INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Il est également nécessaire de développer un contre-conducteur électrique, notamment pour un tel dispositif de liaison ayant les propriétés développées ci-dessus.
Il est également souhaitable de développer un composant électrique ayant un contre-conducteur électrique de façon que l’assemblage électrique se fasse de manière simple, rapide, avec une force d’assemblage réduite, une force normale de contact élevée et un faible risque de perdre des pièces au montage ou au démontage.
A cet effet, selon un premier développement, l’invention a pour objet un dispositif de liaison électrique, notamment pour des applications à courant fort et/ou à haute tension, notamment pour des applications automobiles, en particulier pour des véhicules électriques englobant, de préférence, par exemple, des avions, des bateaux, des navires, des vélos électriques, des motos ou autres, électrifiés complètement ou partiellement.
A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de connexion électrique notamment pour des applications de courant fort et/ou des applications haute tension, le dispositif de connexion électrique comprenant : un conducteur électrique ayant une extrémité de fixation munie d’un évidement de fixation; un contre-conducteur électrique qui peut être relié au conducteur; le contre-conducteur ayant une extrémité de contre-conducteur avec un sommet et deux flancs opposés l’un à l’autre et écartés l’un de l’autre, un premier flanc et un second flanc qui sont reliés par le sommet, l’extrémité de fixation s’engageant entre les deux flancs, les deux flancs ayant chacun un évidement de flanc à travers lequel peut passer un moyen de fixation, à l’état de l’extrémité de fixation engagée entre les flancs, les deux évidements de flanc et l’évidement de l’extrémité de fixation et le moyen de fixation passent par l’évidement de l’extrémité de fixation, le moyen de fixation pouvant passer d’un état de sortie à un état de contact qui fait passer les deux flancs l’un vers l’autre notamment de façon que l’extrémité de fixation soit serrée entre les flancs dans l’état engagé entre les flancs.
L’espace entre les deux flancs ou le conducteur (électrique) sont reliés l’un à l’autre avec une bonne conductivité électrique, de préférence, ils sont réalisés dans le même matériau.
Cela a l’avantage de réaliser un contact particulièrement simple et sûr pour avoir une force normale (force de contact) importante entre les partenaires de contact (l’extrémité de fixation du conducteur d’une part et les deux flancs du contre-conducteur notamment leur face intérieure, d’autre part), la force d’assemblage lors de l’engagement de l’extrémité de fixation entre les deux flancs sera faible ou proche de 0N (zéro Newton). La surface de contact et ainsi également la capacité de passage du courant entre les partenaires de contact sera, entre autres, également dépendante du moyen de fixation choisi et sera très grande (elle est fournie par les deux flancs) de sorte que, même, pour des contraintes mécaniques et/ou des sollicitations d’alternance thermique et/ou pour des tolérances liées à la fabrication on aura toujours un contact garanti et sans risque de rupture. En outre, on a l’avantage que l’engagement de l’extrémité de fixation entre les deux flancs (à l’état de sortie du moyen de fixation) peut également fonctionner comme une sorte de codage évitant qu’une extrémité de fixation erronée soit engagée entre les flancs (par exemple, si l’extrémité de fixation est plus large que la distance entre les deux flancs ou largeur de l’espace de contact) et/ou qui évite que la bonne extrémité de fixation ne soit engagée de travers ou inclinée.
Cela a l’avantage de permettre notamment dans des espaces de montage étroits, difficiles à voir et à faible éclairage, d’avoir simple contrôle haptique pour savoir si l’extrémité de fixation est placée correctement comme partenaire de contact par rapport aux deux autres partenaires de contact (les flancs) ou par rapport au volume de contact. Il est en outre avantageux que la disposition de l’élément de fixation entre les flancs fait qu’à l’état de contact, la force normale n’est pas ponctuelle, par exemple, transmise par un écrou directement à l’extrémité de fixation ou qu’il n’est pas nécessaire de prévoir une rondelle entre l’écrou et l’extrémité de fixation ; de telles rondelles sont des pièces séparées qui peuvent se perdre et cela augmente le nombre de pièces et d’étapes de manœuvre. Il est en outre avantageux d’avoir un dispositif de connexion électrique qui soit flexible, par exemple, qui puisse se monter dans un composant électrique. Ainsi, on a l’avantage qu’avec des moyens simples, on économise un câblage complexe dans des composants électriques, ce qui réduit le besoin de place ou l’encombrement des composants électriques.
Dans cet exemple d’application, le module de puissance 1 est dans une configuration à quatre composants. Les composants 11a-11d sont reliés en eux de manière à former un bras de pont d’un montage onduleur. Le premier composant 11a est un transistor (de préférence un transistor à effet de champ à grille métal-oxyde, ou MOSFET, ou un transistor bipolaire à grille isolée, ou IGBT), le deuxième composant 11b est un transistor (de préférence MOSFET ou IGBT), le troisième composant 11c est une diode et le quatrième composant 11d est une diode.
De nouveau en référence à la , le premier composant 11a (transistor) et le troisième composant 11c (diode) sont connectés en parallèle, entre une tension d’alimentation positive V+, portée par un élément conducteur 152 du premier capot 15a (par exemple un dissipateur thermique en alliage cuivre-tungstène), et une première sortie électrique V S du module de puissance 1, portée par le substrat 10. Le deuxième composant 11b (transistor) et le quatrième composant 11d (diode) sont connectés en parallèle, entre une tension d’alimentation négative V-, portée par un élément conducteur 152 du deuxième capot 15b (par exemple un dissipateur thermique en alliage cuivre-tungstène), et la sortie électrique V S du module de puissance 1.
Un premier signal de commande G1 est acheminé jusqu’à l’électrode de grille du transistor 11a, ici par l’intermédiaire d’un via 152 (par exemple en tungstène) traversant le premier capot 15a, d’un joint conducteur 14 de matériau fritté et d’une piste conductrice 13 disposée sur la première face 10a du substrat 10 mais isolée électriquement de celui-ci par une première couche diélectrique 18.
De manière similaire, un deuxième signal de commande G2 est acheminé jusqu’à l’électrode de grille du transistor 11b, ici par l’intermédiaire d’un via 152 (par exemple en tungstène) traversant le deuxième capot 15b et d’une piste conductrice 13 disposée sur la face intérieure du deuxième capot 15b (éventuellement recouverte d’une deuxième couche diélectrique 18 pour soulager le matériau d’encapsulation 16).
Le module de puissance 1 comprend une deuxième sortie électrique V H all , portée par le substrat 10 et reliée à un capteur de courant, par exemple à effet Hall. Ce capteur de courant mesure le courant de phase délivré au moteur. Ainsi, le module de puissance 1 est dans cet exemple un bras de pont d’un onduleur intégrant une mesure du courant.
La représente un module électronique de puissance 1 selon un deuxième mode de réalisation. Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation essentiellement dans la constitution des capots 15-15b. Ici, les capots 15-15b comprennent chacun une couche de métal 153 plutôt qu’un substrat céramique. Avantageusement, ils comprennent en outre une couche électriquement isolante 154 disposée sur la face extérieure de la couche de métal 153. Les couches isolantes 154 limitent les décharges partielles entre les couches de métal 153 des capots 15a-15b et des pièces conductrices avoisinantes, par exemple celles du moteur dans lequel est intégré le module de puissance 1. Elles sont par exemple en AlN et ont une épaisseur de 100 µm.
La couche de métal 153 du premier capot 15a et la couche de métal 153 du deuxième capot 15b portent respectivement la tension d’alimentation positive V+ et la tension d’alimentation négative V-. La couche isolante 154 recouvre entièrement la face extérieure de la couche de métal 153, à l’exception d’une portion nécessaire à la prise de contact électrique. Le signal de commande G1 du transistor 11a est ici acheminé par une tringle métallique 19 traversant le matériau d’encapsulation 16 depuis une face latérale du module de puissance 1 et par une piste conductrice 13, disposée sur le substrat 10 et séparée du substrat 10 par une première couche diélectrique 18. Le signal de commande G2 du transistor 11b est ici acheminé par une tringle métallique 19 traversant le matériau d’encapsulation 16 depuis une face latérale (de préférence opposée) du module de puissance 1 et par une piste conductrice 13, déposée sur la face intérieure du deuxième capot 15b et séparée de la couche de métal 153 de ce même capot par une deuxième couche diélectrique 18.
La représente schématiquement un troisième mode de réalisation du module de puissance 1. Dans ce troisième mode de réalisation, le module de puissance 1 comprend trois substrats 10 métalliques, disposés entre le premier capot 15a et le deuxième capot 15b. Chaque substrat 10 porte deux composants électroniques de puissance 11a-11b, 11c-11d, 11e-11f, un composant par face, et comprend une sortie électrique V1, V2, V3. Le module de puissance comporte donc ici trois composants par étage, soit six au total.
Les substrats 10 et les composants 11a-11f sont tous enrobés du matériau d’encapsulation (non représenté). Le matériau d’encapsulation peut également enrober les capots 15a-15b, à l’exception d’une portion en saillie pour le contact électrique.
Les capots 15a-15b comprennent chacun une couche métallique qui relient électriquement tous les composants de l’étage (comme dans le deuxième mode de réalisation). Le premier capot 15a porte ici tension d’alimentation positive V+ et le deuxième capot 15b porte la tension d’alimentation négative V-. Les six composants 11a à 11f sont par exemple des diodes, connectées deux à deux en série. Les trois couples de diodes sont connectés en parallèle entre la tension d’alimentation positive V+ et la tension d’alimentation négative V-. Le module de puissance 1 forme ainsi un pont redresseur triphasé et peut être couplé à un moteur triphasé.
Le module de puissance 1 n’est pas limité aux modes de réalisations décrits en relation avec les figures 1, 2 et 4. En particulier, chaque étage de composants peut comporter plusieurs (deux ou plus) composants électroniques de puissance (de préférence de type transistor, diode ou thyristor) connectés en parallèle ou en série.
Les figures 5A à 5E représentent schématiquement des étapes S1 à S5 d’un procédé de fabrication du module de puissance 1.
La première étape S1 de ce procédé de fabrication, illustrée par la , consiste à fournir le substrat 10 et les capots 15a-15b, en prévision du report des composants électronique de puissance (étape S2 et S3 ; Figs.5B-5C) et de leur encapsulation (étapes S4 et S5 ; Figs.5D-5E).
Le procédé de fabrication peut comprendre en outre la formation d’une ou plusieurs pistes conductrices 13 sur chacune des faces 10a-10b du substrat 10 et le dépôt d’une ou plusieurs couches diélectriques 18, sur une ou les deux faces 10a-10b.
La fourniture du premier capot 15a ou du deuxième capot 15b peut comprendre, dans le cas du module de puissance 1 selon le premier mode de réalisation (cf. Figs.1 & 5A), les opérations suivantes : la fourniture d’un substrat céramique 151 ; et la formation d’un ou plusieurs éléments conducteurs 152 (ou inserts) dans le substrat céramique 151, par exemple en créant des cavités et en les remplissant de métal.
Le procédé de fabrication peut comprendre ensuite la formation d’une ou plusieurs pistes conductrices 13 sur la face intérieure du capot 15a, 15b, et le dépôt d’une ou plusieurs couches diélectriques 18 sur cette même face intérieure.
En effet, il apparaît que ces états se déduisent de ces valeurs conformément au tableau suivant.
État de l’antenne ITVDD (mA) VDDPA (V) Antenne connectée 255 5,7 Antenne déconnectée 225 2,2 Une piste coupée 255 2,2 Deux pistes coupées 225 2,2
Ainsi, on déduit de ces deux paramètres l’état précis de l’antenne, c’est-à-dire si elle est bien connectée, si elle est déconnectée, ou si elle a une ou deux pistes coupées.
On peut également déduire un état de l’antenne, moins précis, au moyen d’un seul de ces deux paramètres. En effet, si la valeur de ITVDD est de 255 mA, on sait déjà que soit l’antenne est connectée, soit une seule de ses pistes est coupée. De même, si la valeur de VDDPA est de 2.2V, on sait qu’elle présente un défaut, que ce soit une déconnexion ou une coupure de l’une ou de ses deux pistes.
L’étape 1040 est l’alerte de l’état de l’antenne. Ainsi, l’état déduit de l’antenne peut être indiqué à un utilisateur sur un écran du terminal 1. Ainsi, un utilisateur utilisant, sur le terminal 1, l’application incluant le programme 21, obtient l’état de l’antenne 19 de ce terminal sans avoir à le démonter et à examiner chacun des composants. C’est particulièrement utile dans le cas où le terminal paraît dysfonctionner. C’est également utile dans le cadre d’opérations de maintenance préventive. Par exemple, si un défaut est déduit uniquement pour une piste de l’antenne, il peut être envisagé de continuer à faire fonctionner le terminal en le configurant de manière appropriée, ou au contraire il peut être prévu de remplacer l’antenne avant que le dysfonctionnement ne s’aggrave.
La illustre un autre terminal de paiement 22. Il comprend un circuit intégré 23 de communication en champ proche distinct du circuit intégré 7 du terminal 1, et une antenne de communication en champ proche 24.
Le circuit intégré 23 est le circuit mis dans le commerce sous la référence ST25R3916 par la société STMicroelectronics . Ce circuit 23 est muni de différentes broches de connexion.
Parmi elles, on trouve notamment deux broches d’émission RFO1 et RFO2 d’un signal, et deux réception RFI1 et RFI2 d’un signal. Ces quatre broches sont connectées à l’antenne 24 par l’intermédiaire d’un circuit d’impédances.
Comme décrit par le fabricant du circuit, au sein du circuit intégré 23 de communication en champ proche, un détecteur d’amplitude convertit un signal radio différentiel de rétro-modulation reçu entre les deux broches de réceptions RFI1 et RFI2 en une valeur proportionnelle de tension, appelée valeur d’amplitude de signal. Cette valeur de tension est ensuite convertie en une valeur numérique et stockée dans un registre d’un convertisseur analogique-numérique du circuit 23, par une valeur codée sur huit bits. La présence de ces deux bornes au lieu d’une seule borne de réception, et la conversion des signaux respectifs reçus à ces bornes en une valeur d’amplitude, vise à augmenter la fiabilité de la communication en champ proche.
Le circuit 23 est connecté à un MCU (pour « Microcontroller Unit ») du terminal de paiement 22. Ce MCU joue le même rôle que l’unité de traitement 5 du terminal 1. Ainsi, il met en œuvre un programme d’ordinateur 25 comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, ici par le MCU, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes d’un procédé 2000. En d’autres termes, le MCU comporte, sous forme enregistrée, un programme d'ordinateur 25 comprenant ainsi des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, ici par le MCU, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé 2000. Ce programme 25 est installé au préalable par le chargement d’une application dans le terminal 22.
En fonctionnement nominal, lorsqu’un dispositif de paiement, tel qu’une carte bancaire, est approché de l’antenne 24, les communications sans contact sont effectuées par le biais de la technologie NFC entre l’antenne et le dispositif. Et les signaux reçus et émis sont traités par le circuit intégré 23 de communication en champ proche.
On va maintenant décrire, en référence à la , le procédé 2000 de mise en œuvre de l’invention. Il est mis en œuvre par le MCU, en exécutant le programme d’ordinateur 225.
À l’étape 2010, on détermine la valeur l’amplitude du signal. On y accède auprès du registre du circuit 23 dans lequel elle est stockée.
À l’étape 2020, on déduit, à partir de la valeur d’amplitude, un état de fonctionnement ou de dysfonctionnement de l’antenne parmi les états suivants :
La illustre une étape d’amincissement de la première couche.
La illustre une étape de remplissage des tranchées par un matériau de remplissage.
La représente un mode de réalisation alternatif du procédé selon l’invention et plus précisément une étape de formation de tranchées dans la première couche sans que ces tranchées ne s’étendent dans la première couche active.
Les figures 2B et 2C illustrent un mode de réalisation du procédé selon l’invention dans lequel la première couche active comprend des zones de reprises de contact électrique enterrées.
La illustre une vue de dessus du réseau de tranchées.
La illustre une vue en coupe des première et deuxième couches et première et deuxième couches actives, dans le cas où la première couche active comprend une pluralité de photo-éléments et la deuxième couche active une électronique de commande des photo-éléments.
Selon un mode de réalisation, le premier matériau présente un coefficient de dilatation thermique α 1 et le deuxième matériau présente un coefficient de dilatation thermique α 2 , α 1 et α 2 étant distincts, de préférence avec │(α 1 -α 2 )/α 1 │≥k*α 1 , avec k≥1,7.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, après l’étape de formation du réseau de tranchées, une étape de remplissage des tranchées avec une couche de remplissage. Cela permet la planarisation de l’empilement de sorte à poursuivre d’autres étapes habituelles de la microélectronique.
Selon un mode de réalisation, l’étape de remplissage des tranchées est réalisée après l’étape de recuit.
Selon un mode de réalisation, la couche de remplissage est à base d’un matériau diélectrique. Le matériau diélectrique peut être organique ou minéral. Parmi les matériaux diélectriques envisageables, on trouve notamment les polymères, par exemple le polyimide. Il est également possible d’opter pour le SiO2, matériau diélectrique minéral.
Selon un exemple avantageux, le recuit de consolidation est réalisé à une température de recuit T recuit supérieure à 100°C.
Selon un exemple avantageux, la température de recuit T recuit est supérieure à 200°C.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, avant l’étape de fourniture de l’empilement, l’étape suivante : Réaliser un collage de la première couche sur la deuxième couche à une température de collage T collage inférieure à 100°C, de préférence inférieure à 40°C.
Selon un exemple avantageux, la température de recuit T recuit est supérieure à la température de collage T collage .
Afin de diminuer le risque de dislocation, on peut souhaiter diminuer les contraintes induites par les régions d’isolation sur les zones actives, par exemple en diminuant les volumes d’isolant dans ces régions d’isolation.
Etant donné que les régions d’isolation ont notamment pour fonction d’isoler les transistors NMOS 101 et PMOS 102 entre eux, et notamment les caissons P 121 et N 122 de ces transistors respectifs, on évite généralement de réduire la profondeur des régions d’isolation, par exemple, afin d’éviter de provoquer ou d’augmenter des courants de fuites entre les zones actives délimitées par ces régions d’isolation. On peut alors réduire les volumes des régions d’isolation en supprimant une portion d’isolant de chaque région d’isolation à partir de la face supérieure 120A du substrat semiconducteur 120.
La représente, par une vue en coupe, une variante du circuit électronique de la . Le circuit électronique 12 de la diffère du circuit électronique 11 de la en ce que les régions d’isolation 141 sont en retrait (ont été creusées) par rapport à la face supérieure 120A du substrat 120 d’une profondeur P0 non nulle, par exemple égale à environ 23 nm. En d’autres termes, une portion d’isolant de chaque région d’isolation 141 a été supprimée sur une profondeur P0 à partir de la face supérieure 120A du substrat 120. Cette portion d’isolant est supprimée autour des transistors NMOS 101 et PMOS 102.
La représente, par une vue de dessus, le transistor PMOS 102 du circuit électronique de la .
La région de grille 132 a une longueur Lg dans la direction X de conduction du transistor, et elle s'étend également transversalement à la zone active ZA2 du transistor 102 dans la direction Y, perpendiculaire à la direction X, par exemple pour permettre une prise de contact de ladite région de grille. Ainsi, la région de grille 132 chevauche deux bords opposés BD1 et BD2 de la zone active ZA2 au niveau de deux zones de chevauchement ZCH1 et ZCH2, respectivement. Dans les zones de chevauchement, il peut se former une épaisseur non uniforme de l'oxyde de grille 134, et des transistors parasites TP1 et TP2 peuvent se former aux bords BD1 et BD2 de la zone active ZA2, avec entre ces transistors parasites un transistor central TP ayant un fonctionnement attendu. Les transistors parasites TP1 et TP2 ont une tension de seuil inférieure à celle du transistor central TP. Comme la tension de seuil des transistors parasites est plus faible que celle du transistor central, la tension de seuil du transistor 102 est plus faible que celle attendue.
Cet effet est connu sous le terme d’effet bosse, ou effet "hump" en anglais, et on cherche en général à l’éviter et/ou à le corriger. Dans la description qui précède, ce phénomène a été décrit en relation avec le transistor PMOS, mais peut se produire également pour le transistor NMOS.
En outre, plus la région d’isolation 141 est en retrait par rapport à la face supérieure 120A du substrat 120, c’est-à-dire plus la profondeur P0 est grande (plus on a creusé), plus l’effet hump peut se produire.
En d’autres termes, on peut vouloir améliorer les performances du transistor NMOS, et en particulier réduire la probabilité d’apparition de dislocations dans la zone active du transistor NMOS en jouant sur la profondeur P0, les dislocations apparaissant essentiellement dans les transistors NMOS, mais cela peut contribuer à dégrader les performances du transistor PMOS, en particulier à augmenter l’effet hump sur le transistor PMOS.
Ceci s’explique notamment en ce que la suppression des portions d’isolant des régions d’isolation peut être réalisée en utilisant une même étape d’un procédé de fabrication d’un circuit électronique ayant des transistors NMOS et PMOS formés dans, et sur, un même substrat semiconducteur. Les transistors NMOS et PMOS d’un même circuit électronique peuvent en effet être fabriqués sur une même ligne de fabrication, selon un procédé de fabrication dans lequel le maximum d’étapes de fabrication sont similaires pour les deux types de transistors, notamment pour des raisons de coût de fabrication. En d’autres termes, les transistors NMOS et PMOS d’un circuit électronique peuvent subir de mêmes étapes d’un procédé de fabrication, à l’exception des étapes de dopage, par exemple le dopage des caissons, et le dopage des régions de source et de drain, qui sont différentes selon que le transistor est à canal N ou à canal P, ces étapes nécessitant généralement des masques d’implantation dédiés afin que seules les régions à doper, du type N ou du type P, le soient. Ceci est illustré en relation avec la décrite ci-après.