DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT
D'UN COMPOSANT SEMI-CONDUCTEUR
La présente invention concerne un dispositif de refroidissement d'un composant, notamment d'un composant électronique tel qu'un semi-conducteur de puissance0
On connaît de nombreux procédés de refroidissement d'un composant électronique de puissance tel qu'utilisé notamment en traction électrique dans les hacheurs d'alimentation des moteurs électriques des véhicules ferroviaires0
On sait par exemple créer une circulation naturelle ou forcée d'un liquide caloporteur, emplissant une enceinte dans laquelle est plongé le composant à refroidir et dissipant la chaleur absorbée au contact du composant dans un circuit extérieur. Toutefois, une telle circulation nécessite généralement de nombreux et encombrants conduits.COOLING DEVICE
OF A SEMICONDUCTOR COMPONENT
The present invention relates to a device for cooling a component, in particular an electronic component such as a power semiconductor.
Numerous methods are known for cooling an electronic power component as used in particular in electric traction in power choppers of electric motors of railway vehicles.
It is known, for example, to create a natural or forced circulation of a heat transfer liquid, filling an enclosure in which the component to be cooled is immersed and dissipating the heat absorbed on contact with the component in an external circuit. However, such circulation generally requires numerous and bulky conduits.
On connaît également une solution consistant à immerger le composant dans un hydrocarbure fluorochloré liquide à température ambiante, l'échange thermique résultant de l'ébullition du fluide qui est refroidi au contact de la paroi de 1'enceinte où est disposé le composant.A solution is also known which consists in immersing the component in a liquid fluorochlorinated hydrocarbon at room temperature, the heat exchange resulting from the boiling of the fluid which is cooled in contact with the wall of the enclosure where the component is placed.
Toutefois, cette solution présente des inconvénients majeurs notamment dans le fait que l'enceinte doit résister à une forte pression, puisqu'il y a ébullition du fluide caloporteur et que, étant donné la toxicité de ce dernier, l'étanchéité de l'enceinte doit être fortement renforcée, toute manipulation ultérieure comme un échange de compo salit, nécessitant des précautions très spéciales,
La présente invention a pour but d'obvier à ces inconvénients au moyen d'un dispositif de refroidissement dépourvu de conduits de circulation de l'agent caloporteur et fonctionnant sans ébullition de ce dernier, de telle manière que l1enceinte n'ait pas à résister à de fortes pressions. En outre, le dispositif présente l'avantage de permettre l'utilisation d'un agent caloporteur non toxique, ce qui permet de faciliter toute manipulation ultérieure.However, this solution has major drawbacks, in particular in the fact that the enclosure must withstand high pressure, since there is boiling of the heat transfer fluid and that, given the toxicity of the latter, the tightness of the enclosure must be strongly reinforced, any subsequent handling such as an exchange of composition, requiring very special precautions,
The object of the present invention is to overcome these drawbacks by means of a cooling device devoid of conduits for circulation of the heat-transfer agent and operating without boiling of the latter, so that the enclosure does not have to resist strong pressures. In addition, the device has the advantage of allowing the use of a non-toxic heat transfer agent, which facilitates any subsequent handling.
Selon l'invention, l'agent caloporteur est constitué par un produit dont la résistivité électrique volumique est élevée, qui est solide à température ambiante et dont la température de fusion est comprise entre 300 C et 800 C et la température d'ébullition supérieure à 1500 C.According to the invention, the heat transfer agent consists of a product whose electrical volume resistivity is high, which is solid at room temperature and whose melting temperature is between 300 C and 800 C and the boiling temperature above 1500 C.
Cet agent est de préférence un composé d'hydrocarbures non fluorochlorés mais il peut également être une graisse présentant les mêmes propriétés, Cependant la paraffine, qui est un mélange d'hydrocarbures saturés de formule C H2n+2 est tout à fait appropriée. En effet, le chan
n 2n+2 gement d'état de la paraffine correspond à un palier de température, le point de fusion pouvant être choisi entre 400 et 700 C environ en fonction du dosage d'alcanes. En outre, la paraffine est stable et neutre chimiquement et constitue un excellent diélectrique.Sa température d'ébullition est de l'ordre de 3000 C sous la pression atmosphérique, température qui est nettement supérieure aux températures admissibles par les semi-conducteurs (qui sont de l'ordre de 1200 à#lSOÔ C.) e
Enfin, sa toxicité est pratiquement nulle et sa chaleur spécifique est de l'ordre de 0,8 fois celle de l'eaux
Des huiles notamment à base de naphtalène conviennent également comme agent caloporteur. Il en est de même de certaines oléfines.This agent is preferably a compound of non-fluorochlorinated hydrocarbons, but it can also be a fat having the same properties. However, paraffin, which is a mixture of saturated hydrocarbons of formula C H2n + 2, is quite suitable. Indeed, the chan
n 2n + 2 paraffin state measurement corresponds to a temperature plateau, the melting point being able to be chosen between 400 and 700 C approximately depending on the dosage of alkanes. In addition, paraffin is stable and chemically neutral and constitutes an excellent dielectric. Its boiling temperature is around 3000 C under atmospheric pressure, a temperature which is clearly higher than the temperatures admissible by semiconductors (which are in the range of 1200 to # lSOÔ C.) e
Finally, its toxicity is practically zero and its specific heat is around 0.8 times that of water
Oils, in particular based on naphthalene, are also suitable as heat transfer agent. The same is true of certain olefins.
Dans son application au refroidissement des semi-conducteurs de puissance, un tel dispositif présente l'avantage de ne nécessiter qu'une enceinte dont ltétasché-ité nta pas à être renforcée et dont la résistance à la pression est relativxement faible. En outre, l'enceinte peut facilement être nettoyée. In its application to the cooling of power semiconductors, such a device has the advantage of requiring only an enclosure whose ltétasché-ity does not have to be reinforced and whose resistance to pressure is relatively weak. In addition, the enclosure can be easily cleaned.
Bien que seul un mode de réalisation de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'Homme de l'Art ne sortirait pas du cadre de la présente invention. Although only one embodiment of the invention has been described, it is obvious that any modification made by a person skilled in the art would not depart from the scope of the present invention.