Brevet FR2718600A1 — publié le 19951013

Dispositif de bridage de composants électriques de puissance sur un châssis. L'invention concerne le bridage1 sur un châssis radiateur, de composants électriques de puissance, composants aussi bien actifs, comme des transistors ou des diodes, que passifs, comme des résistances, tel que par exemple prévu à bord d'un véhicule automobile électrique. Ce bridage s'effectue avec interposition, entre la semelle du composant et le chassis, d'un isolant électrique conducteur thermique. Un bon bridage devrait être caractérisé par une faible résistance thermique entre composant et châssis, pour permettre une dissipation d'énergie satisfaisante, et par une grande tension de claquage pour permettre un isolement galvanique efficace entre composant et châssis. Deux solutions sont actuellement mises en oeuvre: - fixation d'une vis, à travers un alésage percé dans le composant et l'isolant et un canon isolant; - fixation par clipsage. Du point de vue thermique, la première solution est bonne, grâce à la force de compression de la vis et de l'écrou de vis mais, la seconde, mauvaise, à cause de la nécessité de pouvoir déformer le clips et donc de sa relativement faible force. Du point de vue de l'isolement galvanique, la seconde solution est bonne mais, la première, mauvaise, à cause de l'alésage traversant et donc de la liaison aérienne entre la semelle du composant et le châssis. L'invention vise à proposer une solution satisfaisante des deux points de vue. A cet effet, elle concerne une dispositif de bridage d'au moins un composant électrique de puissance sur un châssis radiateur avec interposition d'un isolant électrique conducteur thermique, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens élastiques de compression agencés pour comprimer le composant, du côté opposé à celui de l'isolant, et des moyens rigides de fixation par vis au châssis agencés pour mettre en pression les moyens élastiques de compression. Comme la fixation par vis du dispositif de l'invention ne s'effectue pas à travers le composant, la solution de l'invention allie les avantages des deux solutions de l'art antérieur tout en en écartant les inconvénients. Les moyens rigides de fixation par vis peuvent comporter des moyens supports des moyens de compression agencés pour être fixés par vis au châssis et mettre en pression les moyens de compression. Les moyens supports et les moyens de compression peuvent être d'un seule pièce. Mais les moyens de compression peuvent aussi être fixés aux moyens supports de fixation. Avantageusement, les moyens de compression comprennent une lame ressort encastrée dans une rainure des moyens supports. En variante, les moyens rigides de fixation par vis comprennent une vis agencée pour être fixée sur des moyens supports solidaires du châssis et mettre en pression les moyens de compression. De préférence, les moyens rigides de fixation par vis comprennent une pluralité de cellules élementaires contigües, formant une barrette monobloc, et les moyens élastiques de compression comprennent une pluralité de moyens élastiques élémentaires disjoints, agencés pour comprimer respectivement une pluralité de composants. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de plusieurs formes de réalisation du dispositif de bridage, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 représente, vue en coupe, une première forme de réalisation du dispositif de bridage, avec une cale de mise en pression d'une lame ressort de compression fixée à la cale; - la figure 2 représente une vue de dessus de la lame ressort de la figure 1; - la figure 3 représente une vue en coupe de la cale de la figure 1; - la figure 4 représente une deuxième forme de réalisation du dispositif de bridage, avec une cale et une lame ressort d'une seule pièce; - la figure 5 représente une troisième forme de réalisation du dispositif de bridage, avec une potence support et une vis de mise en pression d'une rondelle ressort et - la figure 6 représente une vue de dessus d'une barrette de bridage d'une pluralité de composants. Soit, en référence d'abord aux figures 1 à 3, un transistor de puissance 1, connecté à une carte électronique 2 et bridé sur un châssis radiateur 3 avec, interposée entre la semelle 4 du transistor 1 et le châssis 3, une plaquette 5 d'un isolant électrique conducteur thermique. Le dispositif de bridage comporte une lame ressort 6 de compression du transistor 1 et une cale 7 support de la lame 6 et de mise en pression de celleci. La cale 7 comporte un alésage traversant 8 pour le passage d'une vis de fixation au châssis 3 par vissage d'un écrou 10 logé dans un évidement 11 ménagé dans le châssis 3, du côté opposé à sa surface 12 de réception de la plaquette d'isolant 5 et du transistor 1. L'axe de l'alésage 8, entre la tête 13 et le pied 14 de la cale, est destiné à s'étendre sensiblement perpendiculairement à la surface 12 du châssis 3, comme on le verra ci-après. Une rainure transversale 43, ménagée dans la cale depuis le côté destiné à être tourné vers le transistor, s'étend obliquement par rapport à l'alésage 8, de son embouchure 15 vers le pied de cale 14 et jusque dans cet alésage 8. L'angle formé entre la rainure 43 et l'axe de l'alésage 8 est avantageusement de l'ordre de 60 à 65 degrés. Le fond de la rainure 43 présente, sur sa paroi la plus proche de la tête de cale 13, une surface rugueuse de blocage 16. La lame ressort 6, vue en plan (figure 2), a une forme générale rectangulaire mais un profil en S renversé, avec une zone convexe 17, près de son extrémité libre, et une zone concave 18, entre la zone convexe 17 et son extrémité 19 de fixation à la cale 7. C'est par la zone convexe 17 que la lame 6 exerce sa fonction de compression du transistor 1. La zone concave 18 raccorde cette zone de compression 17 à l'extrémité de fixation 19 destinée à s'étendre le long d'un plan s'écartant de la surface 20 du transistor 1 devant recevoir la zone de compression 17. Une échancrure 21, ici semi-circulaire, est ménagée à partir du bord 22 de l'extrémité de fixation 19, pour le passage de la vis de fixation 9. La lame 6 est engagée par son extrémité 19 à force dans la rainure 43 de la cale 7 ou elle y reste encastrée grace aux rugosités 16. Le pied de cale 14 comporte un talon 23 en saillie hors de son plan 24 destiné à faire face au châssis 3, du côté opposé à celui destiné a être tourné vers le transistor. Au montage du dispositif de bridage qui vient d'être décrit, et la zone 17 de la lame 6 se trouvant en appui contre le transistor 1, le vissage de l'écrou 10 sur la vis 9 fait légèrement basculer la cale 7 pour exercer un couple sur la lame 6 et la mettre ainsi en pression pour qu'elle assure convenablement sa fonction de compression du transistor 1. Dans cet état, I'axe de l'alésage 8 n'est plus rigoureusement perpendiculaire à la surface 12 du chassis. Si l'échancrure 21 de passage de la vis 9 est ménagée dans la lame 6, c'est pour repousser l'alésage 8 le plus loin possible du talon 23, jusque dans la zone d'encastrement de la lame, et pouvoir ainsi obtenir le plus grand couple de mise en pression de la lame tout en conservant un encombrement de cale minimal. Le fait, que la lame 6, à son extrémité d'encastrement 19, commence par s'écarter du transistor à brider, permet d'avoir une zone d'encastrement plus longue et de prevenir ainsi toute rupture de la lame au fond de la rainure 43. De façon globale, la cale rigide 7 fixée par la vis 9 au châssis 3 permet à la lame ressort 6 d'assurer une force de compression importante et constante sur le transistor 1. De plus, la lame ressort 6, par son élasticité, compense les incertitudes dimensionnelles de la cale et du transistor, I'écrasement progressif de la plaquette d'isolant 5 ainsi que les éventuelles dilatations thermiques. La lame ressort 6 peut être en acier et la cale 7, en aluminium pour, parallèlement au châssis 3, jouer également un rôle de radiateur thermique. Le dispositif de bridage, dans sa forme de réalisation de la figure 4, est quasiment identique au précédent. II s'en distingue toutefois par le fait que la cale 7' et la lame ressort 6' ont été formées d'une seule pièce, l'élasticité de la partie de compression ayant été obtenue par un amincissement approprié. La forme de réalisation de la figure 5 du dispositif de bridage de l'invention se distingue plus nettement des précédentes. Le montant 30 d'une potence 31 est solidarisé au châssis 3 par une vis 32 pour que la traverse de potence 33 s'étende, parallèlement au châssis 3, au-dessus (sur la figure 5) du transistor 1. Dans la traverse 33 est visée une vis 34 s'étendant perpendiculairement à la surface 20 du transistor 1. L'extrémité.de la vis 34 agit sur une rondelle ressort 35, placée contre le transistor 1, pour la mettre en pression et que, à son tour, elle comprime le transistor 1. La forme de réalisation de la figure 6 s'applique à une pluralité de composants disposés en ligne. II s'agit d'une barrette de bridage monobloc 40 constituée d'une pluralité de cellules élémentaires contigües 42, du type de la cale 7 des figures 1 à 3, associée à une pluralité de lames ressorts élémentaires disjointes 41, de compression, encastrées dans la barrette 40 comme la lame 6 dans la cale 7. La barrette 40 a été réalisée par filière, avec une rainure d'encastrement unique s'étendant d'un bout à l'autre de la barrette. REVENDICATIONS 1. Dispositif de bridage d'au moins un composant électrique de puissance (1) sur un châssis radiateur (3) avec interposition d'un isolant électrique conducteur thermique (5), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens élastiques de compression (6;6';35) agencés pour compresser le composant (1), du côté (20) opposé à celui de l'isolant (5), et des moyens rigides (7;7';31) de fixation par vis (9;34) au châssis (3) agencés pour mettre en pression les moyens élastiques de compression (6;6';35). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens de fixation par vis comportent des moyens (7;7') supports des moyens de compression (6;6') agencés pour être fixés par vis (9) au châssis (3) et mettre en pression des moyens de compression (6;6'). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens supports (7') et les moyens de compression (6') sont d'une seule pièce. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens de compression (6) sont fixés aux moyens supports de fixation (7). 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les moyens de compression comprennent une lame ressort (6) encastrée dans une rainure (43) des moyens supports. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel il est ménagé dans les moyens supports (7) un alésage (8) de passage de vis (9) et la lame ressort (6) est encastrée dans ladite rainure (43) en s'étendant jusque dans ledit alésage (8). 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel les moyens supports (7;7') comportent des moyens (23) agencés pour, sous l'action de la fixation par vis (9), faire basculer les moyens supports (7;7') et exercer un couple de mise en pression sur les moyens de compression (6;6'). 8. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les moyens rigides de fixation par vis comprennent une vis (34) agencée pour être vissée sur les moyens supports (31) solidaires (32) du châssis (3) et mettre en pression les moyens de compression (35). 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel les moyens supports comprennent une potence (31), avec une traverse (33) dans laquelle la vis (34) est vissée pour mettre en pression une rondelle ressort de compression (35). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel les moyens rigides de fixation par vis comprennent une pluralité de cellules élémentaires contigües (42), formant une barrette monobloc (40), et les moyens élastiques de compression comprennent une pluralité de moyens élastiques élémentaires disjoints (41), agencés pour comprimer respectivement une pluralité de composants.