FR2824180A1 - Module de condensateur et dispositif semi-conducteur utilisant le module de condensateur - Google Patents

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Abstract

Un module de condensateur comprenant un condensateur à céramique pourvu d'éléments de cosses en vue de réduire la contrainte causée par une contrainte thermique ou une électrostriction dans le condensateur à céramique lui-même, et un dispositif semi-conducteur faisant usage du module de condensateur. Le module de condensateur et le dispositif semi-conducteur sont conçus de sorte à ce que leur taille soit réduite et leur fiabilité accrue. Le dispositif semi-conducteur comprend un circuit de conversion électrique composé de dispositifs de connexion et de diodes, d'un conducteur à polarité P (41) et d'un conducteur à polarité N (43) destinés à alimenter électriquement le circuit de conversion électrique, d'un condensateur à céramique pourvu de deux électrodes externes, d'éléments de cosses flexibles connectés aux électrodes externes, d'une plaque à rayonnement thermique placée dans le fond d'un boîtier, d'une résine isolante avec laquelle le circuit de conversion électrique est recouvert.

Description

est ininflammable et le gaz éle*ro-négatif est l'oxygène.
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MODULE DE CONDENSATEUR ET DISPOSITIF SEMI-CONDUCTEUR
UTILISANT LE MODULE DE CONDENSATEUR
ARRIERE-PLAN DE L' INVENTION
Domaine de l' invention La présente invention concerne un module de condensateur et un dispositif semi-conducteur utilisant le module de condensateur, elle concerne plus part icul ièrement un module de condensateur ut il. isé pour fabriquer un dispositif de conversion électrique, et elle concerne un dispositif semi-conducteur utilisant
le module de condensateur.
Description de l'art connexe
Des convertisseur électriques sont largement utilisés dans de nombreux types d'appareils électroniques industriels ou orientés client. Par exemple, dans un véhicule électrique propulsé par un moteur électrique à courant alternatif ou une voiture hybride propulsoe par un moteur à combustion interne et un moteur électrique à courant alternatif, un convertisseur électrique 101 (référencé ci-après sous l'appellation Art connexe n 1) est placé intermédiairement entre le moteur et un bloc d'alimentation de courant continu, comme représenté sur la figure 20. Comme représenté sur une vue en plan de la figure 18 et une vue en coupe de la figure 19, le convertisseur électrique 101 se compose d'un dispositif semi-conducteur 102 et d'un condensateur de filtrage 110 placé à l'extérieur du dispositif semi-conducteur 102. Le condensateur de filtrage 110 est nocessaire pour réduire les variations de la tension d'ondulation dans le bloc d'alimentation de courant continu. Le dispositif semi-conducteur 102 convertit le courant continu en courant alternatif au moyen de dispositifs de connexion 120 et de diodes 121 montés sur un panneau isolant 125 ou, à l' inverse, il convertit le courant alternatif en courant continu. Si un moteur triphasé est utilisé, le dispositif semi-conducteur 102 a trois phases: une phase U 140, une phase V 141, et une phase W 142. Le panneau isolant 125 est monté sur une plaque à rayonnement thermique 160, qui est fixce sur un boîtier 150 fabriqué dans une résine synChétique. Une pluralité de conducteurs de câblage interne est incorporée dans le boîtier 150 selon une technique de moulage par emboîtement. Les conducteurs présentent leurs parties exposoes sur la surface du boîtier 150, qui forment une cosse P 130 et une cosse N 131 du côté courant continu, et une cosse U 132, une cosse V 133 et une cosse W 134 du côté courant alternatif. De la même facon, les conducteurs sont connectés aux dispositifs de connexion 120 et aux diodes 121 par un schéma de câblage et des fils en aluminTum (non représentés) formés sur la surface du panneau isolant 125, pour former de ce fait le circuit représenté sur la figure 20. Un bloc d'alimentation de courant continu est connecté à la cosse P 130 et à la cosse N 131. Un moteur électrique à courant alternatif triphasé est connsaté à la cosse U 132, à la cosse V 133, et à la
cosse W 134 du côté courant alternatif.
Comme mentionné ci-dessus, le condensateur de filtrage 110 est placé à l'extérieur du dispositif
semi-conducteur 102 lorsque le dispositif semi-
conducteur constitue le convertisseur électrique de l'art connexe n 1. Pour cette raison, les fils électriques entre le condensateur de filtrage 110 et les dispositifs de connexion 120 dans le dispositif semiconducteur 102 sont longs et l' inductance est de ce fait importante. Une surtension transitoire élevée peut être provoquce dans de telles conditions. Par conséquent, il est nécessaire d' augmenter une pression de tenue des éléments semi-conducteurs, ce qui entraîne inévitablement une augmentation des coûts de fabrication. Comme l' inductance est accrue, il est nécessaire d' augmenter la capacité électrique du condensateur de filtrage 110 afin de réduire les ondulations dans la tension du bloc d'alimentation de courant continu. Par conséquent, le condensateur de filtrage 110 doit étre d'une dimension supérieure, ce qui résulte dans une augmentation globale de la taille
du convertisseur électrique 101.
Généralement, un condensateur électrolytique d'une forme cylindrique ou similaire est utilisé en tant que condensateur doté d'une capacité électrique plus élevoe. Si l'on utilise un condensateur de ce type, il est difficile d'utiliser l'espace efficacement. Ceci empêche toute réduction de la tail le du convert isseur
électrique 101.
La demande de brevet japonais mise à l' inspection publique N 10-304680 décrit l'utilisation d'un 3 0 condens at eur à cé rami que en t ant que condensat eur de filtrage afin de réduire la taille d'un dispositif semiconducteur, ainsi qu'une structure dans laquelle le condensateur à céramique est placé à proximité des dispositifs de connexion à l'intérieur du dispositif semi-conducteur (Art connexe n 2). Les figures 21 à 23 montrent la configuration d'un dispositif de conversion électrique conventionnel décrit dans la spécification
décrite dans cette publication.
Dans un mode de réalisation du dispositif de conversion électrique décrit dans l 'application de
brevet japonais mise à l' inspection publique N 10-
304680, un condensateur à céramique C est utilisé en tant que condensateur de filtrage monté sur un panneau de dispositif de commutation 226 sur lequel des transistors bipolaires à porte isolée (IGBT), etc., sont montés. Le condensateur à céramique C est refroidi par un élément de refroidissement 218, qui sert également à assurer le refroidissement des IGBT. De facon plus spécifique, comme représenté sur la figure 22, le condensateur à céramique C ayant la forme d'un bloc sensiblement rectangulaire est placé dans une position horizontale entre les conducteurs de câblage du bloc d'alimentation électrique, sur les côtés plus et moins (référencés ci-après sous l 'appellation Conducteur à polarité P 236P et Conducteur à polarité N 236N, dans le corps du document). En variante, le condensateur à céramique C peut être placé à la verticale, comme représenté sur la figure 23. Trois condensateurs à céramique connoctés en parallèle les uns par rapport aux autres peuvent être disposés selon une relation de type 1:1 avec les trois phases pour
réaliser un condensateur de filtrage.
Un des avantages présentés par l'utilisation d'un condensateur à céramique en tant que condensateur de filtrage réside dans le fait qu'un condensateur à céramique a une résistance interne moins importante que celle d'un condensateur électrolytique et qu'il permet de limiter la capacité électrique à une valeur nécessaire pour le filtrage tandis que dans l'art connexe, la capacité électrique est réglée à une valeur comparativement plus élevée pour permettre l 'absorption d'une tension d'ondulation. De facon plus spécifique, la capacité électrique nocessaire du condensateur de filtrage peut être limitée à plusieurs centaines de microfarads, alors que la capacité électrique de l'art connexe est de plusieurs dizaines de millifarads. Par conséquent, le condensateur de filtrage peut avoir une
taille réduite.
La structure décrite ci-dessus pose un problème en ce qui concerne la méthode de connexion entre le condensateur à céramique C et chaque conducteur à
polarité P 236P et chaque conducteur à polarité N 236N.
Un cas sera étudié dans lequel trois condensateurs à céramique connectés en parallèle constituent un condensateur de filtrage de la manière décrite dans la publication sus-mentionnée dans l'exemple décrit du dispositif de conversion électrique monté dans un
véhicule électrique.
Dans la spécification décrite dans la publication sus-mentionnce, il est dit que la capacité électrique nécessaire pour le filtrage peut être limitée à plusieurs centaines de microfarads si un condensateur à céramique est utilisé en tant que condensateur de filtrage. Toutefois, la dimension externe d'un condensateur à céramique intégré dans un boîtier dans lequel trois condensateurs à céramique sont connectés en parallèle les uns par rapport aux autres comme décrit dans la spécification mentionnée pour réaliser une telle capacité électrique doit être d'au moins
plusieurs dizaines de millimètres carrés.
Le procédé de connexion du condensateur à céramique C et de chaque conducteur à polarité P 236P et de chaque conducteur à polarité N 236N n'est pas décrit en détails dans la publication sus-mentionnce, mais le condensateur à céramique C et chaque conducteur à polarité P 236P et chaque conducteur à polarité N 236N dans l'état qui est représenté sur les figures 22 et 23 sont connoctés l'un à l'autre avec leur surface se faisant face l'une à l'autre. Du point de vue du montage sur un véhicule électrique, on pense quil est nécessaire que les surfaces connectées soient maintenues dans l'état connocté avec fiabilité, même lorsqu'elles sont forcées de vibrer, et il est aussi nocessaire que les surfaces connectées soient, non seulement en contact les unes avec les autres, mais aussi dans un état o elles sont fermement fixées les unes aux autres. De la même facon, bien qu'il soit nécessaire d'exercer une pression sensiblement élevée sur les surfaces de contact afin de garantir une connexion fiable par contact, aucun dispositif n'est prévu pour exercer une pression de contact sur les surfaces de contact dans l'art tel que cela ressort de
la description de la publication sus-mentionnée, et
l'on peut facilement en déduire que l'état de l'art a été proposé sans qu'une véritable fixation des surfaces
connsctéss ait été imaginée.
De plus, afin de faire le meilleur usage possible de la capacité électrique d'un condensateur à céramique, il est nécessaire d'optimiser l'uniformité de la densité de courant dans le condensateur à céramique. A cet effet, il est nécessaire que chaque conducteur à polarité P 236P et chaque conducteur à polarité N 236N soient connsctés à sensiblement la surface tout entière d'une électrode externe du condensateur à céramique, ou que la connexion soit répartie uniformément sur sensiblement la surface tout entière de l'électrode externe du condensateur à ceramlque. Généralement, un métal tel que du cuivre ayant une conductivité électrique élevoe et un coût peu élevé est utilisé comme matériau du conducteur à polarité P 236P et du conducteur à polarité N 236N auxquels le
condensateur à céramique est connecté.
Pour les raisons décrites ci-dessus, il est nécessaire pour que l'art connexe décrit dans la publication sus-mentionnée puisse être mis en oeuvre, que des matériaux différents par le coefficient de dilatation de la garniture, à savoir, une céramique et un métal, soient connectés dans un tel état que la surface de contact entre eux soit de plusieurs dizaines de millimètres carrés. Lors de la mise en oeuvre de l'art connexe selon ce critère, l 'apparition d'une contrainte thermique considérable au niveau des parties des deux éléments réunis l'un à l'autre ne peut pas être évitée. Par exemple, dans le cas du dispositif de
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conversion électrique monté dans un véhicule électrique, qui est fourni comme exemple dans la
spécification décrite dans la publication sus-
mentionnée, le dispositif de conversion électrique S dispose d'une plage de température de fonctionnement comprise entre 40 dogrés et 125 dogrés, et les composants sont soumis à une action thermique répétée en raison des variations de température dans cette plage. Dans une telle situation, il est inévitable que le joint ou le condensateur à céramique lui-même soient sérieusement endommagés par la contrainte thermique
provoquce par l' action thermique.
De plus, dans un cas o un condensateur à céramique à couches multiples, par exemple un condensateur utilisant de la céramique au titanate de baryum en tant que diélectrique, est utilisé à une tension élevoe ou dans une région de haute fréquence particulière, une électrostriction peut se produire facilement en raison d'un phénomène piézoélectrique affectant le diélectrique placé dans le corps principal du condensateur. La quantité d'électrostriction est particulièrement importante si la capacité électrique du condensateur à céramique à couches multiples est importante. Si, dans une situation o une telle électrostriction se produit, les éléments de connexion sont réunis à l'électrode externe dans un état o leurs surfaces de contact se font face l'une à l'autre de la manière décrite par rapport à l'art connexe décrit dans la publication susmentionnée, le déplacement du corps du condensateur résultant de l'électrostriction est limité de façon comparativement importante par les éléments de connexion ce qui permet de réduire l'échappement de la contrainte due à l'électrostriction d'une valeur comparativement importante. Il existe donc une possibilité que le condensateur à céramique soit endommagé en conséquence d'une telle condition. Toutefois, on pense que la structure décrite dans la demande de brevet japonais mise à l' inspection publique N 10-304680 a été conçue sans prendre en considération l' apparition d'une telle contrainte en
raison de la chaleur ou de l'électrostriction.
Les demandes de brevets japonais mises à l' inspection publique N 200022355E et 2000-235931 décrivent des structures (référencces ci-après sous l'appellation Art connexe n 3 et Art connexe n 4) qui lS ont été conçues pour éviter les problèmes de contrainte thermique et d'électrostriction tels que ceux décrits ci-dessus, et dans lesquelles un élément de cosse fabriqué dans une plaque de métal est procuré en tant qu'électrode externe du condensateur à céramique afin de réduire, par la déformation de l'élément de cosse y compris le recourbement, la contrainte exercce sur le joint et le corps principal du condensateur à céramique. Dans l'art décrit dans la demande de brevet japonais mise à l' inspection publique N 10-304680 toutefois, aucune application d'un condensateur à céramique pourvu d'un tel élément de cosse ntest envisagée. Aucun guide à propos d'un procédé d'application d'un tel condensateur à céramique ne peut étre obtenu à partir de l'art connexe. De la même façon, les condensateurs à céramique décrits dans les demandes de brevets japonais mises à l' inspection
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publique N 2000-223355 et 2000-235931 sont censés être connoctés à un élément plat tel qu'une carte à circuits imprimés sans qu'une interposition ne soit supposce entre les conducteurs qui se font face l'un à l'autre comme représenté sur les figures 22 et 23 de la demande de brevet japonais mise à l' inspection publique N 10-304680. Aucun guide à propos d'un procédé d'application ne peut être obtenu à partir de ces arts connexes. De plus, si les conducteurs à polarité P et à polarité N sont disposés le long d'une surface plane dans une application du condensateur à céramique décrit dans les demandes de brevets japonais mises à 1' inspection publique N 2000-223355 ou 2000-235931, le condensateur à céramique se trouve dans une position norizontale. Il est 3 noter que le terme "position horizontale" fait référence à un état dans lequel le condensateur à céramique est placé de tel le sorte qu'une des surfaces du condensateur à céramique présentant la partie la plus large (référencée ci-après sous l 'appellation Surface principale) est disposée de façon horizontale. En variante, le condensateur à
céramique peut se trouver dans une position verticale.
La surface principale du condensateur à céramique dans cette position est perpendiculaire à la surface sur laquelle est monté le condensateur à céramique. Si la tail le du condensateur à céramique est de plus ieurs dizaines de millimètres carrés, et si le condensateur à céramique se trouve dans la position horizontale, la taille du dispositif semiconducteur est considérablement grande. Pour éviter ceci, le condensateur à céramique est placé à la verticale, ou il est placé au-dessus du circuit de conversion électrique. Toutefois, il est difficile que chacun des condensateurs à céramique décrits dans les demandes de brevets japonais mises à l' inspection publique N 2000- 223355 ou 2000-235931 soient connectés aux conducteurs à polarité P et à polarité N tout en étant maintenus dans une position autre que la position horizontale. De ce fait, le degré de liberté dans la façon dont le
condensateur est placé est faible.
Même si des parties des conducteurs à polarité P et à polarité N sont dressées à la verticale comme représenté sur la figure 23 dans l'ar décrit dans la demande de brevet japonais mise à l' inspection publique N 304680, il est nécessaire de prévoir des moyens permettant de relier le condensateur à céramique à des surfaces verticales, par exemple des moyens de soutien du condensateur à céramique avant que le condensateur à céramique ne soit connscté et fixé, ou un procédé de
changement de l' orientation du dispositif semi-
conducteur de manière à maintenir à lhorizontale la partie à laquelle le condensateur à céramique est connecté. Dans un tel cas, il s'ensuit des opérations pénibles et une augmentation du coût de fabrication du
dispositif semi-conducteur.
Le condensateur à céramique et les éléments de cosses sont connectés par soudage. Si le même matériau de soudure que celui utilisé pour la connexion entre le condensateur à céramique et les éléments de cosses est utilisé pour connecter le condensateur à céramique et les conducteurs à polarité P et à polarité N. il existe
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un risque que le matériau de soudure utilisé pour la connexion entre le condensateur à céramique et les éléments de cosses fonde pour permettre aux joints de changer de position ou pour permettre au condensateur à céramique de se déconnecter des éléments de cosses. Dans l'art connexe n 1, comme décrit ci-dessus, les fils électriques entre le condensateur de filtrage et les dispositifs de commutation sont longs, l' inductance de ce fait est importante, et il est nécessaire d' augmenter la capacité électrique du condensateur de filtrage de sorte que la taille du condensateur de filtrage puisse être agrandie. Dans l'art connexe n 2, un condensateur à céramique est par conséquent utilisé pour parvenir à atteindre une réduction de sa taille, mais il existe une possibilité que le condensateur à céramique se casse lorsqu'il est soumis à une contrainte de type contrainte thermique ou électrostriction puisque le condensateur à céramique et chaque conducteur à polarité P et chaque conducteur à polarité N sont connectés avec leurs surfaces se faisant face l'une à l'autre. Chacun des arts connexes n 3 et n 4 constitue dans une certaine mesure une réussite dans la résolution de ce problème de contrainte. Dans chacun de ces arts, toutefois, le degré de liberté selon lequel le condensateur est
disposé lorsqu'il est monté dans un dispositif semi-
conducteur ou similaire est faible, et une augmentation de la taille du dispositif semi-conducteur ne peut pas
être évitée.
RESUME DE L' INVENTION
Au vu des problèmes décrits ci-dessus, un objet de la présente invention consiste à procurer un module de condensateur capable de supporter la contrainte thermique exercée sur un condensateur à céramique et la contrainte provoquée par électrostriction dans le condensateur à céramique, et qui dispose d'un degré de
liberté plus important dans son agencement.
Un autre objet de la présente invention consiste à procurer un dispositif semi-conducteur construit en utilisant le module de condensateur de manière à ce
qu'il soit plus fiable et d'une taille réduite.
En gardant les objets ci-dessus à l' esprit, le module de condensateur de la présente invention comprend: un condensateur à céramique présentant des surfaces principales disposées dans des directions opposoes, des surfaces latérales disposces dans d'autres directions opposées et des électrodes externes pourvues respectivement sur les surfaces latérales disposées dans d'autres directions opposées; des éléments de cosses respectivement unis aux électrodes externes du condensateur à céramique, les éléments de cosses étant dotés d'une conductivité électrique et de flexibilité; un conducteur de connexion à polarité P qui relie l'élément de cosse placé sur un côté du condensateur à céramique à un conducteur à polarité P placé à l'extérieur; un conducteur de connexion à polarité N qui relie l'élément de cosse placé de l'autre côté du condensateur à céramique à un conducteur à polarité N placé à l'extérieur, et une plaque de câblage pourvue avec le conducteur de connexion à polarité P et le conducteur de connexion à polarité N. la surface principale du condensateur à
céramique étant soutenue par la plaque de câblage.
Un élément flexible peut être placé entre le condensateur à céramique et la plaque de câblage. De la même facon, chaque conducteur de connexion à polarité P et chaque conducteur de connexion à polarité
N peut faire partie intégrante de l'élément de cosse.
Le conducteur de connexion à polarité P et le conducteur de connexion à polarité N peuvent être placés parallèlement l'un à l'autre en étant espacés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée, avec une
couche isolante disposée entre eux.
De plus, la présente invention comprend également un dispositif semiconducteur utilisant le module de
condensateur décrit ci-dessus.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure l est une vue supérieure en perspective d'une structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n l de la présente invention; La figure 2 est une vue latérale en coupe de la structure du dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n l de la présente invention; La figure 3 est un schéma de cTrcuit du dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n l de la présente invention; La figure 4 est une vue avant de la structure d'un module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n l de la présente invention; La figure 5 est une vue supérieure en coupe de la structure du module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 1 de la présente invention; La figure 6 est une vue latérale de la structure du module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 1 de la présente invention; La figure 7 est une vue avant de la structure du module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 2 de la présente invention; La figure 8 est une vue supérieure en coupe de la structure du module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 2 de la présente invention; La figure 9 est une vue latérale de la structure du module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 2 de la présente invention; La figure 10 est une vue latérale en coupe d'une structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation 3 de la présente invention; La figure 11 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 4 de la présente invention; La figure 12 est une vue avant de la structure d'un module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 5 de la présente invention; La figure 13 est une vue supérieure en coupe de la structure du module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 5 de la présente invention; La figure 14 est une vue latérale de la structure du module de condensateur 60 selon le mode de réalisation n 5 de la présente invention; La figure 15 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 6 de la présente invention; La figure 16 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 7 de la présente invention; La figure 17 est une vue latérale en coupe d'une structure d'un dispositif semi- conducteur selon le mode de réalisation 8 de la présente invention; La figure 18 est une vue supérieure en perspective d'une structure d'un convertisseur électrique l0 conventionnel; La figure 19 est une vue latérale en coupe de la structure du convertisseur électrique conventionnel; La figure 20 est un schéma de circuit du convertisseur électrique conventionnel; Les figures 21(a) et 21(b) expliquent la structure du circuit d'un autre convertisseur électrique conventionnel ainsi que l'état dans lequel le convertisseur électrique est monté; La figure 22 est une vue en perepective d'un exemple de la configuration de la carte du dispositif de commutation dans le convertisseur électrique conventionnel représenté sur la figure 21; et La figure 23 est une vue en perepective d'un exemple de modification de la configuration de la carte du dispositif de commutation dans le convertisseur
électrique conventionnel représenté sur la figure 21.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Mode.de réalisation n 1 Un module de condensateur et un dispositif semi
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conducteur selon le mode de réalisation n 1 de la présente invention vont maintenant être décrits en référence à la vue supérieure en perspective de la figure 1 montrant la structure du dispositif semi conducteur, à la vue latérale en coupe de la figure 2, et au schéma de circuit de la figure 3. Dans ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 1, six IGBT (dispositifs de commutation) 21 et six diodes 22 sont soudés sur un schéma de câblage en cuivre 26 formé sur une surface supérieure d'un panneau isolant 25 fabriqué
dans une céramique telle que du nitrure en aluminium.
Les IGBT 21 et les diodes 22 constituent un circuit de conversion électrique pourvu d'une pluralité de phases (trois phases dans l'exemple représenté sur la figure 1). Les IGBT 21 et les diodes 22 sont disposés selon une position alternée inversse. Ceci signifie que l' orientation et l'ordre dans lesquels un des IGBT 21 et une des diodes 22 de chacune des six combinaisons - d' IGBT 21 et de diodes 22 sont placés, sont inversés par rapport à ceux de la combinaison qui suit. Le courant est fourni au circuit de conversion électrique dans chaque phase par l'intermédiaire d'un conducteur à polarité P 41 et d'un conducteur à polarité N 43. Le panneau isolant 25 est soudé à une plaque à rayonnement thermique 71, comme représenté sur la figure 2. La chaleur générée par les IGBT 21 et les diodes 22 est dirigée vers la plaque à rayonnement thermique 71 par l'intermédiaire du panneau isolant 25, et la plaque à rayonnement thermique 71 est refroidie par des moyens de refroidissement (non représentés) placés sous la surface inférieure de la plaque à rayonnement
thermique 71.
Un boîtier 30 est un élément moulé fabriqué dans une résine synChétique telle que du sulfure de polyphénylène (PPS), avec le conducteur à polarité P 41, le conducteur à polarité N 43, un conducteur à polarité U 47, un conducteur à polarité V 47 et un conducteur à polarité W 49, imbriqués et combinés intégralement à la résine. Les conducteurs 41, 43, 45, 47, et 49 respectivement ont des parties exposoes dans des surfaces du boîtier 30, ces parties formant une cosse à polarité P 42, une cosse à polarité N 44, une cosse à polarité U 46, une cosse à polarité V 48, et une cosse à polarité W 50. Comme représenté sur la figure 3, un bloc d'alimentation de courant continu 92 est connocté à la cosse à polarité P 42 et à la cosse à pol.arité N 44, et un moteur électrique à courant alternatif triphasé 91 est connecté à la cosse à polarité U 46, à la cosse à polarité V 48, et à la
cosse à polarité W Le conducteur à polarité P 41 et le conducteur à polarité N 43 ont des
parties exposées dans une surface interne du boîtier 30, et les modules de condensateur 60 qui jouent le rôle d'un condensateur de filtrage sont connectés aux parties exposces. Dans le mode de réalisation, chaque module de condensateur 60 est placé dans une position verticale, comme représenté sur la figure 2, ce qui permet à la zone inférieure du module de condensateur 60 d'être réduite (par comparaison à la zone inférieure du module dans un cas o le module de condensateur est placé dans une position horizontale). La structure des modules de condensateur 60 et le procédé servant à connocter les modules de condensateur 60 au conducteur à polarité P 41 et au conducteur à polarité N 43 vont maintenant être décrits en détails ci-dessous. Ces composants S respectifs sont connectés par des fils en aluminium 23 de manière à réaliser la configuration de circuit
représentée sur la figure 3.
Les figures 4, 5, et 6 sont une vue avant, une vue en coupe prise de dessus, et une vue latérale de la
structure du module de condensateur 60, respectivement.
Le module de condensateur 60 se compose d'une paire de condensateurs à céramique 61 ayant chacun une forme sensiblement rectangulaire et ayant des surfaces principales disposoes dans de s direct ions opposces et 1S des surfaces latérales disposées dans d'autres directions opposées, et d'une plaque de câblage moulée 62 sur laquelle repose la surface principale de chaque condensateur à céramique 61. De plus, la plaque de câblage moulée 62 se compose d'un conducteur de connexion à polarité P 63 et d'un conducteur de connexion à polarité N 64 fabriqués chacun dans un métal tel que du cuivre ou de l'aluminium dotés d'une conductivité électrique élevoe et d'une conductivité thermique élevée, et d'une résine synthétique 65 utilisée pour le moulage de ceux-ci de sorte que les conducteurs sont imbriqués et intégralement combinés à la résine. Chaque conducteur de connexion à polarité P 63 et chaque conducteur de connexion à.polarité N 64 ont une partie d'extrémité latérale et une partie d'extrémité inférieure exposces à l'extérieur de la résine synthétique moulée 65. Une couche isolante 66 fabriquce dans la résine synChétique 65 est formoe entre le conducteur de connexion à polarité P 63 et le
conducteur de connexion à polarité N 64.
Chaque condensateur à céramique 61 sous la forme d'un bloc qui fonctionne comme un condensateur de filtrage est connocté aux parties d'extrémité latérales du conducteur de connexion à polarité P 63 et du conducteur de connexion à polarité N 64 exposées à l'extérieur de la résine synChétique moulée. Des électrodes externes 67 sont formées sur les surfaces latérales du condensateur à céramique 61 disposses dans des directions opposces. Une extrémité de chaque élément de cosse 68 fabriquée par exemple, dans une plaque de métal et dotée d'une conductivité électrique
élevée est soudée à chacune des électrodes externes 67.
L'autre extrémité de chaque élément de cosse 68 est
jointe en phase solide au moyen d'une pression à ultra-
sons ou similaire à la partie du conducteur de connexion à polarité P 63 ou du conducteur de connexion à polarité N 64 exposoe à l'extérieur du moule. Des éléments de cosses 68 dotés d'un certain degré de flexibilité sont fournis dans le but de réduire les contraintes. Par exemple, les éléments de cosses 68 peuvent avoir une structure telle que celle décrite dans la demande de brevet japonais mise à l' inspection publique N 2000235931, dans laquelle des saillies (non représentéss) se projetant en direction de l'électrode externe 67 et du conducteur de connexion à polarité P 63 ou du conducteur de connexion à polarité N 64 sont incluses, et dans laquelle chaque partie de joint de l'élément de cosse 68 se prolonge de fac,on
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sensiblement linéaire le long d'une partie de l'électrode externe 67, du conducteur de connexion à polarité P 63 et du conducteur de connexion à polarité N 64. De plus, les éléments de cosses 68 peuvent avoir n'importe quelle autre structure à partir du moment o ils sont flexibles. Les éléments de cosses 68 peuvent avoir une structure telle que celle représentée sur les figures 4 à 6. Autrement dit, comme cela ressort des figures 4 à 6, chaque élément de cosse 68 a la forme d'une bande et il est façonné de telle sorte que ses parties d'extrémité opposces soient recourbses respectivement selon un certain angle prédéterminé, et de telle sorte que les parties en angle au moins soient mises en contact avec les surfaces de joint appariées (le condensateur et les éléments de cosses formant une configuration en coupe de la forme d'une baignoire dans ce mode de réalisation), comme représenté sur la vue supérieure en coupe de la figure 5. La disposition retenue afin de réduire la contrainte peut être telle que les parties de chaque élément de cosse 68 sont soudées à l'électrode externe 67 et au conducteur de connexion à polarité P 63 ou au conducteur de connexion à polarité N 64 de manière à se prolonger de fa,con sensiblement linéaire le long des parties de l'électrode externe 67 et du conducteur de connexion à polarité P 63 ou du conducteur de connexion à polarité N 64; chaque élément de cosse 68 est fabriqué dans un élément métallique flexible; ou chaque élément de cosse 68 est fabriqué de sorte à présenter une structure à ressort capable de garantir une certaine flexibilité. La résine synChétique 65 et le condensateur à céramique 61 sont collés l'un à l'autre par un enduit de fixation 69 placé intermédiairement entre eux. L'enduit de fixation 69 est doté d'une conductivité thermique élevée, et d'une force adbésive et d'une flexibilité élevées. Les extrémités inférieures du conducteur de connexion à polarité P 41 et du conducteur à polarité N 43 exposées à l'extérieur du moule sont soudées au conducteur à polarité P 63 et au conducteur de connexion à polarité N 64 au niveau
des parties de connexion 70 (voir figure 2).
Un bloc de circuit de conversion électrique 31 dans lequel les IGBT 21, les diodes 22 et le panneau isolant 25 sont disposés et un bloc de condensateur 32 dans lequel les modules de condensateur 60 sont disposés, sont séparés l'un de l'autre par un élément de cloison 33 pourvu dans le boîtier 30. Pour couvrir le circuit de conversion électrique, le bloc de circuit de conversion électrique 31 est rempli d r une résine isolante flexible peu coûteuse 81 telle que du gel de silicone, qui est choisi sans prendre en compte la conductivité thermique, et qui a une conductivité thermique d' environ 0,15 W/mK, comme c'est le cas généralement pour les dispositifs semi-conducteurs. Le bloc de condensateur 32 est rempli d'une résine isolante 55 telle que du gel de silicone dans laquelle un enduit de remplissage ayant une conductivité
thermique élevée est mélangé.
Une partie de la chaleur générée par le condensateur à céramique 61 est dirigée vers le conducteur de connexion à polarité P 63 et le conducteur de connexion à polarité N 64 par l'intermédiaire des éléments de cosses 68, et une autre partie de la chaleur est dirigée vers le conducteur de connexion à polarité P 63 et le conducteur de connexion à polarité N 64 par l'intermédiaire de l'enduit de fixation 69 et de la résine synChétique 65. La chaleur dirigée vers le conducteur de connexion à polarité P 63 et le conducteur de connexion à polarité N 64 est en outre dirigée vers le conducteur à polarité P 41 et le conducteur à polarité N 43 par l'intermédiaire des connexions 70 et vers la plaque à rayonnement thermique 71 par l'intermédiaire de la résine isolante 55 avec laquelle le bloc de condensateur 32
est rempli, et qui a une conductivité thermique élevée.
La plaque à rayonnement thermique 71 est refroidie par les moyens de refroidissement (non représentés) placés sous la suface inférieure de la plaque à rayonnement
thermique 71.
Lors du processus d'assemblage, le panneau isolant 25 sur lequel les IGBT 21 et les diodes 22 sont montés, est placé sur la plaque à rayonnement thermique 71 et le panneau est de ce fait débarrassé de tout flux. Le boîtier 30 auquel les modules de condensateur 60 sont connoctés et la plaque à rayonnement thermique 71 sont ensuite connectés en étant fixés l'un à l'autre à l 'aide de moyens appropriés (non représentés), comme par exemple des vis, ou par collage à l 'aide d'un adhésif. Le bloc de cTrcuit de conversion électrique 31 est rempli avec la résine isolante 81 et le bloc de condensateur 32 est
rempli avec la résine isolante 55.
Dans ce mode de réalisation, les condensateurs à céramique pourvus d'éléments de cosses 68 visant à résoudre le problème de contrainte sont utilisés et une partie de chaque condensateur à céramique autre que celle connectée aux éléments de cosses 68 est connectée à un, ou aux deux des conducteurs de connexion à polarité P et à polarité N directement ou par l'intermédiaire d'un élément isolant (résine synChétique 65). De ce fait, une possibilité de détérioration du condensateur à céramique 61 en raison de la contrainte due à la chaleur ou à l'électrostriction est élimince, et la fiabilité du dispositif est renforcée. Après qu'un nettoyage pour éliminer le flux a été pratiqué sur le panneau isolant sur lequel les IGBT 21 et les diodes 22 sont montés et qui est à son tour monté sur la plaque à rayonnement thermique 71, le boîtier 30 est fixé au panneau isolant et de ce fait le boîtier 30 n'est pas nettoyé. Par conséquent, il n'existe aucune possibilité que les conducteurs intégralement combinés par moulage dans le boîtier 30 soient contaminés et endommagés par les effets néfastes du nettoyage. Par conséquent, l' occurrence d'une mauvaise connexion des fils en aluminium 23 est limitée et une réduction de la fiabilité du branchement des fils en aluminium 23 peut ainsi être empêchée. De la même façon, comme le condensateur à céramique 61 n'est pas directement soudé au conducteur à polarité P 41 et au conducteur à polarité N 43 dans le dispositif semi-conducteur 10, il n'existe aucune possibilité que chaque conducteur à polarité P 41 et chaque conducteur à polarité N 43 soient contaminés et endommagés par le flux. Par conséquent, l' occurrence d'une mauvaise connexion des fils en aluminium 23 est limitée et une réduction de la fiabilité du branchement des fils en aluminium 23 peut
ainsi être empêchée.
Le condensateur à céramique 61 est connecté à la plaque de câblage moulée 62 qui se présente sous une
forme simple et facile à manipuler.
Par conséquent il n'existe sensiblement aucune restriction en matière de branchement et le dogré de liberté dans les branchements est accru. Dans un processus de connexion basé sur n'importe quel procédé de connexion, la facilité avec laquelle les opérations
de connexion sont réalisces peut être améliorée.
Les éléments de cosses 68, le conducteur de connexion à polarité P 63, le conducteur de connexion à polarité N 64, le conducteur à polaité P 41, et le conducteur à polarité N 43 sont utilisés non seulement comme trajet de courant mais aussi comme trajet de transfert de chaleur pour le refroidissement du condensateur à céramique 61, rendant de ce fait possible une réduction de la taille du condensateur et,
par conséquent, de la taille du dispositif semi-
conducteur. Du point de vue de cet effet de refroidissement, le cuivre ou l'aluminTum sont considérés comme les matériaux les mieux adaptés pour
la fabrication des éléments décrits ci-dessus.
Toutefois, n'importe quel autre matériau peut être utilisé dans la mesure o il est doté d'une conductivité électrique suffisamment élevée et o il
peut être collé ou soudé à des fils.
La résine synthétique 65 utilisée pour former la plaque de câblage moulée 62 et le condensateur à céramique 61 sont collés l r un à l'autre par un enduit de fixation 69 tel que du caoutchouc silicone doté d'une conductivité thermique élevée, d'une force de collage et d'une flexibilité élevées. Le condensateur à céramique 61 est fixé sur la plaque de câblage moulée 62 de cette façon. Par conséquent aucune charge excessive n'est imposoe sur les éléments de cosses 68 dont la rigidité est faible quelles que soient leurs conditions de disposition, et le degré de liberté dans la façon dont le condensateur à céramique 61 est disposé est amélioré. Ce procédé de fixation contribue à l'effet de renforcement de la résistance à la vibration ainsi qu'à l'effet de réduction de la taille du dispositif semi-conducteur 10. De plus, la résine synthétique 65 et l'enduit de fixation 69 sont utilisés non seulement comme un élément moulé et un adhésif mais aussi comme un trajet de transfert de chaleur destiné au refroidissement du condensateur à céramique 61. La capacité à refroidir le condensateur à céramique 61 est de ce fait renforcée pour parvenir à la réduction de la taille du condensateur et, par conséquent, à la
réduction de la taille du dispositif semi-conducteur.
Du point de vue de la réduction de la résistance à la chaleur, il est préférable de minimiser l'épaisseur de l'enduit de fixation 69 tout en optimisant la surface de fixation. Toutefois, il est nécessaire que l'enduit de fixation 69 ait un certain degré de flexibilité pour pouvoir réduire la contrainte thermique due à la différence entre les coefficients de dilatation linéaire du condensateur à céramique 61 et de la plaque de câblage moulée 62. On peut citer le caoutchouc silicone comme un exemple des matériaux dotés de telles caractéristiques, mais il n'est pas le seul à pouvoir être utilisé. N'importe quel autre matériau doté d'une S capacité d'adbésion élevoe, d'une conductivité
électrique élevoe, et de flexibilité peut être utilisé.
I1 est à noter que si une capacité de refroidissement élevée suffisante peut être assurée uniquement par le trajet de transfert de chaleur à partir des éléments de cosses 68 en direction du conducteur de connexion à polarité P 63 et du conducteur de connexion à polarité N 64, des matériaux peu coûteux peuvent être choisis tels que de la résine synChétique 65 et de l'enduit de fixation 69 sans tenir compte spécialement de la
conductivité thermique des matériaux.
Les éléments de cosses 68 sont reliés au conducteur de connexion à polarité P 63 et au conducteur de connexion à polarité N 64 au cours d'une phase de connexion solide, au moyen d'une fixation par pression aux ultra-sons. Le procédé de fixation par pression aux ultra-sons autorise la fixation par l'application d'une pression et de vibrations par ultra- sons au joint, et ce procédé est généralement utilisé pour des fils en aluminTum. Ce procédé de fixation ne nécessite aucun dégagement de chaleur pour augmenter la température des éléments qui doivent être joints, et il fixe les éléments au cours d'une phase solide sans faire fondre les éléments. C'est la raison pour laquelle on dit qu'il s'agit d'un procédé de fixation en phase solide. Ce procédé permet d'établir la connexion entre les éléments de cosses 68 et les conducteurs de connexion à polarité P et à polarité N 63 et 64 sans faire fondre le matériau de soudure qui relie les électrodes externes 67 du condensateur à céramique 61 et les éléments de cosses 68, empêchant de S ce fait les éléments de cosses 68 de se déporter ou de s'extraire, ce qui améliore de ce fait la facilité avec
laquelle les composants sont assemblés.
Les extrémités inférieures du conducteur de connexion à polarité P 63 et du conducteur à polarité N 64 exposées à l'extérieur du moule sont connectées au conducteur à polarité P 41 et au conducteur de connexion à polarité N 43 au niveau des parties de connexion 70 par soudure. Par conséquent il est inutile d'utiliser un élément spécial pour la connexion et l'effet de réduction du nombre de pièces du composant et du coût de fabrication est atteint. Une réduction du temps nécessaire pour connecter les éléments contribue également à l'effet de réduction du coût de fabrication. De plus, comme aucune interface ne gêne la conduction de chaleur au niveau de la connexion, la conductivité thermique est renforcce et la chaleur produite par le condensateur à céramique 61 peut être dirigée vers le conducteur à polarité P 41 et le conducteur à polarité N 43 par l'intermédiaire du
trajet prévu, avec une résistance à la chaleur réduite.
La capacité à refroidir le condensateur à céramique 61 est de ce fait renforcce pour parvenir à la réduction de la taille du condensateur et, par conséquent, à la
réduction de la taille du dispositif semi-conducteur.
L'étape du processus consistant à souder est accomplie avant que le boîtier 30 et la plaque à rayonnement thermique 71 ne soient fixés l'un à l'autre. Dans ce mode de réalisation, l 'emplacement pour la connexion 70 est choisi de manière à garantir une facilité de soudage à partir du côté inférieur du boîtier 30 avant
S que la plaque à rayonnement thermique 71 ne soit fixée.
Comme le bloc de condensateur 32 est rempli avec de la résine isolante 55 dotée d'une conductivité thermique élevée, une pression de tenue d' isolation suffisamment élevée peut être obtenue même si la distance d'isolation entre les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 et la plaque à rayonnement thermique 71 est petite. Cette isolation ne contribue pas seulement à la réduction de la taille du dispositif semiconducteur 10, elle contribue aussi à la réduction de la récistance thermique du trajet de transfert de chaleur à partir des conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 en direction de la plaque à rayonnement thermique 71. De ce fait, il est possible d'améliorer la capacité à refroidir le condensateur à céramique 61 et de réduire la taille du condensateur et
par conséquent, la taille du dispositif semi-
conducteur. Comme le bloc de circuit de conversion électrique 31 et le bloc de condensateur 32 sont séparés l'un de l'autre par l'élément de cloison 33 pourvu dans le boîtier 30, la résine isolante 55 d'un prix élevé dotée d'une conductivité thermique élevée peut être utilisée pour remplir le bloc de condensateur 32 uniquement. La résine isolante 81 peu coûteuse choisie sans prendre en considération sa conductivité thermique comme dans les dispositifs semi-conducteurs ordinaires peut être utilisée dans le bloc de cTrcuit de conversion électrique 31. Une réduction du coût de
fabrication peut donc ainsi être atteinte.
De plus, dans la structure de conduction de chaleur de ce mode de réalisation, la zone de transfert de chaleur est accrue en diffusant la chaleur à l'horizontale à travers les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 pour diriger la chaleur vers la plaque à rayonnement thermique 71 avec une résistance thermique réduite. De plus, pour réduire la résistance à la chaleur, la distance entre les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 et la plaque à rayonnement thermique 71 est réduite à l'intérieur d'une plage telle que la pression de tenue d' isolation
est garantie.
I1 est inutile de dire que, bien que dans ce mode de réalisation six condensateurs à céramique 61 connectés aux deux surfaces de la plaque de câblage moulée plates 62 sont fournis, le nombre de condensateurs à céramique 61 n'est pas limité à un nombre particulier et que ce nombre peut être librement choisi à la condition que la capacité électrique nécessaire du condensateur de filtrage puisse être obtenue. Dans ce mode de réalisation, comme décrit ci dessus, des éléments de cosses fabriqués à partir de plaques métalliques en vue de réduire la contrainte causse par la contrainte thermique agissant sur le condensateur à céramique ou par l'électrostriction dans le condensateur à céramique lui-même sont utilisés, ce qui permet de ce fait d'obtenir un module de condensateur doté d'une fiabilité accrue, d'un degré de liberté élevé pour la disposition des pièces et capable de former une structure verticale. De plus, il est possible d'obtenir un dispositif semi-conducteur de S petite taille, aux performances élevoes, facile à assembler, fiable et peu coûteux, par incorporation du
module de condensateur.
Mode de réalisation n 2 La figure 7 est une vue avant de la structure d'un module de condensateur 60A dans le mode de réalisation n 2 de la présente invention. La figure 8 est une vue en coupe du module de condensateur prise de dessus, et la figure 9 est une vue latérale du module de condensateur. Dans ce mode de réalisation, comme représenté sur les figures 7, 8, et 9, les parties d'extrémité latérales 63a et 64a du conducteur de connexion à polarité P 63 et du conducteur de connexion à polarité N 64 exposées à liextérieur de la résine synthétique 65 sont formées de façon à être arrondies de manière à obtenir une épaisseur réduite et une rigidité faible. Les partles d'extrémité latérales 63a et 64a sont façonnées et recourbées de manière à être amences en contact avec les surfaces de connexion apparices sur lesquelles il est prévu qu'elles soient soudées, et elles sont soudées aux électrodes externes 67 des condensateur à céramique 61, comme le sont également les éléments de cosses 68 illustrés sur la figure 5 sus-mentionnée. Une résine telle que de la résine PPS dotée d'une résistance à la chaleur suffisamment élevée pour supporter un chauffage à la température de soudage du joint est utilisée comme résine synthétique 65 pour empêcher toute déformation de la plaque de câblage moulée 62 par la chaleur. Dans ce mode de réalisation, les parties d'extrémité des conducteurs de connexion à polarité P et à polarité N 63 et 64 sont prolongées pour être utilisoes à la place des éléments de cosses 68 décrits ci-dessus en référence au mode de réalisation 1 (en d'autres termes, les éléments de cosses sont intogralement formés). Le nombre de connexions est réduit en enlevant les éléments de cosses 68 afin de renforcer la fiabilité des connexions. De la même façon, le coût de fabrication du dispositif semi-conducteur 10 peut être réduit dans la mesure o le nombre de pièces des composants et le nombre des étapes pour réaliser la
fixation peuvent être réduits.
Mode de réalisation n 3 La figure 10 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 3 de la présente invention. Dans la structure de ce mode de réalisation, un module de condensateur 60B est placé au-dessus du bloc de circuit de conversion électrique 31 et il est soudé au conducteur à polarité P 41 et au conducteur à polarité N 43 au niveau de la connexion 70, comme représenté sur la figure 10. De cette fac,on, le module de condensateur 6OB et les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 sont ainsi connoctés électriquement et thermiquement. La chaleur produite par le condensateur 61 est dirigée vers les conducteurs de connexion à polarité P et à polarité N 63 et 64 par l'intermédiaire des éléments de cosses 68, de la résine synthétique 65 et de l'enduit de fixation 69, puis vers les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 S par l'intermédiaire des connexions 70, et vers la plaque à rayonnement thermique 71 par l'intermédiaire de la résine isolante 55. La chaleur dirigée vers la plaque à rayonnement thermique 71 est refroidie par des moyens de refroidissement (non représentés) placés sous la plaque à rayonnement thermique 71. Par conséquent une résine dotée d'une conductivité thermique élevoe est de préférence utilisée comme résine isolante 55. Il est à noter que le module de condensateur 60B est soutenu par des moyens non représentés sur la figure et qu'il peut être soutenu selon un autre procédé librement choisi. Le module de condensateur 60B peut également être utilisé comme couvercle du dispositif
semi-conducteur lo.
Dans ce mode de réalisation, le condensateur à céramique 61 est fixé sur la plaque de câblage moulée fabriquée en résine synthétique 65. Par conséquent aucune charge excessive n'est imposée sur les éléments de cosses 68 dont la rigidité est faible quelles que soient leurs conditions de disposition, et le degré de liberté dans la façon dont le condensateur à céramique 61 est disposé est amélioré. Par conséquent, la taille du dispositif semi-conducteur 10 peut être réduite. Mode de réalisation n 4 La figure 11 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 4 de la présente invention. Dans ce mode de réalisation, la plaque de câblage moulée 62 d'un module de condensateur 60C est fabriquée de sorte S à présenter une forme de L, et le condensateur à céramique 61 est placé au- dessus du bloc de circuit de conversion électrique 31, comme représenté sur la figure 11. Le module de condensateur 60C est soudé au conducteur à polarité P 41 et au conducteur à polarité N 43 au niveau de la connexion 70. Le module de condensateur 60C et les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 sont ainsi connectés électriquement et thermiquement. Les plaques à rayonnement thermique plates 71 et 72 se trouvent sous le boîtier 30. La chaleur produite par le condensateur 61 est dirigée vers les conducteurs de connexion à polarité P et à polarité N 63 et 64 par l'intermédiaire des éléments de cosses 68, de la résine synthétique 65 et de l'enduit de fixation 69, puis vers les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 par l'intermédiaire des connexions 70, et vers la plaque à rayonnement thermique 72 par l'intermédiaire de la résine isolante 55. La chaleur dirigée vers].a plaque à rayonnement thermique 72 est refroidie par des moyens de refroidissement (non représentés) placés sous la plaque à rayonnement thermique 72. Par conséquent une résine dotée d'une conductivité thermique élevée est de préférence utilisée comme résine isolante 55. Dans ce mode de réalisation, une résine époxy est utilisée comme résine isolante 55 pour assurer la fixation de la plaque de câblage moulée 62. L'espace autour de la plaque de câblage moulée 62 est rempli de résine jusqu'à un niveau atteignant presque la surface
supérieure du boîtier 30. Une description de la résine
époxy va maintenant être fournie ci-dessous. Il est à S noter que le procédé de fixation de la plaque de câblage moulée 62 décrit n'est pas le seul procédé utilisable et que n'importe quel autre procédé de fixation peut être utilisé. De plus, le module de condensateur 60C peut également être utilisé comme
couvercle du dispositif semi-conducteur 10.
Dans ce mode de réalisation, le condensateur à céramique 61 peut être placé au-dessus du bloc de circuit de conversion électrique 31, de sorte que la taille du dispositif semi-conducteur 10 peut être
1S réduite.
Mode de réalisation n 5 La figure 12 est une vue avant de la structure d'un module de condensateur 6OD dans le mode de réalisation n 5 de la présente invention. La figure 13 est une vue en coupe du module de condensateur prise de dessus, et la figure 14 est une vue latérale du module de condensateur. Dans ce mode de réalisation, comme représenté sur les figures 12, 13, et 14, le conducteur de connexion à polarité P 63 et le conducteur de connexion à polarité N 64 sont fabriqués et placés desorte à se chevaucher les uns les autres et de sorte à se prolonger parallèlement et à proximité les uns des autres (bien qu'ils se trouvent espacés les uns des
autres d'une distance prédéterminée).
Dans ce mode de réalisation, les courants électriques s'écoulent à travers le conducteur de connexion à polarité P 63 et le conducteur de connexion à polarité N 64 dans des directions opposées afin de supprimer les champs magnétiques, et réduire de ce fait S l' inductance. De la même façon, comme la section en coupe de chaque conducteur de connexion à polarité P 63 et de chaque conducteur de connexion à polarité N 64 peut étre augmentée, la résistance thermique du trajet de transfert de chaleur destiné au refroidissement du condensateur 61 peut être réduite, ce qui permet d'améliorer de ce fait la capacité à refroidir le condensateur à céramique 61. Par conséquent il est possible de réduire la taille du condensateur et par conséquent, la taille du dispositif semi-conducteur. Il est inutile de dire que bien qu'un exemple d'application de la structure de ce mode de réalisation ait été décrit en référence au premier mode de réalisation, le même effet peut aussi être atteint dans une application en référence au deuxième ou au
troisième modes de réalisation.
Mode de réalisation n 6 La figure 15 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 6 de la présente invention. Dans la structure de ce mode de réalisation, comme représenté sur la figure 15, chacune des parties du conducteur de connexion à polarité P 63 et du conducteur de connexion à polarité N 64 exposées au niveau de l'extrémité inférieure d'un module de condensateur 60E est recourbée de manière à former un L et la partie horizontale de la partie en forme de L est amenée en contact avec le conducteur à polarité P 41 ou le conducteur à polarité N 43 d'une manière de contact de surface. Un trou fileté 72 est formé dans la partie horizontale de la partie en forme de L pour faire en sorte que le conducteur puisse être fixé au boîtier 30 avec une vis 73 introduite à partir du côté de la surface de fond du boîtier. Les surfaces de contact de la part ie hori zontale de chaque part ie en forme de L et du conducteur à polarité P ou à polarité N 41 ou 43 correspondant sont fixées les unes aux autres par une force axiale des vis de manière à garantir une
conductivité électrique et thermique entre elles.
Dans ce mode de réalisation, comme décrit ci-
dessus, le module de condensateur 60E et les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 se touchent les uns les autres d'une manière de contact de surface. La zone de transfert de chaleur est de ce fait accrue afin de réduire la résistance thermique de la connexion et afin d'améliorer de ce fait la capacité à refroidir le condensateur à céramique 61. Par conséquent il est possible de réduire la taille du condensateur et par conséquent, la taille du dispositif semi-conducteur. Comme les conducteurs de connexion à polarité P et à polarité N 63 et 64 sont fixés aux conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 en les serrant au moyen de vis, il est possible de parvenir à remplacer et à réutiliser le module de
condensateur 60 en enlevant les vis.
Mode de réalisation n 7 La figure 16 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 7 de la présente invention. Dans ce S mode de réalisation, un module de condensateur 60F est fixé au conducteur à polarité P 41 et au conducteur à polarité N 43 au moyen d'un matériau de fixation électroconducteur 74 doté d'une conductivité thermique élevoe, comme représenté sur la figure 16. Egalement dans ce mode de réalisation, chacune des parties du conducteur de connexion à polarité P 63 et du conducteur de connexion à polarité N 64 exposées au niveau de l'extrémité inférieure d'un module de condensateur 60F est recourbée de manière à présenter la forme d'un L, comme dans le procédé sus-mentionné consistant à les serrer avec des vis. Les parties horizontales des parties en forme de L ainsi formées sont fixces aux conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 au moyen d'un matériau de fixation électroconducteur 74 doté d'une conductivité thermique élevoe, par exemple un matériau de soudure ou une pâte d'argent préparés en mélangeant un enduit à l'argent avec une résine telle qu'une résine époxy. Afin de pouvoir pratiquer le soudage ou le collage avec une pâte d'argent, une étape de chauffage est requise. Par conséquent une résine résistante à la chaleur telle qu'une résine PPS est utilisée comme résine synChétique 65 pour former le boîtier 30 et la plaque de câblage moulée 62. Si une contrainte excessive est provoquée sur la partie de fixation formée par le matériau de soudure ou la pâte d'argent, il est à craindre que la partie de fixation ne soit cassée. Par conséquent le bloc de condensateur 32 est rempli avec une résine époxy choisie comme résine isolante 55 afin d'empêcher l' occurrence d'une contrainte excessive sur la partie de fixation ainsi que pour garantir une bonne isolation. D'autre part, le bloc de circuit de conversion électrique 31 séparé du bloc de condensateur 32 par l'élément de cloison 33 est rempli avec de la résine isolante 81 choisie parmi celles généralement utilisoes afin de garantir une bonne isolation.
Dans ce mode de réalisation, comme décrit ci-
dessus, les surfaces du module de condensateur 60F et les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 sont collés les uns aux autres au niveau de leurs surfaces au moyen de l'adhésif électroconducteur 74 doté d'une conductivité thermique élevée. La zone de transfert de chaleur est de ce fait accrue afin de réduire la résistance thermique de la connexion et afin d'améliorer de ce fait la capacité à refroidir le condensateur à céramique 61. Par conséquent il est possible de réduire la taille du condensateur et, par
conséquent, la taille du dispositif semi-conducteur.
Mode de réalisation n 8 La figure 17 est une vue latérale en coupe de la structure d'un dispositif semi-conducteur selon le mode de réalisation n 8 de la présente invention. Dans la structure de ce mode de réalisation, une feuille de caoutchouc silicone 56 est placée intermédiairement entre les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 et la plaque à rayonnement thermique 71, comme représenté sur la figure 17. Si le contenu de l'enduit de remplissage mélangé dans le gel de silicone est augmentée dans le but d'améliorer la conductivité thermique, la viscosité du mélange de gel de silicone devient si élevée qu'il est difficile de remplir le bloc de condensateur 32 avec le mélange de gel de silicone. Par conséquent, il existe une limitation à l'amélioration de la conductivité thermique. Une feuille de caoutchouc silicone est procurée dans un état o elle est préparce à l'avance et le contenu de l'enduit de remplissage mélangé peut alors être augmenté au moment de la production sans prendre en considération la viscosité, afin d'atteindre une 1 5 conduct ivité thermique plus élevoe que cel le du gel de silicone. La feuille de caoutchouc silicone 56 dotée d'une telle conductivité thermique élevée et ayant une épaisseur logèrement plus importante que l'écart entre les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 et la plaque à rayonnement thermique 71 est placée intermédiairement entre les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 et la plaque à rayonnement thermique 71. Lorsque le boîtier 30 et la plaque à rayonnement thermique 71 sont fermement fixés l'un à l'autre en les serrant au moyen de vis ou en les collant avec un adbésif, la feuille de caoutchouc silicone 56 adbère aux conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et l'on obtient de ce fait une bonne conductivité thermique. Dans ce mode de réalisation, la capacité à refroidir le condensateur à céramique 61 est améliorce afin de rendre possible une réduction de taille du condensateur et par conséquent, de la taille du dispositif semi- conducteur. De plus, comme la feuille de caoutchouc silicone 56 est uniquement placée intermédiairement entre les conducteurs à polarité P et S à polarité N 41 et 43 et la plaque à rayonnement thermique 71, le boîtier 30 et la plaque à rayonnement thermique 71 peuvent être séparés pour permettre à la
feuille de caoutchouc silicone 56 d'être retirée.
Autrement dit, la feuille de caoutchouc silicone 56 peut être réutilisée après avoir été retirce d'un article défectueux, qui ne fonctionne pas correctement, ou un article cassé qui est produit au cours du processus de fabrication et qui ne peut pas être reparé. Mode de réalisation n 9 Un dispositif semi-conducteur selon le mode de réal i sat ion n 9 de la présente invent ion va maintenant être décrit. Dans ce mode de réalisation, une résine époxy est utilisée comme la résine isolante 55 avec laquelle le bloc de condensateur 32 est rempli. La résine époxy devient significativement dure après avoir été déposée par comparaison avec le gel de silicone. Si la connexion 70 qui assure la connexion entre le module de condensateur 60 et les conducteurs à polarité P et à polarité N 41 et 43 est couverte avec de la résine époxy, l' occurrence d'une contrainte excessive au niveau de la connexion 70 peut être empêchée lorsque les composants connectés sont obligés de vibrer, ce qui a pour conséquence de renforcer de ce fait la résistance du dispositif semi-conducteur à la vibration. De la même fa,con, lorsque l'on verse de la résine époxy jusqu'à un niveau atteignant presque la surface supérieure du boîtier 30, il est possible de supprimer les vibrations du module de condensateur 60 et de renforcer encore plus la résistance à la vibration. Les résines époxy sont peu coûteuses par comparaison avec le gel de silicone et le coût de fabrication du dispositif semi-conducteur peut être réduit si l'on utilise une résine époxy. De la même fa,con, les résines époxy préparées sans utiliser de moyens particuliers en vue d'améliorer leur conductivité thermique sont dotées d'une conductivité thermique plus élevoe que celle d'un gel de silicone courant dans lequel aucun enduit de remplissage ayant une conductivité thermique élevoe n'est mélangé. Il est également possible d'améliorer la conductivité thermique d'une résine époxy en mélangeant un enduit de
remplissage ayant une conductivité thermique élevoe.
Dans ce mode de réalisation, la capacité à refroidir le condensateur à céramique 61 peut être améliorée afin de rendre possible une réduction de la taille du condensateur et par conséquent, de la taille du dispositif semi-conducteur. Il est également possible de renforcer la résistance à la vibration du dispositif semi-conducteur tout en réduisant le coût de
fabrication du dispositif semi-conducteur.

Claims (19)

REVENDI CATIONS
1. Module de condensateur comprenant: un condensateur à céramique (61) présentant des surfaces principales disposoes dans des directions opposoes, des surfaces latérales disposées dans d'autres directions opposées et des électrodes externes (67) pourvues respectivement sur les surfaces latérales disposées dans d'autres directions opposces; des éléments de cosses (68) respectivement unis aux électrodes externes ( 67) dudit condensateur à céramique (61), lesdits éléments de cosses étant dotés d'une conductivité électrique et de flexibilité; un conducteur de connexion à polarité P (63) qui relie ledit élément de cosse (68) placé sur un côté dudit condensateur à céramique à un conducteur à polarité P (41) placé à l'extérieur; un conducteur de connexion à polarité N (64) qui relie ledit élément de cosse (68) placé sur l'autre côté dudit condensateur à céramique (61) à un conducteur à polarité N (43) placé à l'extérieur; et une plaque de câblage ( 62) pourvue avec ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64), la surface principale dudit condensateur à céramique (61) étant
soutenue par ladite plaque de câblage.
2. Module de condensateur selon la revendication 1, dans lequel un élément flexible (69) est placé entre ledit condensateur à céramique (61) et ladite plaque de
câblage ( 62).
3. Module de condensateur selon la revendication 1, dans lequel chacun dudit conducteur de connexion à polarité P (63) et dudit conducteur de connexion à S polarité N (64) fait partie intégrante dudit élément de
cosse (68).
4. Module de condensateur selon la revendication 1, dans lequel ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64) sont placés parallèlement l'un à l'autre en étant espacés l'un de l'autre d'une distance prédétermince, avec une couche isolante (66) disposoe
entre eux.
5. Module de condensateur selon la revendication 1, dans lequel ladite plaque de câblage (62) est fabriquce dans une résine synChét ique qui est moulée de tel le sorte que ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64) sont imbriqués et intégralement combinés avec la
résine synthétique.
6. Module de condensateur selon la revendication 1, dans lequel lesdites électrodes externes (67) dudit condensateur à céramique (61) ou lesdits éléments de cosses (68) reliés aux dites électrodes externes (67) sont fixés audit conducteur de connexion à polarité P (63) et audit conducteur de connexion à polarité
N (64) selon un procédé de fixation en phase solide.
7. Dispositif semi-conducteur comprenant: un cTrcuit de conversion électrique (31) composé de dispositifs de connexion et de diodes et comprenant une pluralité de phases; un conducteur à polarité P (41) et un conducteur à polarité N (43) destinés à fournir l'alimentation électrique nscessaire aux phases respectives dudit circuit de conversion électrique (31); un module de condensateur (60) relié audit conducteur à polarité P (41) et audit conducteur à polarité N (43); un boîtier (30) dans lequel ledit circuit de conversion électrique (31), ledit conducteur à polarité P (41), ledit conducteur à polarité N (43), et ledit module de condensateur (60) sont logés; une plaque à rayonnement thermique (71) placoe dans le fond dudit boîtier (30); et une résine isolante (81) avec laquelle au moins ledit circuit de conversion électrique (31) est recouvert; dans lequel ledit module de condensateur ( 60) comprend: un condensateur à céramique (61) présentant des surfaces principales disposées dans des directions opposoes, des surfaces latérales disposées dans d'autres directions opposées et des électrodes externes (67) pourvues respectivement sur les surfaces latérales disposées dans d'autres directions opposées; des éléments de cosses (68) respectivement unis aux électrodes externes (67) dudit condensateur à céramique (61), lesdits éléments de cosses étant dotés d'une conduction électrique et de flexibilité; un conducteur de connexion à polarité P (63) qui connecte ledit élément de cosse (68) sur un côté dudit condensateur (61) en céramique audit conducteur à polarité P (41); un conducteur de connexion à polarité N (64) qui relie ledit élément de cosse (68) placé sur l'autre côté dudit condensateur à céramique (61) audit conducteur à polarité N (43); et une plaque de câblage (62) pourvue avec ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64), la surface principale dudit condensateur à céramique (61) étant
soutenue par ladite plaque de câblage (62).
8. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel un élément flexible (69) est placé entre ledit condensateur à céramique (61) et
ladite plaque de câblage (62).
9. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel chacun dudit conducteur de connexion à polarité P (63) et dudit conducteur de connexion à polarité N (64) fait partie intégrante
dudit élément de cosse (68).
10. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, comprenant en outre un élément de cloison (33) placé dans ladit boîtier (30) afin de séparer une zone réservée audit circuit de conversion électrique (31) et une zone réservée audit condensateur
à céramique (61) ltune de l'autre.
11. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64) sont placés parallèlement l'un à l'autre en étant espacés l'un de l'autre d'une distance prédéterminée, avec une couche isolante (66)
disposée entre eux.
12. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel ladite plaque de câblage (62) est fabriquée dans une résine synthétique qui est moulée de telle sorte que ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64) sont imbriqués et
intogralement combinés avec la résine synthétique.
13. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel les électrodes externes (67) dudit condensateur à céramique (61) ou lesdits éléments de cosses (68) reliés aux électrodes externes (67) sont fixés audit conducteur de connexion à polarité P (63) et audit conducteur de connexion à polarité N (6) selon un procédé de fixation en phase
solide.
14. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64) sont vissés audit conducteur de connexion à polarité P (41) et audit conducteur à polarité N (43) directement ou au moyen d'un élément de connexion électroconducteur (63b, 64b)
placé entre eux.
15. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64) sont fixés au moyen d'un matériau de fixation électroconducteur doté d'une conductivité thermique audit conducteur à polarité P (41) et audit conducteur à polarité N (43) directement ou au moyen d'un élément de connexion électroconducteur
(74) placé entre eux.
16. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 7, dans lequel ledit conducteur de connexion à polarité P (63) et ledit conducteur de connexion à polarité N (64) sont soudés audit conducteur à polarité P (41) et audit conducteur à polarité N (43) directement ou au moyen d'un élément de
connexion électroconducteur placé entre eux.
17. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 10, dans lequel un élément disolation destiné à assurer la connexion thermique entre lesdits conducteurs à polarité P et à polarité N (41, 43) et ladite plaque à rayonnement thermique (71) est placé au moins entre lesdits conducteurs à polarité P et à polarité N (43) et ladite plaque à rayonnement thermique (71) dans la zone réservée audit condensateur
à céramique séparée par ledit élément de cloison.
18. Dispositif semi-conducteur selon la revendication 17, dans Sequel ledit élément d' isolation
comprend une feuille de caoutchouc silicone (56).
19. Dispositif semi-conducteur selon la revindication 17, dans lequel ledit élément d' isolation
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