Brevet FR2718279A1 — publié le 19951006

Corps de forme L'invention concerne un corps de forme, tel que par exemple un boîtier pour des composants électroniques, avec des passages de conducteur isolés électriquement. Selon l'état connu de la technique, le matériau d'isolation des passages de conducteur est métallisé lors d'un processus opératoire séparé, extérieurement et intérieurement, par cuisson et, par exemple, brasé ensuite dans le corps de forme assemblé. Il est connu également, pour ménager des passages de conducteurs dans des corps de forme, de fondre des pastilles en verre, dans des perçages prévus du corps de forme, le conducteur pouvant être déjà contenu dans la pastille en verre. L'inconvénient rencontré dans ce procédé connu est, d'une part, le coût du processus de prétraitement des passages de conducteur et, d'autre part, la nécessité d'utiliser des sortes de verres dont le point de fusion est inférieur au point de fusion du métal du corps de forme, afin que, lors de la mise en fusion du verre, celui-ci ne perde pas la géométrie qui lui a été donnée au préalable. En particulier en cas d'utilisation de métaux à faible point de fusion pour le corps de forme, il n'était pas possible jusqu'ici, d'obtenir des passages de conducteur vraiment étanches au vide en utilisant du verre comme isolant, du fait que les verres à faible point de fusion sont sujets à corrosion et s'avèrent moins résistants que les verres à point de fusion élevé. C'est pourquoi le but de l'invention est de fabriquer de cette manière de façon fiable des corps de forme de haute qualité, en particulier des bottiers étanches au vide pour des composants électroniques, en métal, de préférence en aluminium ou en alliage d'aluminium, avec des passages de conducteur pénétrant dans celui-ci de façon étanche au vide et qui soient isolés électriquement, la fabrication devant être plus rapide, reproductible et donner une résistance à long terme quant aux propriétés obtenues, en particulier d'étanchéité. Selon l'invention, ceci est obtenu, pour un corps de forme du type cité au début, par le fait que le corps de forme, constitué de métal et/ou au moins en partie d'un matériau Composite Métal Matrice (matériau MMC), est un corps de forme monopièce moulé, pour lequel le métal du corps de forme est coulé dans les passages isolés électriquement. De manière surprenante il s'est avéré que la couche limite, produite de cette manière entre le matériau d'isolation des passages de conducteur et le métal, assure une étanchéité au vide excellente, qui peut être graduellement améliorée lorsqu'on applique un procédé de moulage sous pression. Selon un autre perfectionnement de l'invention, le matériau isolant des passages est un matériau céramique ou un verre, en particulier ayant un point de fusion plus élevé que celui du métal. Justement dans le cas du verre, il est possible, selon l'invention, d'utiliser des sortes de verre ayant un point de fusion supérieur à celui du matériau du corps de forme. Une autre amélioration graduelle des propriétés de la couche limite, entre le métal du corps de forme et le matériau d'isolation des passages du conducteur, peut être atteinte, selon un autre mode de réalisation de l'invention, par le fait que le matériau d'isolation présente un revêtement métallique, un garnissage métallique, tel que, par exemple, une bague métallique ou analogue sur laquelle le métal du corps du forme est moulé. Du fait qu'il s'agit selon l'invention d'un corps de forme moulé on peut selon une autre forme de réalisation de l'invention faire que les conducteurs des passages soient constitués du métal du corps de forme. En outre l'objet de l'invention est un procédé de fabrication, consistant en ce qu'au moins le matériau d'isolation des passages de conducteur isolés électriquement est introduit dans un moule de coulé et, ensuite, l'espace creux du moule, traversé par les passages de conducteur, respectivement le matériau d'isolation de ceux-ci, et correspondant à la forme du corps de forme est rempli de métal, le cas échéant avec application de pression, puis le métal est laissé se solidifier, le corps de forme étant ensuite démoulé. Ce faisant, il est possible, en une phase opératoire, de fabriquer de façon rapide et fiable des corps de forme, en particulier des boîtiers pour des composants électroniques avec des passages de conducteur étanche au vide isolé électriquement, que ces boîtiers soient en métal ou en un matériau MMC seul, ou bien en une combinaison de ces derniers matériaux. Lorsque, selon un autre mode de réalisation du procédé selon l'invention, on utilise une préforme MMC en plusieurs parties, constituées chaque fois de matériaux différents, on peut obtenir une compensation excellente de la différence des coefficients de dilations thermique imputables à la configuration du corps de forme, par exemple suite à la différence d'épaisseur des parties de paroi du boîtier, de ces corps de forme et ainsi éviter toute formation de fissures, de criques ou de déformations du corps de forme en cas de forte fluctuation de la température. Cet avantage peut être obtenu également dans le cas d'une préforme en plusieurs parties, constituées de matériaux identiques, par le fait que les matériaux présentent chaque fois une masse volumique, un degré de remplissage ou une densité en vrac différentes. En particulier au stade de la fabrication d'un corps de forme à partir d'un matériau MMC peut être utilisé, selon un perfectionnement du procédé selon l'invention, le matériau d'isolation des passages de conducteur qui présente un canal pour recevoir un conducteur, dans des perçages continus des préformes MMC. Ces canaux se remplissent alors pendant le processus d'infiltration par le métal et constituent ainsi les conducteurs des passages de conducteurs. L'invention est expliquée ci-après en référence aux dessins, à titre d'exemple. Dans les dessins: Les figures 1 à 5 représentent des moules de coulée pour différentes formes de réalisation de corps de forme selon l'invention. La figure 1 représente un moule de coulée 1 constitué de plusieurs parties 5 pour la fabrication d'un boltier en métal. L'espace creux du moule correspondant aux corps de forme fabriqué est désigné par 2. Les petits tubes 3, en céramique ou en verre, qui constituent l'isolation des passages de conducteur, traversant les branches courtes de l'espace creux de moule 2. Les petits tubes 3 ont des canaux 4 qui, lors de la coulée de l'espace creux de moule 2, se remplissent du métal du corps de forme. Pour la coulée sont prévus des canaux 6 ménagés dans le moule de coulée 1, qui est en plusieurs parties pour permettre le démoulage. Le moule de coulé 1 est introduit dans un récipient 1 et sur le moule de coulée est placé le métal 12 du corps de forme. Le dispositif de fusion, nécessaire pour porter à fusion le métal du corps de forme 12 - du fait qu'il est de type usuel -, n'est pas représenté, pas davantage qu'un récipient à pression dans lequel peut être disposé le dispositif de la figure 1. En variante les conducteurs déjà reliés au matériau d'isolation peuvent être insérés dans le moule de coulée, ce qui pose comme condition préliminaire que le point de fusion du métal conducteur, en particulier le point de fusion de la liaison métal conducteur/matériau d'isolation, est supérieur à celui du métal du corps de forme. Il peut s'agir ici par exemple de passages de conducteur pour lesquels, sur le conducteur, sont déjà fondu des pastilles de verre, le point de fusion du verre pouvant être supérieur à celui du métal du corps, ce qui permet l'utilisation des types de verre, à point de fusion élevé et qui sont plus résistant sur longue durée. Pour améliorer les propriétés mécaniques et physiques de la couche limite métal de corps de forme/isolant, il peut être avantageux de métalliser l'isolant, donc la face extérieure du petit tube 3, avant coulée, dans un processus séparé connu en soit. Concernant l'explication donnée ci-après des exemples de réalisation des figures 2 et 5, on va utiliser les mêmes caractères de référence pour les parties correspondant à la figure 1. Selon la figure 2 l'ensemble de l'espace creux de moulage 2 avec la préforme 7 est rempli d'un matériau MMC. Les matériaux MMC constituent des matériaux pour lesquels une préforme et, comme matrice un métal, se présentent sous forme noyée l'un dans l'autre, en des proportions variables. La préforme peut se présenter sous forme de particules, de fibres, ou de corps poreux, infiltré de métal. Par le choix du type de la forme, de la quantité, de la porosité de la préforme ainsi que du type du matériau d'infiltration, on peut faire varier de manière correspondante les propriétés mécaniques, électriques et thermiques du matériau produit, pour les faire satisfaire les exigences posées. Le matériau MMC peut, par exemple, être en aluminium avec une préforme en SiC ou en A1N. On peut utiliser comme préforme également des fibres de carbone, des fibres céramiques ou analogue. On peut utiliser comme matrice (matériau d'infiltration MMC) des métaux ou leurs alliages, comme par exemple de l'aluminium du magnésium du cuivre etc. Il est également possible d'utiliser comme préforme pour les matériaux MMC un métal dont le point de fusion est supérieur à celui du métal de matrice. En cas d'utilisation de matériaux de préforme poreux pour la fabrication de tels matériaux MMC, on peut les imprégner dans ce que l'on appelle un "processus d'infiltration", avec un métal fondu amené par les canaux 6. La préforme est infiltrée sous pression par le métal de matrice liquidifié par la fusion. La solidification du métal liquide s'effectue selon le matériau de la préforme à la pression atmosphérique, par exemple dans le cas d'une préforme en fibres de carbone, ou sous pression, par exemple dans le cas d'une préforme en A1203. L'utilisation de ces matériaux MMC comme matériau pour des corps de forme donne l'avantage particulier que l'on peut utiliser comme matériau d'isolation pour les passages o de conducteur également un matériau qui a un point de fusion plus élevé que celui du matériau du boîtier. Ainsi également, dans cette forme de réalisation de l'invention, on peut utiliser un verre de haute qualité (à point de fusion élevé) et également un matériau céramique à point de fusion élevé comme matériau d'isolation pour les passages de conducteur. Dans ces exemples de réalisation également, les conducteurs des passages de conducteur peuvent être moulés conjointement avec le corps de forme et être ainsi constitués de la matrice du matériau MMC ou bien également d'autres métaux déjà reliés à l'isolation. La figure 3 représente une forme de réalisation pour laquelle seule une partie de l'espace creux de moule 2 est remplie d'une préforme 7 constituée d'un matériau MMC. La figure 4 représente une forme de réalisation pour laquelle l'espace creux de moule est rempli avec des préformes 8,9, chacune constituée d'un autre matériau ou du même matériau, mais ayant cependant une masse volumique ou une densité de remplissage ou en vrac différente, un traitement de surface différent ou analogues. Concernant la préforme 8, il peut s'agir par exemple d'un SiC pressé, concernant la préforme 9, il peut également s'agir de SiC, cependant, seulement de SiC ayant été introduit par vibrage dans l'espace creux du moule. Ce faisant, il est possible, concernant le corps de forme, d'obtenir des coefficients de dilatation thermique différents, de plus, la fabrication de tels corps de forme s'avère notablement plus simple et plus rentable. Une variante de cette forme de réalisation peut consister en ce que la préforme 8 soit réalisée en SiC, et que préforme 9, le soit en AiN ou inversement. En tous cas, on peut réaliser également grâce à telles dispositions des coefficients de dilatation thermiques qui varient par zone pour le corps de forme. La figure 5 représente une forme de réalisation, pour laquelle dans l'espace creux de moule est introduit seulement un noyau 10, constitué d'une préforme d'un matériau MMC, cette forme de réalisation étant d'un intérêt particulier, notamment lorsque le corps de forme, en particulier dans le cas de boîtiers destinés à des composants électroniques, doit être réalisé avec des zones de paroi présentant une conductibilité thermique différenciee. 8 2718279 REVENDICATIONS 1. Corps de forme, notamment boîtier pour composants électroniques, avec des passages de conducteur isolés électriquement, caractérisé en ce que le corps de forme, constitué de métal et/ou au moins en partie d'un matériau Composite Métal Matrice (matériau MMC), est un corps de forme monopièce moulé, pour lequel le métal du corps de forme est moulé selon les passages isolés électriquement. 2. Corps de forme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau isolant des passages est un matériau céramique ou un verre, en particulier ayant un point de fusion plus élevé que celui du métal. 3. Corps de forme selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau d'isolation présente un revêtement métallique, un garnissage métallique, tel que, par exemple, une bague métallique ou analogue, contre lequel le métal du corps de forme est moulé. 4. Corps de forme selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les conducteurs des passages sont constitués du métal du corps de forme. 5. Procédé de fabrication d'un corps de forme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins le matériau d'isolation des passages de conducteur isolés électriquement est introduit dans un moule de coulée et, ensuite, l'espace creux du moule, traversé par les passages de conducteur, respectivement le matériau d'isolation de ceux-ci, et correspondant à la forme du corps de forme est rempli de métal, le cas échéant avec application de pression, puis le métal est laissé se solidifier, le corps de forme étant ensuite démoulé. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une préforme d'un matériau MMC est disposée dans l'espace creux du moule. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une préforme en plusieurs parties, par exemple en des matériaux tous différents, est utilisée. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'est utilisée une préforme en plusieurs parties, 9 2718279 constituées de matériaux semblables, ayant des valeurs identiques ou différentes de masse volumique, de densité de remplissage ou en vrac. 9. Procédé selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que l'espace creux de moule est rempli au moins par zones, en totalité, par la préforme. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que les passages de conducteur isolés électriquement sont ménagés dans des perçages traversants de la préforme. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendication 6 à 9 caractérisé en ce que le matériau d'isolation des passages de conducteur, présentant un canal pour recevoir le conducteur, est introduit dans des perçages continus de15 la préforme. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que les canaux sont remplis du métal du corps de forme.