Brevet FR2913817A1 — publié le 20080919

Domaine de l'invention La présente invention concerne la fabrication de produits semi-conducteurs et plus spécifiquement, un procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur. Description de l'art antérieur Un matériau de transfert de chaleur par semi-conducteur est connu comme étant obtenu par : revêtement par pulvérisation ou impression d'un matériau de revêtement isolant sur la surface d'un substrat de métal bien io lavé, puis étuvage du matériau de revêtement isolant jusqu'à un état sec pour former une couche isolante sur le substrat de métal, puis en faisant une couche conductrice sur la couche isolante. Le matériau de revêtement isolant est préparé en mélangeant une silice avec une résine et un solvant. Cette méthode a encore de nombreux inconvénients comme soulignés ci-dessous : La couche isolante n'est pas liée au substrat de métal dans un état à interstice nul, et l'interstice entre la couche isolante et le substrat de métal fait une barrière au transfert d'énergie thermique. De façon à obtenir une structure en mèche dans la couche isolante, la couche isolante doit être faite en ayant une certaine épaisseur, bien que la couche isolante épaisse fait une barrière au transfert d'énergie thermique. Parce que la conductivité thermique du matériau non métallique est pauvre, l'énergie thermique produite par le dispositif électronique installé dans la couche conductrice ne peut pas être transférée rapidement au substrat de métal pour une dissipation rapide. Résumé de l'invention 30 La présente invention a été mise en oeuvre dans les circonstances exposées. Le procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur de la présente invention inclut les étapes de (a) traiter un substrat de métal de 15 (1) (2) 20 (3) 25 haute conductivité par un traitement d'oxydation électrolytique pour avoir une couche isolante oxydée appliquée sur la surface d'un substrat de métal de haute conductivité, (b) appliquer une couche conductrice de métal sur la couche isolante oxydée à des endroits sélectionnés, et (c) installer un dispositif électronique dans le substrat de métal de haute conductivité et relier des fils conducteurs au dispositif électronique et à la couche conductrice de métal pour permettre à la chaleur produite d'être transférée au substrat de métal pour une dissipation rapide pendant le fonctionnement du dispositif électronique. Selon une variante de réalisation, ladite couche io isolante oxydée est appliquée sur toute la surface dudit substrat de métal de haute conductivité A. L'invention a les avantages suivants : (1) La connexion à intervalle nul entre la couche isolante oxydée améliore l'efficacité du transfert de chaleur. (2) La chaleur produite pendant l'opération du dispositif électronique peut également de manière efficace être transférée au substrat de métal pour une dissipation rapide. (3) La couche isolante oxydée a une épaisseur fine pour faciliter le transfert de l'énergie thermique. (4) La couche isolante oxydée a des caractéristiques de résistance à la chaleur et à la tension. (5) Le dispositif semi-conducteur peut être librement transformé pour s'adapter au contour du dispositif électronique à installer. Brève description des dessins 25 La figure 1 est une vue en section d'un dispositif semi-conducteur à transfert de chaleur pour le montage d'un éclairage de type LED selon la présente invention. La figure 2 est une vue en élévation du dispositif semi-conducteur de transfert de chaleur représenté sur la figure 1. 30 La figure 3 est un schéma de procédé de la présente invention. La figure 4 est une vue en section d'une forme alternative du dispositif semi-conducteur de transfert de chaleur selon la présente invention. 15 20 La figure 5 est une vue explosée d'une autre forme alternative du dispositif semi-conducteur de transfert de chaleur selon la présente invention. La figure 6 est une vue explosée d'encore une autre forme alternative du dispositif semi-conducteur de transfert de chaleur selon la présente invention. La figure 7 est une vue explosée de encore une autre forme alternative du dispositif semi-conducteur de transfert de chaleur selon la présente invention. i0 Description détaillée d'un mode de réalisation préféré En se référant aux figures 1 et 2, un substrat de métal haute conductivité A est traité par un procédé d'oxydation électrolytique pour avoir une couche isolante oxydée B appliquée sur sa surface. La couche isolante 15 oxydée B a des caractéristiques de résistance à haute température et haute tension. Par la suite, une couche conductrice de métal C est appliquée sur la couche isolante oxydée B à des endroits sélectionnés par galvanoplastie ou technologie de photolithographie de semi-conducteur. Des fils conducteurs 111 sont reliés à la couche conductrice de métal C et à un ou plusieurs 20 dispositif(s) électronique(s) Al au niveau du substrat de métal haute conductivité A. Pendant le fonctionnement du ou des dispositif(s) électronique(s) Al, la chaleur produite est rapidement transférée au substrat de métal à haute conductivité A pour une dissipation rapide. En se référant aux figures 3 et 4, le procédé d'oxydation électrolytique 25 précité est employé sur le substrat de métal à haute conductivité A après que le substrat de métal de haute conductivité A ait été bien lavé à l'eau courante. L'invention inclut les étapes de (1) dégraissage, (2) ponçage de surface chimique primaire, (3) rinçage primaire, (4) procédé de neutralisation, (5) oxydation électrolytique, (6) rinçage secondaire, (7) étanchage, (8) 30 trempage dans de l'eau chaude, (9) durcissement de surface, (10) ponçage de surface chimique secondaire, (11) troisième rinçage, et (12) séchage. Si un procédé de galvanoplastie est employé pour former la couche conductrice de métal C sur la couche isolante oxydée B au niveau du substrat de métal à haute conductivité A, le procédé de la présente invention inclut en outre les étapes de (13) trempage dans du fluide conducteur, (14) galvanoplastie, (15) rinçage final, et (16) séchage final. La couche conductrice de métal précitée C peut être imprimée directement sur la couche isolante oxydée B du substrat de métal de haute conductivité A à des endroits sélectionnés. En se référant à la figure 5, la couche conductrice de métal C peut comprendre une pluralité d'éléments de feuilles conductrices de métal io directement liés à la couche isolante oxydée B du substrat de métal de haute conductivité A à des endroits sélectionnés. En se référant à la figure 6, la couche conductrice de métal précitée C peut comprendre une pluralité de plaques de fixation en métal C3 respectivement fixées sur la couche isolante oxydée B au niveau du substrat 15 de métal de haute conductivité A à des endroits sélectionnés. Une partie en crochet C4 crochetée dans un trou de crochet respectif A2 dans la couche isolante oxydée B du substrat de métal à haute conductivité A. La figure 7 représente un exemple d'application de la présente invention dans un circuit intégré. Comme représenté, le substrat de métal de 20 haute conductivité A a une couche isolante oxydée B appliquée dessus et une couche conductrice, qui comprend une pluralité de lignes conductrices Cl respectivement appliquées sur la couche isolante oxydée B à des endroits sélectionnés et connectées électriquement respectivement aux fiches respectives C2 sur le bord du substrat de métal à haute conductivité A, 25 et un dispositif électronique D est monté dans un trou évidé A3 qui est formé sur le substrat de métal de haute conductivité A et découpé à travers la couche isolante oxydée B. Le dispositif électronique D a des contacts Dl respectivement connectés électriquement aux broches respectives C2 du substrat de métal haute conductivité A par les lignes conductrices Cl. 30 Pendant le fonctionnement du dispositif électronique D, la chaleur produite est transférée depuis le dispositif électronique D par les lignes conductrices Cl et les broches C2 vers le substrat de métal de haute conductivité A pour une dissipation rapide. Bien que des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits en détail à des fins d'illustrations, de nombreuses modifications et améliorations peuvent être faites sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention. Par conséquent, l'invention n'est pas limitée excepté par les revendications annexées. Revendications 1.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur comprenant les étapes de : (a) préparer un substrat de métal de haute conductivité (A) et ensuite traiter ledit substrat de métal de haute conductivité par un traitement d'oxydation électrolytique pour avoir une couche isolante oxydée (B) appliquée sur la surface dudit substrat de métal de haute conductivité (A) ; (b) appliquer une couche conductrice de métal (C) sur ladite couche isolante oxydée (B) à des endroits sélectionnés ; et io (c) installer un dispositif électronique (Al) dans ledit substrat de métal de haute conductivité (A) et relier les fils conducteurs (111) audit dispositif électronique (A1) et à ladite couche conductrice de métal (C). 2.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur selon la 15 revendication 1, dans lequel ledit traitement d'oxydation électrolytique inclut les étapes de : (1) dégraissage, (2) ponçage de surface chimique primaire, (3) rinçage primaire, (4) procédé de neutralisation, (5) oxydation électrolytique, (6) rinçage secondaire, (7) étanchage, (8) trempage dans de l'eau chaude, (9) durcissement superficiel, (10) 20 ponçage de surface chimique secondaire, (11) troisième rinçage, et (12) séchage. 3.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel ladite couche conductrice de métal (C) est 25 formée sur ladite couche isolante oxydée (B) à des endroits sélectionnés par un procédé de galvanoplastie, qui inclut les étapes de (a) trempage dans du fluide conducteur, (b) galvanoplastie, (c) rinçage, et (d) séchage. 6 4.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel ladite couche conductrice de métal (C) comprend une pluralité de lignes conductrices (111). 5.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel ladite couche conductrice de métal (C) comprend une pluralité d'éléments de feuilles conductrices respectivement reliés à ladite couche isolante oxydée (B) à différents endroits. io 6.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel ladite couche conductrice de métal (C) comprend une pluralité de fixations en métal (C3) respectivement fixées sur ladite couche isolante oxydée (B) du substrat de métal de haute 15 conductivité (A) à des endroits sélectionnés, lesdites plaques de fixation de métal C3 ayant chacune une partie en crochet (C4) accrochée dans un trou de crochet respectif (A2) dans ladite couche isolante oxydée (B) du substrat de métal de haute conductivité (A). 20 7.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel ladite couche conductrice de métal (C) est directement imprimée sur ladite couche isolante oxydée (B) du substrat de métal de haute conductivité (A) à différents endroits. 25 8.- Procédé de transfert de chaleur par semi-conducteur selon la revendication 1, dans lequel ladite couche isolante oxydée est appliquée sur toute la surface dudit substrat de métal de haute conductivité (A). 30