi cylindrique ou tubulaire que prolonge le rebord annulaire pour former la jupe extérieure et que l'herméticité de la connexion est ainsi facilement assurée. Le rodage du fond de la gorge sépare la forme poinçonnée en deux parties isolées électriquement par la perle de verre. La découpe, par exemple par cisaillage ou au laser, du fond de la partie tubulaire fermée crée un orifice de passage adapté à la section de la broche à connecter. On notera que grâce au procédé de l'invention, on peut préparer à l'avance l'ensemble des jupes et de la perle d'isolation qu'on solidarise alors ultérieurement au boîtier. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description du procédé de réalisation d'une forme préférée de la connexion de l'invention et de la connexion ainsi réalisée, à l'aide de la description suivante, en référence au dessin annexé, sur lequel - la figure 1 illustre les deux premières étapes du procédé, c'est-à-dire le poinçonnage d'une feuille et la formation des amorces de jupe, d'une part, et la mise en place d'un anneau de verre brut, d'autre part - la figure 2 illustre l'étape de réalisation des deux jupes d'absorption, leur séparation et leur isolation électrique et - la figure 3 représente une vue partielle en coupe du boîtier avec la broche de connexion. On part d'un flanc de feuille en alliage kovar qu'on met en forme par poinçonnage pour former, ici autour d'un axe de symétrie 3, une gorge annulaire 1, à fond 2, prolongée, vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'axe 3, par une première paroi cylindrique 4 et, vers l'extérieur, par une seconde paroi cylindrique 5. La paroi intérieure 4 est elle-même prolongée par un soufflet 6, évasé vers la gorge 1 et fermé sur l'axe 3 par un fond 10 pour former, avec la paroi intérieure 4, une partie intérieure tubulaire 7, ouverte du côté du fond de gorge 2 et fermée de l'autre côté. La paroi extérieure 5 est elle-même aussi prolongée par un rebord annulaire extérieur 8 s'étendant dans un plan parallèle à celui du fond de gorge 2. On dépose ensuite, dans la gorge 1, un anneau ou tube de verre brut 9, en verre fritté ou compacté, et on fait fondre le verre de l'anneau 9 par passage dans un four, grâce à quoi il vient épouser parfaitement la face externe de la paroi tubulaire intérieure 4 et la face interne de la paroi cylindrique extérieure 5 que prolonge le rebord 8. On cisaille ensuite, de façon classique ou par laser, le fond 10 de la partie tubulaire intérieure 7, pour dégager un collet ouvert 11, et on rode le fond de gorge 2 et, en même temps, une partie de l'anneau de verre refondu 9, pour séparer la partie intérieure tubulaire 7, rodée et découpée, et le rebord annulaire extérieur 8, l'une, destinée à former une jupe intérieure, l'autre, avec la partie restante de la paroi 5, une jupe extérieure, et assurer ainsi un isolement électrique entre les deux par l'anneau ou perle de verre 9. I1 ne reste plus ensuite qu'à passer la broche 12 à travers l'orifice du collet 11, à la solidariser au collet par brasage ou soudage, par laser ou faisceau électrique, par exemple, puis à solidariser le rebord annulaire 8, avec la paroi 5 adjacente interposée entre la perle de verre 9 et le boîtier 13, au boîtier 13, avec une herméticité parfaite. La partie soufflet 6 de la jupe intérieure 7 interposée entre la broche 12 et la perle de verre 9, pourvue d'une certaine élasticité, permet d'absorber les dilatations de la broche 12 ; le boîtier 13 est un boîtier de puissance. On a décrit un boîtier à une seule broche, en outre ici en matériau conducteur électrique mais il est clair qu'il peut en recevoir une pluralité, toutes solidarisées au boîtier de la même manière. On est parti d'un flanc de feuille en alliage kovar pour la réalisation des jupes. I1 est entendu qu'on aurait pu partir aussi d'un autre alliage à base de fer et de nickel à coefficient de dilatation adapté à celui de la perle de verre. REVENDICATIONS 1. Boîtier métallique (13) de protection de composants auquel est solidarisée de façon hermétique au moins une broche (12) de connexion par l'intermédiaire d'une perle de verre d'isolation électrique (9), caractérisé par le fait qu'une jupe intérieure souple (7) d'absorption des dilatations de la broche (12) en un matériau apte à être solidarisé au verre est interposée entre la broche (12) et la perle de verre (9). 2. Boîtier selon la revendication 1, dans lequel une autre jupe extérieure (5,8) en un matériau apte à être solidarisé au verre est interposée entre la perle de verre (9) et le boîtier (13). 3. Boîtier selon la revendication 2, dans lequel ladite autre jupe extérieure (5,8) est une jupe souple. 4. Boîtier selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la broche (12) est solidarisée à la jupe intérieure (7) par une partie de collet (11) de section rétrécie raccordée à une partie de soufflet (6) évasée vers la perle de verre (9). 5. Boîtier selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel la jupe extérieure (5,8) est solidarisée au boîtier (13) par un rebord annulaire (8). 6. Boîtier selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la broche (12) est en matériau métallique. 7. Boîtier selon l'une des revendications 1 à 6, en matériau métallique. 8. Procédé de réalisation du boîtier de la revendication 2, à jupes souples de solidarisation de la broche (12) au boîtier (13), l'une (7), intérieure à la perle de verre (9), l'autre (5,8), extérieure, caractérisé par le fait qu'on poinçonne une feuille en un matériau apte à être solidarisé au verre pour former une gorge annulaire (1) entre une partie intérieure tubulaire (7), ouverte du côté du fond (2) de la gorge (1) et fermée de l'autre côté, et un rebord annulaire extérieur (8), on dépose dans la gorge (1) un anneau de verre brut (9), on refond le verre, on rode le fond (2) de la gorge (1) et on coupe le fond (10) de la partie tubulaire intérieure (7) pour former un collet ouvert (11) puis on solidarise le collet (11) à la broche (12) et le rebord (8) au boîtier (13).