FR2639476A1 - Electrically insulating and good heat-conducting composite elements, and assemblies employing such elements - Google Patents

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Abstract

Electrically insulating and good heat-conducting composite element. It consists of a stack of at least two metal layers 1 separated by thin electrically insulating sheets 2 formed in particular of a polymer. The composite element can take the form of washers, tubes, collars, etc. Two electrically conducting parts at different potentials rest on the free surfaces 3, 4. Certain particular modes of assembly also come within the invention. Application to power electronics.

Description

ELEMENTS COMPOSITES ISOLANTS ELECTRIQUES ET BONS
CONDUCTEURS THERMIQUES ET ASSEMBLAGES METTANT EN
OEUVRE DE TELS ELEMENTS.ELECTRICAL INSULATING AND GOOD COMPOSITE ELEMENTS
THERMAL CONDUCTORS AND ASSEMBLIES USING
WORK OF SUCH ELEMENTS.

DESCRIPTION
La présente invention se rapporte d'une façon générale à des éléments composites qui soient à la fois isolants électriques et bons conducteurs thermiques et à des assemblages particuliers mettant en oeuvre de tels éléments.DESCRIPTION
The present invention relates generally to composite elements which are both electrical insulators and good thermal conductors and to particular assemblies using such elements.

Un bon écoulement de La chaleur produite par un certain nombre de composants électroniques, par exemple les transistors de puissance, est nécessaire afin de Les faire travailler au mieux de leurs possibilités. On est donc amené à réaliser des assemblages du composant électronique avec un support qui sert de radiateur. Le composant et le radiateur sont réunis par un élément d'assemblage qui doit fréquemment etre à la fois bon conducteur thermique et isolant électrique car le radiateur est le plus souvent métallique. Il s'agi t donc de trouver des éléments d'assemblage qui présentent ces deux propriétés ainsi que des caractérisques mécaniques satisfaisantes. A good flow of heat The heat produced by a certain number of electronic components, for example the power transistors, is necessary in order to make them work to the best of their possibilities. It is therefore necessary to make assemblies of the electronic component with a support which serves as a radiator. The component and the radiator are joined by an assembly element which must frequently be both good thermal conductor and electrical insulator because the radiator is most often metallic. It is therefore a question of finding assembly elements which have these two properties as well as satisfactory mechanical characteristics.

La soudure directe du composant sur le radiateur présente des inconvénients parce qu'elle emploie souvent des métaux coûteux, et sa fiabilité n'est pas toujours suffisante. Les colles peuvent quant à eLLes se dégrader avec le temps. Direct welding of the component on the radiator has drawbacks because it often uses expensive metals, and its reliability is not always sufficient. Glues can deteriorate over time.

On a égaLement Largement utilisé des rondeLles isolantes éLectriques intercalées entre le radiateur et le composant. La liaison se fait éventuellement encore par soudure ou collage, mais peut également utiliser un boulon. We also widely used electrically insulating rings inserted between the radiator and the component. The connection may also be made by welding or gluing, but may also use a bolt.

Ces rondelles sont souvent en mica, mais elles présentent alors l'inconvénient de ne pas assurer un contact parfait entre les pièces assemblées, si bien qu'on a proposé de les recouvrir de vernis ou de graisse pour faciliter les transferts thermiques, ce qui complique la fabrication du circuit électronique. These washers are often made of mica, but they then have the disadvantage of not ensuring perfect contact between the assembled parts, so that it has been proposed to cover them with varnish or grease to facilitate heat transfers, which complicates the manufacture of the electronic circuit.

Les rondelles d'oxyde de béryllium sont fort coûteuses alors que celles d'alumine, éventuellement recouvertes de fines couches de cuivre sur ses faces opposées, ne sont pas non plus très bonnes car l'alumine est un produit cassant. On peut en dire autant d'autres produits tels que le verre et la porcelaine. The beryllium oxide rings are very expensive while those of alumina, possibly covered with thin layers of copper on its opposite faces, are not very good either because alumina is a brittle product. The same can be said of other products such as glass and porcelain.

On propose d'après l'invention un élément composite dépourvu de ces inconvénients et qui forme à tous points de vue un excellent intercalaire entre deux pièces à des potentiels électriques différents et entre
Lesquelles on veut favoriser la conduction de chaleur.According to the invention, a composite element is proposed which is free from these drawbacks and which in all respects forms an excellent interlayer between two parts at different electrical potentials and between
Which we want to promote heat conduction.

Les matériaux de cet élément composite sont bon marché et la fabrication est facile puisqu'on peut recourir à tous les procédés usuels d'usinage, de découpage d'emboutissage, de repoussage, etc., le cas échéant.The materials of this composite element are inexpensive and the manufacture is easy since it is possible to use all the usual methods of machining, stamping cutting, embossing, etc., if necessary.

L'éLément ainsi obtenu présente une bonne résistance mécanique, stable avec le temps, et son élasticité permet d'assurer par serrage une bonne surface d'échange thermique sans courir le risque de casser L'élément. The Element thus obtained has good mechanical strength, stable over time, and its elasticity makes it possible to ensure by clamping a good heat exchange surface without running the risk of breaking the Element.

Sous sa forme la plus généra Le, L'élément composite selon l'invention est constitué de plusieurs couches d'un métaL bon conducteur de la chaleur, tel que le cuivre ou L'aluminium, et de feuilles minces isolantes électriques qui séparent Les couches métalLiques et adhèrent chacune à deux couches métalliques. In its most general form, the composite element according to the invention consists of several layers of a metaL which is a good conductor of heat, such as copper or aluminum, and of thin electrical insulating sheets which separate the layers. metalLiques and each adhere to two metallic layers.

Les inventeurs ont constaté que l'interposition de ces feuilles minces, qui sont notamment constituées de polymères, ne compromet pas dans l'élément composite les bonnes propriétés mécaniques que le métal lui apporte et qu'elles introduisent une isolation électrique parfaite sans produire une résistance excessive à L'écoulement de chaleur. The inventors have found that the interposition of these thin sheets, which are in particular made of polymers, does not compromise in the composite element the good mechanical properties that the metal gives it and that they introduce perfect electrical insulation without producing resistance. excessive heat flow.

L'élément composite utilisé comme intercalaire peut prendre des formes très variées. Si
Les couches et les feuilles sont planes, ce sera une rondelle ; si elles sont tubulaires, ce sera un manchon. D'autres formes plus complexes, telles que le manchon à collerette et le rivet, appartiennent également à l'invention.The composite element used as a spacer can take a variety of forms. Yes
The layers and sheets are flat, it will be a washer; if they are tubular, it will be a sleeve. Other more complex shapes, such as the collar sleeve and the rivet, also belong to the invention.

L'élément composite peut etre utilisé directement en tant que radiateur pour un composant électronique appliqué contre l'une de ses faces bonne conductrice de La chaleur, par exemple à l'aide d'un boulon isolé du radiateur. Cette isolation électrique pourra se faire grâce à une rondelle intercalaire selon l'invention ; on pourra aussi graver la deuxième face de la plaque composite, selon un contour fermé autour de la surface d'appui d'un boulon électriquement conducteur, pour réaliser l'équivalent de cette rondelle. The composite element can be used directly as a radiator for an electronic component applied against one of its sides which is good conductor of heat, for example using a bolt insulated from the radiator. This electrical insulation can be done using an intermediate washer according to the invention; it is also possible to engrave the second face of the composite plate, according to a closed contour around the bearing surface of an electrically conductive bolt, to produce the equivalent of this washer.

Enfin, l'élément composite peut être utilisé en tant que capot refroidisseur des composants ~lectroniques ; il est alors formé selon un bottier et assure également la fonction de protection des composants contenus à l'intérieur. Dans ce cas, il est préférable de fixer les composants à refroidir i la face intérieure de ce bottier, ou de les fixer à un couvercle plan selon l'invention, afin de bénéficier de la bonne conduction thermique du composite. Finally, the composite element can be used as a cooling hood for the electronic components; it is then formed in a shoemaker and also ensures the protection function of the components contained inside. In this case, it is preferable to fix the components to be cooled to the inner face of this case, or to fix them to a flat cover according to the invention, in order to benefit from the good thermal conduction of the composite.

On peut également les fixer à La face extérieure du bottier en gravant cette face comme déjà mentionné ci-dessus. They can also be fixed to the outside face of the case by engraving this face as already mentioned above.

L'invention concerne également des assemblages simples et fiables mettant en oeuvre certains de ces éléments composites. The invention also relates to simple and reliable assemblies using some of these composite elements.

On va maintenant décrire plus en détail l'invention à l'aide des figures annexées, énumérées ci-après et qui sont données à titre illustratif et nullement limitatif :
- la figure 1 représente une vue fragmentaire d'un éLément composite conforme à l'invention,
- les figures 2 à 7 représentent diverses formes particulières que les éléments composites peuvent prendre, et
- Les figures 8 à 13 représentent divers assemblages utilisant les éléments composites.The invention will now be described in more detail with the aid of the appended figures, listed below and which are given by way of illustration and in no way limitative:
FIG. 1 represents a fragmentary view of a composite element according to the invention,
FIGS. 2 to 7 represent various particular forms that the composite elements can take, and
- Figures 8 to 13 show various assemblies using the composite elements.

L'élément composite représenté sur la figure 1 est donc constitué, sous sa forme la plus générale, d'un empilement de couches métalliques 1 entre lesquelles se trouvent des feuilles isolantes électriques 2 qui adhèrent chacune à deux couches métalliques 1. Deux couches métalliques extrêmes 1', auxquelles une seule feuille isolante 2 adhère, présentent une face libre 3 ou 4 opposée à cette feuille isoLante 2 et destinée à venir au contact respectivement de la pièce émettrice de chaleur et du radiateur. The composite element shown in FIG. 1 therefore consists, in its most general form, of a stack of metallic layers 1 between which there are electrical insulating sheets 2 which each adhere to two metallic layers 1. Two extreme metallic layers 1 ', to which a single insulating sheet 2 adheres, have a free face 3 or 4 opposite this insulating sheet 2 and intended to come into contact with the heat emitting part and the radiator respectively.

Le choix du nombre de couches métalliques 1 et de feuilles isolantes 2, de même que celui de leurs matériaux et de Leurs épaisseurs, dépend bien entendu de l'application. The choice of the number of metallic layers 1 and of insulating sheets 2, as well as that of their materials and of their thicknesses, depends of course on the application.

On peut toutefois citer comme matériau intéressant le cuivre ou l'aluminium, dont la conductivité thermique est excellente, pour les couches métalliques 1 et un polymère tel que le Kapton ou un polyimide pour les feuilles isolantes 2. D'une façon générale, les feuilles isolantes 2 devront être deux fois plus minces au moins que les couches métalliques 1, et éventuellement beaucoup moins. Des valeurs plausibles sont 0,25 à îmm pour les couches métalliques 1 et au-dessous d'un dixième de millimètre pour les feuilles isolantes 2. As an interesting material, however, mention may be made of copper or aluminum, whose thermal conductivity is excellent, for the metal layers 1 and a polymer such as Kapton or a polyimide for the insulating sheets 2. In general, the sheets insulation 2 should be at least twice as thin as the metal layers 1, and possibly much less. Plausible values are 0.25 to 1 mm for metallic layers 1 and below a tenth of a millimeter for insulating sheets 2.

Un élément composite particulièrement simple est celui de La figure 2 : il s'agit d'une rondelle discoidate pleine 10 composée de deux couches métalliques 1 planes et d'une feuille isolante 2 également plane. La feuille isolante 2 peut présenter avantageusement un pourtour débordant 11 qui allonge les Lignes de champ électrique entre les deux couches métalliques 1 à Leur périphérie et parfait donc l'isolation électrique. A particularly simple composite element is that of FIG. 2: it is a solid discoidate washer 10 made up of two flat metallic layers 1 and an insulating sheet 2 also flat. The insulating sheet 2 can advantageously have a projecting periphery 11 which lengthens the electric field lines between the two metal layers 1 at their periphery and therefore perfect the electrical insulation.

La surface extérieure de l'élément composite, aussi bien ses faces extrêmes 3 et 4 que sa tranche, peut être recouverte de revêtements quelconques pour par exemple lutter contre la corrosion. The outer surface of the composite element, both its end faces 3 and 4 as well as its edge, can be covered with any coatings to for example fight against corrosion.

D'autres formes de réaLisation de l'invention apparaissent sur les figures 3 et 7 ; on notera que, quoiqu'elles ne comportent que deux couches métalliques 1 et une feuille isolante 2 dessinées, elles pourraient en comporter davantage, conformément à l'enseignement de la figure 1. Other embodiments of the invention appear in Figures 3 and 7; it will be noted that, although they comprise only two metallic layers 1 and an insulating sheet 2 drawn, they could comprise more, in accordance with the teaching of FIG. 1.

La figure 3 représente une rondelle discoïdale femelle 12, identique à la précédente Si ce n'est qu'elle comporte un évidement central 13 destiné à un boulon. Un autre pourtour débordant 11' de la feuille isolante 2 peut s'étendre dans L'évidement central 13. Figure 3 shows a female discoid washer 12, identical to the previous one except that it has a central recess 13 intended for a bolt. Another circumference projecting 11 ′ from the insulating sheet 2 can extend into the central recess 13.

Dans la réalisat;on de la figure 4, les couches métalliques 1 et les feuilles isolantes 2 ne sont pas planes mais tubulaires et coaxiales pour former un manchon tubulaire 15.  In the embodiment, in FIG. 4, the metal layers 1 and the insulating sheets 2 are not flat but tubular and coaxial to form a tubular sleeve 15.

La figure 5 représente quant à elle une rondelle maIe 16 composée de l'union d'un manchon tubulaire 19 analogue à celui référencé 15 sur la figure précédente et d'une collerette plane 17 analogue à la rondelle femelle 12 et qui s'étend à partir d'une extrémité du manchon tubulaire 19 radialement vers
L'extérieur. Un tel élément peut être fabriqué à partir d'une rondelle plane par emboutissage. La continuité des couches métalliques 1 et des feuilles isolantes 2 est alors parfaitement respectée à la jonction angulaire 18.FIG. 5 represents a maIe washer 16 composed of the union of a tubular sleeve 19 similar to that referenced 15 in the previous figure and a flat collar 17 similar to the female washer 12 and which extends to from one end of the tubular sleeve 19 radially towards
The exterior. Such an element can be manufactured from a flat washer by stamping. The continuity of the metal layers 1 and of the insulating sheets 2 is then perfectly respected at the angular junction 18.

Le découpage de la collerette 17 par tout moyen approprié permet de conduire à la disposition de la figure 4. Cutting the collar 17 by any suitable means leads to the arrangement of FIG. 4.

La figure 6 montre que les couches métalliques I et les feuilles isolantes 2 peuvent être des surfaces planes de plus grandes dimensions servant par elles-mêmes de radiateur. Il est alors possible de ménager dans L'une des couches métalliques extrêmes 1', ou éventuellement dans les deux, des tlots conducteurs 20 obtenus en retirant la couche métallique 1' autour du périmètre 21 de ces flots 20 jusqu'à mettre la feuille isolante 2 à nu. Chacun des trots 20 peut alors recevoir un composant électronique différent destiné à être porté à un potentiel particulier. FIG. 6 shows that the metal layers I and the insulating sheets 2 can be planar surfaces of larger dimensions serving by themselves as a radiator. It is then possible to provide in one of the extreme metal layers 1 ′, or possibly in both, conductive blocks 20 obtained by removing the metal layer 1 ′ around the perimeter 21 of these flows 20 until the insulating sheet is put 2 naked. Each of the trots 20 can then receive a different electronic component intended to be brought to a particular potential.

La plaque composite 22 gravée ou non pour créer des tlots 20 peut être recourbée par emboutissage pour former un bottier complet présentant une bien meilleure conduction thermique entre intérieur et extérieur que les capots plastiques de l'art antérieur, tout en leur étant équivalent sur le plan de l'isolation électrique. Il est en outre moins fragile, moins perméable aux parasites électromagnétiques et présente une meilleure tenue à la chaleur que ces capots plastiques.  The composite plate 22 engraved or not to create blocks 20 can be bent by stamping to form a complete shoemaker presenting a much better thermal conduction between inside and outside than the plastic covers of the prior art, while being equivalent to them on the plan electrical insulation. It is also less fragile, less permeable to electromagnetic interference and has better heat resistance than these plastic covers.

La figure 7 représente une autre rondelle pleine 24 qui diffère de celles de la figure 2 en ce qu'une des couches métalliques, référencée ici 25, a le même diamètre que la feuille isolante 26, alors que l'autre couche métallique 27 est entièrement à l'intérieur du périmètre de la feuille isolante 26. On retrouve l'avantage du pourtour saillant il de la figure 2, c'est-à-dire l'allongement des lignes de champ électrique entre les couches métalliques 26 et 27, tout en offrant un meilleur soutien de la feuille isolante 26. FIG. 7 represents another solid washer 24 which differs from those in FIG. 2 in that one of the metal layers, referenced here 25, has the same diameter as the insulating sheet 26, while the other metal layer 27 is entirely inside the perimeter of the insulating sheet 26. We find the advantage of the projecting periphery it of FIG. 2, that is to say the elongation of the electric field lines between the metal layers 26 and 27, all by providing better support for the insulating sheet 26.

Divers assemblages utilisant des éléments conformes à l'invention sont décrits figures 8 à 13. Various assemblies using elements in accordance with the invention are described in FIGS. 8 to 13.

La figure 8 représente un montage isolateur électrique permettant de relier deux pièces 38 et 39 à des potentiels différents au moyen d'un boulon conducteur. Comme le représente cette figure 8, un montage possible dans le cas de tensions élevées consiste alors à disposer deux empilements 40 et 41 de rondelles femelles 12 de part et d'autre d'une des pièces 38. Un des empilements 40 est disposé plus précisément entre les deux pièces 38 et 39 et l'autre 41 entre la première pièce 38 et une joue métallique 42. Cet empilement de rondelles élémentaires à deux couches métalliques et une feuille isolante peut être remplacé par une rondelle unique formée d'un plus grand nombre de couches et de feuilles et présentant les mêmes dimensions géométriques avec une efficacité de conduction thermique et d'isolation électrique semblable.Cette constatation est encore valable pour d'autres assemblages dont la description va suivre. Le boulon conducteur 43 s'étend entre la seconde pièce 39 et la joue métallique 42, appuie sur celles-ci et exerce donc un serrage de l'ensemble. La joue ntaliiquc 42 et la seconde pièce 39 sont au même potentiel électrique, ce qui impose d'avoir deux empilements 40 et 41 semblables. Il est en outre utile de disposer un fanchon isolant 44 cylindrique autour de la tige de vis du boulon 43 pour l'isoler de la première pièce 38 et des rondelles 12. Dans le cas de tensions faibles, les empilements 40 et 41 peuvent chacun être remplacés par une seule rondelle selon l'invention. FIG. 8 represents an electrical isolator assembly allowing two parts 38 and 39 to be connected to different potentials by means of a conductive bolt. As shown in FIG. 8, a possible assembly in the case of high voltages then consists in placing two stacks 40 and 41 of female washers 12 on either side of one of the parts 38. One of the stacks 40 is more precisely arranged between the two parts 38 and 39 and the other 41 between the first part 38 and a metal cheek 42. This stack of elementary washers with two metal layers and an insulating sheet can be replaced by a single washer formed by a larger number layers and sheets and having the same geometrical dimensions with a similar thermal conduction and electrical insulation efficiency. This observation is still valid for other assemblies whose description will follow. The conductive bolt 43 extends between the second part 39 and the metal cheek 42, presses on them and therefore exerts a tightening of the assembly. The ntaliiquc cheek 42 and the second part 39 are at the same electrical potential, which requires having two stacks 40 and 41 similar. It is also useful to have a cylindrical insulating plug 44 around the screw rod of the bolt 43 to isolate it from the first part 38 and the washers 12. In the case of low tensions, the stacks 40 and 41 can each be replaced by a single washer according to the invention.

Dans le cas concret du transistor de puissance 30 monté sur radiateur 31, la figure 9 montre qu'on peut utiliser une rondelle 12 entre le transistor 30 et le radiateur 31 entourant un boulon conducteur 46, accompagnés d'un manchon à collerette 16 conforme à la figure 5, entre le bouchon conducteur 45 et le radiateur 31, la collerette étant serrée par l'écrou.  In the specific case of the power transistor 30 mounted on a radiator 31, FIG. 9 shows that a washer 12 can be used between the transistor 30 and the radiator 31 surrounding a conductive bolt 46, accompanied by a collar sleeve 16 conforming to Figure 5, between the conductive plug 45 and the radiator 31, the flange being tightened by the nut.

Le radiateur massif 31 de la figure 9 peut avantageusement être remplacé par une plaque composite 22 du type de celle représentée figure 6 comme on le voit sur la figure 10. Une attaque chimique selon un contour fermé 21 permet d'isoler le boulon conducteur 48 de la face inférieure de la plaque composite 22. Une rondelle plate 12 est éventuellement serrée entre l'écrou du boulon conducteur 48 et un pilot 20. Le boulon conducteur 48 s'étend plus précisément dans un perçage 47 opéré au centre de l'5lot 20 et de part en part de la plaque composite 22. Le transistor 30 s'appuie quant à lui sur la face supérieure de la plaque composite 22. The massive radiator 31 of FIG. 9 can advantageously be replaced by a composite plate 22 of the type of that represented in FIG. 6 as seen in FIG. 10. A chemical attack according to a closed contour 21 makes it possible to isolate the conductive bolt 48 from the underside of the composite plate 22. A flat washer 12 is possibly tightened between the nut of the conductive bolt 48 and a pilot 20. The conductive bolt 48 extends more precisely in a bore 47 operated in the center of the 5lot 20 and right through the composite plate 22. The transistor 30 rests on the upper face of the composite plate 22.

La plaque composite 22 de la figure 6 peut être utilisée (figure 11) pour porter des composants électroniques 49a, 49b, etc., chacune d'entre elles étant collée sur un tlot 20a, 2tub, etc., associé. Leurs connexions électriques respectives 50a, 50b, etc. sont tenues éloignées de la plaque composite 22 qui est ici illustrée recourbée en bottier.  The composite plate 22 of FIG. 6 can be used (FIG. 11) to carry electronic components 49a, 49b, etc., each of them being glued to an associated tlot 20a, 2tub, etc. Their respective electrical connections 50a, 50b, etc. are kept away from the composite plate 22 which is shown here bent in a bootmaker.

Les plaques composites selon l'invention peuvent remplacer les capots métalliques ou plastiques habituellement utilisés en conciliant leurs avantages respectifs. Une telle plaque, recourbée et dépourvue d'flots 20a, 20b,..., peut être associée à un couvercle plan composite selon l'invention, lui-meme gravé, muni d'ilotes pour former un bottier fermé. De même, on pourrait ménager des rlots sur la face externe du bottier de la figure 11 pour porter par exemple des transistors tels que celui représenté sur la figure 10 : le transistor serait alors disposé sur la face externe du bottier de la figure 11 et isolé du reste de cette face par un flot l'entourant ; les connexions du transistor seraient effectuées à l'intérieur du bottier de la figure 11. The composite plates according to the invention can replace the metal or plastic covers usually used by reconciling their respective advantages. Such a plate, curved and devoid of waves 20a, 20b, ..., can be associated with a composite flat cover according to the invention, itself engraved, provided with islands to form a closed shoemaker. Likewise, one could arrange coils on the external face of the case of FIG. 11 to carry for example transistors such as that represented in FIG. 10: the transistor would then be placed on the external face of the case of FIG. 11 and isolated from the rest of this face by a stream surrounding it; the connections of the transistor would be made inside the case of figure 11.

La figure 12 montre qu'on peut employer la rondelle sale 16 de la figure 5 comme élément intercalaire entre une vis conductrice 53 et une pièce alésée 54 telle qu'une plaque à un potentiel électrique différent. La tête de vis 55 appuie sur la collerette 17, alors que le manchon tubulaire 19 est engagé dans l'alésage 56 et sépare la pièce alésée 54 de la tige de vis 57. FIG. 12 shows that the dirty washer 16 of FIG. 5 can be used as an intermediate element between a conductive screw 53 and a bored part 54 such as a plate with a different electrical potential. The screw head 55 presses on the collar 17, while the tubular sleeve 19 is engaged in the bore 56 and separates the bored part 54 from the screw rod 57.

Si le manchon tubulaire 19 a une longueur suffisante, il dépasse de la pièce 54 à l'opposé de la collerette 17 et on peut éventueLle#ent, avant l'insertion de la vis, déformer vers l'extérieur l'extrémité correspondante du manchon tubulaire 19 pour constituer un rivet 59 solidaire de la pièce alésée 54. If the tubular sleeve 19 has a sufficient length, it protrudes from the part 54 opposite the flange 17 and it is possible, before inserting the screw, to deform outward the corresponding end of the sleeve tubular 19 to constitute a rivet 59 integral with the bored part 54.

Ce rivet 59, comme l'illustre la figure 13, se distingue de la rondelle mêle 16 par un rebord plan 58 à l'opposé de la collerette 17. L'évidement central du rivet 59 peut alors recevoir une tige de vis ou une tige coulissante 60 à un potentiel électrique différent de celui de la pièce alésée 54.  This rivet 59, as illustrated in FIG. 13, differs from the mixed washer 16 by a flat rim 58 opposite the flange 17. The central recess of the rivet 59 can then receive a screw rod or a rod sliding 60 at an electrical potential different from that of the bored part 54.

La liaison rigide entre les pièces par l'intermédiaire des éléments composites n'est pas forcément réalisée par des boulons. Il est possible d'utiliser des rivets ou de souder les pièces sur les surfaces libres 3 et 4 par un matériau d'apport bon conducteur thermique.  The rigid connection between the parts via the composite elements is not necessarily carried out by bolts. It is possible to use rivets or to weld the parts on the free surfaces 3 and 4 with a filler material which is a good thermal conductor.

Claims (23)

REVENDICATIONS 1. Elément composite isolant électrique et bon conducteur thermique, destiné à être intercale entre deux pièces à des potentiels électriques différents, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins deux couches (1, 1') en un métal bon conducteur de la chaleur et de feuilles minces isolantes électriques (2) qui séparent les couches métalliques et adhèrent chacune à deux couches métalliques, les pièces étant appliquées sur une surface libre (3, 4) de deux couches métalliques extrêmes (1') auxquelles une seule feuille isolante t2) adhère. 1. Electrically insulating and good thermal conductive composite element, intended to be interposed between two parts with different electric potentials, characterized in that it consists of at least two layers (1, 1 ') made of a metal which is a good conductor of heat and electrically insulating thin sheets (2) which separate the metallic layers and each adhere to two metallic layers, the parts being applied to a free surface (3, 4) of two extreme metallic layers (1 ') to which a single sheet insulator t2) adheres. 2. Elément composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le métal est du cuivre ou de l'aluminium. 2. Composite element according to claim 1, characterized in that the metal is copper or aluminum. 3. Elément composite suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les feuilLes isolantes sont en polymère. 3. Composite element according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the insulating sheets are made of polymer. 4. Elément composite suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le polymère est du polyimide. 4. Composite element according to claim 3, characterized in that the polymer is polyimide. 5. Elément composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les feuilles isolantes sont au moins deux fois plus fines que les couches métalliques auxquelles elles adhèrent. 5. Composite element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the insulating sheets are at least twice as thin as the metal layers to which they adhere. 6. Elément composite suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que certaines au moins des feuilles (26) isolantes débordent (11) d'au moins une des couches métalliques (27) auxquelles elles adhèrent. 6. Composite element according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least some of the insulating sheets (26) project (11) from at least one of the metal layers (27) to which they adhere. 7. élément composite (10, 12, 24) suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il ne comprend que deux couches métalliques et une feuille isolante. 7. composite element (10, 12, 24) according to claim 6, characterized in that it comprises only two metallic layers and an insulating sheet. 8. élément composite (12) suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la feuille isolante déborde des deux couches métalliques. 8. composite element (12) according to claim 7, characterized in that the insulating sheet projects beyond the two metal layers. 9. élément composite (22) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins une des deux couches métalliques extrêmes est morcelée en parties séparées (20).  9. composite element (22) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at least one of the two extreme metal layers is broken up into separate parts (20). 10. Elément composite (22) suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les couches métalliques et les feuilles isolantes sont des plaques recourbées. 10. Composite element (22) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the metal layers and the insulating sheets are curved plates. 11. Elément composite (10, 12) suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les couches métalliques et les feuilles isolantes sont des plaques planes. 11. Composite element (10, 12) according to claim 10, characterized in that the metal layers and the insulating sheets are flat plates. 12. Elément composite suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les plaques sont discoidates.  12. Composite element according to claim 11, characterized in that the plates are discoidates. 13. élément composite (12 > suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les plaques sont évidées (13) au centre. 13. composite element (12> according to claim 12, characterized in that the plates are hollowed out (13) in the center. 14. Elément composite (15) suivant L'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les couches métalliques et les feuilles isolantes sont des tubes coaxiaux constituant un manchon. 14. Composite element (15) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the metal layers and the insulating sheets are coaxial tubes constituting a sleeve. 15. Elément composite (16) suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les couches métalliques t1) et les feuilles isolantes (2) sont prolongées à une extrémité par des parties planes s'étendant vers l'extérieur des tubes, les parties planes formant une collerette. 15. Composite element (16) according to claim 14, characterized in that the metal layers t1) and the insulating sheets (2) are extended at one end by flat parts extending towards the outside of the tubes, the flat parts forming a collar. 16. Elément composite (59) suivant la revendication 14, caractérisé en ce que les tubes sont prolongés à leurs extrémités par deux rebords (17, 58) s'étendant à l'extérieur des tubes. 16. Composite element (59) according to claim 14, characterized in that the tubes are extended at their ends by two flanges (17, 58) extending outside the tubes. 17. Assemblage de deux pièces par un moyen de liaison isolant électrique, caractérisé en ce qu'il utilise au moins un élément composite conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 16 entre les deux pièces, chacune des pièces étant appliquée sur une surface libre (3, 4) respective de l'élément. 17. Assembly of two parts by an electrical insulating connection means, characterized in that it uses at least one composite element according to any one of claims 1 to 16 between the two parts, each of the parts being applied to a surface free (3, 4) respectively of the element. 18. Assemblage selon la revendication 17, caractérisé en ce que le moyen de liaison est un boulon (32, 43, 46) et que les éléments composites sont conformes à la revendication 13, entourent le boulon et sont disposés entre les pièces. 18. An assembly according to claim 17, characterized in that the connecting means is a bolt (32, 43, 46) and that the composite elements conform to claim 13, surround the bolt and are arranged between the parts. 19. Assemblage d'une piéce sur une surface, caractérisé en ce que la surface est un élément composite (22) conforme à la revendication 9, la pièce (49) reposant sur une seule des parties séparées (20) de la couche extrême morcelée. 19. Assembly of a part on a surface, characterized in that the surface is a composite element (22) according to claim 9, the part (49) resting on only one of the separate parts (20) of the fragmented extreme layer . 20. Assemblage d'une première pièce (30) sur une seconde pièce (31) au moyen d'un boulon à tige (46, 48) fixé à la première pièce et passant à travers la seconde pièce, caractérisé en ce qu'il comprend, disposé autour de la tige du boulon et au contact de la seconde pièce (31), au moins un élément composite (12, 45) conforme à l'une des revendications 13 et 15. 20. Assembly of a first part (30) on a second part (31) by means of a rod bolt (46, 48) fixed to the first part and passing through the second part, characterized in that it comprises, arranged around the bolt rod and in contact with the second part (31), at least one composite element (12, 45) according to one of claims 13 and 15. 21. Assemblage de deux pièces (38, 39) par un boulon, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon tubulaire (44) isolant électrique entourant te boulon, deux groupes (40, 4i) comprenant chacun au moins un élément composite (12) conforme à La revendication 13, les deux groupes entourant le manchon, un des groupes (40) étant situé entre les deux pièces, l'autre groupe (41) étant séparé du premier groupe par une des pièces (38), le boulon exerçant un serrage entre ledit autre groupe (41) et l'autre pièce (39). 21. Assembly of two parts (38, 39) by a bolt, characterized in that it comprises a tubular electrical insulating sleeve (44) surrounding the bolt, two groups (40, 4i) each comprising at least one composite element (12 ) according to claim 13, the two groups surrounding the sleeve, one of the groups (40) being located between the two parts, the other group (41) being separated from the first group by one of the parts (38), the bolt exerting a clamping between said other group (41) and the other part (39). 22. Assemblage d'une pièce (53) à tige (57) et épaulement (55) sur une surface alésée (54), la tige pénétrant dans l'alésage (56), caractérisé en ce qu'il utilise un élément composite (16) conforme à la revendication 15, dont le manchon (19) entoure la tige et pénètre dans l'alésage, et la collerette (17) s'étend entre la surface (54) et l'épaulement (55). 22. Assembly of a part (53) with rod (57) and shoulder (55) on a bored surface (54), the rod penetrating into the bore (56), characterized in that it uses a composite element ( 16) according to claim 15, whose sleeve (19) surrounds the rod and enters the bore, and the flange (17) extends between the surface (54) and the shoulder (55). 23. Assemblage d'une tige (60) à travers un alésage d'une plaque (54), caractérisé en ce qu'il utilise un élément composite (59) conforme à la revendication 16 dont le manchon entoure la tige et s'étend à travers l'alésage et les rebords (17, 58) s'étendent sur la plaque.  23. Assembly of a rod (60) through a bore of a plate (54), characterized in that it uses a composite element (59) according to claim 16, the sleeve of which surrounds the rod and extends through the bore and the flanges (17, 58) extend over the plate.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2721438A1 (en) * 1994-06-21 1995-12-22 Jacques Daniel Lhomme Controlled locking mechanism esp. for power semi-conductors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0126606A2 (en) * 1983-05-16 1984-11-28 Illinois Tool Works Inc. Heat sink assemblies and electrical insulators used therein
US4602125A (en) * 1985-05-10 1986-07-22 The Bergquist Company Mounting pad with tubular projections for solid-state devices
EP0257466A2 (en) * 1986-08-27 1988-03-02 General Electric Company Low thermal expansion,heat conducting laminates having layersof metal and reinforced polymer matrix composite

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0126606A2 (en) * 1983-05-16 1984-11-28 Illinois Tool Works Inc. Heat sink assemblies and electrical insulators used therein
US4602125A (en) * 1985-05-10 1986-07-22 The Bergquist Company Mounting pad with tubular projections for solid-state devices
EP0257466A2 (en) * 1986-08-27 1988-03-02 General Electric Company Low thermal expansion,heat conducting laminates having layersof metal and reinforced polymer matrix composite

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, vol. 19, no. 12, mai 1977, pages 4666-4667, New York, US; C.N. LIU: "Matching the thermal coefficients of expansion of chips to module substrate" *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2721438A1 (en) * 1994-06-21 1995-12-22 Jacques Daniel Lhomme Controlled locking mechanism esp. for power semi-conductors

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