FR3131079A1 - Module de puissance avec surmoulage et systeme electrique comprenant un tel module de puissance - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un module de puissance comportant : au moins deux pièces de connexion électrique présentant chacune une plaque principale s’étendant selon un plan principal de manière à être sensiblement coplanaires ;au moins un transistor connecté électriquement entre deux faces supérieures de respectivement deux des plaques principales ; etun surmoulage isolant électrique (402) recouvrant une partie des faces supérieures des plaques principales ; au moins une des pièces de connexion électrique présente au moins un tenon (322) se projetant uniquement dans le plan principal, depuis une tranche de la pièce de connexion électrique, ledit tenon présentant : une face supérieure (706),deux faces latérales,une face avant définissant une extrémité libre (fa) dudit tenon (322), etune face inférieure (708) présentant au niveau de l’extrémité libre (fa) un décrochement (dc) s’étendant entre les deux faces latérales du tenon (322). Figure pour l’abrégé : Fig. 7
Description
La présente invention concerne un module de puissance avec surmoulage, un système électronique et un convertisseur de tension comprenant un tel module de puissance.
Un module de puissance est un module électronique, contenant le plus souvent des puces semi-conductrices (par exemple des transistors dit de puissance), conçu pour réaliser des circuits de conversion d'énergie, comme ceux par exemple d’une cellule de commutation, d'un onduleur ou encore d’un pont redresseur.
Il est connu de l’art antérieur des modules de puissance comprenant :
- au moins deux pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un plan principal de manière à être sensiblement coplanaires ;
- au moins un transistor connecté électriquement entre deux faces supérieures de respectivement deux des plaques principales ; et
- un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, recouvrant au moins une partie des faces supérieures des plaques principales des pièces de connexion électrique ;
- et dans lequel au moins une des pièces de connexion électrique présente en outre au moins un tenon se projetant uniquement dans le plan principal depuis une tranche de la pièce de connexion électrique, ce tenon présentant une face supérieure, une face inférieure, deux faces latérales, et une face avant définissant une extrémité dite libre du tenon.
Dans ces modules de puissance de l’art antérieur, les pièces de connexion électrique sont obtenues par découpage d’une pièce métallique. Ces pièces de connexion électrique sont initialement reliées entre elle ou avec une pièce dite de cadre par des pattes d’attaches. Puis, les pattes d’attaches sont coupées pour détacher les pièces de connexion électrique les unes des autres ainsi que de la pièce de cadre. C’est lors de ce processus de coupe des pattes d’attache que sont formés à partir de celles-ci des tenons se projetant uniquement dans le plan principal depuis une tranche des pièces de connexion électrique. Ces tenons présentent une extrémité dite libre à l’endroit où a eu lieu la coupe de la patte d’attache dont ils sont issues. A cette extrémité libre se forme une bavure provoquée par le cisaillement de la patte d’attache lors de sa coupe. Cette bavure de par sa présence peut provoquer un court-circuit lorsque le mode de puissance est assemblé à un dissipateur thermique.
L’invention a pour but de pallier au moins en partie le problème précité.
Il est donc proposé, selon un premier aspect de l’invention, un module de puissance comportant :
- au moins deux pièces de connexion électrique, de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon un plan principal de manière à être sensiblement coplanaires ;
- au moins un transistor connecté électriquement entre deux faces supérieures de respectivement deux des plaques principales ; et
- un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, recouvrant au moins une partie des faces supérieures des plaques principales des pièces de connexion électrique ;
- une face supérieure,
- une face inférieure,
- deux faces latérales, et
- une face avant définissant une extrémité dite libre du tenon,
Ce module de puissance est caractérisé en ce que la face inférieure du tenon présente au niveau de l’extrémité libre un décrochement s’étendant entre les deux faces latérales du tenon.
Ainsi, la bavure se trouve entièrement dans le décochement de sorte qu’elle ne peut entrer en contact directement avec le dissipateur thermique de sorte qu’un court-circuit avec le dissipateur thermique n’est pas possible.
Un module de puissance selon l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
Selon une première caractéristique, le transistor, d’une part, présente une face inférieure plaquée contre l’une des deux faces supérieures auxquelles ce transistor est connecté électriquement et, d’autre part, est connecté électriquement, par exemple par un ou plusieurs rubans ou fils, à l’autre des deux faces supérieures.
Selon une autre caractéristique, le tenon se projette depuis une tranche de la plaque principale de la pièce de connexion électrique.
Selon une autre caractéristique, au moins une des pièces de connexion électrique comprend en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
Selon une autre caractéristique, la pièce de connexion électrique présentant le tenon comprend en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale.
Selon une autre caractéristique, le tenon et pièce de connexion électrique le portant sont réalisés en une seul pièce par continuité de matière.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage recouvre au moins partiellement le transistor.
Selon une autre caractéristique, le surmoulage laisse apparent au moins une partie de la face inférieure d’une plaque principale d’une pièce de connexion électrique, cette partie laissée apparente étant conçue pour être plaquée contre un dissipateur thermique.
Selon une autre caractéristique le transistor est un transistor bipolaire à grille isolée (de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor » ou IGBT) ou un transistor à effet de champ (de l’anglais « Field Effect Transistor » ou FET), par exemple un transistor à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) en silicium ou en carbure de silicium ou un transistor à effet de champ en nitrure de gallium.
Il est également proposé, selon un deuxième aspect de l’invention, un système électrique comprenant un dissipateur thermique et un module de puissance selon le premier aspect de l’invention, et dans lequel le dissipateur thermique est en contact thermique avec la face inférieure laissée apparente par le surmoulage.
Il est également proposé, selon un troisième aspect de l’invention, un convertisseur de tension comprenant un module de puissance selon le premier aspect de l’invention ou bien un système électrique selon le deuxième aspect de l’invention.
Il est également proposé, selon un quatrième aspect de l’invention, un engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension le troisième aspect de l’invention ou un système électrique selon le deuxième aspect de l’invention ou un module de puissance selon le premier aspect de l’invention.
Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.
Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou un fauteuil roulant motorisé.
Il est également proposé, selon un cinquième aspect de l’invention, un procédé de fabrication d’un module de puissance, comportant :
- l’obtention d’une plaque conductrice, de préférence en métal, s’étendant selon un plan principal, ladite plaque conductrice présentant une face supérieure et une face inférieure ;
- la découpe, dans la plaque conductrice, d’une part, d’une pièce de cadre et de plusieurs pièces planes comportant au moins deux pièces de connexion électrique présentant chacune une plaque principale, les plaques principales s’étendant selon le plan principal de manière à être sensiblement coplanaires et, d’autre part, de pattes d’attache de chaque pièce de connexion électrique avec au moins une de la ou des autres pièces ;
- la réalisation d’une cavité sur une face inférieure d’au moins une patte d’attache, dite patte d’attache principale, ladite cavité s’étendant depuis une première faces latérale jusqu’à une deuxième face latérale de ladite patte d’attache principale.
- la connexion électrique d’au moins un transistor entre deux faces supérieures de respectivement deux plaques principales des deux pièces de connexion électrique ;
- la réalisation avec un matériau isolant électrique, par exemple de la résine, d’un surmoulage d’au moins une partie des faces supérieures des plaques principale des deux pièces de connexion électrique ; et
- la coupe des pattes d’attache pour séparer chaque pièce de connexion électrique de la ou des autres pièces, ladite coupe étant réalisée pour ladite patte d’attache principale depuis la face supérieure vers la face inférieure de manière à laisser un résidu de patte d’attache formant un tenon se projetant uniquement selon le plan principal depuis une tranche d’une pièce de connexion électrique, ledit tenon présentant une face supérieure, une face inférieure, deux faces latérales, et une face avant définissant une extrémité dite libre de ce tenon , la face inférieure du tenon présentant au niveau de l’extrémité libre un décrochement s’étendant entre les deux faces latérales du tenon.
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
Le résultat de cette étape est illustré sur la
En référence à la , un système électrique 100 mettant en œuvre l’invention dans un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit.
Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un engin de mobilité tel qu’un véhicule automobile.
Le système électrique 100 comporte tout d’abord une source d’alimentation électrique 102 conçue pour délivrer une tension continue U, par exemple comprise entre 10 V et 100 V, par exemple 48 V ou bien 12 V.
La source d’alimentation électrique 102 est donc une source de tension continue. Cette source d’alimentation électrique comporte par exemple une batterie.
Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
Le système électrique 100 comporte en outre un convertisseur de tension 104 connecté entre la source d’alimentation électrique 102 et la machine électrique 130 pour effectuer une conversion entre la tension continue U et les tensions de phase.
Le convertisseur de tension 104 comporte tout d’abord une barre omnibus positive 106 et une barre omnibus négative 108 destinées à être connectées à la source d’alimentation électrique 102 pour recevoir la tension continue U, la barre omnibus positive 106 recevant un potentiel électrique haut et la barre omnibus négative 108 recevant un potentiel électrique bas.
Le convertisseur de tension 104 comporte en outre au moins un module électrique 110. Ce module électrique 110 est un module de puissance. Le module de puissance 110 comporte une barre omnibus de phase destinées être respectivement connectées à une phases de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte six modules de puissance 110 comportant chacun une barre omnibu de phase 122 connectée à une phase de la machine électrique 130.
Plus précisément, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 comporte deux systèmes triphasés comportant chacun trois phases, et destinés à être électriquement déphasés de 120° l’un par rapport à l’autre. Les barres omnibus de phase 122 des six modules de puissance 110 sont respectivement connectées aux trois phases du premier système triphasé et aux trois phases du deuxième système triphasé.
Chaque module de puissance 110 comporte, pour chaque barre omnibus de phase 122, un premier composant électrique, (ici un interrupteur de côté haut 112) connecté entre la barre omnibus positive 106 et la barre omnibus de phase 122 et un deuxième composant électrique (ici un interrupteur de côté bas 114), connecté entre la barre omnibus de phase 122 et la barre omnibus négative 108. Ainsi, les interrupteurs 112, 114 sont agencés de manière à former un bras de commutation, dans lequel la barre omnibus de phase 122 forme un point milieu.
Chaque interrupteur 112, 114 comporte des première et deuxième bornes principales 116, 118 et une borne de commande 120 destinée à sélectivement ouvrir et fermer l’interrupteur 112, 114 entre ses deux bornes principales 116, 118 en fonction d’un signal de commande qui lui est appliqué. Les interrupteurs 112, 114 sont de préférence des transistors, par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) présentant une grille formant la borne de commande 120, et un drain et une source formant respectivement les bornes principales 116, 118. Alternativement, les interrupteurs 112, 114 pourraient être des transistors bipolaires à grille isolée (de l’anglais « Insulated Gate Bipolar Transistor » ou IGBT) ou des transistors FETs.
Dans l’exemple décrit, les interrupteurs 112, 114 ont chacun la forme d’une plaque, par exemple sensiblement rectangulaire, présentant une face supérieure et une face inférieure. La première borne principale 116 s’étend sur la face inférieure, tandis que la deuxième borne principale 118 s’étend sur la face supérieure. Les interrupteurs 112, 114 sont destinés à être traversés, entre leurs bornes principales 116, 118, par un courant supérieure à 1 A.
Il sera apprécié que la barre omnibus positive 106, la barre omnibus négative 108 et les barres omnibus de phase 122 sont des conducteurs électriques rigides conçus pour supporter les courants électriques d’au moins 1 A destinés à traverser les interrupteurs 112, 114. Elles présentent de préférence une épaisseur d’au moins 1 mm, de préférence d’au moins 1,2 mm.
Par ailleurs, dans l’exemple décrit, la barre omnibus positive 106 comporte tout d’abord une barre omnibus commune positive 106A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale positive 106B connectée à la barre omnibus commune positive 106A. De manière similaire, la barre omnibus négative 108 comporte une barre omnibus commune négative 108A reliant les modules de puissance 110 et, dans chaque module de puissance 110, une barre omnibus locale négative 108B connectée à la barre omnibus commune négative 108A. Les connexions sont représentées sur la par des losanges.
En outre, dans l’exemple décrit, la barre omnibus commune positive 106A et la barre omnibus commune négative 108A sont chacune formée d’une seule pièce conductrice.
En outre, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 est une machine électrique tournante ayant a à la fois une fonction d’alternateur et de moteur électrique. Plus précisément, le véhicule automobile comporte en outre un moteur thermique (non représenté) présentant un axe de sortie auquel la machine électrique 130 est reliée par une courroie (non représentée). Le moteur thermique est destiné à entraîner des roues du véhicule automobile par l’intermédiaire de son axe de sortie. Ainsi, en fonctionnement comme alternateur, la machine électrique 130 fournit de l’énergie électrique en direction de la source d’alimentation électrique 102 à partir de la rotation de l’axe de sortie. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme redresseur. En fonctionnement comme moteur électrique, la machine électrique entraîne l’arbre de sortie (en complément ou bien à la place du moteur thermique). Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur.
La machine électrique 130 est par exemple localisée dans une boîte de vitesses ou bien dans un embrayage du véhicule automobile ou bien en lieu et place de l’alternateur.
En référence à la et à la , le convertisseur de tension 104 comprend un dissipateur thermique 206, également appelé dissipateur de chaleur, présentant des surfaces d’échange thermique 204 sur lesquelles sont respectivement montés les modules de puissance 110 (un seul module de puissance 110 est représenté sur la ). L’échange thermique entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110 est réalisé par exemple grâce à un contact, direct ou par l’intermédiaire d’une pate conductrice thermiquement, entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur thermique 206 et le module de puissance 110.
Le module de puissance 110 comporte plusieurs pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043de préférence en métal.
Chaque pièce de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043présente une plaque principale 306, 3061, 3062, 3063s’étendant selon un plan principal PP horizontal, le même pour toutes les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063de manière à ce que les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063soient sensiblement coplanaires. En particulier, dans l’exemple décrit, les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063présentent des faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083horizontales respectives s’étendant au même niveau.
Par ailleurs, les plaques principales 306, 3061, 3062, 3063sont séparées les unes des autres selon le plan principal PP par au moins un interstice 310.
De manière générale, au moins une des pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043(toutes dans l’exemple décrit) présente en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale 306, 3061, 3062, 3063. Chaque connecteur électrique est par exemple soit sous la forme d’une broche 3121, soit sous la forme d’une languette droite 3122.
Dans l’exemple décrit ici, la languette droite 3122 forme avec la plaque principale 3062la barre omnibus de phase 122, la plaque principale 3061avec la broche 3121qui lui est associée forme la barre omnibus locale positive 106B et la plaque principale 3063forme avec une des languettes pliées 3121qui lui est associée (celle du bas sur la ) la barre omnibus locale négative 108B.
Chaque broche 3121présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 306, 30613063, une portion principale 316 s’étendant verticalement dans l’exemple décrit et se terminant par une extrémité libre 318 et un coude 320 reliant l’extrémité fixe 314 à la portion principale 316.
Dans le cas d’une languette droite, le connecteur électrique 3122se projette dans le plan principal PP. En outre, le connecteur électrique 3122présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 3062.
Par ailleurs, au moins une des pièces de connexion électrique 304 présente en outre au moins un tenon 322, qui sera décrit plus loin en référence à la . Dans l’exemple décrit, plusieurs tenons d’accroche 322 sont prévus.
Certains de ces tenons se projettent depuis une tranche 704 de la plaque principale 3061, 3062, 3063de la pièce de connexion électrique 3041, 3042, 3043.
Ces tenons d’accroche 322 d’une pièce de connexion électrique 304 sont distincts du ou des connecteurs électriques 3121, 3122éventuellement présents sur cette pièce de connexion électrique 304. En particulier, de par sa conception, par exemple de par ses dimensions, chaque tenon d’accroche 322 ne permet pas d’établir une connexion électrique avec un autre conducteur électrique et est de ce fait destiné à rester libre de toute connexion électrique à un autre conducteur électrique.
Comme cela sera décrit ultérieurement, les pièces de connexion électrique 304 sont obtenues dans l’exemple décrit par découpage d’une plaque métallique.
Dans l’exemple décrit ici, la plaque métallique est en cuivre. En variante, la plaque métallique pourrait être en aluminium ou encore en or.
Par ailleurs, comme expliqué précédemment, le module de puissance 110 comporte les transistors 112, 114 chacun connecté électriquement entre deux faces supérieures 3081, 3082, 3083de respectivement deux des plaques principales 3061, 3062, 3063par exemple pour faire passer et interrompre sur commande un courant de puissance, pouvant par exemple être supérieure à un ampère entre ces deux plaques principales 3061, 3062, 3063. Chaque transistor 112, 114 présente tout d’abord une face inférieure plaquée contre l’une des deux faces supérieures 3081, 3082, 3083auxquelles ce transistor est connecté électriquement. Chaque transistor 112, 114 présente en outre une face supérieure dont une partie est connecté électriquement à l’autre des deux faces supérieures. Dans l’exemple décrit, la face supérieure du transistor 112, 114 comporte en outre une partie de commande du transistor 112, 114 connectée électriquement à une face supérieure d’une plaque principale 306 différente des plaques principale 3061, 3062, 3063, par exemple par un fil 328 dans l’exemple décrit.
En d’autres termes, le transistor 112 est monté sur, et connecté électriquement à la face supérieure 3081de la plaque principale 3061de la pièce de connexion électrique 3041et un premier élément de liaison électrique connecte électriquement le transistor 112 à la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042.
Le premier élément de liaison électrique comprend deux rubans métalliques 3261, une extrémité de chaque ruban en métal 3261est soudée directement sur la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042par un procédé de soudage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 3261est soudée directement sur le transistor 112 par un procédé de soudage. Les procédés de soudage employés sont par exemple des procédés de soudage par ultrason ou par friction. Ainsi, chaque ruban en métal forme un pont dont une extrémité repose à plat sur la face supérieure du transistor 112 et dont l’autre extrémité repose à plat sur la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042.
De même, le transistor 114 est monté sur, et connecté électriquement à la face supérieure 3082de la plaque principale 3062de la pièce de connexion électrique 3042et un deuxième élément de liaison électrique connecte électriquement le transistor 114 à la face supérieure 3083de la plaque principale 3063de la pièce de connexion électrique 3043.
Le deuxième élément de liaison électrique comprend deux rubans métalliques 3262, une extrémité de chaque ruban en métal 3262est soudée directement sur la face supérieure 3083de la plaque principale 3063de la pièce de connexion électrique 3043par un procédé de soudage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 3262est soudée directement sur le transistor 114 par un procédé de soudage. Les procédés de soudure employés sont par exemple des procédés de soudage par ultrason ou par friction. Ainsi, chaque ruban en métal forme un pont dont une extrémité repose à plat sur la face supérieure du transistor 114 et dont l’autre extrémité repose à plat sur la face supérieure 3083de la plaque principale 3063de la pièce de connexion électrique 3043.
Dans l’exemple décrit, les rubans 3261, 3262sont en aluminium. Dans une variante de réalisation, les rubans 3261, 3262sont en or.
Dans l’exemple décrit, le fil 328 est en aluminium. Dans une variante de réalisation, le fil 328 est en or.
Dans l’exemple décrit, les rubans 3261, 3262 ont, vue de dessus, une forme sensiblement rectangulaire.
Dans l’exemple décrit, les connecteurs électriques 3121en forme de broche associés aux pièces de connexion électrique 304 servent à la connexion du module de puissance 110 à un module de contrôle 210, afin de commander les transistors 112, 114.
En outre, l’un des connecteurs électriques 3121associé à la pièce de connexion électrique 3043(celui du haut sur la ) est également destiné à être connecté au module de contrôle 210 pour faire une mesure du courant électrique traversant cette pièce de connexion électrique 3043.
Le module de puissance 110 possède un surmoulage 402. Le surmoulage 402 est un isolant électrique et recouvre chaque transistor 112, 114 et au moins une partie des faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083des plaques principales 306, 3061, 3062, 3063.
Dans l’exemple décrit ici, le surmoulage 402 recouvre également chaque fil 328 et les rubans métalliques 3261, 3262.
Le surmoulage 402 est par exemple en résine, par exemple encore en époxy. De préférence, le surmoulage 402 est intégral en une seule pièce.
Le surmoulage 402 laisse apparent la face inférieure 5021de la plaque principale 3061de la pièce de connexion électrique 3041. Cette partie laissée apparente est conçue pour être plaquée contre le dissipateur thermique 206. Ainsi, le dissipateur thermique 206 est en contact thermique avec la face inférieure 5021laissée apparente par le surmoulage 402. Ce contact thermique est ici réalisé via un élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur.
De même surmoulage 402 laisse apparent les faces inférieures 502, 5022, 5023des plaque principale 306, 3062, 3063de chacune des autres pièces de connexion électrique 304, 3042, 3043. Ces parties laissées apparentes sont conçues pour être plaquée contre le dissipateur thermique 206. Ainsi, le dissipateur thermique 206 est en contact thermique avec les faces inférieures 502, 5022, 5023laissées apparentes par le surmoulage 402. Ce contact thermique est ici réalisé via un élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur.
Par ailleurs, le surmoulage 402 remplit chaque interstice 310 et présente, dans chaque interstice 310, une face inférieure affleurant les faces inférieures 502 des plaques principales 206.
En référence à la , un procédé 2300 de fabrication du module de puissance 110 va à présent être décrit.
Au cours d’une étape 2302, une plaque conductrice s’étendant selon un plan principal est obtenue.
Au cours d’une étape 2304, la plaque conductrice obtenue à l’étape précédente est découpée pour définir, d’une pièce de cadre 2102 et de plusieurs pièces de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043et, d’autre part, de pattes d’attache 2104 de chaque pièce de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043avec au moins une de la ou des autres pièces 2102, 304, 3041, 3042, 3043.
Certaines pattes d’attache 2104 attachent la plaque principale 3061, 3062, 3063de pièces de connexion électrique à la pièce de cadre 2102.
Au cours d’une étape 2306, une cavité C est réalisée sur la face inférieure d’au moins une patte d’attache 2104.
Dans l’exemple décrit ici, une cavité C est réalisée, par exemple par emboutissage, sur la face inférieure d’au moins une patte d’attache, dite patte d’attache principale.
Dans l’exemple décrit ici, une cavité C est réalisée sur la face inférieure de toutes les pattes d’attache attachant une plaque principale 3061, 3062, 3063à la pièce de cadre 2102.
Cette cavité C s’étend depuis une première face latérale Fl jusqu’à une deuxième face latérale, opposée à la première face latérale, de la patte d’attache 2104 sur la face inférieure de laquelle elle est réalisée. Le résultat de cette étape est illustré sur la dont la vue AA en coupe illustre une des cavités C.
Dans l’exemple décrit ici, la cavité a une forme de parallélépipède. En variante, la cavité peut avoir une forme de cylindre.
La cavité présente de préférence une profondeur minimale de 0.1mm, de préférence de 0.3 mm.
Au cours d’une étape 2308, les transistors 112, 114 sont fixés et électriquement connectés aux plaques principales 3061, 3062, 3063des pièces de connexion 3041, 3042, 3043.
Au cours d’une étape 2310, le surmoulage 402 est réalisé avec un matériau isolant électrique, par exemple de la résine, de manière à recouvrir totalement les transistors 112, 114, au moins une partie des faces supérieures 308, 3081, 3082, 3083des plaques principales 306, 3061, 3062, 3063. De préférence, cette étape est réalisée par coulage ou injection en une seule fois dans une seule cavité de moule.
Au cours d’une étape 2312, les pattes d’attache reliant les connecteurs électrique 3121, 3122à d’autres pièces sont coupées.
Au cours d’une étape 2314, les connecteurs électrique 3121sont pliés pour placer leurs portions principales à la verticale. Le résultat de cette étape est illustré sur la .
En variante, l’étape 2314 peut être réalisées avant l’étape 2312.
Au cours d’une étape 2316, les autres pattes d’attache 2104 sont coupées pour séparer chaque pièce de connexion électrique 304, 3041, 3042, 3043 de la ou des autres pièces. Dans l’exemple décrit, cette étape comporte tout d’abord, pour au moins une patte d’attache (de préférence pour toutes les pattes d’attache), le placement d’une pièce de renfort contre la face inférieure de cette patte d’attache. Ensuite, un outil de coupe vient couper cette patte d’attache 2104 du haut vers le bas afin de réaliser un effet de cisaillement avec la pièce de renfort. La présence de la pièce de renfort permet d’éviter une déformation du surmoulage pendant la coupe, ce qui pourrait l’endommager. Le résultat de cette étape est illustré sur la .
La coupe des pattes d’attache 2104 est réalisée de manière à laisser, pour chaque patte d’attache 2104 un résidu de patte d’attache. Ce résidu de patte d’attache forme ainsi un des tenons d’accroche 322 mentionné précédemment. Ce tenon 322 présente une face supérieure 706, une face inférieure 708, deux faces latérales 710, et une face avant 712. La face avant 712 définit une extrémité dite libre fa de ce tenon 322 et la face inférieure 708 de ce tenon 322 présente du côté de l’extrémité libre fa un décrochement dc s’étendant entre les deux faces latérales 710 du tenon 322.
Grace à la présence de ce décochement dc résultant de la présence d’une cavité C dans la patte d’attache 2104, la bavure ba résultant de l’effort de cisaillement est entièrement incluse à l’intérieur de ce décochement dc et ne risque ainsi pas de venir en contact avec le dissipateur thermique 206 lors de son assemblage avec le module de puissance 110. En effet, le décochement présente une profondeur d’au moins 1 mm alors que les bavures ont une dimension selon la direction verticale de l’ordre de 80 à 140 µm.
Il apparaît clairement qu’un module de puissance tel que celui décrit précédemment permet d’éviter un court-circuit entre le dissipateur thermique 206 et le tenon 322 puisque la bavure ba est entièrement contenue dans le décochement dc.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Claims (8)
- Module de puissance (110) comportant :
- au moins deux pièces de connexion électrique (3041, 3042), de préférence en métal, présentant chacune une plaque principale (3061, 3062), les plaques principales (3061, 3062) s’étendant selon un plan principal (PP) de manière à être sensiblement coplanaires ;
- au moins un transistor (112) connecté électriquement entre deux faces supérieures (3081, 3082) de respectivement deux des plaques principales (3061, 3062) ; et
- un surmoulage isolant électrique (402), par exemple en résine, recouvrant au moins une partie des faces supérieures (3081, 3082) des plaques principales des pièces de connexion électrique ;
- une face supérieure (706),
- une face inférieure (708),
- deux faces latérales (710), et
- une face avant (712) définissant une extrémité dite libre (fa) dudit tenon (322),
- Module de puissance (110) selon la revendication précédente dans lequel ledit tenon (322) se projette depuis une tranche (704) de la plaque principale (3061) de la pièce de connexion électrique (3041).
- Module de puissance (110) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le transistor (112) est de type IGBT ou de type FET, par exemple un MOSFET en silicium ou en carbure de silicium ou un transistor FET en nitrure de gallium.
- Module de puissance (110) selon l’une des revendications précédentes dans lequel le surmoulage (402) laisse apparent au moins une partie de la face inférieure (5021) d’une plaque principale (3061) d’une pièce de connexion électrique (3041), cette partie laissée apparente étant conçue pour être plaquée contre un dissipateur thermique (206).
- Système électrique (100) comprenant un dissipateur thermique (206) et un module de puissance (110) selon la revendication précédente, et dans lequel le dissipateur thermique (206) est en contact thermique avec la face inférieure (5021) laissée apparente par le surmoulage (402).
- Convertisseur de tension (104) comprenant un module de puissance (110) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 ou bien un système électrique (100) selon la revendication 5.
- Engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension la revendication précédente ou un système électrique selon la revendication 5 ou un module de puissance selon l’une des revendications 1 à 4.
- Procédé (2300) de fabrication d’un module de puissance, comportant :
- l’obtention (2302) d’une plaque conductrice (2100), de préférence en métal, s’étendant selon un plan principal (PP), ladite plaque conductrice présentant une face supérieure et une face inférieure ;
- la découpe (2304), dans la plaque conductrice (2100), d’une part, d’une pièce de cadre (2102) et de plusieurs pièces planes comportant au moins deux pièces de connexion électrique (3041, 3042) présentant chacune une plaque principale (3061, 3062), les plaques principales (3061, 3062) s’étendant selon le plan principal (PP) de manière à être sensiblement coplanaires et, d’autre part, de pattes d’attache (2104) de chaque pièce de connexion électrique (3041, 3042) avec au moins une de la ou des autres pièces (2102, 3041, 3042) ;
- la réalisation (2306) d’une cavité (C) sur une face inférieure d’au moins une patte d’attache (2104), dite patte d’attache principale, ladite cavité (C) s’étendant depuis une première faces latérale jusqu’à une deuxième face latérale de ladite patte d’attache principale.
- la connexion électrique (2306) d’au moins un transistor (112) entre deux faces supérieures (3081, 3082) de respectivement deux plaques principales (3061, 3062) des deux pièces de connexion électrique (3041, 3042) ;
- la réalisation (2308) avec un matériau isolant électrique, par exemple de la résine, d’un surmoulage (402) d’au moins une partie des faces supérieures (3081, 3082) des plaques principale (3061, 3062) des deux pièces de connexion électrique (3041, 3042) ; et
- la coupe (2310) des pattes d’attache (2104) pour séparer chaque pièce de connexion électrique (3041, 3042) de la ou des autres pièces (3041, 3042, 2102), ladite coupe étant réalisée pour ladite patte d’attache principale (2104) depuis la face supérieure vers la face inférieure de manière à laisser un résidu de patte d’attache formant un tenon (322) se projetant uniquement selon le plan principal (PP) depuis une tranche d’une pièce de connexion électrique (3041), ledit tenon (322) présentant une face supérieure (706), une face inférieure (708), deux faces latérales (710), et une face avant (712) définissant une extrémité dite libre (fa) de ce tenon (322), la face inférieure (708) du tenon (322) présentant au niveau de l’extrémité libre (fa) un décrochement (dc) s’étendant entre les deux faces latérales (710) du tenon (322).
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| US20140001618A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Intersil Americas LLC | Solder flow impeding feature on a lead frame |
| EP2779257A2 (fr) * | 2013-03-14 | 2014-09-17 | Nichia Corporation | Monture de dispositif électroluminescent, appareil électroluminescent comprenant celle-ci et grille de connexion |
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