Brevet FR2782573A1 — publié le 20000225

4ffi 2782573 SUPPORT METALLIQUE, NOTAMMENT POUR COMPOSANTS ELECTRONIQUES DE PUISSANCE L'invention se rattache au secteur technique de la micro-électronique de puissance. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour la réalisation en continu de composants électroniques de puissance parmi lesquels on peut citer, à titre indicatif nullement limitatif, les TO 220, TO 251, TO 253... Les parties constitutives des composants électroniques, à savoir essentiellement les pattes de connexion, le support de puce électronique, et une partie susceptible de faire office de dissipateur thermique, sont obtenues en continu à partir d'une bande métallique préalablement découpée et pliée. Généralement, ce type de produit est connu sous le terme anglais " leadframe ". Dans la plupart des cas, compte tenu de l'application envisagée, la bande métallique présente, sur la totalité de sa longueur, au moins deux parties d'épaisseurs différentes. Ainsi, la partie de plus faible épaisseur, de l'ordre de 0,5 millimètre, est réservée pour la réalisation des pattes de connexion, tandis que l'autre partie, d'épaisseur plus importante, de l'ordre de 1,5 millimètre, est réservée à la réalisation des supports de puces électroniques et des dissipateurs thermiques. Cette différence d'épaisseur peut s'effectuer selon différents procédés, notamment par enlèvement de matière, par une opération de fraisage par exemple, ou bien, par laminage. De telles opérations sont relativement délicates à réaliser et représentent un coût de revient élevé. On observe également une rupture de l'homogénéité des fibres, notamment dans le cas de l'opération de laminage, susceptible de générer des problèmes de déformation ultérieure en cours d'assemblage. 2 2782573 Il apparaît donc que le fait d'utiliser une bande métallique présentant au moins deux épaisseurs différentes pose de réels problèmes techniques. Or, cette différence d'épaisseur est nécessaire lorsque l'on veut que le composant électronique de puissance soit monté en combinaison avec une partie faisant office de dissipateur thermique. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Un des premiers problèmes importants que se propose de résoudre l'invention est d'utiliser une bande métallique d'épaisseur constante, tout en ayant pour objectif d'assurer, de manière efficace, la fonction de dissipateur thermique et de supports de puce ou composants électroniques. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un support métallique, notamment pour composants électroniques de puissance, sous forme d'une bande découpée en continu pour constituer notamment une zone délimitant une série de pattes de connexion électrique et une zone pour le montage d'une série de composants électroniques en tant que tels. Selon une caractéristique à la base de l'invention, la bande est d'épaisseur constante au niveau des deux zones, la zone pour le montage de la série de composants électroniques étant conformée pour assurer l'accouplement d'une série d'éléments rapportés indépendants d'épaisseur supérieure à celle de la bande et aptes à recevoir lesdits composants en faisant office de dissipateurs thermiques. A partir de cette conception de base, consistant à utiliser un élément rapporté faisant office de dissipateur thermique et de support der composants électroniques, différentes formes de réalisation peuvent être envisagées au niveau de la zone correspondante de montage desdits composants,que présente la bande. 3 2782573 Dans une première forme de réalisation, la zone pour le montage de la série des composants électroniques, présente une série de découpes formées dans l'épaisseur de la bande pour délimiter, d'une manière correspondant à chaque série de composants, une pluralité de fourches formées en continuité avec les pattes de connexion correspondantes, chacune desdites fourches présentant des agencements pour le montage d'un des éléments rapportés. Dans une deuxième forme de réalisation, la zone pour le montage de la série des composants électroniques, est totalement découpée pour laisser apparaître, pour chaque série de composants, au moins une patte de connexion débordante présentant des agencements pour le montage d'un des éléments rapportés. Pour résoudre le problème posé de faciliter le raccordement électrique du composant avec les différentes pattes de connexion, et dans la première forme de 1 5 réalisation, chaque fourche est raccordée à la patte de connexion correspondante par une courbure apte à positionner ladite fourche dans un plan horizontal inférieur à celui de la zone présentant les pattes de connexion. Pour résoudre le problème précité et dans la deuxième forme de réalisation, les agencements de chaque patte de connexion débordante sont constitués par une courbure apte à coopérer avec une partie complémentaire de l'élément en vue d'assurer sa fixation dans un plan horizontal inférieur à celui de la zone présentant les pattes de connexion. Un autre problème important que se propose de résoudre l'invention est de diminuer de manière significative les coûts de production pour la réalisation de ces ensembles électroniques de puissance à partir d'une bande métallique convenablement découpée et pliée. 4 2782573 En effet, selon l'état de la technique, on travaille dans le sens de la longueur des fibres de la bande métallique. Autrement dit, les zones délimitant les pattes de connexion électrique et les zones pour le montage des composants électroniques, sont disposées parallèlement aux bords longitudinaux de la bande, de sorte que les opérations de découpage et de pliage s'effectuent perpendiculairement aux dits bords longitudinaux, c'est-à-dire perpendiculairement au sens des fibres. La bande ainsi réalisée est ensuite découpée sous forme de plaques indépendantes présentant successivement, à intervalles réguliers, les différentes parties constitutives de chaque composant électronique de puissance. Chaque plaque doit ensuite être amenée indépendamment au niveau de différents postes de montage et de connexion des composants électroniques. Généralement, ces opérations sont manuelles et nécessitent le recours à un personnel ayant les capacités appropriées pour manipuler ce type de composants, de dimension très réduite. Pour résoudre le problème précité et remédier aux inconvénients cidessus, les différentes zones sont obtenues par des opérations de découpe et de pliage exécutées dans le sens de la longueur des fibres de la plaque, de sorte que lesdites zones sont disposées perpendiculairement au sens desdites fibres. Compte tenu de ces caractéristiques, il en résulte une diminution importante de l'usure des outils de coupe et de pliage, sans pour autant affaiblir le support métallique, étant donné que l'on travaille dans le sens des fibres. Un autre problème important que se propose de résoudre l'invention est de ne plus travailler sous forme de plaques indépendantes. Pour résoudre un tel problème, la bande présente sur la totalité de sa longueur une pluralité de série de zones, ladite bande présentant des agencements pour être conditionnée en rouleaux en vue d'être déroulée linéairement pour être soumise, en continu, aux différents postes de travail et de traitement. 2782573 L'invention est exposée ci-après plus en détails à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'un ensemble support métallique pour composants électroniques de puissance selon les caractéristiques de l'invention. - la figure 2 est, à grande échelle, une vue partielle en perspective des parties constitutives des composants électroniques de puissance avant montage de l'élément rapporté selon une première forme de réalisation. - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2 après montage de l'élément rapporté. 1 o - la figure 4 est une vue du type de celle illustrée figure 2 montrant une variante de réalisation. Le support métallique, notamment pour composants électroniques de puissance, est établi de manière connue sous forme d'une bande (1) découpée en continu, 1 5 pour constituer une zone (A) délimitant des pattes de connexion électriques (la) et une zone (B) pour le montage des composants électroniques de puissance en tant que tels non représentés. Les différentes zones (A) et (B) sont exécutées par tout moyen connu et approprié, notamment par découpage et pliage, de sorte que la zone (B) se situe dans un plan horizontal inférieur à celui contenant les différentes pattes de connexion (la). La bande (1) est d'épaisseur constante au niveau des deux zones (A) et (B). Par exemple, cette épaisseur correspond à la plus petite épaisseur admise selon l'état de la technique, à savoir 0,5 millimètre environ, sans pour cela exclure une épaisseur légèrement supérieure ou inférieure en fonction des applications spécifiques envisagées. Selon les caractéristiques de l'invention, la zone (B) est déterminée pour assurer, en correspondance avec les différentes séries de pattes de connexion, 6 2782573 l'accouplement d'éléments rapportés (2) d'épaisseur supérieure à celle de la bande. Ces différents éléments (2) sont destinés à recevoir les composants électroniques de puissance et à faire office de dissipateur thermique. A partir de cette conception de base, différentes solutions techniques peuvent être envisagées pour assurer l'accouplement de l'élément rapporté (2) avec l'une des pattes de connexion (la). Dans la forme de réalisation illustrée figures 2 et 3, la zone (B) présente une série de découpes formées dans l'épaisseur de la bande (1) pour délimiter, de manière correspondante à chaque série de composants, une pluralité de fourches (lb). Chaque fourche (lb) est constituée de deux bras latéraux (lbl) (lb2) réunis à l'une de leur extrémité par un bras transversal commun (lc), lui-même réuni à la patte centrale de connexion (lal), située par exemple entre deux autres pattes (la2) (la3). L'ensemble de la fourche (lb) présente tout type d'agencement pour le montage de l'élément rapporté (2). Par exemple, ces agencements peuvent être du type à tiroirs, en présentant un profil en section en queue d'aronde coopérant avec deux rainures complémentaires (2a) et (2b) que présente l'élément rapporté (2). Bien évidemment, cet exemple de montage est donné à titre indicatif, et ne doit pas être considéré comme limitatif. A chaque fourche (lb) est raccordée la patte de connexion médiane (la) par une courbure (ld) apte à positionner la fourche (lb) dans un plan horizontal inférieur à celui de la zone (A) présentant les pattes de connexion. De manière parfaitement connue, ces dispositions permettent de raccorder dans de parfaites conditions le composant électronique en deux pattes d'extrémité (1 a2) et (1 a3) par exemple. 7 2782573 Dans la forme de réalisation illustrée figure 4, la zone (B) est totalement découpée pour laisser apparaître, pour chaque série de composants, la patte de connexion médiane (lal) qui déborde et qui présente des agencements pour le montage de l'élément rapporté (2). Dans ce cas, l'extrémité libre de la patte de connexion (lai) est recourbée en (le) pour être engagée et fixée par tout moyen connu et approprié dans une fente (2c) que présente l'élément rapporté (2). Ces dispositions permettent également de positionner l'ensemble de l'élément (2) dans un plan horizontal inférieur à celui de la zone (A) présentant les pattes de connexion pour les raisons indiquées précédemment. Compte tenu de l'indépendance de l'élément rapporté (2) qui fait office de radiateur et de support pour composants électroniques en tant que tels, ce dernier peut être réalisé dans un matériau différent de celui de l'ensemble de la plaque. L'élément (2) peut également présenter un revêtement différent. Son épaisseur est adaptée aux cas d'applications spécifiques. Pour assurer la fonction de dissipateur de chaleur, l'élément (2) est percé en (2d). On souligne également, de manière avantageuse, que l'élément (2) peut être préalablement équipé du composant électronique, et par conséquent être préalablement soumis, avant son montage dans les agencements de la zone (B), aux différentes opérations spécifiques de traitement des composants électroniques en tant que tels. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, les différentes zones (A) et (B), telles que définies, sont disposées perpendiculairement aux côtés latéraux de la bande (1), c'est-à-dire perpendiculairement au sens des fibres de cette bande. Il en résulte que les différentes zones (A) et (B) sont soumises aux opérations de découpe et/ou de pliage dans le sens de la longueur des fibres du métal de la bande (1). 8 2782573 Comme le montre la figure 1, la bande (1) présente, sur la totalité de sa longueur, une pluralité de séries de zones (A) et (B), chaque série étant elle-même composée de plusieurs ensembles (pattes de connexion, support de composants électroniques et dissipateurs thermiques) régulièrement répartis et espacés sur la largeur de la bande. Dans l'exemple illustré, chaque série de zones (A) et (B) présente dix ensembles. Compte tenu de ces dispositions, la bande présente des agencements pour être conditionnée en rouleaux en vue d'être déroulée linéairement pour être soumise 1 0o en continu à différents postes de travail et de traitement. Ces agencements sont par exemple constitués par des lignes pleines de séparation (le) apparaissant entre chaque série de zones. Ces lignes présentent des perforations espacées selon un pas déterminé. Les avantages ressortent bien de la description. En particulier, on souligne et on rappelle: - l'utilisation d'une bande d'épaisseur constante, - la disposition des zones de connexion et de support des composants électroniques perpendiculairement au sens de laminage de la bande, afin que les opérations de découpe et de pliage s'effectuent dans le sens de la longueur dudit laminage, - le conditionnement et la manipulation en rouleaux des bandes agencées pour le montage des composants électroniques de puissance, - la possibilité d'utiliser un support et dissipateur thermique dans différentes épaisseurs et dans différents matériaux. 9 2782573 REVENDICATIONS -1- Support métallique notamment pour composants électroniques de puissance sous forme d'une bande (1) découpée en continu pour constituer notamment une zone (A) délimitant une série de pattes de connexion électrique et une zone (B) pour le montage d'une série de composants électroniques en tant que tels, caractérisé en ce que la bande (1) est d'épaisseur constante au niveau des deux zones (A) et (B), la zone (A) pour le montage de la série de composants électroniques, étant conformée pour assurer l'accouplement d'une série d'éléments rapportés indépendants (2) d'épaisseur supérieure à celle de la bande (1) et aptes à recevoir lesdits composants en faisant office de dissipateurs thermiques. -2Support métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone (A) 1 5 pour le montage de la série des composants électroniques, présente une série de découpes formées dans l'épaisseur de la bande pour délimiter, d'une manière correspondante à chaque série de composants, une pluralité de fourches (lb) formées en continuité avec les pattes de connexion correspondantes, chacune desdites fourches (lb) présentant des agencements pour le montage d'un des éléments rapportés (2). -3- Support métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone (A) pour le montage de la série des composants électroniques est totalement découpée pour laisser apparaître, pour chaque série de composants, au moins une patte de connexion débordante (lal) présentant des agencements (le) pour le montage d'un des éléments rapportés (2). -4- Support métallique selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque fourche (lb) est raccordée à la patte de connexion (lal) correspondante, par une 2782573 courbure (ld) apte à positionner ladite fourche (lb) dans un plan horizontal inférieur à celui de la zone présentant les pattes de connexion. -5- Support métallique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les agencements de chaque patte de connexion débordante (lai) sont constitués par une courbure (le) apte à coopérer avec une partie complémentaire (2c) de l'élément (2) en vue d'assurer sa fixation dans un plan horizontal inférieur à celui de la zone présentant les pattes de connexion. -6- Support métallique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les agencements de la fourche (lb) sont du type à tiroir. -7- Support métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différentes zones (A) et (B) sont obtenues par des opérations de découpe et de pliage exécutées dans le sens de la longueur des fibres de la plaque, de sorte que lesdites zones (A) et (B) sont disposées perpendiculairement au sens desdites fibres. -8- Support métallique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bande (1) présente sur la totalité de sa longueur, une pluralité de séries de zones (A) et (B), ladite bande (1) présentant des agencements pour être conditionnée en rouleaux en vue d'être déroulée linéairement pour être soumise en continu à différents postes de travail et de traitement. -9- Support métallique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les agencements sont constitués par des lignes pleines (1 e) de séparation entre chaque série de zones, lesdites lignes présentant des perforations espacées selon un pas déterminé.