Brevet FR2813441A1 — publié le 20020301

La présente invention concerne une diode de puissance destinée notamment à équiper le pont redresseur d'une machine électrique tournante tel qu'un alternateur pour véhicule automobile. Une telle diode est décrite par exemple dans le document FR A 2 446 541 et son addition FR A 2 454 699. Cette diode présente un axe de symétrie axiale et comporte un élément semiconducteur intercalé entre un premier et un second éléments de connexion électrique. Les éléments de connexion sont électriquement conducteur. L'élément semi-conducteur comporte au moins une région du type N et une région du type P. Le premier élément de connexion comporte un fil qui se termine par une tête de grand diamètre présentant une face inférieure liée mécaniquement et électriquement à la face supérieure de l'élément semi-conducteur par une première couche électriquement conductrice. Le second élément de connexion présente une face supérieure liée mécaniquement et électriquement à la face inférieure de l'élément semiconducteur par une seconde couche électriquement conductrice. Les faces précitées et l'élément semi-conducteur s'étendent perpendiculairement à l'axe, tandis que le fil est disposé selon l'axe. La face supérieure du second élément de connexion appartient à un socle issu d'une embase électriquement conductrice de forte épaisseur. L'embase est moletée pour emmanchement à force de la diode, de manière connue, dans un trou d'un support. L'embase est transversalement de plus grande taille que le socle en sorte que l'élément semi-conducteur est ménagé lors de l'emmanchement à force de l'embase. Cette embase appartient à un boîtier en constituant le fond de celui-ci. Le boîtier présente latéralement une paroi d'orientation axiale entourant le socle, l'élément semi-conducteur la tête et la partie interne du premier élément de connexion. La paroi est d'un seul tenant avec l'embase ou en variante est rapportée sur l'embase par exemple par encliquetage comme décrit dans le document FR A 2 454 699 précité. Dans ce dernier cas l'embase présente axialement une portée de montage et transversalement un épaulement pour l'assemblage de la paroi à l'embase. En variante la paroi est engagée dans une rainure en étant en contact par sa périphérie externe avec la périphérie interne d'une portée de montage délimitant la gorge. Le boîtier forme donc un logement de réception de l'élément semi-conducteur et de la partie interne du premier élément de connexion. Un bouchon en résine électriquement isolante de préférence thermodurcissable, par exemple une résine époxy, ferme de manière étanche le boîtier et enrobe donc l'élément semi-conducteur et la partie interne du premier élément de connexion. La résine est coulée dans le boîtier, La face supérieure du socle est prolongée par un bourrelet saillant par rapport à la périphérie externe de la face latérale du socle et ce en direction de la paroi du boîtier. On obtient ainsi un bon ancrage du bouchon avec l'embase ce qui permet, compte tenu des différences de dilatation entre l'embase et le bouchon en résine, de conserver une bonne étanchéité et de ménager les couches de fixation de l'élément semi-conducteur. Ces couches consistent le plus souvent en des soudures, en variante en un collage électriquement conducteur. Le boîtier est avantageusement pour des raisons économiques de forme cylindrique et il en est donc de même de l'embase à socle et bourrelet et de la paroi. La présente invention a pour objet d'améliorer encore l'étanchéité et la tenue mécanique de la diode et ce de manière simple et économique. Conformément à l'invention une diode de puissance destinée notamment à équiper le pont redresseur d'une machine électrique tournante, tel qu'un alternateur pour véhicule automobile, comportant une embase dotée d'une partie principale massive prolongée axialement par un socle présentant à son extrémité libre supérieure une face de fixation pour un élément semi-conducteur enrobé par une résine électriquement isolante solidaire de l'embase, est caractérisée en ce qu'elle présente une paroi dotée de moyens d'ancrage et issue de la partie principale, en ce que la paroi entoure au moins la partie inférieure du socle adjacente à la partie principale et en ce qu'une rainure de découplage est présente entre le socle et la paroi. Grâce à la paroi et à la rainure de l'invention il est formée une chicane en sorte que l'humidité éventuelle traversera la résine pour être collectée par la rainure. L'étanchéité est donc encore améliorée en sorte que l'élément semi-conducteur est mieux protégé. Grâce à la paroi dotée de moyens d'ancrage on peut réduire la consommation de matière de la résine, supprimer la paroi latérale du boîtier, ménager encore plus l'élément semi-conducteur et donc augmenter la fiabilité de la diode. Avantageusement la paroi s'étend axialement au- dessus de la face supérieure du socle pour encore un meilleur accrochage de la résine et une meilleure protection de l'élément semi-conducteur. Dans une forme de réalisation la paroi comporte une partie d'orientation axiale entourant au moins la partie inférieure du socle et présentant à son extrémité libre des moyens d'ancrage en sorte que cela permet de réduire la consommation de matière de la résine par rapport à un mode de réalisation dans laquelle la paroi est inclinée axialement. La partie d'orientation axiale consiste dans un mode de réalisation en une jupe annulaire d'orientation axiale présentant une extrémité libre d'orientation radiale ou inclinée. Dans tous les cas la rainure permet un découplage des efforts entre le socle et la paroi en sorte que l'élément semi-conducteur est ménagé. Les efforts sont transmis de manière préférentielle à la paroi bien ancrée dans la résine. Grâce à la forme massive de la partie principale de l'embase la rainure peut présenter au moins un fond qui s'étend dans la partie principale pour être le plus loin possible de l'élément semi-conducteur et mieux protéger celui-ci contre la pénétration éventuelle de l'humidité. La description qui va suivre illustre l'invention en regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une diode selon l'invention ; Les figures 2 et 3 sont des vues analogues à la figure 1 montrant l'embase et une partie de l'élément électriquement isolant pour respectivement un deuxième et un troisième exemple de réalisation. Les figures en annexe représentent diverses formes de perfectionnement de l'embase 1, ici métallique, d'une diode de puissance destinée à équiper le pont redresseur d'un alternateur pour véhicule automobile. Un tel alternateur, classiquement du type triphasé, comporte un carter portant intérieurement à sa périphérie externe un stator à enroulements entourant un rotor solidaire d'un arbre porté centralement à rotation par le carter. Ce carter comporte au moins deux parties à savoir un palier avant traversé par l'arbre du rotor portant à l'une de ses extrémités une poulie d'entraînement et un palier arrière portant le pont redresseur. Ces paliers portent des roulements à billes pour montage à rotation de l'arbre du rotor. L'alternateur est refroidi par air et/ou par eau. Les diodes du pont redresseur sont réparties en deux groupes. Pour plus de précisions on se reportera par exemple au document FR-A-2 734 425 montrant un premier groupe de diodes, dont l'embase est fixée sur ou dans le palier arrière de l'alternateur relié à la masse, et un second groupe de diodes, dont l'embase est fixée sur ou dans un dissipateur isolé électriquement du palier arrière en sorte que les embases du second groupe de diodes sont reliées à la borne positive de l'alternateur. Comme visible à la figure 1 de ce document les diodes du premier groupe sont orientées en sens par rapport aux diodes du second groupe. Dans ces figures l'embase 1 électriquement conductrice, constituant le second élément de connexion électrique électriquement conducteur de la diode, est de forme cylindrique à section circulaire et la référence 3 représente la face supérieure servant à la fixation, par exemple par soudage, de la face inférieure de l'élément semi-conducteur référencé en 101 à la figure 1. L'axe de symétrie axiale A-A de la diode a été représenté schématiquement à la figure 1, dans laquelle on voit en 100 le premier élément de connexion électrique, en 103 la résine électriquement isolante et en 102 une couche en matière électriquement isolante plus souple que la résine 103. L'élément semi-conducteur 101 est intercalé axialement entre la face inférieure 104 de la tête de l'élément de connexion 100, dont le fil s'étend le long de l'axe A-A, et la face supérieure 3. Ces faces 104,3 sont d'orientation transversale. La résine 103 enrobe l'extrémité inférieure du fil et la tête de plus grand diamètre de l'élément 100, ainsi que l'élément semi-conducteur 101 entouré par la couche 102. Cette résine constitue un capot fermant de manière étanche un logement délimité également par l'embase 1 et renfermant la partie inférieure du premier élément de connexion 100 et l'élément semi-conducteur 101 entouré par la couche 102 formant tampon. A la figure 1 l'embase 1 présente d'un seul tenant une partie principale 10 massive prolongée axialement par un socle 2, de plus faible diamètre externe que la partie principale 10, et une paroi 5 dotée de moyens d'ancrage 51 et comportant une jupe annulaire 50, d'orientation axiale séparée du socle et de la face supérieure de fixation 3 par une rainure 4 annulaire de découplage dans laquelle pénètre la résine 103 d'étanchéité de la diode, dite diode press-fit. Cette résine 103 est avantageusement du type thermodurcissable, par exemple du type epoxy, renforcée par des fibres telles que des fibres de verre. La résine 103 est mise en place de manière connue par un procédé du type compression - transfert et assure l'étanchéité de la diode et donc de l'élément semiconducteur 101 en réalisant une liaison mécanique entre l'embase 1 et l'élément de connexion 100. Lors de ce procédé la résine est injectée sous pression dans un moule à l'intérieur duquel elle polymérise tout en enrobant la paroi 5, l'élément semi-conducteur 101 et la partie inférieure de l'élément de connexion 100. Après polymérisation la résine est solidaire de l'embase 1 notamment par adhérisation et on retire le moule. La résine 103 remplie bien la rainure 4 grâce à ce procédé et forme un capot étanche. II est ainsi formée, grâce à la jupe 50 et à la rainure 4, une chicane en sorte que l'humidité éventuelle atteindra la rainure 4 via la résine 103 sans polluer l'élément semi-conducteur 101. La face 3 appartient à l'extrémité libre du socle et constitue la face supérieure du socle 2. La rainure 4 présente deux flancs parallèles d'orientation axiale raccordés entre eux par un fond de section semi-circulaire. La rainure est ouverte axialement en direction opposée à la partie principale 10 de l'embase. Suivant une caractéristique la jupe 50 est issue de la partie principale 10 et s'étend en saillie axiale par rapport à la face 3 et ce en direction opposée à la partie principale 10. La paroi 5 présente donc une partie annulaire d'orientation axiale 50 délimitant le flanc externe de la rainure 4. Le flanc interne de la rainure 4 est moins long à la figure 1 que le flanc externe et est délimité par la face latérale 20 d'orientation axiale du socle 2. La zone d'enracinement de la jupe 50 à la partie principale 10 de l'embase 1 appartient à un épaulement transversal 12 se raccordant à la face latérale 11 d'orientation axiale de l'embase 1. L'épaulement 12 et la face 11 délimitent la partie principale 10 massive de l'embase prolongée axialement par le socle 2 saillant. L'épaulement 12 constitue la face supérieure de la partie principale10. L'extrémité libre 51 de la paroi 5 s'étend perpendiculairement à la jupe 50 et axialement au- dessus de la face supérieure 3 de fixation du socle 2. L'extrémité libre 51 est dirigée radialement en sens inverse du socle 2 et de la rainure 4 pour un bon ancrage de la résine 103. En variante l'extrémité libre 51 est de forme évasée en direction opposée au socle en étant par exemple de forme tronconique ou en partie roulée. L'extrémité libre 51 constitue donc les moyens d'ancrage de la paroi 5. Une gorge annulaire de fixation de la résine 103 est donc délimitée par la jupe 50 l'extrémité libre 51 et l'épaulement 12 pour une bonne liaison entre l'embase et la résine. La paroi 5 est donc destinée à s'ancrer, fermement par l'intermédiaire de son extrémité libre 51, dans la résine 103 en étant enrobée par celle-ci. Ainsi la diode est équipée d'une partie principale 10 dépourvue de paroi latérale ce qui permet de réduire le coût de celle-ci. La gorge 51,50,12 est moins haute que la rainure 4 et s'étend perpendiculairement à la rainure 4. Avantageusement à la figure 1 la jupe 50 s'étend au-dessus de l'élément semiconducteur 101 pour mieux masquer celui-ci. La jupe entoure donc complètement le socle 2. La paroi 5 est ici d'épaisseur constante. En variante la paroi 5 est fractionnée en secteur annulaire et/ou est d'épaisseur variable. Grâce à la rainure 4 on obtient un bon découplage entre la paroi 5 et le socle 2 en sorte que l'élément semi-conducteur 101 est ménagé. II en est d'autant plus ainsi que la couche 102 plus souple est intercalée radialement entre l'élément semi-conducteur 101 et la résine 103 en étant implantée axialement entre la face inférieure 104 et la face supérieure 3. La couche 102 constitue donc un tampon protecteur permettant d'absorber les phénomènes de dilatation de la résine 103 La couche 102 est par exemple en matière synthétique du type Polyimid. Ici l'élément semi-conducteur est fixé par des couches de soudure aux faces 104,3 en sorte que les soudures sont également ménagées. En variante (figure 2) la paroi 5 et donc la jupe 50 est remplacée par une cloison 6 annulaire inclinée axialement et séparée du socle 2 par la rainure annulaire 4, qui dans cette figure est plus profonde et s'étend axialement en dessous de la cloison 6 et donc plus dans la partie principale 10. Plus précisément à la figure 1 le fond de la rainure affecte la partie principale 10, tandis que dans la figure 2 le fond et la partie basse des flancs de la rainure 4 sont situés dans la partie principale 10. La cloison 6, issue de la partie principale 10,s'évase en direction opposée à la partie principale 10 et il en est de même de la rainure 4, dont le flanc externe est délimité par la cloison 6. La cloison 6 présente une zone d'enracinement qui appartient à l'épaulement 12 et de par sa forme inclinée présente des moyens d'ancrage dans la résine 103 de fermeture de la diode. En variante le flanc externe de la rainure 4 n'est pas délimité par la jupe 50 ou la cloison 6 et cette rainure s'étend dans la partie principale 10 de l'embase 1. Une telle réalisation est représentée à la figure 3 dans laquelle on voit que la zone d'enracinement de la cloison inclinée 6 est implantée entre la rainure de découplage 4 et la face latérale 11. La rainure 4 présente un flanc externe moins long que son flanc interne. Dans les figures 2 et 3 la rainure 4 n'est pas symétrique et présente un flanc plus long que l'autre. La cloison 6 est de forme tronconique et est une paroi d'ancrage ancrée dans la résine 103 en étant enrobée par celle-ci. La cloison 6 est donc conformée pour former des moyens d'ancrage. Dans tous les cas le fond de la rainure 4 s'étend axialement en dessous de la face supérieure de fixation 3. La paroi d'ancrage 5,6 s'étend axialement au- dessus de la face supérieure 3 (figure 1), globalement axialement à niveau avec cette face (figure 2) ou axialement en dessous de celle-ci (figure 3). Toutes les combinaisons sont possibles. La paroi 5,6 issue de la partie principale 10 entoure dans tous les cas la partie inférieure du socle adjacente à la partie principale 10, et avantageusement, pour un bon ancrage, au moins en majeure partie le socle. Bien entendu la paroi 5,6 est éventuellement fractionnée. En variante la rainure 4 et le socle 2 peuvent être en section de forme carrée, rectangulaire, polygonale ou autre. II en est de même de la paroi et de la partie principale 10 de l'embase 1. Par simplicité on n'a pas représenté le moltage de la partie principale 10 de l'embase, qui permet le montage de la diode dans son support comme décrit dans le document FR A 2 734 425 précité. En variante le socle est rapporté sur la partie principale 10. Bien entendu la paroi 5,6 peut être trouée et/ ou être dotée de saillies pour encore un meilleur accrochage de la résine. Dans les figures la zone d'enracinement de la paroi 5,6 à la partie principale 10 de l'embase est à distance de la face latérale 11 constituant la périphérie externe moletée de la partie principale 10. La paroi 5,6 est implantée entre la périphérie externe 11 de la partie principale 10 et le socle 2 de plus faible diamètre. La zone d'enracinement de la paroi 5,6 à la partie principale 10 est avantageusement plus proche du socle 2 que de la périphérie externe 11 de la partie principale. La rainure 4 est avantageusement plus haute que large. REVENDICATIONS 1-Diode de puissance destinée notamment à équiper le pont redresseur d'une machine électrique tournante tel qu'un alternateur pour véhicule automobile, comportant une embase (1) dotée d'une partie principale (10) massive prolongée axialement par un socle(2) présentant à son extrémité libre supérieure une face de fixation (3) pour un élément semi-conducteur (101) enrobé par une résine (103) électriquement isolante solidaire de l'embase (1), caractérisé en ce qu'elle présente une paroi (5,6) dotée de moyens d'ancrage (51,6) et issue de la partie principale (10), en ce que la paroi (5,6) entoure au moins la partie inférieure du socle (2) adjacente à la partie principale (10) et en ce qu'une rainure (4) de découplage est présente entre le socle(2) et la paroi (5,6). 2-Diode selon la revendication 1,caractériséeen ce que le fond de la rainure(4) affecte la partie principale(10). 3-Diode selon la revendication 1 ou 2,caractérisée en ce que la paroi (5,6) s'étend axialement au-dessus de la face supérieure (3) du socle(2). 4- Diode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la paroi (5) comporte une partie d'orientation axiale (50) entourant au moins la partie inférieure du socle et présentant à son extrémité libre (51) des moyens d'ancrage. 5- Diode selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie axiale (50) consiste en une jupe annulaire d'orientation axiale. 6- - Diode selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l'extrémité libre (51) s'étend perpendiculairement à la jupe en direction opposée au socle (2). 7- Diode selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que l'extrémité libre (51) est de forme évasée. 8- Diode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la paroi (6) consiste en une cloison inclinée axialement et s'évasant en direction opposée à la partie principale (10). 9- Diode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rainure (4) est délimitée par des flancs de longueur différente. 10- Diode selon l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce que un tampon (12) en matière électriquement isolante plus souple que la résine (102) entoure l'élément semi-conducteur (101) en étant intercalée radialement entre celui-ci et la résine (103).