FR2581250A1 - Appareil et procede pour etablir une liaison thermique entre un boitier de semi-conducteur et la plaque de refroidissement et une liaison electrique entre les conducteurs du boitier, et un panneau de circuit imprime - Google Patents

Appareil et procede pour etablir une liaison thermique entre un boitier de semi-conducteur et la plaque de refroidissement et une liaison electrique entre les conducteurs du boitier, et un panneau de circuit imprime Download PDF

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Abstract

LA DISSIPATION DE LA CHALEUR EST ASSUREE PAR UN RADIATEUR 30 PLACE SOUS UN PANNEAU DE CIRCUIT IMPRIME 15. LE BOITIER 10 CONTENANT UN COMPOSANT ET PRESENTANT DES CONDUCTEURS 11 QUI EMERGENT SUR PLUSIEURS COTES EST POSITIONNE SUR LE RADIATEUR 20 DE MANIERE QUE LES CONDUCTEURS 11 PUISSENT ETRE CONNECTES ELECTRIQUEMENT A DES CONDUCTEURS 16 DU CIRCUIT IMPRIME, LEQUEL ENTOURE DEUX ET DE PREFERENCE TROIS COTES DU BOITIER 10. LE BOITIER EST FIXE AU RADIATEUR PAR UNE PINCE ELASTIQUE. LA CONDUCTION ENTRE LE BOITIER ET LE RADIATEUR PEUT ETRE AUGMENTEE PAR UNE MATIERE COMPRESSIBLE ET CONDUCTRICE DE LA CHALEUR.

Description

La présente invention se rapporte d'une fanon générale au refroidissement des bottiers de semi-conducteurs et, plus particulièrement, à un appareil et un procédé perfectionnés destinés à accoupler les bottiers de ce genre à une plaque de refroidissement extérieure (d un radiateur extérieur).
Dans la technique de ce domaine, il est connu d'accoupler un bottier de semi-conducteur à une plaque de refroidissement au moyen d'une structure mécanique qui peut appliquer le bottier à force en contact étroit avec la plaque de refroidissement. Typiquement, pour les bottiers montés sur un panneau percé de trous, on utilisait un dispositif du type à vis parce que# le boîtier exigeait un contact thermique étroit avec la plaque de re#roidissement. Bien que le dispositif à vis de la technique antérieure assure un certain degré d'adhérence mécanique, il peut se produire un soulèvement indésirable de la partie du bottier qui est la plus éloignée de la zone de vissage, ce qui accroît ainsi la résistance thermique indésirable.Dans la derglande de modèle d'utilité italien n0 21073B/78 publiée le 9 septembre 1979, on décrit un dispositif dissipateur thermique pour semiconducteur du type à vis. Ici, un circuit intégré enrobé dans un bloc de résine et une lamelle métallique qui émerge unilatéralement de ce bloc sont fixées au dissipateur thermique au moyen d'une vis qui passe à travers des trous alignés de la partie émergente de la lamelle et d'un élément de blocage qui lui est superposé. L'élément de blocage superposé est replié pour former une enveloppe autour de la partie émergente de la lamelle et autour d'une languette en porte-à-faux qui surplombe le bloc de résine. La languette en porte-à-faux possède une saillie qui s'appuie sur le bloc de résine et y exerce une pression.
Dans la demande de brevet #également en attente de délivrance et intitulée "Appareil et procédé pour établir une liaison thermique améliorée entre un boîtier de circuit intégré et une plaque de refroidissement" déposée en même temps que la présente, la force est appliquée directement au boîtier et non pas à une languette qui émerge du bottier. Un dispositif à vis de ce genre augmenterait considérablement l'adhérence mécanique entre le bottier et la plaque de refroidissement, en ce sens qu'il réduirait le risque de soulèvement du boîtier qui provoque une résistance indésirable à la dissipation de la chaleur.La hauteur de la tête de la vis est supérieure à celle de la tête de l'élément de blocage ou du boîtier, ce qui a pour effet qu'il s'exerce une force plus directe ou plus positive vers l'élément de blocage que dans la forme de réalisation décrite précédemment par la demande de brevet italien n0 18 638. La force de blocage positive appliquée directement au boîtier électronique, ajoutée à l'interposition d'une matière thermique flexible entre le boîtier et la plaque de refroidissement, augmente la dissipation thermique, ce qui représente une importante amélioration, comparativement à la technique antérieure.Bien que la demande de brevet déposée en même temps, mentionnée plus haut assure une meilleure adhérence mécanique que la demande de brevet italien n0 18 638 décrite plus haut, les conducteurs qui sortent du bottier dans la demande de brevet déposée en même temps pour le raccordement au circuit n'émergent que sur un seul côté du bottier fixé au dissipateur thermique extérieur. Cette forme de réalisation limite le nombre des conducteurs qui sont prévus pour le raccordement au panneau de circuit, ce qui limite l'utilisation de circuits plus élaborés.
Il s'est donc manifesté la nécessité de trouver un appareil et un procédé pour l'accouplement thermique entre les boîtiers de composants électroniques et une plaque de refroidissement qui permettent de monter et d'enlever un boîtier d'une façon relativement commode et donnent une plus grande souplesse de choix dans le posi tionnement du bottier ou du composant électronique qui demande un refroidissement, tout en permettant en même temps d'utiliser des bottiers comportant de nombreux conducteurs, disposés sur plus d'un côté, qui sont destinés à être raccordés (en montage superficiel) à un panneau de circuit.
Un but de la présente invention est donc de réa- liser un mécanisme d'accouplement perfectionné entre le dissipateur de chaleur et un boîtier de semi-conducteur
Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé perfectionné pour accoupler un boîtier de semi-conducteur à une plaque de refroidissement.
Un autre but de la présente invention est de réaliser un procédé et un appareil permettant d'accoupler un composant électronique muni d'un bottier une plaque de refroidissement, en permettant en même temps au bottier de présenter sur plus d'un seul côté des conducteurs destinés à être raccordés électriquement à un panneau de circuit imprimé.
Pour atteindre les buts ci-dessus ainsi que d'autres, on prévoit un appareil dissipateur de chaleur < ou radiateur) pour dissiper la chaleur d'un bottier de semi-conducteur, utilisable dans le cas où le bottier possède des conducteurs qui font saillie sur plusieurs de ses côtés, comprenant une plaque de refroidissement qui présente une première et une deuxième surfaces, un panneau de circuit à travers lequel est formée une ouver-ture et qui est monté sur la première surface de la plaque de refroidissement et des moyens de fixation élastique permettant de fixer le bottier à la première surface de la plaque de refroidissement, dans l'ouverture du panneau de circuit, les moyens de fixation élastique étant en contact avec la surface supérieure du bottier et avec la deuxième surface de la plaque de refroidisse ment.
Selon un aspect, la présente invention a pour objet un appareil pour refroidir un bottier présentant des conducteurs sur plus d'un seul côté, qui comprend une plaque de refroidissement, un panneau de circuit imprimé situé à coté du bottier, et des moyens de fixation élastique permettant de fixer le bottier à la plaque de refroidissement, en permettant en même temps aux conducteurs situés sur plus d'un seul côté du bottier d'être en contact thermique avec le panneau de circuit imprimé, les moyens de fixation élastique attaquant une partie du bottier qui est sensiblement à l'opposé du côté du bottier qui est adjacent à la plaque de refroidi#s#sement, les moyens de fixation élastique étant adaptés pour attaquer la plaque de refroidissement sur une surface qui n'est pas en contact avec le bottier.
Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un procédé pour accoupler thermiquement un bottier de composant présentant des conducteurs sur plus d'un seul côté à une plaque de refroidissement, lequel procédé consiste à fixer le bottier à la plaque de refroidissement au moyen d'un organe de fixation élastique qui attaque une surface supérieure du bottier et une surface inférieure de la plaque de refroidissement. L'organe de fixation élastique est adapté pour permettre de fixer le bot- tier à la plaque de refroidissement dans le voisinage d'un bord de cette plaque de refroidissement, en permettant en meme temps aux conducteurs situés sur plus d'un seul côté du bottier d'entrer en contact électrique avec un panneau de circuit imprimé.
Selon un autre aspect, l'invention a pour objet un appareil pour refroidir un bottier de composants électriques présentant sur plus d'un seul côté des conduc teurs destinés entre tre connectés à un panneau de circuit imprimé. L'appareil comprend des moyens dissipateurs thermiques destinés à dissiper la chaleur qui leur est appliquée et des moyens d'accouplement servant à accoupler le boîtier à force aux moyens dissipateurs thermiques. Les moyens d'accouplement n'exigent qu'un espace limité pour établir le contact avec les moyens dissipateurs thermiques, en permettant en même temps aux conducteurs situés sur olus d'un seul côté du boîtier d'entrer en contact électrique avec le panneau de circuit imprimé.
Selon un autre aspect, l'invention a pour objet une configuration de circuit électronique. La configuration comprend un panneau de circuit, une plaque de refroidissement située sur un côté de ce panneau de circuit et au moins un boîtier de composant qui demande un refroidissement thermique et qui présente des conducteurs sur plus d'un seul côté du boîtier. Le composant est placé sur la plaque de refroidissement de façon à entrer en contact avec des conducteurs sélectionnés prévus sur le panneau de circuit. Il est prévu des moyens d'accouplement pour fixer le boîtier à la plaque de refroidissement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels,
la figure la est une vue en élévation d'un appareil servant à assurer la dissipation de la chaleur pour un bottier de semi-conducteur selon une forme de réalisation de l'invention décrite dans la demande de brevet également en attente précitée
la figure lb est une vue en perspective de l'appareil de la figure la
la figure 2a est une vue en coupe transversale prise dans le sens des flèches x-x comme représenté sur la figure 2b, d'un appareil destiné à assurer la dissipation de la chaleur pour un bottier de semi-conducteur qui présente des conducteurs sur plus d'un seul côté du bottier, selon l'invention ; et
la figure 2b est une vue en perspective de l'appareil de la figure 2a.
Sur les figures la et lb, on a représenté un appareil destiné à assurer une dissipation efficace de la chaleur pour un bottier de semi-conducteur 10. Le dissipateur thermique ou radiateur 20 sert de plate-forme pour le panneau de circuit imprimé 15, lequel peut constituer, par exemple une partie d'un susbtrat hybride. Le boîtier de semi-conducteur 10 présente des conducteurs ll qui émergent de ce bottier. Les conducteurs ll sont raccordés électriquement à des pistes conductrices 16 prévues sur le panneau de circuit imprimé 15. Le méca naisse à vis et écrou 22 applique une force à l'unité 21 formant levier ou bride 21 et au bottier de semi-conducteur 10.La force appliquée au bottier de semi-conducteur 10 permet à une matière thermique flexible 25 d'établir un bon contact thermique entre le boîtier de semiconducteur 10 et le dissipateur. thermique 20 (à savoir, avec interposition de la matière thermique 25). Cette disposition ne permet aux conducteurs prévus pour le raccordement au panneau de circuit d'émerger que d'un seul côté du bottier.
On se reportera maintenant aux figures 2a et 2b, sur lesquelles on a représenté l'appareil selon l'invention destiné à accoupler thermiquement le bottier 10 présentant des conducteurs sur plus d'un seul côté, à un dissipateur de chaleur ou radiateur, ou à une plaque de refroidissement 20. L'appareil comprend un organe de fixation élastique 30 qui est en contact avec la partie superficielle supérieure du bottier de semi-conducteur et avec la surface inférieure de la plaque de refroidissement 20. Le panneau de circuit 15, dans lequel est formée une ouverture, est adapté pour être à proximité immédiate de trois côtés du bottier 10.Le bottier 10 peut ainsi présenter des conducteurs ll qui émergent sur trois de ses côtés et qui sont connectés électriquement à un panneau de circuit 15. Une matière 25 conductrice de la chaleur peut être ici également interposée entre le bottier de semi-conducteur 10 et la plaque de refroidissement 20 pour améliorer la conduction thermique.
Ainsi qu'on l'a représenté sur les figures 2a et 2b, l'organe de fixation élastique 30 remplace le dispositif à vis et écrou des figures la et lb pour la fixation du boîtier 10 portant des conducteurs sur plus d'un seul côté sur la plaque de refroidissement 20. Dans cette configuration, et en combinaison avec l'ouverture ménagée dans le panneau de circuit 15 et dans laquelle le boîtier 10 est placé, l'organe de fixation élastique 30 apporte différents avantages distincts. Le choix de la position du bottier de semi-conducteur 10 sur la plaque de refroidissement 20 est beaucoup plus souple et la position du bottier n'est pas limitée par la position des trous de passage des vis qui, autrement seraient nécessairement prévus dans la plaque de refroidissement des figures la et lb.Cette souplesse de choix permet de fixer le bottier 10 dans différentes zones de la surface supérieure de la plaque de refroidissement 20. En outre, l'organe de fixation 30 permet de placer le bottier dans une position plus rapprochée du bord de la plaque de refroidissement 20. L'organe de fixation élastique 30 peut être enlevé facilement et rapidement si l'on a à déplacer la plaque de refroidissement 20 par rapport au panneau de circuit 15. Si l'on doit séparer le bottier 10 du panneau de circuit 15, cet enlèvement est facilité par la facilité de l'enlèvement de l'organe de fixation élastique 30. La possibilité de raccorder des conducteurs qui émergent sur plusieurs côtés du bottier de semi-conducteur (sur trois côtés, comme représenté sur la figure 2b) accrott la souplesse de choix du raccordement des circuits entre le bottier et le panneau de circuit.
Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et au procédé qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, le dispositif à vis et écrou des figures la et lb avec le bottier, peut être utilisé dans une ouverture du panneau de circuit 15 analogue à celui de la forme de réalisation des figures 2a et 2b.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1 - Appareil pour assurer la dissipation thermique pour un boîtier qui contient des composants électroniques et présente des conducteurs qui émergent sur plusieurs de ses côtés, caractérisé en ce qu'il comprend
- une plaque de refroidissement (20) présentant une première et une deuxième surfaces planes
- des moyens de fixation élastique (30) servant à fixer ledit bottier (10) à ladite première surface de ladite plaque de refroidissement (20) en permettant en même temps aux conducteurs (ll) situés sur lesdits plusieurs côtés dudit boîtier (10) d'établir le ~contact électrique avec un panneau de circuit (15), lesdits moyens de fixation élastique (30) attaquant sensiblement une partie dudit boîtier (l0) qui est à l'opposé d'un côté du bottier (10) qui est proche de ladite première surface de ladite plaque de refroidissement (20), lesdits moyens de fixation élastique (30) étant adaptés pour attaquer ladite plaque de refroidissement (20) sur ladite deuxième surface qui n'est pas en contact avec ledit bottier (10) ; et
- un panneau de circuit (15) sur lequel sont formées plusieurs pistes conductrices (16) auxquelles sont connectés des conducteurs correspondants (ll) du bottier (10), ledit panneau de circuit (15) entourant plusieurs côtés du bottier (10).
2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation élastique (30) sont adaptés pour fixer ledit bottier (10) à ladite plaque de refroidissement (20) dans le voisinage d'un bord de ladite plaque de refroidissement (20).
3 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une matière conductrice de la chaleur (25) est interposée entre ledit bottier (10) et ladite première surface de ladite plaque de refroidissement (20).
4 - Procédé pour accoupler thermiquement un boîtier de semi-conducteur (10) présentant des conducteurs
(ll) qui émergent sur plusieurs de ses côtés à un dissipateur thermique (20) en permettant en même temps de raccorder les conducteurs (ll) à un panneau de circuit (15) dans lequel est formé un appareil monté sur le dissipateur de chaleur (30), caractérisé par les phases consistant à
- disposer le bottier (10) dans l'ouverture du panneau de circuit (15) en connectant électriquement les conducteurs (ll) dudit boîtier (10) audit panneau de circuit (15) ; et
- fixer le boîtier (10) au dissipateur de chaleur (20) au moyen d'un organe de fixation élastique
(30) qui attaque la surface supérieure du boîtier (10) et la surface inférieure du dissipateur de chaleur (20), ledit organe de fixation élastique (30) pouvant être retiré pour permettre de positionner le bottier (10) par rapport au panneau de circuit (15) et au dissipateur de chaleur (20).
5 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre la phase consistant à interposer une matière conductrice de la chaleur (25) entre ledit bottier (10) et ledit dissipateur de chaleur (20).
6 - Appareil pour refroidir un bottier (10) contenant des composants électriques, et possédant des moyens conducteurs (ll) qui émergent dudit bottier (10) sur plus d'un seul côté, caractérisé en ce qu'il comprend
- des moyens dissipateurs de chaleur (20) mis en contact avec ledit bottier (10) pour dissiper la chaleur qui leur est transmise par ledit bottier (10) ;
- des moyens d'accouplement (30) servant à fixer ledit bottier (10) auxdits moyens dissipateurs de chaleur (20), en permettant en même temps aux moyens con ducteurs (ll) qui émergent sur plus d'un seul côté dudit bottier (l0) d'établir le contact électrique avec un panneau de circuit (15) ; et
- un panneau de circuit (15) qui entoure le bot- tier (10) sur plus d'un seul côté lorsque ce bottier (10) est fixé auxdits moyens dissipateurs de chaleur (20).
7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que des moyens faits d'une matière conductrice de la chaleur (25) sont interposés entre lesdits moyens dissipateurs de chaleur (20) et ledit bottier (10) pour améliorer la conductibilité thermique entre le bottier (10) et lesdits moyens dissipateurs de chaleur (20).
8 - Appareil de refroidissement selon lareven- dication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens dissipateurs de chaleur (20) sont constitués par une plaque métallique (20) et en ce que lesdits moyens d'accouplement (30) sont constitués par un organe de fixation élastique (30) qui est destiné à donner une souplesse de choix dans le positionnement dudit bottier (10) sur ladite plaque métallique (20).
9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe de fixation élastique (30) n'est en contact avec ladite plaque métallique (20) que dans une zone qui est à l'opposé d'une position du bottier (10) dans laquelle ledit organe de fixation élastique (30) est en contact avec le bottier (10).
10 - Dispositif électronique comprenant
- un panneau de circuit (15) à travers lequel est formée une ouverture
- une plaque de refroidissement (20) qui présente une première et une deuxième surfaces, ladite première surface étant contiguë à la surface inférieure dudit panneau de circuit (15)
- au moins un boîtier de composant (10) qui exi ge un refroidissement thermique, ledit composant tel0) étant positionné sur ladite plaque de refroidissement (20) dans ladite ouverture dudit panneau de circuit (15) pour entrer en contact avec des conducteurs sélectionnés (16) prévus sur ledit panneau de circuit (15), ledit bot- tier de composant (10) présentant des conducteurs (ll) qui émergent sur plusieurs de ses côtés et sont raccordés audit panneau de circuit (15) s et
- des moyens d'accouplement (30) servant à fixer ledit bottier (10) à ladite plaque de refroidissement (20) par une liaison flexible.
ll - Dispositif de circuit électronique selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits moyens d'accouplement (30in sont constitués par un organe de fixation élastique (30).
12 - Dispositif de circuit électronique selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une matière conductrice de la chaleur (25) est interposée entre ladite plaque de refroidissement (20) et ledit bottier (10).
FR868606059A 1985-04-26 1986-04-25 Appareil et procede pour etablir une liaison thermique entre un boitier de semi-conducteur et la plaque de refroidissement et une liaison electrique entre les conducteurs du boitier, et un panneau de circuit imprime Expired - Lifetime FR2581250B1 (fr)

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