FR2501415A1 - Base conductrice de la chaleur et de l'electricite destinee a recevoir un element semi-conducteur et son procede de fabrication - Google Patents
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Abstract
BASE PRESENTANT UNE BONNE CARACTERISTIQUE D'ADAPTATION AUX DIFFERENTS COEFFICIENTS DE DILATATION THERMIQUE. ELLE COMPREND: -UN CORPS 12 CONSTITUE D'UN PREMIER MATERIAU PRESENTANT UN PREMIER COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE; -UNE SURFACE DE RECEPTION D'ELEMENT 12 SUR LE CORPS; ET -UN TREILLIS 14 EN MATERIAU MODIFICATEUR DE COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE NOYE DANS LE CORPS A L'ENDROIT DE LA SURFACE DE RECEPTION D'ELEMENT DE FACON A MODIFIER LE COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE DU CORPS A CET ENDROIT ET LUI CONFERER UNE VALEUR PLUS PROCHE DU COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE DE L'ELEMENT SEMI-CONDUCTEUR QUE DE CELUI DES PARTIES RESTANTES DU CORPS. APPLICATION AUX SEMI-CONDUCTEURS DE PUISSANCE.
Description
La présente invention concerne des éléments permettant d'éliminer les
contraintes et, plus particulièrement, une plaque d'élimination des contraintes thermicues destinée à unir un élément dégageant de la chaleurtel qu'un dispositif à semi-conducteur, à un élément de transmission de la chaleur, la liaison présentant une faible impédance thermique et électrique et étant soumise à des contraintes de faible valeur. Dans un certain nombre de domaines, par exemple dans la
fabrication des dispositifs à semi-conducteurs, on a constam-
ment besoin d'éléments permettant d'éliminer les contraintes et présentant une impédance thermique de faible valeur pour relier électriquement et thermiquement des dispositifs dégageant de la chaleur à des éléments conducteurs de la chaleur afin d'obtenir un refroidissement efficace. Dans l'art antérieur, on a disposé des plaques d'élimination des contraintes ayant un coefficient de dilatation compris entre le coefficient de dilatation de l'élément dégageant de la
chaleur et le coefficient de dilatation de l'élément de trans-
mission de la chaleur dans le but de minimiser les tensions se développant pendant le déroulement d'un cycle thermique tout en permettant une extraction efficace de la chaleur et la réalisation d'une liaison à faible résistance électrique avec le dispositif à semi- conducteur. Dans le cas de la réunion de dispositifs àsemi-conducteuxs et d'éléments conducteurs de la chaleur tels que des éléments en cuivre, on a employé des couches intermédiaires en matériaux tels que le tungstène et
le molybdène qui, bien que relativement efficaces, ont.
néanmoins une adaptation thermique qui n'est nas optimum et
qui, de plus, sont d'un coût relativement élevé.
Lorsqu'on procède à la réunion de semi-conducteurs à des éléments de transmission de la chaleur dans un assemblage de semi-conducteurs, il est souhaitable d'employer des liaisons fiables en soudure forte entre les divers éléments. Un tel emploi a pour effet de réduire la tendance qu'ont des structures de cette nature à présenter une certaine;Tfatigue aux interfaces après la répétition des dilatations et contractions produites pendant le déroulement d'un cycle thermique. Cependant, dans le cas de la réunion de deux éléments dont les coefficients de dilatation sont assez différents, il est imrossibIe d'employer de telles couches en soudure forte pour réaliser l'interface car une cassure risque de se produire rapide- ment pendant le déroulement du cycle thermique. C'est pourquoi la recherche de structures d'adaptation thermique permettant une élimination effective des contraintes auxquelles elles sont soumises par les deux éléments qu'elles réunissent a fait l'objet d'études importantes. Par exemple, le brevet des
Etats Unis d'Amérique n0 3 097.329 décrit une plaque d'adapta-
tion thermique qui comprend une combinaison de poudres frittées pour former un élément comportant une première surface constituée principalement de, tungstène, une seconde surface constituée principalement de cuivre, lesquelles sont séparées par une composition intermédiaire. Il apparait que cet élément a le coefficient de dilatation du cuivre de sorte
qu'un élément semi-conducteur et un bottier en cuivre permet.
tant la transmission de la chaleur peuvent être réunis sans que le dispositif à semi-conducteur soit soumis à des contraintes thermiques exagérées. La fabrication de l'élément nécessite une opération de compression et une opération de frittage,
celle-ci étant exécutée en atmosphère d'hydrogène à une tempé-
rature dépassant 1.0000C.
Une structure légèrement différente assurant la fonction d'une plaque d'élimination des contraintes fait l'objet du brevet des Etats Unis d'Amérique n0 3.368.122. Dans l'un des modes de réalisation de ce brevet, la plaque d'adaptation est constituée d'un disque en cuivre entouré. par un anneau ou bande annulaire en matériau ayant un coefficient de dilatation sensiblement inférieur1tel que le matériau dit Kovar, alliage de nickel-fer-cobalt. Dans un autre mode de réalisation, un certain nombre de disques en cuivre sont insérés dans des ouvertures pratiquées dans une plaque en forme de disque de grand diamètre ayant un faible coefficient de dilatation tel que celui du Kovar. La plaque décrite dans
ce brevet permet une adaptation à un élément semi-conducteur rela-
tiveaL.en. su:-prieuo à celle d'une plaque en cuivre pur, mais ne provoque pas une élimination sensible des tensions à son interface avec le goujon en cuivre de transmission de la chaleur, représenté en 13 sur la figure l de ce brevet. Par conséquent, il y a lieu d'utiliser une couche d'interface en soudure tendre, par ailleurs indésirable, entre la plaque
de dilatation et le goujon en cuivre.
Selon un mode recommandé de réalisation de la présente invention, un élément modificateur dé coefficient de dilatation ayant un premier coefficient de dilatation à une première
surface Principale de réunion et un second coefficient de dila-
tation à une seconde surface princinale de réunion comnrend un corps contitué d'un premier matériau caractérisé par un premier coefficient de dilatation, le corps comportant des première et seconde surfaces principales de réunion, et un treillis en matériau modificateur de coefficient de dilatation noyé dans une première surface du corps de façon à établir un coefficient de dilatation intermédiaire entre celui du
corps et celui du matériau du treillis.
Selon l'une des caractéristiques de la présente invention axée plus particulièrement sur la réunion d'un dispositif à semi-conducteur dégageant de la chaleur à un élément de boîtier transmettant la chaleur en cuivre ou autre, matériau, un élément modificateur de coefficient de dilatation comprend un corps constitué d'un premier matériau tel que le cuivre présentant une faible impédance thermique et électrique et ayant généralement la forme d'une plaque qui comporte des première et seconde surfaces principales, la première surface étant prévue plus particulièrement pour être unie à l'élément de boîtier conducteur de la chaleur et de l'électricité et la seconde surface principale comportant un treillis en matériau modificateur de coefficient de dilatation tel que le rjatériau dit Invar, lequel est noyé de façon à présenter une surface de jonction ayant un coefficient de dilatation intermédiaire entre
ceux du cuivre et de l'Invar.
Selon une autre caractéristique de la présente invention, un élément modificateur de coefficient de dilatation comporte une pluralité de surfaces d' adaptation ayant - chacune un
coefficient de dilatation pouvant être choisi de façon indé-
pendante pour unir une pluralité identique d'éléments diffé-
rents.
La suite de la description se rapporte aux figures
annexées qui représentent respectivement: Figure 1, une plaque modificatrice de coefficient de dilatation servant à la réunion de deux éléments différents, selon une première caractéristique de la présente invention; Figure 2, un élément modificateur de coefficient de dilatation servant à la réunion d'une pluralité d'éléments différents; Figure 3, un élément de réception d'un semi-conducteur du type à goujon modifié selon la présente invention; Figure 4, un dispositif à semi-conducteur formé à boîtier de pression selon la nrésente invention, et Figure 5, un substrat'isolé destiné à recevoir un élément
semi-conducteur selon la présente invention.
En liaison avec la figure 1, un élément modificateur coefficient de dilatation 10 comprend un corps principal 12
constitué d'un premier matériau présentant une certaine élas-
ticité tel que le cuivre et ayant un premier coefficient de
dilatation. Un treillis 14 en matériau modificateur de coef-
ficient de dilatation tel que le matériau dit Invar ou autre.
matériau approprié est noyé dans une première surface 16 du corps 12. De préférence, le treillis 14 est noyé dans la surface 16 par compression dans le corps de façon que le
matériau du corps s'introduise par fluage à froid dans les ou-
vertures18 du treillis.
Le coefficient de dilatation global de l'élément d'éli-
mination des contraintes 10 est déterminé par le choix des matériaux constituant le corps 12 et le treillis 14 et par le rapport entre l'aire des ouvertures et l'aire totale du dispositif. Le coefficient de dilatation global aT peut s'exprimer sous la forme suivante
A1 A
aX T= OL1 l a2 Eq.1
A1 + A2 A1 + A2
o a, = coefficient de dilatation linéaire du matériau du treillis, et a2 = coefficient de dilatation linéaire du corps, et A1 et A2 = aire des surfaces des matériaux constituant le treillis et le corps, respectivement. La conductibilité K conductibilité thermique ainsi que T' conductibilité électrique de l'élement de la présente invention dans une direction perpendiculaire à la surface dans laquelle le matériau du treillis est noyé, peut être exprimée ksar la relation suivante:
A1 A2
KT- A +A K1 A + A K2
i 2 1 2 o A et A2 sont tels que dans l'équation 1 et K1 et K2 sont les conductibilités, soit thermique soit électrique, des
matériaux constituant le treillis et le corps, respectivement.
La conductibilité de l'élément modificateur de coefficient de dilatation dans le reste du corps est, naturellement, égal
à la conductibilité du matériau constituant le corps.
Afin de permettre une compréhension encore plus facile de l'élément de réunion de la présente invention, on décrira un exemple d'un mode de réalisation particulièrement adapté à la réunion- d'un élément à semiconducteur dégageant de la chaleur a une partie de transmission de chaleur d'un assemblage renfermant cet élément. Il est classique que des dispositifs à semi-conducteur soient placés dans des boîtiers dont une partie est constituée d'un élément transmettant la chaleur, pouvant également présenter une faible résistance électrique, qui vient s'accoupler à un radiateur de chaleur auquel
l'assemblage est fixé de façon à évacuer la chaleur du dispo-
sitif à semi-conducteur lui-même. Un tel élément de transmis-
sion de la chaleur, par exemple, peut être constitué d'une plaque en cuivre qui est montée sur un radiateur de chaleur par un moyen mécanique. C'est la fixation du dispositif à semi-conducteur sur une plaque en cuivre de cette nature qui servira d'illustration de la présente invention. Le coefficient
de dilatation thermiquedu cuivre est d'environ 17 x 10 6 /OC.
Le coefficient de dilatation thermique du silicium est d'environ 3 x 10 6/OC. Les tensions qui seraient créées en liant directement un dispositif à semi-conducteur au silicium et un élément de transmission de la chaleur en cuivre seraient suffisantes pour provoquer la rupture de l'élément en silicium au cours d'un fonctionnement normal. Par conséquent, il est nécessaire deplacer entre le dispositif à semi-conducteur et l'élément en cuivre un élément modificateur Permettant d'obtenir un coefficient de dilatation intermédiaire. Selon la présente invention, et en liaison avec la figure 1, un élément de cette nature comprend un corps constitué de cuivre, lequel peut
être,par exemple,du cuivre exempt d'oxygène et à haute conduc-
tibilité et de préférence non hautement recuit. Un treillis,
présentant de préférence un coefficient de dilatation thermi-
que de faible valeur, tel qu'un alliage constitué de 36 % de nickel et de 64 % de fer, est noyé dans une surface du corps en cuivre comme cela est représenté en figure 1. Le coefficient de dilatation thermique d'un tel alliage, qui est fabriqué par la société dite Amex Corp. sous la marque Invar, est inférieur à environ 2 x 10 6/OC. Le coefficient de dilatation" thermique de l'élément modificateur de la présente invention dépend du rapport entre aires du treillis et du corps à la surface de réunion. Par exemple, lorsque la surface du matériau du corps et la surface du matériau du treillis sont égales à la surface de- réunion, l'équation indiquée ci-dessus donne un coefficient de dilatation thermique de 9,5 x 10 6/oC Lorsqu'on désire obtenir un coefficient de dilatation thermique encore plus petit, on peut augmenter le rapport entre les aires de la surface du treillis et de la surface en cuivre, et, par exemple, dans le cas o un alliage constitué de 33 % de cuivre et de 67 % d'Invar est présent à la surface de réunion on peut obtenir un coefficient de dilatation thermique de 7 x 10 6/0C. Un coefficient de dilatation thermique d'une valeur aussi faible permettra un montage direct d'un dispositif en silicium dégageant de la chaleur sur l'élément d'élimination des contraintes de la présente invention, sans qu'il y ait production des contraintes élevées dont il a été question précédemment, lesquelles auraient tendance à provoquer la rupture de l'élément en silicium. En outre, on peut utiliser des couches de liaison en soudure forte pour procéder àla réunion d'un dispositif à semi-conducteur en silicium et d'un élément modificateur du coefficient de dilatation thermique selon la présente invention de façon à obtenir une
longue durée de vie sans fatigue thermique.
En dehors du cuivre et de l'Invar utilisés dans le mode de réalisation venant d'être décrit, on peut utiliser d'autres matériaux pour constituer le corps et le treillis de l'élément d'élimination des contraintes. Par exemple, en dehors du cuivre, on peut utiliser de l'argent, de l'aluminium, et du magnésium pour constituer le corps, l'emploi de magnésium étant particulièrement recommandé dans le cas o le poids constitue un paramètre important; et du molybdène, du tungstène, du carbone, du verre, et une céramique, ainsi qu'un alliage en fer-nickel pour former le treillis. Il est recommandé de choisirpour constituer le corpsun matériau présentant une faible limite élastique de façon que le matériau du treillis
puisse y être plus facilement noyé.
On a découvert qu'il est possible d'obtenir une nouvelle diminution du coefficient de dilatation thermique au-dessous de la valeur donnée par les formules précédentes en procédant
à un traitement thermique de l'élément modificateur de coef-
ficent de dilatation thermique à l'issue de sa fabrication.
Selon un mode de réalisation recommandé de la présente invention, o l'on utilise du cuivre pour constituer le corps, et de l'Invar pour former le treillis, l'équation 1 donne un coefficient de dilatation thermique de 9, 5 x 10 6/OC, le rapport entre aires des surfaces étant de 50 %. Après frittage à une température de 7500C d'une durée de l à 2 heures, on obtient
un coefficient de dilatation thermique mesuré de 8,5 x 10 6/0C.
Cela représente une diminution supplémentaire d'un peu plus de 10 % du coefficient de dilatation thermique et cette valeur présente de l'intérêt dans le cas o l'on désire obtenir un coefficient total de dilatation thermique de faible valeur. On pense que la diminution du coefficient de dilatation thermique au-delà de la valeur donnée par l'équation l obtenue
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après le traitement thermique est due à l'interdiffusion des matériaux constituant le corps et le treillis. Par exemple, pour une température aussi basse que 7000C, la solubilité
du cuivre et du fer-a est d'environ 1,25%.
La fabrication d'un élément modificateur de coefficient de dilatation thermique selon la présente invention est à la fois souple et économique. De préférence, on part d'un
certain matériau comportant un réseau d'ouvertures dont l'aire-
totale par rapport à l'aire de la surface du matériau cons-
tituant le treillis est choisie de façon à satisfaire l'équation 1. On peut facilement fabriquer un treillis de cette nature en suivant des procédés bien connus tels que le poinçonnage ou le découpage d'une tôle de matériau ou l'enlèvement de parties de cette tôle par d'autres moyens de façon à obtenir
le treillis désiré.
Selon la présente invention, il est possible de changer la forme des ouvertures du matériau constituant le treillis dans le but d'obtenir un coefficient de dilatation thermique de l'élément modificateurdont la valeur est soit uniforme dans toutes les directions, soit choisie indépendamment dans des
directions différentes parallèles à la surface de jonction.
Par exemple, on obtient une dilatation uniforme avec la
configuration d'ouvertures circulaires représentée en figure 1.
Dans le cas o l'on veut obtenir un coefficient de dilatation variant avec la direction, on peut alors adopter un réseau de
bandes, de rectangles, de carrés, de triangles et analogues.
On procède d'abord à une préparation de la surface du corps à unir au treillis en la soumettant à une opération de nettoyage. Par exemple,-dans le cas O le cuivre constitue le matériau du corps, il èst recommandé de procéder à un dégraissage, par exemple dans du chlorure de méthanol ou analogue, puis à un traitement de recuit, par exemple à une température supérieure à 4750C pour le cuivre exempt d'oxygène et à haute conductibilité et de préférence à une température comprise entre 500 et 700'C pendant une durée d'au moins une heure environ. Le nettoyage d'un treillis en Invar peut être avantageusement exécuté dans une solution à 10% d'acide chlorhydrique et d'eau. La jonction des éléments constituant le treillis et le corps s'effectue par compression à une pression suffisante pour provoquer une introduction par fluage à froid du cuivre dans les ouvertures du treillis. On a trouvé qu'une pression d'au moins 980 bars pouvait être avantageuse- ment employée. Après compression, on peut procéder, le cas
échéant, au traitement thermique décrit précédemment.
Il peut être souhaitable, dans le cas o des ouantités importantes du matériau de la présente invention doivent être fabriquées, de faire passer les deux éléments entre des rouleaux les soumettant à une haute pression de façon à noyer le treillis dans le matériau du corms. On notera qu'il y a lieu de prendre certaines précautions pendant
une telle opération de laminage de façon à éviter la défor-
mation de l'élément modificateur de coefficient de dilatation thermique ainsi obtenu et que dans le cas o une telle déformation se produirait, il faudrait procéder à une opération appropriée d'applatissage. A la suite du traitement thermique facultatif, on recommande de recouvrir l'élément de transfert de chaleur résultant avec un revêtement soudable, par exemple avec du nickel dont l'application peut être commodément faite par un procédé de déposition autocatalytiquë. Un tel revêtement est particulièrement recommandé dans le cas o un dispositif au silicium doit être uni à l'élément modificateur de coefficient de dilatationde façon à éviter que le cuivre ne forme du siliciure de cuivre à l'endroit de la liaison du dispositif à semi-conducteur et de l'élément modificateur, dont la présence aurait un effet néfaste sur les caractéristiques du dispositif. Selon un mode de réalisation de la présente invention donné à titre d'exemple ou l'on utilise un dispositif à semi-conducteur au silicium, on procède au nettoyage de l'élément modificateur de coefficient de dilatation complet mais non revêtu, par exemple dans de
l'acide chlorhydrique, puis à l'application de nickel selon.
un procédé de nickelage autocatalytique. On rince l'élément revêtu de nickel dans du méthanol, et on applique de préférence de l'argent de façon à augmenter le courant de
pointe de l'ensemble.Dans le cas o l'on envisage des applica-
tions d'une puissance.articulièrement élevée, il est recommandé selon la présente invention d'appliquer une couche de cuivre de quelques centièmesde millimètres d'épaisseur à la surface de l'élément modificateur de coefficient de dilatation thermique qui effectuera la liaison avec l'élément à semi- conducteur et de nickeler la surface en cuivre suivant une
épaisseur d'environ 1,2 à 5 raicromètres.
Selon l'une des'caractéristiques de la présente inven-
tion, une pluralité d'éléments peuvent être réunis par un seul
élément modificateur decoefficient de dilatation thermique.
Un tel élément est représenté en figure 2 et comprend un corps
22 qui est de préférence choisi en tenant compte des considé-
rations décrites précédemment en liaison avec l'élément 10.
Une première surface 24 du corps 22 comprend des première et
seconde parties de treillis 26 et 28 noyées dans celui-ci.
Les parties 26 et 28 du treillis sont situées à une certaine distance l'une de l'autre sur la surface 24 et sont choisies de manière indépendante de façon à constituer les surfaces d'adaptation devant recevoir des éléments ayant des coefficients de dilatation thermique différents. Par exemple, on fabrique couramment des dispositifs à semiconducteur ayant des substrats en silicium, arséniure de gallium, germanium et analogues. Les coefficients de dilatation thermique de ces matériaux ne sont pas identiques et il est souvent souhaitable d'incorporer plusieurs dispositifs à semi-conducteur de ce type dans un seul assemblage. Un élément homogène permettant d'éliminer les tensionsde l'art antérieur ne peut satisfaire toutes ces
configurations de dispositifs sans compromettre les caracté-
ristiques d'adaptation. L'élément d'élimination des tensions de la figure 2 permet une adaptation à de tels coefficients de dilatation disparates soit en procédant au choix des différents matériaux constituant les treillis 26 et 28, soit en faisant varier le rapport des aires des treillis-d'un même matériau de façon à obtenir des coefficients globaux différents
de dilatation thermique.
Alors que le dispositif 20 de la figure 2 représente un élément modificateur de coefficient de dilatation thermique
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comportant deux parties de réception de dispositif sur une seule surface, le coefficient: local de dilatation thermique de chaque partie étant déterminé de façon indépendante, on remarquera que dans les autres surfaces du dispositif 20 on peut pareillement noyer des éléments de treillis de façon à modifier son coefficient de dilatation thermique. Par exemple, on peut prévoir une adaptation de la surface inférieure 30 que l'on envisage de relier à un matériau ayant un coefficient de dilatation thermique sensiblement différent de celui du
corps 22 en y noyant un élément de treillis choisi particu-
lièrement. Alors que la présente invention a été jusqu'ici décrite en liaison avec un mode de réalisation particulièrement axé sur l'obtention d'un élément adaptateur destiné à être disposé entre deux éléments unis, elle a également pour objet un élément de réception d'un dispositif dégageant de la chaleur, tel qu'un dispositif à semi-conducteur, qui comprend
un comr.Dosant structurel important d'un assemblage. La Figure 3.
représente un tel dispositif, qui comprend un élément de réception d'un semi-conducteur, un goujon 32 comportant une partie filetée 34 et une partie de support 36. Un élément de
ce type sert généralement à recevoir des dispositifs à semi-
conducteur de puissance moyenne et est plus particulièrement
prévu pour être relié à un radiateur de chaleur par l'inter-
médiaire de la partie filetée 34. Normalement, une plaque d'adaptation, par exemple une plaque en tungstène ou en molybdène, est placée sur la surface 38 de la partie de support 36 et un élément semi-conducteur y est fixé. Alors qu'un élément modificateur de coefficient de dilatation thermique, tel que représenté sur la figure 1, pourrait remplacer directement un élément similaire dans un dispositif de l'art antérieur, une caractéristique supplémentaire de la présente invention est que la nécessité de disposer d'un tel élément peut être supprimée en noyant directement dans la
surface 38 du goujon 32 un treillis 40 en matériau modifica-
teur de coefficient de dilatation thermique. Lé choix du treillis 40 s'effectue de la même manière que dans le cas
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du dispositif de la figure 1 et l'équation 1 permet de calculer le coefficient global de dilatation thermique de
la surface 38 du goujon 32.
Un autre mode de réalisation de la présente invention, intéressant plus particulièrement les dispositifs à semi-
conducteur de haute puissance, est représenté en figure 4.
Un dispositif complet à semi-conducteur 44 comprend des première et seconde parties polaires massives 46 et 48 munies d'embases périphériques 50 et 52 qui s'étendent respectivement à partir de chacune de ces parties. Les embases 50 et 52 sont de mréférence réunies hermétiauement à un isolant de forme annulaire 54. Normalement, un tel assemblage fait appel à un
ou plusieurs éléments d'élimination des contraintes qui sont.
disposés entre les parties 46 et 48 et le dispositif à semi-
conducteur 56. Selon la présente invention, il est prévu que les surfaces de réception de dispositif 58 et 60 des parties 46 et 48 reçoivent directement le dispositif 56 en noyant les éléments 62 et 64 d'un treillis de modification de coefficient de dilatation thermique de- la même manière que dans 4es modes
de réalisation décrits précédemment. Les considérations con-
cernant le choix du matériau du treillis et le rapport des aires des matériaux sont les mêmes pour le dispositif 44 que
pour les dispositifs précédents.
Un avantage supplémentaire présenté par un assemblage tel que l'assemblage 44 est qu'on peut utiliser une soudure forte entre le dispositif 56 et les parties polaires 46 et 48 contrai raeint aux liaisons glissant à sec qu'il fallait employer dans l'art antérieur
pour obtenir une élimination convenable des contraintes.
La présente invention permet également d'éliminer les contraintes dans des dispositifs dont la construction doit être isolée électriquement. Comme indiqué en figure 5, un substrat isolé 66 en matériau choisi de préférence pour sa conductibilité élevée et sa haute résistance électrique, par exemple en alumine ou en oxyde de béxryium, ccînporte une couche 68, mar exenmle en cuivre, de réception d'un dispositif conducteur, dont la jonction est effectuée par n'importe quel moyen classique, mais de préférence conformément au procédé décrit dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n0 3 994.430. La surface supérieure 70 de la couche 68 est prévue pour recevoir directement un élément semi-conducteur en y noyant un treillis 72 de modification de coefficient de dilatation thermique de lamême manière que décrit précédemment. On peut alors relier directement à la surface 70 un dispositif à semi-conducteur sans qu'il soit nécessaire de faire appel
à un élément intermédiaire d'élimination des contraintes.
Claims (20)
1. Base conductrice de'la chaleur et de l'électricité destinée à recevoir un élément semi-conducteur, caractérisée en ce qu'elle comprend - un corps (12) constitué d'un premier matériau présen- tant un premier coefficient de dilatation thermique; - une surface de réception d'élément (12) sur le corps; et - un treillis (14) en matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique noyé dans le corps à l'endroit de la
surface de réception d'élément de façon à modifier le coeffi-
cient de dilatation thermique du corps à cet endroit et lui conférer une valeur plus proche du coefficient de dilatation thermique de l'élément semi-conducteur que de celui des
parties restantes du corps.
2. Base selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche de matériau soudable sur la surface de réception d'élément, ce matériau recouvrant le treillis.
3. Base selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier matériau est choisi dans le groupe constitué
du cuivre, de l'argent, de l'aluminium et du magnésium.
4. Base selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique est choisi dans le groupe constitué des alliages
fer-nickel, du molybdène et du tungstène.
5. Base selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une partie filetée(343destinée à être
reliée à un radiateur de chaleur.
6. Base selon la revendication 1, caractérisée en ce que le treillis comprend une feuille constituée du matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique qui comporte un réseau d'ouvertures circulaires(18)dont la présence
réduit l'aire de la surface de 10 à 90.
7. Base selon la revendication 1, caractérisée en ce que le treillis comprend une feuille constituée.d'.un matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique comportant un réseau d'ouvertures non symétriques, d'o il résulte un coefficient de dilatation thermique qui varie
avec l'orientation de la base.
8. Base selon la revendication 2, caractérisée en ce que la couche de matériau soudable comprend une couche
de nickel.
9. Base selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une couche du premier matériau sur la surface de réception d'élément, cette couche recouvrant le
treillis.
10. Element de réunion pour relier électriquement et thermiquement un dispositif Parcouru par un courant électrique, dégageant de la chaleur, à un contact électrique transmettant la chaleur, caractérisé en ce qu'il comprend: - un corps (12) en formede plaque comportant des première et seconde surfaces pour relier le dispositif et le contact, respectivement, le corps étant essentiellement constitué d'un matériau présentant une impédance thermique et électrique de faible valeur, et, - un treillis (14) en matériau modificateurde coefficientde dilatation thermique qui est noyé dans la première surface de façon à modifier localement le coefficient de dilatation thermique du corps à l'emplacement de cette première surfacede
façon à l'adapter plus étroitement au coefficient de dilata-
tion thermique du dispositif.
11. Elément de réunion selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau présentant une impédance thermique et électrique de faible valeur est choisi dans le groupe constitué du cuivre, de l'argent, de l'aluminium et du
magnésium.
12. Elément de réunion selon l'une des revendications
1o ou 11, caractérisé en ce que le matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique est choisi dans le groupe constitué des alliages fer-nickel, du carbone, du
verre et des céramiques.
13. Element de réunion selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de matériau
soudable sur la première surface.
14. Element de réunion selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend un second treillis(28)en matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique, qui est noyé dans la première surface (24) de façon à modifier localement le coefficient de dilatation thermique du corps et à le rapprocher plus étroitement de celui d'un second dispositif parcouru par un courant électrique, dégageant
de-la chaleur (figure 2).
15. Procédé de réduction locale du coefficient de dilata-
tion thermique d'un corps (12) constitué d'un premier maté-
riau à une première surface de ce corps, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape de noyage dans cette première surface du corps d'un treillis (14) en matériau modificateur de coefficient
de dilatation thermique de façon à former une surface présen-
tant un rapport entre matériau du treillis et matériau du
corps pré-sélectionné.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce.
que le corps est constitué d'un matériau élastique 1et le
treillis y est noyé en le comprimant dans le corps.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce
qu'il comporte le chauffage du corps après noyage du treillis.
18. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend la formation d'une couche de matériau soudable
sur la première surface.
19. Base conductrice de la chaleur et de l'électricité destinée à recevoir un dispositif à semi-conducteur dégageant de la chaleur et à assurer un contact thermique et électrique avec celui-ci, caractérisée ence qu'elle comprend: - un corps (12) en premier matériau élastique présentant une
impédance thermique et électrique de faible valeur et com-
portant une première surface ayant un premier coefficient de
dilatation thermique "1.
- un treillis (14) en matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique ayant un coefficient de dilatation thermique a2 noyé dans le corps-à l'endroit de la surface de façon à constituer une surface de réception de dispositif ayant une première aire Al en premier matériau et une seconde aire A2 en matériau modificateur de coefficient de dilatation thermique, la surface modifiée'ayant un coefficient de dilatation thermique global aT égal à aT= A1 CL1+ A2 a2
20. Base selon la revendication 19, caractérisée en ce que le premier matériau est choisi dans le groupe constitué du cuivre, de l'argent, de l'aluminium, et le second matériau dans le groupe constitué des alliages fer-nickel, du molybdène
et du tungstène.
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