INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L'invention concerne un module de puissance comprenant : au moins une puce de puissance, et un substrat comprenant au moins un : couche de connexion électrique connectée à la puce de puissance pour l'alimenter et comprenant une face interne opposée à la puce de puissance, et couche d'isolation électrique disposée contre la face interne de la couche de connexion électrique et comprenant une face de chambre opposée à la couche de connexion électrique, un bloc de refroidissement comprenant : une paroi de délimitation de la chambre à vapeur comprenant une face de condensation, une première partie d'une chambre à vapeur délimitée, dans une première direction, entre la face de condensation de la paroi de délimitation de la chambre à vapeur et la face de chambre de la couche d'isolation électrique, une ouverture formant une seconde partie de la chambre à vapeur, s'étendant de la première partie à travers la couche d'isolation électrique jusqu'à une surface d'évaporation de la face interne de la couche de connexion électrique opposée à la puce de puissance, un support d'isolant électrique séparant la paroi de délimitation de la chambre à vapeur de la couche d'isolant électrique, comprenant une face interne délimitant la première partie de la chambre à vapeur, dans une seconde direction, à travers le support d'isolant électrique, un bloc de refroidissement liquide, comprenant un corps de refroidissement et un canal de refroidissement, à travers lequel circule un liquide de refroidissement, et un fluide électrique isolant dans la chambre à vapeur.
De préférence, le ressort est un ressort de compression interposé entre l’embase et le pied suivant la direction de compression.
L’invention a également pour objet un système de compensation dimensionnelle comprenant la cartouche telle que définie ci-avant et une paroi de support, distincte de la cartouche et formant l’orifice de réception, l’orifice de réception étant conformé pour recevoir l’embase de sorte que, lorsque l’embase est ainsi reçue, le pied de ladite cartouche dépasse de la paroi de support suivant la direction de compression et l’embase est accessible à partir d’une face extérieure de la paroi de support, alors à l’opposé du pied.
De préférence, l’orifice de réception et l’embase sont conformés pour que l’embase puisse être reçue dans l’orifice de réception par insertion de la cartouche dans l’orifice de réception suivant la direction de compression, l’orifice de réception, le ressort et le pied étant conformés pour que le ressort et le pied puissent franchir l’orifice de réception lors de l’insertion de l’embase dans l’orifice de réception suivant la direction de compression.
De préférence, l’orifice de réception et l’embase sont conformés pour que l’embase puisse être reçue dans l’orifice de réception par insertion de la cartouche dans l’orifice de réception en sens opposé de la direction de compression.
De préférence, l’orifice de réception et l’embase sont configurés pour permettre un réglage d’une position de support de l’embase, définie par rapport à la paroi de support et pour laquelle l’embase est retenue lorsque l’embase est reçue dans l’orifice de réception, parmi une plage continue de positions de l’embase suivant la direction de compression.
L’invention a également pour objet une pile à combustible comprenant le système de compensation dimensionnelle tel que défini ci-avant, dans lequel la cartouche est en configuration libérée et l’embase est reçue dans l’orifice de réception de sorte à être retenue par rapport à la paroi de support, en sens opposé de la direction de compression. La pile à combustible comprend aussi une paroi d’appui, la paroi d’appui et la paroi de support étant fixement rattachées l’une à l’autre, la paroi d’appui étant disposée dans la direction de compression par rapport à la paroi de support. La pile à combustible comprend aussi l’empilement de cellules électrochimiques, qui est disposé entre la paroi de support et la paroi d’appui en étant en appui contre la paroi d’appui suivant la direction de compression, le ressort de la cartouche appliquant l’effort presseur sur l’empilement par l’intermédiaire du pied, suivant la direction de compression, en prenant appui sur l’embase, le pied étant en appui suivant la direction de compression contre l’empilement.
De préférence, la paroi de support et la paroi d’appui appartiennent à un carter de la pile à combustible, l’empilement étant reçu à l’intérieur du carter, le carter comprenant en outre une paroi longitudinale reliant la paroi de support à la paroi d’appui.
L’invention concerne aussi une utilisation de la cartouche telle que définie ci-avant, l’utilisation comprenant : une application d’un effort de compression initiale sur l’empilement à l’aide d’un organe presseur distinct de la cartouche, suivant la direction de compression, alors que l’empilement est en appui contre une paroi d’appui suivant la direction de compression ; une insertion de la cartouche dans l’orifice de réception alors que la cartouche est en configuration précontrainte, jusqu’à ce que l’embase soit reçue dans l’orifice de réception pour être retenue en sens opposé de la direction de compression ; et une mise en configuration libérée de la cartouche et un relâchement de l’effort de compression initiale, alors que l’embase est reçue dans l’orifice de réception et que le pied est en appui contre l’empilement suivant la direction de compression, pour que le ressort, prenant appui sur l’embase, applique l’effort presseur sur l’empilement par l’intermédiaire du pied, suivant la direction de compression.
De préférence, si une seule cartouche est prévue, l’effort de compression initiale présente une valeur supérieure à une valeur de l’effort presseur obtenue alors que la cartouche est en configuration précontrainte avant que le pied vienne en appui contre l’empilement. Alternativement, de préférence, si d’autres cartouches sont prévues en plus de ladite cartouche, l’effort de compression initiale présente une valeur supérieure à une somme des valeurs des efforts presseurs obtenus alors que les cartouches sont en configuration précontrainte, avant que leur pied respectif vienne en appui contre l’empilement.
De préférence, l’utilisation comprend en outre, préalablement à l’application de l’effort de compression initiale : une mise en appui de l’empilement contre la paroi d’appui suivant la direction de compression ; et une fixation d’une paroi de support à la paroi d’appui, l’orifice de réception étant formé au travers de la paroi de support, la fixation de la paroi de support étant effectuée alors que l’empilement est en appui contre la paroi d’appui suivant la direction de compression, de sorte que la paroi d’appui soit disposée dans la direction de compression par rapport à la paroi de support et que l’empilement soit disposé entre la paroi de support et la paroi d’appui.
De préférence, l’insertion de la cartouche dans l’orifice de réception est effectuée alors que la fixation de la paroi de support à la paroi d’appui a déjà été effectuée, l’insertion de la cartouche dans l’orifice de réception étant effectuée suivant la direction de compression, alors que l’effort de compression initiale est appliqué, jusqu’à ce que le pied vienne en appui contre l’empilement suivant la direction de compression.
De préférence, la fixation de la paroi de support à la paroi d’appui est effectuée alors que l’insertion de la cartouche dans l’orifice de réception a déjà été effectuée, de sorte que l’embase est déjà reçue dans l’orifice de réception lors de la fixation de la paroi de support la paroi d’appui.
De préférence, l’insertion de la cartouche dans l’orifice de réception est effectuée jusqu’à ce que l’embase soit dans une position reculée suivant la direction de compression, par rapport à la paroi de support.
De préférence, l’utilisation comprend un déplacement de l’embase par rapport à la paroi de support, selon la direction de compression, depuis la position reculée jusqu’à une position d’accostage, dans laquelle le pied vient en appui contre l’empilement suivant la direction de compression, le déplacement de l’embase étant effectué alors que l’embase est reçue dans l’orifice de réception, alors que la fixation de la paroi de support a été effectuée, alors que l’effort de compression initiale est appliqué et avant d’effectuer la mise en configuration libérée de la cartouche.
De préférence, l’utilisation comprend en outre, préalablement à l’insertion de la cartouche, une mise en configuration précontrainte de la cartouche en couplant la portion de retenue primaire avec la portion de retenue secondaire, afin de porter l’effort presseur à une valeur souhaitée pour le maintien en compression de l’empilement.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière des exemples illustrés conformes à son principe, décrits en référence aux dessins annexés suivants.
Par exemple, la photodiode 200 est comprise, en vue de dessus, dans un carré dont le côté est inférieur à environ 6 µm. Par exemple, la hauteur de la photodiode 200 est comprise entre environ 3 et 15 µm, par exemple égale à environ 6 µm ou égale à environ 10 µm.
La illustre de manière très simplifiée des profils de dopage, en unité arbitraire, de la première région épitaxiée et de la deuxième région semiconductrice d’une photodiode similaire à la photodiode 200 de la . Le profil de dopage est déterminé dans la direction Z, selon une ligne verticale sensiblement centrée latéralement (repérée en pointillés dans la ).
La première région épitaxiée 211 de type N peut présenter un dopage N sensiblement constant, notamment dans la direction Z. Ceci est illustré en par la courbe 301 en pointillés.
En variante, le dopage de la première région épitaxiée 211 peut être graduel dans la direction Z, par exemple diminuer entre la face supérieure 200A de la photodiode et la face inférieure 200B de la photodiode, par exemple entre 10 15 cm -3 et 5.10 14 cm -3 . Ceci est illustré en par la courbe en trait continu 302.
La courbe 303 représente un dopage P graduel de la deuxième région 212, plus précisément de la troisième portion 212C de la deuxième région localisée sous la première région 211, qui augmente entre la première région 211 et la face inférieure 200B de la photodiode 200, par exemple entre 2.10 1 2 cm -3 et 9.10 1 8 cm -3 .
Les inventeurs ont pu démontrer par des simulations qu’une photodiode selon un mode de réalisation, par exemple du type de la photodiode 200 de la , permet d’augmenter la population de porteurs qui déclenchent une avalanche dans un temps très court. Ils ont en outre démontré qu’on peut agir sur le dopage N constant de la région épitaxiée pour agir sur le fonctionnement de la photodiode, et qu’un profil de dopage N graduel de la région épitaxiée permet d’augmenter davantage la population de porteurs qui déclenchent une avalanche dans un temps très court, pour diminuer le temps de déclenchement d’avalanche, et ainsi de diminuer la gigue temporelle. Les inventeurs ont également démontré qu’une photodiode sans portion de région de type P sous la région épitaxiée de type N permet encore davantage d’augmenter la population de porteurs qui déclenchent une avalanche dans un temps très court et de diminuer la gigue temporelle. Cependant, comme décrit plus avant, elle peut avoir comme inconvénient d’augmenter le taux de comptage sombre DCR.
La est une vue en coupe, partielle et schématique, représentant un autre exemple de photodiode 400. Seule une moitié de la photodiode dans la direction X est représentée. La photodiode 400 se distingue de la photodiode 100 principalement par les formes de la première région épitaxiée 411 et de la deuxième région 412, toutes les deux du même type de conductivité, de type P dans l’exemple. En outre, la photodiode 400 ne comporte pas de région d’anneau de garde. La deuxième région 412 peut être dopée graduellement avec un dopage diminuant depuis la face inférieure 400B jusqu’à la première région 411.
La deuxième région 412 entoure la première région 411, et comprend des surfaces en contact avec des surfaces de la première région 411.
La photodiode 400 comprend en outre une quatrième région 414 semiconductrice fortement dopée de type N affleurant la face supérieure 400A de la photodiode 400, et une cinquième région 415 semiconductrice fortement dopée de type P, en contact avec, et entourant, la quatrième région 414, la liaison entre la quatrième région 414 et la cinquième région 415 fournissant une jonction PN supérieure 430, ou jonction PN principale. La photodiode 400 comprend également une sixième région 416 semiconductrice fortement dopée de type P affleurant la face supérieure 400A de la photodiode 400, correspondant également à une face supérieure de la deuxième région 412, et localisée autour de la première région 411.
La première région 411 comporte une première portion 411A localisée sous la cinquième région 415 et une deuxième portion 411B comprise latéralement entre la cinquième région 415 et la deuxième région 412 et s’étendant jusqu’à la face supérieure 400A de la photodiode 400.
Les régions semiconductrices sont situées dans un caisson 410 délimité par une tranchée isolante profonde 420.
La est une vue en coupe, partielle et schématique, représentant une photodiode 500 selon un autre mode de réalisation. Seule une moitié de la photodiode dans la direction X est représentée. La photodiode 500 se distingue de la photodiode 400 de la principalement en ce que la première région épitaxiée 511 est de type N, au lieu d’être de type P.
Les surfaces en contact des première 511 et deuxième 512 régions forment des jonctions PN complémentaires à la jonction PN principale 530, formée par la liaison entre la quatrième région 514 et la cinquième région 515 de la photodiode 500. Ces jonctions PN complémentaires permettent de former une zone de déplétion 532 schématiquement représentée par la courbe en traits mixtes, qui s’étend davantage vers le fond de la photodiode 500 que la photodiode 400 de la . Par exemple, comme représenté, la première région 511 entoure la jonction PN principale 530.
Les régions semiconductrices sont situées dans un caisson 510 délimité par une tranchée isolante profonde 520.
La première région 511 comporte une première portion 511A localisée sous la cinquième région 515 et une deuxième portion 511B comprise latéralement entre la cinquième région 515 et la deuxième région 512 et s’étendant jusqu’à la face supérieure 500A de la photodiode 500.
La deuxième région 512 comporte une portion latérale 512B entre la première région 511 et la tranchée isolante profonde 520, et une portion enterrée 512C entre la première région 511 et la face inférieure 500B de la photodiode 500.
Par ailleurs, de chaque côté du cadre 30, les joints d’étanchéité d’ouverture 51 délimitent, en combinaison avec le joint d’étanchéité périphérique 50 correspondant et autour des ouvertures 36, 46, des zones d’encadrement de galerie Z eg . Six zones d’encadrement de galerie Z eg sont donc visibles à la . Chacune des zones d’encadrement de galerie Z eg est isolée fluidiquement des compartiments fluidiques anodique, cathodique et de refroidissement. Chacune des zones d’encadrement de galerie Z eg peut aussi accueillir certains au moins des premiers orifices 320, aménagés à travers le premier demi-cadre 32 en regard d’une portion pleine 42A de la première demi-plaque bipolaire 42, et/ou certains au moins des seconds orifices 340, aménagés à travers le second demi-cadre 34 en regard d’une portion pleine 44A de la seconde demi-plaque bipolaire 44. On note toutefois que chaque zone d’encadrement de galerie Z eg est susceptibles d’être reliée fluidiquement avec la galerie qu’elle entoure.
De telles zones de peuvent également être définies dans les premier et deuxième modes de réalisation, même si elles ne sont pas formellement identifiées sur les figures 1 à 6.
Sur les figures 6 et 7, on a illustré la présence des zones Z2, Z4 de collage, qui correspondent respectivement à la position des premiers orifices 320 et des seconds orifices 340, le long des bords longitudinaux du sous ensemble 6, à hauteur de la zone active correspondant à la présence de la membrane CCM 25. Cependant, ces zones Z2, Z4 de collage pourraient être, comme dans l’exemple de la , situées près des extrémités longitudinales du sous ensemble 6, par exemple longitudinalement à hauteur des ouvertures 36, 46 du sous ensemble 6, voire au-delà des ouvertures 36, 46 du sous ensemble 6 selon la direction longitudinale en partant du centre du sous ensemble 6. En variante, et comme envisagé ci-dessus, ces zones Z2, Z4 de collage peuvent être situées dans l’une ou l’autre des zones d’encadrement de galerie Z eg .
De manière plus précise, il est particulièrement avantageux, comme illustré à la , de prévoir au moins quatre premiers orifices 320 et, le cas échéant, au moins quatre seconds orifices 340, situés chacun à un des quatre coins de l’assemblage membrane électrode, un coin étant défini comme étant une portion l’assemblage membrane électrode qui est comprise dans la zone externe périphérique Z ext et qui est : longitudinalement à hauteur des ouvertures 36 du cadre 36 formant galeries de fluide réactif ou de refroidissement du sous ensemble 6, ou au-delà de ces ouvertures 36, 46 selon la direction longitudinale en partant du centre du sous ensemble 6 ; et/ou transversalement à hauteur de celle des ouvertures 36 du cadre 36, formant galerie de fluide réactif ou de refroidissement du sous ensemble 6, qui est la plus proche transversalement du bord longitudinal considéré, ou au-delà de cette ouverture 36 selon la direction transversale en partant du centre du sous ensemble 6.
Sur la , mais aussi sur la , on a illustré qu’il est avantageux de prévoir que la portion pleine 42A de la première demi-plaque bipolaire 42, qui est en regard d’un premier orifice 320 du premier demi-cadre 32, et/ou la portion pleine 44A de la seconde demi-plaque bipolaire 44, qui est en regard d’un second orifice 340 du second demi-cadre 34, soit rabattue pour être agencée, selon l’axe A30, à une position égale à la position du plan médian π30 du cadre 30 selon l’axe A30, ou proche de celle-ci, ceci afin de minimiser la déformation du cadre selon l’axe A30 à l’endroit de la jonction du cadre 30 avec la demi-plaque bipolaire 42 correspondante. Cette position peut être exactement celle du plan médian π30 du cadre 30 selon l’axe A30, ou être décalée de celle du plan médian π30 du cadre 30 d’une valeur inférieure ou égale à l’épaisseur du cadre 30 selon l’axe A30, idéalement décalée de celle du plan médian π30 du cadre 30 d’une valeur égale à l’épaisseur, selon l’axe A30, du demi-cadre 32, 34 dans lequel est formé l’orifice 320, 340.
Dans l’exemple des figures 6 et 7, les demi-plaque bipolaires 42, 44 présentent des reliefs selon l’axe A30, ces reliefs correspondant à des fonds de canaux de circulation de fluide réactif, à des dents de séparation entre deux canaux, à des surfaces de portée pour des joints d’étanchéité 50, 51. Ces reliefs peuvent être écartés par rapport au plan médian π30 du cadre 30 selon l’axe A30. On voit cependant que, tout comme dans l’exemple de la , la première demi-plaque bipolaire 42 est formée de manière que la portion pleine 42A en regard d’un premier orifice 320 est agencée dans une position qui, selon l’axe A30, est décalée de celle du plan médian π30 du cadre 30 d’une valeur égale à l’épaisseur, selon l’axe A30, du demi-cadre 32 dans lequel est formé le premier orifice 320.
Ainsi, dans le cas d’une demi-plaque bipolaire formée d’une tôle métallique emboutie, la portion pleine 42A de la première demi-plaque bipolaire 42, qui est en regard d’un premier orifice 320 du premier demi-cadre 32, peut correspondre à une forme emboutie de la tôle formant la première demi-plaque bipolaire 42 et/ou la portion pleine 44A de la seconde demi-plaque bipolaire 44, qui est en regard d’un second orifice 340 du second demi-cadre 34, peut correspondre à une forme emboutie de la tôle formant la seconde demi-plaque bipolaire 44.
Dans le mode de réalisation de la , les joints d’étanchéité d’ouverture 51 sont dissociés des joints périphériques 50 et présentent donc un contour fermé assurant à eux seuls la fonction d’étanchéité, pour chaque compartiment fluidique anodique, cathodique ou de refroidissement, entre le compartiment concerné et au moins celles des ouvertures 36 et 46 qui ne communiquent pas avec ce compartiment donné. Dans le mode de réalisation de la , les joints d’étanchéité d’ouverture 51 délimitent chacun à lui seul une zone d’encadrement de galerie Z eg et des portions de la zone interne se situent entre deux zones d’encadrement de galerie Z eg , comme représenté par les zones à hachures croisées disposées entre deux joints d’étanchéité d’ouverture 51 sur la .
Dans ce mode de réalisation également, les premiers et deuxièmes orifices 320 et 340 sont de préférence ménagés dans la zone externe périphérique Z ex t du sous-ensemble 6.
Selon une variante non-représentée du quatrième mode de réalisation, certaines ou toutes les zones Z2, Z4 de collage peuvent être prévues dans une ou des zone(s) d’encadrement de galerie Z eg . .
Selon une autre variante non représentée de l’invention, applicable à tous les modes de réalisation, un seul des premiers orifices 320 ou seuls certains d’entre eux est/sont ménagé(s) dans la zone externe périphérique Z ext ou dans une ou des zone(s) d’encadrement de galerie Z eg . De même, on peut prévoir qu’un seul des deuxièmes orifices 340 ou seuls certains d’entre eux est/sont ménagé(s) dans la zone externe périphérique Z ext ou dans une ou des zone(s) d’encadrement de galerie Z eg .
Quel que soit le mode de réalisation, dans l’empilement, tel que l’empilement 60 représenté à la , au moins l’une cellules électrochimiques 6 est conforme à l’invention. De préférence, par souci d’homogénéité, toutes les cellules électrochimiques 6 sont conformes à l’invention.
Selon une variante non représentée de l’invention, applicable à tous les modes de réalisation, le sous-ensemble 6 comprend une première demi-plaque polaire 42 sur un seul côté et celle-ci est jointe à une deuxième demi-plaque polaire 44 pour former une plaque polaire 4 préassemblée, avant solidarisation du cadre 30 et de la demi-plaque polaire 42, avec la technique de collage utilisant, par exemple, les premiers orifices 320. Dans ce cas, le sous-ensemble 6 est une structure multicouche qui n’est pas symétrique par rapport au plan π30, puisque les deux demi-plaques polaires jointes sont situées du côté du demi-cadre 32. Ce sous-ensemble 6 peut être intégré à un empilement du type de l’empilement 60 représenté à la , en une opération car il peut être manipulé de façon unitaire par un opérateur ou un robot. Chaque sous-ensemble 6 constitue alors une partie d’une cellule électrochimique, puisqu’il doit être associé à la deuxième demi-plaque bipolaire 44 faisant elle-même partie autre plaque bipolaire 4 préassemblée d’un sous-ensemble adjacent pour constituer une cellule complète. Dans ce cas, seuls les premiers orifices 320 sont aménagés à travers le premier demi-cadre 32, sans nécessité d’aménager des deuxièmes orifices à travers le deuxième demi-cadre 34, seule la composante de la cinquième étape représentée en partie haute de la , ou une composante symétrique de celle représentée à la , est mise en œuvre et la colle peut n’être enduite que sur la première surface S34 du deuxième demi-cadre 34. Ce mode de réalisation ne permet pas de tester ou de pré-activer une cellule avant que l’empilement soit constitué.
L’invention est représentée sur les figures dans le cas où la membrane 25 est de type CCM, les couches catalytiques 23, 24 étant portées par la membrane de base 22. Elle est également applicable au cas où les couches catalytiques 23, 24 sont portées par les couches de diffusion 28 et 29, selon la technologie CCB, de l’Anglais « Catalyst Coated Baking » ou encore dans le cas d’un assemblage mixte, avec l’une parmi les couches catalytiques 23, 24 qui est portée par la membrane de base 22, et l’autre parmi les couches catalytiques 23, 24 qui portée par la couche de diffusion 28 ou 29 correspondante.