EP4643380A1 - Module de puissance avec surmoulage - Google Patents

Module de puissance avec surmoulage

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Publication number
EP4643380A1
EP4643380A1 EP23837731.1A EP23837731A EP4643380A1 EP 4643380 A1 EP4643380 A1 EP 4643380A1 EP 23837731 A EP23837731 A EP 23837731A EP 4643380 A1 EP4643380 A1 EP 4643380A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
upper face
power module
hooking groove
conductors
hooking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23837731.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gabriel KOPP
Laurent MASSOL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Electrification SAS
Original Assignee
Valeo Electrification SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Electrification SAS filed Critical Valeo Electrification SAS
Publication of EP4643380A1 publication Critical patent/EP4643380A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W42/00—Arrangements for protection of devices
    • H10W42/121—Arrangements for protection of devices protecting against mechanical damage
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/40—Leadframes
    • H10W70/421—Shapes or dispositions
    • H10W70/424—Cross-sectional shapes
    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
    • H10W74/10—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
    • H10W74/111—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition the semiconductor body being completely enclosed

Definitions

  • TITLE POWER MODULE WITH OVERMOLDING
  • the present invention relates to a power module with overmolding, a voltage converter comprising such a power module, an electrical drive device comprising such a voltage converter, a mobility device comprising such a power module or else such an electrical drive device, as well as a method of manufacturing a power module.
  • a mobility device is for example a motorized land vehicle, a train, an aircraft or even a drone.
  • a motorized land vehicle is for example a motor vehicle, a motorcycle, a motorized bicycle or a motorized wheelchair.
  • a power module comprising: electrical conductors each having an upper face; at least one semiconductor component fixed on the upper face of one of the conductors; and an overmolding extending over at least part of the upper face of each of the conductors.
  • epoxy resin is generally injected at high temperature onto the previously heated copper conductors.
  • the mechanical adhesion between the conductors and the overmolding is low to allow wiring and the chemical adhesion is also low, coming only from Van der Waals chemical bonds, which are easily weakened by impurities (for example , one or more of: chlorine, tin, silicone (PDMS)) having slipped between the conductors and the overmolding.
  • impurities for example , one or more of: chlorine, tin, silicone (PDMS)
  • the hooking grooves offer good adhesion between the conductors and the overmolding, reducing the risk of delamination.
  • the predefined temperature is the temperature resulting at the point of the upper face undergoing the mechanical stress of a temperature gradient between one or more hot points of the power module and the rest of the structure of the power module.
  • power for example the hot spot can be the semiconductor component fixed on the upper face of one of the conductors of the power module at its operating temperature, said temperature of operation being for example 175°C.
  • the hot spot is located at the location of the semiconductor component.
  • the operating temperature is by definition the usual operating temperature of the semiconductor component or components of the power module, this usual temperature being that of normal operation of the semiconductor component or components, as defined for example by the technical sheet of the semiconductor component(s) or by the technical sheet of the power module or by operational tests of the power module.
  • the hooking groove is located at least 0.3 mm from the semiconductor component(s).
  • the hooking groove is straight.
  • the upper faces of the conductors are flat and coplanar.
  • the conductors are made of copper.
  • the hooking groove has a bottom and two side walls extending from the bottom to the upper face of the conductor carrying the hooking groove, the two side walls being perpendicular to the upper face .
  • the hooking groove has a bottom and two side walls extending from the bottom to the upper face of the conductor carrying the hooking groove, one of the side walls being perpendicular to the upper face and the other being oblique to the upper face.
  • the hooking groove has a bottom and two side walls extending from the bottom to the upper face of the conductor carrying the hooking groove, the two side walls being oblique relative to the upper side.
  • the oblique side wall or the oblique side walls make, with the upper face, an angle of between 30° and 60° with the upper face.
  • the hooking groove has a depth and a width at the level of the upper face of between 90% and 110% of the depth.
  • the power module comprises two parallel hooking grooves on the upper face of the same electrical conductor without another hooking groove between them.
  • each of the two parallel hooking grooves has a depth and a width at the level of the upper face, these two parallel hooking grooves being separated from each other by a greater distance five times the depth and/or width of each of the two.
  • the power module has two hooking grooves on the upper face of the same electrical conductor, perpendicular to each other.
  • the power module comprises two hooking grooves on the upper face of the same electrical conductor, said hooking grooves each passing through a point located along the same iso-stress line .
  • the iso-stressed lines represent lines where the mechanical stresses are of the same intensity.
  • the iso-stress lines represent lines where mechanical stresses of the same intensity are exerted perpendicularly to said iso-stress lines.
  • the power module comprises two hooking grooves on the upper face of the same electrical conductor, said hooking grooves each passing through a point undergoing a mechanical stress of the same intensity.
  • the power module comprises several semiconductor components implementing a switching arm.
  • a voltage converter is also proposed comprising at least one power module according to the invention, and a system for controlling the semiconductor component(s) of the power module(s).
  • An electrical drive device comprising a voltage converter according to the invention, designed to carry out an AC-DC power conversion, and an electrical machine connected to the voltage converter.
  • a mobility device comprising a power module according to the invention, or a voltage converter according to the invention, or an electrical drive device according to the invention.
  • a method of manufacturing a power module with electrical conductors each having an upper face, at least one semiconductor component fixed on the upper face of one of the conductors and an overmolding extending over at minus a part of the upper face of each of the conductors comprising: an evaluation, in the power module to be manufactured, of a mechanical stress exerted by the overmolding at a point of the upper face of one of the conductors; a production of at least one hooking groove on the upper face, the hooking groove passing through the point where the mechanical stress was evaluated and at this point makes an angle with the mechanical stress of between 60° and 120° , preferably between 85° and 95°; fixing the semiconductor component(s) (306) to the upper face of one of the conductors; And an overmolding of the conductors and in particular of at least part of the upper face where the hooking groove has been made, so as to fill the hooking groove by the overmolding.
  • the hooking groove is located at least 0.3 mm from the semiconductor component(s).
  • the hooking groove is made by stamping.
  • Figure 1 is a schematic view of a land vehicle motor in which the invention can be implemented
  • Figure 2 is an electrical diagram of a voltage converter of the vehicle of Figure 1
  • Figure 3 is a simplified side sectional view of a power module of the voltage converter of Figure 2
  • Figure 4 is a top view of the power module, with transparent overmolding and in the absence of wiring of semiconductor components of the power module
  • Figure 5 is a view from above of a hooking groove provided on an upper face of an electrical conductor of the power module
  • Figure 6 is a simplified side sectional view of the hooking groove, illustrating a first possible profile
  • Figure 7 is a simplified side sectional view of the hooking groove, illustrating a second possible profile
  • Figure 8 is a simplified side sectional view of the hooking groove, illustrating a third possible profile
  • Figure 9 is a simplified side sectional view of two successive parallel grooves
  • Figure 10 is a block diagram
  • the vehicle 100 comprises one or more drive wheels 102 designed to set the vehicle 100 in motion.
  • the mobility device 100 further comprises an electric drive device 104 and a direct voltage source 106, such as a battery, designed to electrically power the drive device. electric drive 104.
  • a direct voltage source 106 such as a battery
  • the electric drive device 104 comprises an electric machine 108, in particular polyphase, for example three-phase, connected to the drive wheels 102 to drive the latter.
  • the electrical drive device 104 further includes an AC-DC electrical voltage converter 110 connected between the DC voltage source 106 and the electrical machine 108.
  • the electrical voltage converter 110 is configured to transfer electrical power between the source voltage source 106 and the electrical machine 108.
  • the AC-DC converter 110 is configured to operate as an inverter to transfer electrical power from the DC voltage source 106 to the electrical machine 108 operating as a motor electric.
  • the AC-DC converter 110 can also be configured to operate as a rectifier to transfer electrical power from the electric machine 108 operating as an electric generator up to the direct voltage source 106, for example to recharge the latter.
  • the electrical voltage converter 110 comprises a switching circuit 202 with low side Q and high side Q’ switches.
  • the switches Q, Q' are semiconductor switches, for example transistors, such as metal-oxide gate field effect transistors (from the English “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” also designated by acronym MOSFET) or metal-oxide silicon gate field effect transistors (from the English “Silicon Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” also designated by the acronym Si MOSFET) or gate field effect transistors silicon carbide metal-oxide (from the English “Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” also designated by the acronym SiC MOSFET) or even insulated gate bipolar transistors (from the English “Insulated Gate Bipolar Transistor” also designated by the acronym IGBT) or gallium nitride field effect transistors (from the English “Gallium Nitride Field Effect Transistor” also designated by the acronym GaN FET).
  • MOSFET Metal Oxide Semiconduct
  • the switching circuit 202 comprises for example at least one switching arm 206, for example, as many switching arms 206 as stator phases of the electrical machine 108.
  • Each switching arm 206 comprises a high side switch Q ' and a low side switch Q connected to each other at a midpoint.
  • Each switching arm is connected between +, - terminals of the direct voltage source 106.
  • the midpoint is connected to one of the stator phases of the electric machine 108.
  • Each switching arm 206 is thus configured to switch between two configurations. In a first configuration, the high side switch is closed and the low side switch is open, so that a DC voltage is essentially applied to the midpoint and therefore to the stator phase connected there. In a second configuration, the high side switch is open and the low side switch is closed, so that zero voltage is applied to the midpoint and therefore to the associated stator phase.
  • the electrical voltage converter 110 further comprises a device 208 for controlling the switches Q, Q' generally through respective drivers (from the English "drivers") not shown.
  • the control device 208 is for example designed to control the switches Q, Q' in order to regulate phase currents transmitted to the stator phases from the midpoints.
  • At least one of the switching arms 206 is for example implemented in a power module.
  • the power module designated by the reference 300, firstly comprises several electrical conductors 302, for example made of copper. These conductors 302 are rigid and have an upper face 304. For example, the upper faces 304 are planar and coplanar. The conductors 302, for example, all have the same thickness, perpendicular to their upper faces 304. This thickness is preferably more than 1 mm, in order to allow sufficient current to pass for power applications. For example, as will be described subsequently, the conductors 302 are obtained by cutting the same initial plate.
  • the power module 300 further comprises at least one semiconductor component 306 forming for example at least in part one of the switches Q, Q' of FIG. 2.
  • Each semiconductor component 306 is fixed on the upper face 304 of a respective conductor 302.
  • Certain conductors 302 may be devoid of semiconductor component.
  • the power module 300 further comprises wiring 308, for example ribbons or wires, to connect each semiconductor component to another conductor 302 than that carrying the semiconductor component.
  • the power module 300 further comprises an overmolding 310 extending over at least part of the upper face 304 of each of the conductors 302, in order to coat, in the example described here, each semiconductor component 306 and its wiring 308.
  • the overmolding 310 is for example made of epoxy resin.
  • the epoxy resin has for example: a coefficient of thermal expansion (from the English “Coefficient of Thermal Expansion”, also designated by the acronym CTE) less than or equal to 11 ppm/°C and/or a modulus of Young greater than or equal to 18 GPa and/or a volume shrinkage less than or equal to 0.2%.
  • the copper of the conductors 302 has for example: a CTE greater than or equal to 17 ppm/°C and/or a Young's modulus greater than or equal to 120 GPa and/or a coefficient of friction with the epoxy resin greater than at or equal to 0.3.
  • the upper faces 304 of the conductors 302 carrying a semiconductor component 306 present, around each semiconductor component 306, confinement grooves 402.
  • These confinement grooves 402 are attached to the semiconductor components 306.
  • -conductors 306 (within 0.1 mm of the latter) and have the function of ensuring the position of the semiconductor component 306 on the conductor 302 and of avoiding overflow of the alloy used for soldering. This function is obtained by the fact that the confinement grooves 402 generate a geometric break with the upper face 304 of the conductor 302 which hooks the meniscus of the molten alloy during brazing.
  • the confinement grooves 402 are only referenced for one of the semiconductor components 306.
  • At least one of the upper faces 304 of the conductors 302 has, in its overmolded part, at least one hooking groove 404 filled by the overmolding 310, the limits of which are illustrated by dotted lines in Figure 4.
  • all the upper faces 304 of the conductors 302 have several hooking grooves 404.
  • only some are referenced in Figure 4.
  • the hooking grooves 404 are distributed on the upper faces, and are located at least 0.3 mm from each semiconductor component 306.
  • each hooking groove 404 is straight, that is to say it extends on the upper face 304 in a straight line. Compared to other shapes, this simplifies their creation.
  • each hooking groove 404 is preferably parallel to each other, one behind the other in a direction perpendicular to each of them, without another hooking groove between them, such as those encircled by dotted lines in Figure 4.
  • the intersection between the projection of one of these two successive grooves in the direction orthogonal to its length along the upper surface of the conductor on the line defined by the other of these two successive grooves and the other of these two successive grooves is non-empty.
  • each hooking groove 404 passes through a point P of the upper face 304 undergoing a mechanical stress T from the overmolding 310.
  • the hooking groove 404 is thus produced to make this point P an angle A1 with the mechanical stress T between 60° and 120°, preferably between 85° and 95°, more preferably 90°.
  • the mechanical stress T considered is that existing at a predefined temperature of the conductor 302 and of the overmolding 310 around the hooking groove 404.
  • This predefined temperature is for example between -50°C and 200°C, i.e. the usual range of temperatures encountered by the power module, when stopped and in operation.
  • the predefined temperature may be different from one hooking groove 404 to another.
  • the orientation of certain hooking grooves 404 can be defined with a predefined uniform temperature field, for example 25°C (ambient temperature), or by considering a predefined temperature field with gradient between one or more hot spots and the rest of the structure.
  • the hot spots can be the semiconductor components considered at a predefined temperature, for example at 175°C (their usual operating temperature).
  • the mechanical stress T results at least in part from a difference in CTE between the conductor 302 carrying the hooking groove 404 and the overmolding 310.
  • each hooking groove 404 has a length Lo and a width La perpendicular to its length Lo and taken at the level of the upper face 304, that is to say in continuity with the latter.
  • the width La is preferably at most 5% of its length Lo, more preferably at most 3%.
  • the hooking groove 404 is preferably placed so that the point P through which it passes is located substantially in the middle, for example between 40% and 60% of the length Lo
  • each hooking groove 404 has a bottom 602, that is to say part of the hooking groove 404 furthest from the upper face 304.
  • Each hooking groove 404 also has two side walls 604A, 604B extending from the bottom 602 to the upper face 304.
  • each hooking groove 404 has a depth Pr (distance between the bottom 602 and the upper face 304) substantially equal to its width La.
  • the width La is between 90% and 110% of the depth Pr.
  • the two side walls 604A, 604B are perpendicular to the upper face 304.
  • this part of the overmolding 310 undergoes two lateral forces FA, FB of the part of the side walls 604A, 604B and a peeling force FU at the top of the hooking groove 404.
  • peeling occurs when the peeling force FU becomes greater than the sum of the two friction forces against the two side walls 604A, 604B, i.e.
  • the separation threshold is f x FC.
  • each of the side walls 604A, 604B makes, with the upper face 304, an angle A2 , respectively A3, between 30° and 60° with the upper face (FS).
  • the two angles A2, A3 are for example equal. These angles A2, A3 are measured in the hooking groove 404, as illustrated.
  • one 604A of the side walls 604A, 604B is perpendicular to the upper face 304 and the other 604B is oblique relative to the upper face 304.
  • the oblique side wall 604B makes, with the upper face 304, an angle A4 of between 30° and 60° with the upper face (FS). Angle A4 is taken into hooking groove 404 as shown.
  • the separation threshold with one side wall 604A perpendicular and the other 604B oblique is 0.5 xfx (1 + cos 2 (A4) x FC.
  • the separation threshold can be higher for the embodiment of Figure 8, compared to the embodiments of Figures 6 and 7.
  • two parallel hooking grooves 404 are preferably separated from each other by a distance D greater than five times the depth Pr and/or the width La of each of the two .
  • an initial plate is obtained.
  • the plate is for example made of copper and has for example a thickness greater than 1 mm.
  • a step 1004 an evaluation is carried out, in the power module 300 to be manufactured, of a mechanical stress T exerted by the overmolding 310 at each of several points P of at least one of the upper faces 304 of the conductors 302.
  • This evaluation is for example carried out by a digital simulation or by measurements on a test power module, identical to that to be manufactured, in both cases in the absence of attachment grooves. Indeed, the presence of hooking grooves does not substantially change the stresses exerted by the overmolding 310 on the surfaces 314.
  • iso-stress lines are determined and the mechanical stresses T at several points P of each of them are evaluated.
  • the confinement grooves 402 and the hooking grooves 404 are produced on the plate, designated by the reference 1102.
  • the grooves attachment 404 are placed on the points P respectively, making at the associated point P an angle with the evaluated mechanical stress T of between 60° and 120°, preferably between 85° and 95°, more preferably 90°.
  • T the evaluated mechanical stress
  • the confinement grooves 402 and/or hooking grooves 404 are for example produced by stamping the initial plate. As the plate is not yet cut, it is easy to position the counter supports allowing stamping.
  • the semiconductor components 306 are each fixed on an upper face 304 of one of the conductors 302, and the wiring 308 is produced.
  • the overmolding 310 is carried out to, in the example described here, cover the conductors 302 and their wiring 308, as well as the hooking grooves 404, so as to fill the latter.
  • the cut plate, with the semiconductor components 306 and the wiring 308 are heated.
  • the conductors 302 then expand according to their CTE.
  • the assembly is introduced into a preheated mold, where epoxy resin at a temperature above 150°C, for example 175°C, is injected.
  • the epoxy resin then begins to crosslink and contracts (“volume shrinkage” effect in English) leading to a slight downward bending, for example by a few hundredths of a millimeter.
  • volume shrinkage effect in English leading to a slight downward bending, for example by a few hundredths of a millimeter.
  • step 1014 the retaining tabs are cut.
  • hooking grooves 404 can be provided perpendicular to others. This makes it possible to avoid sliding of the overmolding 310 along the hooking grooves 404.

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

Le module de puissance (300) comporte : - des conducteurs électriques (302) présentant chacun une face supérieure (304); - au moins un composant semi- conducteur (306) fixé sur la face supérieure (304) d'un des conducteurs (302); et - un surmoulage (310) s'étendant sur au moins une partie de la face supérieure (304) de chacun des conducteurs (304). Au moins une des faces supérieures (304) présente, dans sa partie surmoulée, au moins une rainure d'accrochage (404) remplie par le surmoulage (310) et passant par un point (P) de la face supérieure (304) subissant une contrainte mécanique (T) de la part du surmoulage (310), la rainure d'accrochage (404) faisant en ce point (P), à une température prédéfinie, un angle avec la contrainte mécanique (T) compris entre 60° et 120°, de préférence entre 85° et 95°, de préférence encore 90°.

Description

Description
TITRE : MODULE DE PUISSANCE AVEC SURMOULAGE
Domaine technique de l’invention
[0001] La présente invention concerne un module de puissance avec surmoulage, un convertisseur de tension comportant un tel module de puissance, un dispositif d’entraînement électrique comportant un tel convertisseur de tension, un engin de mobilité comportant un tel module de puissance ou bien un tel dispositif d’entraînement électrique, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un module de puissance.
[0002] Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un train, un aéronef ou bien un drone. Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou bien un fauteuil roulant motorisé.
Arrière-plan technologique
[0003] On connaît de l’état de la technique un module de puissance comportant : des conducteurs électriques présentant chacun une face supérieure ; au moins un composant semi-conducteur fixé sur la face supérieure d’un des conducteurs ; et un surmoulage s’étendant sur au moins une partie de la face supérieure de chacun des conducteurs.
[0004] Lors de la fabrication d’un tel module de puissance, et en particulier lors du surmoulage, de la résine époxy est généralement injecté à haute température sur les conducteurs en cuivre préalablement chauffés.
[0005] Lors du refroidissement de l’ensemble, il a été constaté un cambrage vers le haut, entraînant des contraintes mécaniques de cisaillement entre les conducteurs et le surmoulage.
[0006] Or, l’adhésion mécanique entre les conducteurs et le surmoulage est faible pour permettre le câblage et l’adhésion chimique est également faible, provenant uniquement de liens chimiques de Van der Waals, qui sont facilement affaibli par des impuretés (par exemple, un ou plusieurs parmi : chlore, étain, silicone (PDMS)) s’étant glissées entre les conducteurs et le surmoulage. [0007] Ainsi, ces contraintes mécaniques entraînent un risque important de délaminage du surmoulage, et donc une perte de fiabilité du module de puissance.
[0008] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un module de puissance qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Résumé de l’invention
[0009] Il est donc proposé un module de puissance comportant : des conducteurs électriques présentant chacun une face supérieure ; au moins un composant semi-conducteur fixé sur la face supérieure d’un des conducteurs ; et un surmoulage s’étendant sur au moins une partie de la face supérieure de chacun des conducteurs ; caractérisé en ce qu’au moins une des faces supérieures présente, dans sa partie surmoulée, au moins une rainure d’accrochage remplie par le surmoulage et passant par un point de la face supérieure subissant une contrainte mécanique de la part du surmoulage, la rainure d’accrochage faisant en ce point, à une température prédéfinie, un angle avec la contrainte mécanique compris entre 60° et 120°, de préférence entre 85° et 95°, de préférence encore 90°.
[0010] Ainsi, grâce à l’invention, les rainures d’accrochage offrent une bonne adhésion entre les conducteurs et le surmoulage, réduisant le risque de délaminage.
[0011] L’invention peut en outre comporter l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, selon toute combinaison techniquement possible.
[0012] De façon optionnelle, la contrainte mécanique résulte au moins en partie d’une différence de coefficient de dilatation thermique entre le conducteur portant la rainure d’accrochage et le surmoulage.
[0013] De façon optionnelle également, la température prédéfinie est comprise entre -50°C et 200°C, par exemple la température prédéfinie est la température ambiante, par exemple de 25°C.
[0014] De façon optionnelle également, la température prédéfinie est la température résultant au point de la face supérieure subissant la contrainte mécanique d’un gradient de température entre un ou plusieurs points chauds du module de puissance et le reste de la structure du module de puissance, par exemple le point chaud peut être le composant semi-conducteur fixé sur la face supérieure d’un des conducteurs du module de puissance à sa température de fonctionnement, ladite température de fonctionnement étant par exemple de 175°C. Ainsi, le point chaud est localisé à l’emplacement du composant semi-conducteur.
[0015] Par exemple encore, lesdits points chauds peuvent être les composants semi- conducteurs du module de puissance à leur température de fonctionnement, ladite température de fonctionnement étant par exemple de 175°C. Ainsi, les points chauds sont localisés à l’emplacement des composants semi-conducteurs.
[0016] La température de fonctionnement est par définition la température habituelle de fonctionnement du composant ou des composants semi-conducteurs du module de puissance, cette température habituelle étant celle de fonctionnement normal du ou des composants semi-conducteurs, telle que définie par exemple par la fiche technique du ou des composants semi-conducteurs ou par la fiche technique du module de puissance ou encore par des tests de fonctionnement du module de puissance.
[0017] De façon optionnelle également, la rainure d’accrochage est située à au moins 0,3 mm du ou des composants semiconducteurs.
[0018] De façon optionnelle également, la rainure d’accrochage est droite.
[0019] De façon optionnelle également, les faces supérieures des conducteurs sont planes et coplanaires.
[0020] De façon optionnelle également, les conducteurs présentent respectivement des épaisseurs perpendiculairement à leurs faces supérieures de plus de 1 mm.
[0021] De façon optionnelle également, le surmoulage est en résine époxy.
[0022] De façon optionnelle également, les conducteurs sont en cuivre.
[0023] De façon optionnelle également, la rainure d’accrochage présente une longueur et une largeur perpendiculaire à sa longueur, d’au plus 5% de sa longueur.
[0024] De façon optionnelle également, la rainure d’accrochage présente un fond et deux parois latérales s’étendant du fond jusqu’à la face supérieure du conducteur portant la rainure d’accrochage, les deux parois latérales étant perpendiculaires à la face supérieure.
[0025] De façon optionnelle également, la rainure d’accrochage présente un fond et deux parois latérales s’étendant du fond jusqu’à la face supérieure du conducteur portant la rainure d’accrochage, l’une des parois latérales étant perpendiculaire à la face supérieure et l’autre étant oblique par rapport à la face supérieure. [0026] De façon optionnelle également, la rainure d’accrochage présente un fond et deux parois latérales s’étendant du fond jusqu’à la face supérieure du conducteur portant la rainure d’accrochage, les deux parois latérales étant obliques par rapport à la face supérieure.
[0027] De façon optionnelle également, la paroi latérale oblique ou bien les parois latérales obliques font, avec la face supérieure, un angle compris entre 30° et 60° avec la face supérieure.
[0028] De façon optionnelle également, la rainure d’accrochage présente une profondeur et une largeur au niveau de la face supérieure comprise entre 90% et 110% de la profondeur.
[0029] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte deux rainures d’accrochage parallèles sur la face supérieure d’un même conducteur électrique sans autre rainure d’accrochage entre elles.
[0030] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte deux rainures d’accrochage parallèles sur la face supérieure d’un même conducteur électrique sans autre rainure d’accrochage entre elles, l’intersection entre la projection de l’une des deux rainures dans la direction orthogonale à sa longueur le long de la surface supérieure du conducteur sur la droite définie par l’autre des deux rainures et l’autre des deux rainures est non vide.
[0031] De façon optionnelle également, chacune des deux rainures d’accrochage parallèles présente une profondeur et une largeur au niveau de la face supérieure, ces deux rainures d’accrochage parallèles étant séparées l’une de l’autre d’une distance supérieure à cinq fois la profondeur et/ou la largeur de chacune des deux.
[0032] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte deux rainures d’accrochage sur la face supérieure d’un même conducteur électrique, perpendiculaires l’une à l’autre.
[0033] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte deux rainures d’accrochage sur la face supérieure d’un même conducteur électrique, lesdites rainures d’accrochage passant chacune par un point situé le long d’une même ligne iso-contrainte.
[0034] Ainsi, les lignes iso-contraintes représentent des lignes où les contraintes mécaniques sont de même intensité. [0035] De préférence, les lignes iso-contrainte représentent des lignes où les contraintes mécaniques de même intensité s’exercent perpendiculairement audites lignes iso-contraintes.
[0036] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte deux rainures d’accrochage sur la face supérieure d’un même conducteur électrique, lesdites rainures d’accrochage passant chacune par un point subissant une contrainte mécanique de même intensité.
[0037] De façon optionnelle également, le module de puissance comporte plusieurs composants semiconducteurs implémentant un bras de commutation.
[0038] Il est également proposé un convertisseur de tension comportant au moins un module de puissance selon l’invention, et un système de commande du ou des composants semiconducteurs du ou des modules de puissance.
[0039] Il est également proposé un dispositif d’entraînement électrique comportant un convertisseur de tension selon l’invention, conçu pour réaliser une conversion de puissance alternatif-continu, et une machine électrique connectée au convertisseur de tension.
[0040] Il est également proposé un engin de mobilité comportant un module de puissance selon l’invention, ou bien un convertisseur de tension selon l’invention, ou bien un dispositif d’entrainement électrique selon l’invention.
[0041] Il est également proposé un procédé de fabrication d’un module de puissance avec des conducteurs électriques présentant chacun une face supérieure, au moins un composant semiconducteur fixé sur la face supérieure d’un des conducteurs et un surmoulage s’étendant sur au moins une partie de la face supérieure de chacun des conducteurs, le procédé comportant : une évaluation, dans le module de puissance à fabriquer, d’une contrainte mécanique exercée par le surmoulage en un point de la face supérieure d’un des conducteurs ; une réalisation d’au moins une rainure d’accrochage sur la face supérieure, la rainure d’accrochage passant par le point où la contrainte mécanique a été évaluée et fait en ce point un angle avec la contrainte mécanique compris entre 60° et 120°, de préférence entre 85° et 95° ; une fixation du ou des composants semi-conducteurs (306) sur la face supérieure d’un des conducteurs ; et un surmoulage des conducteurs et en particulier d’au moins une partie de la face supérieure où la rainure d’accrochage a été réalisée, de manière à remplir la rainure d’accrochage par le surmoulage.
[0042] De façon optionnelle, la rainure d’accrochage est située à au moins 0,3 mm du ou des composants semi-conducteurs.
[0043] De façon optionnelle, la rainure d’accrochage est réalisée par emboutissage.
Brève description des figures
[0044] L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue schématique d’un véhicule terrestre à moteur dans lequel l’invention peut être mise en oeuvre, la figure 2 est un schéma électrique d’un convertisseur de tension du véhicule de la figure 1 , la figure 3 est une vue en coupe de côté simplifiée d’un module de puissance du convertisseur de tension de la figure 2, la figure 4 est une vue de dessus du module de puissance, avec un surmoulage en transparence et en l’absence de câblages de composants semi-conducteurs du module de puissance, la figure 5 est une vue de dessus d’une rainure d’accrochage prévue sur une face supérieure d’un conducteur électrique du module de puissance, la figure 6 est une vue en coupe de côté simplifiée de la rainure d’accrochage, illustrant un premier profil possible, la figure 7 est une vue en coupe de côté simplifiée de la rainure d’accrochage, illustrant un deuxième profil possible, la figure 8 est une vue en coupe de côté simplifiée de la rainure d’accrochage, illustrant un troisième profil possible, la figure 9 est une vue en coupe de côté simplifiée de deux rainures successives parallèles, la figure 10 est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé de fabrication du module de puissance, la figure 11 est une vue de dessus d’une plaque emboutie, lors du procédé de la figure 10, la figure 12 est une vue de dessus de la plaque après découpage, comme prévu dans le procédé de a figure 10, la figure 13 est une vue similaire à celle de la figure 4, avec une implantation différente des rainures d’accrochage, la figure 14 est une vue de côté illustrant un cambrage dû à un rétrécissement du surmoulage, et la figure 15 est une vue de côté illustrant un cambrage dû à une différence de coefficient thermique de dilatation.
Description détaillée de l’invention
[0045] En référence à la figure 1 , un véhicule terrestre à moteur 100 dans lequel l’invention peut être mise en oeuvre va à présent être décrit.
[0046] Le véhicule 100 comporte une ou plusieurs roues motrices 102 conçues pour mettre le véhicule 100 en mouvement.
[0047] Pour entraîner la ou les roues motrices 102, l’engin de mobilité 100 comprend en outre un dispositif d’entraînement électrique 104 et une source de tension continue 106, telle qu’une batterie, conçue pour alimenter électriquement le dispositif d’entraînement électrique 104.
[0048] Le dispositif d’entraînement électrique 104 comporte une machine électrique 108, en particulier polyphasée, par exemple triphasée, connectée aux roues motrices 102 pour entraîner ces dernières. Le dispositif d’entraînement électrique 104 comporte en outre un convertisseur de tension électrique 110 alternatif-continu connecté entre la source de tension continue 106 et la machine électrique 108. Le convertisseur de tension électrique 110 est configuré pour transférer de la puissance électrique entre la source de tension continue 106 et la machine électrique 108. Par exemple, le convertisseur alternatif-continu 110 est configuré pour fonctionner en onduleur pour transférer de la puissance électrique depuis la source de tension continue 106 jusqu’à la machine électrique 108 fonctionnant en tant que moteur électrique. Le convertisseur alternatif-continu 110 peut également être configuré pour fonctionner en redresseur pour transférer de la puissance électrique depuis la machine électrique 108 fonctionnant en tant que générateur électrique jusqu’à la source de tension continue 106, par exemple pour recharger cette dernière.
[0049] En référence à la figure 2, le convertisseur de tension électrique 110 comprend un circuit à commutation 202 avec des interrupteurs de côté bas Q et de côté haut Q’. Les interrupteurs Q, Q’ sont des interrupteurs à semi-conducteurs, par exemple des transistors, tels que des transistors à effet de champ à grille métal- oxyde (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme MOSFET) ou bien des transistors à effet de champ à grille métal-oxyde silicium (de l’anglais « Silicon Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme Si MOSFET) ou bien des transistors à effet de champ à grille métal-oxyde au carbure de silicium (de l’anglais « Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme SiC MOSFET) ou bien des transistors bipolaires à grille isolée (de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor » également désigné par l’acronyme IGBT) ou bien des transistors à effet de champ au nitrure de gallium (de l’anglais « Gallium Nitride Field Effect Transistor » également désigné par l’acronyme GaN FET).
[0050] Le circuit à commutation 202 comporte par exemple au moins un bras de commutation 206, par exemple, autant de bras de commutation 206 que de phases statoriques de la machine électrique 108. Chaque bras de commutation 206 comprend un interrupteur de côté haut Q’ et un interrupteur de côté bas Q reliés l’un à l’autre en un point milieu. Chaque bras de commutation est connectées entre des bornes +, - de la source de tension continue 106. Le point milieu est connecté à une des phases statoriques de la machine électrique 108.
[0051] Chaque bras de commutation 206 est ainsi configuré pour commuter entre deux configurations. Dans une première configuration, l’interrupteur de côté haut est fermé et l’interrupteur de côté bas est ouvert, de sorte qu’une tension continue est essentiellement appliquée au point milieu et donc à la phase statorique qui y est connectée. Dans une deuxième configuration, l’interrupteur de côté haut est ouvert et l’interrupteur de côté bas est fermé, de sorte qu’une tension nulle est appliquée au point milieu et donc à la phase statorique associée.
[0052] Le convertisseur de tension électrique 110 comporte en outre un dispositif 208 de commande des interrupteurs Q, Q’ généralement au travers de pilotes respectifs (de l’anglais « drivers ») non représentés. Le dispositif de commande 208 est par exemple conçu commander les interrupteurs Q, Q’ afin de réguler des courants de phase transmis aux phases statoriques depuis les points milieux.
[0053] Au moins un des bras de commutation 206 est par exemple implémenté dans un module de puissance.
[0054] En référence à la figure 3, le module de puissance, désigné par la référence 300, comporte tout d’abord plusieurs conducteurs électriques 302, par exemple en cuivre. Ces conducteurs 302 sont rigides et présentent une face supérieure 304. Par exemple, les faces supérieures 304 sont planes et coplanaires. Les conducteurs 302 présentent par exemple tous une même épaisseur, perpendiculairement à leurs faces supérieures 304. Cette épaisseur est de préférence plus de 1 mm, afin de laisser passer un courant suffisant pour les applications de puissance. Par exemple, comme cela sera décrit par la suite, les conducteurs 302 sont obtenus par découpage d’une même plaque initiale.
[0055] Le module de puissance 300 comporte en outre au moins un composant semi-conducteur 306 formant par exemple au moins en partie l’un des interrupteurs Q, Q’ de la figure 2. Chaque composant semi-conducteur 306 est fixé sur la face supérieure 304 de l’un respectif des conducteurs 302. Certains conducteurs 302 peuvent être dépourvus de composant semi-conducteur.
[0056] Le module de puissance 300 comporte en outre des câblages 308, par exemple des rubans ou bien des fils, pour connecter chaque composant semi- conducteur à un autre conducteur 302 que celui portant le composant semiconducteur.
[0057] Le module de puissance 300 comporte en outre un surmoulage 310 s’étendant sur au moins une partie de la face supérieure 304 de chacun des conducteurs 302, afin d’enrober, dans l’exemple décrit ici, chaque composant semi- conducteur 306 et son câblage 308. Le surmoulage 310 est par exemple en résine époxy.
[0058] La résine époxy présente par exemple : un coefficient de dilatation thermique (de l’anglais « Coefficient of Thermal Expansion », également désigné par le sigle CTE) inférieur ou égal à 11 ppm/°C et/ou un module d’Young supérieur ou égal à 18 GPa et/ou une contraction volumique (de l’anglais « volume shrinkage ») inférieur ou égal à 0,2%. [0059] Le cuivre des conducteurs 302 présente par exemple : un CTE supérieur ou égal à 17 ppm/°C et/ou un module d’Young supérieur à ou égal à 120 GPa et/ou un coefficient de friction avec la résine époxy supérieur à ou égal à 0,3.
[0060] En référence à la figure 4, les faces supérieures 304 des conducteurs 302 portant un composant semi-conducteur 306 présentent, autour de chaque composant semi-conducteurs 306 des rainures de confinement 402. Ces rainures de confinement 402 sont accolées aux composants semi-conducteurs 306 (à moins de 0,1 mm de ces derniers) et ont pour fonction d’assurer la position du composant semi-conducteur 306 sur le conducteur 302 et d’éviter un débordement de l’alliage utilisé pour le brasage. Cette fonction est obtenue par le fait que les rainures de confinement 402 génèrent une rupture géométrique avec la face supérieure 304 du conducteur 302 qui accroche le ménisque de l’alliage en fusion lors du brasage. Par soucis de clarté, les rainures de confinement 402 ne sont référencées que pour un seul des composants semi-conducteurs 306.
[0061] En outre, au moins une des faces supérieures 304 des conducteurs 302 présente, dans sa partie surmoulée, au moins une rainure d’accrochage 404 remplie par le surmoulage 310 dont les limites sont illustrées par des lignes pointillées sur la figure 4. Par exemple, comme dans l’exemple illustré, toutes les faces supérieures 304 des conducteurs 302 présentent plusieurs rainures d’accrochage 404. Par soucis de clarté, seules certaines sont référencées sur la figure 4.
[0062] Les rainures d’accrochage 404 sont réparties sur les faces supérieures, et se trouvent à au moins 0,3 mm de chaque composant semi-conducteur 306.
[0063] Par exemple, chaque rainure d’accrochage 404 est droite, c’est-à-dire s’étend sur la face supérieure 304 sur une ligne droite. Par rapport à d’autres formes, cela simplifie leur réalisation.
[0064] En outre, plusieurs rainures d’accrochage 404 sont de préférence parallèles entre elles, l’une derrière l’autre selon une direction perpendiculaire à chacune d’entre elles, sans autre rainure d’accrochage entre elles, comme celles encerclés par des pointillées sur la figure 4. En particulier, si on considère deux rainures successives selon cette direction perpendiculaire, l’intersection entre la projection de l’une de ces deux rainures successives dans la direction orthogonale à sa longueur le long de la surface supérieure du conducteur sur la droite définie par l’autre de ces deux rainures successives et l’autre de ces deux rainures successives est non vide. [0065] En référence à la figure 5, chaque rainure d’accrochage 404 passe par un point P de la face supérieure 304 subissant une contrainte mécanique T de la part du surmoulage 310. La rainure d’accrochage 404 est ainsi réalisée pour faire en ce point P un angle A1 avec la contrainte mécanique T compris entre 60° et 120°, de préférence entre 85° et 95°, de préférence encore 90°. La contrainte mécanique T considérée est celle existant à une température prédéfinie du conducteur 302 et du surmoulage 310 autour de la rainure d’accrochage 404. Cette température prédéfinie est par exemple comprise entre -50°C et 200°C, soit la plage habituelle de températures rencontrées par le module de puissance, en arrêt et en fonctionnement. La température prédéfinie peut être différente d’une rainure d’accrochage 404 à une autre. Par exemple, l’orientation de certaines rainures d’accrochage 404, voire toutes, peut être définie avec un champ de température uniforme prédéfini, par exemple de 25°C (température ambiante), ou bien en considérant un champ de température prédéfini avec gradient entre un ou plusieurs points chauds et le reste de la structure. Par exemple, les points chauds peuvent être les composants semi- conducteurs considérés à une température prédéfinie, par exemple à 175°C (leur température habituelle de fonctionnement).
[0066] La contrainte mécanique T résulte au moins en partie d’une différence de CTE entre le conducteur 302 portant la rainure d’accrochage 404 et le surmoulage 310.
[0067] Par ailleurs, chaque rainure d’accrochage 404 présente une longueur Lo et une largeur La perpendiculaire à sa longueur Lo et prise au niveau de la face supérieure 304, c’est-à-dire dans la continuité de cette dernière. La largeur La est de préférence d’au plus 5% de sa longueur Lo, de préférence encore d’au plus 3%.
[0068] La rainure d’accrochage 404 est de préférence placée de sorte que le point P par lequel elle passe, se trouve sensiblement en son milieu, par exemple entre 40% et 60% de la longueur Lo
[0069] En référence à la figure 6, chaque rainure d’accrochage 404 présente un fond 602, c’est-à-dire partie de la rainure d’accrochage 404 la plus éloignée de la face supérieure 304. Chaque rainure d’accrochage 404 présente en outre deux parois latérales 604A, 604B s’étendant du fond 602 jusqu’à la face supérieure 304.
[0070] En outre, chaque rainure d’accrochage 404 est présente une profondeur Pr (distance entre le fond 602 et la face supérieure 304) sensiblement égale à sa largeur La. Par exemple, la largeur La est comprise entre 90% et 110% de la profondeur Pr.
[0071] Par exemple, les deux parois latérales 604A, 604B sont perpendiculaires à la face supérieure 304.
[0072] Selon un modèle simple de forces s’appliquant à la partie du surmoulage 310 présent dans la rainure d’accrochage 404 (cette partie étant repérée par des traits pointillés), cette partie du surmoulage 310 subit deux forces latérales FA, FB de la part des parois latérales 604A, 604B et une force de décollement FU en haut de la rainure d’accrochage 404. En considérant ce modèle simple, un décollement se produit lorsque la force de décollement FU devient supérieure à la somme des deux forces de frottement contre les deux parois latérales 604A, 604B, soit lorsque la force de décollement FU devient supérieure à : f x FA + f x FB = f x FC, avec FC = FA + FB et f le coefficient de friction entre le surmoulage 310 et les parois latérales 604A, 604B supposé identique pour les deux parois 604A, 604B. Ainsi, le seuil de décollement est de f x FC.
[0073] En référence à la figure 7, alternativement, les deux parois latérales 604A, 604B sont obliques par rapport à la face supérieure 304. De préférence, chacune des parois latérales 604A, 604B fait, avec la face supérieure 304, un angle A2, respectivement A3, compris entre 30° et 60° avec la face supérieure (FS). Les deux angles A2, A3 sont par exemple égaux. Ces angles A2, A3 sont mesurés dans la rainure d’accrochage 404, comme illustré.
[0074] En considérant le même modèle simple qu’à la figure 6, le seuil de décollement avec les deux parois latérales 604A, 604B obliques avec un même angle A = A2 = A3 est de f x cos2(A) x FC.
[0075] En référence à la figure 8, alternativement, l’une 604A des parois latérales 604A, 604B est perpendiculaire à la face supérieure 304 et l’autre 604B est oblique par rapport à la face supérieure 304.
[0076] De préférence, la paroi latérale oblique 604B fait, avec la face supérieure 304, un angle A4 compris entre 30° et 60° avec la face supérieure (FS). L’angle A4 est pris dans la rainure d’accrochage 404, comme illustré.
[0077] En considérant le même modèle simple qu’à la figure 6, le seuil de décollement avec une paroi latérale 604A perpendiculaire et l’autre 604B oblique, est de 0,5 x f x (1 + cos2(A4) x FC. [0078] Ainsi, le seuil de décollement peut être plus élevé pour le mode de réalisation de la figure 8, par rapport aux modes de réalisation des figures 6 et 7.
[0079] En référence à la figure 9, deux rainures d’accrochage 404 parallèles sont de préférence séparées l’une de l’autre d’une distance D supérieure à cinq fois la profondeur Pr et/ou la largeur La de chacune des deux.
[0080] En référence à la figure 10, un exemple d’un procédé 1000 selon l’invention, de fabrication du module de puissance 300 des figures précédentes, va à présent être décrit.
[0081] Au cours d’une étape 1002, une plaque initiale est obtenue. La plaque est par exemple en cuivre et présente par exemple une épaisseur supérieure à 1 mm.
[0082] Au cours d’une étape 1004, il est procédé à une évaluation, dans le module de puissance 300 à fabriquer, d’une contrainte mécanique T exercée par le surmoulage 310 en chacun de plusieurs points P d’au moins une des faces supérieures 304 des conducteurs 302. Cette évaluation est par exemple réalisée par une simulation numérique ou bien par mesures sur un module de puissance test, identique à celui à fabriquer, dans les deux cas en l’absence de rainures d’accrochage. En effet, la présence de rainures d’accrochage ne change pas substantiellement les contraintes exercées par le surmoulage 310 sur les surfaces 314.
[0083] Par exemple, des lignes iso-contrainte sont déterminées et les contraintes mécaniques T en plusieurs points P de chacune d’elles sont évaluées.
[0084] Au cours d’une étape 1006, dont le résultat est illustré sur la figure 11 , les rainures de confinement 402 et les rainures d’accrochages 404 sont réalisées sur la plaque, désignée par la référence 1102. En particulier, les rainures d’accrochage 404 sont placées sur respectivement les points P, en faisant au point P associé un angle avec la contrainte mécanique T évaluée compris entre 60° et 120°, de préférence entre 85° et 95°, de préférence encore 90°. Ainsi, plusieurs rainures peuvent être prévues le long d’une même ligne iso-contrainte.
[0085] Les rainures de confinement 402 et/ou d’accrochage 404 sont par exemple réalisées par emboutissage de la plaque initiale. Comme la plaque n’est pas encore découpée, il est facile de positionner les contre-appuis permettant l’emboutissage.
[0086] De retour à la figure 10, au cours d’une étape 1008, dont le résultat est illustré sur la figure 12, la plaque est découpée pour obtenir les conducteurs 302, avec des pattes de maintien 1202 (seules certaines sont référencées sur la figure 12 par soucis de clarté).
[0087] De retour à la figure 10, au cours d’une étape 1010, les composants semi- conducteurs 306 sont fixés chacun sur une face supérieure 304 d’un des conducteurs 302, et les câblages 308 sont réalisés.
[0088] Au cours d’une étape 1012, le surmoulage 310 est réalisé pour, dans l’exemple décrit ici, recouvrir les conducteurs 302 et leurs câblages 308, ainsi que les rainures d’accrochage 404, de manière à remplir ces dernières.
[0089] Par exemple, la plaque découpée, avec les composants semi-conducteurs 306 et les câblages 308 sont chauffés. Les conducteurs 302 se dilatent alors selon leur CTE.
[0090] Puis, l’ensemble est introduit dans un moule préchauffé, où de la résine époxy à température supérieure à 150°C, par exemple175°C, est injectée. La résine époxy commence alors à se réticuler et se contracte (effet de « volume shrinkage » en anglais) entraînant un léger cambrage vers le bas, par exemple de quelques centièmes de millimètre. Le résultat est illustré sur la figure 14.
[0091] L’ensemble est alors sorti du moule et refroidi à température ambiante pour terminer la réticulation. Ce refroidissement s’accompagne d’une contraction des conducteurs 302 et du surmoulage 310, à des amplitudes différentes du fait de leur différence de CTE. Ces nouvelles contraintes entraînent un cambrage vers le haut, bien supérieur au cambrage vers le bas dû à la réticulation de la résine époxy. Le résultat est illustré sur la figure 15.
[0092] Ainsi, le risque de décollement est principalement dû à ce cambrage vers le haut et donc à la différence de CTE. Ce risque est néanmoins fortement réduit par la présence des rainures d’accrochage 404.
[0093] Au cours d’une étape 1014, dite de séparation, les pattes de maintien sont découpées.
[0094] En référence à la figure 13, dans certains modes de réalisation, il peut être prévu des rainures d’accrochage 404 perpendiculaire à d’autres. Cela permet d’éviter un glissement du surmoulage 310 le long des rainures d’accrochages 404.
[0095] En conclusion, on notera que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
[0096] Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Module de puissance (300) comportant : des conducteurs électriques (302) présentant chacun une face supérieure (304) ; au moins un composant semi-conducteur (306) fixé sur la face supérieure (304) d’un des conducteurs (302) ; et un surmoulage (310) s’étendant sur au moins une partie de la face supérieure (304) de chacun des conducteurs (304) ; caractérisé en ce qu’au moins une des faces supérieures (304) présente, dans sa partie surmoulée, au moins une rainure d’accrochage (404) remplie par le surmoulage (310) et passant par un point (P) de la face supérieure (304) subissant une contrainte mécanique (T) de la part du surmoulage (310), la rainure d’accrochage (404) faisant en ce point (P), à une température prédéfinie, un angle avec la contrainte mécanique (T) compris entre 60° et 120°, de préférence entre 85° et 95°, de préférence encore 90°.
[2] Module de puissance (300) selon la revendication 1 , dans lequel la contrainte mécanique (T) résulte au moins en partie d’une différence de coefficient de dilatation thermique entre le conducteur (302) portant la rainure d’accrochage (404) et le surmoulage (310).
[3] Module de puissance (300) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la rainure d’accrochage (404) est située à au moins 0,3 mm du ou des composants semiconducteurs (306).
[4] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la rainure d’accrochage (404) est droite.
[5] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la rainure d’accrochage (404) présente une longueur (Lo) et une largeur (La) perpendiculaire à sa longueur (Lo), d’au plus 5% de sa longueur (Lo).
[6] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la rainure d’accrochage (404) présente un fond (602) et deux parois latérales (604A, 604B) s’étendant du fond (602) jusqu’à la face supérieure (304) du conducteur (302) portant la rainure d’accrochage (404), les deux parois latérales (604A, 604B) étant perpendiculaires à la face supérieure (304).
[7] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la rainure d’accrochage (404) présente un fond (602) et deux parois latérales (604A, 604B) s’étendant du fond (602) jusqu’à la face supérieure (304) du conducteur (302) portant la rainure d’accrochage (404), l’une (604A) des parois latérales (604A, 604B) étant perpendiculaire à la face supérieure (304) et l’autre (604B) étant oblique par rapport à la face supérieure (304).
[8] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la rainure d’accrochage (404) présente un fond (602) et deux parois latérales (604A, 604B) s’étendant du fond (602) jusqu’à la face supérieure (304) du conducteur (302) portant la rainure d’accrochage (404), les deux parois latérales (604A, 604B) étant obliques par rapport à la face supérieure (304).
[9] Module de puissance (300) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la paroi latérale oblique (604B) ou bien les parois latérales obliques (604A, 604B) font, avec la face supérieure, un angle (A4) compris entre 30° et 60° avec la face supérieure (304).
[10] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant deux rainures d’accrochage (404) parallèles sur la face supérieure (304) d’un même conducteur électrique (302) sans autre rainure d’accrochage entre elles.
[11] Module de puissance (300) selon la revendication 10, dans lequel chacune des deux rainures d’accrochage (404) parallèles présente une profondeur (P) et une largeur (L) au niveau de la face supérieure (304), ces deux rainures d’accrochage (404) parallèles étant séparées l’une de l’autre d’une distance supérieure à cinq fois la profondeur (P) et/ou la largeur (L) de chacune des deux.
[12] Module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , comportant deux rainures d’accrochage (404) sur la face supérieure (304) d’un même conducteur électrique (302), perpendiculaires l’une à l’autre.
[13] Convertisseur de tension comportant au moins un module de puissance (300) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, et un système (208) de commande du ou des composants semiconducteurs (306) du ou des modules de puissance (300).
[14] Dispositif d’entraînement électrique comportant un convertisseur de tension selon la revendication 13, conçu pour réaliser une conversion de puissance alternatif- continu, et une machine électrique connectée au convertisseur de tension.
[15] Engin de mobilité comportant un module de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, ou bien un convertisseur de tension selon la revendication 13, ou bien un dispositif d’entrainement électrique selon la revendication 14.
[16] Procédé de fabrication d’un module de puissance (300) avec des conducteurs électriques (302) présentant chacun une face supérieure (304), au moins un composant semiconducteur (306) fixé sur la face supérieure (304) d’un des conducteurs (302) et un surmoulage (310) s’étendant sur au moins une partie de la face supérieure (304) de chacun des conducteurs (302), le procédé comportant : une évaluation, dans le module de puissance (300) à fabriquer, d’une contrainte mécanique (T) exercée par le surmoulage (310) en un point (P) de la face supérieure (304) d’un des conducteurs (302) ; une réalisation d’au moins une rainure d’accrochage (404) sur la face supérieure (304), la rainure d’accrochage (404) passant par le point (P) où la contrainte mécanique (T) a été évaluée et fait en ce point (P) un angle (A1) avec la contrainte mécanique (T) compris entre 60° et 120°, de préférence entre 85° et 95° ; une fixation du ou des composants semi-conducteurs (306) sur la face supérieure (304) d’un des conducteurs (302) ; et un surmoulage des conducteurs (302) et en particulier d’au moins une partie de la face supérieure (304) où la rainure d’accrochage (404) a été réalisée, de manière à remplir la rainure d’accrochage (404) par le surmoulage (310).
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