Brevet FR2879021A1 — publié le 20060609

DISPOSITIF A SEMICONDUCTEUR DE PUISSANCE La présente invention concerne un dispositif à semiconducteur de puissance. La figure 13 montre un exemple de dispositif à semiconducteur de puissance classique. Un substrat isolant (4) en céramique portant des motifs de circuits métallisés sur les deux faces, est disposé sur une plaquette de base métallique (2), et un élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), tel qu'un transistor bipolaire à porte isolée ou IGBT, un transistor à effet de champ MOS, ou autres, et une diode de roue libre (8) sont montés sur le substrat isolant (4). L'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et la diode de roue libre (8) sont connectés à un boîtier (18) dans lequel des bornes externes sont incorporées (un boîtier d'insertion), par l'intermédiaire des bornes externes. L'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) tel qu'un IGBT est disposé de façon que son côté supérieur (surface) remplisse la fonction d'une face d'émetteur, et que son côté inférieur (arrière) remplisse la fonction d'une face de collecteur. La diode de roue libre (8) est disposée de façon que son côté supérieur (surface) remplisse la fonction d'une face d'anode, et que son côté inférieur (arrière) remplisse la fonction d'une face de cathode. Le circuit, considéré globalement, comprend un motif formé sur le substrat isolant (4) et des fils (20), et est connecté au boîtier (18). Un gel (ou une résine, ou un gel et une résine) (36) est introduit dans le boîtier (18) de façon à protéger l'élément et le circuit, et le boîtier (18) est recouvert par un couvercle. Dans ce dispositif à semiconducteur de puissance, la connexion de la face d'émetteur de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) est réalisée au moyen des fils (20), et ce procédé de con- 2879021 2 nexion soulève les problèmes suivants. Premièrement, il y a une limite sur un courant admissible, du fait que le fil (20) est mince. Dans l'utilisation pratique, on parvient à un courant admissible exigé pour un circuit principal en utilisant des fils plus épais, ou en augmentant le nombre de fils (20). Cependant, ce procédé exige des espaces pour le soudage de fils, et par conséquent il a une limite en ce qui concerne la miniaturisation des éléments et du dispositif. Secondement, la résistance du circuit devient plus grande à cause de l'utilisation des fils minces (20). Bien que ce problème puisse également être résolu en utilisant des fils plus épais ou en augmentant le nombre. des fils (20), il y a des limites, comme mentionné ci-dessus. Troisième-ment, de la chaleur s'accumule localement, du fait qu'un courant est con-centré aux points de connexion des fils sur l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6). Bien que la concentration de chaleur soit réduite en répartissant les points de connexion des fils sur l'élément, la chaleur n'est pas complètement répartie. Quatrièmement, la porte peut osciller lorsqu'un court-circuit se produit dans le dispositif à semiconducteur. Dans le dispositif à semiconducteur de puissance, un fil (20) est soudé à chacune des cellules d'émetteur de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), et les cellules sont connectées l'une à l'autre par l'intermédiaire du motif formé sur le substrat isolant (4) auquel les fils (20) sont soudés. Une telle connexion occasionne un déséquilibre entre chacune des cellules, et par conséquent la porte oscille lorsqu'un court-circuit se produit dans le dispositif à semiconducteur. Il en résulte que le dispositif peut être détruit ou peut occasionner un fonctionnement défectueux. Il peut être possible de résoudre ce problème par une connexion directe "par points" de chacune des cellules, par l'intermédiaire des fils. Cependant, le nombre d'opérations pour le soudage de fils est augmenté, et l'aire du dispositif pour un tel soudage de fils est également augmentée. Il en résulte qu'il demeure encore des limites similaires au premier problème. Cinquièmement, des espaces pour souder les fils sont nécessaires. Ce qui précède constitue les principaux problèmes en relation avec les fils (20). Il y a des problèmes supplémentaires concernant l'éva- cuation de chaleur. Dans le dispositif à semiconducteur classique, l'éva- 2879021 3 cuation de chaleur est effectuée en appliquant une graisse sur le côté arrière de la plaquette de base et en vissant des ailettes d'évacuation de chaleur. Dans ce cas, un seul côté du dispositif est utilisé pour l'évacuation de chaleur. Le document JP-A-10-56131 décrit une technique dans laquelle la connexion d'électrodes principales est réalisée au moyen d'une multiplicité de bosses dans un module IGBT ayant des motifs de circuit sur ses côté supérieur et inférieur. Le document JP-A-8-8395 décrit une technique dans laquelle on utilise un élément analogue au conducteur de connexion. Le document JP-A-10-233509 décrit un exemple d'un dispositif dans le-quel une multiplicité de bosses sont incorporées. Le document JP-A-6- 302734 décrit une technique dans laquelle deux substrats sont connectés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un ressort. Le document JP-A-8-17972 décrit une technique pour noyer des tiges et des billes de métal dans des bosses, pour l'utilisation dans la connexion d'une carte mère de boîtier. Les documents JP-A-2002-16215 et JP-A-2002-76254 décrivent des dis- positifs du type Module de Puissance Intelligent (IPM), utilisant chacun deux cadres de montage, c'est-à-dire des cadres de montage supérieur et inférieur. Un but de la présente invention est donc de procurer un dispositif à semiconducteur de puissance perfectionné, de la façon suivante: le courant admissible du circuit principal est amélioré, et la résistance du circuit est diminuée; la chaleur peut être répartie sur l'élément; et l'oscillation de la porte due au déséquilibre de cellules d'émetteur peut être évi- tée. La présente invention a été développée en vue d'atteindre le but ci-dessus. Un dispositif à semiconducteur de puissance conforme à un mode de réalisation préféré de la présente invention comprend un élément de commutation à semiconducteur de puissance, et une diode de roue libre connectée de manière anti-parallèle sur l'élément de commutation à semiconducteur de puissance, et ce dispositif à semiconducteur de puissance est caractérisé en ce qu'une électrode arrière de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance et une électrode arrière de la diode de roue libre sont fixées et montées sur un motif de circuit formé 2879021 4 sur une surface principale du premier substrat; et en ce qu'un motif de circuit, qui est formé sur une surface principale du second substrat de façon à faire face à une électrode de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance et à une électrode de surface de la diode de roue libre, est connecté aux électrodes de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance et de la diode de roue libre respectivement par l'intermédiaire de conducteurs de connexion destinés à être brasés. Conformément à la présente invention, le courant admissible du circuit principal peut être fortement amélioré, et la résistance du circuit peut être diminuée. De plus, la chaleur peut être répartie sur l'élément; l'oscillation de la porte due au déséquilibre des cellules d'émetteur est effectivement évitée; et la miniaturisation du dispositif devient possible. En outre, l'évacuation de chaleur à partir du côté supérieur et du côté in- férieur du dispositif à semiconducteur de puissance devient également possible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la des- cription se réfère aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 2 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au second mode de réalisation de la présente invention; La figure 3 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au troisième mode de réalisation de la présente invention; La figure 4 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure 5 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au cinquième mode de réalisation de la présente invention; La figure 6 montre un schéma illustrant l'insertion d'une substance de remplissage isolante et résistant à la chaleur, semblable à un gel, entre le premier substrat et le second substrat; La figure 7 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au sixième mode de réalisation de la présente invention; 2879021 5 La figure 8 montre un autre dispositif à semiconducteur de puissance conforme au sixième mode de réalisation de la présente invention; La figure 9 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au septième mode de réalisation de la présente invention; La figure 10 montre un autre dispositif à semiconducteur de puissance conforme au septième mode de réalisation de la présente invention; La figure 11 montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au huitième mode de réalisation de la présente invention; La figure 12 montre un autre dispositif à semiconducteur de puissance conforme au huitième mode de réalisation de la présente invention; et La figure 13 montre un dispositif à semiconducteur de puissance classique conforme à l'art antérieur. Mode de réalisation 1 La figure 1, constituée des figures 1(1) à 1(3), montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 1 de la présente invention. La figure 1(1) montre une vue en plan de dessus d'un premier substrat décrit ci-dessous; la figure 1(2) montre une vue de dessous d'un second substrat décrit ci-dessous; et la figure 1(3) montre une coupe longitudinale du dispositif à semiconducteur de puissance. Dans ce dispositif à semiconducteur de puissance, un élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une diode de roue libre (8) sont montés sur le premier substrat (24). La face d'émetteur de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et la face d'anode de la diode de roue libre (8) sont connectées par l'intermédiaire de conducteurs de connexion (22) (représentés comme des billes sur la figure), au second substrat (26), qui est un substrat isolant sur lequel un motif de circuit est formé. Ici, l'élément de commutation à semiconducteur de puis- sance (6) est un semiconducteur tel qu'un IGBT, un transistor à effet de champ MOS ou autres. Comme représenté sur la figure 1(3), un dissipateur thermique (32) en tant que partie d'évacuation de chaleur, est fixé sur la face inférieure du premier substrat (24). Le dissipateur thermique (32) peut être fixé sur la face supérieure du second substrat. Dans le cas où un pro- blême de résistance mécanique apparaît à cause de l'exposition directe du substrat isolant à l'extérieur, comme on le voit sur la figure 1(3), une plaquette de base est placée sur la face inférieure du dispositif, ou bien une partie du dispositif est revêtue ou couverte par un boîtier. Les conducteurs de connexion (22) et les composants du dispositif peuvent être connectés par brasage, soudage par ultrasons ou soudage par compression. Dans le Mode de Réalisation 1, tous les composants sont montés sur le premier substrat (24). Ceci est avantageux du fait que des difficultés en production peuvent être évitées, ce qui fait que la productivité est améliorée. Les conducteurs de connexion (22) peuvent avoir une flexibilité après l'assemblage du dispositif, de façon à pouvoir absorber des efforts appliqués aux conducteurs de connexion (22). Une substance de remplissage (36) isolante et résistant à la chaleur, semblable à un gel (non hachurée pour la clarté du dessin) est insérée entre le premier substrat (24) et le second substrat (26). Comme représenté sur la figure 6, les trois côtés de l'espace entre le premier substrat (24) et le second substrat (26) sont fermés hermétiquement avec un adhésif ou une cloison (34), de façon que la substance de remplissage (36) puisse être insérée par une ouverture qu'on a laissé subsister. La substance de remplissage peut être insérée à partir des bases des trois côtés autres que celui de l'ouverture, en utilisant une seringue ou autres. Le Mode de Réalisation 1 procure les avantages suivants. De façon générale, le courant admissible d'un matériau conducteur est proportionnel à son aire de section, et sa résistance électrique est inverse- ment proportionnelle à son aire de section. Pour augmenter le courant admissible d'un circuit et pour diminuer sa résistance électrique, on doit augmenter l'aire de section du matériau conducteur. Cependant, l'aire de la face d'émetteur est limitée dans l'élément à semiconducteur du dispositif à semiconducteur de puissance, et par conséquent l'aire de section de tous les fils (égale à l'aire de section d'un fil multipliée par le nombre de fils) ne peut pas être augmentée sans limite. De plus, une telle connexion par fils exige inévitablement des espaces morts pour permettre des opérations de connexion. De ce point de vue, l'utilisation de conducteurs de connexion (22) comme dans le Mode de Réalisation 1 élimine de tels es- paces morts. A cet égard, on a comparé la connexion au moyen de fils 2879021 7 avec la connexion au moyen de conducteurs de connexion, en considérant que les fils et les conducteurs de connexion étaient constitués du même matériau. On trouve alors que ce dernier cas peut avoir une aire de section pratiquement deux fois plus grande, ou plus, que celle du premier cas. Le premier substrat (24) et le second substrat (26), disposés face à face, sont reliés l'un à l'autre avec une relativement courte dis-tance entre eux et, par conséquent, les résistances électrique et thermique deviennent plus faibles conformément à la distance. La quantité de laquelle cette distance peut être diminuée dépend du degré de nécessité d'isolation entre les deux substrats. Dans ce mode de réalisation, on con- sidère que cette distance peut être diminuée jusqu'à environ 2 mm à une tension nominale d'environ 3,3 V, à cause de l'insertion de la substance de remplissage isolante. Des fils consistent généralement en aluminium (Al) pour la commodité de fabrication. D'autre part, les conducteurs de connexion (22) utilisés dans le premier mode de réalisation peuvent être fabriqués sans tenir compte d'une telle commodité de fabrication, et ils peuvent donc être constitués de cuivre (Cu) qui a des conductivités électrique et thermique plus élevées que l'aluminium. Comme décrit ci-dessus, du fait que le substrat isolant sur le- quel le motif de circuit est formé est connecté par l'intermédiaire des conducteurs de connexion dans le Mode de Réalisation 1, le courant admissible du circuit principal peut être fortement amélioré, et la résistance de circuit peut être diminuée. En outre, l'aire pratique pour permettre la con- nexion des cellules d'émetteur est relativement grande, et par conséquent les cellules d'émetteur peuvent être connectées au motif de circuit avec une relativement courte distance entre elles. De ce fait, la répartition de chaleur sur l'élément à semiconducteur est améliorée, et l'oscillation de la porte à cause du déséquilibre des cellules d'émetteur peut être évitée. De plus, les espaces exigés pour connecter les fils au motif de circuit peu-vent être diminués, et par conséquent l'aire des surfaces planes d'un en-semble du dispositif peut être diminuée. La hauteur du dispositif n'est pas fortement augmentée dans le Mode de Réalisation 1, du fait que la hauteur du fil est nécessaire à l'origine dans le dispositif à semiconducteur de puissance. 2879021 8 En outre, en montant des dissipateurs thermiques à la fois sur le côté supérieur et le côté inférieur du dispositif, l'effet d'évacuation de chaleur peut être amélioré. Mode de Réalisation 2 La figure 2, constituée des figures 2(1) à 2(3), montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 2 de la présente invention. Du fait que le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au second mode de réalisation est pratiquement le même que celui conforme au premier mode de réalisation, sa description est abrégée en désignant les composants semblables par des numéros de référence semblables, et par conséquent on décrit principalement la différence de ce mode de réalisation. La figure 2(1) montre une vue en plan de dessus d'un premier substrat; la figure 2(2) montre une vue de dessous d'un second substrat; et la figure 2(3) montre une coupe longitudinale du dispositif, comme pour la figure 1. Le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 2 comprend, pour le second substrat (26), un substrat isolant qui porte sur lui un motif de circuit comportant des saillies de connexion (38), mais non les conducteurs de connexion. Les saillies de con- nexion (38) sont constituées d'un matériau conducteur, et sont connectées à la face d'émetteur de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et à la face d'anode de la diode de roue libre (8) sur le premier substrat (24). Le Mode de Réalisation 2 procure les avantages suivants. Dans le Mode de Réalisation 1, il est nécessaire que les conducteurs de connexion soient connectés à la fois à l'élément à semiconducteur et au substrat isolant sur lequel est formé le motif de circuit. Par conséquent, un plus grand nombre d'étapes sont exigées, et on prévoit que certaines difficultés peuvent éventuellement apparaître. D'autre part, dans le Mode de Réalisation 2, on utilise le substrat isolant portant le motif de circuit muni des saillies de connexion, pour réduire ainsi le nombre d'étapes de fabrication, et également pour améliorer la fiabilité du dispositif à semi-conducteur de puissance. Mode de Réalisation 3 La figure 3, constituée des figures 3(1) à 3(3), montre un dispo- 2879021 9 sitif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 3 de la présente invention. Du fait que le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 3 est pratiquement le même que ceux conformes au Mode de Réalisation 1 et au Mode de réalisation 2, sa description est abrégée en désignant les composants semblables par des numéros de référence semblables, et par conséquent on décrit principalement la différence de ce mode de réalisation. La figure 3(1) montre une vue en plan de dessus d'un premier substrat; la figure 3(2) montre une vue de dessous d'un second substrat; et la figure 3(3) montre une coupe longitudinale du dispositif, comme pour les figures 1 et 2. Le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 3 représenté sur la figure 3 comprend un substrat isolant qui porte un motif de circuit muni de saillies de connexion, comme dans le Mode de Réalisation 2 (c'est-à-dire un second substrat (26)), et utilise également des conducteurs de connexion (22). Ainsi, la face d'émetteur de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et la face d'anode de la diode de roue libre (8) sur le premier substrat (24) sont connectées au motif de circuit formé sur le substrat isolant constituant le second substrat (26), par l'intermédiaire des saillies conductrices (3) sur le motif de circuit et des conducteurs de connexion (22). Dans le Mode de Réalisation 3, en utilisant simultanément les saillies de connexion et les conducteurs de connexion, il est possible de régler indépendamment la distance entre le premier substrat (24) et le second substrat (26) disposés face à face, et l'aire exigée pour la con- nexion des deux substrats. Par conséquent, on peut effectuer une conception optimale pour le dispositif, en tenant compte d'un courant admissible, d'une quantité de chaleur et d'efforts. Mode de Réalisation 4 La figure 4, constituée des figures 4(1) à 4(3), montre un dispo- sitif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 4 de la présente invention. Du fait que le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 4 est pratiquement le même que ceux conformes aux Modes de réalisation 1 à 3, sa description est abrégée en désignant les composants semblables par des numéros de référence semblables, et par conséquent on décrit principalement la diffé- 2879021 10 rence de ce mode de réalisation. La figure 4(1) montre une vue en plan de dessus d'un premier substrat; la figure 4(2) montre une vue de dessous d'un second substrat; et la figure 4(3) montre une coupe longitudinale du dispositif, comme pour la figure 1. Le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 4 représenté sur la figure 4 est conforme à n'importe le-quel du Mode de Réalisation 1 au Mode de Réalisation 3, à l'exception du fait qu'une partie conductrice est formée sur une partie du second substrat (26), de façon à connecter électriquement l'un à l'autre la surface et l'arrière du substrat, et qu'un motif de circuit est formé sur l'arrière (ou la surface extérieure) du substrat. Un circuit de commande (40) pour commander l'attaque de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) est monté sur le motif de circuit formé sur l'arrière du second substrat (26). Avec la configuration ci-dessus, une unité de commande d'attaque peut être montée directement sans la nécessité d'un circuit imprimé séparé, ou autres. Par conséquent, le nombre de composants est diminué et la productivité est améliorée. En outre, l'inductance peut être diminuée en disposant l'unité de commande d'attaque au voisinage de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6). Il en résulte qu'une commande plus correcte devient possible. Mode de Réalisation 5 La figure 5, constituée des figures 5(1) à 5(3), montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 5 de la présente invention. Du fait que le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 5 est pratiquement le même que ceux conformes aux Modes de réalisation 1 à 4, sa description est abrégée en désignant les composants semblables par des numéros de référence semblables, et par conséquent on décrit principalement la diffé- rence de ce mode de réalisation. La figure 5(1) montre une vue en plan de dessus d'un premier substrat; la figure 5(2) montre une vue de dessous d'un second substrat; et la figure 5(3) montre une coupe longitudinale du dispositif, comme pour la figure 1. Le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 5 représenté sur la figure 5 est en conformité avec n'im2879021 11 porte lequel du Mode de Réalisation 1 au Mode de réalisation 4, à l'exception du fait qu'au moins le premier substrat (24) est un substrat isolant en céramique, et qu'un dissipateur thermique (32) divisé en une multiplicité de parties est fixé sur l'arrière du substrat isolant en céramique. Avec la structure ci-dessus, le rendement d'évacuation de chaleur est amélioré, et la fissuration du substrat en céramique à cause de l'échauffement peut être évitée, du fait que le dissipateur de chaleur est divisé sous la forme de la multiplicité de parties, pour répartir ainsi une contrainte. D'autre part, le dissipateur thermique divisé comme ci-dessus peut être formé en une seule pièce avec le premier substrat (24). En pro- cédant ainsi, la productivité peut être améliorée, et il est possible d'éviter une augmentation de la résistance thermique aux connexions à cause de vides, de fissures ou autres. Mode de Réalisation 6 Les figures 7 et 8 montrent des dispositifs à semiconducteur de puissance conformes au Mode de Réalisation 6 de la présente invention. La figure 7(1) ou 8(1) montre une vue de dessus d'un premier cadre de montage (décrit ultérieurement); la figure 7(2) ou 8(2) montre une vue de dessous d'un second cadre de montage (décrit ultérieurement); et la figure 7(3) ou 8(3) montre une coupe longitudinale du dispositif, comme pour les figures 1 à 5. De plus, ce dispositif à semiconducteur de puissance comprend un élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une diode de roue libre (8) connectée de façon anti-parallèle sur l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6). Cependant, les deux composants sont montés sur le cadre de montage (le premier cadre de montage (28)) mais non sur le substrat isolant. Ainsi, une électrode arrière de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une électrode arrière de la diode de roue libre (8) sont soudées sur la première surface principale du premier cadre de montage (28). Simultanément, une électrode de surface de l'élément de commutation à semi-conducteur de puissance (6) et une électrode de surface de la diode de roue libre (8) sont connectées à des saillies (38) qui sont formées en dis- posant en saillie des parties de la surface du second cadre de montage 2879021 12 (30) qui font face aux électrodes de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et de la diode de roue libre (8). L'en-semble de cette structure est mis en forme par moulage par transfert d'une résine. En comparaison avec le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 1, la rigidité diélectrique du dis- positif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 6 est inférieure. Cependant, ce dispositif peut être produit à un moindre coût et une productivité plus élevée, du fait de l'utilisation des cadres de montage qui sont peu coûteux et sont aisément mis en forme. En outre, en formant des bornes externes avec les cadres de montage, le nombre des composants peut être diminué, et par conséquent la productivité peut être améliorée. Dans le dispositif à semiconducteur de puissance représenté sur la figure 7, une multiplicité de saillies de connexion (38) sont établies par rapport à un élément, et de ce fait il est possible d'éliminer une interconnexion pour la porte sur la surface de l'élément. En outre, une telle multiplicité de saillies de connexion vise à relaxer une contrainte. Dans le dis-positif à semiconducteur de puissance représenté sur la figure 8, les sail- lies de connexion (38) sont formées avec des faces plates pour augmenter ainsi l'aire connectée. En procédant ainsi, il est possible d'éviter la concentration de courant sur l'élément, et l'efficacité d'évacuation de chaleur peut être améliorée. Modes de Réalisation 7 La figure 9, constituée des figures 9(1) à 9(3), montre un dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 7 de la présente invention. Du fait que le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 7 est pratiquement le même que celui conforme au Mode de réalisation 6, sa description est abrégée en désignant les composants semblables par des numéros de référence semblables, et par conséquent on décrit principalement la différence de ce mode de réalisation. La figure 9(1) montre une vue en plan de dessus d'un premier cadre de montage; et la figure 9(3) montre une coupe longitudinale du dispositif, comme pour les figures 7 et 8. Dans le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au 2879021 13 Mode de Réalisation 7, on met en forme à la fois le premier cadre demontage (28) et le second cadre de montage (30) pour leur donner la forme de lames plates. Une multiplicité de conducteurs de connexion (22) sont soudés à des positions prédéterminées sur la surface principale du second cadre de montage (30) qui fait face au premier cadre de montage. La multiplicité de conducteurs de connexion peuvent correspondre à l'électrode de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et à l'électrode de surface de la diode de roue libre (8), et sont brasés sur celles-ci. En d'autres termes, les cadres de montage su- périeur et inférieur sont connectés par l'intermédiaire des conducteurs de connexion (22), mais pas par des saillies de connexion. En comparaison avec le Mode de Réalisation 6, le nombre des composants est augmenté dans le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 7, tandis que la forme et le maté- riau des parties de connexion peuvent être sélectionnés plus librement, et par conséquent la résistance du circuit peut être diminuée, et la fiabilité du dispositif peut être améliorée. Dans le dispositif à semiconducteur de puissance conforme au Mode de Réalisation 7, un circuit de commande (40) pour commander l'at- taque de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) peut être monté sur l'arrière du second cadre de montage (30), dont la surface principale fait face au premier cadre de montage (28), comme représenté sur la figure 10. En outre, une plaquette de circuit imprimé multicouche ou une plaquette avec des trous traversants peut être utilisée à la place du second cadre de montage, et un circuit de commande pour commander l'attaque de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) peut être monté sur une telle plaquette. En montant le circuit de commande (40) comme indiqué ci- dessus, une unité de commande d'attaque peut être montée directement, sans la nécessité d'une plaquette imprimée séparée. Par conséquent, le nombre des composants peut être diminué, et la productivité peut être améliorée. En outre, en disposant l'unité de commande d'attaque au voisinage de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance, l'in- ductance peut être diminuée, et par conséquent une commande plus cor- recte peut être réalisée Mode de Réalisation 8 Les figures 11 et 12 montrent des dispositifs à semiconducteur de puissance conformes au Mode de Réalisation 8 de la présente inven- tion. La figure 11 est constituée de figures 11(1) à 11(4), parmi lesquelles la figure 11(1) montre une coupe longitudinale du dispositif; la figure 11(2) montre une vue de dessous d'un troisième cadre de montage; la figure 11(3) montre une vue en plan de dessus d'un second cadre de montage; et la figure 11(4) montre une vue en plan de dessus d'un premier cadre de montage. La figure 12 est constituée de figures 12(1) à 12(5), parmi lesquelles la figure 12(1) montre une coupe longitudinale du dispositif; la figure 12(2) montre une vue de dessous d'un quatrième cadre de montage; la figure 12(3) montre une vue en plan de dessus d'un troisième cadre de montage; la figure 12(4) montre une vue de dessous d'un second cadre de montage; et la figure 12(5) montre une vue en plan de dessus d'un premier cadre de montage. Les dispositifs à semiconducteur de puissance représentés sur les figures 11 et 12 sont obtenus en appliquant n'importe lequel des Mo-des de Réalisation 1 à 7, et au moins trois cadres de montage (ou subs- trats isolants), mais non deux cadres de montage, sont utilisés dans l'un ou l'autre de ces modes de réalisation. Dans un dispositif à semiconducteur de puissance classique, lorsque le nombre d'éléments à monter est augmenté, l'étendue pour les monter est inévitablement étalée dans deux directions dimensionnelles sur un plan, ce qui fait que l'aire de telles parties de plan est augmentée en proportion du nombre des éléments. Au contraire, dans ce mode de réalisation, les composants peuvent être disposés dans trois directions dimensionnelles, et par conséquent l'aire des parties de plan du dispositif peut être largement diminuée. A cet égard, on considère que la hauteur du dispositif devient plus élevée en proportion inverse de l'aire réduite. Cependant, du fait qu'une hauteur considérable est exigée pour la connexion par fils dans le dispositif classique, la hauteur du dispositif de ce mode de réalisation n'est pas très fortement augmentée en comparaison avec la hauteur du dispositif classique. Ce mode de réalisation permet non seulement de réduire l'aire 2879021 15 en plan et la résistance de circuit, mais également de procurer l'effet suivant. Dans le cas où ce mode de réalisation de la présente invention comprend un circuit onduleur, il est possible de former un bras en utilisant trois cadres de montage, et par conséquent une partie séparée de potentiel électrique commun n'est pas nécessaire. En outre, l'inductance est diminuée par superposition, et par conséquent il est possible d'éviter. effectivement une pointe de courant ou de tension. En particulier dans le dispositif représenté sur la figure 1 1, les chemins de courant principaux sont mutuellement opposés, et par conséquent l'inductance peut être diminuée. Dans le dispositif représenté sur la figure 12, les éléments sont disposés au voisinage des parties d'évacuation de chaleur, et par conséquent la chaleur peut être évacuée du dispositif de manière effective. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être ap- portées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. 2879021 16 REVENDICATIONS 1. Dispositif à semiconducteur de puissance comprenant un élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), et une diode de roue libre (8) connectée de manière anti-parallèle sur l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), caractérisé en ce qu'une électrode arrière de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une électrode arrière de la diode de roue libre (8) sont fixées et montées sur un motif de circuit formé sur une surface principale du premier substrat (24); et en ce qu'un motif de circuit, qui est formé sur une surface principale du second substrat (26) de façon à faire face à une électrode de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une électrode de surface de la diode de roue libre (8), est respectivement connecté aux électrodes de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et de la diode de roue libre (8) par l'intermédiaire de conducteurs de connexion (22) destinés à être brasés. 2. Dispositif à semiconducteur de puissance comprenant un élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), et une diode de roue libre (8) connectée de manière anti-parallèle sur l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), caractérisé en ce qu'une électrode arrière de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une électrode arrière de la diode de roue libre (8) sont fixées et montées sur un motif de circuit formé sur une surface principale du premier substrat (24); et en ce que des saillies (38), qui sont formées par des parties en saillie d'un motif de circuit formé sur une surface principale du second substrat (26), de façon à faire face à une électrode de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une électrode de surface de la diode de roue libre (8), sont brasées et connectées respectivement aux électrodes de surface de l'élément de commuta- tion à semiconducteur de puissance (6) et de la diode de roue libre (8). 3. Dispositif à semiconducteur de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un circuit intégré (40) pour commander l'attaque de l'élément de commutation de puissance à semiconducteur (6) est monté sur l'arrière du second substrat (26), dont la surface fait face au premier substrat (24). 2879021 17 4. Dispositif à semiconducteur de puissance selon l'une quel-conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins le premier substrat (24) est un substrat isolant en céramique, et un dissipateur thermique (32) divisé en une multiplicité de parties est fixé sur l'arrière du substrat en céramique. 5. Dispositif à semiconducteur de puissance selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins le premier substrat (24) est un substrat isolant en céramique, et une partie ayant une forme adaptée pour remplir la fonction d'un dissipateur thermi- que (32) est formée sur l'arrière du substrat en céramique. 6. Dispositif à semiconducteur de puissance selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, lorsqu'une extrémité d'un conducteur externe est brasée sur le substrat, une telle opération de brasage est entièrement effectuée sur le motif de circuit formé sur la surface principale du premier substrat (24). 7. Dispositif à semiconducteur de puissance selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'une substance de remplissage (36) isolante et résistant à la chaleur est insérée entre le premier substrat (24) et le second substrat (26). 8. Dispositif à semiconducteur de puissance selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une résine thermodurcissable constituant la substance de remplissage isolante et résistant à la chaleur (36) est injectée. 9. Dispositif à semiconducteur de puissance selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que la substance de remplissage isolante et résistant à la chaleur (36) est semblable à un gel. 10. Dispositif à semiconducteur de puissance selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un premier matériau de cloisonnement semblable à une bande, est posé avec une forme en U au voisinage et le long des bords périphériques extérieurs du premier substrat (24) et du second substrat (26), et est fixé au premier substrat (24) et au second substrat (26); en ce que la substance de remplissage résistant à la chaleur, semblable à un gel, est insérée par une ouverture du matériau de cloisonnement en forme de U; et en ce qu'un second matériau de cloison- nement est disposé sur cette ouverture et est fixé au premier substrat 2879021 18 (24) et au second substrat (26) pour ainsi enfermer hermétiquement et confiner la substance de remplissage isolante et résistant à la chaleur (36). 11. Dispositif à semiconducteur de puissance selon la revendi-5 cation 1 ou 3, caractérisé en ce que les conducteurs de connexion (22) présentent une flexibilité dans le dispositif assemblé. 12. Dispositif à semiconducteur de puissance comprenant un élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), et une diode de roue libre (8) connectée de manière anti-parallèle sur l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6), caractérisé en ce qu'une électrode arrière de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et une électrode arrière de la diode de roue libre (8) sont fixées sur une surface principale d'un premier cadre de montage (28); et en ce que des saillies (38) qui sont formées par des parties en saillie d'une sur- face principale d'un second cadre de montage (30), ou une multiplicité de conducteurs de connexion (22) qui sont brasés à des positions prédéterminées de la surface principale du second cadre de montage (30), de façon à faire face à une électrode de surface de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et à une électrode de surface de la diode de roue libre (8), sont connectés ou brasés aux électrodes de sur-face de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) et de la diode de roue libre (8). 13. Dispositif à semiconducteur de puissance selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un circuit intégré (40) pour commander l'attaque de l'élément de commutation à semiconducteur de puissance (6) est monté sur l'arrière du second cadre de montage (30) dont la surface fait face au premier cadre de montage (28). 14. Dispositif à semiconducteur de puissance selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'une plaquette imprimée multicouche ou une plaquette à trous traversants est utilisée à la place du second cadre de montage (30), et le circuit intégré (40) pour commander l'attaque est monté sur cette plaquette. 15. Dispositif à semiconducteur de puissance selon l'une quel- conque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend au 35 moins trois substrats ou au moins trois cadres de montage.