WO2024068798A1 - Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur - Google Patents

Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur Download PDF

Info

Publication number
WO2024068798A1
WO2024068798A1 PCT/EP2023/076811 EP2023076811W WO2024068798A1 WO 2024068798 A1 WO2024068798 A1 WO 2024068798A1 EP 2023076811 W EP2023076811 W EP 2023076811W WO 2024068798 A1 WO2024068798 A1 WO 2024068798A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connecting element
electrical connection
heat sink
power module
connection part
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/076811
Other languages
English (en)
Inventor
Jean Michel Morelle
Ky-Lim TAN
Didier Canitrot
Original Assignee
Valeo Equipements Electriques Moteur
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Equipements Electriques Moteur filed Critical Valeo Equipements Electriques Moteur
Publication of WO2024068798A1 publication Critical patent/WO2024068798A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49541—Geometry of the lead-frame
    • H01L23/49562—Geometry of the lead-frame for devices being provided for in H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49575—Assemblies of semiconductor devices on lead frames

Definitions

  • the present invention relates to a connecting element intended to bring a part to be cooled into thermal contact, for example an electrical connection part of a power module, and a heat sink as well as an electronic system comprising a module power and a heat sink in thermal contact by such a connecting element.
  • the present invention also relates to a voltage converter comprising such a system and a vehicle comprising such a voltage converter.
  • a power module is an electronic module, most often containing semiconductor chips (for example so-called power transistors), designed to produce energy conversion circuits, such as those of a cell for example. switching, a voltage converter, an inverter or even a rectifier bridge.
  • semiconductor chips for example so-called power transistors
  • Another defect of the connecting elements in the form of glue is their significant thickness which makes it possible to guarantee the dielectric requirements between the power module and the heat sink but which increases the thermal resistance of the connecting element.
  • a connecting element intended to bring into thermal contact an electrical connection part of a power module and a heat sink and comprising at least two dielectric layers and a metal layer, the metal layer being disposed between said two dielectric layers, said metal layer comprising an aluminum sheet or plate.
  • the two dielectric layers make it possible to ensure the electrical insulation of the power module while ensuring efficient heat transfer, while the metal layer prevents perforation of the dielectric layers.
  • the existence of an aluminum metal layer allows the production of an electrical conductive plane which makes it possible to reduce the capacitive coupling which naturally exists between the metal substrate of the power module and the heat sink .
  • the connecting element according to the invention may also comprise one or more of the following optional characteristics, taken individually or in any technically possible combination.
  • the metal layer has a thickness of between 10 pm and 200 pm.
  • the connecting element is intended to fix the power module and the heat sink.
  • the connecting element is a separate part from the power module.
  • the connecting element is intended to be positioned between the heat sink and the power module.
  • the metal layer is an aluminum sheet or plate.
  • At least one of the faces of said aluminum sheet or plate is anodized.
  • the anodized face carries a deposit of aluminum oxide or aluminum nitride.
  • the metal sheet or plate is made of aluminum, at least one of the faces of which bears a deposit of aluminum oxide or aluminum nitride obtained for example by anodization.
  • the deposit has a thickness of between 5 pm and 50 pm.
  • the metal sheet or plate is made of aluminum, the two faces of the aluminum sheet each carry a deposit of aluminum oxide or aluminum nitride obtained for example by anodization.
  • At least one of the two dielectric layers (601, 603) has a thickness of between 10 pm and 200 pm and/or a dielectric rigidity of between 40 kV/mm and 100 kV /mm and/or a thermal conductivity between 1 and 20 W/m.K.
  • a power module comprising o a metal electrical connection part and having a main plate extending along a main plane; o a switch mounted on an upper face of the main plate of the electrical connection part;
  • the system according to the second aspect of the invention may also include one or more of the following optional characteristics, taken individually or in any technically possible combination.
  • the switch has one of its terminals electrically connected to the upper face of the main plate of the electrical connection part.
  • said system comprises the connecting element.
  • the power module and the connecting element are two separate parts. In other words, the connecting element is not part of the power module.
  • the connecting element fixes the power module to the heat sink.
  • the power module is mechanically fixed to the heat sink via the connecting element.
  • the connecting element is an element that does not belong to the power module and allows it to be fixed to the heat sink.
  • the power module further comprises an electrical insulating overmolding, for example made of resin, covering said switch and at least part of the upper face of the main plate of the electrical connection part.
  • the overmolding leaves visible at least part of the lower face of the main plate of the electrical connection part, this part left visible being fixed to the heat sink via the element of connection.
  • At least part of the lower face of the main plate of the electrical connection part is exposed to the outside of the power module, this exposed part being fixed to the heat sink via of the connecting element.
  • the switch is made in the form of one or more transistors connected in parallel.
  • the transistor(s) are of the FET type (from the English “Field-Effect Transistor”) or of the IGBT type (from the English “Insulated-Gate Bipolar Transistor”).
  • the FET type transistor(s) are MOSFETs with silicon substrate (Si-MOSFET) or silicon carbide (SiC-MOSFET) or are gallium nitride FET transistors (GaN-FET ).
  • the transistor(s) are HEMT transistors (from the English “high-electron-mobility transistor”), for example made of gallium nitride.
  • one of the dielectric layers is fixed by heat-pressing with the underside of the electrical connection part.
  • one of the dielectric layers is fixed by thermo-pressing with the heat sink.
  • one of the electrical layers is in electrical connection with the power module, for example via a capacitor.
  • a voltage converter comprising a system according to the second aspect of the invention.
  • a mobility device comprising a voltage converter according to the third aspect of the invention or an electrical system according to the second aspect of the invention.
  • a mobility device is for example a motorized land vehicle, an aircraft or a drone.
  • a motorized land vehicle is for example a motor vehicle, a motorcycle, a motorized bicycle or a motorized wheelchair.
  • Figure 1 schematically represents an electrical system comprising a voltage converter implementing the invention in one embodiment of the invention
  • Figure 2 is a section along the axis AA shown in Figure 3 of a power module of the voltage converter of Figure 1 assembled on a heat sink by means of a connecting element according to a first mode of carrying out the invention
  • Figure 3 is a top view of a power module of the voltage converter of Figure 1, without overmolding,
  • the electrical system 100 is for example intended to be installed in a mobility device such as a motor vehicle.
  • the electrical system 100 firstly comprises an electrical power source 102 designed to deliver a direct voltage U, for example between 800 V and 1000 V, for example 850 V.
  • the electrical power source 102 is therefore a direct voltage source.
  • This electrical power source includes, for example, a battery.
  • the electrical system 100 further comprises an electrical machine 130 comprising several phases (not shown) intended to present respective phase voltages.
  • the electrical system 100 further comprises a voltage converter 104 connected between the electrical power source 102 and the electrical machine 130 to perform a conversion between the direct voltage U and the phase voltages.
  • the voltage converter 104 firstly comprises a positive bus bar 106 and a negative bus bar 108 intended to be connected to the electrical power source 102 to receive the direct voltage U, the positive bus bar 106 receiving a high electrical potential and the negative bus bar 108 receiving a low electrical potential.
  • the voltage converter 104 further comprises at least one electrical module 110.
  • This electrical module 110 is a power module.
  • the power module 110 comprises a phase bus bar intended to be respectively connected to a phase of the electrical machine 130, to provide their respective phase voltages.
  • the voltage converter 104 comprises three power modules 110 each comprising a phase bus bar 122 connected to a phase of the electrical machine 130.
  • the electrical machine 130 comprises a three-phase system comprising three phases.
  • the phase bus bars 122 of the three power modules 110 are connected to the three phases of the three-phase system.
  • Each power module 110 comprises, for each phase bus bar 122, a first electrical component (here a high side switch 112) connected between the positive bus bar 106 and the phase bus bar 122 and a second electrical component (here a low side switch 114), connected between the phase bus bar 122 and the negative bus bar 108.
  • the switches 112, 114 are arranged to form a switching arm, in which the phase bus bar 122 forms a midpoint.
  • Each switch 112, 114 comprises first and second main terminals 116, 118 and a control terminal 120 intended to selectively open and close the switch 112, 114 between its two main terminals 116, 118 as a function of a signal command applied to it.
  • the switches 112, 114 are preferably made by means of one or more transistors connected in parallel.
  • the transistors are for example field effect transistors with a metal-oxide-semiconductor structure (from the English “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor” or MOSFET) with a silicon or silicon carbide substrate having a gate forming the terminal control 120, and a drain and a source respectively forming the main terminals 116, 118.
  • the switches 112, 114 could be insulated gate bipolar transistors (from the English "Insulated Gate Bipolar Transistor” or IGBT) or Gallium nitride field effect transistors (Field Effect Transistors).
  • the switches 112, 114 each have the shape of a plate, for example substantially rectangular, having an upper face and a lower face.
  • the first main terminal 116 extends on the lower face, while the second main terminal 118 extends on the upper face.
  • the switches 112, 114 are intended to be crossed, between their main terminals 116, 118, by a current greater than 1 A.
  • the positive bus bar 106, the negative bus bar 108 and the phase bus bars 122 are rigid electrical conductors. They preferably have a thickness of between 0.3 mm and 1.5 mm, preferably less than 1.2 mm.
  • the positive bus bar 106 firstly comprises a common positive bus bar 106A connecting the power modules 110 and, in each power module 110, a local positive bus bar 106B connected to the positive common bus bar 106A.
  • negative bus bar 108 has a common bus bar negative 108A connecting the power modules 110 and, in each power module 110, a negative local bus bar 108B connected to the negative common bus bar 108A.
  • the connections are represented in Figure 1 by diamonds.
  • the positive common bus bar 106A and the negative common bus bar 108A are each formed from a single conductive part.
  • the electric machine 130 is a rotating electric machine having the function of an electric motor intended to drive the wheels of the motor vehicle via its output axis.
  • the electrical machine 130 supplies electrical energy towards the electrical power source 102 from the rotation of the output axis.
  • the voltage converter 104 then functions as a rectifier.
  • the electric machine drives the output shaft.
  • the voltage converter 104 then functions as an inverter.
  • the voltage converter 104 comprises a system 900 according to the invention.
  • This system comprises a heat sink 206, also called a heat sink, having heat exchange surfaces 204 on which a power module 110 is respectively mounted.
  • the heat exchange between the heat exchange surface 204 of the heat sink 206 and the power module 110 is produced using thermal contact via a connecting element 600 positioned between the heat exchange surface 204 of the heat sink 206 and the power module 110.
  • the power module 110 comprises several electrical connection parts 304, 304i, 304 2 , 304 3 preferably made of metal.
  • Each electrical connection part 304, 304i, 304 2 , 304 3 has a main plate 306, 306i, 306 2 , 306 3 extending along a main horizontal PP plane, the same for all the main plates 306, 306i , 306 2 , 306 3 so that the main plates 306, 306i, 306 2 , 306 3 are substantially coplanar.
  • the main plates 306, 306i, 306 2 , 306 3 have respective horizontal upper faces 308, 308i, 308 2 , 308 3 extending at the same level.
  • the main plates 306, 306i, 3062, 306s are separated from each other along the main plane PP by at least one gap 310.
  • At least one of the electrical connection parts 304, 304i, 304 2 , 304 3 also has at least one electrical connector projecting from its main plate 306, 306i, 306 2 , 306 3 .
  • Each electrical connector is for example either in the form of a pin 312i, or in the form of a straight tab 312 2 .
  • the right tab 312 2 forms with the main plate 306 2 the phase bus bar 122, the main plate 306i with the pin 312i which is associated with it forms the positive local bus bar 106B and the main plate 306 3 forms with one of the folded tabs 312i associated with it (the lower one in Figure 3) the negative local bus bar 108B.
  • Each pin 312i has a fixed end 314 fixed to the main plate 306, 306i 306 3 , a main portion 316 extending vertically in the example described and ending in a free end 318 and an elbow 320 connecting the fixed end 314 to the main portion 316.
  • the electrical connector 312 2 projects into the main plane PP. Furthermore, the electrical connector 312 2 has a fixed end 314 attached to the main plate 306 2 .
  • the electrical connection parts 304 are obtained in the example described by cutting a metal plate.
  • the metal plate is made of copper.
  • the metal plate could be aluminum or even gold.
  • the power module 110 comprises switches 112, 114 each electrically connected between two upper faces 308i, 308 2 , 308 3 of respectively two of the main plates 306i, 306 2 , 306 3 for example to pass and interrupt on command a power current between these two main plates 306i, 306 2 , 306 3 .
  • each switch 112, 114 is made by a single MOSFET transistor with a silicon carbide substrate.
  • the first main terminal 116 and the second main terminal 118 correspond respectively to the drain and the source of the MOSFETs producing the switch.
  • each switch 112, 114 is made by a plurality of MOSFET transistors with a carbide substrate of silicon connected in parallel, that is to say that their sources are electrically connected together as well as their drains.
  • Each switch 1 12, 114 firstly has a lower face pressed against one of the two upper faces 308i, 3082, 308s to which this switch is electrically connected.
  • Each switch 112, 114 also has an upper face, part of which is electrically connected to the other of the two upper faces.
  • the upper face of the switch 112, 1 14 further comprises a control part of the switch 1 12, 114 electrically connected to an upper face of a main plate 306 different from the main plates 306i, 3062, 3063, for example by a wire 328 in the example described.
  • the switch 1 12 is mounted on and electrically connected to the upper face 308i of the main plate 306i of the electrical connection part 304i and a first electrical connection element electrically connects the switch 1 12 on the upper face 3082 of the main plate 3062 of the electrical connection part 304 2 .
  • the first electrical connection element comprises two metal strips
  • each metal strip 326i is connected directly to the upper face 3082 of the main plate 3062 of the electrical connection part 304 2 by a welding process or by a sintering process.
  • the second end of each metal strip 326i is connected directly to the switch 112 by a welding process or by a sintering process.
  • the welding processes used are, for example, ultrasonic or friction welding processes.
  • each metal ribbon forms a bridge, one end of which rests flat on the upper face of the switch 112 and the other end of which rests flat on the upper face 3082 of the main plate 3062 of the electrical connection part 304 2 .
  • the switch 114 is mounted on and electrically connected to the upper face 3082 of the main plate 3062 of the electrical connection part 304 2 and a second electrical connection element electrically connects the switch 114 to the upper face 3083 of the main plate 306s of the electrical connection part 304 3 .
  • the second electrical connection element comprises two metal strips
  • each metal ribbon 3262 one end of each metal ribbon 3262 is connected directly to the upper face 308s of the main plate 306s of the electrical connection part 304 3 by a welding or sintering process.
  • the second end of each metal strip 3262 is connected directly to the switch 114 by a welding or sintering process.
  • the welding processes used are for example ultrasonic or friction welding processes.
  • each metal ribbon forms a bridge, one end of which rests flat on the upper face of the switch 114 and the other end of which rests flat on the upper face 308 3 of the main plate 306 3 of the connection part electric 304 3 .
  • the ribbons 326i, 3262 are made of aluminum. In a variant embodiment, the ribbons 326i, 3262 are made of gold. Alternatively, the ribbons 326i, 3262 may be made of copper.
  • wire 328 is made of aluminum. In a variant embodiment, wire 328 is made of gold. Alternatively, wire 328 may be made of copper.
  • the ribbons 326i, 3262 have, seen from above, a substantially rectangular shape.
  • the pin-shaped electrical connectors 312i associated with the electrical connection parts 304 serve to connect the power module 110 to a control module 210, in order to control the switches 112, 114 .
  • one of the electrical connectors 312i associated with the electrical connection part 304 3 (the top one in FIG. 3) is also intended to be connected to the control module 210 to measure the electrical current flowing through it. this electrical connection part 304 3 .
  • the power module 110 has an overmolding 402.
  • the overmolding 402 is an electrical insulator and covers each switch 1 12, 1 14 and at least part of the upper faces 308, 308i, 3082, 308 3 of the main plates 306, 306i, 3062, 306 3 .
  • the overmolding 402 also covers each wire 328 and the metal ribbons 326i, 3262.
  • the overmolding 402 is for example made of resin, for example also of epoxy containing elements, preferably spherical, of silica representing for example by mass between 80 and 90% of the epoxy/silica assembly. [0091] Preferably, the overmolding 402 is integral in a single piece.
  • the overmolding 402 leaves the lower face 502i of the main plate 306i of the electrical connection part 304i visible. This part left visible is designed to be pressed against the heat sink 206. Thus, the heat sink 206 is in thermal contact with the lower face 502i left visible by the overmolding 402. This thermal contact is here made via a connecting element insulating and thermally conductive 600.
  • the overmolding 402 leaves visible the lower faces 502, 502 2 , 502 3 of the main plates 306, 306 2 , 306 3 of each of the other electrical connection parts 304, 304 2 , 304 3 . These parts left exposed are designed to be pressed against the heat sink 206. Thus, the heat sink 206 is in thermal contact with the lower faces 502, 502 2 , 502 3 left visible by the overmolding 402. This thermal contact is here produced via the insulating and thermally conductive electrical connection element 600.
  • the overmolding 402 fills each gap 310 and has, in each gap 310, a lower face flush with the lower faces 502 of the main plates 206.
  • the connecting element 600 is in this example a laminated film comprising two dielectric layers 601, 603 and a metal layer 602, the metal layer 602 being arranged between the two dielectric layers 601, 603.
  • the so-called upper dielectric layer 601 is intended to be in contact with the power module and the so-called lower dielectric layer 603 is intended to be in contact with the heat dissipation surface of the heat sink.
  • the metal layer is not in electrical contact with the power module 110.
  • this metal layer is electrically connected, for example by a capacitor, to the power module 110.
  • the metal layer is produced by an aluminum sheet with a thickness of between 10 pm and 200 pm
  • each of the two dielectric layers is produced by a sheet of resin with a thickness of between 10 pm and 200 pm.
  • the resin sheet is for example made in the form of epoxy containing ceramic and/or silica beads
  • Each of the dielectric layers also has a dielectric rigidity of between 40kV/mm and 100 kV/mm and a thermal conductivity of between 1 and 20 W/m.K.
  • the upper layer 601 of the connecting element 600 is positioned on the lower face 502, 502i, 502 2 , 502 3 of the electrical connection parts and the lower layer 603 of the element connection 600 is positioned on the heat dissipation face 204 of the heat sink 206.
  • a thermo-pressing operation of the stack thus produced is then carried out to ensure the mechanical assembly of the power module 110 with the heat sink 206 via the connecting element 600.
  • the connecting element 600 is a separate part from the power module 110, this connecting element 600 being positioned between the heat sink 206 and the power module 110. so as to mechanically attach the power module 110 to the heat sink 206.
  • the lower face 502i of the main plate 306i of the electrical connection part 304i is exposed to the outside of the power module 110, this exposed part being fixed to the heat sink. heat 206 via the connecting element 600.
  • the two metal layers can be produced in the form of a metal plate instead of metal sheets.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

L'invention concerne élément de liaison (600) destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique (3041) d'un module de puissance (110) et un dissipateur de chaleur (206) et comprenant au moins deux couches diélectriques (601, 603) et une couche métallique (602), la couche métallique (602) étant disposée entre lesdites deux couches diélectriques (601, 603), ladite couche métallique comprenant une feuille ou une plaque en aluminium.

Description

Description
TITRE : ELEMENT DE LIAISON DESTINE A METTRE EN CONTACT THERMIQUE UNE PIECE A REFROIDIR ET UN DISSIPATEUR DE CHALEUR
[0001] La présente invention concerne un élément de liaison destiné à mettre en contact thermique une pièce à refroidir, par exemple une pièce de connexion électrique d’un module de puissance, et un dissipateur de chaleur ainsi qu’un système électronique comprenant un module de puissance et un dissipateur de chaleur en contact thermique par un tel élément de liaison.
[0002] La présente invention concerne également un convertisseur de tension comprenant un tel système et un véhicule comprenant un tel convertisseur de tension.
[0003] 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 convertisseur de tension, d'un onduleur ou encore d’un pont redresseur.
[0004] Il est connu de l’art antérieur un élément de liaison destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique d’un module de puissance et un dissipateur de chaleur et constitué d’une colle thermique isolante plus ou moins chargée de particules de céramique pour diminuer la résistance thermique de la colle.
[0005] Lors de la mise en oeuvre d’un tel élément de liaison, une réaction de polymérisation se produit et des bulles gazeuses peuvent apparaître dans la couche de colle. Ces bulles gazeuses sont préjudiciables au cheminement du flux thermique vers le dissipateur de chaleur, ce qui conduit à une plus grande résistance thermique de l’élément de liaison.
[0006] Un autre défaut des éléments de liaison sous forme de colle est leur épaisseur importante qui permet de garantir les exigences diélectriques entre le module de puissance et le dissipateur de chaleur mais qui augmente la résistance thermique de l’élément de liaison.
[0007] Enfin, les irrégularités de surface, en particulier celles du dissipateur de chaleur, peuvent transpercer l’élément de liaison ou être à l’origine d’arcs électriques et ainsi conduire à une perte d’isolation électrique entre le module de puissance et le dissipateur de chaleur.
[0008] Il peut ainsi être souhaité de prévoir un élément de liaison qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
[0009] Il est donc proposé, selon un premier aspect de l’invention, un élément de liaison destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique d’un module de puissance et un dissipateur de chaleur et comprenant au moins deux couches diélectriques et une couche métallique, la couche métallique étant disposée entre lesdites deux couches diélectriques, ladite couche métallique comprenant une feuille ou une plaque en aluminium.
[0010] Ainsi, les deux couches diélectriques permettent d’assurer l’isolation électrique du module de puissance tout en assurant un transfert thermique efficace, tandis que la couche métallique évite la perforation des couches diélectriques.
[0011] D’autre part, l’existence d’une couche métallique en aluminium permet la réalisation d’un plan conducteur électrique qui permet de diminuer le couplage capacitif qui existe naturellement entre le substrat métallique du module de puissance et le dissipateur de chaleur.
[0012] L’élément de liaison 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.
[0013] Selon une première caractéristique, la couche métallique a une épaisseur comprise entre 10 pm et 200 pm.
[0014] Selon une autre caractéristique, l’élément de liaison est destiné à fixer le module de puissance et le dissipateur de chaleur.
[0015] Selon une autre caractéristique l’élément de liaison est une pièce distincte du module de puissance.
[0016] Selon une autre caractéristique l’élément de liaison est destiné à être positionné entre le dissipateur de chaleur et le module de puissance.
[0017] Selon une autre caractéristique, la couche métallique est une feuille ou une plaque d’aluminium.
[0018] Selon une autre caractéristique, au moins une des faces de ladite feuille ou plaque en aluminium est anodisées. [0019] Selon une autre caractéristique, la face anodisée porte un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium.
[0020] Selon une autre caractéristique, la feuille ou la plaque de métal est en aluminium dont au moins une des faces porte un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium obtenu par exemple par anodisation.
[0021] Selon une autre caractéristique, le dépôt à une épaisseur une épaisseur comprise entre 5 pm et 50 pm.
[0022] Selon une autre caractéristique, la feuille ou la plaque de métal est en aluminium, les deux faces de la feuille d’aluminium portent chacune un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium obtenu par exemple par anodisation.
[0023] Selon une autre caractéristique, au moins une des deux couches diélectriques (601 , 603), de préférence les deux, a une épaisseur comprise entre 10 pm et 200 pm et/ou une rigidité diélectrique comprise entre 40kV/mm et 100 kV/mm et/ou une conductivité thermique comprise entre 1 et 20 W/m.K.
[0024] Il est également proposé, selon un deuxième aspect de l’invention, un système comprenant :
• un module de puissance comprenant o une pièces de connexion électrique en métal et présentant une plaque principale s’étendant selon un plan principal ; o un interrupteur monté sur une face supérieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique ; et
• un dissipateur de chaleur en contact thermique par l’intermédiaire d’un élément de liaison avec la face inférieure de plaque principale de la pièce de connexion électrique ; ledit système étant caractérisé en ce que ledit élément de liaison est un élément de liaison selon le premier aspect de l’invention.
[0025] Le système selon le deuxième aspect de l’invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou bien selon n’importe quelle combinaison techniquement possible.
[0026] Selon une première caractéristique, l’interrupteur a une de ses bornes connectées électriquement à la face supérieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique.
[0027] Selon une autre caractéristique, ledit système comprend l’élément de liaison. [0028] Selon une autre caractéristique, le module de puissance et l’élément de liaison sont deux pièces distinctes. En d’autres termes, l’élément de liaison ne fait pas partie du module de puissance.
[0029] Selon une autre caractéristique, l’élément de liaison fixe le module de puissance au dissipateur de chaleur.
[0030] Ainsi, le module de puissance est mécaniquement fixé au dissipateur de chaleur par l’intermédiaire de l’élément de liaison. En d’autres termes, l’élément de liaison est un élément n’appartenant pas au module de puissance et permettant de fixer celui-ci au dissipateur de chaleur.
[0031] Selon une autre caractéristique, le module de puissance comprend en outre un surmoulage isolant électrique, par exemple en résine, recouvrant ledit interrupteur et au moins une partie de la face supérieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique.
[0032] Selon une autre caractéristique, le surmoulage laisse apparent au moins une partie de la face inférieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique, cette partie laissée apparente étant fixée au dissipateur de chaleur par l’intermédiaire de l’élément de liaison.
[0033] Selon une autre caractéristique, au moins une partie de la face inférieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique est exposée à l’extérieur du module de puissance, cette partie exposée étant fixée au dissipateur de chaleur par l’intermédiaire de l’élément de liaison.
[0034] Selon une autre caractéristique, l’interrupteur est réalisé sous la forme d’un ou de plusieurs transistors connectés en parallèle.
[0035] Selon une autre caractéristique, le ou les transistors sont de type FET (de l’anglais « Field-Effect Transistor ») ou de type IGBT (de l’anglais « Insulated-Gate Bipolar Transistor »).
[0036] Selon une autre caractéristique, le ou les transistors de type FET sont des MOSFETs avec substrat en silicium (Si-MOSFET) ou en carbure de silicium (SiC- MOSFET) ou sont des transistors FET en nitrure de gallium (GaN-FET).
[0037] Selon une autre caractéristique, le ou les transistors sont des transistors HEMT (de l’anglais « high-electron-mobility transistor ») par exemple en nitrure de gallium. [0038] Selon une autre caractéristique, une des couches diélectriques est fixée par thermo-pressage avec la face inférieure de la pièce de connexion électrique.
[0039] Selon une autre caractéristique, une des couches diélectriques est fixée par thermo-pressage avec le dissipateur de chaleur.
[0040] Selon une autre caractéristique, une des couches électriques est en liaison électrique avec le module de puissance, par exemple par l’intermédiaire d’une capacité.
[0041] Il est également proposé, selon un troisième aspect de l’invention, un convertisseur de tension comprenant un système selon le deuxième aspect de l’invention.
[0042] 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.
[0043] Un engin de mobilité est par exemple un véhicule terrestre à moteur, un aéronef ou un drone.
[0044] Un véhicule terrestre à moteur est par exemple un véhicule automobile, une moto, un vélo motorisé ou un fauteuil roulant motorisé.
[0045] 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 :
[0046] [Fig. 1] la figure 1 représente schématiquement un système électrique comportant un convertisseur de tension mettant en oeuvre l’invention dans un mode de réalisation de l’invention,
[0047] [Fig. 2] la figure 2 est une coupe selon l’axe AA représenté sur la figure 3 d’un module de puissance du convertisseur de tension de la figure 1 assemblé sur un dissipateur de chaleur au moyen d’un élément de liaison selon un premier mode de réalisation de l’invention,
[0048] [Fig.3] la figure 3 est une vue de dessus d’un module de puissance du convertisseur de tension de la figure 1 , sans surmoulage,
[0049] En référence à la figure 1 , un système électrique 100 mettant en oeuvre l’invention dans un premier mode de réalisation de l’invention va à présent être décrit. [0050] Le système électrique 100 est par exemple destiné à être implanté dans un engin de mobilité tel qu’un véhicule automobile.
[0051] 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 800 V et 1000 V, par exemple 850 V.
[0052] La source d’alimentation électrique 102 est donc une source de tension continue. Cette source d’alimentation électrique comporte par exemple une batterie.
[0053] Le système électrique 100 comporte en outre une machine électrique 130 comportant plusieurs phases (non représentées) destinées à présenter des tensions de phase respectives.
[0054] 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.
[0055] 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.
[0056] 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 phase de la machine électrique 130, pour fournir leurs tensions de phase respectives.
[0057] Dans l’exemple décrit, le convertisseur de tension 104 comporte trois modules de puissance 110 comportant chacun une barre omnibus de phase 122 connectée à une phase de la machine électrique 130.
[0058] Plus précisément, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 comporte un système triphasé comportant trois phases.. Les barres omnibus de phase 122 des trois modules de puissance 110 sont connectées aux trois phases du système triphasé.
[0059] 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.
[0060] 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.
[0061] Les interrupteurs 112, 114 sont de préférence réalisés au moyen de un ou plusieurs transistors connectés en parallèle. Les transistors sont par exemple des transistors à effet de champ à structure métal-oxyde-semiconducteur (de l’anglais « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor » ou MOSFET) avec un substrat en silicium ou en carbure de silicium 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 à effet de champ en nitrure de gallium (de l’anglais « Field Effect Transistors »).
[0062] 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 supérieur à 1 A.
[0063] 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. Elles présentent de préférence une épaisseur comprise entre 0.3 mm et 1 ,5 mm, de préférence inférieure à 1 .2 mm.
[0064] 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 figure 1 par des losanges.
[0065] 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.
[0066] En outre, dans l’exemple décrit, la machine électrique 130 est une machine électrique tournante ayant une fonction de moteur électrique 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. Le convertisseur de tension 104 fonctionne alors comme onduleur.
[0067] En référence à la figure 2, le convertisseur de tension 104 comprend un système 900 selon l’invention. Ce système comprend un dissipateur thermique 206, également appelé dissipateur de chaleur, présentant des surfaces d’échange thermique 204 sur lesquelles sont respectivement montés un module de puissance 110. L’échange thermique entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur de chaleur 206 et le module de puissance 110 est réalisé grâce à un contact thermique par l’intermédiaire d’un élément de liaison 600 positionné entre la surface d’échange thermique 204 du dissipateur de chaleur 206 et le module de puissance 110.
[0068] Le module de puissance 110 comporte plusieurs pièces de connexion électrique 304, 304i, 3042, 3043 de préférence en métal.
[0069] Chaque pièce de connexion électrique 304, 304i, 3042, 3043 présente une plaque principale 306, 306i, 3062, 3063 s’étendant selon un plan principal PP horizontal, le même pour toutes les plaques principales 306, 306i, 3062, 3063 de manière à ce que les plaques principales 306, 306i, 3062, 3063 soient sensiblement coplanaires. En particulier, dans l’exemple décrit, les plaques principales 306, 306i, 3062, 3063 présentent des faces supérieures 308, 308i, 3082, 3083 horizontales respectives s’étendant au même niveau. [0070] Par ailleurs, les plaques principales 306, 306i, 3062, 306s sont séparées les unes des autres selon le plan principal PP par au moins un interstice 310.
[0071] De manière générale, au moins une des pièces de connexion électrique 304, 304i, 3042, 3043 (toutes dans l’exemple décrit) présente en outre au moins un connecteur électrique se projetant depuis sa plaque principale 306, 306i, 3062, 3063. Chaque connecteur électrique est par exemple soit sous la forme d’une broche 312i, soit sous la forme d’une languette droite 3122.
[0072] Dans l’exemple décrit ici, la languette droite 3122 forme avec la plaque principale 3062 la barre omnibus de phase 122, la plaque principale 306i avec la broche 312i qui lui est associée forme la barre omnibus locale positive 106B et la plaque principale 3063 forme avec une des languettes pliées 312i qui lui est associée (celle du bas sur la figure 3) la barre omnibus locale négative 108B.
[0073] Chaque broche 312i présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 306, 306i 3063, 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.
[0074] Dans le cas d’une languette droite, le connecteur électrique 3122 se projette dans le plan principal PP. En outre, le connecteur électrique 3122 présente une extrémité fixe 314 fixée à la plaque principale 3062.
[0075] Les pièces de connexion électrique 304 sont obtenues dans l’exemple décrit par découpage d’une plaque métallique.
[0076] Dans l’exemple décrit ici, la plaque métallique est en cuivre. En variante, la plaque métallique pourrait être en aluminium ou encore en or.
[0077] Par ailleurs, comme expliqué précédemment, le module de puissance 110 comporte les interrupteurs 112, 114 chacun connecté électriquement entre deux faces supérieures 308i, 3082, 3083 de respectivement deux des plaques principales 306i, 3062, 3063 par exemple pour faire passer et interrompre sur commande un courant de puissance entre ces deux plaques principales 306i, 3062, 3063. Dans l’exemple décrit ici, chaque interrupteur 112, 114 est réalisé par un unique transistor MOSFET avec un substrat en carbure de silicium. Ainsi, la première borne principale 116 et la deuxième borne principale 118 correspondent respectivement au drain et à la source du MOSFETs réalisant l’interrupteur. En variante, chaque interrupteur 112, 114 est réalisé par une pluralité de transistors MOSFET avec un substrat en carbure de silicium connectés en parallèle, c’est-à-dire que leurs sources sont connectées électriquement ensemble ainsi que leurs drains.
[0078] Chaque interrupteur 1 12, 114 présente tout d’abord une face inférieure plaquée contre l’une des deux faces supérieures 308i, 3082, 308s auxquelles cet interrupteur est connecté électriquement. Chaque interrupteur 112, 114 présente en outre une face supérieure dont une partie est connectée électriquement à l’autre des deux faces supérieures. Dans l’exemple décrit, la face supérieure de l’interrupteur 112, 1 14 comporte en outre une partie de commande de l’interrupteur 1 12, 114 connectée électriquement à une face supérieure d’une plaque principale 306 différente des plaques principale 306i, 3062, 3063, par exemple par un fil 328 dans l’exemple décrit.
[0079] En d’autres termes, l’interrupteur 1 12 est monté sur, et connecté électriquement à la face supérieure 308i de la plaque principale 306i de la pièce de connexion électrique 304i et un premier élément de liaison électrique connecte électriquement l’interrupteur 1 12 à la face supérieure 3082 de la plaque principale 3062 de la pièce de connexion électrique 3042.
[0080] Le premier élément de liaison électrique comprend deux rubans métalliques
3261, une extrémité de chaque ruban en métal 326i est connectée directement sur la face supérieure 3082 de la plaque principale 3062 de la pièce de connexion électrique 3042 par un procédé de soudage ou par un procédé de frittage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 326i est connectée directement sur l’interrupteur 112 par un procédé de soudage ou par un procédé de frittage. 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 de l’interrupteur 112 et dont l’autre extrémité repose à plat sur la face supérieure 3082 de la plaque principale 3062 de la pièce de connexion électrique 3042.
[0081 ] De même, l’interrupteur 114 est monté sur, et connecté électriquement à la face supérieure 3082 de la plaque principale 3062 de la pièce de connexion électrique 3042 et un deuxième élément de liaison électrique connecte électriquement l’interrupteur 114 à la face supérieure 3083 de la plaque principale 306s de la pièce de connexion électrique 3043.
[0082] Le deuxième élément de liaison électrique comprend deux rubans métalliques
3262, une extrémité de chaque ruban en métal 3262 est connectée directement sur la face supérieure 308s de la plaque principale 306s de la pièce de connexion électrique 3043 par un procédé de soudage ou de frittage. La deuxième extrémité de chaque ruban en métal 3262 est connectée directement sur l’interrupteur 114 par un procédé de soudage ou de frittage. 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 de l’interrupteur 114 et dont l’autre extrémité repose à plat sur la face supérieure 3083 de la plaque principale 3063 de la pièce de connexion électrique 3043.
[0083] Dans l’exemple décrit, les rubans 326i, 3262 sont en aluminium. Dans une variante de réalisation, les rubans 326i, 3262 sont en or. En variante, les rubans 326i, 3262 peuvent être en cuivre.
[0084] Dans l’exemple décrit, le fil 328 est en aluminium. Dans une variante de réalisation, le fil 328 est en or. En variante, le fil 328 peut être en cuivre.
[0085] Dans l’exemple décrit, les rubans 326i, 3262 ont, vue de dessus, une forme sensiblement rectangulaire.
[0086] Dans l’exemple décrit, les connecteurs électriques 312i en forme de broche associés aux pièces de connexion électrique 304 servent à la connexion du module de puissance 1 10 à un module de contrôle 210, afin de commander les interrupteurs 112, 1 14.
[0087] En outre, l’un des connecteurs électriques 312i associé à la pièce de connexion électrique 3043 (celui du haut sur la figure 3) 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.
[0088] Le module de puissance 110 possède un surmoulage 402. Le surmoulage 402 est un isolant électrique et recouvre chaque interrupteur 1 12, 1 14 et au moins une partie des faces supérieures 308, 308i, 3082, 3083 des plaques principales 306, 306i, 3062, 3063.
[0089] Dans l’exemple décrit ici, le surmoulage 402 recouvre également chaque fil 328 et les rubans métalliques 326i, 3262.
[0090] Le surmoulage 402 est par exemple en résine, par exemple encore en époxy contenant des éléments, de préférence sphériques, de silice représentant par exemple en masse entre 80 et 90% de l’ensemble époxy/silice. [0091] De préférence, le surmoulage 402 est intégral en une seule pièce.
[0092] Le surmoulage 402 laisse apparent la face inférieure 502i de la plaque principale 306i de la pièce de connexion électrique 304i. Cette partie laissée apparente est conçue pour être plaquée contre le dissipateur de chaleur 206. Ainsi, le dissipateur de chaleur 206 est en contact thermique avec la face inférieure 502i laissée apparente par le surmoulage 402. Ce contact thermique est ici réalisé via un élément de liaison isolant et thermiquement conducteur 600.
[0093] De même le surmoulage 402 laisse apparent les faces inférieures 502, 5022, 5023 des plaques principales 306, 3062, 3063 de chacune des autres pièces de connexion électrique 304, 3042, 3043. Ces parties laissées apparentes sont conçues pour être plaquées contre le dissipateur de chaleur 206. Ainsi, le dissipateur de chaleur 206 est en contact thermique avec les faces inférieures 502, 5022, 5023 laissées apparentes par le surmoulage 402. Ce contact thermique est ici réalisé via l’élément de liaison électrique isolant et thermiquement conducteur 600.
[0094] 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.
[0095] L’élément de liaison 600 est dans cet exemple un film laminé comprenant deux couches diélectriques 601 ,603 et une couche métallique 602, la couche métallique 602 étant disposée entre les deux couches diélectriques 601 , 603.
[0096] La couche diélectrique 601 dite supérieure est destinée à être au contact du module de puissance et la couche diélectrique 603 dite inférieure est destinée à être en contact avec la surface de dissipation de chaleur du dissipateur de chaleur.
[0097] Dans l’exemple décrit ici, la couche métallique n’est pas en contact électrique avec le module de puissance 110. En variante, cette couche métallique est connectée électriquement par exemple par une capacité au module de puissance 110.
[0098] Dans l’exemple décrit ici, la couche métallique est réalisée par une feuille d’aluminium d’épaisseur comprise entre 10 pm et 200 pm
[0099] De préférence, au moins une des faces de la couche d’aluminium a été traitée par anodisation afin de déposer sur celle-ci un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium. Dans l’exemple décrit, ce dépôt à une épaisseur comprise entre 5 pm et 50 pm. [0100] Dans l’exemple décrit ici, chacune des deux couches diélectriques est réalisée par une feuille de résine d’épaisseur comprise entre 10 pm et 200 pm. La feuille de résine est par exemple réalisée sous forme d’époxy contenant des billes de céramique et/ou de silice
[0101] Chacune des couches diélectriques a en outre une rigidité diélectrique comprise entre 40kV/mm et 100 kV/mm et une conductivité thermique comprise entre 1 et 20 W/m.K.
[0102] Dans l’exemple décrit ici, la couche supérieure 601 de l’élément de liaison 600 est positionnée sur la face inférieure 502, 502i, 5022, 5023 des pièces de connexion électrique et la couche inférieure 603 de l’élément de liaison 600 est positionnés sur la face de dissipation de chaleur 204 du dissipateur de chaleur 206. Une opération de thermo-pressage de l’empilement ainsi réalisé est ensuite effectuée pour assurer l’assemblage mécanique du module de puissance 110 avec le dissipateur de chaleur 206 par l’intermédiaire de l’élément de liaison 600.
[0103] On notera par ailleurs que dans les modes de réalisation décrits précédemment l’élément de liaison 600 est une pièce distincte du module de puissance 110, cet élément de liaison 600 étant positionné entre le dissipateur de chaleur 206 et le module de puissance 110 de sorte à fixer mécaniquement le module de puissance 110 au dissipateur de chaleur 206.
[0104] De même, dans les modes de réalisation décrits précédemment, la face inférieure 502i de la plaque principale 306i de la pièce de connexion électrique 304i est exposée à l’extérieur du module de puissance 110, cette partie exposée étant fixée au dissipateur de chaleur 206 par l’intermédiaire de l’élément de liaison 600.
[0105] On notera également 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.
[0106] Par exemple, les deux couches métalliques peuvent être réalisées sous forme de plaque métallique au lieu de feuilles de métal.
[0107] 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 oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

Revendications
[1] Élément de liaison (600) destiné à mettre en contact thermique une pièce de connexion électrique (304i) d’un module de puissance (110) et un dissipateur de chaleur (206) et comprenant au moins deux couches diélectriques (601 , 603) et une couche métallique (602), la couche métallique (602) étant disposée entre lesdites deux couches diélectriques (601 , 603), ladite couche métallique comprenant une feuille ou une plaque en aluminium.
[2] Élément (600) selon la revendication précédente dans lequel ladite couche métallique (602) a une épaisseur comprise entre 10 pm et 200 pm.
[3] Élément (600) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel au moins une des faces de ladite feuille ou plaque en aluminium est anodisées.
[4] Élément (600) selon la revendication précédente dans lequel la face anodisée porte un dépôt d’oxyde d’aluminium ou de nitrure d’aluminium.
[5] Élément (600) selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel au moins une des deux couches diélectriques (601 , 603), de préférence les deux, a une épaisseur comprise entre 10 pm et 200 pm et/ou une rigidité diélectrique comprise entre 40kV/mm et 100 kV/mm et/ou une conductivité thermique comprise entre 1 et 20 W/m.K.
[6] Système (900) comprenant :
• un module de puissance (110) comprenant o une pièces de connexion électrique (304i) en métal et présentant une plaque principale s’étendant selon un plan principal ; o un interrupteur (112) monté sur une face supérieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique (304i) ; et
• un dissipateur de chaleur (206) en contact thermique par l’intermédiaire d’un élément de liaison (600) avec la face inférieure de la pièce de connexion électrique ; ledit système étant caractérisé en ce que ledit élément de liaison (600) est un élément de liaison selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
[7] Système selon la revendication précédente dans lequel au moins une partie d’une face inférieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique est exposée à l’extérieur du module de puissance (110), cette partie exposée étant fixée au dissipateur de chaleur (206) par l’intermédiaire de l’élément de liaison (600).
[8] Système selon la revendication 6 ou 7 dans lequel une des couches diélectriques (601) est fixée par thermo-pressage avec la face inférieure de la plaque principale de la pièce de connexion électrique.
[9] Système selon l’une quelconque des revendications 6 à 8 dans lequel une des couches diélectriques (601 ) est fixée par thermo-pressage avec le dissipateur de chaleur (206).
[10] Convertisseur de tension (104) comprenant un système selon l’une quelconque des revendications 6 à 9.
[11] Engin de mobilité comprenant un convertisseur de tension (104) selon la revendication précédente ou un système selon l’une quelconque des revendications
6 à 9.
PCT/EP2023/076811 2022-09-27 2023-09-27 Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur WO2024068798A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR2209809 2022-09-27
FR2209809A FR3140208A1 (fr) 2022-09-27 2022-09-27 élément de liaison destiné à mettre en contact thermique UNE PIECE A REFROIDIR ET UN DISSIPATEUR DE CHALEUR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024068798A1 true WO2024068798A1 (fr) 2024-04-04

Family

ID=84370175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/076811 WO2024068798A1 (fr) 2022-09-27 2023-09-27 Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3140208A1 (fr)
WO (1) WO2024068798A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449158B1 (en) * 2001-12-20 2002-09-10 Motorola, Inc. Method and apparatus for securing an electronic power device to a heat spreader
US20090039498A1 (en) * 2007-08-06 2009-02-12 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module
US20160218050A1 (en) * 2013-10-07 2016-07-28 Rohm Co., Ltd. Power module and fabrication method for the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6449158B1 (en) * 2001-12-20 2002-09-10 Motorola, Inc. Method and apparatus for securing an electronic power device to a heat spreader
US20090039498A1 (en) * 2007-08-06 2009-02-12 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module
US20160218050A1 (en) * 2013-10-07 2016-07-28 Rohm Co., Ltd. Power module and fabrication method for the same

Also Published As

Publication number Publication date
FR3140208A1 (fr) 2024-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2782597A1 (fr) Module d'alimentation electrique
EP2521175B1 (fr) Dispositif d'interconnexion électrique d'au moins un composant électronique avec une alimentation électrique comprenant des moyens de diminution d'une inductance de boucle entre une première et une deuxième borne
FR2906645A1 (fr) Module de semiconducteur de puissance
WO2018189468A1 (fr) Module électronique de puissance et convertisseur électrique de puissance l'incorporant
CA2290802C (fr) Composant electronique de puissance comportant des moyens de refroidissement
FR2947679A1 (fr) Machine electrique tournante equipee d'un module electronique de puissance perfectionne
FR3082369A1 (fr) Circuit electrique, bras de commutation et convertisseur de tension
WO2024068798A1 (fr) Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur
WO2024068797A1 (fr) Element de liaison destine a mettre en contact thermique une piece a refroidir et un dissipateur de chaleur
FR2816462A1 (fr) Module convertisseur de puissance et dispositif convertisseur de puissance pour moteur a phases multiples avec pour chaque phase un tel module convertisseur de puissance
EP4150751A1 (fr) Module électrique avec surmoulage et systèmes comprenant un tel module électrique
EP3432694A1 (fr) Procede de montage d'un module electrique sur un support electriquement conducteur et dispositifs electriques correspondants
WO2024068873A1 (fr) Module de puissance
WO2019002710A1 (fr) Convertisseur de tension, procédé de fabrication d'un tel convertisseur de tension et ensemble d'un module principal et d'un module bornier pour former un tel convertisseur de tension
EP3242322B1 (fr) Dispositif electronique de puissance a structure d'interconnexion electrique plane
EP2288002A1 (fr) Alternateur à redressement synchrone équipé d'un module électronique de puissance perfectionné
WO2023275133A1 (fr) Systeme electronique et engin de mobilite comprenant un tel systeme electronique
WO2023118111A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage et systeme electrique comprenant un tel module de puissance
EP3910781A1 (fr) Module électrique avec surmoulage et dispositifs comprenant un tel module électrique
EP4020530A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage et systemes comprenant un tel module de puissance
EP1032114B1 (fr) Module électrique pour alternateur de véhicule, notamment automobile, et assemblage comportant un tel alternateur et un tel module
FR3113440A1 (fr) Dispositif électrique à refroidissement par boîte à eau et système électrique comportant un tel dispositif
EP4114158A1 (fr) Module electronique avec surmoulage, dispositifs comportant un tel module electronique et procede de fabrication d'un tel module electronique
FR3131079A1 (fr) Module de puissance avec surmoulage et systeme electrique comprenant un tel module de puissance
WO2023110966A1 (fr) Bras de commutation utilisant une carte de circuit imprimé

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23776402

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1