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DISPOSITIF DE R3PAHTITION <:JNIFOR.1E DE PRESSION DANS UNE STRUCTURE SEMI CONDUCTRICE A SURFACE IRREGULIERE
La présente invention a trait à un dispo- sitif semi conducteur, et, plus particulièrement, à
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un dispositif oemi oondngteur aeaimblê par¯praae1o.
Le but prixoS9al de 1'1nvent1gn çonxiate à prévoir un dispositif semi conducteur aosemblé par proQlton 4ana lequel une tpron de preft1n est repartie uniformément sur une surf 0.9$ irrégulière d'un
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blon 4eml eenduoteur., ce but étant prdgent 4 Ilemprit$ la posante invention r4Bide dans un 4iapoaitif semi oonduote4r assemblé par pression, comprenant une pièce support
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conductrice de 4.-. halSH. et 1 l'éleotriaité, un bloc Q13mi rlarê sur 2ette piêoe et ayant au moins deux zones de types opposés de conductibili- té séparées par jonction p-n, une rondelle de
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butée défo1.'i1!able placée sur ce 'bloe, et un dispositif appliquant un? force enrsterite h. cette rondelle de fagoii b maintien:
!.!' le bloe et li, pièoe support en contact électrique et thermi@@@ l'un par rapport à l'autre.
L'invention sera mieux comprise en se réfé- rant à la description qui va suivre et au dessin annexé sur lequel
La figure 1 est une vue latérale, partiel- lement coupée en section droite, d'une rondelle de batée utilisée selon l'invention.
La figure 2 est une vue latérale, partielle- ment coupée en section droite, d'une partie d'un dispositif électrique assemblé par pression,utilisant la rondelle de la Pleure 1.
La figure 3 est une vue d'en haut d'un
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lnt oomi ecndnetem'9 Za figure 3.?, est une vue agrandie dlune 1;3x,?fl..z rie 1.?é14me>it de i,;1 fiF1Are
La figure 4 est une vue latérale, pa @el- lement souple en gestion droite d'un dispositif
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&le!1-';ri,qe ae:sambl par pression utilisait la partie représentée sur la figura 2.
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Pour simplifier la description de l'invention; on a décrit un dispositif semi conducteur assemblé par pression comprenant un élément semi conducteur ayant deux conducteurs électriques connec- tés à une même face.
La figure 1 représente une pièce de butée 10 ayant une face supérieure 14, une face inférieure , 16 et une ouverture axiale 12 entre les faces 14 et 16. Cette pièce 10 est en un matériau pouvant se déformer partiellement pour compenser les inégalités des surfaces venant en contact avec les faces 14 et 16. Ce matériau a la propriété de se déformer à froid sous pression. Cette déformation à froid ne dépasse pas une limite donnée et puis cesse, la pièce 10 se trans- formant alors en une pièce rigide.
A ce moment, la pièce 10 transmet toute force appliquée à l'une ou l'autre des faces 14 ou 16 sans déformation à froid appréciable du matériau - 'Pendant l'utilisation d'un dispositif électrique assemblé par pression à une une pression de 200 C à 250 C, ou inférieure, et sous
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une pression dépassant 56 Xelcm2, le d4formmtion permise de la pièce 10 doit être aussi faible que paesible dsns le but de rendre sur le :t'one 1;1 onnement, du dispositif électrique.
Les matériaux le!: meilleurs pour celà sont
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le PQlytétraflu.Qr4thylèn 43t le trifluoréthylénemono- chloré. Ces deux matériaux en plus des propriétés
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cherchées, sont de bons Isolante électriques.
Sur la figure'2, la pièce 10 est placée sur un élément semi conducteur 18,- Cet élément 18 comprend un bloc d'un matériau semi conducteur appartenant au groupe comprenant le silicium, le oarbure de silicium, le germanium, les composés des éléments des groupes III et V de la classification périodique, et les composés des groupes II et VI.
L'élément 18 a deux zones 19 et 20 d'un premier type de conductibilité et une zone 21 d'un deuxième type de conductibilité, une zone de transition semi conduo- trice 24 étant située entre les zones 19 et 21 et une zone de transition semi conductrice 25 étant située entre les zones 20 et 21. Un premier contact électrique 26 est placé sur l'élément 18 en contact électrique avec la zone 21. Un deuxième contact électrique est placé sur la même face de l'élément 18 que le contact 26 et en contact avec la zune 20.
La figure 3 est une vue en plan de l'élément semi conducteur 18 montrant en détail la disposition réciproque des contacts électriques-26 et 27.
La figure 3a est une vue fragmentaire agrandie d'une partie des contacts électrique es 26 et 27 de la figure 3. Dans cette .vue agrandie, on peut voir facilement l'intervalle entre les contacts 26 et 27 qui les isole électriquement l'un de l'autre..
La surface qui délimite cet intervalle est la surface
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découverte de la zone 21 du deuxième type de conduc- tibilité.
A la figure 2, un premier conducteur élec- @@ique 28 est connecté au contact 26. Un deuxième
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coni1;.\oteur 'lectrique 29 Mt connecté au contact 27.
.Les conducteurs 28 et 29 sont fixés aux contacts respectifs 26 et 27 par des moyens connus dans la technique, par exemple pour soudure ultrasonique.
Des pièces isolantes convenables 30 et 31 en'un
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atrau appropria, isolant eleatrique, par exemple en fluorocarbone qui est Une gomme isolante de l'électricité, ou en une fibre phénolique isolante de l'électricité, sont placées autour des conducteurs 28 et 29.
L'élément semi conducteur 18 est fixé à un troisième contact électrique 32. Le contact 32 forme un support solide bon conducteur de la chaleur et de 1'électricité, et son coefficient de dilatation est bien adapté à celui de l'élément 18. La jonction de l'élément 18 avec le contact 32 peut être réalisée par une couche 33 d'une soudure quelconque"dure"ou "douce"bien connue. Le troisième contact électrique 32 est monté sur la face 34 d'une pièce-support 36 à l'aide d'une couche 38 non réactive, malléable, bonne conductrice de la chaleur et de l'électricité qui compense les irrégularités de la surface 34.
La couche 38 peut être déposée sur la face 34 en utilisant une
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technique connue, par exemple par dépôt électroly- tique, ou bien à l'aide d'un disque préformé d'un métal convenable fixé à la surface 34 puis découpé au gabarit voulu.
La figure 4 représente un dispositif 40 assemblé par pression, dans lequel une pièce cylin- drique creuse verticale 48 est fixée à la pièce-support 36. La partie inférieure de la surface intérieure de la pièce 48 s'adapte à la partie 46 de la surface du socle 35 de la pièce ..support 36, a pièce 48 est fixée la pièce 36 par un moyen connu quelconque,
par exemple en plaçant un matériau de brasage convenable 50 entre la face supé- rieure 44 du rebord 42 et la partie 46 de la surface du.socle 35 et entre une partie de la surface inté- rieure et le bas de la pièce 48.
Une rondelle de butée 58 est placée autour des conducteurs électriques 28 et 29 et sur la face supérieure 14 de la pièce de butée 10. Cette rondelle 58 est en métal ou en céramique. Au moins une rondelle 60 formant ressort est placée sur la face supérieure de la rondelle 58 et une rondelle de butée métallique 62 est placée sur la rondelle 60.
Une bague 64 de maintien en métal à ressort est placée autour des conducteurs électriques 28 et 29 et elle est retenue dans une $Orge 52 creusée dans le cylindre 48. Cette bague 64, coopérant avec
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la pièce 48 et la rondelle 62, comprime.la ou les rondelles élastiques 60 et, par l'intermédiaire de la rondelle 58 et de la pièce 10, maintient ainsi en contact intime du point de vue électrique et ther- mique l'élément semi conducteur 18, le troisième contact électrique 32 et le. face supérieure 34 de la partie 35 de la pièce 36.
Le dispositif 40 est complété par une envelop- pe hermétique de l'élément semi conducteur 18. Cette enveloppe est obtenue en fixant un chapeau 66 ajouré à la pièce 48,Ce chapeau 66 comprend un rebord 68 fixé à une pièce de scellement isolante ajourée 70,
Le chapeau 66 est fixé à la pièce 48 en soudant la partie 68 à une bague de soudure 56 placée . à l'extrémité supérieure de la pièce 48. Un rebord 54 de la pièce 48 forme un guide de mise en place du ohapeau 66 pendant les opérations d'assemblage et de fixati on.
Un boulon de contact électrique et de dissi- pation thermique 72 est fixé à la pièce 36 ou bien fait partie intégrante de cette pièce. Ce boulon 72 peut relier la pièce 36 à un conducteur électrique et à une source froide.
Le dispositif 40 représenté comprend un filtre- moléculaire en forme d'anneau 74 placé dans la pièce 48 et reposant le long de la périphérie de la base de montage 34. Ce filtre entoure la couche 38, l'élément @
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semi'conducteur 18, le contact 32, la pièce 10 et la rondelle 58 et il facilite l'assemblage du dispositif
40, Ce filtre 74 fait également office' de dispositif d'absorption d'humidité. Le filtre moléculaire peut aussi être placé sur la partie supérieuré de la bague
64.
Plusieurs essais ont été effectués dans lesquels des dispositifs semi conducteurs selon l'invention ont été chauffés jusqu'à 200 C pendant
66 heures. Des pressions allant jusqu'à 98 Kg/cm2 . ont été appliquées au bloc au cours de ces essais*
Pendant ces essais, le dispositif fermé hermétique. ment été soumis 4 un cycle de fonctionnement corres- pondant 4 son usage normale Le dispositif a fonctionné de façon continue et satisfaisante à l'intérieur des limites prévues, -
A la fin des essais, les pièces de butée
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en polytetrefluoréthylbne avaient des déformations permanentes inférieures à 10%. Un examen visuel de l'élément semi conducteur montrait qu'il était encore en état satisfaisant.
Des essais également satisfaisants ont été effectués en utilisant une pièce de butée en trifluoré- thylènemonochloré.
La description ci-dessus montre clairement ,que tétrafluoréthylène et le trifluoréthylènemonochloré sont des matériaux qui peuvent être utilisés pour
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:fabriquer une pièce de butée convenable permettant de répartir uniformément la force nécessaire à l'assemblage par pression sur toute la surface de la partie d'un élément semi conducteur qui vient en contact avec ladite pièce de butée, Le matériau prend une déformation permanente d'environ 10% seulement tant aux températures élevées qu'à la température ambiante.
Ce matériau se moule lui-même sur les irrégularités de surface de l'élément semi- conducteur et par suite orée une répartition de pression uniforme sur toute la surface de l'élément semi conducteur avec laquelle la pièce est en contact sous pression.