EP4652627A1 - Module d'électronique de puissance - Google Patents

Module d'électronique de puissance

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Publication number
EP4652627A1
EP4652627A1 EP24702834.3A EP24702834A EP4652627A1 EP 4652627 A1 EP4652627 A1 EP 4652627A1 EP 24702834 A EP24702834 A EP 24702834A EP 4652627 A1 EP4652627 A1 EP 4652627A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
housing
module
rod
deformation
Prior art date
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Pending
Application number
EP24702834.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Faïçal ARABI
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Safran Electrical and Power SAS
Original Assignee
Safran Electrical and Power 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 Safran Electrical and Power SAS filed Critical Safran Electrical and Power SAS
Publication of EP4652627A1 publication Critical patent/EP4652627A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/255—Arrangements for cooling characterised by their materials having a laminate or multilayered structure, e.g. direct bond copper [DBC] ceramic substrates
    • 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
    • H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
    • H10W76/10—Containers or parts thereof
    • H10W76/12—Containers or parts thereof characterised by their shape
    • H10W76/15—Containers comprising an insulating or insulated base
    • 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
    • H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
    • H10W76/40—Fillings or auxiliary members in containers, e.g. centering rings
    • H10W76/42—Fillings
    • H10W76/47—Solid or gel fillings
    • 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
    • H10W90/00—Package configurations

Definitions

  • the present invention relates to electronic power modules making it possible to provide an energy conversion function.
  • Power electronic modules are subassemblies of power electronics allowing the integration of several power electronic components within the same housing to carry out more or less complex functions, such as energy conversion.
  • FIG. 1 Schematically shown in Figure 1 is a sectional view of an assembly 1 comprising an electronic power module 3 and a heat sink 5 according to the state of the art.
  • An electronic power module 3 generally comprises electronic components 7 assembled on an electrically insulating and thermally conductive substrate 9. These electronic components 7 are carried in the majority of cases by brazed or sintered joints 11 on said substrate 9. The electrical connections between the electronic components 7 are made by the substrate 9 and/or by wires 13, and/or by ribbons, and/or clips.
  • the electronic power module 3 is positioned against the heat sink 5 so as to evacuate the heat generated by the electronic components 7 during their operation.
  • the electronic power module 3 also includes a gel 15 encapsulating the electronic components 7 on the substrate 9.
  • a housing 17 makes it possible to maintain and protect the gel 15, the electronic components 7 and the substrate 9.
  • the substrate 9 generally comprises a thermal interface 19 with the heat sink 5 so as to be able to dissipate the heat outside the power electronic module 3.
  • This deformation generally manifests itself by a camber, for example concave, which reduces the contact surface between the substrate and the heat sink, thus harming effective heat dissipation.
  • Deformation is also called warping or “warpage” in English terms.
  • the deformation is generally less than 150 microns.
  • the present invention therefore aims to overcome the aforementioned drawbacks and to provide an electronic power module which does not exhibit deformation.
  • the subject of the present invention is a power electronics module comprising a housing, a substrate, at least one electronic component transferred onto the substrate, a gel encapsulating said electronic component on the substrate and in the housing, the power electronics module comprising a threaded nut held in a wall of the housing, a threaded rod extending through the nut inside and outside the housing, and a base placed on the substrate and aligned with the longitudinal axis of the rod.
  • the threaded rod makes it possible to press, via the base, on the substrate and thus compensate for the deformation and once again guarantee optimal heat dissipation.
  • the gel covers the substrate over a thickness of gel, the length of the base being greater than the thickness of gel.
  • said electronic component and the base are transferred to the substrate by a brazed or sintered joint.
  • the substrate is fixed to the housing by fixing means positioned at the ends of said substrate.
  • the substrate is an electrically insulated and thermally conductive metal substrate.
  • the substrate comprises a copper plate 1 to 3 millimeters thick, an insulator 100 to 200 microns thick, and a fine metallized copper track on which said electronic component and the ' base.
  • the housing comprises a plastic material.
  • the present invention also relates to an assembly comprising a power electronics module as defined above, and a heat sink, the substrate of the power electronics module comprising a thermal interface with the heat sink, the thermal interface promoting the evacuation of the heat generated by the electronic component towards the heat sink.
  • the present invention also relates to a method for compensating a deformation of a substrate of an electrical power module or an assembly as defined previously, the method comprising a step of measuring the flatness of the substrate, a step of choosing a thread for the rod, a step of determining the number of turns of rotation to be applied to the rod, and a step of screwing the threaded rod so as to press on the base with said rod and to reduce deformation of the substrate.
  • the method further comprises a step of verifying the compensation of the deformation by measuring the thermal impedance of the electrical power module.
  • FIG 1 is a schematic sectional view of an assembly comprising a power electronic module and a heat sink according to the state of the art
  • FIG 2 is a schematic sectional view of an assembly comprising a power electronic module and a heat sink according to the invention, a deformation of the substrate of the power electronic module being visible;
  • FIG 3 is a schematic sectional view of an assembly comprising a power electronic module and a heat sink according to the invention, a deformation of the substrate of the power electronic module being compensated;
  • FIG 4 is a representation of the steps of the process for compensating a deformation of a substrate of a power electronic module according to the invention.
  • FIG. 2 a sectional view of an assembly 21 comprising an electronic power module 23 and a heat sink 25 according to the invention and presenting a deformation 27.
  • the same assembly 21 is represented in Figure 3 , in which the deformation 27 has been compensated.
  • the heat sink 25 includes, for example, metal fins.
  • the electronic power module 23 comprises a housing 29, a substrate 31, at least one electronic component 33 transferred onto the substrate 31, a gel 35 encapsulating said electronic component 33 on the substrate 31 in the housing 29, a threaded nut 37 held in a wall 39 of the housing 29, a threaded rod 41 extending through the nut 37 inside and outside the housing 29, and a base 43 attached to the substrate.
  • the housing 29 is for example fixed to the substrate 31 by fixing means (not shown) positioned at the ends of said substrate 31. These fixing means prevent the substrate 31 from deforming convexly when the electronic power module 23 is fixed on the heat sink 25. Alternatively, or additionally, the electronic power module 23 is for example fixed on the heat sink thermal 25 by screws (not shown), thus making it possible to prevent the substrate 31 from deforming in a convex manner.
  • the substrate 31 has a thickness of less than one centimeter. It extends in its other dimensions according to a plane, for example a polygonal plane.
  • the means for fixing the substrate 31 to the housing 29 are then fixed at the edge of the polygon defining the shape of the substrate 31.
  • the housing 29 may comprise a plastic material. It covers without being in contact with it a first face 44 of the substrate 31 on which the electronic components 33 are transferred.
  • the substrate 31 is for example a substrate of the AMB type (“Active Metam Brazed” in Anglo-Saxon terms), or of the DBC type (“Direct Bonded Copper” in Anglo-Saxon terms), or even of the SMI type, in other words substrate metallic electrically insulated and thermally conductive.
  • AMB Active Metam Brazed
  • DBC Direct Bonded Copper
  • the substrate 31 comprises a copper plate 45 of 1 to 3 millimeters thick, an insulator 47 of 100 to 200 microns thick, and a fine copper track 49, for example of thickness less than 100 microns.
  • the plate 45 and the insulator 47 extend over the entire plane formed by the substrate 31.
  • the copper plate 45 is positioned towards the outside of the electronic power module 23 and constitutes a second face 51 of the substrate 31.
  • the second face 51 of the substrate 31 constitutes a thermal interface 53 with the heat sink 25, the latter being able to be positioned directly against the second face 51 of the substrate 31 in order to dissipate the heat from the electronic power module 23 towards said heat sink 25.
  • the second face 51 of the substrate 31 is covered by a portion of the housing thus constituting the thermal interface 53 with the heat sink 25.
  • the insulator 47 is laminated on the copper plate 45.
  • the insulator 47 is made of an electrically insulating material, in order to electrically isolate the electronic components 33 from the external environment. Conversely, the insulator 47 must promote the extraction of calories from the electronic components 33 to the heat sink 25.
  • the fine copper track 49 comprises the first face 44 of the substrate 31 and accommodates one or more electronic components 33, the electronic components 33 being sintered or brazed on the first face 44 of the substrate 31.
  • the fine track 49 integrates conductive tracks allowing the interconnection of electronic components 33.
  • the electronic power module 23 therefore comprises, in one embodiment, a solder 55, also called a soldered joint, or a sintered joint, between the electronic components 33 and the substrate 31.
  • a solder 55 also called a soldered joint, or a sintered joint
  • the electronic component(s) 33 are for example semiconductor chips, and/or diodes, and/or transistors.
  • the internal connections of the electronic components can be made by wires 57, by ribbons or by clips.
  • a power connection 59 as well as a signal connection 61 can be connected to the substrate 31 and exit from the housing 29 to a power supply or another electronic component.
  • the gel 35 makes it possible to maintain the electronic components 33 in contact with the substrate 31, and to protect the fine conductive track 49.
  • the nut 37 has the same internal diameter as the external diameter of the rod 41.
  • the tapping of the nut 37 is also complementary with the threading of the threaded rod 41.
  • the nut 37 is for example assembled directly in the material of the housing 29.
  • the thickness of the nut 37 is for example identical to the thickness of the wall 39 in which it is held.
  • the nut 37 is held in the wall 39 so as to create a passage between the interior and exterior of the electronic power module 23. It is preferably positioned in a wall 39 facing the first face 44 of the substrate 31
  • the nut 37 is preferably positioned facing a central zone of the substrate 31. Indeed, a central zone of the substrate 31 is more likely to be the zone where the deformation 27 of the substrate 31 is the greatest.
  • the nut 37 must not be positioned directly opposite electronic components 33, the base 43 cannot then be fixed aligned with the nut 37.
  • the base 43 is transferred to the substrate 31, for example on the fine copper track 49, and optionally by a brazed or sintered joint 55.
  • the base 43 is positioned aligned with the longitudinal axis of the threaded rod 41.
  • the base 43 is configured to accommodate one end of the threaded rod 41.
  • the base is a stud with a section similar in size to the cross section of the rod 41.
  • the threaded rod 41 is held axially by its thread in the nut 37, the thread functioning as a brake.
  • the rod 41 can nevertheless be manipulated in rotation so as to move along its longitudinal axis.
  • the rod 41 comprises a gripping head 63 by which the rotation can be applied by a tool or an operator.
  • a concave deformation 27 of the substrate is represented, the deformation 27 preventing optimal contact between the substrate 31 and the heat sink 25.
  • a longitudinal movement of the threaded rod 41 then makes it possible to press said rod 41 against the base 43, and finally to push the substrate 31 in the opposite direction of the deformation 27.
  • the deformation 27 is thus reduced, as illustrated in Figure 3.
  • An advantage of the threaded rod 41 is to be able to reduce the deformation 27 after assembly of the electronic power module 23: the deformation 27 can be compensated at any time by a few turns of the threaded rod 41.
  • the threaded rod 41 is chosen according to its thread, the latter having to allow sufficient axial movement to move the rod 41 longitudinally without too many turns during the rotation of the rod 41 being necessary.
  • the pitch of the thread can be chosen as a function of the extent of the deformation 27.
  • the pitch of the thread is less than twice the deformation 27 measured so as to apply at least half a turn of rod 41 to compensate for the deformation 27.
  • the gel 35 covers the substrate 31 over a thickness of gel that does not fill the entire volume of the housing 29, the base 43 having a length greater than the thickness of the gel. This makes it possible to avoid deterioration of the lifespan of the gel 35 by creating air bubbles.
  • FIG. 4 shows the steps of the process for compensating the deformation of a substrate 31 of an electrical power module 23 according to the invention.
  • a step 73 of verifying the compensation of the deformation 27 is carried out by measuring the thermal impedance of the electrical power module 23.
  • a thermal impedance showing an improvement in heat dissipation means that the deformation 27 has been reduced .

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)

Abstract

Ce module d'électronique de puissance (23) comprend un boit ier (29), un substrat (31), au moins un composant électronique (33) reporté sur le substrat (31), un gel (35) encapsulant ledit composant électronique (33) sur le substrat (31) et dans le boitier (29), le module électronique de puissance comprenant un écrou (37) taraudé maintenu dans une paroi (39) du boitier (29), une tige (41) filetée s'étendant au travers de l'écrou (37) en dedans et en dehors du boitier (29), et une embase (43) reportée sur le substrat (31) et alignée avec l'axe longitudinal de la tige (41).

Description

DESCRIPTION TITRE : Module d’électronique de puissance
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des modules électroniques de puissance
En particulier, la présente invention concerne des modules électroniques de puissance permettant d’ assurer une fonction de conversion d’ énergie.
Techniques antérieures
Les modules électroniques de puissance sont des sous-ensembles de l’ électronique de puissance permettant d’ intégrer plusieurs composants électroniques de puissance au sein d’un même boîtier pour réaliser des fonctions plus ou moins complexes, telle que la conversion d’ énergie.
On a représenté schématiquement sur la figure 1 une vue en coupe d’un ensemble 1 comprenant un module électronique de puissance 3 et un dissipateur thermique 5 selon l’ état de la technique.
Un module électronique de puissance 3 comprend généralement des composants électroniques 7 assemblés sur un substrat 9 isolant électriquement et conducteur thermiquement. Ces composants électroniques 7 sont reportés dans la majorité des cas par des j oints brasés ou frittés 11 sur ledit substrat 9. Les connexions électriques entre les composants électroniques 7 s’effectuent par le substrat 9 et/ou par fils 13 , et/ou par rubans, et/ou par clips. Le module électronique de puissance 3 est positionné contre le dissipateur thermique 5 de manière à évacuer la chaleur générée par les composants électroniques 7 lors de leur fonctionnement. Le module électronique de puissance 3 comprend également un gel 15 encapsulant les composants électroniques 7 sur le substrat 9. Un boitier 17 permet de maintenir et de protéger le gel 15, les composant électroniques 7 et le substrat 9.
Le substrat 9 comprend généralement une interface thermique 19 avec le dissipateur thermique 5 de manière à pouvoir dissiper la chaleur en dehors du module électronique de puissance 3. Plus il y a de surface de contact entre le substrat 9 et le dissipateur thermique 5 au niveau de l’ interface thermique 19, plus la dissipation de chaleur est effective.
Néanmoins, certains substrats tels que les SMI (Substrat Métallique Isolé) se déforment lors des opérations d’ assemblage du module électronique de puissance, de brasage des composants électronique, d’étuvage ou de collage d’ éléments du module de puissance lors de la fabrication dudit module d’électronique de puissance. Cette déformation est généralement due à la différence de dilatation thermique de couches composant le substrat.
Cette déformation se manifeste généralement par une cambrure, par exemple concave, qui réduit la surface de contact entre le substrat et le dissipateur thermique, nuisant ainsi à une dissipation de chaleur effective. La déformation est également appelée gauchissement ou « warpage » en termes anglo-saxons. La déformation est généralement inférieure à 150 microns.
Exposé de l’invention
La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de fournir un module électronique de puissance ne présentant pas de déformation.
La présente invention a pour objet un module d’électronique de puissance comprenant un boitier, un substrat, au moins un composant électronique reporté sur le substrat, un gel encapsulant ledit composant électronique sur le substrat et dans le boitier, le module électronique de puissance comprenant un écrou taraudé maintenu dans une paroi du boitier, une tige filetée s’ étendant au travers de l’ écrou en dedans et en dehors du boitier, et une embase reportée sur le substrat et alignée avec l’ axe longitudinal de la tige.
Ainsi, la tige filetée permet d’ appuyer, via l’ embase, sur le substrat et ainsi de compenser la déformation et de garantir à nouveau une dissipation thermique optimale.
Avantageusement, le gel recouvre le substrat sur une épaisseur de gel, la longueur de l’ embase étant supérieure à l’ épaisseur de gel. Dans un mode de réalisation, ledit composant électronique et l’ embase sont reportés sur le substrat par un joint brasé ou fritté.
Avantageusement, le substrat est fixé au boitier par des moyens de fixation positionnés aux extrémités dudit substrat.
Avantageusement, le substrat est un substrat métallique isolé électriquement et conducteur thermiquement.
Dans un mode particulier de réalisation, le substrat comprend une plaque de cuivre de 1 à 3 millimètres d’ épaisseur, un isolant de 100 à 200 microns d’ épaisseur, et une piste fine de cuivre métallisé sur laquelle sont reportés ledit composant électronique et l’ embase.
Avantageusement, le boitier comprend un matériau plastique.
La présente invention a également pour objet un ensemble comprenant un module d’ électronique de puissance tel que défini précédemment, et un dissipateur thermique, le substrat du module d’ électronique de puissance comprenant une interface thermique avec le dissipateur thermique, l’ interface thermique favorisant l’ évacuation de la chaleur générée par le composant électronique vers le dissipateur thermique.
La présente invention a encore pour objet un procédé de compensation d’une déformation d’un substrat d’un module électrique de puissance ou d’un ensemble tels que définis précédemment, le procédé comprenant une étape de mesure de la planéité du substrat, une étape de choix d’un filetage pour la tige, une étape de détermination du nombre de tour de rotation à appliquer à la tige, et une étape de vissage de la tige filetée de manière à appuyer sur l’ embase avec ladite tige et à réduire la déformation du substrat.
Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape de vérification de la compensation de la déformation par mesure de l’ impédance thermique du module électrique de puissance.
Brève description des dessins
D’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’ invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1 ] est une vue schématique en coupe d’un ensemble comprenant un module électronique de puissance et un dissipateur thermique selon l’ état de la technique ;
[Fig 2] est une vue schématique en coupe d’un ensemble comprenant un module électronique de puissance et un dissipateur thermique selon l’ invention, une déformation du substrat du module électronique de puissance étant visible ;
[Fig 3] est une vue schématique en coupe d’un ensemble comprenant un module électronique de puissance et un dissipateur thermique selon l’ invention, une déformation du substrat du module électronique de puissance étant compensée ; et
[Fig 4] est une représentation des étapes du procédé de compensation d’une déformation d’un substrat d’un module électronique de puissance selon l’ invention.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
On a représenté schématiquement sur la figure 2 une vue en coupe d’un ensemble 21 comprenant un module électronique de puissance 23 et un dissipateur thermique 25 selon l’invention et présentant une déformation 27. On a représenté le même ensemble 21 sur la figure 3 , dans lequel la déformation 27 a été compensée.
Le dissipateur thermique 25 comprend par exemple des ailettes métalliques.
Le module électronique de puissance 23 comprend un boitier 29, un substrat 31 , au moins un composant électronique 33 reporté sur le substrat 31 , un gel 35 encapsulant ledit composant électronique 33 sur le substrat 31 dans le boitier 29, un écrou 37 taraudé maintenu dans une paroi 39 du boitier 29, une tige 41 filetée s’ étendant au travers de l’ écrou 37 en dedans et en dehors du boitier 29, et une embase 43 reportée sur le substrat.
Le boitier 29 est par exemple fixé au substrat 31 par des moyens de fixation (non représentés) positionnés aux extrémités dudit substrat 31. Ces moyens de fixations empêchent le substrat 31 de se déformer de manière convexe lorsque le module électronique de puissance 23 est fixé sur le dissipateur thermique 25. En variante, ou additionnellement, le module électronique de puissance 23 est par exemple fixé sur le dissipateur thermique 25 par des vis (non représentées), permettant ainsi d’ empêcher le substrat 31 de se déformer de manière convexe.
Le substrat 31 a une épaisseur inférieure à un centimètre. Il s’ étend dans ses autres dimensions selon un plan, par exemple un plan de forme polygonale. Les moyens de fixation du substrat 31 au boitier 29 sont alors fixés en bordure du polygone définissant la forme du substrat 31 .
Le boitier 29 peut comprendre un matériau plastique. Il recouvre sans être à son contact une première face 44 du substrat 31 sur laquelle sont reportés les composants électroniques 33.
Le substrat 31 est par exemple un substrat de type AMB (« Active Metam Brazed » en terme anglo-saxons), ou de type DBC (« Direct Bonded Copper » en terme anglo-saxons), ou encore de type SMI, autrement dit substrat métallique isolé électriquement et conducteur thermiquement.
Dans un mode particulier de réalisation, le substrat 31 comprend une plaque 45 de cuivre de 1 à 3 millimètres d’ épaisseur, un isolant 47 de 100 à 200 microns d’ épaisseur, et une piste fine 49 de cuivre, par exemple d’ épaisseur inférieure à 100 microns. La plaque 45 et l’isolant 47 s’ étendent sur tout le plan formé par le substrat 31.
La plaque 45 de cuivre est positionnée vers l’ extérieur du module électronique de puissance 23 et constitue une deuxième face 51 du substrat 31 .
Dans un mode de réalisation la deuxième face 51 du substrat 31 constitue une interface thermique 53 avec le dissipateur thermique 25, ce dernier pouvant être positionné directement contre la deuxième face 51 du substrat 31 afin de dissiper la chaleur du module électronique de puissance 23 vers ledit dissipateur thermique 25.
Dans un autre mode de réalisation non représenté, la deuxième face 51 du substrat 31 est recouverte par une portion du boitier constituant ainsi l’interface thermique 53 avec le dissipateur thermique 25.
L’ isolant 47 est laminé sur la plaque 45 de cuivre. L’isolant 47 est réalisé dans un matériau isolant électriquement, afin d’ isoler électriquement les composants électroniques 33 de l’ environnement extérieur. A l’ inverse, l’ isolant 47 doit favoriser l’ extraction des calories depuis les composants électroniques 33 vers le dissipateur de chaleur 25.
Dans ce mode de réalisation la piste fine 49 de cuivre comprend la première face 44 du substrat 31 et accueille un ou plusieurs composants électroniques 33 , les composants électroniques 33 étant frittés ou brasés sur la première face 44 du substrat 31. La piste fine 49 intègre des pistes conductrices permettant l’interconnexion des composants électroniques 33.
Le module électronique de puissance 23 comprend donc, dans un mode de réalisation, une brasure 55, également appelé joint brasé, ou un joint fritté, entre les composants électroniques 33 et le substrat 31.
Le ou les composants électroniques 33 sont par exemple des puces semi-conductrices, et/ou des diodes, et/ou des transistors.
En addition d’une interconnexion par le substrat 31 , les connexions internes des composants électroniques peuvent être effectuées part fils 57, par rubans ou par clips.
En outre, une connexion de puissance 59 ainsi qu’une connexion de signal 61 peuvent être raccordées au substrat 31 et sortir du boitier 29 vers une alimentation ou un autre composant électronique.
Le gel 35 permet de maintenir les composants électroniques 33 au contact du substrat 31 , et de protéger la piste fine 49 conductrice.
L’ écrou 37 a le même diamètre interne que le diamètre externe de la tige 41. Le taraudage de l’ écrou 37 est également complémentaire avec le filetage de la tige 41 filetée. L’ écrou 37 est par exemple assemblé directement dans le matériau du boitier 29. L’ épaisseur de l’ écrou 37 est par exemple identique à l’ épaisseur de la paroi 39 dans laquelle il est maintenu. L’ écrou 37 est maintenu dans la paroi 39 de manière à créer un passage entre l’ intérieur et l’ extérieur du module électronique de puissance 23. Il est positionné de préférence dans une paroi 39 en regard de la première face 44 du substrat 31. L’ écrou 37 est de préférence positionné en regard d’une zone centrale du substrat 31. En effet, une zone centrale du substrat 31 est plus susceptible d’ être la zone où la déformation 27 du substrat 31 est la plus importante. L’ écrou 37 ne doit pas être positionnée en regard direct de composants électroniques 33, l’ embase 43 ne pouvant alors pas être fixée alignée avec l’ écrou 37.
L’ embase 43 est reportée sur le substrat 31 , par exemple sur la piste fine 49 en cuivre, et optionnellement par un joint brasé ou fritté 55. L’ embase 43 est positionnée alignée avec l’ axe longitudinal de la tige 41 filetée.
L’ embase 43 est configurée pour accueillir une extrémité de la tige 41 filetée. Dans un mode de réalisation, l’ embase est un plot de section de taille similaire à la section transversale de la tige 41.
Ainsi, la tige 41 filetée est maintenue axialement par son filetage dans l’ écrou 37, le filetage fonctionnant comme un frein. La tige 41 peut néanmoins être manipulée en rotation de manière à entrer en mouvement selon son axe longitudinal. A cette fin, la tige 41 comprend une tête de préhension 63 par laquelle la rotation peut être appliqué par un outil ou un opérateur.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, une déformation 27 concave du substrat est représentée, la déformation 27 empêchant un contact optimal entre le substrat 31 et le dissipateur thermique 25. Un mouvement longitudinal de la tige 41 filetée permet alors de venir appuyer ladite tige 41 contre l’embase 43, et finalement de repousser le substrat 31 dans le sens inverse de la déformation 27. La déformation 27 est ainsi réduite, comme illustré sur la figure 3. Un avantage de la tige 41 filetée est de pouvoir réduire la déformation 27 après l’ assemblage du module électronique de puissance 23 : la déformation 27 peut être compensée à tout moment par quelques tours de tige 41 filetée. La tige 41 filetée est choisie en fonction de son filetage, ce dernier devant permettre un mouvement axial suffisant pour déplacer la tige 41 longitudinalement sans que trop de tours durant la rotation de la tige 41 ne soient nécessaires. En particulier, le pas du filetage peut être choisi en fonction de l’ ampleur de la déformation 27. De préférence, le pas du filetage est inférieur au double de la déformation 27 mesurée de manière à appliquer au moins un demi-tour de tige 41 pour compenser la déformation 27.
De préférence, le gel 35 recouvre le substrat 31 sur une épaisseur de gel ne comblant pas tout le volume du boitier 29, l’ embase 43 ayant une longueur supérieure à l’ épaisseur de gel. Ceci permet d’ éviter la dégradation de la durée de vie du gel 35 par création de bulle d’ air.
On a représenté sur la figure 4 les étapes du procédé de compensation de la déformation d’un substrat 31 d’un module électrique de puissance 23 selon l’ invention.
On effectue en premier lieu une étape 65 de mesure de la planéité du substrat 31 , autrement dit une étape de mesure de la déformation 27.
On effectue ensuite une étape 67 de choix d’un filetage pour la tige 41 , puis une étape 69 de détermination du nombre de tour de rotation à appliquer à la tige 41 , et enfin une étape 71 de vissage de la tige 41 filetée de manière à appuyer sur l’ embase 43 avec ladite tige 41 et à réduire la déformation 27 du substrat 31.
Optionnellement, on effectue une étape 73 de vérification de la compensation de la déformation 27 par mesure de l’impédance thermique du module électrique de puissance 23. Une impédance thermique montrant une amélioration de la dissipation de la chaleur signifie que la déformation 27 a été réduite.

Claims

REVENDICATIONS
1. Module d’ électronique de puissance (23) comprenant un boitier (29), un substrat (31 ), au moins un composant électronique (33) reporté sur le substrat (31 ), un gel (35) encapsulant ledit composant électronique (33) sur le substrat (31 ) et dans le boitier (29), caractérisé en ce qu’ il comprend un écrou (37) taraudé maintenu dans une paroi (39) du boitier (29), une tige (41 ) filetée s’étendant au travers de l’ écrou (37) en dedans et en dehors du boitier (29), et une embase (43) reportée sur le substrat (31 ) et alignée avec l’ axe longitudinal de la tige (41 ), le composant électronique (33) et l’embase (43) étant reportés sur le substrat (31 ) par un j oint brasé ou fritté (55) .
2. Module selon la revendication 1 , dans lequel le gel (35) recouvre le substrat (31 ) sur une épaisseur de gel, la longueur de l’ embase (43) étant supérieure à l’épaisseur de gel.
3. Module selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le substrat (31 ) est fixé au boitier (29) par des moyens de fixation positionnés aux extrémités dudit substrat (31 ) .
4. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le substrat (31 ) est un substrat métallique isolé électriquement et conducteur thermiquement.
5. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le substrat (31 ) comprend une plaque (45) de cuivre de 1 à 3 millimètres d’ épaisseur, un isolant (47) de 100 à 200 microns d’ épaisseur, et une piste fine (49) de cuivre métallisé sur laquelle sont reportés ledit composant électronique (33) et l’ embase (43).
6. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le boitier (29) comprend un matériau plastique.
7. Ensemble (21 ) comprenant un module d’ électronique de puissance (23) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 et un dissipateur thermique (25), le substrat (31 ) du module d’ électronique de puissance (23) comprenant une interface thermique (53) avec le dissipateur thermique (25), l’ interface thermique (53) favorisant l’ évacuation de la chaleur générée par le composant électronique (33) vers le dissipateur thermique (25) .
8. Procédé de compensation d’une déformation (27) d’un substrat (31 ) d’un module électrique de puissance (23) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, ou d’un ensemble (21 ) selon la revendication 7, comprenant une étape (65) de mesure de la planéité du substrat (31 ), une étape (67) de choix d’un filetage pour la tige (41 ), une étape (69) de détermination du nombre de tour de rotation à appliquer à la tige (41 ) , et une étape (71 ) de vissage de la tige (41 ) filetée de manière à appuyer sur l’ embase (43) avec ladite tige (41 ) et à réduire la déformation (27) du substrat (31 ).
9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre une étape (73) de vérification de la compensation de la déformation (27) par mesure de l’ impédance thermique du module électrique de puissance
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