Brevet FR2813442A1 — publié le 20020301

La présente invention concerne une diode de puissance destinée notamment à équiper le pont redresseur d'une machine électrique tournante telle 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, telle 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 que la périphérie externe du socle présente une rainure implantée axialement en dessous de la face de fixation. Grâce à la rainure on obtient un bon accrochage de la résine qui se loge dans la rainure en dessous de la face de fixation. 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. Le socle est doté ainsi de moyens d'ancrage en étant enrobé par la résine. Ces moyens d'ancrage en forme de rainure sont de réalisation aisée. En outre on ménage la face supérieure de fixation du socle et l'élément semiconducteur puisque la rainure est plus basse que la face de fixation en sorte que les efforts au niveau de la rainure n'affectent pas outre mesure la face de fixation. Grâce au socle rainuré 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. Dans une forme de réalisation la face de fixation est prolongée axialement à sa périphérie externe par un collet de faible hauteur délimitant avec la face de fixation une cavité dans laquelle sont logés l'élément semi-conducteur et une couche en matière électriquement isolante plus souple que la résine entourant l'élément semi-conducteur. Cette couche forme un tampon permettant de ménager l'élément semi-conducteur lorsque la résine se dilate. Le dépôt de cette couche est aisé puisque cette couche est délimitée intérieurement par l'élément semi-conducteur et extérieurement par le collet. Cela est rendu possible grâce à la localisation de la rainure. Le collet s'étend axialement en direction opposée à la partie principale de l'embase et a dans une forme de réalisation une forme évasée. Avantageusement le collet est d'orientation axile pour réduire les efforts encaissés par le collet. Ce collet consiste dans un mode de réalisation en une jupe annulaire d'orientation axiale. 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 partielles montrant en coupe axiale différentes formes de rainures selon l'invention. 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 exteme 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 les 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. 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. La face 3 appartient à l'extrémité libre du socle et constitue la face supérieure du socle 2. Ce socle 2 est délimité axialement par la face 3 et par une zone d'enracinement dans la partie principale 10. Latéralement le socle est délimité par une face annulaire d'orientation axiale appartenant à la périphérie externe 20 du socle 2. 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. La résine 103 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. Cette couche 102 est en forme d'anneau entourant l'élément semi-conducteur 101. La face supérieure 3 est prolongée axialement à sa périphérie externe par un collet 8 de faible hauteur. Le collet 8 est dirigé vers l'élément de connexion 100 et entoure ici la partie inférieure de la tête de celui-ci. Le collet 8 est d'orientation axiale et consiste ici en une jupe annulaire d'orientation axiale. Le socle 2 présente donc à son extrémité libre une cavité ici à section en forme de U, délimitée par la face supérieure 3 et par le collet 8, pour logement de l'élément semi-conducteur 101 et de la couche annulaire 102. La mise en place de la couche 102 est aisée puisque celle-ci entoure l'élément 101 en étant entourée par le collet 8. On coule donc la couche 102 dans la cavité 8,3 équipée centralement de l'élément semi-conducteur 101 et ce avant la fermeture de la diode par la résine 103. La tête de l'élément de connexion 100 recouvre partiellement la couche 102. Suivant l'invention la périphérie externe 20 du socle 2 présente une rainure 4 implantée axialement en dessous de la face de fixation 3 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 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. L'humidité éventuelle atteindra la rainure 4 via la résine 103 sans polluer l'élément semi-conducteur 101. Le collet 8 protège également l'élément semiconducteur 101 contre la pénétration éventuelle de l'humidité et est donc pour cette raison avantageusement légèrement plus haut que l'élément semiconducteur 101. La rainure 4, de forme annulaire, présente deux flancs 40,41. Le flanc 40 supérieure, le plus proche de la face 3, est d'orientation radiale, tandis que l'autre flanc 41,à savoir le flanc inférieur le plus éloigné de la face 3, est incliné en direction de la partie principale 10. La rainure 4 est de forme annulaire et entaille le socle 2 à sa périphérie externe 20 sur un faible profondeur en sorte que la résistance mécanique du socle n'est pas affectée outre mesure. La rainure est ouverte radialement vers l'extérieur. La zone d'enracinement du socle 2 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. Ainsi la diode est équipée d'une partie principale 10 dépourvue de paroi latérale ce qui permet de réduire le coût de celle-ci. Grâce à la rainure 4 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 rainure 4 présente un flanc supérieur et un flanc inférieur d'orientation radiale reliée entre eux par un fond d'orientation axiale en sorte que la rainure 4 est à section en forme de U. En variante (figure 3) la rainure est de forme semi -circulaire. A la figure 1 la rainure 4 présente un flanc supérieur moins long que son flanc inférieur. Dans les figures 2 et 3 la rainure 4 est symétrique. Bien entendu en variante la rainure 4 , d'orientation radiale, est éventuellement fractionnée. Dans les figures le socle 2 a une forme cylindrique en sorte que sa périphérie externe 20 est d'orientation axiale en étant de section circulaire. En variante le socle 2 peut 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. En variante on peut prévoir au moins une rainure supplémentaire décalée axialement par rapport à l'autre rainure. La position de la rainure ou des rainures dépend des applications. La profondeur de ou des rainures dépend également des applications. 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 que la périphérie externe (20) du socle (2) présente une rainure (4) implantée radialement en- dessous de la face de fixation (3). 2-Diode selon la revendication 1,caractérisée en ce que la face de fixation (3) est prolongée axialement à sa périphérie externe par un collet (8) délimitant avec la face de fixation (3) une cavité dans laquelle sont logés l'élément semiconducteur (101) et une couche (102) en matière électriquement isolante plus souple que la résine entourant l'élément semi-conducteur. 3-Diode selon la revendication 1 ou 2,caractérisée en ce que le collet (8) est de forme annulaire d'orientation axiale. 4- Diode selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la couche (102) consiste globalement en un anneau entourant l'élément semi-conducteur et entouré par le collet(8).