FR3079664A1 - Element modulaire de commutation de puissance et ensemble demontable de plusieurs elements modulaires - Google Patents

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Abstract

L'élément modulaire (2) selon l'invention comprend une stratification de première et deuxième plaques électriquement conductrices (PH2, PB2) qui sont séparées par une couche diélectrique intermédiaire (CD2) et au moins une puce électronique de commutation de puissance (CP1, CP2) qui est implantée entre les première et deuxième plaques, la puce ayant une face haute comprenant une première électrode de puissance et une électrode de commande de commutation et une face basse comprenant une deuxième électrode de puissance, et les première et deuxième électrodes de puissance étant en continuité électrique respectivement avec les première et deuxième plaques. Conformément à l'invention, l'élément modulaire comprend une pluralité d'orifices (OG2, OA2, OB2, OC2, OD2) se prolongeant dans la stratification depuis des surfaces extérieures des première et deuxième plaques et perpendiculairement à ces surfaces extérieures, la pluralité d'orifices comprenant au moins un premier orifice (OG2) communiquant avec l'électrode de commande de commutation et au moins un deuxième orifice (OA2, OB2) traversant totalement la stratification, les premier et deuxième orifices comprenant chacun une couche diélectrique (DE2) et une couche électriquement conductrice (CI2), et la couche électriquement conductrice du premier orifice étant reliée électriquement à l'électrode de commande de commutation.

Description

ÉLÉMENT MODULAIRE DE COMMUTATION DE PUISSANCE ET ENSEMBLE DÉMONTABLE DE PLUSIEURS ÉLÉMENTS MODULAIRES [001] L’invention concerne de manière générale le domaine de l’électronique de puissance. Plus particulièrement, l’invention se rapporte à des éléments modulaires de commutation de puissance et à des ensembles démontables de tels éléments modulaires.
[002] Les modules de commutation de puissance forment les briques de base nécessaires à la construction des dispositifs électroniques de puissance. Ces modules de commutation de puissance peuvent être associés pour former des ponts de commutation ou associés en parallèle pour passer le courant voulu. Les branches de pont de commutation composés de deux interrupteurs électroniques de puissance sont des modules de puissance élémentaires très largement répandus pour la réalisation de dispositifs électroniques de puissance tels que des onduleurs et convertisseurs de puissance.
[003] Les besoins actuels poussent vers une recherche de davantage de modularité notamment pour permettre la réalisation de différents circuits, du plus simple au plus complexe, à partir de la même brique modulaire, accroître la standardisation et réduire les coûts. Par ailleurs, une modularité plus poussée permet de réduire la valeur du rebus de de fabrication, compte-tenu de la possibilité de tester la fonctionnalité au niveau des briques élémentaires.
[004] La compacité des modules de commutation de puissance est une caractéristique essentielle, non seulement pour la réduction des coûts matières, mais aussi pour atteindre les meilleurs compromis de conception. En effet, la compacité est favorable à la réduction des éléments parasites résistifs, inductifs et capacitifs. La réduction des inductances parasites, notamment dans les bus barres de puissance, est importante pour protéger les circuits contre des surtensions potentiellement destructrices, améliorer la maîtrise des rayonnements électromagnétiques, réduire la chaleur générée et augmenter la vitesse de commutation.
[005] La compacité des architectures est aussi requise pour une utilisation judicieuse de nouveaux semi-conducteurs de puissance, comme aujourd’hui le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN) et, prochainement, le diamant. En effet, les densités de courant et les fréquences de commutation plus élevées apportées par les nouveaux semiconducteurs de puissance poussent à davantage de compacité.
[006] Les architectures 3D présentent un intérêt certain pour accroître la compacité des modules et des dispositifs électroniques de puissance. Cependant, les contraintes de refroidissement sont critiques dans ces architectures et des solutions efficientes doivent y être implémentées. Une extraction de l’énergie dissipée au plus près des puces de puissance est nécessaire afin de maintenir les températures des composants en dessous de valeurs critiques et garantir l’équilibre thermique. Un refroidissement double face des puces de puissance est souhaitable. Des dispositifs de refroidissement performants par liquide caloporteur et/ou faisant appel à des caloducs peuvent être requis.
[007] Les architectures qui facilitent la réalisation des dispositifs du type dits « SiP >> (pour « System in Package >> en anglais) sont intéressantes pour le bénéfice qu’elles apportent en termes de niveau d’intégration et de compacité. Une architecture de module de commutation de puissance qui autorise de la flexibilité dans la localisation spatiale des électrodes est intéressante pour la réalisation des dispositifs « SiP >>.
[008] La démontabilité des architectures, jusqu’à la brique la plus élémentaire possible, est un atout appréciable pour la réparabilité. La technologie dite press-pack, dans laquelle les contacts électriques sont assurés à l’aide de moyens mécaniques de pression ou serrage, permet de réaliser des briques élémentaires testables et remplaçables, tout en apportant une amélioration de la fiabilité dans les applications à cyclages thermiques sévères, par l’élimination des soudures.
[009] Il apparaît aujourd’hui souhaitable de proposer un module de commutation de puissance ayant une architecture nouvelle de brique élémentaire de commutation, adapté pour des ensembles démontables de type parallèle et/ou empilé, les nouveaux semiconducteurs de puissance SiC et GaN, notamment les transistors GaN à structure latérale, ainsi que les technologies 3D et « press-pack », et une production de masse économique basée sur les technologies de fabrication de circuit imprimé.
[0010] Selon un premier aspect, l’invention concerne un élément modulaire de commutation de puissance comprenant une stratification de première et deuxième plaques électriquement conductrices qui sont séparées par une couche diélectrique intermédiaire et au moins une puce électronique de commutation de puissance qui est implantée entre les première et deuxième plaques électriquement conductrices, la puce électronique de commutation de puissance ayant une face haute comprenant une première électrode de puissance et une électrode de commande de commutation et une face basse comprenant une deuxième électrode de puissance, et les première et deuxième électrodes de puissance étant en continuité électrique respectivement avec les première et deuxième plaques électriquement conductrices. Conformément à l’invention, I’ élément modulaire de commutation de puissance comprend une pluralité d’orifices se prolongeant dans la stratification depuis des surfaces extérieures des première et deuxième plaques électriquement conductrices et perpendiculairement aux surfaces extérieures, la pluralité d’orifices comprenant au moins un premier orifice communiquant avec l’électrode de commande de commutation et au moins un deuxième orifice traversant totalement la stratification, les premier et deuxième orifices comprenant chacun une couche diélectrique et une couche électriquement conductrice, et la couche électriquement conductrice du premier orifice étant reliée électriquement à l’électrode de commande de commutation.
[0011] Selon une caractéristique particulière, les orifices sont répartis avec un pas d’écartement fixe.
[0012] Selon une autre caractéristique particulière, l’élément modulaire de commutation de puissance comprend deux puces électroniques de commutation de puissance qui sont montées en parallèle, les puces électroniques de commutation de puissance étant implantées côte-à-côte et ayant leurs électrodes de commande de commutation disposées en regard, et comprenant un premier orifice communiquant avec les électrodes de commande de commutation et ayant une couche électriquement conductrice reliée électriquement aux électrodes de commande de commutation.
[0013] Selon encore une autre caractéristique particulière, la puce électronique de commutation de puissance est une puce de transistor de type vertical.
[0014] On notera que l’élément modulaire de commutation de puissance est bien adapté pour la réalisation de différents montages électroniques de transistors tels que des demiponts, des ponts complets, des montages de type parallèle, cascode et autres, et des ponts et matrices de commutation en cascade.
[0015] Selon un autre aspect, l’invention concerne un ensemble démontable de commutation de puissance comprenant au moins deux éléments modulaires de commutation de puissance tels que décrits brièvement ci-dessus et une pluralité de broches d’assemblage électriquement conductrices, dans lequel les broches d’assemblage électriquement conductrices sont insérées dans des orifices des éléments modulaires de commutation de puissance et assurent des fonctions d’assemblage mécanique et de liaison électrique entre les éléments modulaires de commutation de puissance.
[0016] Selon une caractéristique particulière, les deux éléments modulaires de commutation de puissance sont disposés tête-bêche.
[0017] Selon une autre caractéristique particulière, l’ensemble démontable de commutation de puissance comprend, sur une surface extérieure d’un des éléments modulaires de commutation de puissance, une accessibilité à une pluralité de liaisons électriques avec les électrodes de commande de commutation des puces électroniques de commutation de puissance des éléments modulaires de commutation de puissance, la pluralité de liaisons électriques étant assurées à travers des premiers orifices des éléments modulaires de commutation de puissance et des broches d’assemblage électriquement conductrices.
[0018] Selon encore une autre caractéristique particulière, l’ensemble démontable de commutation de puissance comprend un canal de circulation de fluide formé par un espace entre les éléments modulaires de commutation de puissance, l’espace étant déterminé par un écartement entre les éléments modulaires de commutation de puissance obtenu au moyen des broches d’assemblage électriquement conductrices.
[0019] Selon encore une autre caractéristique particulière, l’ensemble démontable de commutation de puissance comprend également au moins un élément d’assemblage et d’interconnexion interposé entre les éléments modulaires de commutation de puissance, l’élément d’assemblage et d’interconnexion comportant au moins une barre électriquement conductrice dans laquelle sont aménagés une pluralité d’orifices traversants, les orifices traversants étant répartis avec le pas d’écartement fixe et recevant les broches conductrices d’assemblage.
[0020] Selon encore une autre caractéristique particulière, l’élément d’assemblage et d’interconnexion comporte au moins deux barres électriquement conductrices, les barres électriquement conductrices étant disposées avec un écartement déterminé entre elles de façon à former un canal de circulation de fluide.
[0021] D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l’invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la Fig.1 est une vue en perspective montrant l’architecture d’un module de commutation de puissance selon la technique antérieure ;
la Fig.2 est une vue simplifiée en coupe montrant une première forme de réalisation d’un élément modulaire de commutation de puissance selon l’invention ;
la Fig.3 est une vue simplifiée de dessus montrant, dans l’élément modulaire de commutation de puissance de la Fig.2, le positionnement d’un orifice d’interconnexion audessus d’une électrode de grille d’une puce de transistor ;
la Fig.4 est une vue simplifiée en coupe montrant une deuxième forme de réalisation d’un élément modulaire de commutation de puissance selon l’invention ;
la Fig.5 est une vue simplifiée de dessus montrant, dans l’élément modulaire de commutation de puissance de la Fig.4, le positionnement d’un orifice d’interconnexion audessus d’électrodes de grille de puces de transistor ;
la Fig.6 est une vue simplifiée en coupe montrant un exemple de réalisation d’un ensemble de commutation de puissance selon l’invention, comprenant un canal de circulation de fluide ;
la Fig.7 est une vue simplifiée en coupe montrant une première forme de réalisation d’un élément d’assemblage et d’interconnexion utilisable pour la réalisation d’ensembles de commutation de puissance selon l’invention ;
la Fig.8 est une vue simplifiée en coupe montrant un autre exemple de réalisation d’un ensemble de commutation de puissance selon l’invention, comprenant des éléments d’assemblage et d’interconnexion comme montrés à la Fig.7 ; et la Fig.9 est une vue simplifiée en coupe montrant une deuxième forme de réalisation d’un élément d’assemblage et d’interconnexion utilisable pour la réalisation d’ensembles de commutation de puissance selon l’invention.
[0022] Dans l’état de la technique, l’encapsulage des puces de puissance pour la réalisation de modules de commutation de puissance fait grandement appel à une technologie dérivée de la technologie dite « IMS » (pour « Insulated Métal Substrate »). La puce est implantée dans une structure en sandwich entre deux plaques conductrices en cuivre. Des techniques de dépôt électrolytique de cuivre et de frittage d’argent sont utilisées pour l’interconnexion électrique de la puce. Des diélectriques composés de résines de type époxy, renforcées ou pas à la fibre de verre, ou de polyimides, sont utilisés pour l’isolation électrique. Le découpage et le perçage au rayon laser sont fréquemment utilisés pour le retrait de matière. Des pistes et pastilles de cuivre pour l’interconnexion électrique sont obtenues typiquement par gravure humide d’une feuille de cuivre.
[0023] Ainsi, comme montré par l’exemple de l’état de la technique de la Fig. 1, l’empilage 3D d’un module de commutation de puissance PM formé d’une branche de pont de commutation comprend des puces de transistor Ths et TLs, des bus barres +DC et -DC, un bus barre central OUT, des feuilles conductrices d’interconnexion CGu et CGl et des couches diélectriques d’isolation électrique IS1 u, IS2u et IS1L, IS2L. Les bus barres +DC, DC et OUT et les feuilles conductrices d’interconnexion CGu et CGl sont en cuivre et les couches diélectriques d’isolation électrique IS1u, IS2u et IS1l, IS2l sont typiquement réalisées avec les matériaux susmentionnés à base de résines époxy ou polyimides.
[0024] Les puces de transistor Ths et TLs sont ici de type vertical et comportent des électrodes de source et drain (non repérées) situées respectivement sur des faces haute et basse de la puce. Les électrodes de source et drain sont reliées électriquement aux bus barres. L’électrode de grille Gu, Gl, de la puce de transistor Ths, TLs, est située sur la face haute de la puce. Les électrodes de grilles Gu et Gl sont reliées aux feuilles conductrices d’interconnexion CGu et CGl par des pistes conductrices Cu et Cl et en continuité électrique avec des bornes de contact GPu et GPl, respectivement. La couche diélectrique d’isolation électrique IS1 u, IS1L, assure une isolation électrique entre le bus barre +DC, -DC, et la feuille conductrice d’interconnexion CGu, CGl, respectivement. La couche diélectrique d’isolation électrique IS2u, IS2L, assure une isolation électrique entre la feuille conductrice d’interconnexion CGu, CGl, et le bus barre central OUT, respectivement.
[0025] Les connexions électriques des puces Ths et TLs aux tensions continues d’alimentation sont assurées par les bus barres +DC et -DC. La commande des électrodes de grilles Gu et Gl est assurée à travers les bornes de contact GPu et GPl. Le point milieu de la branche de commutation PM est disponible sur le bus barre central OUT dédié à la tension alternative.
[0026] Comme visible à la Fig.1, les bornes de contact GPu et GPl, pour l’accès aux électrodes de grille des puces, sont localisées latéralement sur la structure, c’est-à-dire sur la tranche de celle-ci. Cette localisation des bornes de contact GPu et GPl est souvent un inconvénient. En effet, des moyens connectiques supplémentaires doivent être prévus pour amener les liaisons électriques jusqu’au circuit de commande qui est disposé typiquement sur la face haute ou basse de la structure.
[0027] En référence aux Figs.2 et 3, il est maintenant décrit ci-dessous une première forme de réalisation particulière 1 d’un élément modulaire de commutation de puissance selon l’invention, ainsi qu’un ensemble de deux éléments modulaires de ce type.
[0028] Dans le concept de l’invention, l’élément modulaire de commutation de puissance 1 est un composant standardisable. Avantageusement, l’élément modulaire de commutation de puissance 1 est réalisé avec les techniques de fabrication des cartes à circuit imprimé, dites PCB de « Printed Circuit Board >> en anglais. Ces techniques sont parfaitement maîtrisées et permettent une fabrication à faible coût.
[0029] Ainsi, pour la réalisation des éléments modulaires de commutation de puissance 1 selon l’invention, il pourra être fait appel à une combinaison de différentes techniques de fabrication comprenant la stratification, la photolithographie, l’électrodéposition de métal, la gravure humide et d’autres. Pour l’interconnexion des puces de puissance, il pourra être fait appel à la soudure en phase liquide transitoire dite soudure TLP, le frittage de poudre de nanoparticules métalliques ou la soudure par diffusion. La découpe et le perçage laser seront également utilisés et, éventuellement, d’autres moyens tels que le matriçage à l’emporte-pièce pour la découpe des films ou feuilles d’isolant et de cuivre.
[0030] A la Fig.2, il est montré deux éléments modulaires de commutation de puissance 1a et 1b standard dans un état de pré-assemblage. Les éléments modulaires de commutation de puissance 1a et 1b sont disposés tête-bêche. Trois broches conductrices d’assemblage 2i, 22 et 23 sont également prévues pour se loger dans des orifices des éléments modulaires de commutation de puissance 1a et 1b.
[0031] L’élément modulaire de commutation de puissance 1a, 1b, comprend ici une puce de transistor CPa, CPb, respectivement. D’autres formes de réalisation de l’élément modulaire pourront comprendre plusieurs puces de transistor CP.
[0032] Dans cette forme de réalisation, la puce de transistor CPa, CPb, dont la face haute est montrée à la Fig.3, est de type vertical et comprend des électrodes de source S et drain (non visible), formant des électrodes de puissance, situées respectivement sur les faces haute et basse de la puce. L’électrode de grille G de la puce de transistor CPa, CPb, formant une électrode de commande de commutation, est située sur la face haute de la puce, au centre de celle-ci. La puce de transistor CPa, CPb, est enterrée dans la structure, en sandwich, entre deux plaques conductrices haute PHA, PHB, et basse PBA, PBb, typiquement en cuivre. Une couche diélectrique intermédiaire CDA, CDB, sépare les plaques conductrices haute PHA, PHB, et basse PBA, PBb, qui sont ainsi isolées électriquement l’une de l’autre. La puce de transistor CPa, CPb, est contenue dans un logement aménagé dans la couche diélectrique intermédiaire CDA, CDB, et comporte sa face haute de source et sa face basse de drain qui sont reliées électriquement aux plaques conductrices haute PHA, PHb, et basse PBA, PBb, respectivement.
[0033] Conformément à l’invention, il est prévu dans la plaque conductrice haute PHA, PHb, un orifice OG1A, OG1 b. L’orifice OG1A, OG1 b, se prolonge de la face haute de la plaque conductrice haute PHA, PHB, jusqu’à la surface de l’électrode de grille G de la puce de transistor CPA, CPb. L’orifice OG1A, OG1b, est destiné à la connexion électrique, à travers la plaque conductrice haute PHA, PHB, de l’électrode de grille G de la puce CPA, CPb. L’orifice OG1A, OG1b, est typiquement réalisé par perçage laser et comprend une couche diélectrique DEA, DEB, et une couche conductrice intérieure ClA, CIb. La couche diélectrique DEa, DEb, isole électriquement entre elles la plaque conductrice haute PHA, PHB, et la couche conductrice intérieure CIA, CIb. La couche conductrice intérieure CIA, CIb, est réalisée typiquement par métallisation de cuivre. Comme visible à la Fig.3, la couche conductrice intérieure CIA, CIb, est en contact électrique avec l’électrode de grille G. L’orifice OG1a, OG1b, par sa couche conductrice intérieure CIA, CIb, permet d’amener la liaison électrique avec l’électrode de grille jusqu’à la face supérieure de la plaque conductrice haute PHa, PHb.
[0034] Une pluralité d’autres orifices OA1a, OA1B, à OD1A, OD1B, sont aménagés dans les éléments modulaires de commutation de puissance 1A, 1b.
[0035] Comme visible à la Fig.2, les orifices OA1a, OA1B, et OB1A, OB1b, sont ici des orifices traversants, à travers les plaques conductrices haute PHA, PHB, et basse PBA, PBb, et la couche diélectrique intermédiaire CDA, CDB. Des couches diélectrique DEA, DEB, et intérieure conductrice CIA, CIb, sont présentes dans les orifices OA1A, OA1 b, et OB1A, OB1B.
[0036] Les orifices OC1A, OC1b, et OD1A, OD1B, sont des orifices simples, sans couche diélectrique, obtenus directement par perçage dans les plaques conductrices PHA, PHB, et PBa, PBb, respectivement. Dans l’élément modulaire 1A, 1b, les orifices OC1A, OC1b, et OD1a, OD1b, ne sont pas traversants et sont alignés sur un même axe dans les plaques conductrices PHA, PHB, et PBA, PBb, respectivement. Les orifices OC1A, OC1b, et OD1A, OD1b, restent contenus dans l’épaisseur des plaques conductrices PHA, PHB, et PBA, PBb, respectivement, évitant ainsi tout risque de court-circuit entre les plaques conductrices haute PHa, PHb, et PBA, PBb, lorsque des broches conductrices d’assemblage 2i, 23, sont logées dans ces orifices.
[0037] De manière générale, l’ensemble des orifices OG1 a, OG1 b, et OA1A, OA1 b, à OD1A, OD1b, sont réalisés suivant des axes perpendiculaires aux plans de surface hauts et bas des plaques conductrices haute PHA, PHB, et basse PBA, PBb.
[0038] Comme visible à la Fig.2, les orifices OG1A, OG1b, et OA1a, OA1B, à OC1A, OC1b, sont écartés d’un même pas d’écartement P dans la plaque conductrice haute PHA, PHB, de manière à autoriser la mise en coïncidence des orifices lors de l’assemblage des éléments modulaires, ici l’assemblage tête-bêche des éléments modulaires 1A et 1 b. Les orifices dans la plaque conductrice basse PBA, PBb, ont le même pas P, bien que l’orifice OG1A, OG1b, soit absent dans cette plaque, dans cette forme de réalisation.
[0039] Lorsque les deux éléments modulaires 1A et 1B sont assemblés (flèches F). Les trois broches 2i, 22, et 23 sont engagées dans les orifices OD1A et OA1B, OB1A, et OG1b, et OA1a et OC1b, respectivement. Les broches 2-i, 22 et 23 assurent l’assemblage mécanique et les liaisons électriques. Ainsi, les électrodes de grille G des puces de transistor CPA et CPb sont accessibles sur la face supérieure de la plaque haute PHA, au niveau des orifices OG1A et OB1a, respectivement.
[0040] En référence aux Figs.4, 5 et 6, il est maintenant décrit ci-dessous une deuxième forme de réalisation particulière 2 d’un élément modulaire de commutation de puissance selon l’invention, ainsi qu’un premier ensemble de deux éléments modulaires de ce type.
[0041] Comme montré à la Fig.4, l’élément modulaire de commutation de puissance 2 diffère de l’élément modulaire 1 essentiellement par le fait qu’il comporte deux puces de transistor CP1 et CP2, de type vertical également, mais avec une configuration différente de connectique, et par l’orifice OG2 de connexion de grille.
[0042] De manière analogue à l’élément modulaire 1, les puces de transistor CP1 et CP2 sont enterrées en sandwich entre les deux plaques conductrices haute PH2 et basse PB2, typiquement en cuivre. La couche diélectrique intermédiaire CD2 sépare les plaques conductrices haute PH2 et basse PB2, qui sont ainsi isolées électriquement l’une de l’autre. Les puces de transistor CP1 et CP2 sont contenues dans des logements respectifs aménagés dans la couche diélectrique intermédiaire CD2.
[0043] Dans cette forme de réalisation, les puces de transistor CP1 et CP2 sont montées en parallèle, ce qui signifie que leurs électrodes de source, drain et grille sont connectées ensemble deux-à-deux.
[0044] Comme montré à la Fig.5, la puce CP1, CP2, comprend sur sa face haute l’électrode de source S1, S2, et l’électrode de grille G1, G2, l’électrode de drain (non visible) étant située sur la face basse de la puce. Dans la puce CP1, CP2, l’électrode de grille G1, G2, n’est pas implantée centralement, comme dans l’élément modulaire 1, mais sur un bord de la puce. Les puces CP1 et CP2 sont disposées côte-à-côte avec leurs électrodes de grille G1 et G2 en regard. Les électrodes de source S1, S2, et les électrodes de drain (non visibles) sont reliées électriquement aux plaques conductrices haute PH et basse PB, respectivement. L’orifice OG2 permet ici de relier ensemble les électrodes de grille G1 et G2 et d’amener la liaison électrique jusqu’à la face supérieure de la plaque conductrice haute PH2.
[0045] Comme montré à la Fig.4, l’orifice OG2 est ici un orifice traversant à travers les plaques conductrices haute PH2 et basse PB2, et la couche diélectrique intermédiaire CD2. Une couche diélectrique DE2 et une couche conductrice CI2 sont présentes dans l’orifice OG2 et recouvrent celui-ci dans la plaque conductrice haute PH2. Comme visible à la Fig.5, la couche conductrice intérieure CI2 est en contact électrique avec les électrodes de grille G1 et G2 des puces CP1 et CP2.
[0046] L’orifice OG2, par sa couche conductrice intérieure CI2, permet donc d’amener la liaison électrique des électrodes de grille G1 et G2 jusqu’à la face supérieure de la plaque conductrice haute PH2. On notera que la métallisation de la couche diélectrique DE2, qui produit la couche conductrice intérieure CI2, ne se prolonge pas dans l’orifice OG2 au-delà du contact avec les électrodes de grille G1 et G2, de sorte qu’il n’y a pas de court-circuit entre ces dernières et la plaque conductrice basse PB2 à laquelle sont reliées électriquement les électrodes de drain. On notera que la présence de l’orifice OG2 dans la plaque conductrice basse PB2 permet, par rapport à l’élément modulaire 1, d’avoir ici une broche conductrice d’assemblage supplémentaire et un écartement régulier (pas P) entre les broches.
[0047] Les autres orifices OA2, OB2, OC2 et OD2 de l’élément modulaire 2 sont analogues aux orifices OA1, OB1, OC1 et OD1 de l’élément modulaire 2 et ne seront pas décrits ici.
[0048] Un ensemble de deux éléments modulaires 2A et 2B, avec quatre broches conductrices d’assemblage 24 à 27, est montré à la Fig.6. Ces broches conductrices d’assemblage 24 à 27 sont plus longues que celles 2i à 23 utilisées pour l’ensemble de la Fig.2. Cette plus grande longueur des broches conductrices d’assemblage 24 à 27 permet ici de former un canal de circulation de fluide CAL en gardant un écartement entre les éléments modulaires 2A et 2B. Une circulation d’un fluide caloporteur pourra ainsi être établie à travers le canal CAL pour le refroidissement des éléments modulaires 2A, 2B.
[0049] Comme montré aux Figs.7 et 8, des éléments d’assemblage et d’interconnexion standard Bl sont prévus dans l’invention et pourront être utilisés pour réaliser des ensembles AS comprenant un grand nombre d’éléments modulaires 4A, 4B, 4c, .... Conformément à l’invention, les éléments modulaires 4A, 4B, 4C, ..., pourront être agencés dans trois dimensions pour former des ensembles AS. Plusieurs éléments d’assemblage et d’interconnexion BIA, BIb, ..., pourront être utilisés pour créer ces ensembles AS.
[0050] Comme mieux visible à la Fig.7, les éléments d’assemblage et d’interconnexion Bl se présentent typiquement sous la forme de barres ou plaquettes conductrices munies de broches conductrices d’assemblage. Dans l’exemple de réalisation de la Fig.7, la barre conductrice 3 est typiquement en cuivre et comporte une pluralité de broches hautes, 28h à 2hh, et basses, 28B à 2nB. Les broches conductrices d’assemblage sont montées, avec serrage, dans des orifices OE de la barre conductrice 3. Les orifices OE ont entre eux un écartement qui est égal au pas P. Les broches sont ici montées par paire dans les orifices OE, une broche haute et une broche basse étant insérées dans un même orifice OE. On notera qu’une broche de plus grande longueur pourra être employée dans d’autres formes de réalisation pour remplacer la paire de broches haute et basse dans un même orifice OE.
[0051] D’autres éléments d’assemblage et d’interconnexion BIF, comme celui montré à la Fig.9, sont utilisables dans les ensembles AS de l’invention pour réaliser des canaux CAN destinés typiquement à la circulation d’un fluide caloporteur ou ignifuge, ou à des caloducs.
[0052] Dans l’exemple de réalisation de la Fig.9, trois barres conductrices 4 sont empilées et assemblées mécaniquement par des broches OF. Un écartement est conservé entre les barres 4 de manière à obtenir les canaux CAN.
[0053] L’invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l’invention.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1) Elément modulaire de commutation de puissance (2) comprenant une stratification de première et deuxième plaques électriquement conductrices (PH2, PB2) qui sont séparées par une couche diélectrique intermédiaire (CD2) et au moins une puce électronique de commutation de puissance (CP1, CP2) qui est implantée entre lesdites première et deuxième plaques électriquement conductrices (PH2, PB2), ladite puce électronique de commutation de puissance (CP1, CP2) ayant une face haute comprenant une première électrode de puissance (S1, S2) et une électrode de commande de commutation (G1, G2) et une face basse comprenant une deuxième électrode de puissance, et lesdites première et deuxième électrodes de puissance étant en continuité électrique respectivement avec lesdites première et deuxième plaques électriquement conductrices (PH2, PB2), caractérisé en ce qu’il comprend une pluralité d’orifices (OG2, OA2, OB2, OC2, OD2) se prolongeant dans ladite stratification depuis des surfaces extérieures desdites première et deuxième plaques électriquement conductrices (PH2, PB2) et perpendiculairement auxdites surfaces extérieures, ladite pluralité d’orifices (OG2, OA2, OB2, OC2, OD2) comprenant au moins un premier orifice (OG2) communiquant avec ladite électrode de commande de commutation (G1, G2) et au moins un deuxième orifice (OA2, OB2) traversant totalement ladite stratification, lesdits premier et deuxième orifices (OG2 ; OA2, OB2) comprenant chacun une couche diélectrique (DE2) et une couche électriquement conductrice (CI2), et ladite couche électriquement conductrice (CI2) dudit premier orifice (OG2) étant reliée électriquement à ladite électrode de commande de commutation (G1, G2).
  2. 2) Elément modulaire de commutation de puissance selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits orifices (OG2, OA2, OB2, OC2, OD2) sont répartis avec un pas d’écartement fixe (P).
  3. 3) Elément modulaire de commutation de puissance selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend deux dites puces électroniques de commutation de puissance (CP1, CP2) qui sont montées en parallèle, lesdites puces électroniques de commutation de puissance (CP1, CP2) étant implantées côte-à-côte et ayant leurs électrodes de commande de commutation (G1, G2) disposées en regard, et comprenant un dit premier orifice (OG2) communiquant avec lesdites électrodes de commande de commutation (G1, G2) et ayant une dite couche électriquement conductrice (CI2) reliée électriquement auxdites électrodes de commande de commutation (G1, G2).
  4. 4) Elément modulaire de commutation de puissance selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite puce électronique de commutation de puissance (CP1, CP2) est une puce de transistor de type vertical.
  5. 5) Ensemble démontable de commutation de puissance comprenant au moins deux éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, et une pluralité de broches d’assemblage électriquement conductrices (24, 25, 26, 27), dans lequel lesdites broches d’assemblage électriquement conductrices (24, 25, 26,27) sont insérées dans desdits orifices (OG2, OA2, OB2, OC2, OD2) desdits éléments modulaires de commutation de puissance (2a, 2b) et assurent des fonctions d’assemblage mécanique et de liaison électrique entre lesdits éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B).
  6. 6) Ensemble démontable de commutation de puissance selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux dits éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B) sont disposés tête-bêche.
  7. 7) Ensemble démontable de commutation de puissance selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu’il comprend, sur une surface extérieure d’un desdits éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B), une accessibilité à une pluralité de liaisons électriques avec les électrodes de commande de commutation (G1, G2) des puces électroniques de commutation de puissance (CP1, CP2) desdits éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B), ladite pluralité de liaisons électriques étant assurées à travers desdits premiers orifices (OG2) desdits éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B) et desdites broches d’assemblage électriquement conductrices (24, 25, 26, 27).
  8. 8) Ensemble démontable de commutation de puissance selon l’une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu’il comprend un canal de circulation de fluide (CAL) formé par un espace entre lesdits éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B), ledit espace étant déterminé par un écartement entre lesdits éléments modulaires de commutation de puissance (2A, 2B) obtenu au moyen desdites broches d’assemblage électriquement conductrices (24, 25, 26, 27).
  9. 9) Ensemble démontable de commutation de puissance selon l’une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend également au moins un élément d’assemblage et d’interconnexion (Bl, BIF) interposé entre lesdits éléments modulaires de commutation de puissance (4A, 4B), ledit élément d’assemblage et
    5 d’interconnexion (Bl, BlF) comportant au moins une barre électriquement conductrice (3,4) dans laquelle sont aménagés une pluralité d’orifices traversants, lesdits orifices traversants étant répartis avec ledit pas d’écartement fixe (P) et recevant lesdites broches conductrices d’assemblage (28h à 2hh ; 28b à 2nB, OF).
  10. 10) Ensemble démontable de commutation de puissance selon la revendication 9,
    10 caractérisé en ce que ledit élément d’assemblage et d’interconnexion (BIF) comporte au moins deux barres électriquement conductrices (4), lesdites barres électriquement conductrices (4) étant disposées avec un écartement déterminé entre elles de façon à former un canal de circulation de fluide (CAN).
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